JP2004322604A - 露光ヘッドおよびそれが搭載された電子写真装置 - Google Patents

Abstract

【課題】およびそれが搭載された電子写真装置電子写真装置において、主走査方向に配列された発光素子間に形成される隙間による画質劣化を防止する。
【解決手段】主走査方向よりも副走査方向に対して長い有機ＥＬ素子８６が主走査方向に沿って複数配列された第１、第２の素子列８６と、第１、第２の素子列８６から感光体４７に至る光路上に配置され、有機ＥＬ素子８６により感光体４７上に形成される光スポットの形状を、当該有機ＥＬ素子８６の素子形状に対して主走査方向には拡大する第１の光学系８９、および副走査方向に縮小する第２の光学系９０とを有する構成とする。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光素子が直線状に配列された露光ヘッドおよびそれが搭載された電子写真装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レーザ光源から照射されたレーザ光線を、回転多面鏡（ポリゴンミラー）を用いて走査し、感光体に潜像を形成する構成や、複数の発光素子を直線状に配置した露光ヘッドを用いて感光体に潜像を形成する構成を有する電子写真装置が知られている。
【０００３】
このうち露光ヘッドを搭載した電子写真装置は、光学系をシンプルに構成できるため小型化に有利であり、また回転多面鏡の回転速度の制約を受けないため、発光素子の光量さえ十分取れれば高速化の点でも有利である。
【０００４】
さて従来の露光ヘッドとして、多数の微小なＬＥＤ素子を直線状に配列したＬＥＤヘッドが実用化されている。ＬＥＤ素子は一般に高輝度を得ることができるが、基本的に半導体プロセスを用いて製造するため、長尺化を図ろうとすると歩留まりが急激に劣化する。このため発光素子の集積度は、例えば１２００ｄｐｉ（ｄｏｔ／ｉｎｃｈ）の場合で１チップあたり高々５１２画素程度である。このように１チップが短いため長尺の露光ヘッドを実現する際は、多数のチップを一列に精度よく配置する必要がある。またＬＥＤヘッドは、半導体プロセスによって各ＬＥＤ素子毎のＰＮ接合を形成するため、輝度ばらつきが大きいことが知られている（１チップ内で最大±２５％程度）この輝度ばらつきの影響は、濃度ムラとして画像に顕著に表れるため、一般には各ＬＥＤ素子または複数のＬＥＤ素子を所定のシーケンスで発光させて予め取得した、光量補正データに基づき、ＬＥＤを駆動する電流値を制御したり、発光時間を制御する方法が知られている。
【０００５】
一方、他の露光ヘッドの例として、複数の発光素子を直線状に配列した有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子を利用した露光ヘッドが知られている。
【０００６】
有機ＥＬ素子は発熱量が小さいために、冷却用の放熱フィン等を廃止することができ、露光ヘッドそのものを、たとえば厚み３ｍｍ以下程度に小型化することができる。
【０００７】
図１２は従来の電子写真装置における露光ヘッドの内部構造を示す説明図、図１３は図１２の露光ヘッドにおける素子列を示す説明図、図１４は図１２の露光ヘッドにおける像形成の原理を示す説明図である。
【０００８】
さて露光ヘッドに用いられる結像光学系として、従来、各発光素子の発光形状をそのままの形で（等倍正立像）感光体上に投影する技術が多用されている。すなわち、図１２に示すように、露光ヘッド５２は、ヘッド支持部材５３上に設けられた封止材１８５で気密封止された光源としての素子列１８６と、封止材１８５上に位置する基材１８４上に実装されて画像データに対応した電圧を素子列１８６に給電してこれを発光させるドライバ１８７とを有している。基材１８４上には、素子列１８６からの照射光を反射して光路を９０°変換するプリズム１８８、プリズム１８８からの光を副走査方向に絞り込んで感光体１４７上に照射するセルフォックレンズ１８９が搭載されている。
【０００９】
素子列１８６は、図１３に示すように、複数の発光素子１８６ａが主走査方向に沿って配列されたものからなる。
【００１０】
このような構造の露光ヘッド５２によれば、図１４において、発光素子１８６ａの物体面Ａから射出されセルフォックレンズ１８９に入射した光は、光路Ａを通り感光体１４７の結像面Ａ’に結像する。また、物体面Ｂから射出されセルフォックレンズ１８９に入射した光は、光路Ｂ１，Ｂ２を通り感光体１４７の結像面Ｂ’に結像する。そして、物体面Ｃから射出されセルフォックレンズ１８９に入射した光は、光路Ｃを通り感光体１４７の結像面Ｃ’に結像する。このように、物体面Ａが結像面Ａ’に、物体面Ｂが結像面Ｂ’に、物体面Ｃが結像面Ｃ’にそれぞれ結像されることから、露光ヘッド５２の発光素子１８６ａにより等倍正立の光スポット１４７ａが感光体１４７上に結像される。
【００１１】
さて一方で、発光素子列と感光体の中間に配置された光学系の工夫によって、発光素子の形状と感光体上の光スポットの形状を異ならせる技術も知られている。例えば特開２０００−１０８４１０号公報には、主走査方向よりも副走査方向が長い形状の発光素子が主走査方向に沿って複数配列された素子列を備えた端面型の露光ヘッドにおいて、感光体上では主走査方向の画素サイズはそのままで、副走査方向の画素サイズのみ縮小させる光学系の例が開示されている。
【００１２】
【特許文献１】
特開２０００−１０８４１０号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
さて、プリンタはユーザから指定された情報に基づいて、複数の印字解像度をサポートするのが一般的である。例えば全ての発光素子を駆動した場合に１２００ｄｐｉの解像度で印字できるプリンタでは、その半分の解像度である６００ｄｐｉもサポートする。このように解像度を低く設定することで、画質をある程度犠牲にした上で、印字に要する画像データ量を削減し高速な印字が実現できる。
