JP2006192675A - 光書込み装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置、および光書込み装置の露光方法。 - Google Patents

Abstract

【課題】画像形成装置における副走査方向の画像ずれを目立たないようにする。
【解決手段】ドラム状やベルト状の感光体１０まわりに複数のＬＥＤプリントヘッド３０〜３２等の発光素子アレイユニットを感光体の主走査方向ａに沿って千鳥状に配置し、感光体の副走査方向ｂの下流位置にある発光素子アレイユニットに遅延回路３４を通して画像データを送信することにより副走査方向の画像ずれを補正し、複数の発光素子アレイユニットで１ラインごとの露光をして感光体に静電潜像を書き込む。そのような光書込み装置１２において、複数の発光素子アレイユニットの書込み位置が順にオーバーラップするように複数の発光素子アレイユニットを配置するとともに、その書込み位置のオーバーラップする部分を端部のドットになるほど光量が段階的に減ずるように複数の発光素子アレイユニットの書込み光量を補正する手段を備える。
【選択図】 図２

Description

この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリまたはそれらの複合機などの画像形成装置に関する。そのうち特に、感光体上に形成したトナー像を直接または間接的に転写して、用紙・ＯＨＰフィルム等の記録媒体に画像を記録する電子写真式の画像形成装置に関する。および、そのような画像形成装置において、少なくとも感光体と光書込み装置とを一体的にまとめて備え、画像形成装置本体に対して一括して着脱自在とするプロセスカートリッジに関する。ならびに、そのような画像形成装置やプロセスカートリッジにおいて、複数の発光素子アレイユニットを用いて感光体に静電潜像を形成する光書込み装置、およびその露光方法に関する。

従来、電子写真式の画像形成装置では、例えば図８に示すように、ドラム状の感光体１を用い、その感光体１の回転とともに、表面を帯電装置２で帯電し、光書込み装置３で露光してその感光体１の表面に静電潜像を形成し、次いで現像装置４でトナーを付着することによりその静電潜像を可視像化してトナー像を形成する。他方、感光体１の下方には、用紙・ＯＨＰフィルム等の記録媒体５を送り込む。そして、その記録媒体５に、感光体１の表面に形成した上記トナー像を転写装置６により転写し、記録媒体５を分離装置７で感光体１から分離して不図示の定着装置に導き、その定着装置で転写画像を定着して記録媒体５に画像を記録していた。一方、トナー像転写後の感光体１の表面は、クリーニング装置８で転写残トナーを除去して後、除電装置９で除電して初期化し、再度の画像形成に備えていた。

ところで、従来の画像形成装置の中には、光書込み装置３として発光素子アレイユニットを用いるものがある。発光素子アレイユニットとしては、例えばＬＥＤプリントヘッド（以下、略して「ＬＰＨ」という）を使用する。このＬＰＨを使用するときは、例えば長さが記録媒体５の幅に相当するものを、感光体１まわりに１つ配置していた。つまり、Ａ０の記録媒体５に画像を記録する画像形成装置にあっては、Ａ０の記録媒体５の幅に相当する長さのＬＰＨを使用していた。

しかしながら、このような１本のＬＰＨを使用する光書込み装置３では、簡単な構成で、高品質な画像を得ることができる利点はあるものの、ＬＰＨの長さが長くなる。ＬＰＨの部品コストは、ＬＰＨの長さに比例することから、ＬＰＨの長さが長くなると、部品コストが高くなり、ひいては画像形成装置のコストアップを招く問題があった。

そこで、従来の画像形成装置の中には、ＬＰＨを長さ方向に複数に分割し、その分割したＬＰＨを感光体１まわりに感光体１の主走査方向に沿って千鳥状に配置し、感光体１の副走査方向の下流位置にあるＬＰＨに遅延回路を通して画像データを送信することにより副走査方向の画像ずれを補正し、複数のＬＰＨで１ラインごとの露光をして感光体１に静電潜像を書き込むものがある。

