JP4616365B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関し、特に、カラーレーザプリンタ、カラーデジタル複写機、及びそれらのデジタル複合機等のデジタルカラー画像形成装置に関する。

一般的なデジタルカラー画像形成装置は、感光体ドラムの他、ＬＥＤアレーで構成される前露光装置、グリッドを有する一次帯電器、レーザを発光素子とする画像露光装置、感光体ドラムの表面電位を検知するための表面電位計、現像装置、転写帯電器、分離帯電器、クリーニング装置（以上、図示せず）等を含んで構成されている。なお、このデジタルカラー画像形成装置の動作については周知であるため、これについての説明は省略する。

ところで、図７に示されているように、従来、ＬＢＰ（laser beam printer）等に用いられる光ビーム書き込み走査光学系においては、レーザダイオード６と、レーザダイオード６からの光を走査するポリゴンミラー１と、走査レンズ２と、走査レンズ２を介して得られるポリゴンミラー１からの反射光を折り曲げる折り曲げミラー５と、光ビームによる書き出し位置直前の領域の所定位置に設けたＢＤミラー３と、ＢＤミラー３からの反射光を検知するＢＤセンサ４とが光学箱７内に取り付けられている。

この場合、レーザダイオード６からのレーザビームはポリゴンミラー１に向けて出射され、ポリゴンミラー１により走査される。走査されたレーザビームは走査レンズ２により折り曲げミラー５に導かれ、折り曲げミラー５により折り曲げられる。

また、レーザビームは１ラインごとに感光体上の規定の位置から書き込みができるように同期検知が行われている。すなわち、ＢＤミラー３からの反射レーザビームがＢＤセンサ４により検知され、検知信号により時間的に書き出し位置を規定している。

図８には、レーザ光パワーおよびＢＤ検知信号出力の走査時間に対する関係が示されている。図８において、検知のためにレーザダイオード６をＯＮさせる時間がｔ１ であり、書き込み有効領域全体でレーザダイオード６をＯＮさせる時間がｔ０ である。また、検知光をＢＤセンサ４により受光した結果得られる検知信号のパルス幅がｔ３ である。このように、ｔ１ は、ＢＤセンサ４により確実に同期検知作用を行うために、レーザビームの走査速度誤差マージン等をある程度含めた値となっている。

しかし、このような従来例においては、実際に光書き込みを行うためにレーザダイオード６をＯＮさせる時間に対して、同期検知時に検知光としてレーザダイオード６をＯＮさせる時間が比較的長く、レーザダイオード６のＯＮ寿命を考慮すると、それらは無視できない値となり、製品設計上、長寿命化のための大きなネックとなっている。

そこで、上記のような問題点を解決するために、従来の画像形成装置は、レーザ光を走査する期間のうち、書き込み同期を検知する同期検知期間のレーザ光パワーをその同期検知期間から所定時間経過した後の有効走査期間のレーザ光パワーより所定量だけ減少させることにより、レーザの寿命をより長くしようとしている（例えば、特許文献１参照）。

すなわち、この画像形成装置は、走査手段により走査する期間のうち、書き込み同期を検知する同期検知期間のレーザ光パワーをその同期検知期間から所定時間経過した後の有効走査期間のレーザ光パワーより所定量だけ減少させる制御手段を備えていることを特徴とする。
特開平６−５１２１９号公報

しかしながら、この装置に関しては、同期検知期間と、それ以外の期間におけるレーザ光パワーの制御の切り替えを行わなくてはならない機構となってしまう他、その制御期間が主走査の各ライン毎に実施しなくてはならなくなるため、画像形成装置の制御負荷が大きくなってしまうという問題があった。