【００１４】
発光素子が千鳥状に配置された露光ヘッドの場合、単一の発光素子列のみを駆動すれば半分の解像度で露光することが可能であるが、素子列は主走査方向に配列された発光素子の集合体で構成されているために、発光素子相互間には不可避的に隙間が形成されてしまう。このような素子列で露光を行うと、主走査方向の潜像が連続的に形成できなくなり、これに起因する画質劣化が発生する。これを防止するためには、いかなる解像度で印字する場合でも、全ての発光素子を駆動する画像データを生成すればよいが、例えば３００ｄｐｉや６００ｄｐｉで印字する場合でも１２００ｄｐｉに相当するデータを生成せねばならず、画像データ生成に要する処理時間を余分に必要とする。
【００１５】
更に、露光ヘッドの側面から露光光線を照射する、いわゆる端面型の露光ヘッドにおいて、複数の素子列を構成した場合には、この隙間の問題が一層重大になる。
【００１６】
つまり、端面型の露光ヘッドでは、構成上の制約からドライバをヘッドの片側に配置する必要がある。これにより、ドライバからの制御信号を発光素子に伝送する制御電極は、素子列から相互に同一の方向に延びて形成されることになる。すると、一方の素子列の制御電極が絶縁層を介して他方の素子列の上をまたぐことになり、この制御電極が他方の素子列における発光素子間を区画する隙間になる。制御電極の抵抗値がばらつくと有機ＥＬ素子の駆動電流が変化して光量むらの原因となるため、制御電極は太くするのが望ましい。しかしながら、制御電極を太くすると、ますます発光素子間の隙間が広がって他方の素子列の発光領域が小さくなってしまい、必要光量が得られなくなるとともに、１つの素子列のみを用いて画像を形成する低解像度対応のモードでは、主走査方向の潜像が連続的に形成できなくなる。
【００１７】
そこで、本発明は、主走査方向に配列された発光素子間に形成される隙間による画質劣化を防止することのできる露光ヘッドおよびそれが搭載された電子写真装置を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、本発明の露光ヘッドは、主走査方向よりも副走査方向に対して長い発光素子が主走査方向に沿って複数配列された素子列と、素子列から感光体に至る光路上に配置され、発光素子により感光体上に形成される光スポットの形状を、当該発光素子の素子形状に対して主走査方向には拡大し、副走査方向には縮小する光学系とを有する構成としたものである。
【００１９】
これにより、副走査方向に長い発光素子からの光は、主走査方向には拡大され、副走査方向には縮小されて感光体の像面で光スポットを形成するので、発光素子の隙間があっても主走査方向の潜像は途切れることなく連続的に形成されることになり、発光素子間の隙間に起因する画質劣化を防止することが可能になる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、主走査方向よりも副走査方向に対して長い発光素子が主走査方向に沿って複数配列された素子列と、素子列から感光体に至る光路上に配置され、発光素子により感光体上に形成される光スポットの形状を、当該発光素子の素子形状に対して主走査方向には拡大し、副走査方向には縮小する光学系とを有する露光ヘッドであり、発光素子の隙間があっても主走査方向の潜像は途切れることなく連続的に形成されるので、発光素子間の隙間に起因する画質劣化を防止することが可能になるという作用を有する。
【００２１】
本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、光学系は、発光素子から照射された光を正立等倍に結像する第１の光学系と、副走査方向の光を絞り込む第２の光学系とを含む露光ヘッドであり、発光素子の隙間があっても主走査方向の潜像は途切れることなく連続的に形成されるので、発光素子間の隙間に起因する画質劣化を防止することが可能になるという作用を有する。
【００２２】
本発明の請求項３に記載の発明は、請求項２記載の発明において、光学系は発光素子と感光体との間に配置され、第１の光学系を通過した光を第２の光学系で感光体に導く露光ヘッドであり、発光素子の隙間があっても主走査方向の潜像は途切れることなく連続的に形成されるので、発光素子間の隙間に起因する画質劣化を防止することが可能になるという作用を有する。
【００２３】
本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の発明において、感光体上に形成される光スポットは、主走査方向において相互に接し、または重なり合っている露光ヘッドであり、発光素子の隙間があっても主走査方向の潜像は途切れることなく連続的に形成されるので、発光素子間の隙間に起因する画質劣化を防止することが可能になるという作用を有する。
【００２４】
本発明の請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載の発明において、素子列は、発光素子が相互に千鳥状になって複数列配置されている露光ヘッドであり、１つの素子列のみを用いても主走査方向の潜像は途切れることなく連続的に形成されるので、発光素子間の隙間に起因する画質劣化を防止することが可能になるという作用を有する。
【００２５】
本発明の請求項６に記載の発明は、請求項５記載の発明において、それぞれの素子列から相互に同一の方向に延びて形成され、発光素子を駆動するドライバからの制御信号を発光素子に伝送する制御電極を有する露光ヘッドであり、１つの素子列のみを用いても主走査方向の潜像は途切れることなく連続的に形成されるので、発光素子間の隙間に起因する画質劣化を防止することが可能になるという作用を有する。
【００２６】
