JP2004216628A

JP2004216628A - ラインヘッドおよびそれを用いた画像形成装置

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Publication number: JP2004216628A
Application number: JP2003004402A
Authority: JP
Inventors: Yujiro Nomura; 雄二郎野村; Kiyoshi Tsujino; 浄士辻野
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-01-10
Filing date: 2003-01-10
Publication date: 2004-08-05

Abstract

【課題】発光素子に画素欠陥が存在する場合でも印字品質の劣化を防止したラインヘッドおよびそれを用いた画像形成装置を提供すること。
【解決手段】ラインヘッド７０には、画像領域の全域を露光可能な複数列の有機ＥＬ素子６１からなる発光素子列が設けられる。電流検出器７４によりいずれかの発光素子に画素欠陥があることが検出されると、制御回路７５は、各発光素子群（像担持体の副走査方向）の発光光量が均一になるような制御を行う。また、複数の発光素子列を用いて多重露光を行う。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光素子に画素欠陥が存在する場合でも印字品質の劣化を防止し、ラインヘッドの歩留まりを向上させたラインヘッドおよびそれを用いた画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真法を用いる複写機、プリンター、ファックス等の画像形成装置においては、光書き込み手段としてレーザ走査光学系を用いるのが一般的であった。
【０００３】
最近は、光書き込み手段として光記録素子を複数列配列した記録アレイヘッドを用いる画像形成装置が開発されている。例えば、特許文献１には、このような記録アレイヘッドにおいて、画像データを副走査方向にシフトさせて感光体ドラムに照射している。このため、発光出力が低い光記録素子を用いた場合でも、高速に画像形成ができることが記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、多数のＥＬ素子を配列したＥＬ素子パネルを用いて、感光体ドラムの移動速度と等しい速度で画像データをＥＬ素子パネルに流し、発光光量を増加させて高速化に対応させることが記載されている。さらに、特許文献３には、２列以上のアレイチップを用いて１画素を多重記録する際に、発光させる発光素子数を変えて階調制御することが記載されている。
【０００５】
なお、特許文献４には、ＬＥＤのような発光素子を用いた発光アレイにおいて、発光素子の経年劣化による光量変化を補償するために光量センサを設けることが記載されている。そしてその検出結果に基づいてＣＰＵによりドライバを制御して発光点の発光量を一定に保つようにすることが記載されている
【０００６】
このように、複数の発光素子を用いたラインヘッドにおいては、製造工程上の問題に起因して、発光しないか、あるいは発光光量が極めて小さい画素欠陥がある確率で存在している。発光素子を複数列配置する際に、発光素子に欠陥がある確率が仮に２０％あるものとする。表１は、ラインヘッドに発光素子を１列配置する場合で、１列のみの発光素子を発光させることにより必要光量が得られるときの歩留まり計算を示すものである。
【０００７】
【表１】

【０００８】
表１において、ラインヘッドに１列の発光素子を配置して発光させる場合には、発光させる発光素子列に画素欠陥が存在する確率は、１−０．２＝０．８となり歩留まりは８０％となる。
【０００９】
表２は、欠陥確率が２０％とした場合に、多重露光を行うことにより必要光量を得る例を示すものである。この例では、ラインヘッドに複数列配置された発光素子列の中で２列の発光素子を用いるものである。表２において、ラインヘッドに２列の発光素子を配置した場合には、表１から１列の発光素子列の歩留まりが８０％であるから、この場合の歩留まりは０．８Ｘ０．８＝０．６４、すなわち６４％となる。
【００１０】
【表２】

【００１１】
また、ラインヘッドに複数の発光素子を配置し、３列の発光素子を用いて多重露光を行う場合の歩留まりを表３に示す。この場合には、欠陥確率を２０％として歩留まりは０．８^３＝０．５１２、すなわち５１．２％となる。表１〜表３に示されているように、発光素子列数を増加させればラインヘッドの歩留まりは低下する。
【００１２】
【表３】

【００１３】
【特許文献１】
特開昭６１−１８２９６６号公報
【特許文献２】
特開昭６４−２６４６８号公報
【特許文献３】
特開平１１−１２９５４１号公報
【特許文献４】
特開２０００−２３８３３３号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
このように、発光素子を複数列用いたラインヘッドにおいては、画素数が増加して画素欠陥が存在する確率が高くなる。図１４は、このような画素欠陥の例を示す説明図である。図１４（ａ）において、ラインヘッドに配置した発光素子列Ｌ０の中で、発光素子Ｇｘに画素欠陥があるものとする。このような発光素子列Ｌ０により図１４（ｂ）に示すようにＡａ〜Ａｎの画素列を走査して露光すると、印字画像にはＢｘのような縦方向の白筋が発生して印字品質が著しく低下してしまい、当該ラインヘッド全体が使用不能となる。
【００１５】
図１５は、画素欠陥の他の例を示す説明図である。図１５（ａ）に示す例では、ラインヘッドにＬａ〜Ｌｃの発光素子列を配置した場合に、発光素子列Ｌｂの発光素子Ｇｙに画素欠陥が存在するものとする。図１５（ｂ）の矢視Ｙ方向は主走査方向、Ｘ方向は副走査方向とする。図１５（ａ）のラインヘッドを用いて像担持体を副走査方向に移動させながら多重露光すると、図１５（ｂ）のＢｙに示すように印字画像に他の領域よりも薄い部分が形成され、画像品質が劣化する。なお、図１５（ａ）のように複数列の発光素子列を配列したラインヘッドは、多重露光に限定されず像担持体を露光する手段として一般に用いることができる。
