JP2007055118A - 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】 ラインヘッドのパッチパターンの作成と濃度調整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の提供。
【解決手段】 ガラス基板６２には、ドット光源として構成されている画像形成用の発光素子６３が形成されており、前記発光素子６３が主走査方向に複数配列されて、発光素子ラインが形成されている。７２はＴＦＴ駆動回路で、前記発光素子６３を駆動する。前記発光素子６３の一部はパッチパターンを形成する機能を有する発光素子７７としている。この発光素子７７は、ＴＦＴ駆動回路７２により、画像形成とパッチパターンの形成を切り替えて制御される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、パッチパターンの形成と濃度調整を行なう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は、各色の色重ねをする際に、装置の劣化や経年変化により画像濃度が変化して画質が劣化することがある。このため、パッチパターンをセンサにより検出し、濃度調整を行うことが必要になる。例えば特許文献１においては、発光素子としてＬＥＤアレイを用いた画像形成装置において、パッチパターンをセンサにより検出し、濃度調整を行うことが記載されている。

特開２００４−１４２２５０

前記特許文献１に記載の技術においては、ＬＥＤ発光素子とＬＥＤ駆動部とは別個に設けられている。このため、前記ＬＥＤ発光素子とその駆動部との構成が複雑であり、配線処理などが煩雑になる。したがって、パッチパターンの形成と濃度調整が簡単に行なえ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、パッチパターンの形成と濃度調整を簡単な構成で行なう
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、基板に、画像印字用のドット光源からなる複数の発光素子を配列した発光素子ラインと、前記各発光素子を駆動する駆動回路とを有し、前記基板に、パッチパターンを形成する発光素子を設けたことを特徴とする。このように、本発明のラインヘッドは、基板に画像印字用のドット光源からなる複数の発光素子と画像印字用の複数の発光素子を制御する駆動回路を設け、同じ基板にパッチパターンを形成する発光素子設けるので、パッチパターンの形成を簡単に行なえる。また、前記駆動回路は濃度調整を行なう際にも画像印字用の複数の発光素子を制御するものであり、濃度調整も簡略化される。さらに、複雑な配線処理が不要となる。

また、本発明のラインヘッドは、前記パッチパターンを形成する発光素子を、前記画像印字用のドット光源と同じ形状のドット光源で形成したことを特徴とする。このように、パッチパターンを形成する複数の発光素子は、画像印字用のドット光源と同じ形状のドット光源で形成しているので、画像印字用のドット光源と同じ工程で製造でき、製作が簡単でコストを低減することができる。

また、本発明のラインヘッドは、前記パッチパターンを形成する複数の発光素子を、画像印字領域内に設けたことを特徴とする。このような構成とすることにより、ラインヘッドのパッチパターンを形成する複数の発光素子を設ける基板位置の制約を受けず、自由度を高めることができる。

また、本発明のラインヘッドは、前記パッチパターンを形成する発光素子を、画像印字用の発光素子として兼用することを特徴とする。このように、ラインヘッドのパッチパターンを形成する発光素子を画像印字用の発光素子としても用いているので、発光素子の利用効率を向上させることができる。

また、本発明のラインヘッドは、前記パッチパターンを形成する発光素子は、前記基板の前記発光素子ラインとは副走査方向で異なる位置に設けたことを特徴とする。このような構成とすることにより、基板スペースの有効利用が図れる。

また、本発明のラインヘッドは、前記パッチパターンを形成する発光素子は、前記画像印字用のドット光源からなる発光素子よりも大きさを大きくしたことを特徴とする。このように、パッチパターンを形成する発光素子の大きさを画像印字用の発光素子よりも大きくしているので、パッチパターンを鮮明に形成することができる。

また、本発明のラインヘッドは、前記基板は透明なガラス基板であることを特徴とする。このような構成とすることにより、画像形成用の発光素子とパッチパターン形成用の発光素子の光量を損なうことなく像担持体に照射することができる。

また、本発明のラインヘッドは、前記画像印字用のドット光源からなる複数の発光素子、および前記パッチパターンを形成する発光素子を有機ＥＬ素子で形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、ラインヘッドの濃度調整を行うための制御系を簡略化できる。

また、本発明のラインヘッドは、前記駆動回路をＴＦＴ駆動回路で形成したことを特徴とする。このような構成とすることにより、ドット光源からなる複数の発光素子と同じ工程で駆動回路を基板に作成できるので、駆動回路作成のコストを低減することができる。