そこで、本発明は、上記のような問題点・不具合を解消しつつ、レーザの寿命をより長くすることを目的とする。すなわち、本発明の目的は、より小さな制御負荷によりレーザの寿命を長くすることができる画像形成装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１記載の発明によれば、画像形成装置は、複数のレーザダイオードと、複数のレーザダイオードから照射された複数のレーザ光を偏向走査するレーザ光偏向走査手段と、複数のレーザ光を用いて感光体を露光し、画像データの書き込みを行う画像データ書込手段と、偏向走査による偏向範囲内でかつ画像データの書き込み領域外に到達する複数のレーザ光を受光して複数のレーザダイオードに対応する同期検知信号を発生する同期検知信号発生手段と、偏向走査を行う全ての領域に対して複数のレーザ光を消灯制御するレーザ光全領域消灯制御手段と、レーザ光全領域消灯制御手段による消灯制御がオンの場合、偏向走査を行う全ての領域に対して複数のレーザ光を消灯する一方、レーザ光全領域消灯制御手段による消灯制御がオフの場合、画像データの書き込み領域内に対して複数のレーザ光の少なくとも一つを消灯したときに、消灯したレーザ光を含む複数のレーザ光に対して画像データの書き込み領域外への点灯を行い同期検知信号を発生するレーザ光画像領域消灯制御手段と、を備えたことを特徴とするものである。

請求項２記載の発明によれば、画像形成装置は、請求項１記載の画像形成装置において、レーザ光画像領域消灯制御手段により複数のレーザ光の少なくとも一つを消灯したときに、消灯に係る画像データの書き込み領域内に白画像データを与える消灯時画像制御手段を備えたことを特徴とするものである。

請求項３記載の発明によれば、画像形成装置は、請求項１又は２に記載の画像形成装置において、レーザ光画像領域消灯制御手段により複数のレーザ光の少なくとも一つを消灯したときに、感光体の線速を変更する線速変更手段を備えたことを特徴とするものである。

本発明によれば、感光体に対して帯電、露光、現像を繰り返して行うことによりカラー画像を形成する画像形成装置で、先行、および後行で走査する機械的構成を有する少なくとも２つのレーザ光を、一定角度反復偏向させて画像形成面を照射させることにより主走査制御を行ない、このレーザ光走査制御による偏向範囲内でかつ画像書き込み領域外に到達するレーザ光を検知してアナログ信号を発生する１つの光検出手段と、この光検出手段により出力される複数パルスのアナログ信号に基づいて、各々の書き出し位置信号を発生させるタイミングを制御する同期検知信号発生手段と、画像データ制御回路を備える前記画像形成装置において、ＬＤ１とＬＤ２を、前記同期検知信号を検出するための点灯／消灯制御、および画像データ制御回路とは独立した制御回路により、画像書き込み領域内において点灯／消灯を制御することにより、後行ＬＤを消灯し、先行ＬＤのみが点灯される場合でも画像形成を行えるようにするとともに、画像領域に関わらず各ＬＤのパワー制御を一定にすることが可能となる。

また、本発明によれば、上記の画像形成装置において、画像書き込み領域内での各ＬＤの消灯時には、前記画像データ制御回路に白画像に相当するデータを与えることにより、ＬＤ制御回路の負荷が軽減される。

本発明によれば、上記の画像形成装置において、画像書き込み領域内でＬＤ１、ＬＤ２のいずれかのＬＤを消灯した際に、書き込み線速を制御する機能を連動させることにより、書き込み線速を半速にして擬似的に解像度を２倍にすることで、いずれか一方のＬＤ点灯でも２つのＬＤ点灯時と同等の画像を得ることが可能となる。

次に、添付図面を参照して、本発明による画像形成装置の実施の形態を詳細に説明する。

本発明は、感光体に対して帯電、露光、現像を繰り返して行うことによりカラー画像を形成する画像形成装置で、先行、および後行で走査する機械的構成を有する少なくとも２つのレーザ光を、一定角度反復偏向させて画像形成面を照射させることにより主走査制御を行ない、このレーザ光走査制御による偏向範囲内でかつ画像書き込み領域外に到達するレーザ光を検知してアナログ信号を発生する１つの光検出手段と、この光検出手段により出力される複数パルスのアナログ信号に基づいて、各々の書き出し位置信号を発生させるタイミングを制御する同期検知信号発生手段と、画像データ制御回路を備える前記画像形成装置に関する。 以下、本発明による画像形成装置の一実施形態を、図面を用いて説明する。

まず、図１を用いて、本発明による画像形成装置の一実施形態における動作を系統的に説明する。図１には、本実施形態における画像形成装置の一例として用いられるカラープリンタの制御系の概略ブロック図が示されている。これに基づいて以下順次説明する。

このブロック図は、ホストマシン１０１と、コントローラ１０２と、キー入力部（操作パネル）１０３と、主制御部１０４と、メモリ部１０５と、プリンタ駆動制御部１０６と、プリンタ部１０７とから構成される。

