JP2004216630A - ラインヘッドおよびそれを用いた画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ラインヘッドには、画像領域の全域を露光可能な複数列の発光素子列La〜Lcを設ける。(1)発光素子列LAを用いて像担持体の画素列Raを露光する。(2)次に発光素子列LBを用いて像担持体の画素列Rbを露光する。(3)続いて発光素子列LCを用いて像担持体の画素列Rcを露光する。発光素子列LAの中の発光素子Gaに画素欠陥がある場合には、像担持体の画素群Buでは露光されない画素Baに正常な濃度の画素Bb、Bcが混在する。このため、白線の部分が分散され、画像の品質劣化を緩和する。
【選択図】 図1
Description
【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、2列以上のアレイチップを用いて、1画素の多重記録で発光する発光素子数を変えることにより階調出力する技術が記載されている。
【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0.83=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2001−260411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1ラインづつ走査して露光すると、印字画像には画素欠陥がある発光素子Gxに対応した位置の画素群Bxに縦方向の白筋が発生する。このため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)において、ラインヘッドに配置した発光素子列Lpの中で、発光素子Gyの発行光量が他の発光素子の発光光量よりも少ないものとする。この場合には、図15(b)に示すように発光素子Gzに対応した位置の画素群Bzに、縦方向の筋むらが発生する。したがって、印字品質が低下してしまい、当該ラインヘッド全体が使用不能となる。
【0016】
図16は、画素欠陥の他の例を示す説明図である。図16(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16(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16(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16(b)のByに示すように印字画像に他の領域よりも濃度が薄い部分が形成され、画像品質が劣化する。なお、図16(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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
また、前記特許文献4に記載されている例は、発光素子の露光量を増大する技術にするものである。複数列の発光素子列を配置したアレイチップにおいて、個々の発光素子に画素欠陥が発生した場合の対処については何等記載されていない。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、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。
【0020】
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。
【0021】
【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を有するラインヘッドであって、印字中に前記発光素子列を1列づつ順次選択して像担持体上の画素を露光し、前記発光素子列のいずれかの発光素子に画素欠陥が生じた場合に、像担持体上の副走査方向に形成される画素群の濃度分布の濃淡が分散されるように構成したことを特徴とする。このため、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ることができる。また、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。
【0022】
また、本発明は、前記各発光素子を発光させない発光素子列は、ラインヘッドへの配列順に切り替えることを特徴とする。このため、発光素子列の選択が容易に行え、制御手段の構成を簡略化できる。
【0023】
また、本発明は、前記複数の発光素子列の副走査方向の発光素子の間隔は、像担持体の副走査方向に形成される画素ピッチの整数倍としたことを特徴とする。このため、像担持体の副走査方向の移動と、ラインヘッドに設けられた発光素子列の切り替え制御のタイミングが取りやすくなり、制御手段の構成が簡略化される。
【0024】
また、本発明は、前記像担持体に形成される複数列の画素に対応する画像データが記憶される記憶手段を設けたことを特徴とする。このような画像データをラインヘッドに設けているので、画像形成装置本体からラインヘッドへの画像データの入力を1ライン毎に行うことができる。このため、画像形成装置本体の制御部の構成や、画像形成装置本体とラインヘッド間のインターフェイスの構成を簡略化することができる。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
【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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
図1は、本発明のラインヘッドの例を示す説明図である。図1において、(a)は発光素子列の配置を、(b)は像担持体上の印字画像を示しており、Ra〜Rnは画素列である。(a)に示しているように、ラインヘッドには主走査方向(Y方向)に3列の発光素子列LA〜LCが設けられている。白丸は発光しない発光素子、斜線は発光する発光素子を示している。
【0034】
いま、発光素子列LAの発光素子Gaに画素欠陥が生じているものとする。ただし、画素欠陥の検出を予め行っていないので、使用時には画素欠陥の存在は未知である。最初に、(1)のように発光素子列LB、LCの発光素子を発光させず、1列の発光素子列LAにより像担持体上の画素列Raを露光する。この場合には、発光素子Gaに対応する位置の像担持体上の画素Baは露光されない。
【0035】
次に、(2)のように発光素子列LA、LCの発光素子を発光させず、1列の発光素子列LBにより像担持体上の画素列Rbを露光する。この場合には、像担持体上の画素Bbは正常な発光素子により露光される。また、(3)では、発光素子列LA、LBの発光素子を発光させず、1列の発光素子列LCにより像担持体上の画素列Rcを露光する。この場合にも、像担持体上の画素Bcは正常な発光素子により露光される。
【0036】
このように、発光素子列を順次切り替えて1列づつ発光させると、仮に発光素子列LAに画素欠陥がある発光素子Gaが含まれているとしても、像担持体上の副走査方向の画素群Buには、正常に露光された画素と、露光されない画素とが混在することになる。このため、図14(b)で示したような連続した白い縦線(画素群)Bxに比較して、白い縦線の部分が分断され目立たなくなっている。すなわち、像担持体上に形成される画像品質の劣化を大幅に軽減することができる。
【0037】
図2は、本発明の他の実施形態の説明図である。図2においては、(a)に示すようにラインヘッドに3列の発光素子列LA〜LCを間隔pで配列する。この3列の発光素子列の中で2列は露光に使用せず、1列のみの発光素子列を選択して順次切り替えて像担持体上の画素を(c)のように露光する。(c)のRa〜Rnは画素列で、画素ピッチをpで示している。(b)は発光させる発光素子列を模式的に示している。
