JP2002234206A - 光プリンターヘッド及び光プリンター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本体上で画像出力検査を経ずに、安定した画
像出力を得る事を保証できるヘッドを供給可能にするよ
うな高品位な光プリンターヘッドを提供する。 【解決手段】 第一の保持部材６１が第二の保持部材７
１の２倍の移動量で移動方向が同じになるように移動さ
せることにより、共役長調整を行う。この結果、ドット
割れを起こすことなく共役長調整が可能になる。この
際、ボトムの成分、即ちフレア量が各結像素子のバラツ
キなどにより均一になったり、不均一になったりすると
同時にフレアの平均レベルＸも上下する。カメラ３に接
続されたモニターにはその結像状態が表示されている。
この表示状態において撮像可能区間内のボトムすなわち
フレアの平均レベルＸに対して、各ボトムすなわちフレ
ア値のばらつき振幅ＰＰがＰＰ／Ｘ＜０．２５なる関係
を満足させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は画像信号に対応して
複数の光源を発光させ、その光源像を感光体上に高精度
に結像、露光することで画像形成を行う光プリンターヘ
ッドおよびそれを用いた光プリンターに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光プリンターヘッド４は、図３に
示すように信号に応じて発光するＬＥＤなどの素子アレ
イ１と、屈折率分布を有するロッドレンズなどを複数配
列させたマルチレンズアレイなどの結像手段２とを含
む。そして結像手段２が設計上、最も高い結像性能を示
す共役関係近傍を中心に、製造したヘッドの光学調整を
行っている。光学調整の方法は、該発光素子アレイの発
光点から結像手段の発光部側のレンズ端面までの距離を
Ｌ１、感光体露光部から結像手段の露光部側のレンズ端
面までの距離をＬ２としたとき、Ｌ１とＬ２とが等しく
なるような関係に調整して完了する。これは、通常マル
チレンズアレイでは、Ｌ１＝Ｌ２の関係が崩れると、解
像力が敏感に低下することが知られており、この関係を
維持してさえいれば、発光点から露光部までの共役長が
多少振れても結像性能に大きな影響はないということが
知られていたためである。

【０００３】そこで、図４を参照して光プリンターヘッ
ド４の従来の位置調整方法について説明する。一つの方
法は、図４の左側に示すように、ヘッドの組み込み基準
位置５を決定することで、発光点１と露光位置の距離を
決定した後、唯一の調整保持機構６を使用して結像手段
２の位置を光軸方向上下に移動させ、Ｌ１＝Ｌ２なる関
係を満足するように調整することである。又、別の方法
は、図４の右側に示すように、突き当て基準面５１と５
２とによって発光点１と結像手段２との位置関係を固定
し、Ｌ１を決定した後、唯一の調整保持機構６を使用し
てヘッド４全体を光軸方向上下に移動させ、Ｌ２をＬ１
に揃えて調整することである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来、白黒２値の３０
０ｄｐｉレベルの光プリンターであれば、上記条件を満
足することで商品として市場に受け入れられていた。し
かるにコンピューターの高性能化に伴い、高品位なピク
トリアルカラーを出力したいという要求が高まっている
現在、従来の技術のまま、発光素子の密度を６００ｄｐ
ｉや１２００ｄｐｉに上げただけでは、市場に受け入れ
られる画質レベルをとうてい達成することはできなかっ
た。そのおもな原因は、結像性能ムラに対応した濃度ム
ラの発生がプリント品位を大きく低下させてしまうこと
が知られている。

【０００５】ところが同程度の結像性能ムラを持つ結像
手段を使用してヘッドを製作しても、そのムラのレベル
が大きくばらついてしまうという現象が、実際の画像だ
し検討の結果、わかってきた。このために、規格管理さ
れた結像素子でも、最後に画像だしの工程を経ないと最
終的な画質の良否を判断できないという不都合を生じて
きており、工程上においても大きなロスを生じていた。