また、本発明のラインヘッドは、前記画像印字用のドット光源からなる複数の発光素子と、前記パッチパターンを形成する発光素子とを前記駆動回路で共通して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、単一の駆動回路でドット光源からなる複数の発光素子と、パッチパターンを形成する発光素子とを駆動するので、駆動回路の有効利用を図ることができる。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、本発明のラインヘッドは、前記駆動回路に、画像印字の発光素子の駆動と、パッチパターン形成の発光素子の駆動とを切り替える切り替え手段を設けたことを特徴とする。このような構成とすることにより、画像印字、およびパッチパターン形成の誤操作を防止できる。

また、本発明のラインヘッドは、前記パッチパターン形成を複数の前記ドット光源で行い、当該複数の発光素子は、前記駆動回路によりパッチパターン形成時に同じタイミングで駆動されることを特徴とする。このような構成とすることにより、パッチパターン形成の制御が簡単になる。

また、本発明のラインヘッドは、前記パッチパターンの検出手段を設け、前記検出手段の検出結果に基づきパッチパターンの濃度を規定値と比較判定する手段と、前記比較判定の結果に基づいて濃度調整信号を形成する制御手段とを有することを特徴とする。このように、パッチパターンの濃度を規定値と比較判定する手段と、比較判定の結果に基づいて濃度調整信号を形成する制御手段を有しているので、濃度調整を精度良く行なうことができる。

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。この構成によれば、タンデム方式の画像形成装置において、ラインヘッドのパッチパターンの作成と、パッチデータを用いた濃度調整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。この構成によれば、ロータリ現像ユニットを備えた画像形成装置において、ラインヘッドのパッチパターンの作成と、パッチデータを用いた濃度調整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、ラインヘッドのパッチパターンの作成と、パッチデータを用いた濃度調整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、
ラインヘッドのパッチパターン形成用の発光素子を、ドット光源の複数の発光素子と同じ基板に、形成しているので、前記パッチパターン作成の構成を簡略化できる。また、かかるパッチデータを用いて濃度調整を簡単に行うことができる。

図９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）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９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。なお、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、各色画像の画像濃度を補正するためのセンサである。なお、図示を省略しているが、中間転写ベルト１６と対向する適宜の位置にレジストパターン検出用のセンサを設ける。

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（イエロー用）、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。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。本実施形態においては、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。このように、図９に示した画像形成装置は、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。

図１は、本発明の実施形態を示す説明図である。図１において、ガラス基板６２には、ドット光源として構成されている画像形成用の発光素子６３が形成されている。画像形成用の発光素子６３が主走査方向の同一線上に複数配列されて、発光素子ラインが形成されている。７２はＴＦＴ駆動回路で、画像形成用の発光素子６３を駆動する。ガラス基板６２の長尺方向Ｘは主走査方向、短尺方向Ｙは副走査方向である。

ガラス基板６２の主走査方向の中央付近には、パッチパターン形成用として機能する発光素子７７を設けている。パッチパターンを形成する発光素子７７は、主走査方向の同一線上に、前記画像形成用のドット光源からなる発光素子６３と同じ形状のドット光源で形成している。また、リード線７７ａにより駆動回路７２に接続されており、パッチパターンを形成する複数の発光素子７７は、図の例では５個同時に駆動される。したがって、パッチパターン形成の制御が簡単になる。

図１で１６は、レジストパターンが形成される中間転写媒体、Ｙａは記録媒体が搬送される方向である。パッチパターン形成用の発光素子７７は、各色ともガラス基板６２の同じ位置に形成されている。各色のパッチパターン８１Ｐは、中間転写媒体１６の副走査方向の基準線Ｗ上の同じ位置に形成される。このような各色のパッチパターン８１Ｐは、パッチパターン形成用の発光素子７７を所定時間連続点灯することにより形成される。８２は、パッチパターン検出用のセンサである。

図１の例では、パッチパターンを形成する発光素子７７は印字領域内に設けているが、パッチパターンは記録紙へは転写されないようにしている。したがって、パッチパターンが画像印字の妨げとなることはない。
このように、パッチパターンを形成するための発光素子７７を印字領域内に設けることができるので、パッチパターンを形成するための発光素子の配置の自由度を高めることができる。