【００１６】
このように、複数の発光素子を用いたラインヘッドにおいては、画素欠陥による歩留まり悪化で印字品質が劣化することが大きな問題となっている。また、使用中の耐久劣化により画素欠陥が発生した場合も、同様に印字品質が著しく低下してしまい、当該ラインヘッド全体を交換しなければならないという問題が生じていた。
【００１７】
特に、多重露光方式が適用される画像形成装置においては、通常の方式と比較して発光素子数が多く、画素欠陥が存在する確率が高まることになる。このため、さらに歩留まりが悪化したり、耐久劣化によるラインヘッドの交換が増加するという問題があった。多重露光方式の場合には、多少の発光のバラツキは平均化されて相殺される。しかしながら、画素欠陥のように他の発光素子とは大きく発光光量が異なる場合には、許容できない印字品質の劣化が発生する。
【００１８】
また、前記特許文献４に記載されている例は、経年劣化による発光素子の光量減少に対処するものである。このため、発光素子が発光しない状態となる画素欠陥がある場合には、光量センサを設けたとしても前記印字品質の劣化に対応できない、という問題があった。
【００１９】
本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、発光素子の画素欠陥が存在する場合でも印字品質の劣化を防止し、ラインヘッドの歩留まりを向上させたラインヘッドおよびそれを用いた画像形成装置を提供することである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明のラインヘッドは、画像領域の全域を露光可能な複数列の発光素子列と、各発光素子の電気的駆動状態を検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果を判定する制御手段とを有するラインヘッドであって、いずれかの発光素子列の中の発光素子に画素欠陥があると判定された場合には、像担持体の副走査方向に配列された発光素子群の合計光量が略一定となるように発光素子を制御することを特徴とする。このため、発光素子に画素欠陥が存在する場合でも露光量が不足することを防止して印字品質の劣化を防止し、ラインヘッドの歩留まりを向上させることができる。また、ラインヘッドの使用中に、発光素子の耐久劣化で画素欠陥が生じた場合でも、ラインヘッド全体を交換する必要がないので、ラインヘッドの稼働率を上げることができる。
【００２１】
また、本発明は、前記複数の発光素子列の一部を予備列として予め作製しておき、通常の状態では当該予備列は使用せず、いずれかの発光素子に前記画素欠陥が発生した場合には、予備列の発光素子を発光させることを特徴とする。このため、発光素子列単位で制御できるので、制御手段の構成を簡略化できる。
【００２２】
また、本発明は、前記各発光素子の電気的駆動状態を検出する検出手段は、各発光素子群毎に設けたことを特徴とする。このため、当該検出手段の取り付け数は発光素子の全体の数よりも少ない個数となり、コストを低減することができる。
【００２３】
また、本発明は、前記各発光素子を像担持体の主走査方向および副走査方向に配線される信号線の交点にマトリクス状に配置し、前記各発光素子の電気的駆動状態を検出する検出手段は、各発光素子列毎に設けたことを特徴とする。このため、さらに発光素子の発光特性を検出するセンサの数を低減することができる。
【００２４】
また、本発明は、前記発光素子は一定電圧で駆動され、前記各発光素子の電気的駆動状態を検出する検出手段は、各発光素子の駆動電流を検出することを特徴とする。このように、電気的手段で発光素子の発光状態を検出するので、制御手段などのような電気的部品と同じ工程で作製することができる。
【００２５】
また、本発明は、前記発光素子は一定電流で駆動され、前記各発光素子の電気的駆動状態を検出する検出手段は、各発光素子の駆動電圧を検出することを特徴とする。このため、発光素子には微弱な電流を流して発光特性を検出できるので、発光素子の劣化を遅らせることができる。
【００２６】
また、本発明は、前記各発光素子の発光状態を記憶する記憶手段をラインヘッドに設けたことを特徴とする。このため、各発光素子の発光光量、画素欠陥位置などの発光状態を記憶しておくことにより、光量検出を画像の印字毎に行う必要がなくなり、生産性を向上させることができる。
【００２７】
また、本発明は、複数列の発光素子列を用いて多重露光を行うことを特徴とする。このため、各発光素子の発光のバラツキを平均化させて画質を向上させ、多様な画像形成に対応することができる。
【００２８】
また、本発明は、前記発光素子は、有機ＥＬ素子であることを特徴とする。このため、発光素子をガラス基板上に容易に作製することができる。したがって、発光素子の形状を任意の形にできるため、低価格化が図れる。
【００２９】
また、本発明は、前記ラインヘッドを像担持体カートリッジに装着して、前記像担持体の周囲に帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段を配した状態で、前記像担持体上に形成されたトナー像を転写媒体に転写させるようにした画像形成装置を構成したことを特徴とする。このため、画質の劣化のない画像形成装置を提供することができる。
【００３０】
また、本発明は、前記記憶手段を前記カートリッジに設けたことを特徴とする。このため、カートリッジの交換とともに、新しいラインヘッドの画素欠陥に対応した記憶部に交換することができる。
【００３１】
また、本発明は、前記記憶手段を画像形成装置本体に設けたことを特徴とする。このため、ラインヘッドを小型化できるとともに、ラインヘッドの構成を簡略化できるという利点がある
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。図７は、本発明に使用される発光素子の特性を説明する特性図である。図７は、像担持体の露光部と非露光部の表面電位Ｖｓの分布を示している。Ｖｄは、現像バイアス電圧である。発光素子を、現像バイアス電圧以上の電圧で動作させることにより、露光に必要な光量が得られる。
