JP2004082583A - Ledヘッドおよび画像形成装置 - Google Patents

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Nobuhito Matsushiro
松代 信人
Kazuyo Watabe
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    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
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Abstract

【課題】発光素子の光量差に起因する画像濃度のムラを視覚的に低減する。
【解決手段】本発明に係るLEDヘッドは、主走査方向に沿って露光を行うべく配置された複数のLEDであって前記主走査方向に直交する副走査方向に相互に段差をもって配置された複数のLEDを備える。
【選択図】    図3

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式に用いられるLED(Light−Emitting Diode)ヘッド、および、該LEDヘッドを用いた複写装置、プリンタおよびファクシミリのような画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば電子写真方式を利用したプリンタのような画像形成装置は、LED等の光源を用いて感光体を露光する露光装置を備え、この露光装置により、前記感光体に、現像すべき像に対応した静電潜像を形成する。
【0003】
図7に、従来の画像形成装置に設けられている露光装置のLEDヘッドとなるLEDアレイチップを示す。図示の例では、矩形のLEDアレイチップ1の長手方向に沿って、複数のLED1aが直線的に配置されている。このアレイチップによれば、主走査方向に沿った直線的な出力パターンが得られる。当該画像形成装置が例えば600dpiの解像度を持つ場合、LEDアレイチップ1に、1インチあたり600個のLED1aが配置される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記したようなLEDアレイチップ1のLED1aは、製造時の誤差により、各々の特性が均一となり難く、各LED1a間で発光強度にばらつきを生じることがある。このような発光強度のばらつきは、画像濃度のムラの原因となり、結果的に印刷品質の劣化を招くおそれがある。
【0005】
図8に、従来の画像形成装置による画像シミュレーションの出力パターンを示す。図示の例では、図面の横方向に伸びるドット群、すなわちLED1aの配置に対応して現れた直線的なドット群には、各LED1aの光量差により、例えば図面に向かって右から3個目および4個目のドットサイズに顕著な差異が生じている。また、図示の出力パターンを全体的に検証すると、前記各ドットに対応した3列目および4列目の付近に白黒の境界を視認することができる。
この白黒の境界が、前記した画像濃度のムラであり、このようなムラは指向性の強いパターンとして人間の目に捕らえられ易い。
【0006】
本発明は、前記した課題に鑑みてなされたものであり、画像濃度のムラを視覚的に低減し得る画像形成装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るLEDヘッドは、主走査方向に沿って露光を行うべく配置された複数のLEDであって前記主走査方向に直交する副走査方向に相互に段差をもって配置された複数のLEDを備える。
【0008】
前記段差は、特定の空間周波数を超える空間周波数特性を有するように設定することができ、当該空間周波数特性は、前記複数のLEDのうちの所定のLEDから該素子を除く他の各LEDまでの前記主走査方向に沿って得られる配置距離と、当該所定のLEDの配置に対する前記他の各LEDの前記副走査方向の配置差異とに基づき得られる特性とすることができる。
【0009】
さらに、前記段差に関する前記空間周波数特性は、所定の帯域幅を有する特性とすることができ、特に、その特性をブルーノイズの特性とすることができる。
【0010】
また、前記段差に関する前記空間周波数特性は、特定の空間周波数を示す線スペクトルノイズの特性とすることができる。
【0011】
本発明に係る画像形成装置は、感光体に主走査方向に沿った静電潜像を形成すべく当該感光体に露光光を照射する複数のLEDを有するLEDヘッドを備える画像形成装置であって、前記LEDヘッドの前記複数のLEDのそれぞれは、前記主走査方向に直交する副走査方向に相互に段差をもって配されている。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を具体例を用いて説明する。
〈具体例〉
図1は、本発明に係る画像形成装置の具体例の構成図である。
具体例の画像形成装置10は、図1に示すように、円柱軸11aを回転軸として所定方向に回転する円柱状の感光体11と、該感光体の円柱軸11aに平行な主走査方向に沿って感光体側面11bを帯電させるための帯電装置12と、前記感光体側面11bに静電潜像を形成すべく感光体11へ露光光を照射する露光装置13と、露光装置13の後述するドライバチップ21を制御するドライバ回路14と、感光体11に形成された静電潜像へ現像のためのトナーを供給する現像装置15とを備える。
【0013】
感光体11は、図示の例では図面に向かって時計回りに回転し、この回転に伴い、感光体側面11b部分が帯電装置12により帯電される。さらに、帯電された感光体側面11b部分に、露光装置13から露光光が照射され、当該部分に現像すべき像に対応した静電潜像が形成される。
【0014】
図2に、画像形成装置10の露光装置13の構成を示す。
露光装置13は、複数のLED20aを有するLEDヘッドとなる矩形のLEDアレイチップ20および各LED20aを動作させるドライバチップ21が基盤22に搭載されたLEDボード23と、該ボードからの露光光を感光体11に結像させる複数のセルホックレンズ24aを有するレンズアレイ24とを備える。
【0015】
LEDヘッドであるLEDアレイチップ20は、その長手方向すなわち主走査方向に、複数のLED20aが配置され、これらのLED20aは、感光体11の円柱軸11aに沿って配される。前記複数のLED20aは、画像形成装置10が例えば600dpiの解像度を有する場合、1インチあたり600個の割合でLEDアレイチップ20に設けられる。
【0016】
図3に、具体例のLEDアレイチップ20に配置されたLED20aを示す。LEDアレイチップ20上におけるLED20aの配置は、本発明の特徴を最もよく表し、図示の例では、相互に隣接する各LED20aは、主走査方向に直交する副走査方向に段差をもって形成される。