本発明の請求項７に記載の発明は、請求項６記載の発明において、制御電極は、有機ＥＬ材料層の上に形成された絶縁層の上に配置されている露光ヘッドであり、１つの素子列のみを用いても主走査方向の潜像は途切れることなく連続的に形成されるので、発光素子間の隙間に起因する画質劣化を防止することが可能になるという作用を有する。
【００２７】
本発明の請求項８に記載の発明は、請求項７記載の発明において、少なくとも一つの素子列には、当該素子列を構成する発光素子の間に絶縁層および制御電極が配置されている露光ヘッドであり、１つの素子列のみを用いても主走査方向の潜像は途切れることなく連続的に形成されるので、発光素子間の隙間に起因する画質劣化を防止することが可能になるという作用を有する。
【００２８】
本発明の請求項９に記載の発明は、請求項１〜８の何れか一項に記載の露光ヘッドが搭載されている電子写真装置であり、発光素子の隙間があっても主走査方向の潜像は途切れることなく連続的に形成されるので、発光素子間の隙間に起因する画質劣化を防止することが可能になるという作用を有する。
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図１１を用いて説明する。なお、これらの図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。
【００３０】
図１は本発明の一実施の形態である電子写真装置の構成を示す概略図、図２は図１の電子写真装置における現像ステーションを示す説明図、図３は図１の電子写真装置における露光ヘッドの内部構造を示す説明図、図４は図３の露光ヘッドに備えられた露光光源としての有機ＥＬ素子の配列を示す説明図、図５は図３の露光ヘッドにおける光スポット形状の主走査方向の拡大原理を示す説明図、図６は図３の露光ヘッドにおける光スポット形状の副走査方向の絞り込み原理を示す説明図、図７は図３の露光ヘッドから照射された光スポットの感光体上における形状を示す説明図、図８は図１の電子写真装置におけるコントローラの構成を示すブロック図、図９は図１の電子写真装置におけるエンジン制御部の構成を示すブロック図、図１０は図９のヘッド制御部の構成を示すブロック図、図１１は露光ヘッドおよびヘッド制御部の詳細な構成を示す回路図である。
【００３１】
図１において、電子写真装置４０は、装置内にイエロー現像ステーション４１Ｙ、マゼンタ現像ステーション４１Ｍ、シアン現像ステーション４１Ｃ、ブラック現像ステーション４１Ｋの４色分の現像ステーションを縦方向に階段状に配列し、その上方には記録紙４２が収容される給紙トレイ４３を配設すると共に、各現像ステーション（４１Ｙ〜４１Ｋ）に対応した箇所には給紙トレイ４３から供給された記録紙４２の搬送路となる記録紙搬送路４４を上方から下方の縦方向に配置したものである。
【００３２】
現像ステーション（４１Ｙ〜４１Ｋ）は、記録紙搬送路４４の上流側から順に、イエロ、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像を形成するものであり、感光体（４７Ｙ〜４７Ｋ）、現像スリーブ（図示せず）、帯電器（図示せず）等、一連の電子写真方式における現像プロセスを実現する部材の集合体である。
【００３３】
さて、ここで現像ステーション４１について図２を用いて詳細に説明する。現像ステーション４１Ｙ〜４１Ｋは充填された現像剤の色が異なっているが、構成は現像色に関わらず同一であるので、簡単のため特に色は明示せずに説明する。
【００３４】
図２において、現像ステーション４１の内部にはキャリアとトナーの混合物である現像剤４５が充填されている。４６ａ、４６ｂは現像剤４５を攪拌する攪拌パドルであり、攪拌パドル４６ａと４６ｂの回転によって現像剤４５中のトナーは摩擦によって所定の電位に帯電されると共に、現像ステーション４１内部を巡回することでトナーとキャリアが十分に攪拌混合される。４７は感光体であり図示しない駆動源によって方向Ｄ３に回転する。４８は帯電器であり感光体４７の表面を所定の電位に帯電する。４９は現像スリーブ（現像手段）、５０は薄層化ブレードである。現像スリーブ４９は内部に複数の磁極が形成されたマグロール５１を有している。薄層化ブレード５０によって、現像スリーブ４９の表面に供給される現像剤４５の層厚が規制されると共に、現像スリーブ４９は図示しない駆動源によって方向Ｄ４に回転し、この回転およびマグロール５１の磁極の作用によって現像剤４５は現像スリーブ４９の表面に供給され、感光体４７に転写されなかった現像剤は現像ステーション４１の内部に回収される。
【００３５】
５２は露光ヘッド（露光手段）である。本実施の形態における露光ヘッドは、有機ＥＬ素子を相互に千鳥状に配置して２つの素子列を構成したもので、感光体上に最大Ａ４サイズの静電潜像を形成する。この静電潜像部分に現像スリーブ４９の表面に供給された現像剤４５のうちトナーのみが付着し、静電潜像が顕画化される。なお、露光ヘッドの構造および有機ＥＬ素子の配列についての詳細は後述する。
【００３６】
５３は露光ヘッド５２を支持するヘッド支持部材である。５４はホトトランジスタ等で構成された受光センサであり、露光ヘッド５２から照射され、感光体４７の表面で反射された光が直接入射する角度に配設されている。受光センサ５４の光が入射する面には、図示しない散乱板が配設されており、例えば感光体４７の偏芯等によって、光の入射位置が多少変化しても、受光光量が大きく変化しないようになっている。また受光センサ５４は受光光量に対して出力電流がリニアに変化する特性を有するもので、受光センサ５４の出力を参照することで、露光ヘッド５２の所定位置の発光素子（有機ＥＬ素子）の発光光量を検出することができる。
【００３７】
感光体４７に対し記録紙搬送路４４と対向する位置には転写ローラ５５が設けられており、図示しない駆動源により方向Ｄ５に回転する。転写ローラ５５には所定の転写バイアスが印加されており、感光体４７上に形成されたトナー像を、記録紙搬送路４４を搬送されてきた記録紙に転写する。