【０００６】そこで、本発明は、本体上で画像出力検査
を経ずに、安定した画像出力を得る事を保証できるヘッ
ドを供給可能にするような高品位な光プリンターヘッド
を提供することを課題としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの本発明の光ヘッドは、少なくとも画像信号に応じて
発光する発光素子アレイと、前記発光素子アレイの発光
点と感光体露光部とを共役関係に結像せしめるための結
像手段と、前記発光素子アレイと前記結像手段との距離
を可変に調整するための第一の保持部と、前記結像手段
又は前記発光素子アレイと前記露光部との距離を可変に
調整するための第二の保持部とを備えている。

【０００８】即ち、本発明においては、共役関係長のば
らつきが同じレベルの結像性能ムラにもかかわらず画像
ムラレベルをばらつかせるという現象について解明した
結果、ヘッドの光軸方向の調整をＬ１＝Ｌ２の調整以外
に、共役長についても調整可能な構造を設けることで、
画像ムラのばらつきを軽減している。

【０００９】

【発明の実施の形態】図５を参照して、本発明の原理を
説明するためにマルチレンズアレイの結像ボケの特色に
ついて説明する。マルチレンズアレイは、おのおの正立
等倍結像をするレンズが、複数配列されている。このた
め一つの発光点は、複数のレンズを通過して感光体の露
光部に結像している。このため、上述Ｌ１とＬ２とが等
しくなるときには、おのおののレンズを通過した光束が
１点に集まるため、図５Ａのように高い結像性能を示す
ことができるが、この関係が崩れると、図５Ｂのように
発光点像が割れて分離したようになるため敏感に結像性
能の低下を招く。このため従来は、この関係のみを重視
したプリンターヘッドの光学調整を行ってきた。それに
対して、従来、結像性能に影響が少ないと考えられてき
た共役関係長の設計値からのズレ現象は、各レンズから
結像位置は等倍関係が維持されるため、像割れを伴わな
いが、おのおののレンズの最も高い結像位置関係からず
れるため、図５Ｃのフレアをまとうような結像になる。

【００１０】従来、リーダー系や低解像・２値のプリン
ター系に使用される場合は、このフレアをまとうような
結像は、確かに大きな問題をおよぼさなかった。しかし
プリンターが高解像になり、しかも、スクリーンや誤差
拡散法などといった面積階調の手法でドットを再現よく
露光しピクトリアルな中間調画像を形成しようとする
と、発光点同士のフレアレベルの干渉がフレアレベルの
ムラを形成するようになる。

【００１１】特に、プリンター系では、リーダー系で使
用されているＣＣＤとは異なり、感光体の電位変化量が
線形から大きく外れているために、フレアレベルのムラ
は中間調の画像形成上、従来のように無視できないこと
が明らかになった。特に電位変化特性が、光量の増加に
伴い大きく減少している感光体、例えば有機感光体のＯ
ＰＣドラムなどでは、フレアに敏感であり、この現象が
特に顕著であることが判明している。

【００１２】図６はその電位変化量特性の例を横軸に露
光量、縦軸に露光時の帯電電位の低下量をとって示した
グラフである。このような特性では、露光量が小さい領
域ほど大きな電位低下を伴っていることがわかる。この
際、光プリンターヘッドの平均のフレアレベルをばらつ
かせ、その結果、かぶりの度合いが変化し、出力画像の
ムラを目立たせるのがこの共役長関係のばらつきであ
る。従来のヘッドはこの共役長関係を調整する機構をも
たなかったため、いくらレンズ単品の結像性能のムラを
管理していても、管理している条件から外れた状態で使
用されることで、画像の品位を落としていた。そこで、
本発明では、Ｌ１＝Ｌ２なる関係を維持する調整機構の
他に、共役関係長を調整する機構を有し、フレアレベル
管理を施すことで、フレアムラが、所定レベル以下にな
るように調整を行っている。さらに詳しくは、光プリン
ターの発光点を１つおきに発光させた時に非発光部に回
り込むフレア光の平均レベルＸに対するムラの振幅値Ｐ
Ｐが、 ＰＰ／Ｘ＜０．２５ なるような位置に共役長調整をおこなえばよい。