【0017】
各LED20a間に設けられた前記段差は、図5(a)または図5(b)に示すような周波数特性を有する後述するノイズに基づき設定される。
本具体例の前記段差を図3に沿って説明すると、LEDアレイチップ20上の例えば「A」で示すようなLED20aを基準LED20aとし、該基準LED20aを除く他の各LED20aが、前記したノイズの特性を有するように配置されている。詳しくは、前記した他の各LED20aについて、「A」から主走査方向に沿って得られる距離、すなわち「A」からLEDアレイチップ20の長手方向に沿って得られる距離(L)と、「A」の位置に対する副走査方向の配置差異(△h)とに着目すると、図4に示すようなグラフを得ることができる。配置差異(△h)は、図4に示すように、距離(L)に対応した離散的な値を持ち、これらの各値を標本値列として離散フーリエ変換することにより、LED20aの配置に関する周波数特性が得られる。本具体例の各LED20aの配置は、その周波数特性が、図5(a)あるいは図5(b)に示すノイズの周波数特性となるように設定される。
【0018】
一般的に、人間の視覚は、空間周波数における特定の周波数を超える高周波に対して殆ど感度を有しないことが知られている。このような高周波領域において所定の帯域幅の周波数特性を持つノイズにブルーノイズと称されるものがあり、このノイズは図5(a)に示すような特性を持つ。前記した各LED20a間に設けられる段差は、前記ブルーノイズのような、空間周波数において人間が視覚の感度を有しないとされる高周波領域の周波数特性を持つノイズに基づき設定される。
【0019】
また、ブルーノイズに代えて、前記した高周波領域において特定の周波数成分を有する、図5(b)に示すような周波数特性を持つ線スペクトルノイズを採用することができる。図示の例では、特定の3つの高周波成分を有する線スペクトルノイズが示されている。
【0020】
図6に、画像形成装置10による画像シミュレーションの出力パターンを示す。
本具体例の各LED20aは、前記した段差をもって配置されていることから、図6に示すように、出力パターンの横方向の各ドット群に、LED20aの配置に対応した段差が得られる。このような段差を持った図6の出力パターンを全体的に検証すると、横方向の各ドット群には前記段差による変動があるのに対し、縦方向に現れている各ドット列は、変動することなく直線的に整列している。
【0021】
本来、前記縦方向のドット列に見られるような直線的なパターンは、指向性が強いことから人間の目に捕らえられ易いが、この直線的なパターンに、ドットの位置が相対的に変動するパターン、すなわち横方向のパターンが加わることにより、人間の視線が縦方向だけでなく横方向にも向けられる。
【0022】
従って、各LED20aの光量差により、たとえ縦方向の隣り合うドット列にドットサイズの差異が現れても、当該パターン全体を見る人間の視線が2次元的に散らされることから、前記差異に起因する縦方向の画像濃度のムラを視覚的に低減することが可能となる。例えば、図6に示す出力パターンにおいて、図面に向かって右から3列目および4列目に着目すると、両者のドットサイズに大きな差異が生じているが、出力パターン全体を遠目で見たとき、両者間の画像濃度のムラは目立たないことが視認できる。
【0023】
なお、図6に示すような横方向に見られる段差により、現像される像に乱れを生じさせることが懸念されるが、実際には、前記した露光工程に先立って、図示しない画像処理装置により、前記段差よりも低解像度のスクリーンを使用した従来よく知られたハーフトーン処理が行われることから、前記した横方向の段差が視覚的な影響を与えることはない。
【0024】
このように、画像形成装置10では、LEDアレイチップ20の各LED20aが、ブルーノイズのような高周波ノイズに基づき設定された段差をもって配置されていることから、出力パターンの横方向には、前記段差を有するパターンが得られる。
従って、具体例の画像形成装置10によれば、出力パターンを見る人間の視線は2次元的に散らされることから、各LED20aの光量差に起因する縦方向の画像濃度のムラを視覚的に低減することができる。
【0025】
前記具体例の複数のLED20aは、図3に示すように、相互に隣接する各LED20aに段差が生じるように配置されているが、前記した高周波ノイズに基づき設定された段差であれば、図示の例に限らない。例えば、LED20aを2個ずつ対にし、それら一対のLED20a毎に段差を設定する、あるいは、一対のLED20aと他の一対のLED20aとの間に単一のLED20aを配し、当該一対のLED20aおよび単一のLED20a間に段差を設定する等、種々の設定を行うことができる。
【0026】
前記具体例の画像形成装置10としては、電子写真方式を用いた装置であれば、例えば複写装置、プリンタあるいはファクシミリ等を適用することができる。
【0027】
前記した具体例では、複数のLED20aを非直線的に配置した例を示したが、出力パターンに段差をつけることに着目し、本発明を応用すれば、次のような画像形成装置を実現することができる。例えば、複数のLED20aを直線的に配置し、これらの各LED20aを一斉に発光させることなく各々を所定のタイミングで発光させる機構を備えることより、前記具体例で説明したような段差をもった出力パターンを得ることができる。
【0028】
【発明の効果】
本発明に係るLEDヘッドおよび画像形成装置によれば、発光素子アレイの複数の発光素子が、相互に隣接する当該各発光素子間に感光体の回転方向に沿った段差を形成するように配置されていることから、出力パターンの横方向に、人間の視線を2次元的に散らすパターンを形成することができる。従って、画像濃度のムラを視覚的に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る画像形成装置の具体例の構成図である。
【図2】具体例の露光装置の構成図である。
【図3】具体例のLEDの配置を説明するための説明図である。
【図4】具体例のLEDの配置特性を説明するための説明図である。
【図5】具体例のLEDの配置に関する周波数特性を説明するための説明図である。
【図6】具体例の画像形成装置による出力パターンを説明するための説明図である。
【図7】従来のLEDの配置を説明するための説明図である。
【図8】従来の画像形成装置による出力パターンを説明するための説明図である。
【符号の説明】
10 画像形成装置
11 感光体
11a 円柱軸
11b 感光体側面
12 帯電装置
13 露光装置
14 ドライバ回路
15 現像装置
20 LEDアレイチップ
20a LED
21 ドライバチップ
22 基盤
23 LEDボード
24 レンズアレイ
24a セルホックレンズ

