JP2016042128A - 発光装置および画像形成装置 - Google Patents
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また特許文献2には、像担持体を移動し順次画素に対して各列の1ラインの発光素子で多重露光を行うようにした画像形成装置であって、同一の画素を露光する各ラインの発光素子を同一光量で発光させる制御手段と、主走査方向のDOT毎に副走査方向のDOTが発光した回数をカウントするカウント手段と、カウント手段のカウント値に応じて副走査方向の発光DOTを決定する発光DOT決定手段と、を設けた画像形成装置が開示されている。
本発明の目的は、発光素子間で点灯時間を変更しない場合と比較して、装置の状態を調整する画像を形成する箇所における光量を増加させる発光装置等を提供することにある。
請求項2に記載の発明は、前記制御部は、前記装置の状態を調整する画像を形成する箇所に対応する発光素子については通常よりも遅い速度で順次点灯させ、他の発光素子については通常よりも速い速度で順次点灯可能な状態にさせることを特徴とする請求項1に記載の発光装置である。
請求項3に記載の発明は、前記制御部は、前記装置の状態を調整する画像を形成する箇所に対応する発光素子については通常よりも遅い速度で順次点灯させ、他の発光素子については点灯させないようにすることを特徴とする請求項1に記載の発光装置である。
請求項4に記載の発明は、前記制御部は、前記装置の状態を調整する画像を形成する箇所に対応する発光素子について、通常の速度で順次点灯させるとともに通常よりも速い速度で再度順次点灯させることを特徴とする請求項1に記載の発光装置である。
請求項5に記載の発明は、前記発光素子は、予め定められた個数毎に発光素子アレイチップに搭載されるとともに、当該発光素子アレイチップは主走査方向に沿って複数配列し、前記装置の状態を調整する画像は、複数の前記発光素子アレイチップのうち2個の当該発光素子アレイチップの境界の位置に対応する箇所をまたぎ形成されることを特徴とする請求項3または4に記載の発光装置である。
請求項6に記載の発明は、主走査方向に列状に配列し順次点灯する複数の発光素子が備えられた発光素子アレイチップを主走査方向に沿って複数配列するとともに、装置の状態を調整する画像を形成する箇所に対応する位置において当該発光素子アレイチップを副走査方向にさらに加えて配置した発光素子アレイチップ群と、前記複数の発光素子の光出力を結像させるための光学素子と、を備え、前記装置の状態を調整する画像を形成するときには、副走査方向に並べて配置された前記発光素子アレイチップの前記発光素子がともに点灯することを特徴とする発光装置である。
請求項7に記載の発明は、像を保持する像保持体と、前記像保持体の表面を帯電させる帯電手段と、主走査方向に沿って配列し順次点灯する複数の発光素子から発する光により前記像保持体を露光し、静電潜像を形成させる静電潜像形成手段と、前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、前記静電潜像として装置の状態を調整する画像を形成するときに、当該装置の状態を調整する画像を形成する箇所に対応する発光素子について他の発光素子より点灯時間を長くするため順次点灯させる速度を変更する制御部と、を備えることを特徴とする画像形成装置である。
請求項2の発明によれば、装置の状態を調整する画像を形成する箇所に対応する発光素子について通常よりも遅い速度で順次点灯させ、他の発光素子については通常よりも速い速度で順次点灯しない場合に比較して、装置の状態を調整する画像を形成する箇所への光量を増大させることができる。
請求項3の発明によれば、装置の状態を調整する画像を形成する箇所に対応する発光素子について通常よりも遅い速度で順次点灯させない場合に比較して、装置の状態を調整する画像を形成する箇所に対応する発光素子について光量を増大させることができる。
請求項4の発明によれば、休止期間を利用して発光素子の光量を増大させることができる。
請求項5の発明によれば、2個の発光素子アレイチップを利用して発光素子の光量を増大させることができる。
請求項6の発明によれば、発光素子間で点灯時間を変更しない場合と比較して、装置の状態を調整する画像を形成するときに光量が不足しにくい発光装置を提供できる。