プリンタ駆動制御部１０６は、プリンタ部１０７の各部を駆動制御する。コントローラ１０２は、ホストマシン１０１からの画像データを制御する。メモリ部１０５は、コントローラ１０２転送された画像データを記憶する。キー入力部（操作パネル）１０３は、プリント枚数、用紙サイズ、拡大／縮小、その他の各設定と、設定モードのクリア、動作スタート／停止を行うための各種キーを含む。主制御部１０４は、キー入力部１０３からの信号に応じて各部を制御し、プリンタ駆動制御部１０６に命令信号を出力し、プリント動作を開始させる。

本発明は、プリンタ駆動制御部１０６、プリンタ部１０７、およびシステムを制御する主制御部１０４に関するものである。

まず、主制御部１０４において、コントローラ１０２からの画像データをプリンタ駆動制御部１０６に転送される。プリンタ駆動制御部１０６は、転送された画像データに基づいてプリンタ部１０７を駆動し、画像データを印字する機能を有する。この動作を、プリンタ駆動制御部１０６（図２の書込ユニット２００）によって、主走査、および副走査方向に繰り返すことで印字が行われる。

次に、図２を用いて、図１のプリンタ部１０７内部の動作を簡単に説明する。

書込ユニット２００（図１のプリンタ駆動制御部１０６と同一）から露光されるレーザ光によって感光体ベルト２０１上に潜像を形成し、Ｍａｇｅｎｔａ 、Ｃｙａｎ、Ｙｅｌｌｏｗ、Ｂｌａｃｋ各色の現像器２０２によりトナー現像を行う。また、帯電ブラシ２０３、除電（ブラシ）２０４、感光体クリーニング２０５によって、感光体の除／帯電を行う。

この後、中間転写ベルト２０６、クリーニングブラシローラ２０７、1 次転写ブラシ２０８によって中間転写を行ない、給紙トレイ２０９から給紙された用紙を２次転写ローラ２１０で搬送し、画像を形成する。

形成された画像は、定着ユニット２１１により熱定着が行なわれ、分岐ユニット２１２を通り、本体への排紙、もしくは図２の場合は本体か両面機かのいずれかへの排紙経路を通る。

以上の一連の動作によって、ホストマシン１０１からコントローラ１０２を介して入力した印字データに基づいた印刷が行なわれる。

以下、本発明による画像形成装置の一実施形態の主たる動作について説明する。

これまでに述べた構成の画像形成装置において、本実施形態が関わるのは、図２の書込ユニット２００、および、図１に示した主制御部１０４と書き込み制御部（プリンタ駆動制御部１０６）に対してである。それらと関連して、さらに、２ＬＤ方式について説明を行う。

まず、本発明による画像形成装置の一実施形態たる第１実施例について説明する。

第１実施例は、感光体に対して帯電、露光、現像を繰り返して行うことによりカラー画像を形成する画像形成装置で、先行、および後行で走査する機械的構成を有する少なくとも２つのレーザ光を、一定角度反復偏向させて画像形成面を照射させることにより主走査制御を行ない、このレーザ光走査制御による偏向範囲内でかつ画像書き込み領域外に到達するレーザ光を検知してアナログ信号を発生する１つの光検出手段と、この光検出手段により出力される複数パルスのアナログ信号に基づいて、各々の書き出し位置信号を発生させるタイミングを制御する同期検知信号発生手段と、画像データ制御回路を備える前記画像形成装置において、先行のレーザ光（以下ＬＤ１または先行ＬＤという）と後行のレーザ光（以下ＬＤ２または後行ＬＤという）を、前記同期検知信号を検出するための点灯／消灯制御、および画像データ制御回路とは独立した制御回路により、画像書き込み領域内において点灯／消灯を制御することにより、後行ＬＤを消灯し、先行ＬＤのみが点灯される場合でも画像形成を行えるようにするとともに、画像領域に関わらず各ＬＤのパワー制御を一定にすることを狙いとする。

