(57)【要約】【課題】画像形成装置において感光体への画像データ書込みの高速化が可能な光書込装置を提供する。【解決手段】１つの半導体レーザ（ＬＤ）ユニットに複数のＬＤをもつ、１ポリゴン８ビーム方式の光書込装置において、ポリゴンミラー上で一のＬＤユニットからの光が反射する面に対向する面で光が反射される他のＬＤユニットの画像編集部では、副走査ラインごとの画像データのＬＤへの割り当て順番を入れ替えることを特徴とする。【選択図】　　　　図９
2004106499.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の半導体レーザ装置と画像データを編集し、出力する画像編集部と当該画像編集部からの出力信号に基づき前記半導体レーザを制御する制御部とを有する複数の半導体レーザユニットと、１つのポリゴンミラーと、前記半導体レーザユニットそれぞれに１対１で対応し、前記半導体レーザ装置からの光が前記ポリゴンミラーを介して入射する複数のミラー群と、前記半導体レーザユニットそれぞれに１対１で対応し、一列に配置された複数の感光体ドラムとを備え、
前記半導体レーザユニットごとに複数の半導体レーザ装置それぞれから出射される複数の光が前記ポリゴンミラーと、その半導体レーザユニットに対応するミラー群とで反射され、対応する前記感光体ドラム表面に画像が書込まれ、前記複数の感光体ドラムによって１つの画像をなす光書込装置であって、
前記半導体レーザユニットの画像編集部が、半導体レーザ装置への副走査ラインごとの画像データ信号の割り当て順番を入れ替えることを特徴とする光書込装置。
【請求項２】
前記ポリゴンミラー上で一の半導体レーザユニットからの光が反射する面に対向する面で出射した光が反射される他の半導体レーザユニットにおいて、その画像編集部が、半導体レーザ装置への副走査ラインごとの画像データの割り当て順番を入れ替えることを特徴とする請求項１に記載の光書込装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の半導体レーザを用いたデジタルカラー画像形成装置における光書込装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、デジタルカラー複写機が広く普及し、様々な用途でカラー複写が行われるようになってきている。このデジタルカラー複写機は半導体レーザ（以下、ＬＤと称する）の光を感光体に書込む形式の光書込装置を用いたデジタルカラー画像形成装置の構成が一般的である。
【０００３】
この画像形成装置において、プリントスピードの高速化、画像の高画質化の要求に伴い、複数の画像形成ユニットを一列に配し、４色それぞれの色形成を複数の画像形成ユニットで別個に行い、１スキャンで４色を同時に形成するタンデム構成のものが提案されている（例えば、特開２０００−０１５８７０号公報を参照）。
【０００４】
半導体レーザ書込みによるカラー画像形成は、各色成分の画像データに応じＬＤを点灯制御し、ＬＤが発する光ビームにより各色毎に像坦持体（感光体）面の上を主副走査し、書込んだ各色成分の画像を重ね合わせるという方法により行われる。
図１は、一般的なデジタルカラー複写機の全体構成を示すものである。自動原稿送り装置（ＡＤＦ）１００と画像読み取り部２００と画像形成部３００とから構成され、ＡＤＦ１００により画像読み取り位置に搬送された原稿を画像読み取り部２００で読み取り、読み取られた画像データを画像形成部３００に転送し、画像を形成する。
【０００５】
画像読み取り部２００において、露光ランプ２０１により照射された原稿ガラス２０８上の原稿の反射光は、３枚のミラー群２０２によりレンズ２０３に導かれＣＣＤセンサ２０４に結像する。露光ランプ２０１と第１ミラーはスキャナモータ２０９により矢印の方向へ倍率に応じた速度Ｖでスキャンすることにより原稿ガラス２０８上の原稿を全面にわたって走査される。露光ランプ２０１の位置はスキャナホームセンサ２１０とホーム位置からの移動量（モータのステップ数）により算出され、制御される。ＣＣＤセンサ２０４に入射した原稿の反射光はセンサ内で電気信号に変換され画像処理回路２０５により電気信号のアナログ処理、Ａ／Ｄ変換、デジタル画像処理が行なわれた後、画像形成部３００へ送られる。