例えば図９に示すように、３本の第１ＬＰＨ３ａ、第２ＬＰＨ３ｂ、第３ＬＰＨ３ｃを感光体１の主走査方向（長さ方向）ａに沿って千鳥状に配置し、第２ＬＰＨ３ｂを感光体１の副走査方向（回転方向）ｂの上流位置に、第１ＬＰＨ３ａおよび第３ＬＰＨ３ｃを下流位置に配置していた。上流位置にある第２ＬＰＨ３ｂと、下流位置にある第１ＬＰＨ３ａおよび第３ＬＰＨ３ｃとの遅延距離はＬであり、その遅延時間はｔであった。

このようなＬＰＨを分割して千鳥状に配置する光書込み装置３では、ＬＰＨ３ａ・３ｂ・３ｃの長さを短くし、部品コストを安く抑えることができる利点がある。しかしながら、複数のＬＰＨ３ａ・３ｂ・３ｃで書き込んだ画像を合成する必要があることから、画像データ処理が複雑となる問題があった。

このような問題を解決すべく、従来の画像形成装置では、複数のＬＰＨ３ａ・３ｂ・３ｃの部品精度を確保するとともに、部品精度で抑えられない部分については調整により位置精度を確保していた。また、特許文献１に記載されるように、副走査方向のずれ量をライン単位で補正し、補正した後の１ライン未満のずれ量をさらに発光ストローブ信号により補正していた。他方、特許文献２に記載されるように、簡単な回路構成で、副走査方向の１ライン未満のずれ量を補正していた。

特開２００２−１９１７８号公報 特開２００２−６７３８０号公報

ここで、感光体１の周速が、常時一定であれば問題はない。しかし、この種の画像形成装置では、例えば感光体１の外周は、軸心に対してふれていないことを理想とするが、部品加工上若干のふれの発生は避けられない。よって、実際には図１０に示すように、感光体１の狙いの速度Ｖ_０に対して実際の速度Ｖが、あるレベル規則的な周期で乱れる現象を生じ、現実には狙いの速度Ｖ_０と実際の速度Ｖとの間に図中斜線部分のずれを発生する。この原因は、感光体１の軸心に対する外周のふれであったり、感光体１を駆動するプーリの軸心に対するふれであったりする。

このため、このような感光体１の周期的な回転速度むらに起因する副走査方向の画像ずれから、上述したように、部品精度や位置精度を確保することで、ある程度のつなぎ精度を維持したとしても、やはりつなぎ部に画像ずれを発生していた。また、特許文献１や特許文献２に記載される方法で１ライン以下の副走査方向の段差ずれを解消したとしても、やはり部分的な画像ずれの発生は避けられなかった。

そこで、この発明の目的は、画像形成装置における副走査方向の画像ずれを目立たないようにすることにある。

かかる目的を達成すべく、請求項１に記載の発明は、ドラム状やベルト状の感光体まわりに複数のＬＥＤプリントヘッド等の発光素子アレイユニットを感光体の主走査方向に沿って千鳥状に配置し、感光体の副走査方向の下流位置にある発光素子アレイユニットに遅延回路を通して画像データを送信することにより副走査方向の画像ずれを補正し、前記複数の発光素子アレイユニットで１ラインごとの露光をして感光体に静電潜像を書き込む光書込み装置において、
前記複数の発光素子アレイユニットの書込み位置が順にオーバーラップするように前記複数の発光素子アレイユニットを配置するとともに、その書込み位置のオーバーラップする部分を端部のドットになるほど光量が段階的に減ずるように前記複数の発光素子アレイユニットの書込み光量を補正する手段を備える、ことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光書込み装置において、前記オーバーラップする部分のドットをＮとするとき、端部のドットになるほど光量を１／Ｎずつ段階的に減ずる、ことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の光書込み装置を備えることを特徴とする、プロセスカートリッジである。このプロセスカートリッジには、少なくとも感光体と、請求項１または２に記載の光書込み装置を備える。

請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載の光書込み装置を備えることを特徴とする、複写機・プリンタ・ファクシミリなどの画像形成装置である。