図１の例は、図６で説明するように、画像形成用の発光素子６３の駆動と、パッチパターン形成用の発光素子７７の駆動とを行なう駆動回路に、動作を切り替える切り替え手段を設けている。このような構成とすることにより、パッチパターン形成用の発光素子７７を画像印字用の発光素子６３としても兼用できるので、発光素子の有効利用が図れる。また、画像印字、およびパッチパターン形成の誤操作を防止できる。

図１の例は、パッチパターンを形成する複数の発光素子７７は、画像印字用のドット光源からなる発光素子６３と同じ形状のドット光源で形成している。このため、パッチパターンを形成する発光素子として、画像印字用のドット光源からなる発光素子６３と別形状のものを必要としない。すなわち、パッチパターンを形成する発光素子を画像印字用の発光素子と同じ工程で製造でき、製作が簡単でコストを低減することができる。また、パッチパターン形成用の複数のドット光源が同時に駆動されてパッチパターンが所定の長さで形成されるので、パッチパターンの検出が容易に行える。

本発明において、画像形成用の発光素子とパッチパターン形成用の発光素子は、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、ラインヘッドの濃度調整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、ラインヘッドのパッチ調整を行う構成において、発光素子の製造が簡単になる。

画像形成用の発光素子とパッチパターン形成用の発光素子を有機ＥＬ素子で形成している。また、また、駆動回路の制御トランジスタと、ドライブトランジスタをＴＦＴ（Thin Film Transistor）により同一基板上に形成している。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。

なお、図１においては、基板６２として光透過性のガラス基板を用いているので、有機ＥＬ素子からなる画像形成用の発光素子、およびパッチパターン形成用の各発光素子の光量を損なうことなく像担持体に照射することができる。本発明の実施形態においては、ガラス基板６２に、画像印字用のドット光源からなる複数の発光素子６３と、前記画像印字用の複数の発光素子を制御する駆動回路７２を設け、同じガラス基板６２にパッチパターンを形成する発光素子７７を設けるので、パッチパターンの形成を簡単に行なえる。また、前記駆動回路７２は、濃度調整を行なう際にも画像印字用の複数の発光素子６３を制御するものであり、濃度調整も簡略化される。さらに、複雑な配線処理が不要となるという利点がある。

ラインヘッドの発光素子として有機ＥＬ素子を用いた場合には、発光素子自身の光量ムラもレンズアレイの透過光量ムラに比べて小さく、レンズアレイの中心線と発光素子列を高精度に位置決めできれば、光量補正がなくとも光量を均一にすることができ、スポット径も均一となる。このため、高画質なラインヘッドを構成することができる。

図２は、図１の例における濃度調整の処理手順を示すフローチャートである。図２において、パッチパターン形成用の発光素子を点灯して濃度パッチ制御用パターンを印字する（Ａａ）。次に、センサにより濃度検出を行なう（Ｂａ）。続いて規定値とセンサで検出された濃度とを比較し（Ｃａ）、正常な濃度と判定されると画像の印字動作を行なう（Ｅａ）。前記比較の結果、正常な濃度と判定されない場合には、現像電圧の変更などのプロセス制御を行なって（Ｄａ）、手順Ａａに戻り、濃度が正常と判定されるまでＡａ〜Ｄａのループ処理を繰り返す。

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の例につき、図１と異なるところを説明する。パッチパターンを形成する発光素子７８は、図１と同様に主走査方向の同一線上に、前記画像印字用のドット光源からなる発光素子６３と同じ形状のドット光源で形成している。また、リード線７８ａにより駆動回路７２に接続されており、複数のパッチパターンを形成する発光素子７８は、同時に駆動される。図３の例も、図１の例と同様に画像印字の発光素子の駆動と、パッチパターン形成の発光素子の駆動とを切り替える切り替え手段を設けている。

パッチパターンと対応した位置に、パッチパターン検出用のセンサ８２を設ける。図３の例では、パッチパターン形成の発光素子は、例えば１ラインパッチパターンを印字し、１０ライン消灯する（１ｔｏ１０ｏｆｆ）動作を行なう。このような処理により中間転写媒体１６には、８１Ｐａ、８１Ｐｂ、８１Ｐｃ・・・のようなパッチパターンが間歇的に各色で形成される。

