JP2006027075A - ラインヘッドおよびそれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ラインヘッドの傾き補正を簡単に行う、ラインヘッドおよびそれを用いた画像形成装置の提供。
【解決手段】 図１において、横軸方向には、主走査方向のドット１、２、３・・・を設定し、縦軸方向には、１ラインをｎ階調分に分割した階調数を設定している。黒地の部分が発光している個所の発光パターンを示しており、１ラインの幅単位内で各ドットの発光タイミングを移動させて階調制御を行っている。図１の階調制御は、画像の中間調を制御するために形成される階調データに、ラインヘッドの傾きを補正するデータを付加して発光素子を制御している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ラインヘッドの傾き補正を簡単に行うことができる、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。

一般に、電子写真方式のトナー像形成手段は、外周面に感光層を有する像担持体としての感光体と、この感光体の外周面を一様に帯電させる帯電手段と、この帯電手段により一様に帯電させられた外周面を選択的に露光して静電潜像を形成する露光手段と、この露光手段により形成された静電潜像に現像剤であるトナーを付与して可視像（トナー像）とする現像手段とを有している。

カラー画像を形成するタンデム方式の画像形成装置としては、上記のようなトナー像形成手段を、中間転写ベルトに対して、複数個（例えば４個）配置する。これら単色トナー像形成手段による感光体上のトナー像を順次中間転写ベルトに転写して、中間転写ベルト上で複数色（例えば、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック（黒））のトナー像を重ね合わせ、中間転写ベルト上でカラー画像を得る中間転写ベルト形式のものがある。

また、静電潜像を担持可能に構成された像担持体と、ロータリ現像ユニットと、ラインヘッドとを備えたカラー画像形成装置が知られている。この画像形成装置においては、ロータリ現像ユニットは、複数のトナーカートリッジに収納されたトナーをその表面に担持し、所定の回転方向に回転することにより異なる色のトナーを順次前記像担持体との対向位置に搬送する。そして、前記像担持体と前記ロータリ現像ユニットとの間に現像バイアスを印加して、前記トナーを前記ロータリ現像ユニットから前記像担持体に移動させる。このような処理により、前記静電潜像を顕像化してトナー像を形成するものである。

前記のようなタンデム方式、またはロータリ方式の画像形成装置においては、ラインヘッドに発光素子としてＬＥＤや有機ＥＬ素子を用いたものが知られている。このような構成のラインヘッドが、主走査方向の基準位置に対して傾いて取り付けられる場合がある。図１６は、ラインヘッドが主走査方向で基準位置に対して傾いて取り付けられる例を示す説明図である。図１６において、ラインヘッド１０の（ａ）は、基準の取り付け位置（正規の主走査線形成位置）、（ｂ）は、図示上方向に数ドット分傾いて取り付けられている状態、（ｃ）は、図示下方向に数ドット分傾いて取り付けられている状態を示している。

前記のように、ラインヘッドが主走査方向の基準位置に対して傾いて取り付けられると、画像品質が劣化する。また、カラー画像形成の場合には色ずれが生じて所望の色再現ができないという問題が発生する。このため、ラインヘッドの傾きに起因する画像劣化を防止するために、種々の提案がなされている。例えば特許文献１においては、ラインヘッドに端面発光型ＥＬ素子を使用した場合の傾き補正について記載されている。この例では、主走査線幅を複数に分割し、分割された各主走査線をそれぞれ出力タイミングとすることにより、像担持体に対する出力タイミングを調整している。

また、特許文献２においては、ＬＥＤヘッドの傾き補正について記載されている。この例では、ドット毎の画像データに傾き補正データを付加し、記録ヘッドに補正されたデータを出力することによりＬＥＤヘッドの傾きを補正している。

特開平３−２７２８２３号 特開平７−３０４２１１号

前記特許文献１に記載の技術は、発光素子アレイ毎に常に同一タイミングで書き込みを開始しており、任意の数のドット毎に分割することによる傾き補正はできないという問題があった。また、特許文献１においては、任意の数のドット毎に分割して傾き補正を行おうとすると、ドット毎の分割となる。このため、回路構造が複雑になり、制御が困難であるという問題があった。更に、特許文献２に記載の技術は、傾き補正量は主走査線単位となり、細かな制御が出来ないという問題があった。

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、ラインヘッドの傾き補正を簡単に行う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にある。

