(57)【要約】【課題】  ＬＥＤアレイ等の固体走査方式の書込ヘッドを使用する画像形成装置において縮小画像を簡単に形成することのできる画像形成装置を提供し、記録紙の両面に形成される画像の表裏位置合せを簡単な構成で達成することができる画像形成装置を提供する。【解決手段】感光体と書込ヘッドの少なくともいずれか一方を平行移動させて感光体上に画像を形成する画像形成装置であり、感光体は平面状の感光面を有し、書込ヘッドは画像データに対応して発光する複数の発光素子が感光面に平行に対向して直線状に並べられ、その直線軸に垂直な支軸を中心に回転可能に支持される。画像縮小率に応じて平行移動の方向（副走査方向）と垂直な方向（主走査方向）から傾斜して位置決めされ、その傾斜角の調整により感光面上に画像データの縮小画像を形成する。【選択図】  図３
2006007555.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面状の感光面を有する感光体と、
画像データに基づいて前記感光体を露光する複数の発光素子が直線状に配列され、前記感光面に対向して平行に設けられた書込ヘッドと、
前記書込ヘッドの前記感光体への露光を制御する書込制御手段とを有し、
前記書込ヘッドと前記感光体の少なくとも一方を平行移動させて前記感光体上に縮小した画像の形成を行う画像形成装置であって、
前記書込ヘッドは前記直線に垂直な支軸を中心に回転可能に支持され、画像縮小率に応じて前記平行移動の方向と垂直な方向から傾斜して位置決めされるものであり、
前記書込制御手段は、
前記平行移動の方向と垂直な方向に対する前記書込ヘッドの傾斜角を前記画像縮小率から算出する傾斜角算出手段と、
前記平行移動の方向に垂直な方向から前記傾斜角だけ前記書込ヘッドを回転させて位置決めする書込ヘッド駆動制御手段と、
前記書込ヘッドが前記感光面を露光するデータが前記移動の方向に垂直な方向において前記画像データとなるように、前記傾斜角に基づいてデータの並び替えを行うデータ配列変換手段と、
前記傾斜角に位置決めされた前記書込ヘッドの発光素子を前記データ配列変換手段により並び替えられた画像データに基づいて発光させる書込ヘッド発光制御手段とからなることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記感光体はベルト状であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記データ配列変換手段によって並び替えられた前記画像データに線間補間を施す線間補間手段を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記書込ヘッド発光制御手段は、前記画像縮小率に基づいて前記感光面への露光のタイミングを調整する露光制御手段を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
記録紙の両面に画像形成を行う請求項４に記載の画像形成装置であって、
所定の位置に位置決めされた前記書込ヘッドによって前記記録紙の第一面に画像形成を行い、当該画像を定着した後、前記画像縮小率から算出された傾斜角に前記書込ヘッドを位置決めし、前記露光制御手段により露光タイミングを調整して前記記録紙の第二面に画像形成することにより、前記定着時に縮小された前記記録紙の第二面に形成する画像の第一面に形成された画像との位置及び大きさの調整を行うことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置に係り、より詳しくはＬＥＤヘッド等の画像書込手段を有する画像形成装置における縮小画像形成方法及び記録紙への形成画像の表裏位置あわせ方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置の感光体への画像書込方法には、主にレーザスキャナ方式とＬＥＤアレイ方式とがある。レーザスキャナ方式は光源にレーザを使用し、回転多面鏡を高速で回転させて感光体上に光走査する機械走査方式である。半導体技術の進歩で現在は半導体レーザを用いた画像形成装置が主流であり種々実用化されている。