【００３３】
図８は、像担持体のＰＩＤＣ特性（光減衰特性）を示す特性図である。図８の縦軸には像担持体の表面電位Ｖｓ（負電位）を、横軸には露光エネルギーが示されている。なお、本発明の明細書においては、ラインヘッドに複数列の光学素子を配列した際に、同一画像領域を露光する光学素子の副走査方向の配列を発光素子群、主走査方向の配列を発光素子列と称する。
【００３４】
本発明の実施形態においては、このように像担持体の表面電位Ｖｓ｜Ｖ｜と現像バイアス電圧Ｖｄ｜Ｖ｜との差Ｆｘ（図８）の変化量を１０％以内としている。このことは、図８の特性図においてＰＩＤＣ曲線の漸近線Ｈｘ付近で発光素子を動作させていることを意味している。漸近線Ｈｘの付近では、露光エネルギーが増大しても像担持体の表面電位の変動が少なくなり安定した露光を行うことができる。なお、図８の例では、像担持体の帯電電位をー５５０Ｖ、現像バイアス電圧をー２００Ｖ、漸近線Ｈｘ付近の像担持体の表面電位をＶｓａとしている。
【００３５】
具体的には、画素欠陥のない発光素子群で露光したときに、Ｖｓ＝Ｖｓ１、Ｖ１＝Ｖｓ１−Ｖｄとする。また、画素欠陥のある発光素子群で露光したときに、Ｖｓ＝Ｖｓ２、Ｖ２＝Ｖｓ２−Ｖｄとする。このように、像担持体の表面電位Ｖｓと現像バイアス電圧Ｖｄを設定した際に、次の条件、｜（Ｖ１−Ｖ２／Ｖ１）｜≦０．１、を満足させるようにしている。
【００３６】
このように、ある確率で画素欠陥が生じた発光素子が存在する場合であっても、前記のように各発光素子群は像担持体の同一ドットの画素を露光する際に必要な光量が得られるように特性を設定している。このため、ラインヘッドに複数列の発光素子を配列して露光を行う際に、発光素子の画素欠陥の影響を受けずにむらのない画像を形成することができる。また、画素欠陥があった場合でもラインヘッドの交換が不要であり、ラインヘッドの歩留まりを向上させることができる。
【００３７】
図１は、本発明のラインヘッドに実装される制御手段を示すブロック図である。図１において、ラインヘッド７０には駆動回路７３、電流検出器７４、制御回路７５、メモリ７８の制御手段が実装されている。６１は有機ＥＬ素子である。８０は、ラインヘッドに設けられている制御回路７５と接続される本体コントローラである。
【００３８】
制御回路７５と本体コントローラ８０間では、必要な信号やデータの授受を行う。制御回路７５の信号により、駆動回路７３から各発光素子群の発光素子に駆動電流が出力されて発光素子を発光させる。電流検出器７４は、同じ発光素子群に配置された各発光素子の電流特性を検出する。
【００３９】
すなわち、電流検出器７４には発光素子群の数だけの電流検出手段が設けられており、同一発光素子群に含まれる各発光素子を、副走査方向に順次検出対象を切り換えて、それぞれの電流特性を検出する。このため、電流検出手段は、発光素子群の発光素子で共用しているので、全体の発光素子数よりも少ない数を設置すれば足りる。したがって、発光素子の特性を検出する手段の設置コストを低減することができる。
【００４０】
各発光素子の電流特性より、画素欠陥の有無などの特性を制御回路７５で判定する。この判定結果は、メモリ７８に記憶される。このように、本発明においては発光素子の特性を電流検出器で検出している。このため、電流検出器をＴＦＴや抵抗などの部品で構成すると、制御手段の他の部品である駆動回路７３、制御回路７５、メモリ７８とは同じ製造技術でラインヘッドに同時に形成できるという利点がある。すなわち、制御手段などのような電気的部品と同じ工程で作製することができる。
【００４１】
制御回路７５は、各発光素子の発光特性に基づいて後述するような種々の制御を行い、印字される画像の画質劣化を防止する。なお、図示されていないが、制御回路７５の出力信号を表示部に送り、発光素子が発光しないか、または微弱な発光であるような画素欠陥情報を表示することもできる。
【００４２】
各発光素子の電流特性は、一定電圧で駆動したときの電流値を規定値と比較して、制御回路７５で判定する。この判定結果により画素欠陥の有無などの特性を判断する。メモリ７８には、このようにして検出された画素欠陥がある発光素子列の情報や、画素欠陥がある発光素子がどの位置にあるかの情報が記憶される。
【００４３】
このように、メモリ７８に各発光素子の発光光量、画素欠陥位置などの発光状態を記憶しておくことにより、光量検出を画像の印字毎に行う必要がなくなり、生産性を向上させることができる。このように、図１の例では各発光素子を一定電圧で駆動したときの電流値を電流検出器７４で検出している。本発明においては、このような電流検出器７４を設けることに代えて、電圧検出器を設ける構成とすることもできる。この場合には、各発光素子に一定電流を流したときの電圧を検出して、制御回路７５で規定値と比較することにより発光特性を判定する。
【００４４】
なお、前記メモリ７８をラインヘッドを含むカートリッジに設けても良い。この場合には、カートリッジの交換とともに、新しいラインヘッドの画素欠陥に対応した記憶部に交換することができる。また、前記メモリを画像形成装置本体に設ける構成とすることもできる。この場合には、ラインヘッドを小型化できるとともに、構成を簡略化できるという利点がある。
【００４５】
図２は、本発明の他の実施形態を示すブロック図である。図２においては、制御回路７５にＸドライバ７６とＹドライバ７７を接続し、Ｙドライバ７７に電流検出器７９を接続している。各発光素子は、Ｘドライバ７６の信号線と、Ｙドライバ７７の信号線の交点にマトリクス状に接続されている。このため、個別の発光素子を選択して駆動させることができる。
【００４６】
図２の例においては、電流検出器７９をＹドライバに接続し、各発光素子列に対応して設けられている。すなわち、図１の例では、電流検出器は像担持体の副走査方向である発光素子群の数に対応して設けられているのに対して、図２の例では、像担持体の主走査方向である発光素子列の数に対応して電流検出器が設けられている点が相違する。
【００４７】