上記目的を達成する本発明のラインヘッドは、１ラインに複数の発光素子を配列した発光素子ラインを有するラインヘッドであって、前記各発光素子を階調制御データによりＰＷＭ制御で駆動する制御手段と、ラインヘッドの傾きを検出して記憶する手段とを有し、前記制御手段は、前記ラインヘッドの傾きに対応して形成される補正値で前記発光素子を駆動することを特徴とする。このような構成とすることにより、発光素子を制御する階調データに単に補正データを付加するのみの処理で、ラインヘッドの傾き補正を簡単に行なうことができる。

また、本発明のラインヘッドは、前記発光素子ラインを複数の発光素子で区分して複数のブロックを形成し、前記制御手段は、前記ラインヘッドの傾きに対応して形成される補正値で前記発光素子を前記ブロック単位で駆動することを特徴とする。このように、ブロック単位で発光タイミングを移動させて階調制御する場合には、自然画の画像形成に対応させることができる。

また、本発明のラインヘッドは、前記制御手段は、前記ラインヘッドの傾きに対応して形成される補正値にスムージング処理を施した制御信号で前記発光素子を駆動することを特徴とする。このため、ラインヘッドの傾きを階調データにより補正する際に発生する段差を解消し、精細な画像形成を行うことができる。

また、本発明のラインヘッドは、前記制御手段は、前記発光素子をアクティブマトリクス方式で駆動するＴＦＴ駆動回路を有することを特徴とする。このように、発光素子をアクテブマトリックス方式で駆動するＴＦＴ回路を設けることにより、各発光素子の発光タイミングを最小パルス幅による単位で簡単に設定することができる。このため、傾き補正を加味してパルス幅を適宜設定し、ラインヘッドの傾き補正を簡単に行うことができる。

また、本発明のラインヘッドは、前記ラインヘッドの発光素子を有機ＥＬ素子で構成したことを特徴とする。有機ＥＬ素子は静的な制御が可能であるので、ラインヘッドの傾き補正の制御系を簡略化できる。

また、本発明のラインヘッドは、前記有機ＥＬ素子からなる発光素子を、前記ＴＦＴ駆動回路と同一の基板に形成したことを特徴とする。このため、発光素子とＴＦＴ駆動回路を同一の工程で作製できるので作業工程が簡単になる。また、ラインヘッドのスペースを節約して小型化することができる。

また、本発明の画像形成装置は、像担持体の周囲に帯電手段、前記ラインヘッド、現像手段、転写手段の各画像形成用ユニットを配した画像形成ステーションを少なくとも２つ以上設け、転写媒体が各ステーションを通過することにより、タンデム方式で画像形成を行うことを特徴とする。このため、タンデム方式の画像形成装置において、ラインヘッドの傾き補正を簡単に行うことができる。

また、本発明の画像形成装置は、静電潜像を担持可能に構成された像担持体と、ロータリ現像ユニットと、前記ラインヘッドとを備え、前記ロータリ現像ユニットは、複数のトナーカートリッジに収納されたトナーをその表面に担持するとともに、所定の回転方向に回転することによって異なる色のトナーを順次前記像担持体との対向位置に搬送し、前記像担持体と前記ロータリ現像ユニットとの間に現像バイアスを印加して、前記トナーを前記ロータリ現像ユニットから前記像担持体に移動させることで、前記静電潜像を顕像化してトナー像を形成することを特徴とする。このため、ロータリ現像ユニットを備えた画像形成装置において、ラインヘッドの傾き補正を簡単に行うことができる。

また、本発明の画像形成装置は、中間転写部材を備えたことを特徴とする。このため、中間転写部材を備えた画像形成装置において、ラインヘッドの傾き補正を簡単に行うことができる。

以上のように、本発明によれば、ラインヘッドの傾き補正を簡単に行うことができる。また、前記傾き補正を階調データにより行う際の段差発生を抑制して、精細な画像を形成することができる。

図１３は、本発明のラインヘッドが用いられる画像形成装置の縦断側面図である。本実施例は、発光素子として有機ＥＬ素子を用いている。この画像形成装置は、同様な構成の４個の有機ＥＬアレイ露光ヘッド１０１Ｋ、１０１Ｃ、１０１Ｍ、１０１Ｙを、対応する同様な構成である４個の感光体ドラム（像担持体）４１Ｋ、４１Ｃ、４１Ｍ、４１Ｙの露光位置にそれぞれ配置したものであり、タンデム方式の画像形成装置として構成されている。