【００１３】

【実施例】次に実際のヘッドの構成とその調整方法につ
いて説明する。

【００１４】図１は、本発明の実施形の最も基本的な構
成例を示したものである。発光点１の位置と結像手段２
の位置とが感光体露光相当面に焦点を合わせたカメラ３
に対して独立に調整される。調整工具への突き当て基準
面５は、プリンターヘッド４がプリンターに装填される
際の突き当て基準面に揃えられている。

【００１５】図１において、まず粗ピン出しの作業とし
て、発光点１と結像手段２の発光素子側端面までの距離
Ｌ１、結像手段２の結像側端面と感光体露光相当面まで
の距離Ｌ２を揃える作業を行う。図１においては、第一
の調整保持部材６１は発光点１の位置を光軸方向に上下
させて保持、第二の調整保持部材７１は結像手段２の位
置を光軸方向に上下させて保持するような構成をとって
いる。この場合、６１及び７１のいずれを使用して、Ｌ
１＝Ｌ２の関係に導いても良い。なおこの位置は、発光
点列１ＯＮ１ＯＦＦパターンの光量ピーク値とボトム値
とから求まる振幅幅がピークを示す位置で検知しても良
い。

【００１６】次に、第一の保持部材６１が第二の保持部
材７１の２倍の移動量で移動方向が同じになるように移
動させることにより、共役長調整を行う。この結果、ド
ット割れを起こすことなく共役長調整が可能になるので
ある。この際、ボトムの成分、即ちフレア量が各結像素
子のバラツキなどにより均一になったり、不均一になっ
たりすると同時にフレアの平均レベルＸも上下する。カ
メラ３に接続されたモニターにはその結像状態が表示さ
れている。この表示状態において撮像可能区間内のボト
ムすなわちフレアの平均レベルＸに対して、各ボトムす
なわちフレア値のばらつき振幅ＰＰが ＰＰ／Ｘ＜０．２５ なる関係を満足させて調整を行った場合、特に露光量の
増加に伴って電位変化量が大きく減少するＯＰＣなどの
フレアムラに敏感な感光体で高品位な画像形成を行うの
に有効である。

【００１７】図２は別の実施例である。図２においてＬ
１＝Ｌ２の粗ピンだしの作業は第一の調整保持機構６２
が発光点１と結像手段２とを一体で上下させることによ
り、Ｌ２を可変にして行っている。次に共役長調整につ
いては、第二の調整保持機構７２を発光点１を上下させ
るピッチＰ１と結像手段２を上下させるピッチＰ２とを
２：１の関係に設定しておくことにより、Ｌ１＝Ｌ２の
関係を維持した状態で調整可能となっている。このよう
に２：１の移動を行わせるメカ機構は、移動量の異なる
２重の偏心カムによっても良いし、勾配の異なるクサビ
素子によっても実現しても良く、方式を選ばない。Ｌ１
＝Ｌ２の調整以外に、共役長調整を行える機構を有し、
それによりフレアレベルの管理が可能であれば、本発明
の目的は全て達成されるのである。

【００１８】以上、調整機構自身が光プリンターヘッド
に取り付けられ、調整後ヘッドに残るものについて説明
してきたが、ヘッド外部から組み付け調整を行う機構に
より、ヘッド内の相対位置関係のみを決定した後に、保
持部を接着剤・半田により固定、又は中間部材を介しビ
ス止めにより固定を行ってもよい。すなわち、調整動作
に応じて、所定の寸法を可変とした後に、保持可能であ
ればメカ的な調整および保持機構は問わないのである。