請求項7の発明によれば、発光素子間で点灯時間を変更しない場合と比較して、良好な画質を得ることができる画像形成装置を提供することができる。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図1は、本実施の形態の画像形成装置1の概要を示す図である。
この画像形成装置1は、一般にタンデム型と呼ばれる画像形成装置である。画像形成装置1は、各色の画像データに対応して画像形成を行なう画像形成部10を備える。また、この画像形成装置1は、各画像形成ユニット11で形成された各色成分トナー像を順次転写(一次転写)保持させる中間転写ベルト20を具備する。さらに、この画像形成装置1は、中間転写ベルト20に転写されたトナー像を用紙Pに一括転写(二次転写)させる二次転写装置30を備える。さらにまた、この画像形成装置1は、二次転写されたトナー像を用紙P上に定着させる定着装置50を有している。さらに画像形成装置1は、画像形成装置1の各機構部を制御するとともに、画像データに対して予め定められた画像処理を施す画像出力制御部90を備える。
また、中間転写ベルト20を挟んで駆動ロール21と対向する部位には、二次転写後の中間転写ベルト20上の残留物(トナー等)を除去するベルトクリーナ26が配設されている。そして、中間転写ベルト20には、濃度検出センサ27が対向配置されている。濃度検出センサ27は、黒の画像形成ユニット11Kに隣接して配置されており、中間転写ベルト20上に一次転写された各色のトナー像を読み取って、その濃度を検知する。
図2は、本実施の形態が適用される発光素子ヘッド14の構成を示した図である。この発光素子ヘッド14は、ハウジング61と、発光素子として複数のLEDを備えた発光部63と、発光部63や信号発生回路100(後述の図3参照)等を搭載する回路基板62と、LEDから出射された光出力を結像させて感光体を露光し静電潜像を形成させるための光学素子の一例としてのロッドレンズ(径方向屈折率分布型レンズ)アレイ64とを備えている。
図3は、発光素子ヘッド14における回路基板62および発光部63の上面図である。
図3に示すように、発光部63は、回路基板62上に、60個の発光素子アレイチップの一例としての発光チップC(C1〜C60)を、主走査方向に二列に向かい合わせて千鳥状に配置して構成されている。つまりこの場合、LEDは、予め定められた個数毎に発光チップCに搭載されるとともに、発光チップCは主走査方向に沿って複数配列する。この場合LEDは、主走査方向に沿って配列し、発光チップC毎に主走査方向または主走査方向とは逆方向に向けて順次点灯する。さらに、回路基板62は、発光チップCの発光素子アレイ(後述の図4参照)の発光を制御する制御部の一例としての信号発生回路100を搭載している。
図4(a)〜(b)は、本実施の形態が適用される発光チップCの構造を説明した図である。
図4(a)は、発光チップCをLEDの光が出射する方向から見た図である。また図4(b)は、図4(a)のIVb−IVb断面図である。
発光チップCには、発光素子アレイの一例として主走査方向に列状に配される複数のLED71が直線状に等間隔で配されている。また基板70の両側に発光素子アレイを駆動する信号を入出力するための電極部の一例としてのボンディングパッド72が発光素子アレイを挟むようにして配されている。そしてそれぞれのLED71には光が出射する側にマイクロレンズ73が形成されている。このマイクロレンズ73により、LED71から出射した光は集光され、感光体ドラム12(図2参照)に対して、効率よく光を入射させることができる。
このマイクロレンズ73は、光硬化性樹脂等の透明樹脂からなり、より効率よく光を集光するためその表面は非球面形状をとることが好ましい。また、マイクロレンズ73の大きさ、厚さ、焦点距離等は、使用されるLED71の波長、使用される光硬化性樹脂の屈折率等により決定される。
なお、本実施の形態では、発光チップCとして例示した発光素子アレイチップとして自己走査型発光素子アレイ(SLED:Self-Scanning Light Emitting Device)チップを使用するのが好ましい。自己走査型発光素子アレイチップは、発光素子アレイチップの構成要素としてpnpn構造を持つ発光サイリスタを用い、発光素子の自己走査が実現できるように構成したものである。