図１３に示された本実施例の画像形成装置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。

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。

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。本実施例においては、装置の前面のみからのアクセスで各ユニットの着脱を可能としており、装置を室内にコンパクトに設置することができるようにしている。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。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、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。

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。駆動ローラ１４は、二次転写ユニット１１を構成する二次転写ローラ１９のバックアップローラを兼ねている。また、従動ローラ１５をクリーニング手段１７のバックアップローラとして兼用させている。また、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。

また、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、後述する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。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、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（ラインヘッド）２３及び現像手段２４を有している。なお、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、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。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。

像書込手段２３は、後述するように、有機ＥＬ素子を像担持体２０の軸方向に列状に配列した有機ＥＬ素子アレイを用いている。有機ＥＬ素子アレイを用いたラインヘッドは、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。本実施例においては、各画像形成ステーション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。これらのユニットは、転写ベルトユニット９と共に支持フレーム９ａに交換可能にしている。像担持体ユニット２５の交換時には、ラインヘッドを含めて前記部材を交換する構成としている。

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を代表して説明する。本実施例においては、各画像ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋが斜め方向に配設され、かつ、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に当接される関係上、トナー貯留容器２６を斜め下方に傾斜して配置している。そのため、現像手段２４として特別の構成を採用している。すなわち、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。

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、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。

また、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。

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。

図１４は、像書込手段２３を拡大して示す概略の斜視図である。図１４において、有機ＥＬ素子アレイ６１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をケースの対向する位置決め穴に嵌入させると共に、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。

像書込手段２３は、ガラス基板６２上に有機ＥＬ素子アレイ６１の発光部６３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。ＴＦＴ７１は、後述するように発光素子をアクティブマトリクス方式で駆動するものである。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６３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。６０は、詳細を後述するハウジング、６６はカバーである。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。

本発明のラインヘッドは、図１４に記載されているように、基板上に形成された発光素子および当該発光素子をアクティブマトリクス方式で駆動するＴＦＴ回路を有している。前記発光素子は、パルス幅制御（ＰＷＭ制御）により階調制御を行うことを基本的な構成としている。このような構成のラインヘッドが前記のように主走査線方向の基準位置に対して傾いて設置された場合に、その補正をパルス幅制御により行うものである。

図１は、本発明の実施形態を示す説明図であり、ラインヘッドの傾き補正を行う例を示している。図１において、横軸方向には、主走査方向のドット１、２、３・・・を表示している。また、縦軸方向には、１ラインをｎ階調分に分割した階調数を表示している。図１の黒地の部分が発光している個所の発光パターンを示している。図１の例では、１ラインの幅単位内で各ドットの発光タイミングを移動させて階調制御を行っている。図１の階調制御は、画像の中間調を制御するために形成される階調データに、ラインヘッドの傾きを補正するデータを付加して発光素子を制御するものである。

図２は、図１のような発光パターンでラインヘッドを発光させるための制御例を示すタイミングチャートである。図２において、ｔ０が記録媒体である紙送りが図１の矢印方向（副走査方向）に開始された時点である。ドット１の画像形成は、時刻ｔｃ〜ｔｄの間に行われる。この際のｔｃ〜ｔｄ間のパルス幅で形成されるデータが、本来の階調データに傾き補正データが加味された画像データとなる。

図２のドット２とドット３の画像形成は、時刻ｔａ〜ｔｃの間に行われ、ドット１のパルス幅の２倍のパルス幅となる。また、ドット４の画像形成は、時刻ｔ０〜ｔａの間に行われ、ドット１のパルス幅の３倍のパルス幅となる。このように、ドット２〜４の画像形成は、ドット１とは異なる書き出しタイミングで行われる。前記のように、ドット２〜４で発光素子に印加されるパルス幅は、ドット１のパルス幅とは相違している。図２に示したように、ＰＷＭ制御で各ドットに印加される制御信号のパルス幅を変えることにより、ラインヘッドの傾きに合わせて適宜の階調で発光素子を制御することが可能となる。

図３は、本発明の異なる実施形態を示す説明図である。図３（ａ）は、発光素子単位で発光タイミングを移動させて階調制御を行う例である。この場合には、ドット単位で精細な階調制御を行うことができる。また、図３（ｂ）は、１ラインに形成されている発光素子を複数個ずつまとめて複数のブロックに区分し、ブロック単位で発光タイミングを移動させて階調制御を行う例である。このように、ブロック単位で発光タイミングを移動させる場合には、自然画の画像形成に対応できる。図３（ａ）のように、個別発光素子を制御する具体的回路の例と、図３（ｂ）のように、ブロック単位で発光素子を制御する具体的回路の例は後述する。