図４は、図３の例における濃度調整の処理手順を示すフローチャートである。図２において、パッチパターン形成用の発光素子を点灯して濃度パッチ制御用パターンを印字する（Ａｂ）。次に、センサにより濃度検出を行なう（Ｂｂ）。続いて規定値とセンサで検出された濃度とを比較し（Ｃｂ）、正常な濃度と判定されると画像の印字動作を行なう（Ｅｂ）。前記比較の結果、正常な濃度と判定されない場合には、露光パワーを変更して（Ｄｂ）、手順Ａｂに戻り、濃度が正常と判定されるまでＡｂ〜Ｄｂのループ処理を繰り返す。露光パワーの変更は、パッチパターン形成用の発光素子に対する電流調整により行なう。

図１、図３の例では、駆動回路７２は、画像形成用の発光素子とパッチパターンを形成する複数の発光素子７７、７８を共通して駆動する。後述するように、駆動回路７２はパッチパターン形成時と、画像形成時では、駆動する発光素子を切り替えて制御できるようにしている。このため、パッチパターンを形成する際に別個の駆動回路を設ける必要がないので、コストを低減することができる。

図１、図３の例では、発光素子７７、７８は、リード線７７ａ、７８ａにより駆動回路７２に接続されている。このため、動作シーケンスを制御することにより、任意のタイミングで発光素子７７、７８を駆動し、パッチパターンを形成することができる。パッチパターンを形成するタイミングとしては、画像形成装置の起動時、温度上昇時、一定枚数印宇後、印字中、カートリッジ交換後、など適宜設定できる。

図５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、各色のパッチ濃度を検出する検出部４２、前記濃度情報が記憶されるメモリー４３、ＣＰＵなどで構成される制御回路４４、駆動回路４５が設けられている。また、ＴＦＴからなる駆動回路７２が設けられている。制御回路４４、駆動回路４５、駆動回路７２は、画像形成用の発光素子６３により形成されている１ラインの発光素子ラインを制御する。なお、駆動回路４５は、図６、８のシフトレジスタ９８が対応している。

制御回路４４は、メモリ４３に記憶されている前記パッチ濃度情報に基づいて、濃度調整の制御信号を形成する。制御回路４４は、各色について、濃度調整の制御信号を形成して駆動回路４５に供給する。駆動回路４５は、ラインヘッドに配列されている各発光素子を、濃度調整されるように駆動する。

図５では、濃度検出部４２、メモリ４３、駆動回路４５の処理、制御について、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により直接パッチ濃度検出部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６は、本発明の制御部の構成を示す回路図であり、図１の構成と対応している。図６において、９２は例えば本体側のコントローラに接続されて制御データの送受信が行われる周辺回路、９４はスキャンライン、９５はデータライン、９６はサプライライン（アノード側電源線）、９７はカソード側電源線で、画像形成用のドット光源からなる発光素子６３と、レジストパターン形成用の発光素子７５のカソードに共通に接続される。９８は制御データを転送するシフトレジスタである。なお、７０は、画像形成用の発光素子６３で形成される発光素子ラインである。

前記各ドット光源からなる発光素子６３は、個別に接続されたＴＦＴ回路７２で制御される。図６の例では、本体側のコントローラで形成された制御データが周辺回路９２に入力され、周辺回路９２からシフトレジスタ９８に出力される。シフトレジスタ９８は、制御データに基づきスキャンライン９４を選択する。スキャンライン９４は、前記各ＴＦＴ回路７２に接続されており、シフトレジスタ９８で選択されたスキャンライン９４は、接続されているドット光源駆動用の各ＴＦＴ回路７２に制御信号を印加する。

また、周辺回路９２はデータライン９５とサプライライン９６に接続されており、スキャンライン９４から制御信号が印加されたＴＦＴ回路７２が起動し、対応するドット光源からなる発光素子６３が点灯する。図６の例では、サプライライン９６に、ドット光源駆動用のスイッチＳａを設ける。また、レジストパターンを形成する発光素子７７は、スイッチＳｂ、リード線７７ａ、サプライライン９６を介して一方電源に接続される。