ラインヘッドには、主走査方向に長く副走査方向には短く矩形状に発光素子が配列されている。すなわち、発光素子群の数が発光素子列の数よりも多く設定されている。このため、図２の構成では、図１の構成よりもさらに発光素子の発光特性を検出するセンサの数を低減することができる。なお、図２の例においても発光素子の発光特性を電圧検出器で検出する構成とすることができる。この場合には、発光素子には微弱な電流を流して発光特性を検出できるので、発光素子の劣化を遅らせることができる。
【００４８】
図３は、本発明の処理手順を示すフローチャートである。図３において、処理プログラムをスタートさせる（ステップＳ１）。次に、カウンターをリセットする（ステップＳ２）。このカウンターは、多数配列された発光素子の発光光量検出を何個行ったかをカウントするものである。
【００４９】
続いて、カウンター値が示すアドレスの発光素子を点灯する（ステップＳ３）。このアドレスは、前記のように、ラインヘッド７０にマトリクス状に配列される発光素子毎に、発光素子列（主走査方向）と発光素子群（副走査方向）を指定することにより定められる。次に当該発光素子の電流または電圧を測定する（ステップＳ４）。
【００５０】
予め記憶されている電流または電圧の所定値と測定値とを対比し、測定値が所定値よりも小さい場合、すなわちステップＳ５の判定結果がＮｏの場合には、発光素子に画素欠陥があるものとしてカウンター値をメモリに記憶させる（ステップＳ６）。すなわち、画素欠陥がある発光素子の主走査方向（Ｙ）および発光素子群（Ｘ）の位置が特定されて、メモリに記憶される。
【００５１】
次に、カウンター値を１つインクリメントして（ステップＳ７）、ラインヘッドに配列された発光素子数とカウンター値とを対比する（ステップＳ８）。カウンター値が発光素子数よりも小さいとき（ステップＳ８の判定結果がＹｅｓ）には、ステップＳ３の処理に戻り、ステップＳ３〜ステップＳ８のループ処理を繰り返す。カウンター値が発光素子数よりも大きいとき（ステップＳ８の判定結果がＮｏ）には、前記ループ処理を抜けてステップＳ９で処理プログラムを終了する。
【００５２】
図４〜図６は、本発明の実施形態を示す説明図である。図４において、ラインヘッドには第１の発光素子列Ｌｂ〜Ｌｄと、第２の発光素子列Ｌａが設けられている。この中で、第２の発光素子列Ｌａは予め設けられている予備列である。すなわち、第１の発光素子列Ｌｂ〜Ｌｄの発光素子群で、像担持体の露光に必要な光量が得られるように設定されており、通常状態では第１の発光素子列Ｌｂ〜Ｌｄのみを使用する。
【００５３】
ラインヘッドには、前記電流検出器や電圧検出器のような電気的駆動状態を検出する検出手段が設けられている。このような電気的駆動状態の検出手段により、例えば第１の発光素子列に含まれる発光素子列Ｌｂの発光素子Ｇｐに画素欠陥があることが検出されたものとする。この場合には、図２の制御回路７５は第１の発光素子列Ｌｂの発光を停止し、代わりに第２の発光素子列Ｌａを動作させるように制御信号をＹドライバ７７に出力する。
【００５４】
このように、図４の例では副走査方向に配列された発光素子群の合計光量が一定となるように制御している。このため、画素欠陥が発生してもラインヘッドの使用が可能となるので歩留まりが向上する。さらに、ラインヘッドを使用中に、発光素子の耐久劣化で画素欠陥が生じた場合でも、ラインヘッド全体を交換する必要がないので、ラインヘッドの稼働率を上げることができる。このようにして、露光量が不足する事態を防止し、像担持体の露光に必要な光量が得られて印字画像の品質劣化を防止することができる。
【００５５】
なお、図４の構成で、多重露光を行う構成とすることもできる。この場合には、通常状態では発光素子列Ｌｂ〜Ｌｄを順次切り替えて像担持体上の１画素を重ねて露光する。発光素子列Ｌａの発光素子は発光させない。発光素子列Ｌｂの発光素子Ｇｐに画素欠陥があることが検出されると、前記のように発光素子列Ｌｂの各発光素子の発光を停止させ、発光素子列Ｌａの各発光素子を発光させる。このよう多重露光を行うと発光のバラツキを平均化させ、画質の品質を向上させることができる。
【００５６】
図５の例は、第１の発光素子列Ｌｆ〜Ｌｈと、第２の発光素子列Ｌｅが設けられている。この中で、第２の発光素子列Ｌｅは予め設けられている予備列である。この例でも、第１の発光素子列Ｌｆ〜Ｌｈの発光素子群で、像担持体の露光に必要な光量が得られるように設定されており、通常状態では第１の発光素子列Ｌｆ〜Ｌｈのみを使用する。
【００５７】
この例では、第１の発光素子列に含まれる発光素子列Ｌｆの発光素子Ｇｑと発光素子列Ｌｇの発光素子Ｇｗに画素欠陥があることが検出されている。この場合には、予備列Ｌｅの発光素子の中で、前記画素欠陥がある発光素子Ｇｑ、Ｇｗと同じ発光素子群に含まれる発光素子Ｇａ、Ｇｅを選択して発光させる。このように、図５の例では複数の発光素子に画素欠陥があった場合でも対応でき、画像形成の信頼性を増大させることができる。
【００５８】
図５の例でも多重露光を行う構成とすることができる。通常状態では、発光素子列Ｌｆ〜Ｌｈを順次切り替えて像担持体上の１画素を重ねて露光する。発光素子列Ｌｅの発光素子は発光させない。発光素子列Ｌｆの発光素子Ｇｑと、発光素子列Ｌｇの発光素子Ｇｗに画素欠陥があることが検出されたとする。この場合には、前記のように発光素子列Ｌｆの発光素子Ｇｑと、発光素子列Ｌｇの発光素子Ｇｗの各発光素子の発光を停止させ、発光素子列Ｌｅの発光素子Ｇａ、Ｇｅを発光させる。
【００５９】
図６の例では、ラインヘッドには発光素子列Ｌａ〜Ｌｄが設けられている。各発光素子列Ｌａ〜Ｌｄにより像担持体の露光を行い、予備列は設けられていない。ここで、発光素子列Ｌｂの発光素子、例えば発光素子Ｇｂに画素欠陥があることが前記電気的駆動体の検出手段により検出されたものとする。
【００６０】
この場合には、当該画素欠陥が検出された発光素子Ｇｂの発光を停止する。また、発光素子Ｇｂと同じ発光素子群に含まれる発光素子Ｇａ、Ｇｃ、Ｇｄの発光光量を増大させるように調整する。このような調整は、例えば当該発光素子群の発光素子に供給する電流量を大きくすることによって可能である。