【０００３】
ＬＥＤアレイ方式は、ＬＥＤを必要な記録画素数だけ直線状に並べてＬＥＤヘッドを作り、移動する感光体の幅方向に配置して発光部の像を感光体上に１対１に結像させる固体走査方式である。この方式は主走査方向に対応する可動部がないため機構が簡単であり、また結像光学系としてセルフォックレンズアレイ、プラスチックレンズアレイ等の等倍結像素子を用いることができるため、装置の小型化，コンパクト化が図れるという利点を有している。
【０００４】
ところで、最近の画像形成装置では記録紙の両面に画像形成を行う、いわゆる両面コピーの可能な装置が増えている。これらの画像形成装置にはトナー画像定着後の記録紙を再搬送路に送り込み、記録紙を反転して再び画像形成部に送る搬送機構が設けられている。しかし、片面にトナー画像の加熱定着処理を済ませた記録紙は定着前と比較して含水率が低下してしまうため、微小ながら用紙サイズが縮小してしまう現象があり、記録紙の両面に画像形成を行う場合には表裏において多少の位置ずれが発生することが知られている。
【０００５】
このような問題の解決に対して、レーザスキャナ方式では、主走査方向に走査が行われるのでレーザドットを打つ間隔を狭めることができ、それによって微調整を行って画像の表裏位置あわせを行うのが一般的である。しかし、ＬＥＤアレイ方式では主走査方向に対応する可動部がないため、レーザスキャナ方式と異なりドット間隔を任意に狭めることができない、すなわち、設定した画像縮小率（変倍率ともいう）で簡単に画像形成をすることができないという欠点がある。
【０００６】
ＬＥＤアレイ方式を用いた画像形成装置の書込ヘッドに関しては、ＬＥＤヘッド自体の熱による伸縮に伴う形成画像のずれを矯正して安定した画像を得る技術（特許文献１）、写真画像のような中間調画像に対しても良好な再現性を得られるような画像形成方法（特許文献２）等が開示されているが、簡単な構成によって縮小画像を形成し、記録紙の両面に形成される画像の表裏位置合せを行う技術に関する公知文献は皆無である。
【特許文献１】特開平４−１４１６７９
【特許文献２】特開平４−６９４７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＬＥＤアレイ方式に代表される固体走査方式の書込ヘッドを用いた画像形成装置において、記録紙の両面に形成される画像の表裏位置・大きさを合わせる方法としては、感光体から記録紙への転写及び定着装置を記録紙の表裏両面に配置して、表裏画像の定着処理を同時に行う方法が考えられるが、このような方法はコスト高になるという問題だけでなく、転写装置及び定着装置の制御管理を２台分行わなければならず、メンテナンス面においても合理的な方法とはいえない。また、書込ヘッドからの出力が２値出力特性をもった画像形成装置においては、画像データを変倍して記録紙の表裏画像の位置合せを行うことができないという欠点もある。
【０００８】
本願発明は、かかる状況に鑑みてなされたものであり、ＬＥＤアレイ等の書込ヘッドを使用する画像形成装置であっても縮小画像を簡単に形成することのできる画像形成装置を提供し、さらに書込ヘッドが２値出力特性を有する場合においても記録紙の両面に形成される画像の表裏位置合せを安価に、かつ書込ヘッド単体で達成することができる画像形成装置を提供することを目的とする。また安価な構成で２次変倍機能の範囲拡大を可能とする画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本願第一の発明に係る画像形成装置は感光体と書込ヘッドの少なくともいずれか一方を平行移動させて感光体上に画像を形成する画像形成装置であり、感光体は平面状の感光面を有し、書込ヘッドは画像データに対応して発光する複数の発光素子が直線状に、かつ感光体の感光面に対向して平行に並べられ（通常は必要な記録画素数分）、その直線軸に垂直な支軸を中心に回転可能に支持されて構成されており、画像縮小率に応じて平行移動の方向（副走査方向という）と垂直な方向（主走査方向という）から傾斜して位置決めされる。