【００１９】図３は、本発明の光プリンターヘッドを用
いた光プリンターの一例の概念図である。このプリンタ
ー本体１００には、パーソナルコンピュータ等の外部機
器１１５からコードデータＤｃが入力される。このコー
ドデータＤｃはプリンタコントローラ１１６によって、
画像データ（ドットデータ）Ｄｉに変換される。この画
像データＤｉは光プリンターヘッド１０４に入力され
る。そして、光プリンターヘッド１０４の発光ダイオー
ドアレイ（ＬＥＤアレイ）１０５からは画像データＤｉ
で変調された発光パターンが出射され、感光ドラム１０
６の感光面の主走査方向（感光ドラムの円周方向）に走
査される。

【００２０】プリンター本体１００の内部には、回転す
る感光ドラム１０６が収納されている。そして、感光ド
ラム１０６の上方には感光ドラムを露光するためのプリ
ンターヘッド１０４が設けられている。プリンターヘッ
ド１０４は、画像信号に応じて発光する複数のＬＥＤが
配列されたＬＥＤアレイ１０５と、ＬＥＤの発光パター
ンを感光ドラム１０６上に結像させるロッドレンズアレ
イ１０１とを含む。ロッドレンズアレイ１０１による発
光パターンの結像面は感光ドラムの表面と一致するよう
に配置されている。すなわち、ＬＥＤアレイの発光面と
感光ドラムの感光面とは、ロッドレンズアレイによって
光学的に共役な関係とされている。

【００２１】感光ドラム１０６の周囲には、感光ドラム
１０６の表面を一様に帯電させる帯電器１０３、及び、
プリンターヘッド１０４による露光パターンに応じて感
光ドラム１０６にトナーを付着させトナー像を形成する
現像器１０２が設けられている。更に、感光ドラム１０
６の周囲には、感光ドラム１０６条に形成されたトナー
像をコピー用紙等の図示しない被転写体上に転写する転
写帯電気１０７、及び、転写後に感光ドラム上に残留し
ているトナーを回収するクリーニング手段１０８が設け
られている。

【００２２】更に、プリンター本体１００には、上記の
図示しない被転写体を積載する用紙カセット１０９、用
紙カセット１０９内の被転写体を感光ドラム１０６と転
写帯電器１０７との間に供給する供紙手段１１０、転写
されたトナー像を被転写体に定着させるための定着期１
１２、被転写体を定着器１１２に導く搬送手段１１１、
及び、定着後に排出された被転写体を保持する排紙トレ
イ１１３が設けられている。

【００２３】次に、このプリンターによる画像形成過程
について説明する。まず、感光ドラム１０６は、帯電気
１０３によって予め一様に帯電される。一方、プリンタ
ーヘッド１０４において、ＬＥＤアレイ１０５の各ＬＥ
Ｄは、図示しない画像情報変調手段からの画像情報に応
じて選択的に発光する。ＬＥＤによるこの発光パターン
はロッドレンズアレイ１０１によって感光ドラム１０６
上に結像され、画像情報に応じた露光がなされる。この
露光によって、予め一様に帯電されていた感光ドラム１
０６には露光パターンに応じた静電潜像が形成される。

【００２４】次に、この静電潜像には、現像器１０２に
よってトナーが付着され露光パターンが現像される。一
方、用紙カセット１０９から供紙手段１１０によって、
感光ドラム１０６の回転に同期して被転写体が感光ドラ
ム１０６の近傍に搬送される。そして、感光ドラム１０
６と転写帯電器１０７との間を被転写体が通過する際
に、転写帯電器１０７によって、感光ドラム上のトナー
像を転写帯電器１０７によって被転写体上に転写する。

【００２５】次いで、トナー像が転写された被転写体は
搬送手段１１１によって定着期１１２に搬送され、ここ
でトナーは被転写体に定着される。最後に、トナーが定
着した被転写体は排紙トレイ１１３に排出される。転写
工程後に感光体１０６上に残ったトナーは、クリーニン
グ手段で１０８によって除去される。