【００３８】
以降、図１に戻って説明を続ける。
【００３９】
５６はトナーボトルであり、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーが格納されている。トナーボトル５６から各現像ステーション（４１Ｙ〜４１Ｋ）には、図示しないトナー搬送用のパイプが配設され、現像ステーション（４１Ｙ〜４１Ｋ）にトナーを供給する。
【００４０】
５７は給紙ローラであり、図示しない電磁クラッチを制御することで方向Ｄ１に回転し、給紙トレイ４３に装填された記録紙４２を記録紙搬送路４４に送り出す。
【００４１】
給紙ローラ５７と最上流のイエロー現像ステーション４１Ｙの転写部位との間に位置する記録紙搬送路４４には、入口側のニップ搬送手段としてレジストローラ５８、ピンチローラ５９対が設けられている。レジストローラ５８、ピンチローラ５９対は、給紙ローラ５７により搬送された記録紙４２を一時的に停止させ、所定のタイミングでイエロー現像ステーション４１Ｙの方向に搬送する。この一時停止によって記録紙４２の先端がレジストローラ５８、ピンチローラ５９対の軸方向と平行に規制され、記録紙４２の斜行を防止する。
【００４２】
６０は記録紙通過センサである。記録紙通過センサ６０は反射型センサ（フォトリフレクタ）によって構成され、反射光の有無で記録紙４２の先端および後端を検出する。
【００４３】
さて、レジストローラ５８の回転を開始すると（図示しない電磁クラッチによって動力伝達を制御し、回転ＯＮ／ＯＦＦを行う）記録紙４２は記録紙搬送路４４に沿ってイエロー現像ステーション４１Ｙの方向に搬送されるが、レジストローラ５８の回転開始タイミングを起点として、各現像ステーション（４１Ｙ〜４１Ｋ）に搭載した露光ヘッド（図２の符号５２を参照）による静電潜像の書き込みタイミングが独立して制御される。
【００４４】
最下流のブラック現像ステーション４１Ｋの更に下流側に位置する記録紙搬送路４４には出口側のニップ搬送手段として定着器６２が設けられている。定着器６２は加熱ローラ６３と加圧ローラ６４から構成されている。加熱ローラ６３は表面から近い順に、発熱ベルト、ゴムローラ、芯材（共に図示せず）から構成されている多層構造のローラである。このうち発熱ベルトは更に３層構造を有するベルトであり、表面に近い方から離型層、シリコンゴム層、基材層（共に図示せず）から構成される。離型層は厚み約２０〜３０μｍのフッ素樹脂からなり、加熱ローラ６３に離型性を付与する。シリコンゴム層は約１７０μｍのシリコンゴムで構成され、加圧ローラ６４に適度な弾性を与える。基材層は鉄・ニッケル・クロム等の合金である磁性材料によって構成されている。
【００４５】
６５は励磁コイルが内包された背面コアである。背面コア６５の内部には表面が絶縁された銅製の線材（図示せず）を所定本数束ねた励磁コイルを、加熱ローラ６３の回転軸方向に延伸し、かつ加熱ローラ６３の両端部において、加熱ローラ６３の周方向に沿って周回して形成されている。励磁コイルに半共振型インバータである励磁回路（図示せず）から約３０ｋＨｚの交流電流を印加すると、背面コア６５と加熱ローラ６３の基材層によって構成される磁路に磁束が生じる。この磁束によって加熱ローラ６３の発熱ベルトの基材層に渦電流が形成され、基材層が発熱する。基材層で生じた熱はシリコンゴム層を経て離型層まで伝達され、加熱ローラ６３の表面が発熱する。
【００４６】
６６は加熱ローラ６３の温度検出手段として設けられているサーミスタ（Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｒｅｓｉｓｔｏｒ）である。サーミスタは金属酸化物を主原料とし、高温で焼結して得られるセラミック半導体であり、温度に応じて負荷抵抗が変化することを応用して、接触した対象物の温度を計測することができる。サーミスタ６６の出力は図示しない制御装置に入力され、制御装置はサーミスタ６６の出力に基づいて背面コア６５内部の励磁コイルに出力する電力を制御し、加熱ローラ６３の表面温度が約１７０℃となるよう制御する。
【００４７】
この温度制御がなされた加熱ローラ６３と加圧ローラ６４によって形成されるニップ部に、トナー像が形成された記録紙４２が通紙すると、記録紙４２上のトナー像は、加熱ローラ６３と加圧ローラ６４によって加熱／加圧され、定着画像を得ることができる。
【００４８】
６７は記録紙後端検出センサであり、記録紙４２の排出状況を監視するものである。７１はトナー像検出センサである。トナー像検出センサ７１は発光スペクトルの異なる複数の発光素子（共に可視光）と単一の受光素子を用いた反射型センサユニットであり、記録紙４２の地肌と画像形成部分とで、画像色に応じて吸収スペクトルが異なることを利用して画像濃度を検出するものである。またトナー像検出センサ７１は画像濃度のみならず、画像形成位置も検出できるため、本実施の形態における電子写真装置では、トナー像検出センサ７１を装置の幅方向に２ヶ所設け、記録紙４２上に形成した画像位置ずれ量検出パターンの検出位置に基づき、画像形成タイミングを制御している。
【００４９】
７２は記録紙搬送ドラムである。記録紙搬送ドラム７２は表面を２００μｍ程度の厚さのゴムで被覆した金属製ローラであり、定着後の記録紙４２は記録紙搬送ドラム７２に沿って方向Ｄ２に搬送される。このとき記録紙４２は記録紙搬送ドラム７２によって冷却されると共に、画像形成面と逆方向に曲げられて搬送される。これによって高濃度な画像を記録紙全面に形成した場合などで発生するカールを大幅に軽減することができる。その後、記録紙４２は蹴り出しローラ７４によって方向Ｄ６に搬送され、排紙トレイ７８に排出される。
【００５０】
