CN104049493A - 光写入装置以及图像形成装置 - Google Patents

Abstract

提供一种光写入装置以及图像形成装置。在光写入装置中，抑制在副扫描方向上基板的尺寸扩大，此外提高受光元件的受光效率。光写入装置用于将基于图像数据而调制的光照射到感光体上从而在该感光体上形成静电潜影，所述光写入装置具有：基板；发光元件阵列，由在所述基板上在主扫描方向（Y）上排列的多个发光元件（A1～An）构成；以及受光元件阵列，由在所述基板上与发光元件大致平行地在主扫描方向（Y）上排列的多个受光元件（B1～Bn）构成。针对一个发光元件（A1）的光量检测，至少利用在与该发光元件的主扫描方向（Y）的中心位置不同的位置具有中心位置的受光元件（B1）的输出值。

Description

光写入装置以及图像形成装置

技术领域

本发明涉及光写入装置，特别涉及用于在感光体上形成静电潜影的光写入装置、以及具有该光写入装置的图像形成装置。

背景技术

近年来，基于电子照相方式的打印机、复印机等图像形成装置的小型化的要求进一步强烈。因此，在称为打印机头的光写入装置中，从以往的以激光二极管（LD）作为发光源的光扫描型逐渐替换为在主扫描方向上线状地配置了微小点的发光元件的线光学型。

作为线光学型的光写入装置，开发了作为发光源而利用了发光二极管（LED）的光写入装置，近年来提出了作为发光源而利用有机EL元件的光写入装置。从成本上来说，能够将发光部及其驱动电路部形成于同一个基板上的有机EL元件比将发光部及其驱动电路部由不同的基板构成的LED有利。

但是，在有机EL元件中，原理上存在以下的光量劣化特性。

随着累积发光时间的增加，光量降低。

根据亮度，光量降低的速度不同。

根据温度，光量的降低有变动。

即，当作为发光部而使用具有所述光量劣化特性的有机EL元件时，根据写入图像，每个发光元件的累积发光时间不同，因此每个元件的光量劣化度不同。因此每个元件需要光量校正功能。

因此，在专利文献1中，记载了如下结构的发光装置：将受光元件阵列和发光元件阵列形成于同一个基板上，发光元件阵列与受光元件阵列的距离相隔以临界角规定的距离（临界角分隔距离Lc）以上。在该结构中，在受光元件中提高全反射光的受光效率，能够实现良好的光量检测精度。

但是，在专利文献1中记载的发光装置中，为了受光元件高效地接受全反射光，需要在副扫描方向上从发光元件保持约1.1mm以上的距离，导致基板的尺寸变大。进而，由于以往基板的副扫描方向的尺寸约为10mm，因此所述分隔距离（约1.1mm）的值即便微小也会增加面积。因此，在所述大规格的玻璃（母玻璃）上尽可能同时形成大量元件，从而降低制造成本，但若基板面积增大，则从母玻璃切出的个数大幅减少，相应地，制造成本、材料成本上升。

现有技术文献

专利文献1：（日本）特开2010-87245号公报

发明内容

本发明的第一目的在于，提供一种能够抑制在副扫描方向上基板的尺寸扩大的光写入装置。本发明的第二目的在于，提供一种能够提高受光元件的受光效率的光写入装置。本发明的第三目的在于，提供一种利用所述光写入装置执行发光元件的光量校正的图像形成装置。

本发明的第一方式的光写入装置，用于将基于图像数据而调制的光照射到感光体上，从而在该感光体上形成静电潜影，其特征在于，所述光写入装置具有：

基板；

发光元件阵列，由在所述基板上在主扫描方向上排列的多个发光元件构成；以及

受光元件阵列，由在所述基板上与所述发光元件大致平行地在主扫描方向上排列的多个受光元件构成，

针对一个发光元件的光量检测，至少利用在与该发光元件的主扫描方向的中心位置不同的位置具有中心位置的受光元件的输出值。

在所述第一方式的光写入装置中，针对一个发光元件的光量检测，至少利用在与该发光元件的主扫描方向的中心位置不同的位置具有中心位置的受光元件的输出值，因此，发光元件与受光元件在副扫描方向上的距离可以缩短，相应地，基板的副扫描方向的尺寸变小。