ところで、図１〜図３で説明したように、傾きに対応した補正値で発光素子を階調制御する場合には、画像に段差が生じて画像品質に劣化が生じる場合がある。そこで、前記傾きに対応した補正値に、更にスムージング処理を施して画像の品質劣化を防止している。図４は、図３（ｂ）の補正値にスムージング処理を施した例を示す説明図である。

図３（ｂ）では、１ブロックの階調値とブロック２の階調値の境（ドット５と６の間）に段差が生じている。このため、図４に示すようにブロック１、２の境にあるドット５と６の発光タイミングをずらしてスムージング処理を施している。したがって、ラインヘッドの傾きを階調データを用いて補正する際に発生する段差を解消し、精細な画像形成を行うことができる。

図５は、図４のスムージング処理を行う際の処理手順を示すフローチャートである。図５において、ラインヘッドの傾き補正データを制御部に入力する（ステップＳ１）。次に傾き補正データを作成する（ステップＳ２）。続いて、傾き補正データにスムージング処理を加味したデータを作成する（ステップＳ３）。前記傾き補正データにスムージング処理を加味したデータでラインヘッドの発光素子を制御する。

図６は、本発明の処理を行う制御部を示すブロック図である。本体コントローラ４７は例えばコンピュータで構成され、画像データを形成する。また、画像形成装置に設けられている制御装置４０には、傾き検出部４２、メモリ４３、ＣＰＵなどで構成される制御回路４４、駆動回路４５、１ラインの発光素子ラインが形成されているラインヘッド４６が配置されている。傾き検出部４２は、ラインヘッドの傾きを検出し、この傾き情報はメモリ４３に記憶されている。

制御回路４４は、メモリ４３に記憶されている前記傾き情報に基づいて、図１で説明したような傾き補正の階調信号を形成する。また、図４で説明したような階調信号にスムージング処理を施した制御信号を形成する。次に、制御回路４４は駆動回路４５に前記傾き補正の階調信号、またはスムージング処理の制御信号を出力する。駆動回路４５は、ラインヘッド１０に配列されている各発光素子を駆動する。

本発明において、メモリ４３に記憶される傾き情報は、製品完成時の検査で取得し、傾き補正を出荷時に行い、以後は補正しない形態とすることができる。また、ユーザが製品を使用中に発生した傾き情報をメモリ４３に記憶させ、制御回路４４により傾き補正の階調信号、または、階調信号にスムージング処理を施した制御信号を形成する形態とすることもできる。

図６では、傾き検出部４２、メモリ４３、駆動回路４５の処理、制御をＣＰＵなどを用いた制御回路４４で行っているが、本発明はこのような形態には限定されない。他の実施形態においては、本体コントローラ４７により直接傾き検出部４２、メモリ４３、駆動回路４５の処理、制御を行うことも可能である。この場合には、画像形成装置の制御系の構成が簡略化される。

図７は、１ラインに配列された発光素子ラインの個別の発光素子を制御する例を示す回路図である。図７に記載されているように、ラインヘッド１０には有機ＥＬ素子Ｅａが主走査方向に多数配列されて１ラインの発光素子ライン５１が形成されている。５２、５３は薄膜配線で形成された第１、第２の電源線、５６、５７は給電点である。給電点５６は電源（ＶＤＤ）側、給電点５７は接地（ＧＮＤ）側に設けられている。Ａは有機ＥＬ素子Ｅａのアノード電極、Ｋはそのカソード電極である。Ｔｒ２はドライブトランジスタで、有機ＥＬ素子Ｅａと同じ基板上に形成されている。ＤはドライブトランジスタＴｒ２のドレインで電源線２に接続される。Ｇはゲートで、ソースＳは有機ＥＬ素子Ｅａのアノード電極Ａと接続される。なお、ゲートＧは図示を省略した制御トランジスタＴｒ１のソースと配線Ｇａで接続される。

制御トランジスタＴｒ１には、ゲートの信号線５４とドレインの信号線５５が配線されている。また、ドライブトランジスタＴｒ２のドレインは前記のように第１の電源線５２に接続されており、そのゲートには制御トランジスタＴｒ１のソースが接続されている。発光素子ライン５１に配列されている各有機ＥＬ素子Ｅａは、電源（ＶＤＤ）側の給電点５６に接続される第１の電源線２と、接地（ＧＮＤ）側の給電点５７に接続される第２の電源線３との間に接続されている。