請求項５に記載の発明は、請求項３に記載のプロセスカートリッジを備えることを特徴とする、画像形成装置である。

上述した目的を達成すべく、請求項６に記載の発明は、ドラム状やベルト状の感光体まわりに複数のＬＥＤプリントヘッド等の発光素子アレイユニットを感光体の主走査方向に沿って千鳥状に配置し、感光体の副走査方向の下流位置にある発光素子アレイユニットに遅延回路を通して画像データを送信することにより副走査方向の画像ずれを補正し、前記複数の発光素子アレイユニットで１ラインごとの露光をして感光体に静電潜像を書き込む光書込み装置の露光方法において、
前記複数の発光素子アレイユニットの書込み位置が順にオーバーラップするように前記複数の発光素子アレイユニットを配置するとともに、その書込み位置のオーバーラップする部分を端部のドットになるほど光量が段階的に減ずるように前記複数の発光素子アレイユニットの書込み光量を補正する、ことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、感光体まわりに複数の発光素子アレイユニットを感光体の主走査方向に沿って千鳥状に配置するとともに、それら複数の発光素子アレイユニットの書込み位置が順にオーバーラップするように複数の発光素子アレイユニットを配置するので、その重複して書き込んだ部分の露光エネルギは、結果的に他の部分の２倍になり、画像上、黒筋を生ずることとなる。しかし、その書込み位置のオーバーラップする部分を端部のドットになるほど光量が段階的に減ずるように複数の発光素子アレイユニットの書込み光量を補正するので、他の部分の露光エネルギと同じにすることができ、重複部分の主走査方向の黒筋を緩和することができる。そして、隣接する発光素子アレイユニットのつなぎ目をなだらかとし、画像形成装置における副走査方向の画像ずれを目立たないようにすることができる。

請求項２に記載の発明によれば、オーバーラップする部分のドットをＮとするとき、端部のドットになるほど光量を１／Ｎずつ段階的に減ずるので、オーバーラップ部分以外の光量を１とすると、オーバーラップ部分の両者の光量を足すと、１となり、オーバーラップ部分以外の光量と同じにすることができ、隣接する発光素子アレイユニットのつなぎ目をなだらかとし、画像形成装置における副走査方向の画像ずれを目立たないようにすることができる。

請求項３に記載の発明によれば、プロセスカートリッジに、請求項１または２に記載の光書込み装置を備えるので、上述した効果を有する光書込み装置を備えたプロセスカートリッジを提供することができる。

請求項４に記載の発明によれば、画像形成装置に、請求項１または２に記載の光書込み装置を備えるので、上述した効果を有する光書込み装置を備えた画像形成装置を提供することができる。

請求項５に記載の発明によれば、画像形成装置に、請求項３に記載のプロセスカートリッジを備えるので、請求項３に記載の効果を有するプロセスカートリッジを備えた画像形成装置を提供することができる。

請求項６に記載の発明によれば、感光体まわりに複数の発光素子アレイユニットを感光体の主走査方向に沿って千鳥状に配置するとともに、それら複数の発光素子アレイユニットの書込み位置が順にオーバーラップするように複数の発光素子アレイユニットを配置するので、その重複して書き込んだ部分の露光エネルギは、結果的に他の部分の２倍になり、画像上、黒筋を生ずることとなる。しかしながら、その書込み位置のオーバーラップする部分を端部のドットになるほど光量が段階的に減ずるように複数の発光素子アレイユニットの書込み光量を補正するので、他の部分の露光エネルギと同じにすることができ、重複部分の主走査方向の黒筋を緩和することができる。そして、隣接する発光素子アレイユニットのつなぎ目をなだらかとし、副走査方向の画像ずれを目立たないようにすることができる。

以下、図面を参照しつつ、この発明の実施の最良形態につき説明する。
図１には、電子写真式の画像形成装置の要部概略構成を示す。この画像形成装置には、複数の発光素子アレイユニットを用いて感光体に静電潜像を形成する光書込み装置を備える。

図１において、符号１０は、ベルト状でもよいが、図示例ではドラム状の感光体であり、図中反時計まわりに回転する。感光体１０のまわりには、帯電チャージャで構成する帯電装置１１から感光体１０の回転方向に、複数の発光素子アレイユニットを用いた光書込み装置１２、感光体１０の周面に接触しまたは近接して現像ローラ１３を有する現像装置１４、転写チャージャで構成する転写装置１５、分離チャージャで構成する分離装置１６、先端を感光体１０の周面に押し当てるクリーニングブレード１７を有するクリーニング装置１８、除電ランプで構成する除電装置１９などを配置する。