在第一实施方式的光写入装置中，优选所述基板透过光，一个发光元件与检测该发光元件的光量的受光元件之间的距离是临界角分隔距离Lc的0.54倍以上。

若将一个发光元件与检测该发光元件的光量的受光元件之间的距离设定为临界角分隔距离Lc的0.54倍以上，则受光元件高效地接受从发光元件放射的光中的对感光体的照射不起作用的漫射光。

本发明的第二方式的图像形成装置的特征在于，具有：

所述第一方式的光写入装置；以及

光量校正部，基于由所述受光元件检测到的光量值，校正所述发光元件的发光量。

根据本发明，能够抑制在副扫描方向上基板的尺寸扩大，此外能够提高受光元件的受光效率。

附图说明

图1是表示一实施例的图像形成装置的概略结构图。

图2是表示光写入装置的副扫描方向的截面图。

图3是表示光写入装置的主要部分的主扫描方向的截面图。

图4是表示控制部的模块图。

图5是示意性地表示第一实施例的光写入装置的平面图。

图6是表示图5所示的光写入装置的动作时序的时序图。

图7是示意性地表示第二实施例的光写入装置的平面图。

图8是示意性地表示第三实施例的光写入装置的平面图。

图9是示意性地表示第四实施例的光写入装置的平面图。

图10是表示受光元件离发光元件的距离与受光强度的关系的图表。

图11是放大表示图10的图表的主要部分的图表。

图12是表示受光元件的尺寸和S/N比之间的关系的图表。

图13是表示驱动电路的第一例的模块图。

图14是表示驱动电路的第二例的模块图。

图15是示意性地表示与发光元件和受光元件的配置有关的变形例的平面图。

图16是示意性地表示与发光元件和受光元件的配置有关的变形例的平面图。

标号说明

1……图像形成装置

11……感光体鼓

13……光写入装置

50……基板

51……有机EL层

71……光量校正部

72……驱动电路部

73……光量检测电路部

A……发光元件

B……受光元件

C……移位寄存器

S……选择开关

Y……主扫描方向

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的光写入装置以及图像形成装置的实施例。

（图像形成装置、参照图1）

图1表示图像形成装置的一实施例。该图像形成装置1是基于电子照相方式的彩色打印机，其构成为以所谓的串联式形成四个颜色（Y：黄、M：品红、C：青、K：黑）的图像。图像在各图像形成站10形成，并在中间转印带20上合成。另外，在各附图中，对参照数字赋予的Y、M、C、K的字符表示分别是黄、品红、青、黑用的部件。

说明各图像形成站10（10Y、10M、10C、10K）的概略，其包含感光体鼓11（11Y、11M、11C、11K）、带电充电器12（12Y、12M、12C、12K）、以下详述的光写入装置13（13Y、13M、13C、13K）、显影器14（14Y、14M、14C、14K）、转印充电器15（15Y、15M、15C、15K）等。

从各光写入装置13放射的光束照射各感光体鼓11，从而在感光体鼓11上形成静电潜影，该静电潜影在各显影器14中显影成各颜色的调色剂图像。另一方面，在图像形成站10的正下方，中间转印带20以环状架设在辊21、22、23上，向箭头Z方向旋转驱动，在设置了驱动辊21且与中间转印带20对置的部分（二次转印部）配置有二次转印辊24。此外，在图像形成装置1的下级，设置有用于将堆积的转印材料一张张提供的自动供纸部30。

图像数据从未图示的图像读取装置（扫描仪）或者计算机等作为按照YMCK的图像数据向未图示的图像处理部发送，基于这些图像数据而驱动各光写入装置13，在各感光体鼓11上形成调色剂图像。这样的电子照相处理是已知的，省略其说明。

形成于各感光体鼓11上的调色剂图像依次被一次转印到向箭头Z方向旋转驱动的中间转印带20上，四个颜色的图像被合成。另一方面，转印材料一张张从供纸部30被提供给上方，且在二次转印部通过由转印辊24提供的电场，合成图像从中间转印带20被二次转印。此后，转印材料被传送到未图示的定影装置而被施加调色剂的加热定影，并排出到图像形成装置1的上面部。