この第１実施例について、図３に示す回路構成図、および図４、図５のタイミング図を用いてさらに詳しく説明する。

ＬＤ１、およびＬＤ２の点灯／消灯は、図２の書込ユニット２００に付属される書き込み制御部内のＬＤ制御回路のレジスタ３０１（図３）からの設定により行われる。

ここで、通常の同期検知用のＬＤ１、ＬＤ２の点灯制御タイミングは図４のようになる。

まず、先行ＬＤすなわちＬＤ１を予め設定されたレジスタ設定値と主走査カウンタ値と一致する位置から画像書き込み領域外にて点灯させ、同期検知信号発生手段（図示せず）から同期検知パルス信号を得る。これは、図３の比較回路３０４→ＯＲ回路３０５→ＡＮＤ回路３０８に相当する。

この後、後行ＬＤすなわちＬＤ２をもう一方のレジスタ設定値と主走査カウンタ値と一致する位置から点灯させ、２つめの同期検知信号パルスを得る。これは、図３の比較回路３０６→ＯＲ回路３０７→ＡＮＤ回路３０９に相当する。

これら２つの同期検知信号パルスによって、主走査の書き出し位置制御を行う。そして、この制御では、画像書き込み領域内、領域外を問わずＬＤ１、ＬＤ２の両方のデータを消灯させるレジスタフラグ（ＬＤＤＴ＿ＯＦＦＡＬＬ）が用意されており、このレジスタフラグをＯＮにすることで、それぞれのＬＤデータが全ての期間で消灯される機構となっている。

一方、これらレジスタフラグ（ＬＤＤＴ＿ＯＦＦＡＬＬ）に対し、画像書き込み領域内のみで各ＬＤを消灯するレジスタフラグ（ＬＤＤＴ１ＯＦＦ、ＬＤＤＴ２ＯＦＦ）を用意する。

これらのレジスタフラグの論理をとることによって、ＬＤＤＴ＿ＯＦＦＡＬＬフラグをＯＦＦ（”Ｌ”）、ＬＤＤＴ１ＯＦＦをＯＮ（”Ｈ”）にすることで、ＬＤ１を書き込み画像領域内のみで消灯し、ＬＤＤＴ＿ＯＦＦＡＬＬフラグをＯＦＦ（”Ｌ”）、ＬＤＤＴ２ＯＦＦをＯＮ（”Ｈ”）にすることでＬＤ２を書き込み画像領域内のみで消灯する制御を持たせる（図３のＮＯＲ回路３０２、３０３参照）。

これによって、同期検知用の点灯に必要な書き込み画像領域外での点灯機能はそのまま残り、書き込み画像データのみが消灯されることになるため、同期検知用のＬＤデータは正常に点灯され、同期検知異常などの異常動作を回避することが可能になる。つまり、２ＬＤ方式であるが、いずれかのＬＤのみの点灯による画像形成が可能となる（図５参照）。また、図３の論理回路構成により、その他の組み合わせによる点灯／消灯が行なわれる。

さらに、書き込み画像領域内外でのＬＤを点灯／消灯のいずれかで制御するため、ＬＤパワーの制御を介することのない簡単な回路構成で実現できる。

次に、図６を用いて、本発明による画像形成装置の一実施形態たる第２実施例について説明する。

第２実施例は、第１実施例の画像形成装置において、画像書き込み領域内での各ＬＤの消灯時には、前記画像データ制御回路に白画像に相当するデータを与えることにより、ＬＤ制御回路の負荷を軽減させることを狙いとする。

本実施例では、画像書き込み領域内での各ＬＤの消灯時には、前述した画像データ制御回路に白画像に相当するデータを与えるもので、書き込み画像領域内での画像データ制御回路からの各画像データに対し、ＬＤＤＴ１ＯＦＦに相当するＬＤ１のデータ、もしくはＬＤＤＴ２ＯＦＦに相当するＬＤ２のデータに白画像データを与える機構を持たせるものである。

これによって、第２実施例のレジスタフラグ（ＬＤＤＴ１ＯＦＦ、ＬＤＤＴ２ＯＦＦ）を用いなくとも、ＬＤＤＴ＿ＯＦＦＡＬＬフラグをＯＦＦにしておけば、同様の制御が可能となり、いずれかのＬＤを消灯させたい場合など、ＬＤ制御回路の負荷を軽減させることができる（図６参照）。