感光体１０の感光体軸２０には、駆動プーリ２１を固定する。駆動プーリ２１は、不図示の従動プーリとの間に駆動伝達ベルト２２を掛けまわしている。

そして、感光体１０の回転とともに、帯電装置１１で電圧を印加して感光体１０の表面を一様に帯電し、次いで画像情報に基づき光書込み装置１２で露光してその感光体１０の表面に静電潜像を形成し、そののち現像装置１４の現像ローラ１３でトナー２３を付着することによりその静電潜像を可視像化して感光体１０の表面にトナー像を形成する。

一方、感光体１０の下方には、ガイド部材２４で案内して、用紙・ＯＨＰフィルム等の記録媒体２５を送り込み、その記録媒体２５に、転写装置１５で電圧を印加して、感光体１０の表面に形成した上記トナー像を転写し、分離装置１６で電圧を印加して記録媒体２５を感光体１０から分離して不図示の定着装置に導き、その定着装置で転写画像を定着して記録媒体２５に画像を記録する。

トナー像転写後の感光体１０の表面は、クリーニング装置１８のクリーニングブレード１７で掻き落して転写残トナーを除去して後、除電装置１９で除電して初期化し、再度の画像形成に備える。クリーニング装置１８で除去したトナーは、搬送スクリュ２６で搬送し、不図示の廃トナー容器に回収し、または現像装置１４に戻してリサイクル使用していた。また、感光体軸２０の回転は、駆動伝達ベルト２２を介して他の装置へと伝達していた。

さて、図示画像形成装置の光書込み装置１２は、図９に示す場合と同様に、長さ方向に分割して複数の発光素子アレイユニットを用いている。発光素子アレイユニットとして、例えばＬＥＤプリントヘッド（以下、略して「ＬＰＨ」という）を使用する。そして、感光体１０まわりに複数のＬＰＨを感光体１０の主走査方向に沿って千鳥状に配置する。例えば図２に示すように、３本の第１ＬＰＨ３０、第２ＬＰＨ３１、第３ＬＰＨ３２を感光体１０の主走査方向（長さ方向）ａに沿って千鳥状に配置し、第２ＬＰＨ３１を感光体１０の副走査方向（回転方向）ｂの上流位置に、第１ＬＰＨ３０および第３ＬＰＨ３２を下流位置に配置する。上流位置にある第２ＬＰＨ３１と、下流位置にある第１ＬＰＨ３０および第３ＬＰＨ３２との遅延距離はＬとし、その遅延時間はｔとする。

そして、図３に示すように、出力画像をＬＰＨ制御回路３３に転送し、そのＬＰＨ制御回路３３で３分割してそれぞれ３本の第１ＬＰＨ３０、第２ＬＰＨ３１、第３ＬＰＨ３２に転送するが、感光体１０の副走査方向の下流位置にある第１ＬＰＨ３０および第３ＬＰＨ３２には、ＬＰＨ制御回路３３から遅延回路３４を通して、所定遅延時間ｔだけ一時的にメモリ内に格納し、遅延させて画像データを送信する。これにより、副走査方向のずれを補正して１ラインに合成し、複数のＬＰＨ３０・３１・３２で１ラインごとの露光をして感光体１０に静電潜像を書き込むようにする。

さて、図示光書込み装置１２では、複数のＬＰＨ３０・３１・３２の書込み位置が順にオーバーラップするように複数のＬＰＨ３０・３１・３２を配置する。すなわち、図４に示すように、１ライン分のデータを、第１ＬＰＨ３０の右端部と第２ＬＰＨ３１の左端部の書込みがｈの範囲だけオーバーラップし、第２ＬＰＨ３１の右端部と第３ＬＰＨ３２の左端部の書込みがｈの範囲だけオーバーラップするように、３本のＬＰＨ３０・３１・３２を点灯する。