７３はフェイスダウン排紙部である。フェイスダウン排紙部７３は支持部材７５を中心に回動可能に構成され、フェイスダウン排紙部７３を開状態にすると、記録紙４２は方向Ｄ７に排紙される。このフェイスダウン排紙部７３は閉状態では記録紙搬送ドラム７２と共に記録紙４２の搬送をガイドするように、背面に搬送経路に沿ったリブ７６が形成されている。
【００５１】
７７は駆動源であり本実施の形態ではステッピングモータを採用している。駆動源７７によって、給紙ローラ５７、レジストローラ５８、ピンチローラ５９、感光体（４７Ｙ〜４７Ｋ）と転写ローラ（５５Ｙ〜５５Ｋ）を含む各現像ステーション（４１Ｙ〜４１Ｋ）の周辺部、定着器６２、記録紙搬送ドラム７２、蹴り出しローラ７４の駆動を行っている。
【００５２】
８０はコントローラであり、外部のネットワークを介して図示しないコンピュータ等からの画像データを受信し、プリント可能な画像データを生成する。
【００５３】
８１はエンジン制御部である。エンジン制御部８１は電子写真装置４０のハードウェアやメカニズムを制御し、コントローラ８０から転送された画像データに基いて記録紙４２にカラー画像を形成すると共に、電子写真装置の制御全般を行っている。
【００５４】
８２は電源部である。電源部８２は、駆動源７７、コントローラ８０、エンジン制御部８１へ所定電圧の電力供給を行うと共に、定着器６２の加熱ローラ６３への電力供給を行っている。また感光体４７表面の帯電、現像スリーブ（図２、符号４９）に印加する現像バイアス、転写ローラ５５に印加する転写バイアス等のいわゆる高圧電源は、この電源部に含まれている。
【００５５】
また電源部８２には電源監視部８３が含まれ、少なくともエンジン制御部８１に供給される電源電圧をモニタできるようになっている。このモニタ信号はエンジン制御部８１において検出され、電源スイッチのオフや、停電等の際の電源電圧の低下を検出している。
【００５６】
次に、露光ヘッドの構成について、図３を用いて説明する。
【００５７】
図３に示すように、露光ヘッド５２は、露光ヘッド５２を支持するヘッド支持部材５３を有している。そして、露光ヘッド５２は、基材８４に実装されてヘッド支持部材５３上に設けられた封止材８５で気密封止された光源としての発光素子である有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）８６と、基材８４上に設けられて画像データに対応した電圧を有機ＥＬ素子８６に給電してこれを発光させるドライバ８７とからなる。さらに、基材８４上には、光学系として、有機ＥＬ素子８６からの照射光を反射して光路を９０°変換するプリズム８８、プリズム８８からの光を伝送かつ集光するファイバレンズアレイ（第１の光学系）８９、ファイバレンズアレイ８９からの光を副走査方向に絞り込むシリンドリカルレンズ（第２の光学系）９０が搭載されている。
【００５８】
図４に示すように、有機ＥＬ素子８６は主走査方向よりも副走査方向に長くなっている。このような有機ＥＬ素子８６が主走査方向に複数配列されるとともに、これら有機ＥＬ素子８６が相互に千鳥状になって２列に配置されることにより、２つの素子列、つまり第１の素子列８６ａと第２の素子列８６ｂとが形成されている。そして、これらの第１、第２の素子列８６ａ，８６ｂは各列毎に点灯制御可能となっており、双方の素子列を同時に駆動する解像度の高いモードつまり高解像度モードと、片方の素子列のみを駆動する解像度の低いモードつまり低解像度モードとが実現されるようになっている。
【００５９】
すなわち、本実施の形態において、主走査方向における１つの素子列での有機ＥＬ素子８６のピッチは１／６００ｉｎｃｈ、同じく主走査方向における２つの素子列を合わせた場合での有機ＥＬ素子８６のピッチは１／１２００ｉｎｃｈ、第１の素子列８６ａと第２の素子列８６ｂとのピッチは４／１２００ｉｎｃｈとなっている。そして、ユーザの指定した印字条件の印字解像度が１２００ｄｐｉ（高解像度モード）の場合は、第１の素子列８６ａと第２の素子列８６ｂの両方を駆動して画像を形成する。また、６００ｄｐｉ（低解像度モード）の場合は、第１の素子列８６ａまたは第２の素子列８６ｂの何れか一方を選択的に駆動して画像を形成する。そして、これにより露光ヘッド５２に有機ＥＬ素子８６が用いられた電子写真装置の印字解像度が調整される。
【００６０】
なお、以下に説明する場合を含めて、有機ＥＬ素子８６の駆動制御は後述するＣＰＵ１１１が行う。
【００６１】
ここで、本実施の形態のピッチ等の数値は一例であり、本発明はこれらの数値に限定されるものではない。また、素子列は、本実施の形態では２列であるが、１列あるいは３列以上であってもよい。
【００６２】
また、有機ＥＬ材料を用いた発光素子つまり有機ＥＬ素子８６は、アルミニュウムなどの低抵抗の金属材料からなるコモン電極を形成し、その上に有機ＥＬ層を真空蒸着によって形成する（なお、有機ＥＬ材料が高分子の場合は印刷プロセスを適用する場合もある）。そして、その上から透明な導電材料であるＩＴＯ膜を形成して、これを制御電極９１とする。
【００６３】
コモン電極と有機ＥＬ層は個々の素子に対応したサイズで形成されるわけではなく、制御電極９１の形状が発光させる範囲を決めることになる。すなわち、前述のように、端面型の露光ヘッド５２では、構成上の制約からドライバ８７をヘッドの片側に配置する必要がある。これにより、ドライバ８７からの制御信号を有機ＥＬ素子８６に伝送する制御電極９１は、各素子列から相互に同一の方向に延びて形成されることになる。したがって、第１の素子列８６ａの制御電極９１は第２の素子列８６ｂの上をまたぐようになり、制御電極９１を直接形成すると、第２の素子列８６ｂも発光させてしまうため、第１の素子列８６ａの制御電極９１は、図示するように絶縁層９２の上に形成される。したがって、複数の素子列を有する端面型の露光ヘッド５２の場合、有機ＥＬ素子８６を主走査方向に隙間なく形成することができない。
【００６４】