【００６１】
このように、図６の例でも像担持体の副走査方向に配列されている発光素子群の各発光素子の発光光量を増大させているので、この発光素子群の中に画素欠陥がある発光素子が含まれていても露光量が不足する事態を防止できる。したがって、像担持体の露光に必要な光量が得られて印字画像の品質劣化を防止することができる。
【００６２】
なお、図６の例でも、多重露光を行なう構成とすることができる。通常状態では発光素子列Ｌａ〜Ｌｄの各発光素子により像担持体上の１画素を重ねて露光する。発光素子Ｇｂに画素欠陥が生じた場合には、発光素子Ｇｂの発光を停止する。そして、同じ発光素子群に含まれる発光素子Ｇａ、Ｇｃ、Ｇｄの発光光量を増大させるように制御し、発光素子Ｇｂの発光を停止することによる発光光量の低下を補償する。すなわち、副走査方向に配列された発光素子群のそれぞれの合計光量が一定となるように制御される。
【００６３】
図９は、本発明が適用される画像形成装置の１実施例の全体構成を示す模式的断面図である。図９において、画像形成装置１は、ハウジング本体２と、ハウジング本体２の前面に開閉自在に装着された第１の開閉部材３と、ハウジング本体２の上面に開閉自在に装着された第２の開閉部材（排紙トレイを兼用している）４とを有している。さらに、第１の開閉部材３には、ハウジング本体２の前面に開閉自在に装着された開閉蓋３’を備え、開閉蓋３’は第１の開閉部材３と連動して、または独立して開閉可能にされている。
【００６４】
ハウジング本体２内には、電源回路基板及び制御回路基板を内蔵する電装品ボックス５、画像形成ユニット６、送風ファン７、転写ベルトユニット９、給紙ユニット１０が配設され、第１の開閉部材３内には、二次転写ユニット１１、定着ユニット１２、記録媒体搬送手段１３が配設されている。画像形成ユニット６及び給紙ユニット１０内の消耗品は、本体に対して着脱可能な構成であり、その場合には、転写ベルトユニット９を含めて取り外して修理又は交換を行うことが可能な構成になっている。
【００６５】
ハウジング本体２の前面下部の両側には、回動軸３ｂを介して第１の開閉部材３がハウジング本体２に開閉自在に装着されている。転写ベルトユニット９は、ハウジング本体２の下方に配設され図示しない駆動源により回転駆動される駆動ローラ１４と、駆動ローラ１４の斜め上方に配設される従動ローラ１５と、この２本のローラ１４、１５間に張架されて図示矢印方向へ循環駆動される中間転写ベルト１６と、中間転写ベルト１６の表面に離当接されるクリーニング手段１７とを備えている。
【００６６】
従動ローラ１５及び中間転写ベルト１６が駆動ローラ１４に対して図で左側に傾斜する方向に配設されている。上記駆動ローラ１４及び従動ローラ１５は、支持フレーム９ａに回転自在に支持され、支持フレーム９ａの下端には回動部９ｂが形成されている。この回動部９ｂはハウジング本体２に設けられた回動軸（回動支点）２ｂに嵌合され、これにより、支持フレーム９ａはハウジング本体２に対して回動自在に装着されている。
【００６７】
また、支持フレーム９ａの上端にはロックレバー９ｃが回動自在に設けられ、ロックレバー９ｃはハウジング本体２に設けられた係止軸２ｃに係止可能にされている。クリーニング手段１７は、搬送方向下向きのベルト面１６ａ側に設けられている。中間転写ベルト１６の搬送方向下向きのベルト面１６ａ裏面には、各画像形成ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの像担持体２０に対向して板バネ電極からなる一次転写部材２１がその弾性力で当接され、一次転写部材２１には転写バイアスが印加されている。
【００６８】
転写ベルトユニット９の支持フレーム９ａには、駆動ローラ１４に近接してテストパターンセンサ１８が設置されている。このテストパターンセンサ１８は、中間転写ベルト１６上の各色トナー像の位置決めを行うとともに、各色トナー像の濃度を検出し、各色画像の色ずれや画像濃度を補正するためのセンサである。画像形成ユニット６は、複数（本実施例では４つ）の異なる色の画像を形成する画像形成ステーションＹ（イェロー用）、Ｍ（マゼンタ用）、Ｃ（シアン用）、Ｋ（ブラック用）を備えている。各画像形成ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋにはそれぞれ、感光ドラムからなる像担持体２０と、像担持体２０の周囲に配設された、帯電手段２２、像書込手段２３及び現像手段２４を有している。
【００６９】
帯電手段２２、像書込手段２３及び現像手段２４は、画像形成ステーションＹのみに図番を付けており、他の画像形成ステーションについては構成が同一のため、図番を省略する。また、各画像形成ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの配置順序は任意である。そして、各画像形成ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの像担持体２０が中間転写ベルト１６の搬送方向下向きのベルト面１６ａに当接されるようにされ、その結果、各画像形成ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋも駆動ローラ１４に対して図で左側に傾斜する方向に配設されることになる。像担持体２０は、図示矢印に示すように中間転写ベルト１６の搬送方向に回転駆動される。
【００７０】
帯電手段２２は、高電圧発生源に接続された導電性ブラシローラで構成され、ブラシ外周が感光体である像担持体２０に対して、逆方向で、かつ、２〜３倍の周速度で当接回転して像担持体２０の表面を一様に帯電させる。また、本実施例のように、クリーナレス構成の画像形成装置にこのような導電性ブラシローラを用いる場合には、非画像形成時にブラシローラへトナーの帯電極性と同極性のバイアスを印加することで、ブラシローラに付着した転写残りトナーを像担持体２０に放出させる。次に、一次転写部で中間転写ベルト１６上に転写して、中間転写ベルト１６のクリーニング手段１７で回収する構成とすることができる。
【００７１】