（光写入装置、参照图2以及图3）

参照图2以及图3说明光写入装置13。另外，为了避免麻烦，图3省略了向截面的影线。以下，说明光写入装置13的一种，其他的光写入装置也是同样的。

光写入装置13是将基于图像数据而调制的光照射到感光体鼓11上，从而在鼓11上形成静电潜影的装置，具有由在基板50上在主扫描方向Y上排列的多个发光元件A（A1、A2……）构成的发光元件阵列、以及由在基板50上与发光元件A大致平行地在主扫描方向Y上排列的多个受光元件B（B1、B2……）构成的受光元件阵列。

发光元件A是有机EL元件，通过阴极层52和阳极层53夹着EL层51，具有对发光波长透明的玻璃基板54、具备开口55a的栅极层55、绝缘层56、57。此外，受光元件B在绝缘层56、57中由场效应晶体管形成。另外，由有机EL元件构成的发光元件A以及由场效应晶体管构成的受光元件B的结构、发光作用、受光作用是已知的，省略其详细的说明。

基板50与棒状透镜阵列（rod lens array）61收容于支持架60。从EL层51放射的光通过开口55a，且透过玻璃基板54。从玻璃基板54射出的光C通过棒状透镜阵列61成像于感光体鼓11上，使感光体曝光。受光元件B接受不对感光体的曝光产生作用且在玻璃基板54的表面反射的漫射光。基于各受光元件B的输出值，检测各发光元件A的光量。

玻璃基板54的折射率ng比空气的折射率n0高，角度大于临界角θc的漫射光在玻璃基板54的表面被全反射，不会从玻璃基板54导出到外部。受光元件B接受这样的全反射光。临界角θc通过θc=arcsin(n0/ng)来表示。临界角分隔距离Lc通过Lc=2·tg·tanθc来表示。然后，发光元件A的发光中心和受光元件B的受光中心的距离L能够通过与临界角分隔距离Lc的关系来规定。如以下详细叙述，优选设定为L的0.54倍至7.6倍。

（控制部、参照图4）

在图像形成装置1的控制部70设有光量校正部71。各光写入装置13具有发光元件A的驱动电路部72和受光元件B的光量检测电路部73。从控制部70对光写入装置13输出控制信号以及图像数据光量设定值。光量检测电路部73将受光元件B的输出值变换为光量输出信号，光量输出信号被转发到光量校正部71。

在通常的光写入动作时，从控制部70向光写入装置13转发控制信号（水平同步信号、时钟信号等）以及图像数据。光写入装置13基于接收到的图像数据，通过驱动电路部72控制各发光元件A的点灯/灭灯时间，在感光体鼓11上形成静电潜影。

然而，各发光元件A的发光量（强度）的设定先于光写入动作而实施。例如，在图像形成装置1的电源接通时，从控制部70或光写入装置13中设置的存储器对驱动电路部72写入光量设定值，各发光元件A被控制成为规定的发光量。

光量校正处理由受光元件B的漫射光的检测、光量检测电路部73的光量检测、光量校正部71的校正值运算和光量设定的复合处理构成。将在后面参照图6叙述光量检测以及校正值运算。

（第一实施例、参照图5以及图6）

如图5所示，第一实施例的光写入装置13中，发光元件A（发光元件阵列）和受光元件B（受光元件阵列）以针对副扫描方向Z大致平行地在主扫描方向Y上偏移的状态排列。即，受光元件阵列与发光元件阵列在主扫描方向Y上是大致相同的长度，且在主扫描方向Y上偏移而配置。主扫描方向Y的偏移量被设定为使对应的元件A、B之间的分隔距离（在图5中表示为元件An与元件Bn的距离）成为所述临界角分隔距离Lc。从而，发光元件A与受光元件B的副扫描方向Z的间隔是距离Lc以下，基板50的副扫描方向Z的尺寸变小。

受光元件B与发光元件A的配置个数与配置间距相同，处于一对一的关系。因此，发光元件A1的发光光量被受光元件B1检测，发光元件A2的发光光量被受光元件B2检测，以下同样地，发光元件An的发光光量被受光元件Bn检测。如此，使发光元件A与受光元件B一对一对应，从而能够简化检测电路部73的结构。