【００１０】
この画像形成装置には書込ヘッドの露光を制御する書込制御手段が設けられており、この書込制御手段は、主走査方向に対する書込ヘッドの傾斜角を画像縮小率から算出する傾斜角算出手段、この傾斜角だけ書込ヘッドを回転させて位置決めする書込ヘッド駆動制御手段、書込ヘッドが感光面を露光するデータが主走査方向において画像データとなるように前記傾斜角に基づいてデータの並び替えを行うデータ配列変換手段、当該傾斜角に位置決めされた書込ヘッドの発光素子をデータ配列変換手段により並び替えられた画像データに基づいて発光させる書込ヘッド発光制御手段から構成され、書込ヘッドの傾斜角の調整により感光面上に画像データの縮小画像が形成できるように構成されている。
【００１１】
本願第一の発明に係る最適な画像形成装置では、感光体がベルト状に形成されることが好ましく、またデータ配列変換手段によって並び替えられた前記画像データに線間補間を施す線間補間手段を設けることが好ましい。書込ヘッド発光制御手段には画像縮小率に基づいて感光面への露光のタイミングを調整する露光制御手段を設けることにより最適な画像形成装置とすることができる。
【００１２】
本願第二の発明に係る画像形成装置は、記録紙の両面に画像形成を行う第一の発明の構成を有する画像形成装置であって、画像縮小率に基づいて感光面への露光のタイミングを調整する露光制御手段を設けて構成されている。この画像形成装置では、所定の位置に（通常は主走査方向に）位置決めされた書込ヘッドによって記録紙の第一面に画像形成を行い、当該画像を定着した後、画像縮小率から算出された傾斜角に書込ヘッドを位置決めし、露光制御手段により露光タイミングを調整して記録紙の第二面に画像形成を行うことにより、定着時に縮小した記録紙の第二面に形成する画像の第一面に形成された画像との位置及び大きさの調整を行うことができるように構成されている。上記構成によれば、以下のような作用、効果が得られる。
【発明の効果】
【００１３】
本願第一の発明に係る画像形成装置によれば、主走査方向に対応する可動部がない書込ヘッドを用いた画像形成装置においても、書込ヘッドの副走査方向への傾斜と画像データの並び替えによってソフト的に任意の縮小率（変倍率）を有する画像の書込みが可能となる。また書込ヘッドの傾斜角を自由に選択できるので、２次変倍機能として用いることができる範囲を拡大することができる。
【００１４】
感光体をベルト状に形成した場合には、連続転写が可能となって複写効率を向上させることができる。また画像データに線形補間を施す線形補間手段を設けた画像形成装置では、副走査方向への傾斜角によっては画像の直線が滑らかな直線にならない欠点を補うことが可能となる。さらに画像縮小率から感光面への露光のタイミングを調整する露光制御手段を設けた画像形成装置では、書込ヘッド単体で画像の位置調整が可能となる。
【００１５】
本願第二の発明に係る画像形成装置によれば、画像縮小率に基づいて感光面への露光のタイミングを調整する露光制御手段を設けて構成しているので、記録紙の両面に画像形成が可能な画像形成装置において、主走査方向に対応する可動部がない書込ヘッドを有する場合であっても、書込ヘッド単体で画像の表裏位置合せ及び大きさの調整が容易に実現できるという効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本願発明に係る画像形成装置の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１は画像形成装置１００を表す模式構成図である。本願発明に係る画像形成装置１００の構成はこの実施の形態に限定されるものではなく、本願発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることはもちろんである。
【００１７】
画像形成装置１００は、一の駆動ローラ２１と二つの従動ローラ２２，２３及び記録紙Ｐを感光体１０から剥離する剥離ローラ２４によって張架されたベルト状の感光体１０を有して構成されている。この感光体１０はフレキシブルな支持体に感光層を蒸着または塗布してエンドレス状に形成され、駆動ローラ２１と従動ローラ２２の間で平面状の感光面が形成されている。感光体１０は、この平面状の感光面において後述するＬＥＤヘッド１２（書込ヘッド）により露光され表面に静電潜像が形成される。