像書込手段２３は、有機ＥＬ発光素子を像担持体２０の軸方向に列状に配列した有機ＥＬアレイラインヘッドを用いている。有機ＥＬアレイラインヘッドは、レーザー走査光学系よりも光路長が短くてコンパクトであり、像担持体２０に対して近接配置が可能であり、装置全体を小型化できるという利点を有する。
【００７２】
各画像形成ステーションのＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの像担持体２０、帯電手段２２及び像書込手段２３を１つの像担持体ユニット２５としてユニット化している。そして、転写ベルトユニット９と共に支持フレーム９ａに交換可能にすることにより、有機ＥＬアレイラインヘッドの像担持体２０に対する位置決めを保持する構成としている。また、像担持体ユニット２５の交換時には有機ＥＬアレイ露光ヘッドを含めて交換する構成としている。
【００７３】
次に、現像手段２４の詳細について、画像形成ステーションＫを例として説明する。現像手段２４は、トナー（図のハッチング部）を貯留するトナー貯留容器２６と、このトナー貯留容器２６内に形成されたトナー貯留部２７と、トナー貯留部２７内に配設されたトナー撹拌部材２９と、トナー貯留部２７の上部に区画形成された仕切部材３０を有している。
【００７４】
また、仕切部材３０の上方に配設されたトナー供給ローラ３１と、仕切部材３０に設けられトナー供給ローラ３１に当接されるブレード３２と、トナー供給ローラ３１及び像担持体２０に当接するように配設される現像ローラ３３と、現像ローラ３３に当接される規制ブレード３４とが設けられている。像担持体２０は中間転写ベルト１６の搬送方向に回転される。また、現像ローラ３３及び供給ローラ３１は、図示矢印に示すように、像担持体２０の回転方向とは逆方向に回転駆動され、一方、撹拌部材２９は供給ローラ３１の回転方向とは逆方向に回転駆動される。
【００７５】
トナー貯留部２７において撹拌部材２９により撹拌、運び上げられたトナーは、仕切部材３０の上面に沿ってトナー供給ローラ３１に供給され、供給されたトナーはブレード３２と摺擦して供給ローラ３１の表面凹凸部への機械的付着力と摩擦帯電力による付着力によって、現像ローラ３３の表面に供給される。現像ローラ３３に供給されたトナーは像担持体２０へと搬送される。このトナー層は、現像ローラ３３と像担持体２０が接触して構成するニップ部及びこの近傍で像担持体２０の潜像部を現像する。
【００７６】
給紙ユニット１０は、記録媒体Ｐが積層保持されている給紙カセット３５と、給紙カセット３５から記録媒体Ｐを一枚ずつ給送するピックアップローラ３６とからなる給紙部を備えている。第１の開閉部材３内には、二次転写部への記録媒体Ｐの給紙タイミングを規定するレジストローラ対３７と、駆動ローラ１４及び中間転写ベルト１６に圧接される二次転写手段としての二次転写ユニット１１と、定着ユニット１２と、記録媒体搬送手段１３と、排紙ローラ対３９と、両面プリント用搬送路４０を備えている。
【００７７】
定着ユニット１２は、ハロゲンヒータ等の発熱体を内蔵して回転自在な加熱ローラ４５と、この加熱ローラ４５を押圧付勢する加圧ローラ４６と、加圧ローラ４６に揺動可能に配設されたベルト張架部材４７と、加圧ローラ４５とベルト張架部材４７間に張架された耐熱ベルト４９を有している。記録媒体に二次転写されたカラー画像は、加熱ローラ４５と耐熱ベルト４９で形成するニップ部で所定の温度で記録媒体に定着される。
【００７８】
図１０は、図９の像担持体２０近傍の部分的な断面図である。像担持体ユニット２５は、中間転写ベルト１６に接する側が開口した不透明な金属板等からなるケース５０中に、相互に離間して平行に画像形成ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの４本の像担持体（感光体ドラム）２０が回転可能に支持されている。
【００７９】
各像担持体２０の所定位置で当接回転するように帯電手段２２の導電性ブラシローラが支持されており、帯電手段２２の下流側に各々有機ＥＬアレイラインヘッドからなる像書込手段２３が各像担持体２０に位置決めしてそれに平行に支持されている。像書込手段２３の下流側のケース５０の壁面には、各像担持体２０に対応して現像手段２４の現像ローラ３３を当接させる開口５１が設けられている。各開口５１と像書込手段２３の間には、ケース５０の遮蔽部分５２が残されており、また、帯電手段２２と像書込手段２３の間にケース５０の遮蔽部分５３が残されている。
【００８０】
この遮蔽部分５２、５３、特に、開口５１と像書込手段２３の間の遮蔽部分５２が像書込手段２３中の有機ＥＬ材料からなる発光部へ外から紫外線が達するのを防いでいる。７２は、有機ＥＬ素子６１からなる発光素子アレイを前面から覆う、屈折率分布型ロッドレンズアレイ６５が汚れた場合に、拭き取りを行うクリーニングパッドである。クリーニングパッド７２は、図示を省略した把手により往復動される。６１は有機ＥＬ素子、６５は屈折率分布型ロッドレンズアレイである。
【００８１】
図１１は、像書込手段２３を拡大して示す概略の斜視図である。図１１においては、像書込手段２３に設けるラインヘッドの細部が示されている。像担持体ユニット２５に取り付けられた各像担持体（感光体ドラム）２０に対して、像書込手段２３を正確に位置決めするための機構が示されている。像担持体２０は、図９、図１０に示されているように、その軸で像担持体ユニット２５のケース５０内に回転可能に取り付けられている。
【００８２】
一方、有機ＥＬ素子６１からなる発光素子アレイは、長尺のハウジング６０中に保持されている。長尺のハウジング６０の両端に設けた位置決めピン６９をケース５０の対向する位置決め穴に嵌入させる。また、長尺のハウジング６０の両端に設けたねじ挿入孔６８を通して固定ねじをケース５０のねじ穴にねじ込んで固定することにより、各像書込手段２３が所定位置に固定される。
【００８３】