重複したドットが２値データであると光量が増し、画像として黒筋（オビ）状に見えてしまい、２値画像データの階調（０または１）での光量を制御できないので、ＬＰＨの光量ばらつきを補正した光量補正データ（５ビット３２階調）中で当該ドットに対する光量補正データに値を修正し、修正した光量補正データに基づき駆動電流を制御することで重複した部分の光量むらを抑制する。

ここで、光量補正データは、各ＬＥＤ素子の発光量のばらつきを少なくしてＬＰＨ全体の光量分布を均一化するためのデータであり、ＲＯＭなどのメモリに格納されていて、ＬＥＤヘッドに電源が供給されるごとにＲＯＭからの光量補正データをＬＥＤヘッドに転送している。なお、ＬＰＨによっては、ＬＰＨ内部にＥＥＰＲＯＭなどを搭載したものもある。

図５には、ＬＰＨ制御回路３３の構成を示す。
まず、画像メモリ部３０１より画像データおよびビデオデータ信号が画像データ入力部５１２を介してパラレル信号として第１ＩＣ５１０に入力される。データは、ＯＤＤ：１bitの画像データである。

次に転送された画像データは、システム制御装置３０２からのレジスト設定によって決められたＬＰＨ３本分に当たる画像データとされ、１ライン分の画像データとして画像データＲＡＭ部５１４Ａ１〜３に順に分割書込みする。

最初、ＳＲＡＭ５１４Ａ１に指定されたアドレス順にデータを書き込み、つなぎ部分のデータになったらＳＲＡＭ５１４Ａ１と５１４Ａ２に同時に書き込む。さらに、指定したデータ分両者のＳＲＡＭに書き込み、順にＳＲＡＭＡ２にデータを書き込む。また、つなぎ部分のデータになったらＳＲＡＭＡ２、Ａ３に同時に書き込む。この制御によりつなぎ目部分のデータがＳＲＡＭ５１４Ａ１〜３にオーバーラップされて格納される。データのＳＲＡＭへの書込みは、アドレスにより指定される。

次に、Ａ群のＳＲＡＭＡ１〜３の３個に書き込まれた１ライン分の画像データを同時に転送し、一度第１ＩＣ５１０に転送し、データ変換実施後、ＳＲＡＭＡ１のデータは第２ＩＣ５１１へ、ＳＲＡＭ２、３は画像データ遅延部５１５ １〜３へ転送する。

このＳＲＡＭＡ群から読み出している間に、次のラインのデータをＳＲＡＭＢ１〜３に書き込む。画像データ遅延部５１５は、組み付けているＬＰＨの副走査方向の距離分データを格納する手段であり、システム制御装置３０２のレジスタ設定により指定し、主走査１ラインを合わせることができる。さらに、第２ＩＣ５１１に転送されてきたデータは、データ変換後、ドライバ５１９を介して第１ＬＰＨ３０〜第３ＬＰＨ３２に転送して点灯する。

一方、光量補正データを転送するとき、システム制御装置３０２のレジスタ設定により補正動作開始になると、第１ＬＰＨ３０から順にＬＰＨ内部のメモリに格納されているデータを一度、第２ＩＣ５１１に転送してデータ変換し、光量補正ＲＡＭ部５１６に格納する。転送は、画像データの信号ラインを使用する。ここで、つなぎ目に当たるデータ（オーバーラップ分のデータ）を指定し、補正データの置換を実施する。置換したデータを転送することで、素子の駆動電流を制御できる。

図６に、つなぎ目部（切換点）と、隣接するＬＰＨのオーバーラップした素子を記す。
この例では、切換点より左右に４画素オーバーラップさせて書き込み、順に１／８ずつ減算する。よって、オーバーラップ部分以外の素子の光量を“１”とすると、切換点を境に４素子分の補正データ値を１／８の分解能でＬＰＨ両者を足して８／８、つまり“１”にする。第１ＬＰＨ３０の補正データ転送後、第２ＬＰＨ３１、第３ＬＰＨ３２も同様に行う。