【０００６】
タンデム構成の画像形成部３００において、画像読み取り部２００から送られてきた画像データは、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の印字用データに変換され、各色の画像書込制御部（図示せず）に送られる。各色の画像書込制御部は、送られてきた画像データの電気信号に応じてレーザを発光させて、その光をポリゴンミラー３０１により１次元走査し、各色の画像形成ユニット３０２ｃ、３０２ｍ、３０２ｙ、３０２ｋ内の感光体を露光する。画像形成ユニット３０２ｃ、３０２ｍ、３０２ｙ、３０２ｋは、用紙搬送ベルト３０４の用紙搬送方向にそって縦に１列に並んで配置され、各画像形成ユニット内部には感光体を中心に電子写真プロセスを行うために必要なエレメントが配置されている。Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ用の各感光体が時計周りに回転することにより各画像形成プロセスが連続的に行なわれる。これらの画像形成に必要な画像形成ユニットはプロセスごとに一体化され、画像形成ユニット内の感光体上の潜像は各色現像器により現像される。感光体上のトナー像は用紙搬送ベルト３０４内に上述の各感光体と対向して設置された転写チャージャ３０３ｃ、３０３ｍ、３０３ｙ、３０３ｋにより、用紙搬送ベルト３０４上の用紙に転写される。
【０００７】
転写紙は、給紙カセット群３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃより、各給紙カセット３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃに取付けられている給紙ローラー３１２によって搬送部へ供給される。搬送路へ供給された用紙は搬送ローラー対３１３により用紙搬送ベルト３０４へ送られ、レジストセンサ３０６により用紙の搬送タイミングを画像データにあわせた後、各画像形成ユニットへ供給される。トナー像を転写された転写紙は定着ローラーによりトナーが定着され、俳紙トレイへ排出され、カラー画像形成の処理が完了する。用紙搬送ベルト３０４はベルト退避ローラー３０５の挙動により、Ｃ，Ｍ，Ｙの各画像形成ユニットから退避でき、用紙搬送ベルト３０４と感光体が非接触状態にできる。そこで、モノクロ画像形成時にはＣ，Ｍ，Ｙの各イメージングユニットの駆動を停止できるため、感光体や周辺プロセスの摩耗を削減できる。
【０００８】
図２に画像形成部３００において、ポリゴンミラー３０１を含むレーザ光学系を上部から見た構成を示す。ＬＤは１ポリゴン４ビーム方式で構成されている。なお、各色の感光体をレーザで露光する際にはＡ側の描画色であるＣ、ＭはＢ側の描画色Ｙ、Ｋに対して逆方向からの露光走査となっているため、画像データの処理の過程でＡ側２色の主走査方向に対して鏡像処理が行われている。
【特許文献１】
特開２０００−０１５８７０号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
最近では画像形成装置における処理スピードの更なる高速化の要求があるため、各処理工程の高速化が進められているが、その中で画像形成工程における感光体への画像データ書込処理が律速となる問題が発生している。
【００１０】
本発明は、以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであり、画像形成装置において感光体への画像データ書込みの高速化が可能な光書込装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