【0038】
この例では、発光素子列LB、LC、LA、・・・の順序で選択して1列づつ発光させている。すなわち、最初に1列の発光素子列LBで画素列Raを露光する。次に、1列の発光素子列LCで画素列Rcを露光する。続いて、発光素子列LAで画素列Rbを露光する。図2(b)では、前記のように発光素子列LB、LC、LAの順序で発光させるときの像担持体の画素列Ra〜Rcとの位置関係を示している。白丸は発光させない発光素子列を、斜線は発光させる発光素子列を示している。
【0039】
このように、図2の例ではラインヘッドに配列された複数列の発光素子列の中で、像担持体の画素の露光に使用しない発光素子列を切り替えて選択し、残りの1列の発光素子列で順次露光を行う。したがって、仮にいずれかの発光素子群の中の発光素子に画素欠陥が存在したとしても、像担持体に形成される画像濃度の薄い部分は分散されて目立たなくなり、像担持体に形成される画像の品質劣化を軽減することができる。
【0040】
また、ラインヘッドに配列される発光素子列の副走査方向の発光素子間隔は、像担持体に形成される副走査方向の画素ピッチpの整数倍としている、図2の例では、発光素子間隔pと画素ピッチpを等しく設定している。このため、像担持体の副走査方向の移動と、ラインヘッドに設けられた発光素子列の切り替え制御のタイミングが取りやすくなり、制御手段の構成が簡略化される。
【0041】
図3は、(a)に示すようにラインヘッドに3列の発光素子列LA〜LCを配列するものである。この3列の発光素子列の中で2列は露光に使用せず、1列の発光素子列を順次切り替えて発光させ像担持体上の画素を(b)のように露光する。(b)のRa〜Rnは画素列である。発光素子列LAに、他の発光素子よりも発光光量が小さい発光素子Gwが含まれているものとする。この場合も、予め各発光素子の発光光量を検出していないので、実際に使用するまでは未知であるものとする。
【0042】
図3(1)で最初に、発光素子列LB、LCは使用せず1列の発光素子列LAにより像担持体の画素列Raを露光する。この際には、発光光量が少ない発光素子Gwに対応する画素Bdは薄い濃度で露光される。次に、(2)で1列の発光素子列LBを選択して当該発光素子列の発光素子を発光させて、画素列Rbを露光する。この場合には、発光光量の少ない発光素子Gwは発光しないので、画素Beは正常の濃度で露光される。また、(3)では、1列の発光素子列LCを選択して当該発光素子列の発光素子を発光させて、画素列Rcを露光する。この場合にも、発光光量の少ない発光素子Gwは発光しないので、画素Bfは正常の濃度で露光される。
【0043】
このように、図3の例では、像担持体の画素を露光する発光素子列を1列づつ順次切り替えて発光させている。このため、像担持体の副走査方向の画素群Bvには、濃度の薄い画素と正常な濃度の画素とが混在することになる。したがって、図15(b)で示した画素群Bzに対して、濃度の薄い縦方向の筋むらを分断して、筋むらの存在を視覚上気がつかない程度に少なくすることができる。すなわち、この場合も発光光量が少ない発光素子が存在したとしても、像担持体に形成される画像濃度の薄い部分は分散されて目立たなくなり、像担持体に形成される画像の品質劣化を軽減することができる。
【0044】
また、発光させる発光素子は、ラインヘッドへの発光素子列の配列順に切り替えられる。すなわち、図1の例では、発光素子列LA、LB、LCの順序で、ラインヘッドの図示上から配列された順序で切り替えている。また、図2では、発光素子列LB、LC、LAの順序で、ラインヘッドの図示上から2番目に配列された順序で発光させる発光素子列を選択している。さらに、図3では、図1と同様に発光素子列LA、LB、LCの順序で切り替えている。このため、列単位で制御が行えるので制御手段の構成が簡略化される。
【0045】
図4は、本発明の実施形態を示すブロック図である。図4において、 ラインヘッド70には、TFTなどで構成される電子部品が設けられている。73は駆動回路、75は制御回路である。また、61は有機EL素子である。有機EL素子61は、発光素子列LA〜LDを形成し、各発光素子群は、駆動回路73に共通に接続される。
【0046】
80は、ラインヘッド70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。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は、駆動回路73に制御信号を出力する。図4の例では、制御回路75で形成された制御信号に基づいて駆動回路73から出力される信号で、各発光素子群61a〜61nの発光素子の制御を共通に行う。このため、各発光素子群61a〜61nの発光素子を制御する駆動回路73の構成を簡略化することができる。また、発光しない発光素子列、例えば発光素子列LDの発光素子は、各発光素子群61a〜61n毎に共通して行われる。
【0047】
図5は、本発明の他の実施形態を示すブロック図である。図5において、制御回路75にXドライバ76とYドライバ77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発光させることができる。
【0048】
また、各発光素子列LA〜LDをYドライバ77の信号線に接続している。このような構成にすると、発光素子列単位で発光させる列と、発光させない列とを区別して選択できるので、発光素子を制御する構成を簡略化することができる。
【0049】
図5のブロック図の動作について、図1の例で説明する。Yドライバ77は、最初に発光素子列LAを選択して、像担持体の画素列Ra〜Rcの1画素を露光し画素を記録する。次に、像担持体を副走査方向に移動し、Yドライバ77は、発光素子列LBを選択して、像担持体の画素列Rbの1画素を露光する。続いて像担持体を副走査方向に移動し、Yドライバ77は、発光素子列LCを選択して、像担持体の画素列Rcの1画素を露光する。
【0050】
次に、図5のブロック図で図2の発光制御を行う例では、Yドライバ77は最初に発光素子列LBを選択して信号を送り当該発光素子列の各発光素子を発光させる。この際に、発光素子列LA、LCには信号を送らず、当該発光素子列の各発光素子は発光させない。続いて、像担持体を副走査方向に移動し、Yドライバ77は発光素子列LCを選択して信号を送り各発光素子を発光させる。
【0051】
この際に、発光素子列LA、LBには信号を送らず、当該発光素子列の各発光素子は発光させない。同様にして、像担持体を副走査方向に移動し、Yドライバ77は発光素子列LAを選択して信号を送り各発光素子を発光させる。図5のブロック図で図3の発光制御を行う例は、図1の制御と同じ順序で各発光素子列LA〜LCを選択して発光素子を発光させる。
【0052】
Yドライバは各発光素子列LA〜LCを同時に選択して各発光素子を発光させ、像担持体の画素列Ra〜Rcの画素を露光する。次に像担持体を副走査方向に所定量移動する。ここで、Yドライバは再度各発光素子列LA〜LCを同時に選択して各発光素子を発光させ、像担持体の画素列Rd〜Rfの画素を露光する。このように、図5のブロック図に示された構成を用いると、発光素子列単位の発光開始、または発光停止の制御を簡単に行うことができる。
【0053】
図6は、本発明の他の実施形態を示すブロック図である。図6において、ラインヘッド70には画像データ用メモリ74を設けている点が図4のブロック図の構成とは相違している。画像データ用メモリ74は、制御回路75に接続されている。画像データ用メモリ74には、本体コントローラ80で形成された画像データが記憶される。
【0054】