接着，参照图6说明光量检测的动作时序。首先，以一定的光量设定值依次对所有的发光元件A进行发光控制，通过对应的受光元件B检测其光量。光量检测优选从发光元件A1依次时序地实施。具体来说，在定时1仅使发光元件A1发光，从光量检测电路部73输出受光元件B1的输出。在定时2仅使发光元件A2发光，从光量检测电路部73输出受光元件B2的输出。以下同样检测光量，最后，在定时n仅使发光元件An发光，从光量检测电路部73输出受光元件Bn的输出。

如以上所述，通过将发光元件A和受光元件B依次时序地扫描的简单的驱动，能够检测所有的发光元件A的光量，电路结构也能够简化、小型化。

针对光量校正动作，在执行一个发光元件A的光量检测处理的期间，进行在前一个期间检测到的发光元件A的光量校正运算。光量校正运算计算通过受光元件B检测到的光量输出信号和参照值的差，算出该差成为零的光量设定值。算出的光量设定值被写入并保存在光写入装置13内的存储器。

（第二实施例、参照图7）

如图7所示，在第二实施例的光写入装置13中，受光元件B的配置个数（B1～Bm）比发光元件的配置个数（A1～An）少，且受光元件阵列被配置成在主扫描方向Y上比发光元件阵列短。其他结构与所述第一实施例相同。由于受光元件B的个数少，因此光量检测的动作时序不同于第一实施例，从而存在在光量检测中被二次使用的受光元件B。

即，通过受光元件B1检测发光元件A1的光量，以下同样依次检测，不足的部分通过在反方向对应的受光元件B检测。通过受光元件Bm检测最后的发光元件An的光量，通过受光元件Bm-1检测前一个发光元件An-1的光量。

在本第二实施例中，能够将基板50的主扫描方向Y的尺寸减少与受光元件阵列的长度缩短的部分相应的量。

（第三实施例、参照图8）

如图8所示，在第三实施例的光写入装置13中，受光元件B的配置个数（B1～Bm）比发光元件的配置个数（A1～An）多，受光元件阵列被配置为在主扫描方向Y上比发光元件阵列长。其他结构与所述第一实施例相同。由于受光元件B的个数多，因此在本第三实施例中，能够对各发光元件A的光量检测使用在主扫描方向Y的方向互相配置为反方向的受光元件B。

即，通过受光元件B1、B7检测发光元件A1的光量，通过受光元件B2、B8检测发光元件A2的光量，以下同样地，通过每两个受光元件依次检测。通过受光元件Bn、Bm检测最后的发光元件An的光量。两个受光元件的输出值也可以在运算光量校正值时被累积计算，或者平均化。在本第三实施例中，通过两个受光元件B检测各受光元件A的光量，提高光量检测的灵敏度（精度），其结果提高光量校正精度。

（第四实施例，参照图9）

如图9所示，在第四实施例的光写入装置13中，受光元件B的配置个数（B1～Bn+12）在主扫描方向Y的两端部比发光元件的配置个数（A1～An）分别多6个，受光元件阵列被配置为在主扫描方向Y上比发光元件阵列长。其他结构与所述第一实施例相同。在本第四实施例中，对各发光元件A的光量检测使用在主扫描方向Y的方向互相配置为反方向的8个受光元件B。

即，通过受光元件B1～B4、B10～B13的8个受光元件检测发光元件A1的光量，通过受光元件B2～B5、B11～B14的8个受光元件检测发光元件A2的光量，以下同样地，通过8个受光元件依次检测。通过受光元件Bn～Bn+4、Bn+9～Bn+12的8个受光元件检测最后的发光元件An的光量。8个受光元件的输出值也可以在计算光量校正值时被累积计算，或者平均化。在本第四实施例中，通过8个受光元件B检测各发光元件A的光量，从而提高光量检测的灵敏度（精度），其结果提高光量校正精度。

（受光分隔距离L，参照图10～图12）

当将所述受光元件阵列进行组合而用于所述发光元件阵列时，受光分隔距离L（元件A、B各自的中心位置之间的距离）存在最佳的范围。

图10表示相对于离发光元件的中心的分隔距离L的、受光元件的入射光强度，图11放大表示其主要部分D。光强度根据像素尺寸多多少少有些不同，在图10以及图11中例示了直径200μm（127dpi）的像素尺寸的特性。此外，像素尺寸分隔距离L通过临界角分隔距离Lc被标准化。