発明者は、問題の解決にあたって、各色ごとのＬＤをそれぞれ複数チャンネル化して感光体上に一度に複数ラインの書込みをすることによって画像データ書込みの高速化を図る着想を基に検討を行った。
【００１２】
しかしながら、例えば単に２チャンネル化しただけでは、図３に示すように、ポリゴンミラー３の一方（Ａ側）から出射される画像形成データの光ＬＤ１ａ、ＬＤ２ａの感光体ドラム７ａ上への入射位置Ｐ１ａ、Ｐ２ａに対して、反対側の他方（Ｂ側）から出射される画像データの光ＬＤ１ｂ、ＬＤ２ｂの感光体ドラム７ｂ上への入射位置Ｐ１ｂ、Ｐ２ｂがドラムの回転方向（副走査方向、用紙搬送方向）に対して逆となり、Ｂ側の画像が適正な画像とならない問題が発生する。
その対策として、ＬＤチャンネルのＢ側の配置をＡ側に対して逆とする構成が考えられるが、それに伴ってＡ側とＢ側とで書込ユニットが別物となり、ひいてはＬＤ制御系の搭載基板を別物とする必要があり、部品の共通化ができずに管理すべき部品点数が増えてしまうため好ましいものではなかった。
そこで、発明者はＬＤに供給する画像データの編集処理段階に着目し、鋭意検討することによって本発明を成すに至った。
【００１３】
すなわち、前記課題を解決するために提供する請求項１の発明に係る光書込装置は、複数の半導体レーザ装置と画像データを編集し、出力する画像編集部と当該画像編集部からの出力信号に基づき前記半導体レーザを制御する制御部とを有する複数の半導体レーザユニットと、１つのポリゴンミラーと、前記半導体レーザユニットそれぞれに１対１で対応し、前記半導体レーザ装置からの光が前記ポリゴンミラーを介して入射する複数のミラー群と、前記半導体レーザユニットそれぞれに１対１で対応し、一列に配置された複数の感光体ドラムとを備え、前記半導体レーザユニットごとに複数の半導体レーザ装置それぞれから出射される複数の光が前記ポリゴンミラーと、その半導体レーザユニットに対応するミラー群とで反射され、対応する前記感光体ドラム表面に画像が書込まれ、前記複数の感光体ドラムによって１つの画像をなす光書込装置であって、前記半導体レーザユニットの画像編集部が、半導体レーザ装置への副走査ラインごとの画像データ信号の割り当て順番を入れ替えることを特徴とする。
【００１４】
これにより、１つの半導体レーザユニットからの光を複数化することができるため、感光体への画像データ書込みの高速化が可能となる。また、１つの半導体レーザユニットにおける個々の半導体レーザ装置に供給される画像データを任意のラインに反映させることができる構成が可能であり、ライン間の上下反転だけでなく、あらゆるメカ構成に対する副走査ラインの適正化ができる。
【００１５】
前記課題を解決するために提供する請求項２の発明に係る光書込装置は、請求項１の発明において、前記ポリゴンミラー上で一の半導体レーザユニットからの光が反射する面に対向する面で出射した光が反射される他の半導体レーザユニットにおいて、その画像編集部が、半導体レーザ装置への副走査ラインごとの画像データの割り当て順番を入れ替えることを特徴とする。
【００１６】
これにより、感光体ドラム上の光の入射位置が逆転する半導体レーザユニットにおける個々の半導体レーザ装置に供給される画像データを入替可能な構成としているので、ポリゴンミラーの表裏対向面に対応して、書込みユニットを個別に持つこと無く、ドラム回転方向に対し、正規の画像を形成することができ、感光体への画像データ書込みの高速化が可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る光書込装置の一実施の形態における構成について図面を参照して説明する。本発明は、図１に示したようなタンデム構成のデジタルカラー複写機の書込装置として適用されるものである。
図４は、本発明に係る光書込装置の一実施の形態における光書込装置の光学系の構成の詳細である。１つのポリゴンミラー３で４色分のレーザビームを振り、感光体（図示せず）に各色の画像を書込むものであり、ここでは、ポリゴンミラー３を共通に用いて複数ＬＤ（２個）を備えたＬＤユニット１ｋ、１ｙ、１ｍ、１ｃを４個有し、計８本のレーザビームを振り分けている（１ポリゴン８ビーム方式）。