以上の例では、駆動電流を制御して光量を変える方法を記したが、発光素子の点灯時間（Ｄｕｔｙ）を制御して光量を変えても、同様の効果が得られる。

上述したように、書込み位置のオーバーラップする部分を端部のドットになるほど光量が段階的に減ずるように複数のＬＰＨの書込み光量を補正する手段を備えると、例えば図７の（１）に示すように、ドットラインにて、副走査方向に半ドットの段差ずれが生じていたものを、同じずれ量であっても、図７の（２）に示すように見た目上、副走査方向の画像ずれを目立たないようにすることができる。

なお、上述した電子写真式の画像形成装置において、感光体１０と、帯電装置１１と、光書込み装置１２と、現像装置１３と、クリーニング装置１８と、除電装置１９のうちの少なくとも感光体１０と光書込み装置１２とを一体化してプロセスカートリッジを構成し、画像形成装置本体に対して一括して着脱自在して、コンパクト化を図るとともにメンテナンス時の操作性を向上することもできる。

複数の発光素子アレイユニットを用いる光書込み装置を備えた電子写真式の画像形成装置の要部概略構成図である。 その光書込み装置における複数の発光素子アレイユニットの配置状態を示す斜視図である。 その光書込み装置への画像データ送信回路図である。 その光書込み装置による書込みのオーバーラップ状態を示す図である。 画像データ送信回路のＬＰＨ制御回路の構成図である。 つなぎ目部（切換点）と、隣接するＬＰＨのオーバーラップした素子を示す図である。 副走査方向の画像ずれが目立たないようになったことを説明する図である。 １個の発光素子アレイユニットを用いる光書込み装置を備えた電子写真式の画像形成装置の要部概略構成図である。 光書込み装置における複数の発光素子アレイユニットの配置状態を示す平面図である。 感光体に周速むらがあることを示すグラフである。

符号の説明

１０ 感光体
１２ 光書込み装置
３０ 第１ＬＰＨ（発光素子アレイユニット）
３１ 第２ＬＰＨ（発光素子アレイユニット）
３２ 第３ＬＰＨ（発光素子アレイユニット）
３４ 遅延回路
ａ 主走査方向
ｂ 副走査方向

Claims (6)

1. 感光体まわりに複数の発光素子アレイユニットを感光体の主走査方向に沿って千鳥状に配置し、感光体の副走査方向の下流位置にある発光素子アレイユニットに遅延回路を通して画像データを送信することにより副走査方向の画像ずれを補正し、前記複数の発光素子アレイユニットで１ラインごとの露光をして感光体に静電潜像を書き込む光書込み装置において、
   前記複数の発光素子アレイユニットの書込み位置が順にオーバーラップするように前記複数の発光素子アレイユニットを配置するとともに、その書込み位置のオーバーラップする部分を端部のドットになるほど光量が段階的に減ずるように前記複数の発光素子アレイユニットの書込み光量を補正する手段を備えることを特徴とする、光書込み装置。
2. 前記オーバーラップする部分のドットをＮとするとき、端部のドットになるほど光量を１／Ｎずつ段階的に減ずることを特徴とする、請求項１に記載の光書込み装置。
3. 請求項１または２に記載の光書込み装置を備えることを特徴とする、プロセスカートリッジ。
4. 請求項１または２に記載の光書込み装置を備えることを特徴とする、画像形成装置。
5. 請求項３に記載のプロセスカートリッジを備えることを特徴とする、画像形成装置。
6. 感光体まわりに複数の発光素子アレイユニットを感光体の主走査方向に沿って千鳥状に配置し、感光体の副走査方向の下流位置にある発光素子アレイユニットに遅延回路を通して画像データを送信することにより副走査方向の画像ずれを補正し、前記複数の発光素子アレイユニットで１ラインごとの露光をして感光体に静電潜像を書き込む光書込み装置の露光方法において、
   前記複数の発光素子アレイユニットの書込み位置が順にオーバーラップするように前記複数の発光素子アレイユニットを配置するとともに、その書込み位置のオーバーラップする部分を端部のドットになるほど光量が段階的に減ずるように前記複数の発光素子アレイユニットの書込み光量を補正することを特徴とする、光書込み装置の露光方法。

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