ラインヘッドのパッチパターンを形成する発光素子７７の駆動は、前記した所定のタイミング（画像形成装置の起動時、温度上昇時、一定枚数印宇後、印字中、カートリッジ交換後、など）で行う。この際には、周辺回路９２から画像印字とは異なる制御データをシフトレジスタ９８に出力する。スイッチＳａをオン、スイッチＳｂをオフにして印字画像を形成する。また、スイッチＳｂをオン、スイッチＳａをオフにしてパッチパターンを形成する。このような切り替え手段であるスイッチＳａ、スイッチＳｂを設けているので、発光素子を印字画像形成と、パッチパターンの形成に兼用できる。なお、スイッチＳａ、スイッチＳｂは、ＴＦＴのような電子的スイッチで形成することができる。

本発明のラインヘッドは、図１、図３に記載されているように、ガラス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駆動回路を有している。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。このように、発光素子とその駆動回路を共通してガラス基板上に形成しているので、構成が簡単であり、配線処理も簡略に行うことができる。

図７は、本発明の異なる実施形態を示す説明図である。図７の例では、パッチパターンを形成する発光素子７５を、ガラス基板６２上の画像形成用の発光素子６３とは副走査方向で異なる位置に形成している。パッチパターンを形成する発光素子７５は、ドット光源からなる画像形成用の発光素子６３よりも主走査方向に長い長方形状に形成される。このように、パッチパターンを形成する発光素子７５の面積を大きくしているので、パッチパターンを鮮明に形成できる。

図７の例でも、パッチパターンは画像形成領域内に形成されるが、記録紙には印字されない構成としているので、画像の印字の妨げにはならない。また、図１と同様に、透明なガラス基板６２上に画像形成用の発光素子６３、パッチパターン形成用の発光素子７５、駆動回路７２を形成している。このため、これらの各発光素子および駆動回路を作成する処理が簡単になり、配線処理も簡略化される。

なお、図１の構成と異なり、パッチパターン形成用の発光素子７５を独立して設けている。このため、画像形成用の発光素子６３がパッチパターン形成にも使用されることにより、当該発光素子の動作時間が長くなって劣化が促進されることがない。したがって、画像形成用の発光素子６３の寿命を延長できるという利点がある。

図７の例では、パッチパターン形成用の発光素子７５の駆動回路は、画像形成用の発光素子６３の駆動回路７２とは別個に設けている。例えば、ラインヘッドを含む機構（メカ）を制御するメカコントローラに係る駆動回路を設けることができる。このため、任意のタイミングでパッチパターン形成を行なうことができる。なお、この例では、パッチパターン形成用の発光素子７５の駆動回路をガラス基板６２の外部に設けているが、前記のように、画像形成用の発光素子６３の駆動回路７２をガラス基板６２の上に共通して設けているので、従来の構成よりも簡略化できる。

図７の例においても、パッチパターン形成用の発光素子７５を、前記駆動回路７２で制御する構成とすることができる。図８は、その制御例を示す回路図である。図６と異なるところを説明する。図８において、９２は例えば本体側のコントローラに接続されて制御データの送受信が行われる周辺回路、９４はスキャンライン、９５はデータライン、９６はサプライライン（アノード側電源線）、９７はカソード側電源線で、画像形成用の発光素子６３とパッチパターン形成用の発光素子７５のカソードに共通に接続される。７０は、画像形成用の発光素子６３で形成される発光素子ラインである。

前記画像形成用の発光素子６３は、個別に接続されたＴＦＴ回路７２で制御され、パッチパターン形成用の発光素子７５は図示左端のＴＦＴ回路７２ａで制御される。なお、便宜上パッチパターン形成用の発光素子７５、その制御を行なうＴＦＴ回路７２ａは、図示左端に記載している。

図８の例では、本体側のコントローラで形成された制御データが周辺回路９２に入力され、周辺回路９２からシフトレジスタ９８に出力される。シフトレジスタ９８は、制御データに基づきスキャンライン９４を選択する。スキャンライン９４は、前記各ＴＦＴ回路７２に接続されており、シフトレジスタ９８で選択されたスキャンライン９４は、接続されている画像形成用の発光素子６３の各ＴＦＴ回路７２、またはＴＦＴ回路７２ａに制御信号を印加する。

また、周辺回路９２はデータライン９５とサプライライン９６に接続されており、スキャンライン９４から制御信号が印加されたＴＦＴ回路７２が起動し、対応するドット光源６３が点灯する。この際に、ＴＦＴ回路７２ａが起動すると、パッチパターン形成用の発光素子７５が点灯する。