図７の構成では、各発光素子Ｅａに制御トランジスタＴｒ１と、ドライブトランジスタＴｒ２を接続している。このため、図６で説明したように、制御部４０の制御回路４４で形成される傾き補正の階調信号、または、図４で説明したような階調信号にスムージング処理を施した制御信号で各発光素子Ｅａを個別にＰＷＭ制御することができる。

図８は、図３（ｂ）で説明したブロック制御の例を示す説明図である。図９において、ラインヘッド１０ａには、発光素子ライン５１が設けられている。発光素子ライン５１には、例えば有機ＥＬ素子やＬＥＤを用いた発光素子Ｄ００〜Ｄ２３が配列されている。５４は正の電源線、５５は負の電源線である。正の電源線５４は、発光素子ライン５１における各発光素子のアノードに共通して接続されている。また、負の電源線５５は発光素子ライン５１における各発光素子のカソードに接続されている。発光素子ライン５１は、電源線５４、５５間に接続される。

図９の９１、９２、９３は、発光素子Ｄ００〜Ｄ２３をブロック単位で制御するためのシフトレジスタ回路で、シフトレジスタ回路９１の出力信号Ｃ０は発光素子Ｄ００〜Ｄ０３を含むブロックＡを制御する。また、シフトレジスタ回路９２の出力信号Ｃ１は発光素子Ｄ１０〜Ｄ１３を含むブロックＢを制御し、シフトレジスタ回路９３の出力信号Ｃ２は発光素子Ｄ２０〜Ｄ２３を含むブロックＣを制御する。

ＳＰは信号線９７よりシフトレジスタ９１のデータ端子Ｄに入力されるスタートパルス、ＣＫは信号線９８より各シフトレジスタ９１〜９３に入力されるクロック信号である。９７は各発光素子にデータ信号Ｄａｔ０〜Ｄａｔ３を供給する信号線、Ｔｒ２は各発光素子のアノード側に接続されるドライバトランジスタ、Ｔｒ１はドライブトランジスタＴｒ２のゲートにソースが接続される制御トランジスタである。制御トランジスタＴｒ１、ドライブトランジスタＴｒ２は、例えばＦＥＴ（Field Effect Transistor、電界効果トランジスタ）により形成される。

シフトレジスタ回路９１の出力端子Ｑから出力される出力信号Ｃ０は、信号線Ｃ０ａを介して発光素子Ｄ００〜Ｄ０３に接続される各制御トランジスタＴｒ１のゲートに印加される。Ｃ１はシフトレジスタ回路９２の出力信号であり、信号線Ｃ１ａを介して発光素子Ｄ１０〜Ｄ１３に接続される各制御トランジスタＴｒ１のゲートに印加される。Ｃ２はシフトレジスタ回路９３の出力信号であり、信号線Ｃ２ａを介して発光素子Ｄ２０〜Ｄ２３に接続される各制御トランジスタＴｒ１のゲートに印加される。

このように、シフトレジスタ回路９１は発光素子ライン５１の発光素子の中からブロックＡの発光素子Ｄ００〜Ｄ０３を選択する。また、シフトレジスタ回路９２はブロックＢの発光素子Ｄ１０〜Ｄ１３を選択し、シフトレジスタ回路９３はブロックＣの発光素子Ｄ２０〜Ｄ２３を選択する。すなわち、シフトレジスタ回路９１〜９３は、発光素子のブロック選択手段として機能する。それぞれのシフトレジスタ回路出力信号Ｃ０〜Ｃ２がＨレベルのときに、当該ブロックの発光素子を制御する各制御トランジスタＴｒ１のゲートに信号を印加する。各発光素子は、正の電圧ＶＤＤが印加される電源線９４と負の電源線９５間に並列に接続されている。このようにシフトレジスタを用いているので、パルス駆動の簡単な構成でブロック選択を行うことができる。

次に、データ線７のデータ信号Ｄａｔ０〜Ｄａｔ３について説明する。このデータ信号は、各制御トランジスタＴｒ１のドレインに供給される。したがって、前記ブロック選択信号で選択された発光素子の制御トランジスタＴｒ１にデータ信号Ｄａｔ０〜Ｄａｔ３が供給されると、当該制御トランジスタＴｒ１に接続されたドライブトランジスタＴｒ２が導通して該当する発光素子が動作する。なお、前記ブロック選択信号を制御トランジスタＴｒ１のドレインに、データ線を制御トランジスタＴｒ１のゲートに繋ぎ変えた構成でも同様の動作が可能である。