次に、本発明による画像形成装置の一実施形態たる第３実施例について説明する。

第３実施例は、第１実施例の画像形成装置において、画像書き込み領域内でＬＤ１、ＬＤ２のいずれかのＬＤを消灯した際に、書き込み線速を制御する機能と連動させることにより、書き込み線速を半速にして擬似的に解像度を２倍にすることで、いずれか一方のＬＤ点灯でも２つのＬＤ点灯時と同等の画像を得ることを狙いとする。

本実施例では、画像書き込み領域内でＬＤ１、ＬＤ２のいずれかのＬＤを消灯した際に、書き込み線速を制御する機能を連動させるもので、例えば、ＬＤＤＴ２ＯＦＦフラグをＯＮにしてＬＤ２を消灯した場合ＬＤ１のみでの印字となるが、このときの画像は、ＬＤ１が２ラインおきに印字される画像となる。

そこで、書き込み線速を半速にすることで、副走査方向の解像度を２倍にする。つまり、本来２ＬＤで６００ｄｐｉであった画像がＬＤ１のみの印字で３００ｄｐｉ相当になってしまうため、これを１２００ｄｐｉとする（１ＬＤで６００と同等）ものである。

このような構成にすることで、倍率を問題視しなければ、いずれかのＬＤが消灯状態になっても、１ＬＤでもとの２ＬＤと同等品質の画像を確保することができる。

以上の実施形態は、図１、図２のカラープリンタを用いたものであるが、第１実施例〜第３実施例に示されているのと同様の機能を有する画像形成装置であれば、その種類は問われない。

すなわち、本発明は、カラープリンタに限定されるものではなく、カラー複写機、カラーファクシミリ、それらの複合機等の他の画像形成装置にも広く適用される。

本発明による画像形成装置の一実施形態における制御系概略ブロック図である。 本発明による画像形成装置の一実施形態たるカラープリンタの構成図である。 本発明による画像形成装置の一実施形態におけるＬＤ制御回路の回路構成図である。 ２ＬＤ方式のＬＤ１、ＬＤ２の点灯／消灯制御タイミング図である。 本発明による画像出力装置の一実施形態におけるＬＤ１、ＬＤ２の点灯／消灯制御タイミング図である。 本発明による画像出力装置の他の実施形態におけるＬＤ１、ＬＤ２の点灯／消灯制御タイミング図である。 従来のＬＢＰ等に用いられる光ビーム書き込み走査光学系の斜視図である。 従来のＬＢＰ等におけるレーザ光パワーとＢＤ検知信号出力との走査時間に対する関係を示す図である。

符号の説明

６ レーザダイオード
１０４ 主制御部
１０６ プリンタ駆動制御部
１０７ プリンタ部
２００ 書込ユニット
３０１ レジスタ
３０２，３０３ ＮＯＲ回路
３０４，３０６ 比較回路
３０５，３０７ ＯＲ回路
３０８，３０９ ＡＮＤ回路

Claims (3)

1. 複数のレーザダイオードと、
   前記複数のレーザダイオードから照射された複数のレーザ光を偏向走査するレーザ光偏向走査手段と、
   前記複数のレーザ光を用いて感光体を露光し、画像データの書き込みを行う画像データ書込手段と、
   前記偏向走査による偏向範囲内でかつ前記画像データの書き込み領域外に到達する前記複数のレーザ光を受光して前記複数のレーザダイオードに対応する同期検知信号を発生する同期検知信号発生手段と、
   前記偏向走査を行う全ての領域に対して前記複数のレーザ光を消灯制御するレーザ光全領域消灯制御手段と、
   前記レーザ光全領域消灯制御手段による消灯制御がオンの場合、前記偏向走査を行う全ての領域に対して前記複数のレーザ光を消灯する一方、前記レーザ光全領域消灯制御手段による消灯制御がオフの場合、前記画像データの書き込み領域内に対して前記複数のレーザ光の少なくとも一つを消灯したときに、前記消灯したレーザ光を含む複数のレーザ光に対して前記画像データの書き込み領域外への点灯を行い前記同期検知信号を発生するレーザ光画像領域消灯制御手段と、
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記レーザ光画像領域消灯制御手段により前記複数のレーザ光の少なくとも一つを消灯したときに、前記消灯に係る前記画像データの書き込み領域内に白画像データを与える消灯時画像制御手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記レーザ光画像領域消灯制御手段により前記複数のレーザ光の少なくとも一つを消灯したときに、前記感光体の線速を変更する線速変更手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。

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