この画像データは、像担持体に形成される複数列の画素に対応するものである。このような画像データ用メモリ74をラインヘッド70に設けているので、画像形成装置本体から、ラインヘッドへの画像データの入力を1ライン毎に行うことができる。このため、画像形成装置本体の制御部の構成や、画像形成装置本体とラインヘッド間のインターフェイスの構成を簡略化することができる。
【0055】
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。
【0056】
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。
【0057】
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。
【0058】
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。
【0059】
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。
【0060】
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。
【0061】
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。
【0062】
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。
【0063】
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。
【0064】
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。
【0065】
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。
【0066】
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。
【0067】
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。
【0068】
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。
【0069】
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。
【0070】
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。
【0071】
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。
【0072】
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発光素子アレイ、65は屈折率分布型ロッドレンズアレイである。
【0073】
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。
【0074】
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。
【0075】
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。
【0076】
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。
【0077】
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)。
【0078】
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。
【0079】
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。
【0080】
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。
【0081】
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。
【0082】
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。
【0083】
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。
【0084】
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。
【0085】
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。
【0086】
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。
【0087】
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。
【0088】
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。
【0089】
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。
【0090】
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。
【0091】
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】本発明の実施形態を示す説明図である。
【図2】本発明の実施形態を示す説明図である。
【図3】本発明の実施形態を示す説明図である。
【図4】ラインヘッドに設けた制御手段のブロック図である。
【図5】ラインヘッドに設けた制御手段のブロック図である。
【図6】ラインヘッドに設けた制御手段のブロック図である。
【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。
【図16】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…画像メモリ、75…制御回路、76…Xドライバ、77…Yドライバ、78…メモリ、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 (6)
- 画像領域の全域を露光可能な複数列の発光素子列を有するラインヘッドであって、印字中に前記発光素子列を1列づつ順次選択して像担持体上の画素を露光し、前記発光素子列のいずれかの発光素子に画素欠陥が生じた場合に、像担持体上の副走査方向に形成される画素群の濃度分布の濃淡が分散されるように構成したことを特徴とする、ラインヘッド。
- 前記各発光素子を発光させない発光素子列は、ラインヘッドへの配列順に切り替えることを特徴とする、請求項1記載のラインヘッド。
- 前記複数の発光素子列の副走査方向の発光素子の間隔は、像担持体の副走査方向に形成される画素ピッチの整数倍とし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。
- 前記像担持体に形成される複数列の画素に対応する画像データが記憶される記憶手段を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、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4のいずれかに記載のラインヘッド。
- 請求項1から5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。
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