例えばブロックＡについては、データ信号Ｄａｔ０〜Ｄａｔ３はそれぞれ発光素子Ｄ００〜Ｄ０３を制御する制御トランジスタＴｒ１に供給される。すなわち、データ信号Ｄａｔ０〜Ｄａｔ３は、同一ブロック内の個別の発光素子を選択する選択信号として作用する。このように、本発明のラインヘッドにおいては、個別の発光素子を選択して点灯動作させることもできる。なお、データ信号Ｄａｔ０〜Ｄａｔ３は、前記のように濃淡データが時間データに変換されて各発光素子に供給される。

図８の構成では、発光素子ライン５１に配列された発光素子を適宜の数で区分して、複数のブロックを形成した際のラインヘッドの傾き補正に対応することができる。この場合には、制御部４０の制御回路４４で形成される傾き補正の階調信号、または、図４で説明したような階調信号にスムージング処理を施した制御信号により、ブロック単位で各発光素子ＥａをＰＷＭ制御することができる。

本発明において、発光素子は、有機ＥＬ素子を用いることができる。また、前記有機ＥＬ素子以外に、例えばＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄ）を用いることもできる。有機ＥＬ素子は静的な制御が可能であるので、ラインヘッドの傾き補正を行うための制御系を簡略化できる。また、発光素子をＬＥＤで構成した場合には、ラインヘッドの傾き補正を行う構成において、発光素子の製造が簡単になる。発光素子を有機ＥＬ素子で、制御トランジスタＴｒ１と、ドライブトランジスタＴｒ２をＴＦＴ（Thin Film Transistor）により同一基板上に形成する場合がある。この場合には、これらのトランジスタと発光素子とを同じ製造工程で作製できるので、製造コストを低減することができる。また、スペースも節約できる。

図９は、発光素子をアクティブマトリクスで動作させるための回路図である。図９において、発光素子Ｅａとして有機ＥＬ素子を使用しており、Ｋはそのカソード端子、Ａはそのアノード端子である。カソード端子Ｋは、図示を省略している接地電源に接続されている。３７ａは走査線でスイッチング用ＴＦＴ（Ｔｒ１）のゲートＧａに接続される。また、３８ａは信号線でスイッチング用ＴＦＴのドレインＤａに接続される。３９は電源線、Ｃａはストレージキャパシタである。有機ＥＬ素子のドライビング用ＴＦＴ（Ｔｒ２）のドレインＤｂは電源線３９に接続され、ソースＳｂは有機ＥＬのアノード端子Ａに接続される。さらに、ドライビング用ＴＦＴのゲートＧｂは、スイッチング用のＴＦＴのソースＳａに接続されている。

次に、図９の回路図の動作について説明する。スイッチング用ＴＦＴのソースに電源線３９の電圧が印加されている状態で走査線３７ａ、信号線３８ａに通電すると、スイッチング用ＴＦＴがオンになる。このため、ドライビング用ＴＦＴのゲート電圧が下がり、電源線３９の電圧がドライビング用ＴＦＴのドレインから供給されてドライビング用ＴＦＴが導通する。この結果、有機ＥＬ素子が動作して所定の光量で発光する。また、ストレージキャパシタＣａは電源線３９の電圧で充電される。

スイッチング用ＴＦＴをオフにした場合にも、ストレージキャパシタＣａに充電された電荷に基づいてドライビング用ＴＦＴは導通状態となっており、有機ＥＬ素子は発光状態を維持する。したがって、アクテブマトリックスを前記発光素子の駆動回路に適用した場合には、スイッチング用ＴＦＴをオフにしたときでも、有機ＥＬ素子の動作が継続して発光を維持し、高輝度で画素の露光を行うことができる。

このように、有機ＥＬ素子をアクテブマトリックス方式で駆動するＴＦＴ回路を設けることにより、各発光素子の発光タイミングを最小パルス幅による単位で簡単に設定することができる。このため、傾き補正を加味してパルス幅を適宜設定し、ラインヘッドの傾き補正を簡単に行うことができる。

図１０〜図１２は、本発明により発光素子を階調データで制御する例を説明する図である。図１０は、階調データメモリに格納されるビットデータと階調データとの例を示す説明図である。この例では、８ビットの階調データメモリにより階調データを構成している。図１０の例では、ビットデータＮｏ１で階調データ０（非発光）、ビットデータＮｏ８で最も濃度が濃いデータ、ビットデータＮｏ２〜７でその中間階調の濃度データとしている。