【００１８】
詳しくは、図４（ｂ）に示すように、ポリゴンミラー３は上下２段のミラー面３ｕ、３ｄを持っており、ＬＤユニット１ｃ、１ｋからのビームがミラー面３ｕに、ＬＤユニット１ｍ、１ｙからのビームがミラー２ａ、２ｂを経由してミラー面３ｄに指向される。これによって、図４（ａ）に示すように、ポリゴンミラー３を中心にＬＤユニット１ｍ、１ｃからのビームがＡ側に、ＬＤユニット１ｋ、１ｙからのビームがＢ側に振り分けられた後にｆθレンズを通り、折り返しミラー群（図示せず）で反射されて、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）用からなる４色分の計８本の光ビームがそれぞれの感光体（図示せず）上を走査される。
【００１９】
なお、本例の画像書込み光学系ではＡ側とＢ側でビームの主走査方向が逆になり、図４（ａ）においてＡ側では上→下方向へ、Ｂ側では下→上方向へ走査される。従って、Ａ側では図２の上側が書込みの先端（スタート位置）に、Ｂ側では下側が書込みの先端（スタート位置）になる。
【００２０】
各色の画像間に色ズレが生じない状態で画像を書込むために、走査ライン上に設けた基準位置から所定のレジストを各色毎に設定する。レジストの基準位置は同期検知器４がビームを検出する位置とする。Ａ側、Ｂ側それぞれ、主走査方向における書込み先端位置よりも手前に同期検知器４ａｕ、４ａｄ、４ｂｕ、４ｂｄの計４個を設け、ビームが入射した時にそれぞれ同期検知信号を発生する。
【００２１】
図５は、画像データ処理に関する概略構成を示すブロック図である。画像読み取り部Ｖ１は、原稿画像を読み取った信号を色分解、Ａ／Ｄ変換してオフセット補正、シェーディング補正、画素位置補正を行うＶＰＵ（Ｖｉｄｅｏ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）４００と、画像処理を行うＩＰＵ（Ｉｍａｇｅ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）４０１とを有している。ＬＤユニット１は、ＩＰＵ４０１からの画像データを編集する書込画像編集装置（ＧＡＶＤ）４０２と、ＧＡＶＤ４０２からの信号に基づき半導体レーザの制御を行うＬＤ制御部４０３と、ドラム上に静電潜像データの結像を行うＬＤ４０４とを有している。画像読み取り部Ｖ１とＬＤユニット１とは、インターフェース（Ｉ／Ｆ）部４１０を介して、操作部４１１からのユーザ指示に基づいてこの装置全体の制御を実行するＣＰＵ４０５と、制御プログラムが格納されているＲＯＭ４０６と、制御プログラムが一時的に使用するＲＡＭ４０７と、読み取った画像を記憶する画像メモリ４０８とがつながれた内部システムバス４０９との間とデータのやり取りを行う。
【００２２】
画像読み取り部Ｖ１においてシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の印字用データに色分解された画像データは各色用のＧＡＶＤ４０２に送られ、画像形成に必要な情報（ＡＰＣ制御、画素カウント、Ｐセンサパターン作成等）を付与された後、ＬＤ点灯データとして、ＬＤ制御に供給されこれに基づいてＬＤ発光が実施される。
【００２３】
図６は、ＬＤユニット１を構成するＧＡＶＤ４０２とＬＤ制御部４０３とＬＤ４０４の概略図である。ＬＤ駆動部５０１はＧＡＶＤ４からの情報信号により、ＬＤ４０４を駆動させてレーザビームを出射させる。ＬＤ４０４より前方に出射されたレーザビームは図示しないコリメータレンズによりコリメートされて、ポリゴンモミラー３で偏向され、ｆθレンズ６により感光体ドラム７の帯電器で一様に帯電された表面に結像され、その結像スポットがポリゴンミラー３の回転で感光体ドラム７上を軸方向に反復して移動し、同時に感光体ドラム７が回転することによって静電潜像が形成される。ついで、その静電潜像は現像器で現像されて転写器で転写紙等に転写される。なお、同期検知器４は情報書込領域外に設けられており、ポリゴンミラー３で偏向されたレーザビームを検出して同期検知信号を発生する。ＧＡＶＤ４０２は情報信号をＬＤ制御部４０３内のＬＤ駆動部５０１に印可するが、その印加タイミングを前記同期検知信号からとっている。