また、制御電極９１の抵抗値がばらつくと有機ＥＬ素子８６の駆動電流が変化して光量むらの原因となるため、制御電極９１には所定以上の面積が必要となる。したがって、駆動の観点では制御電極９１は太いのが望ましい。しかしながら、第１の素子列８６ａの制御電極９１を太くすると、ますます第２の素子列８６ｂを構成する有機ＥＬ素子８６の発光領域が小さくなってしまい、必要光量が得られなくなる。のみならず、一方の素子列のみを用いて画像を形成する低解像度対応のモードでは、主走査方向の潜像が連続的に形成できなくなる。
【００６５】
ここで、本実施の形態のようにファイバレンズアレイ８９と感光体４７との間にシリンドリカルレンズ９０を配置し、かつ通常より広く結像面とファイバレンズアレイ８９の間を設定した場合、主走査方向については、図５において、シリンドリカルレンズ９０は主走査方向にパワーを持たないため、有機ＥＬ素子８６の物体面Ａから射出されファイバレンズアレイ８９に入射した光は、光路Ａを通り感光体４７の結像面Ａ’位置に結像する。また、物体面Ｂから射出されファイバレンズアレイ８９に入射した光は、光路Ｂ１，Ｂ２を通り感光体４７の結像面Ｂ’１および結像面Ｂ’２に結像する。さらに、物体面Ｃから射出されファイバレンズアレイ８９に入射した光は、光路Ｃを通り感光体４７の結像面Ｃ’に結像する。このように意図的に合焦点をずらすことで、主走査方向に形成される光スポットは結像面Ａ’〜Ｃ’間に拡大形成され、結果的に主走査方向に広がることになる。
【００６６】
また、副走査方向については、図６において、シリンドリカルレンズ９０は副走査方向にはパワーを有するため、有機ＥＬ素子８６の物体面Ａから射出されファイバレンズアレイ８９に入射した光は、光路Ａを通り感光体４７の結像面Ａ’に結像する。また、物体面Ｂから射出されファイバレンズアレイ８９に入射した光は、光路Ｂ１，Ｂ２を通り感光体４７の結像面Ｂ’１および結像面Ｂ’２に結像する。さらに、物体面Ｃから射出されファイバレンズアレイ８９に入射した光は、光路Ｃを通り感光体４７の結像面Ｃ’に結像する。このように、シリンドリカルレンズ９０によって、副走査方向に形成される光スポットは結像面Ａ’〜Ｃ’間に縮小形成され、結果的に副走査方向に絞り込まれる。
【００６７】
このように、露光ヘッド５２に配置された副走査方向に長い有機ＥＬ素子８６からの光は、主走査方向には拡大され、副走査方向には縮小された結果、図７に示すように、感光体４７の像面では個々の光スポット形状が略正方形となる。なお、副走査方向は単一のシリンドリカルレンズ９０によって絞り込まれるため、副走査方向の素子列のピッチも感光体４７上では縮小され、露光ヘッド５２では４／１２００ｉｎｃｈであった間隔が例えば３／１２００ｉｎｃｈとなる。
【００６８】
このように各光スポット形状が略正方形となり、主走査方向に各光スポットがほぼ接するように、あるいは若干の範囲互いに重なるようにすることで、単一の素子列（たとえば第１の素子列８６ａ）のみを用いて潜像を形成するような印字モードであっても、制御電極９１の引き回しにより主走査方向に配列された有機ＥＬ素子８６間に隙間のために主走査方向の潜像が途切れることがなくなり、有機ＥＬ素子８６間の隙間に起因する画質劣化を防止することができる。
【００６９】
なお、素子列が本実施の形態のように複数であっても、単一のシリンドリカルレンズ９０を用いてよい。また、本実施の形態の露光ヘッド５２には光路を９０゜変換するプリズム８８を有しているが、図５および図６では、説明を簡単にするためにプリズム８８については省かれている。
【００７０】
ここで、この光スポットサイズの操作により主走査方向はスポット径が大きくなるが、実質的に解像度は低下しない。潜像領域にトナーが付着するには、ある程度（１／６００ｉｎｃｈ）のサイズ以上の潜像が必要であるために、１／１２００ｉｎｃｈの潜像を単独の画素として形成しても、トナーは付着しないからである。また階調再現では、複数の微小ドットを組み合わせて階調を再現するため、最小記録画素のサイズからの増分が正確に形成されることが最も重要であるが、両方の素子列を用いることで、主走査方向では１／１２００ｉｎｃｈずつ画素を大きくしていくことができるため、光スポットが１／６００ｉｎｃｈであっても１／１２００ｉｎｃｈ単位で階調再現を行うことができる。
【００７１】
次に、本実施の形態の電子写真装置におけるコントローラの構成と動作について、図８を用いて説明する。
【００７２】
図８において、１００はコンピュータである。コンピュータ１００はネットワーク１０１経由でコントローラ８０に画像データやプリントジョブ情報を転送する。１０２はネットワークインタフェースである。コントローラ８０はネットワークインタフェース１０２を介して、コンピュータ１００から転送されてきた画像データやプリントジョブ情報を受信したり、逆に電子写真装置のエラー状況などのいわゆるステータス情報をコンピュータ１００に送信する。
【００７３】
１０３はＣＰＵ（制御手段）であり、ＲＯＭ１０４に格納されたプログラムに基きコントローラ８０の動作を制御している。
【００７４】
１０５はＲＡＭであり、ＣＰＵ１０３のワークエリアとして使用されると共に、ネットワークインタフェース１０２で受信された画像データやプリントジョブ情報、およびページ単位に展開されたプリント可能な画像データ等が、一時的に記憶される。
【００７５】
１０６は画像処理部である。画像処理部１０６ではコンピュータ１００から転送された画像データとプリントジョブ情報（共に一時的にＲＡＭ１０５に格納されている）に基き、ページ単位に画像処理（プリンタ言語からラスタデータへの変換処理、色補正、エッジ補正、スクリーン生成等）を行って印字に供する画像データを生成し、これを再度ＲＡＭ１０５に格納する。
【００７６】
１０７はプリンタインタフェースであり、ＲＡＭ１０５に格納されたページ単位の画像データは、プリンタインタフェース１０７を介してエンジン制御部８１に転送される。
【００７７】