像書込手段２３は、ガラス基板６２上に有機ＥＬ素子６１からなる発光素子アレイの発光部を載置し、同じガラス基板６２上に形成されたＴＦＴ７１により駆動される。屈折率分布型ロッドレンズアレイ６５は結像光学系を構成し、発光部の前面に配置される屈折率分布型ロッドレンズ６５’を俵積みしている。ハウジング６０は、ガラス基板６２の周囲を覆い、像担持体２０に面した側は開放する。このようにして、屈折率分布型ロッドレンズ６５’から像担持体２０に光線を射出する。ハウジング６０のガラス基板６２の端面と対向する面には、光吸収性の部材（塗料）が設けられている。
【００８４】
図１２は、像書込手段２３の副走査方向の断面図である。像書込手段２３には、ハウジング６０中の屈折率分布型ロッドレンズアレイ６５の後面に面して取り付けられた有機ＥＬ素子６１からなる発光素子アレイと、ハウジング６０の背面からその中の有機ＥＬ素子６１からなる発光素子アレイを遮蔽する不透明なカバー６６とが設けられている。
【００８５】
また、固定板バネ６７によりハウジング６０背面に対してカバー６６を押圧して、ハウジング６０内を光密に密閉する。すなわち、ガラス基板６２は、固定板バネ６７によりハウジング６０で光学的に密閉されている。このため、ガラス基板６２の端面における全反射を防止し、効率良く光を吸収することができる。固定板バネ６７は、ハウジング６０の長手方向に複数個所設けられている（図１１では図示を省略している）。
【００８６】
図１２において、不透明部材からなるハウジング６０は、光を吸収する材質、例えば黒色ポリスチレンなどの合成樹脂や、アルマイト処理したアルミニュームなどが用いられる。また、ガラス基板６２の両側の厚さ方向端面、すなわち、副走査方向における厚さ方向端面と対向するハウジング６０の面には黒色塗料を塗布して、光吸収特性を高めている。
【００８７】
このように、本発明においては発光素子として有機ＥＬ素子を用いている。このため、発光素子をガラス基板上に容易に作製することができる。したがって、発光素子の形状を任意の形にできるため、低価格化が図れる。また、前記ラインヘッドを画像形成装置に用いているので、画像劣化が少ない画像形成装置を提供することができる。
【００８８】
次に、本発明に係る画像形成装置の他の実施の形態について説明する。図１３は、本発明が適用される画像形成装置の構成図である。図１３において、画像形成装置１６０には主要構成部材として、ロータリ構成の現像装置１６１、像担持体として機能する感光体ドラム１６５、有機ＥＬアレイが設けられている像書込手段１６７、中間転写ベルト１６９、定着器の加熱ローラ１７２、用紙搬送路１７４、給紙トレイ１７８が設けられている。
【００８９】
現像装置１６１は、現像ロータリ１６１ａが軸１６１ｂを中心として矢視Ａ方向に回転する。現像ロータリ１６１ａの内部は４分割されており、それぞれイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の４色の像形成ユニットが設けられている。１６２ａ〜１６２ｄは、前記４色の各像形成ユニットに配置されており、矢視Ｂ方向に回転する現像ローラ、１６３ａ〜１６３ｄは、矢視Ｃ方向に回転するトナ−供給ローラである。また、１６４ａ〜１６４ｄはトナーを所定の厚さに規制する規制ブレードである。
【００９０】
１６５は、前記のように像担持体として機能する感光体ドラム、１６６は一次転写部材、１６８は帯電器、１６７は像書き込み手段で有機ＥＬアレイが設けられている。感光体ドラム１６５は、図示を省略した駆動モータ、例えばステップモータにより現像ローラ１６２ａとは逆方向の矢視Ｄ方向に駆動される。中間転写ベルト１６９は、従動ローラ１７０ｂと駆動ローラ１７０ａ間に張架されており、駆動ローラ１７０ａが前記感光体ドラム１６５の駆動モータに連結されて、中間転写ベルトに動力を伝達している。当該駆動モータの駆動により、中間転写ベルト１６９の駆動ローラ１７０ａは感光体ドラム１６５とは逆方向の矢視Ｅ方向に回動される。
【００９１】
用紙搬送路１７４には、複数の搬送ローラと排紙ローラ対１７６などが設けられており、用紙を搬送する。中間転写ベルト１６９に担持されている片面の画像（トナー像）が、二次転写ローラ１７１の位置で用紙の片面に転写される。二次転写ローラ１７１は、クラッチにより中間転写ベルト１６９に離当接され、クラッチオンで中間転写ベルト１６９に当接されて用紙に画像が転写される。上記のようにして画像が転写された用紙は、次に、定着ヒータＨを有する定着器で定着処理がなされる。定着器には、加熱ローラ１７２、加圧ローラ１７３が設けられている。定着処理後の用紙は、排紙ローラ対１７６に引き込まれて矢視Ｆ方向に進行する。この状態から排紙ローラ対１７６が逆方向に回転すると、用紙は方向を反転して両面プリント用搬送路１７５を矢視Ｇ方向に進行する。１７７は電装品ボックス、１７８は用紙を収納する給紙トレー、１７９は給紙トレー１７８の出口に設けられているピックアップローラである。
【００９２】
用紙搬送路において、搬送ローラを駆動する駆動モータは、低速のブラシレスモータが用いられる。また、中間転写ベルト１６９は色ずれ補正などが必要となるのでステップモータが用いられている。これらの各モータは、図示を省略している制御手段からの信号により制御される。図１３の状態で、イエロー（Ｙ）の静電潜像が感光体ドラム１６５に形成され、現像ローラ１６２ａに高電圧が印加されることにより、感光体ドラム１６５にはイエローの画像が形成される。イエローの裏側および表側の画像がすべて中間転写ベルト１６９に担持されると、現像ロータリ１６１ａが矢視Ａ方向に９０度回転する。
【００９３】
中間転写ベルト１６９は１回転して感光体ドラム１６５の位置に戻る。次にシアン（Ｃ）の２面の画像が感光体ドラム１６５に形成され、この画像が中間転写ベルト１６９に担持されているイエローの画像に重ねて担持される。以下、同様にして現像ロータリ１６１の９０度回転、中間転写ベルト１６９への画像担持後の１回転処理が繰り返される。４色のカラー画像担持には中間転写ベルト１６９は４回転して、その後に更に回転位置が制御されて二次転写ローラ１７１の位置で用紙に画像を転写する。
【００９４】