【００２４】
また、ＬＤ４０４内の発光部５０３から後方に出射されるレーザビームは受光部（ＰＤ）５０４に入射してその光強度が検出され、それによる受光信号が自動出力制御部（Ａｕｔｏ　Ｐｏｗｅｒ　Ｃｏｎｔｏｒｏｌ（ＡＰＣ）制御部）５０２に供給される。ＡＰＣ制御部５０２は受光部（ＰＤ）５０４の出力信号に応じてＬＤ駆動部５０１をフィードバック制御してＬＤ４０４の個々の発光素子の出力光量を一定に制御する（ＡＰＣ制御）。具体的には、ＬＤ４０４の各発光素子の駆動電源をそれぞれの受光信号により各発光素子の出力光量が一定になるように調整され保持される。
【００２５】
図７は、本発明の根幹を成すＧＡＶＤ４０２の概略構成図である。ＩＰＵ４０１からの画像データを速度変換及びフォーマット変換を行うメモリブロック６０１と、メモリブロック６０１からの画像データを画像処理する画像処理部６０２と、画像処理部６０２からの画像データのライン間入替を行うデータ入替処理部６０３と、データ入替処理部６０３からの画像データに、プロセス条件を決定するデータ取得のために感光体ドラム上にある一定の濃度のトナーをのせるためのＰセンサパターンを付与するＰパターンブロック６０４と、データの重みを変化させるγ変換ブロック６０５と、ＬＤの光量を一定に保つためのＡＰＣ制御の動作タイミングに同期して画像を付与するＡＰＣブロック６０６と、各ＬＤの発光ドット数を計測する画素カウントブロック６０７と、同期検出用の発光データを付与するＬＤｏｎ／ｏｆｆブロック６０８とを備えている。
【００２６】
このうち、特に本発明に関わる部分はデータ入替処理部６０３であり、この処理部６０３によって、上流からきた複数の副走査方向のラインの画像データを、任意のラインに入替を実施するものである。
【００２７】
（実施例１）
図８、９に本発明の実施例１を示す。図８は各色ごとのＬＤユニット１に２チャンネルのＬＤ４０４をもつ場合において、１主走査動作につきＧＡＶＤ４０２で生成される、図４におけるＡ側とＢ側それぞれの２チャンネルのＬＤ（ＬＤ１ａとＬＤ２ａ、ＬＤ１ｂとＬＤ２ｂ）へ入力される点灯信号の内容を示している。
ここで、Ａ側のＬＤへの点灯信号として、感光体ドラムに対して先行ライン形成はＬＤ１ａによって行われるので、ＬＤ１ａには、１ライン目以降の奇数ラインの画像データの点灯信号が入力され、ＬＤ２ａには２ライン目以降の偶数ラインの画像データの点灯信号が入力される。これに対して、Ｂ側のＬＤへの点灯信号として、Ａ側の場合とは逆の配置となり、感光体ドラムに対して先行ライン形成はＬＤ２ｂによって行われるので、ＬＤ２ｂに１ライン目以降の奇数ラインの画像データの点灯信号が入力され、ＬＤ１ｂに２ライン目以降の偶数ラインの画像データの点灯信号が入力される。
【００２８】
これは、図９に示すように、Ｂ側のＧＡＶＤ４０２内のデータ入替処理部６０３における信号処理の段階で、奇数ラインの画像データと偶数ラインの画像データの入替処理、すなわち画像データの当てはめの反転（ライン間反転）を行っており、その結果として前記のようにＢ側のＬＤユニット１から出力されるラインごとの画像データの入替が行われる。
これによって、図３に示したようにＢ側のＬＤユニット１から発光される複数のビームの感光体ドラム７ｂ上への照射位置は、副走査方向でＡ側のＬＤユニット１からの複数のビームの感光体ドラム７ａへの入射位置に対して逆であることから、Ａ、Ｂ側ともに同構成のＬＤ制御系の搭載基板のままで感光体ドラム７ａ、７ｂそれぞれに形成される静電潜像は同一とすることが可能となる。
【００２９】
（実施例２）