次に、エンジン制御部の構成と動作について、図９に図１を併用して説明する。
【００７８】
図９において１１０はコントローラインタフェースである。コントローラインタフェース１１０は、コントローラ８０から転送されるページ単位の画像データ、およびプリントモード情報を受信する。
【００７９】
１１１はＣＰＵ（制御手段）であり、ＲＯＭ１１２に格納されたプログラムに基きプリンタエンジンの動作を制御している。１１３はＲＡＭであり、ＣＰＵ１１１が動作する際のワークエリアとして使用される。１１４はＥＥＰＲＯＭ等の所謂書き換え可能な不揮発性メモリである。不揮発性メモリ１１４には、例えば電子写真装置の感光体４７の回転時間、定着器６２の動作時間等の寿命情報や、後に詳細に説明する発光素子の点灯累積値を格納する。１１５はシリアルインタフェースである。記録紙通過センサ６０や記録紙後端検出センサ６７、および受光センサ５４（図２、符号５４参照）などのセンサ群からの情報、電源監視部８３（電源電圧の低下を検出し、ＣＰＵ１１１動作が停止する前に、露光ヘッドの各発光素子の点灯回数の累積値を不揮発性メモリ１１４に格納する。）の出力は、図示しないシリアル変換手段によって、所定の周期のシリアル信号に変換され、シリアルインタフェース１１５で受信される。シリアルインタフェース１１５で受信されたシリアル信号は、パラレル信号に変換された後にＣＰＵ１１１に読取られる。一方、給紙ローラ５７、感光体（４７Ｙ〜４７Ｋ）、定着器６２の加熱ローラ６３、記録紙搬送ドラム７２等を駆動する駆動源７７の起動／停止や、給紙ローラ５７およびレジストローラ５８に対する駆動力伝達を制御する電磁クラッチ（図示せず）等のアクチュエータへの制御信号や、現像バイアス／転写バイアス／帯電電位などの高圧電源の電位設定のための制御信号などは、パラレル信号としてシリアルインタフェース１１５に送られる。シリアルインタフェース１１５では、このパラレル信号をシリアル信号に変換して、アクチュエータ群に出力する。本実施の形態では、高速に検出する必要のないセンサ入力やアクチュエータ制御信号の出力は、全てシリアルインタフェース１１５を介して行っている。
【００８０】
一方、高速なサンプリングが要求される、トナー像検出センサ７１（画像位置ずれ量検出パターンは１０μｍ程度の検出分解能が必要である）からの入力はＣＰＵ１１１の入力端子に直接接続されている。
【００８１】
１２０Ｙ，１２０Ｍ，１２０Ｃ，１２０Ｋは各印字色に対応した露光ヘッド（図２、符号５２参照）の駆動を制御するヘッド制御部である。ヘッド制御部（１２０Ｙ〜１２０Ｋ）には露光ヘッド５２の露光タイミング制御と、露光ヘッド（５２Ｙ〜５２Ｋ）に搭載された有機ＥＬ素子８６の駆動電圧制御を行う機能が含まれている。１２１Ｙ，１２１Ｍ，１２１Ｃ，１２１Ｋは数ライン分の容量を有するバッファメモリである。コントローラインタフェース１１０を介して転送された画像データは、各印字色毎に独立して設けられたバッファメモリ（１２１Ｙ〜１２１Ｋ）に一時的に格納される。バッファメモリ（１２１Ｙ〜１２１Ｋ）に格納された画像データは、図示しないＤＭＡ回路によって各印字色に対応した露光ヘッド（５２Ｙ〜５２Ｋ）に転送される。なおバッファメモリ（１２１Ｙ〜１２１Ｋ）はデュアルポートＲＡＭで構成されており、図示しないパスを介してＣＰＵ１１１による読取りと書き込みが可能となっている。
【００８２】
１２２Ｙ，１２２Ｍ，１２２Ｃ，１２２Ｋはドライバであり、ヘッド制御部（１２０Ｙ〜１２０Ｋ）から出力される制御信号と、バッファメモリ（１２１Ｙ〜１２１Ｋ）から転送された画像データに基づいて、有機ＥＬ素子８６である発光素子（１２３Ｙ〜１２３Ｋ）を駆動する。
【００８３】
なお、ＣＰＵ１１１は、高解像度モードでは全ての素子列を駆動し、低解像度モードでは２つの素子列８６ａ，８６ｂの何れかを選択的に駆動する。
【００８４】
次に、ヘッド制御部１２０の構成を、図１０を用いて詳細に説明する。なお、図９で示したように、実際にはヘッド制御部は印字色毎に４つ存在するが、以降簡単のため１つのヘッド制御部を対象として説明する。
【００８５】
図１０において１３０はヘッド駆動タイミング制御部である。ヘッド駆動タイミング制御部１３０は、露光ヘッド５２に搭載された第１の素子列８６ａに対応した第１のドライバ１２２ａおよび第２の素子列８６ｂに対応した第２のドライバ１２２ｂに対して、バッファメモリ１２１から送られた画像データの１ライン分の保持に関する制御および第１および第２の素子列８６ａ，８６ｂの駆動タイミングを生成する。ヘッド駆動タイミング制御部１３０はバッファメモリ１２１に対して画像データ転送用のクロック信号（ＣＬＫ）およびアドレス生成部１３０ａで生成されたアドレス（ａｄｄｒｅｓｓ）を供給する。また、ヘッド駆動タイミング制御部１３０は、第１、第２のドライバ１２２ａ，１２２ｂに対してクロック信号（ＣＬＫ）およびその他のドライバ制御信号を出力する。
【００８６】
次に、図１１を用いて露光ヘッド５２の駆動について詳細に説明する。
【００８７】
図１１において、１５０はライン方向に直線状に配置された３９個のドライバチップである。１５１はドライバチップ１５０単位に設けられた２５６ビットのシフトレジスタ、１５２はシフトレジスタ１５１に対応して配置された２５６ビットのラッチ、１５３はラッチ１５２の出力信号及びストローブ信号（ＳＴＢ）１〜１３を受けて動作するゲート、１５４はゲート１５３の出力信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦの状態をとるドライバトランジスタ、１２３はドライバトランジスタ１５４によって駆動される電流に基づいて発光する有機ＥＬ素子である。
【００８８】