図１１は、本発明の構成を示すブロック図である。図１１において、ＰＷＭ制御部７０には、シフトレジスタなどで構成される階調データメモリ７１ａ、７１ｂ・・・、カウンター７２、コンパレータ７３ａ、７３ｂ・・・、発光部Ｚａ、Ｚｂ・・・、が設けられている。階調データメモリ７１ａ、７１ｂ・・・には、例えば図６に示した制御回路４４から階調データ信号７４が供給される。階調データメモリ７１ａ、７１ｂ・・・のビット数は、図１０に示したように８ビットとする。カウンター７２は、基準クロック信号７５をカウントする。

カウンター７２のビット数は、階調データメモリ７１ａ、７１ｂ・・・と同じ８ビットであり、カウント値は０→最大値（２５５）→０→最大値を繰り返す。コンパレータ７３ａ、７３ｂは、カウンター７２の信号と、階調データメモリ７１ａ、７１ｂ・・・に格納されている階調データとを比較する。階調データ＞カウンター値、のときに、スイッチングＴＦＴをオンにする。また、階調データ≦カウンター値、のときにスイッチングＴＦＴをオフにする。

図１２は、図１１のブロック図で示された制御の具体例を示す特性図である。図１２（ａ）は、カウンターの出力値Ｅａを示すものであり、前記のように、０→最大値（２５５）→０→最大値→０・・・を繰り返す。図１２（ｂ）は、階調データがビットデータＮｏ７（１２８階調）の場合に、から出力される信号の波形Ｅｂ、すなわちスイッチングＴＦＴの動作特性を示すものである。この場合には、カウンターの出力が０〜１２７の範囲でスイッチングＴＦＴがオンとなり、カウンターの出力が１２８〜２５５の範囲でスイッチングＴＦＴがオフとなる。

図１２（ｃ）は、階調データがビットデータＮｏ６（６４階調）の場合に、コンパレータから出力される信号の波形Ｅｃ、すなわちスイッチングＴＦＴの動作特性を示すものである。この場合には、カウンターの出力が０〜６３の範囲でスイッチングＴＦＴがオンとなり、カウンターの出力が６４〜２５５の範囲でスイッチングＴＦＴがオフとなる。

図１２（ｂ）の場合には、波形Ｅｂのパルス幅はＷａであり、図１２（ｃ）の場合には、波形Ｅｃのパルス幅はＷｂである。すなわち、階調データの大きさに応じてスイッチングＴＦＴがオンとなる時間の長さが変わり、発光素子の発光光量を変化させることができる。このように、スイッチングＴＦＴのオン、オフ制御により発光素子をオン、オフして像担持体への露光量を変えることができるので、回路構成を簡単にすることができる。

本発明においては、図１０〜図１２で説明したように、階調データに基づく発光素子のＰＷＭ制御に行う際に、図１〜３で説明したラインヘッドの傾き補正データを付加した階調信号を形成して発光素子の制御を行う。また、このような階調信号から、図４、図５で説明したようなスムージング処理を施した制御信号を形成する。このように、本発明においては、本来階調制御に必要な回路構成を用いて、単に傾き補正のデータを付加するだけなので、簡単な構成でラインヘッドの傾き補正を行うことができる。また、スムージング処理を施して傾き補正データの段差を解消し、より精細な画像形成を行うことが可能となる。

このように、図１３の画像形成装置は、書き込み手段として有機ＥＬ素子を設けたラインヘッドを用いているので、レーザ走査光学系を用いた場合よりも、装置の小型化を図ることができる。また、タンデム式の画像形成装置において、ラインヘッドの傾き補正を簡単に行うことができる。

本発明においては、モノクロプリンタの他に、前記タンデム方式のカラープリンタ、４サイクルカラープリンタにも当該ラインヘッドは当然適用されるものである。次に、本発明に係る画像形成装置として、４サイクルカラープリンタを用いる実施の形態について説明する。図１５は、かかる画像形成装置の縦断側面図である。図１５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素子が設けられているラインヘッド１６７、中間転写ベルト１６９、用紙搬送路１７４、定着器の加熱ローラ１７２、給紙トレイ１７８が設けられている。

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。

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は像書込手段で有機ＥＬ素子を用いたラインヘッドで構成されている。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。

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イ、１７９は給紙トレイ１７８の出口に設けられているピックアップローラである。