信号発生回路100には、画像出力制御部90(図1参照)より、ライン同期信号Lsync、画像データVdata、クロック信号clk、およびリセット信号RST等の各種制御信号が入力されるようになっている。そして、信号発生回路100は、外部から入力されてくる各種制御信号に基づいて、例えば画像データVdataの並べ替えや出力値の補正等を行い、各発光チップC(C1〜C60)のそれぞれに対して発光信号φI(φI1〜φI60)を出力する。なお、本実施の形態では、各発光チップC(C1〜C60)のそれぞれに、1個ずつ発光信号φI(φI1〜φI60)が供給されるようになっている。
発光チップCは、60個の転送サイリスタS1〜S60、60個の発光サイリスタL1〜L60を備えている。なお、発光サイリスタL1〜L60は、転送サイリスタS1〜S60と同様のpnpn接続を有しており、その中のpn接続を利用することで発光ダイオード(LED)としても機能するようになっている。また、発光チップCは、59個のダイオードD1〜D59および60個の抵抗R1〜R60を備えている。さらに、発光チップCは、第1転送信号φ1、第2転送信号φ2、そしてスタート転送信号φSが供給される信号線に、過剰な電流が流れるのを防止するための転送電流制限抵抗R1A、R2A、R3Aを有している。なお、発光素子アレイ81を構成する発光サイリスタL1〜L60は、図中左側からL1、L2、…、L59、L60の順で配列され、発光素子列すなわち発光素子アレイ81を形成している。また、転送サイリスタS1〜S60も、図中左側からS1、S2、…、S59、S60の順で配列され、スイッチ素子列すなわちスイッチ素子アレイ82を形成している。さらに、ダイオードD1〜D59も、図中左からD1、D2、…、D58、D59の順で配列されている。さらにまた、抵抗R1〜R60も、図中左からR1、R2、…R59、R60の順で配列されている。
各転送サイリスタS1〜S60のアノード端子は、GND端子に接続されている。このGND端子には、電源ライン102(図5参照)が接続され、接地される。
上述したように、各画像形成ユニット11Y、11M、11C、11Kは、それぞれ電子写真方式によって対応する色成分トナー像を形成し、形成された各色成分トナー像を中間転写ベルト20に一次転写している。タンデム型の画像形成装置1では、それぞれ別々の感光体ドラム12、帯電ロール13および一次転写ロール16を用いているため、色毎にその劣化の度合いが異なる。すなわち、感光体ドラム12に設けられた感光層の厚み、帯電ロール13や一次転写ロール16の抵抗値などが画像形成ユニット11毎に相違している。また、色毎のトナーの帯電特性なども異なる。このため、各色で同一濃度の画像を形成すべく各画像形成ユニット11Y、11M、11C、11Kで対応する色成分トナー像を形成し、それを中間転写ベルト20上に一次転写したとしても、中間転写ベルト20上に形成された各色成分トナーの画像の濃度は、実際には同一とはなりにくい。
図8は、発光素子ヘッド14による露光量とこれにより帯電した感光体ドラム12の電位との関係を示した図である。
図示するように発光素子ヘッド14による露光量が大きくなるほど感光体ドラム12の電位は下降する。そして発光素子ヘッド14による通常の露光量は、図示したようにR1〜R2の範囲(通常使用範囲)であり、この範囲内で通常の静電潜像の形成が行なわれる。
図9は、本実施形態における信号発生回路100の機能構成例を表すブロック図である。なお図9では、信号発生回路100が有する種々の機能のうち本実施形態に関係するものを選択して図示している。
図示するように本実施の形態の信号発生回路100は、画像情報取得部111と、段差補正部112と、点灯順序並び替え部113と、駆動波形生成部114と、取り付け誤差記憶部115とを備える。
次に発光素子ヘッド14で露光量を大きくする方法について説明を行なう。
ここでは発光素子ヘッド14で露光量を大きくする方法として、まず第1の実施形態について説明を行なう。
本実施の形態では、基準パッチを形成する箇所に対応するLED71について通常より、より長く点灯を行なうとともに、基準パッチが形成されないその他の箇所に対応するLED71について通常より、より短く点灯を行なう。そしてこれを実現するため駆動波形生成部114により生成される駆動波形の変更を行なう。