ラインヘッドの発光部に有機ＥＬ素子を用いた場合には、発光画素列は単一の基板上に半導体プロセスを用いて製造されるため、その直線性は、従来のＬＥＤに比べて極めて高精度に構成することが可能となる。さらに、発光素子自身の光量ムラもレンズアレイの透過光量ムラに比べて小さく、レンズアレイの中心線と発光素子列を高精度に位置決めできれば、光量補正がなくとも光量を均一にすることができ、スポット径も均一となる。このため、高画質なラインヘッドを構成することができる。また、有機ＥＬ素子は、面状発光体であるから、任意の形状で発光可能であり、パッチパターンを形成するための発光素子の作成が容易に行える。

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１０は、かかる画像形成装置の縦断側面図である。図１０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。なお、前記したラインヘッドの傾き検出用パターンの検出手段を、中間転写ベルト１６９の表面上の任意の位置に設けることができる。

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。給紙トレイ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、ラインヘッドのパッチパターンの作成と、濃度調整を簡単に行うことができる。

また、図９に示したタンデム式の画像形成装置において、ラインヘッドのパッチパターンの作成と、濃度調整を簡単に行うことができる。なお、図９、図１０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、ラインヘッドのパッチパターンの作成と、濃度調整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。 濃度調整の処理手順の例を示すタイミングチャートである。 本発明の実施形態を示す説明図である。 図３における濃度調整の処理手順の例を示すタイミングチャートである。 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説明図である。 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画像形成装置の縦断側面図である。 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。

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（ラインヘッド）、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…色ずれのタイキング検出部、４３…メモリ、４４…制御回路、４５…駆動回路、４７…本体コントローラ、６０…ハウジング、６２…ガラス基板、６３…画像形成用の発光素子、７２…駆動回路、７５、７７…パッチパターン形成用の発光素子、８２…パッチ検出用センサ、８１Ｐ…パッチパターン、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 (16)

1. 基板に、画像印字用のドット光源からなる複数の発光素子を配列した発光素子ラインと、前記各発光素子を駆動する駆動回路とを有し、前記基板に、パッチパターンを形成する発光素子を設けたことを特徴とする、ラインヘッド。
2. 前記パッチパターンを形成する発光素子を、前記画像印字用のドット光源と同じ形状のドット光源で形成したことを特徴とする、請求項１に記載のラインヘッド。
3. 前記パッチパターンを形成する複数の発光素子を、画像印字領域内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。
4. 前記パッチパターンを形成する発光素子を、画像印字用の発光素子として兼用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. 前記パッチパターンを形成する発光素子は、前記基板の前記発光素子ラインとは副走査方向で異なる位置に設けたことを特徴とする、請求項１または請求項３に記載のラインヘッド。
6. 前記パッチパターンを形成する発光素子は、前記画像印字用のドット光源からなる発光素子よりも大きさを大きく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. 前記基板は透明なガラス基板であることを特徴とする、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。
8. 前記画像印字用のドット光源からなる複数の発光素子、および前記パッチパターンを形成する発光素子を有機ＥＬ素子で形成したことを特徴とする、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。
9. 前記駆動回路をＴＦＴ駆動回路で形成したことを特徴とする、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。
10. 前記画像印字用のドット光源からなる複数の発光素子と、前記パッチパターンを形成する発光素子とを前記駆動回路で共通して駆動することを特徴とする、請求項１ないし請求項９のいずれかに記載のラインヘッド。
11. 前記駆動回路に、画像印字の発光素子の駆動と、パッチパターン形成の発光素子の駆動とを切り替える切り替え手段を設けたことを特徴とする、請求項１０に記載のラインヘッド。
12. 前記パッチパターン形成を複数の前記ドット光源で行い、当該複数の発光素子は、前記駆動回路によりパッチパターン形成時に同じタイミングで駆動されることを特徴とする、請求項１０または請求項１１に記載のラインヘッド。
13. 前記パッチパターンの検出手段を設け、前記検出手段の検出結果に基づきパッチパターンの濃度を規定値と比較判定する手段と、前記比較判定の結果に基づいて濃度調整信号を形成する制御手段とを有することを特徴とする、請求項１ないし請求項１２のいずれかに記載のラインヘッド。
14. 像担持体の周囲に帯電手段と、請求項１ないし請求項１３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。
15. 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１３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。
16. 中間転写部材を備えたことを特徴とする、請求項１４または請求項１５に記載の画像形成装置。

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