发光元件的表面积不同的多个条件中，光强度相对于分隔距离L，在临界角分隔距离Lc附近存在峰值。当分隔距离L小于0.54Lc时，从发光元件放射的漫射光在玻璃基板54的表面，透过多于全反射的情况较多。因此，最小分隔距离（例如，图9中的元件A2与元件B5的距离）优选是0.54Lc以上，更优选为0.9Lc以上。

图12表示受光元件的尺寸（在相邻元件之间结合连续的多个受光元件并看做一个元件时的尺寸）和S/N比（光输出/暗输出）之间的关系。从图12可知，存在S/N比成为最大的受光元件的尺寸。若将受光元件的尺寸设定为7.10Lc以上，则S/N比降低，受光元件的尺寸扩大引起的信号增加效果被抵消。暗输出相对于尺寸直线变化，但光输出具有规定的分布。鉴于这一点，最大分隔距离（例如，图9中的元件A2和元件B2的距离）优选为7.64Lc（0.54Lc+7.1Lc）以下，更优选为3.72Lc（0.54Lc+3.18Lc）以下。

（驱动电路的第一例、参照图13）

图13表示用于驱动光写入装置13的最佳的驱动电路的第一例。该驱动电路被表示为应用于所述第四实施例（参照图9）。在该第一例中，在光量检测电路部73和各受光元件B1～Bn+12之间具有选择开关S1～Sn+12，进一步设有用于依次扫描开关S1～Sn+12的导通/截止的移位寄存器C1～Cn+12。

在图13所示的驱动电路中，仅将成为光量检测对象的发光元件设为发光状态的基础上，将连接于用于检测光量的规定的受光元件的选择开关通过移位寄存器同时导通，并将规定的受光元件连接于光量检测电路部73。通过光量检测电路部73一并检测来自被导通的受光元件的输出信号，从而取得光量输出信号，结束作为检测对象的发光元件的测量。此后，将移位寄存器扫描一个阶段，检测作为接下来的检测对象的发光元件的光量。重复这样的控制而依次扫描发光元件和受光元件，从而进行所有的发光元件的测量。

（驱动电路的第二例、参照图14）

图14表示用于驱动光写入装置13的最佳的驱动电路的第二例。该驱动电路表示为用于所述第四实施例（参照图9）。在该第二例中，按照各受光元件配置光量检测电路部73，在光量检测电路部73的后级经由选择开关S1～Sn+12连接输出合算部74。进而，设有用于依次扫描开关S1～Sn+12的导通/截止的移位寄存器C1～Cn+12。

在图14所示的驱动电路中，基本的动作与所述第一例相同，通过输出合算部74仅合算连接于用于检测成为检测对象的发光元件的光量的受光元件的光量检测电路73的输出，从而取得成为检测对象的发光元件的光量输出信号。

在以上的驱动电路（第一例以及第二例）中，以设有通过移位寄存器来导通/截止的开关元件的简单结构，能够利用多个受光元件检测发光元件的光量。

（其他实施例）

另外，本发明的光写入装置以及图像形成装置并不限定于所述实施例，在其要点的范围内能够进行各种变更。

例如，驱动电路部72和光量检测电路部73优选一体形成于基板50。当然，也可以将具有这些功能的集成电路安装在基板50。在对光量的检测使用多个受光元件的情况下，也可以将用于取得光量输出信号的输出合算部74也一体形成在基板50上，也可以作为另外的电路结构而安装于基板50上。此外，作为发光元件，除了所述的有机EL元件以外，还可以利用发光二极管（LED）。

光量的检测不需要每次对一个发光元件执行。例如，即使同时发光，只要是相隔互相不影响的程度的发光元件，即便同时执行光量检测也不会有障碍。此外，图14所示的光量校正部71也可以设置于光写入装置13。

在所述各实施例中，将发光元件与受光元件的主扫描方向的配置间距设定为相同，但也没必要必须是相同间距。但是，优选分隔距离L满足0.54Lc～7.64Lc。当配置间距不同时，在第一实施例中（参照图5），受光元件与发光元件的个数不相同，此外，发光元件与用于检测其光量的受光元件之间的关系不是一对一。