【００１８】
感光体１０の外周面には画像形成の動作順に、この感光体１０の表面をほぼ一様に帯電する帯電装置１１と、感光体１０の表面上に静電潜像の書込みを行うＬＥＤヘッド１２と、感光体１０の表面に形成された潜像にトナーを転移させてトナー画像を形成する現像装置１３と、感光体１０が担持するトナー像を記録紙Ｐに転写する転写分離装置１４、及び転写後の感光体１０の表面を清掃するクリーニング装置１５が配設されている。
【００１９】
ＬＥＤヘッド１２は基板上に必要な記録画素数だけ直線状に配置されたＬＥＤアレイとセルフォックレンズアレイとから構成され、全体を細長いロッド状に形成されている。ＬＥＤヘッド１２は平面状に形成された前記感光面の駆動ローラ２１の下流側近傍において、感光体１０の外周面に対向して配置され、ＬＥＤヘッド１２の一端に設けられた支点を中心に感光体１０の感光面に平行に回転移動できるように支持されている。
【００２０】
ＬＥＤヘッド１２は画像形成装置１００の画像書込手段を構成し、図２に示す画像制御部４０（書込制御手段）のＬＥＤヘッド駆動制御部４５によって駆動される。ＬＥＤヘッド駆動制御部４５においては、後述するデータ処理部４３により処理されたディジタル画像データをもとにＤ／Ａ変換された駆動電流によってＬＥＤが駆動され、その発する光の輝度が制御される。画像が２値出力特性を有する場合にはオンオフ制御される。ＬＥＤの発する光はセルフォックレンズアレイを通して感光体１０を露光し、平面状の感光面に等倍で画像を再現する。
【００２１】
露光に先立ち、感光体１０には、帯電装置１１のコロナ放電により所定の表面電荷が付与されているが、ＬＥＤヘッド１２からの光照射により、露光部分の電荷が露光量に応じて減じられ，結果として画像データに応じた静電潜像がそれぞれの感光体１０上に形成される。静電潜像は、現像装置１３から供給された現像剤トナーにより可視化されてトナー画像となる。
【００２２】
現像されたトナー画像は感光体１０に担持されて転写分離装置１４に搬送される。一方、給紙カセット５１に積載された記録紙Ｐも給紙機構５２によって給紙されてレジストローラ２５まで搬送されており、レジストローラ２５により記録紙Ｐの斜行矯正と給紙タイミングが図られて転写分離装置１４に送り込まれる。その結果、感光体１０の表面上に形成されたトナー画像は転写分離装置１４において記録紙Ｐ上に一括転写され感光体１０から分離される。
【００２３】
トナー画像が転写され感光体１０から分離された記録紙Ｐは、搬送ベルト５３によって定着装置５４に搬送され定着処理される。トナー像の定着処理のため加熱された記録紙Ｐは、図示しない冷却ファンにより冷却され排紙ローラにより機外に排紙される。或いは、本願発明に係る画像形成装置１００のように記録紙Ｐの両面に画像形成をする場合には直ちに再搬送路に送り込まれる。そして、片面画像処理済みの記録紙Ｐは反転経路を経由して再び画像形成装置１００において両面画像処理された後、排紙ローラにより排紙される。
【００２４】
図２はＬＥＤヘッド１２の画像書込を制御する画像制御部４０（書込制御手段）の構成を示すブロック図である。この画像制御部４０は記憶装置であるＲＡＭ４１、感光体１０の移動方向（副走査方向）に垂直な方向（主走査方向）に対するＬＥＤヘッド１２の傾斜角を算出する傾斜角算出手段４２、データの並び替えや線間補間を行うデータ処理部４３、ＬＥＤの発光を制御するＬＥＤヘッド発光制御部４４及びＬＥＤヘッド１２自体の回転位置決めを制御するＬＥＤヘッド駆動制御部４５を含んでいる。
【００２５】
この画像制御部４０には二つの外部装置が接続されている。一つは画像読取手段３１であり、もう一つは画像の縮小比を決定する変倍率設定手段３２である。画像読取手段３１はいわゆるスキャナであり、図示しないが原稿を照射する光源、その反射光により光画像を記録するＣＣＤセンサ、反射光の光路を決定するミラー群及び結像レンズから構成されている。画像読取手段３１ではＣＣＤセンサが読み取った光画像をディジタル画像データに変換して画像制御部４０に送り、画像制御部４０ではその画像データを記憶手段であるＲＡＭ４１に一時格納する。