【００２６】このような一連の工程を繰り返して画像形
成がなされる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、光軸方向
に独立した二つの調整保持機構を有することで、結像素
子が伴うフレアレベルを管理可能になり、その結果とし
て、高品位な光プリンターを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光ヘッドの実施例を示す断面図

【図２】本発明の光ヘッドの他の実施例を示す断面図

【図３】本発明の光ヘッドを用いたプリンターの概念図

【図４】従来のヘッド構造を示す図

【図５】複数のＬＥＤによる感光ドラム上での結像状態
を説明する図

【図６】感光体の露光量対電位変化量特性のグラフ

【符号の説明】

１ 発光点 ２ 結像手段 ３ カメラ ４ プリンターヘッド ５ 突き当て基準面 ６ 第一の保持手段 ７ 第二の保持手段

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも画像信号に応じて発光する発
   光素子アレイと、 前記発光素子アレイの発光点と感光体露光部とを共役関
   係に結像せしめるための結像手段と、 前記発光素子アレイと前記結像手段との距離を可変に調
   整するための第一の保持部と、 前記結像手段又は前記発光素子アレイと前記露光部との
   距離を可変に調整するための第二の保持部とを備えるこ
   とを特徴とする光プリンターヘッド。
2. 【請求項２】 前記発光素子アレイは、ＬＥＤアレイで
   あることを特徴とする請求項１記載の光プリンターヘッ
   ド。
3. 【請求項３】 前記結像手段は、正立等倍結像を行うマ
   ルチレンズアレイであることを特徴とする請求項１記載
   の光プリンターヘッド。
4. 【請求項４】 前記マルチレンズアレイは屈折率分布を
   有するロッドレンズアレイであることを特徴とする請求
   項３記載の光プリンターヘッド。
5. 【請求項５】 第一の保持部を調整することにより決定
   される前記発光素子アレイの発光点から前記結像手段の
   発光部側のレンズ端面までの距離をＬ１、第二の保持部
   を調整することにより決定される前記感光体露光部から
   前記結像手段の露光部側のレンズ端面までの距離をＬ２
   としたとき、Ｌ１とＬ２とが等しくなるような関係を維
   持しながら前記結像手段を最適な共役長に調整したこと
   を特徴とする請求項３記載の光プリンターヘッド。
6. 【請求項６】 前記結像手段の最適な共役長とは、前記
   光プリンターの発光点を１つおきに発光させた時に非発
   光部に回り込むフレア光の平均レベルＸに対するムラの
   振幅値ＰＰが、ＰＰ／Ｘ＜０．２５なるような場所に設
   定されることを特徴とする請求項５記載の光プリンター
   ヘッド。
7. 【請求項７】 請求項１乃至６記載の光プリンターヘッ
   ドと、 前記光プリンターヘッドからの光によって感光する感光
   体とを備え、 前記感光体は、光量の増加に伴い、電位の変化量が単調
   減少する特性を有することを特徴とする光プリンター。
8. 【請求項８】 前記感光体はＯＰＣであることを特徴と
   する請求項７記載の光プリンター。
9. 【請求項９】 前記光プリンターは、ドット面積率を利
   用した中間調処理画像を出力することを特徴とする請求
   項７記載の光プリンター。
10. 【請求項１０】 前記光プリンターはプリンターコント
    ローラーを含み、 外部からのコードデータを前記プリンターコントローラ
    ーによってドットデータに変換し、前記ドットデータに
    応じて前記発光素子アレイの発光点を選択的に発光さ
    せ、その発光パターンを前記感光体上に結像させること
    を特徴とする請求項７記載の光プリンター。
11. 【請求項１１】 前記光プリンターは、前記発光パター
    ンに応じた静電潜像を前記感光体上に形成し、前記静電
    潜像をトナーで現像し、そのトナー像を被転写体に転写
    し定着させることを特徴とする請求項１０記載の光プリ
    ンター。