在所述各实施例中，表示发光元件阵列在主扫描方向上配置了一列的情况，但并不限定于此。例如，如图15所示，多个发光元件A1也可以配置成曲折状。此外，发光元件也可以配置成对一个像素假设了复用曝光的多个列。此外，如图15所示，受光元件B1也可以被配置于发光元件的列之间。此时，通过一个受光元件检测周围8个发光元件的光量。例如，受光元件B1检测发光元件A1～A8的光量。

关于规定的发光元件的光量检测不必要只由主扫描方向位置不同的受光元件来执行。例如，如图16所示，当发光元件阵列与受光元件阵列存在0.54Lc～Lc的空间时，对发光元件利用主扫描方向Y的位置一致的受光元件（例如，对发光元件A1利用受光元件B2）而检测光量也可以发挥提高受光效率的效果。即，如果分隔距离L在临界角分隔距离Lc附近，则即使只由主扫描方向Y的位置一致的受光元件检测光量也提高受光效果。此时，当受光元件的尺寸比发光元件大时有效。即，重要的是分隔距离L满足0.54Lc～7.64Lc。

如以上，本发明对光写入装置有用，尤其在能够抑制在副扫描方向上基板的尺寸扩大，此外能够提高受光元件的受光效率这一点上非常出色。

Claims (15)

1.一种光写入装置，用于将基于图像数据而调制的光照射到感光体上，从而在该感光体上形成静电潜影，其特征在于，所述光写入装置具有：

基板；

发光元件阵列，由在所述基板上在主扫描方向上排列的多个发光元件构成；以及

受光元件阵列，由在所述基板上与所述发光元件大致平行地在主扫描方向上排列的多个受光元件构成，

针对一个发光元件的光量检测，至少利用在与该发光元件的主扫描方向的中心位置不同的位置具有中心位置的受光元件的输出值。

2.如权利要求1所述的光写入装置，其特征在于，

所述基板透过光。

3.如权利要求1或2所述的光写入装置，其特征在于，

一个发光元件与检测该发光元件的光量的受光元件之间的距离是临界角分隔距离Lc的0.54倍以上。

4.如权利要求1至3中的任一项所述的光写入装置，其特征在于，

一个发光元件与检测该发光元件的光量的受光元件之间的距离是临界角分隔距离Lc的0.9倍以上。

5.如权利要求1至4中的任一项所述的光写入装置，其特征在于，

一个发光元件与检测该发光元件的光量的受光元件之间的距离是临界角分隔距离Lc的7.64倍以下。

6.如权利要求1至5中的任一项所述的光写入装置，其特征在于，

一个发光元件与检测该发光元件的光量的受光元件之间的距离是临界角分隔距离Lc的3.72倍以下。

7.如权利要求1至6中的任一项所述的光写入装置，其特征在于，

所述发光元件是有机EL元件。

8.如权利要求1至7中的任一项所述的光写入装置，其特征在于，

受光元件阵列在主扫描方向上比发光元件阵列长。

9.如权利要求8所述的光写入装置，其特征在于，

在多个受光元件中进行与一个发光元件有关的光量的检测。

10.如权利要求1至7中的任一项所述的光写入装置，其特征在于，

受光元件阵列在主扫描方向上比发光元件阵列短。

11.如权利要求1至7中的任一项所述的光写入装置，其特征在于，

受光元件阵列在主扫描方向上的长度与发光元件阵列大致相同，且在主扫描方向上偏移而配置。

12.如权利要求8或9所述的光写入装置，其特征在于，

检测一个发光元件的光量的受光元件是相对该发光元件在主扫描方向的方向互相配置为反方向的受光元件。

13.如权利要求1至12中的任一项所述的光写入装置，其特征在于，

具有被输入各受光元件的输出值的光量检测电路部，

在各受光元件和光量检测电路部之间具有开关元件。

14.如权利要求13所述的光写入装置，其特征在于，

具有用于控制所述开关元件的移位寄存器。

15.一种图像形成装置，其特征在于，具有：

如权利要求1至14中的任一项所述的光写入装置；以及

光量校正部，基于由所述受光元件检测到的光量值，校正所述发光元件的发光量。