【００２６】
変倍率設定手段３２では記録紙Ｐへの画像の変倍率ｎ、あるいは表画像に対する第二面に形成される画像の縮小比Ｒを設定する。この設定値は求める画像の大きさにより又は経験的数値に基づいて決定されるものである。設定された変倍率ｎ又は縮小比Ｒにより傾斜角算出手段４２によってＬＥＤヘッド１２の傾斜角θが算出される。本願発明に係る画像形成装置１００は縮小画像の形成をＬＥＤヘッド１２の主走査方向からの傾斜によって達成するからである。
【００２７】
ＬＥＤヘッド１２の傾斜角θの算出方法を図３に示す。（ａ）はＬＥＤヘッド１２の画素長Ｗと傾斜角θとの関係を示し、（ｂ）は画像の縮小比Ｒと画素長Ｗの関係を示す図である。ＬＥＤヘッド１２の画素長がＷであり、第二面の画像の縮小比Ｒが９９．９５％と設定されたとすると、縮小後における主走査方向の画素長Ｗ´は、Ｗ´＝Ｒ・Ｗで算出される。Ｗ´＝ｃｏｓθ・Ｗであるからθ＝ｃｏｓ-１Ｒとなる。従って、この時のＬＥＤヘッド１２の傾斜角θは、θ＝１．８１１９となる。この情報は直ちにＬＥＤヘッド駆動制御部４５（図２参照）に送られてＬＥＤヘッド１２は主走査方向からおよそ１．８度、傾けられる。
【００２８】
ＬＥＤヘッド１２の傾斜角θは同時にデータ処理部４３にも送られる。データ処理部４３ではＲＡＭ４１からオリジナルな画像データを受け取って傾斜角θに応じて当該画像データの並び替えを行う。図４はオリジナルな画像データの並び替えを行う前と後で、形成される画像データがどのように変化するかを示す図である。
【００２９】
ＬＥＤヘッド１２が主走査方向に位置している場合、画像読取手段３１で取得された画像データをそのまま感光体１０上に走査すれば、ほぼ長方形の画像６０として形成することが可能である。しかし、本願発明に係る画像形成装置で１００では、ＬＥＤヘッド１２を主走査方向から傾けるため、画像データの並び替えを行わずにオリジナルな画像データをそのまま出力すると斜めに傾斜した画像６１として記録紙Ｐに形成されることになる。そこで、画像データを並び替えて露光タイミングを調整することにより縦横に整った長方形の画像６２として記録紙Ｐに形成する。
【００３０】
画像データの並び替えの方法は種々考えられる。図５は画像データの並び替え方法の一例を示す説明図である。この方法はＬＥＤヘッド１２の傾斜角θに対応して、オリジナルな画像データを副走査方向に−θ分だけシフトして並び替える方法である。そして、オリジナルな画像データのＬＥＤヘッド１２からの露光タイミングが感光体１０の主走査方向で一致するように制御する。
【００３１】
画像データの副走査方向へのシフト量Ｓの計算方法の一例として、傾斜角θが微小角の場合には以下の計算式で求めることができる。例えば、ＬＥＤヘッド１２の回転の支点からの現在の画素位置をＸとした場合に、シフト量ＳはＳ＝Ｘ・ｔａｎθで求めることができる。すべての画素に対して、Ｘに対応したシフト量Ｓをシフトする。この方法はＬＥＤヘッド１２の画素毎にシフト量を直線的に変えていく方法である。
【００３２】
ＬＥＤヘッド１２の傾斜角θが大きくなった場合やシフト量Ｓが小数点以下を含む場合など、傾斜角度によっては画像データの直線性が失われてギザギザしてしまうため、中間データの補間を行う必要が生じる。このデータ処理部４３では画像データの並び替えと同時に、シフト量Ｓが小数点以下を含む場合等の中間データ値補間を行う線間補間手段４３１が設けられている。補間は目的となる画素のデータを２点間の距離の比例配分によって決定する線形補間でありデータ処理部４３の演算手段により達成される。
【００３３】
以上のようにして並び替えられた画像データはＬＥＤヘッド発光制御部４４に送られる。ＬＥＤヘッド発光制御部４４では並び替えられた画像データをＤ／Ａ変換してＬＥＤの駆動電流が制御され、その発する光の輝度が制御される。一方、ＬＥＤヘッド発光制御部４４には記録紙Ｐへの画像の変倍率ｎ、あるいは第一面に形成された画像に対する第二面に形成される画像の縮小比Ｒに基づいて感光面への露光のタイミングを調整する露光制御手段４４１も設けられている。この露光制御手段４４１によって第一面の画像位置に合わせて第二面の画像が形成されるように制御される。