図の状態で、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６２ａ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。

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。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。この例では、ロータリ式の画像形成装置において、ラインヘッドの傾き補正を簡単に行うことができる。また、図１３、図１５に示されたように、中間転写部材を有する画像形成装置において、ラインヘッドの傾き補正を簡単に行うことができる。

以上、本発明のラインヘッドおよびそれを用いた画像形成装置について実施例に基づいて説明したが、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。

本発明の実施形態を示す説明図である。 本発明の実施形態を示すタイミングチャートである。 本発明の他の実施形態を示す説明図である。 本発明の他の実施形態を示す説明図である。 本発明の実施形態を示すフローチャートである。 本発明の実施形態を示すブロック図である。 本発明の実施形態を示す回路図である。 本発明の実施形態を示す回路図である。 本発明の実施形態を示す回路図である。 本発明の実施形態を示す説明図である。 本発明の実施形態を示す説明図である。 本発明の実施形態を示すブロック図である。 本発明に係るタンデム方式の画像形成装置の概略構成を示す縦断側面図である。 図１３を部分的に示す斜視図である。 本発明の他の実施形態を示す画像形成装置の縦断側面図である。 ラインヘッドの傾きを示す説明図である。

符号の説明

１…画像形成装置、６…画像形成ユニット、９…転写ベルトユニット、１０…給紙ユニット、１１…二次転写ユニット、１２…定着ユニット、１３…記録媒体搬送手段、１６…中間転写ベルト、１７…クリーニング手段、２０…像担持体、２１…一次転写部材、２２…帯電手段、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）、３３…現像ローラ、４０…制御装置、４２…傾き検出部、４３…メモリ、４４…制御回路、４５…駆動回路、４６…ラインヘッド、４７…本体コントローラ、
６０…ハウジング、６１…有機ＥＬ素子アレイ、６２…ガラス基板、６３…発光部、６４…カバーガラス、６５…屈折率分布型ロッドレンズアレイ（ＳＬＡ）、６５’…屈折率分布型ロッドレンズ、１６１…現像装置、１６５…感光体ドラム、１６７…ラインヘッド、１６９…中間転写ベルト、１７１…二次転写ローラ

Claims (9)

1. １ラインに複数の発光素子を配列した発光素子ラインを有するラインヘッドであって、前記各発光素子を階調制御データによりＰＷＭ制御で駆動する制御手段と、ラインヘッドの傾きを検出して記憶する手段とを有し、前記制御手段は、前記ラインヘッドの傾きに対応して形成される補正値で前記発光素子を駆動することを特徴とする、ラインヘッド。
2. 前記発光素子ラインを複数の発光素子で区分して複数のブロックを形成し、前記制御手段は、前記ラインヘッドの傾きに対応して形成される補正値で前記発光素子を前記ブロック単位で駆動することを特徴とする、請求項１に記載のラインヘッド。
3. 前記制御手段は、前記ラインヘッドの傾きに対応して形成される補正値にスムージング処理を施した制御信号で前記発光素子を駆動することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のラインヘッド。
4. 前記制御手段は、前記発光素子をアクティブマトリクス方式で駆動するＴＦＴ駆動回路を有することを特徴とする、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。
5. 前記発光素子を有機ＥＬ素子で構成したことを特徴とする、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。
6. 前記有機ＥＬ素子からなる発光素子を、前記ＴＦＴ駆動回路と同一の基板に形成したことを特徴とする、請求項５に記載のラインヘッド。
7. 像担持体の周囲に帯電手段と、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と、現像手段と、転写手段との各画像形成用ユニットを配した画像形成ステーションを少なくとも２つ以上設け、転写媒体が各ステーションを通過することにより、タンデム方式で画像形成を行うことを特徴とする画像形成装置。
8. 静電潜像を担持可能に構成された像担持体と、ロータリ現像ユニットと、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とを備え、前記ロータリ現像ユニットは、複数のトナーカートリッジに収納されたトナーをその表面に担持するとともに、所定の回転方向に回転することによって異なる色のトナーを順次前記像担持体との対向位置に搬送し、前記像担持体と前記ロータリ現像ユニットとの間に現像バイアスを印加して、前記トナーを前記ロータリ現像ユニットから前記像担持体に移動させることで、前記静電潜像を顕像化してトナー像を形成することを特徴とする画像形成装置。
9. 中間転写部材を備えたことを特徴とする、請求項７または請求項８に記載の画像形成装置。
   
   
   

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