バッファメモリ１２１から出力された画像データ（ＤＡＴＡ）は、クロック信号（ＣＬＫ）に同期してシフトレジスタ１５１内部をビット単位に転送され、２５６ビット分の転送が完了すると隣接するシフトレジスタ１５１に出力される。すべてのシフトレジスタ１５１に画像データ（ＤＡＴＡ）が送られると、ロード信号（ＬＯＡＤ）がラッチ１５２に入力され、シフトレジスタ１５１内の画像データ（ＤＡＴＡ）は一括してラッチに保持される。
【００８９】
画像データがラッチされると、ストローブ信号（ＳＴＢ）１〜１３が順に出力され、既にラッチに保持されている画像データ（ＤＡＴＡ）とストローブ信号（ＳＴＢ）１〜１３は、ゲート１５３においてＡＮＤ演算され、ストローブ信号（ＳＴＢ）１〜１３が予め定められたロジック（例えばＨｉｇｈ状態）となると、ラッチされた画像データに従ってドライバトランジスタがＯＮ状態になって有機ＥＬ素子１２３に駆動電流が供給されて有機ＥＬ素子が点灯する。
【００９０】
次にヘッド駆動電圧設定部１３３について説明する。ヘッド駆動電圧設定部１３３において、１５６はＤＡコンバータ、１５７はヘッド電源であり、ＣＰＵ１１１からＤＡコンバータ１５６に値を設定することでドライバトランジスタ１５４全体に供給される電源電圧が決定される。１５８はドライバ電流設定部であり、各ドライバチップ１５０毎に独立して設けられている。ドライバ電流設定部１５８にはライン同期信号（ＬＳＹＮＣ）とクロック信号（ＣＬＫ）が入力されており、画像データの転送と同期して各ドライバチップ１５０単位に供給される電流値を設定できる構成となっている。
【００９１】
以上の説明においては、本発明をカラー電子写真装置に適用した場合について説明したが、たとえばブラックなど単色の電子写真装置に適用することもできる。また、カラー電子写真装置に適用した場合、現像色はイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの４色に限定されるものではない。
【００９２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、副走査方向に長い発光素子からの光は、主走査方向には拡大され、副走査方向には縮小されて感光体の像面で光スポットを形成するので、発光素子の隙間があっても主走査方向の潜像は途切れることなく連続的に形成されることになり、発光素子間の隙間に起因する画質劣化を防止することが可能になるという有効な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である電子写真装置の構成を示す概略図
【図２】図１の電子写真装置における現像ステーションを示す説明図
【図３】図１の電子写真装置における露光ヘッドの内部構造を示す説明図
【図４】図３の露光ヘッドに備えられた露光光源としての有機ＥＬ素子の配列を示す説明図
【図５】図３の露光ヘッドにおける光スポット形状の主走査方向の拡大原理を示す説明図
【図６】図３の露光ヘッドにおける光スポット形状の副走査方向の絞り込み原理を示す説明図
【図７】図３の露光ヘッドから照射された光スポットの感光体上における形状を示す説明図
【図８】図１の電子写真装置におけるコントローラの構成を示すブロック図
【図９】図１の電子写真装置におけるエンジン制御部の構成を示すブロック図
【図１０】図９のヘッド制御部の構成を示すブロック図
【図１１】露光ヘッドおよびヘッド制御部の詳細な構成を示す回路図
【図１２】従来の電子写真装置における露光ヘッドの内部構造を示す説明図
【図１３】図１２の露光ヘッドにおける素子列を示す説明図
【図１４】図１２の露光ヘッドにおける像形成の原理を示す説明図
【符号の説明】
４７Ｙ，４７Ｍ，４７Ｃ，４７Ｋ 感光体
４９ 現像スリーブ（現像手段）
５２ 露光ヘッド（露光手段）
８６ 有機ＥＬ素子（発光素子）
８６ａ 第１の素子列
８６ｂ 第２の素子列
８９ ファイバレンズアレイ（第１の光学系）
９０ シリンドリカルレンズ（第２の光学系）
９１ 制御電極
９２ 絶縁層

Claims (9)

1. 主走査方向よりも副走査方向に対して長い発光素子が主走査方向に沿って複数配列された素子列と、
   前記素子列から感光体に至る光路上に配置され、前記発光素子により前記感光体上に形成される光スポットの形状を、当該発光素子の素子形状に対して主走査方向には拡大し、副走査方向には縮小する光学系と、を有することを特徴とする露光ヘッド。
2. 前記光学系は、前記発光素子から照射された光を正立等倍に結像する第１の光学系と、副走査方向の光を絞り込む第２の光学系とを含むことを特徴とする請求項１記載の露光ヘッド。
3. 前記光学系は前記発光素子と前記感光体との間に配置され、前記第１の光学系を通過した光を前記第２の光学系で前記感光体に導くことを特徴とする請求項２記載の露光ヘッド。
4. 前記感光体上に形成される光スポットは、主走査方向において相互に接し、または重なり合っていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の露光ヘッド。
5. 前記素子列は、発光素子が相互に千鳥状になって複数列配置されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の露光ヘッド。
6. それぞれの前記素子列から相互に同一の方向に延びて形成され、前記発光素子を駆動するドライバからの制御信号を前記発光素子に伝送する制御電極を有することを特徴とする請求項５記載の露光ヘッド。
7. 前記制御電極は、有機ＥＬ材料層の上に形成された絶縁層の上に配置されていることを特徴とする請求項６記載の露光ヘッド。
8. 少なくとも一つの前記素子列には、当該素子列を構成する前記発光素子の間に前記絶縁層および前記制御電極が配置されていることを特徴とする請求項７記載の露光ヘッド。
9. 請求項１〜８の何れか一項に記載の露光ヘッドが搭載されていることを特徴とする電子写真装置。

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