Claims (6)

  1. 主走査方向に沿って露光を行うべく配置された複数のLEDであって前記主走査方向に直交する副走査方向に相互に段差をもって配置された複数のLEDを備えることを特徴とするLEDヘッド。
  2. 前記段差は、特定の空間周波数を超える空間周波数特性を有するように設定され、当該空間周波数特性は、前記複数のLEDのうちの所定のLEDから該素子を除く他の各LEDまでの前記主走査方向に沿って得られる配置距離と、当該所定のLEDの配置に対する前記他の各LEDの前記副走査方向の配置差異とに基づき得られる特性である請求項1記載のLEDヘッド。
  3. 前記段差に関する前記空間周波数特性は、所定の帯域幅を有する請求項2記載のLEDヘッド。
  4. 前記空間周波数特性はブルーノイズの特性を有する請求項3記載のLEDヘッド。
  5. 前記段差に関する前記空間周波数特性は、特定の空間周波数を示す線スペクトルノイズの特性を有する請求項2記載のLEDヘッド。
  6. 感光体に主走査方向に沿った静電潜像を形成すべく当該感光体に露光光を照射する複数のLEDを有するLEDヘッドを備える画像形成装置であって、
    前記LEDヘッドの前記複数のLEDのそれぞれは、前記主走査方向に直交する副走査方向に相互に段差をもって配されていることを特徴とする画像形成装置。
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