【００３４】
上記した画像形成装置１００における記録紙Ｐの両面画像形成時の作動を以下に説明する。記録紙Ｐの第一面に画像を形成する場合にはＬＥＤヘッド１２は傾斜角θがゼロ、すなわち主走査方向に位置して固定されている。そして画像読取手段３１によって読み取られた画像データに対してデータ処理部４３で並び替えを行うことなく、オリジナルな画像データのままＤ／Ａ変換してＬＥＤの駆動電流を制御する。その結果、感光体１０の感光面には等倍の静電潜像が形成される。
【００３５】
記録紙Ｐの第一面に画像形成したのち、同一の記録紙Ｐの第二面に画像形成を行う場合には、画像の縮小比Ｒに応じてＬＥＤヘッド駆動制御部４５が作動し、ＬＥＤヘッド１２を所定の傾斜角θに設定する。一方、オリジナルな画像データは傾斜角θに応じてシフトして並び替えられ、一旦ＲＡＭ４１に格納される。並び替えに際してデータの直線性が失われる場合には線形補間が施される。また、ＬＥＤヘッド発光制御部４４は画像データの露光タイミングを画像の縮小比Ｒに応じて変更することで、記録紙Ｐの第一面と第二面の画像の位置・大きさの表裏合せを行う。すなわち、ＬＥＤヘッド１２の制御はＬＥＤヘッド１２の傾斜角θと感光体１０への露光タイミングを制御することで記録紙Ｐへの画像形成位置の表裏合せが可能となる。
【００３６】
以上、いわゆる両面コピー可能な画像形成装置１００について、その作動を説明したが、本願発明に係る画像形成装置１００によれば画像読取手段３１の読取制御での限界を超えた画像の縮小も可能となる。例えば、通常は２５％までの縮小が限界の画像形成装置１００であっても、ＬＥＤヘッド１２の主走査方向からの傾斜角を大きくすることで２５％以下にもすることができる、いわゆる２次変倍機能の範囲を拡大することができるという優れた効果を発揮し得る。
【００３７】
尚、本願発明において説明したＬＥＤヘッド１２の傾斜角算出方法や画像データの並び替え方法等は一例であってこれに限定されるものではない。また本願発明では書込ヘッドとしてＬＥＤヘッド１２を例にして説明したが、書込ヘッドはＬＥＤに限るものではなく、例えば、液晶シャッタアレイ等を用いたものでも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本願発明の実施の形態である画像形成装置を表す模式構成図である
【図２】ＬＥＤヘッドの画像書込を制御する画像制御部（書込制御手段）の構成を示すブロック図である。
【図３】ＬＥＤヘッドの傾斜角の算出方法を説明する図である。（ａ）はＬＥＤヘッドの画素長Ｗと傾斜角θとの関係を示し、（ｂ）は画像の縮小比Ｒと画素長Ｗの関係を示す図である。
【図４】オリジナルな画像データの並び替えを行う前と後で、形成される画像データがどのように変化するかを示す図である。
【図５】画像データの並び替え方法の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０    感光体
１２    ＬＥＤヘッド（書込ヘッド）
２１    駆動ローラ
２２，２３    従動ローラ
３１    画像読取手段
３２    変倍率設定手段
４０    画像制御部（書込制御手段）
４２    傾斜角算出手段
４３    データ処理部（データ配列変換手段）
４４    ＬＥＤヘッド発光制御部（書込ヘッド発光制御手段）
４５    ＬＥＤヘッド駆動制御部（書込ヘッド駆動制御手段）
１００  画像形成装置
４３１  線間補間手段
４４１  露光制御手段
Ｐ      記録紙
Ｗ      画素長
【図１】
2006007555.tif 000003
【図２】
2006007555.tif 000004
【図３】
2006007555.tif 000005
【図４】
2006007555.tif 000006
【図５】
2006007555.tif 000007