給紙トレー１７８から給紙された用紙を搬送路１７４で搬送し、二次転写ローラ１７１の位置で用紙の片面に前記カラー画像を転写する。片面に画像が転写された用紙は前記のように排紙ローラ対１７６で反転されて、搬送径路で待機している。その後、用紙は適宜のタイミングで二次転写ローラ１７１の位置に搬送されて、他面に前記カラー画像が転写される。ハウジング１８０には、排気ファン１８１が設けられている。
【００９５】
以上、本発明のラインヘッドとそれを用いた画像形成装置をいくつかの実施例に基づいて説明した。本発明によれば画質の劣化のない画像形成装置を提供することができる。本発明はこれら実施例に限定されず種々の変形が可能である。
【００９６】
なお、本発明の構成で、表１においてラインヘッドに２列の発光素子を配置してその中の１列を発光させる場合には、発光させる発光素子列に画素欠陥が存在する確率は、０．２Ｘ０．２＝０．０４となり歩留まりは９６％となる。同様に、ラインヘッドに３列の発光素子を配置してその中の１列を発光させる場合には、発光させる発光素子列に画素欠陥が存在する確率は、０．２Ｘ０．２Ｘ０．２＝０．００８となり歩留まりは９９．２％となる。このように発光素子列を増加させることにより、ラインヘッドの歩留まりを向上させることができる。
【００９７】
また、表２の多重露光を行う例では、２列の発光素子列を用いる場合に、ラインヘッドに３列の発光素子列を配置し、その中の２列を選択して発光させる場合には、ラインヘッドの歩留まりは８９．６％に向上する。さらに、表３の３列の発光素子列を使用する際に、ラインヘッドに配置された４列の発光素子列から３列を選択した場合には、ラインヘッドの歩留まりは８１．９２％に向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】ラインヘッドに設けた制御手段のブロック図である。
【図２】ラインヘッドに設けた制御手段のブロック図である。
【図３】処理手順を示すフローチャートである。
【図４】発光素子の制御例を示す説明図である。
【図５】発光素子の制御例を示す説明図である。
【図６】発光素子の制御例を示す説明図である。
【図７】露光エネルギーの分布を示す説明図である。
【図８】担持体のＰＩＤＣ特性（光減衰特性）を示す特性図である。
【図９】画像形成装置の全体構成を示す模式的断面図である。
【図１０】図９の一部を拡大して示す断面図である。
【図１１】ラインヘッドの一例を示す斜視図である。
【図１２】像書込手段の副走査方向の断面図である。
【図１３】本発明が適用される画像形成装置の構成図である。
【図１４】従来例の説明図である。
【図１５】従来例の説明図である。
【符号の説明】
１…画像形成装置、２…ハウジング本体、６…画像形成ユニット、２０…像担持体、２３…像書込手段、２４…現像手段、２５…像担持体ユニット（像担持体カートリッジ）、６１…有機ＥＬ素子、６２…ガラス基板、７０…ラインヘッド、７１…ＴＦＴ、７３…駆動回路、７４、７９…電流検出器、７５…制御回路、７６…Ｘドライバ、７７…Ｙドライバ、７８…メモリ、７９…光量センサ、８０…本体コントローラ、１６０…画像形成装置、１６１…現像装置、１６５…感光体ドラム、１６７…像書き込み手段

Claims

画像領域の全域を露光可能な複数列の発光素子列と、各発光素子の電気的駆動状態を検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果を判定する制御手段とを有するラインヘッドであって、いずれかの発光素子列の中の発光素子に画素欠陥があると判定された場合には、像担持体の副走査方向に配列された発光素子群の合計光量が略一定となるように発光素子を制御することを特徴とする、ラインヘッド。
前記複数の発光素子列の一部を予備列として予め作製しておき、通常の状態では当該予備列は使用せず、いずれかの発光素子に前記画素欠陥が発生した場合には、予備列の発光素子を発光させることを特徴とする、請求項１に記載のラインヘッド。
前記各発光素子の電気的駆動状態を検出する検出手段は、各発光素子群毎に設けたことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のラインヘッド。
前記各発光素子を像担持体の主走査方向および副走査方向に配線される信号線の交点にマトリクス状に配置し、前記各発光素子の電気的駆動状態を検出する検出手段は、各発光素子列毎に設けたことを特徴とする、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のラインヘッド。
前記発光素子は一定電圧で駆動され、前記各発光素子の電気的駆動状態を検出する検出手段は、各発光素子の駆動電流を検出することを特徴とする、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のラインヘッド。
前記発光素子は一定電流で駆動され、前記各発光素子の電気的駆動状態を検出する検出手段は、各発光素子の駆動電圧を検出することを特徴とする、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のラインヘッド。
前記各発光素子の発光状態を記憶する記憶手段をラインヘッドに設けたことを特徴とする、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のラインヘッド。
前記複数列の発光素子列を用いて多重露光を行うことを特徴とする、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のラインヘッド。
前記発光素子は、有機ＥＬ素子であることを特徴とする、請求項１ないし請求項８のいずれかに記載のラインヘッド。
請求項１から９のいずれか１項記載のラインヘッドを像担持体カートリッジに装着して、前記像担持体の周囲に帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段を配した状態で、前記像担持体上に形成されたトナー像を転写媒体に転写させるようにしたことを特徴とする画像形成装置。
前記記憶手段を前記カートリッジに設けたことを特徴とする、請求項１０に記載の画像形成装置。
前記記憶手段を本体側に設けたことを特徴とする、請求項１０に記載の画像形成装置。