図１０に本発明の実施例２を示す。各色ごとのＬＤユニット１に４チャンネルのＬＤ４０４をもつ場合において、ＧＡＶＤ４０２内のデータ入替処理部６０３での信号処理の段階で、ライン間の前後入替えだけでなく、任意の転送ラインに任意のライン画像データの反映を行うものである。これによって、あらゆるＬＤのメカレイアウトに対し、ＧＡＶＤ側でｃｈ入替対応可能となる。
【００３０】
【発明の効果】
請求項１の光書込装置によって、１つの半導体レーザユニットからの光を複数化することができるため、感光体への画像データ書込みの高速化が可能となる。また、１つの半導体レーザユニットにおける個々の半導体レーザ装置に供給される画像データを任意のラインに反映させることができる構成が可能であり、ライン間の上下反転だけでなく、あらゆるメカ構成に対する副走査ラインの適正化ができる。
【００３１】
請求項２の光書込装置によって、感光体ドラム上の光の入射位置が逆転する半導体レーザユニットにおける個々の半導体レーザ装置に供給される画像データを入替可能な構成としているので、ポリゴンミラーの表裏対向面に対応して、書込みユニットを個別に持つこと無く、ドラム回転方向に対し、正規の画像を形成することができ、感光体への画像データ書込みの高速化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的なデジタルカラー複写機の全体構成を示す概略図である。
【図２】従来のレーザ光学系の構成の概略を示す図である。
【図３】ＬＤユニットに２チャンネルのＬＤをもつ場合のレーザ光学系の構成の概略を示す図である。
【図４】本発明に係る光書込装置の一実施の形態におけるレーザ光学系の概略を示す構成図である。
【図５】本発明に係る光書込装置の一実施の形態における画像データ処理に関する概略構成を示すブロック図である。
【図６】本発明に係る光書込装置の一実施の形態におけるＬＤユニットを構成するＧＡＶＤとＬＤ制御部とＬＤ４０４の概略図である。
【図７】本発明に係る光書込装置の一実施の形態におけるＧＡＶＤの概略構成図である。
【図８】本発明に係る光書込装置の実施例１の２チャンネルのＬＤへ入力される点灯信号パターンを示す概略図である。
【図９】本発明に係る光書込装置の実施例１の画像データの流れを示す概略図である。
【図１０】本発明に係る光書込装置の実施例２の画像データの流れを示す概略図である。
【符号の説明】
１、１ｋ、１ｙ、１ｍ、１ｃ　　ＬＤユニット
２、２ａ、２ｂ、５１ａ、５１ｂ、５２ａ、５２ｂ、５３ａ、５３ｂ　　ミラー
３、３ｕ、３ｄ、３０１　　ポリゴンミラー
４、４ａ、４ｂ、４ａｕ、４ａｄ、４ｂｕ、４ｂｄ　　同期検出器
６　　ｆθレンズ
７、７ａ、７ｂ　　感光体ドラム
ＬＤ１ａ、ＬＤ２ａ、ＬＤ１ｂ、ＬＤ２ｂ、４０４　　半導体レーザ装置（ＬＤ）
Ｐ１ａ、Ｐ２ａ、Ｐ１ｂ、Ｐ２ｂ　　レーザビーム入射位置
Ｖ１　　画像読み取り部
４００　　ＶＰＵ
４０１　　ＩＰＵ
４０２　　書込画像編集装置（ＧＡＶＤ）
４０３　　ＬＤ制御部
４０５　　ＣＰＵ
４０６　　ＲＯＭ
４０７　　ＲＡＭ
４０８　　画像メモリ
４０９　　システムバス
４１０　　インターフェース部
４１１　　操作部
５０１　　ＬＤ駆動部
５０２　　自動出力制御部（ＡＰＣ制御部）
５０３　　発光部
５０４　　受光部
６０１　　メモリブロック
６０２　　画像処理部
６０３　　データ入替処理部
６０４　　パターンブロック
６０５　　γ変換ブロック
６０６　　ＡＰＣブロック
６０７　　画素カウントブロック
６０８　　ＬＤｏｎ／ｏｆｆ部
【図１】
2004106499.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2004106499.tif 000008
【図７】
2004106499.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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