なおここでは説明をわかりやすくするため第1転送信号φ1について代表して図示をしているが、他の駆動波形もこれに応じて変更される。
このうち図10(a)は、通常の画像形成動作において駆動波形生成部114が生成する駆動波形について示した図である。即ち、図7で示した第1転送信号φ1と同等のものである。また図10(b)は、基準パッチを作成する際に駆動波形生成部114が生成する駆動波形について示した図である。
図10(c)では、発光チップCは、図3に示したように主走査方向に沿って配列し、この場合は、千鳥状に配列する。また図10(c)では、基準パッチTを作成する発光チップCを発光チップCnで図示している。そして発光チップCnの端部を除く中央付近で基準パッチTを作成している。なお図中矢印は、それぞれの発光チップCのLED71を順次点灯させる方向を示しており、この場合、LED71が主走査方向に向けて順次点灯する発光チップCと、LED71が主走査方向とは逆方向に向けて順次点灯する発光チップCとが交互に配列する。そして発光チップCnは、主走査方向とは逆方向に向けて順次点灯する。
次に発光素子ヘッド14で露光量を大きくする方法として、第2の実施形態について説明を行なう。
本実施の形態では、基準パッチを形成する箇所に対応するLED71について通常より、より長く点灯を行なうとともに、基準パッチが形成されないその他の箇所に対応するLED71については点灯を行なわない。そしてこれを実現するため駆動波形生成部114により生成される駆動波形の変更を行なう。
このうち図11(a)は、図10(a)と同様の図であり、通常の画像形成動作において駆動波形生成部114が生成する駆動波形について示した図である。また図11(b)は、基準パッチを作成する際に駆動波形生成部114が生成する駆動波形について示した図である。なおここでも説明をわかりやすくするため第1転送信号φ1について代表して図示をしている。
図11(c)では、基準パッチTを作成する発光チップCを発光チップCn1および発光チップCn2で図示している。そしてこの場合、基準パッチTは、2個の発光チップCの境界の位置に対応する箇所をまたぎ形成される。そして基準パッチTを作成するときには、発光チップCn1および発光チップCn2を使用し、それぞれの点灯開始位置を図示するように基準パッチTの内部の位置に対応する位置とする。このとき発光チップCn1は、主走査方向とは逆方向に向けて順次点灯し、発光チップCn2は、主走査方向に向けて順次点灯する。そしてこれにより基準パッチTを作成する。本実施の形態では、発光チップCn1、Cn2のLED71は、1ライン形成の時間内では、全ては点灯できず、途中までしか点灯しないが、図示するように点灯しないLED71は、基準パッチTの作成する箇所の範囲外に位置する。よってもともと点灯させないLED71であり、基準パッチTを作成するためには、問題は生じない。
次に発光素子ヘッド14で露光量を大きくする方法として、第3の実施形態について説明を行なう。
本実施の形態では、発光チップCのLED71についてまず通常の点灯を行なうとともに、さらに休止期間を利用して基準パッチTを形成する箇所に対応するLED71について順次点灯させる速度を通常より速くして点灯を行なう。即ち、基準パッチTを形成する箇所に対応するLED71については、複数回(例えば、2回)点灯し、多重露光(点灯回数が2回の場合は、二重露光)が行なわれる。
このうち図12(a)は、通常の画像形成動作において駆動波形生成部114が生成する駆動波形について示した図である。また図12(b)は、基準パッチを作成する際に駆動波形生成部114が生成する駆動波形について示した図である。なおここでも説明をわかりやすくするため第1転送信号φ1について代表して図示をしている。
図12(c)では、基準パッチTを作成する発光チップCを発光チップCn1および発光チップCn2で図示している。そしてこの場合、図11(c)と同様に、基準パッチTは、2個の発光チップCの境界の位置に対応する箇所をまたぎ形成される。そして基準パッチTを作成するときには、発光チップCn1および発光チップCn2を使用し、それぞれの点灯開始位置を図示するように基準パッチTの内部の位置に対応する位置とする。
次に発光素子ヘッド14で露光量を大きくする方法として、第4の実施形態について説明を行なう。
上述した第1の実施形態〜第3の実施の形態では、信号発生回路100は、基準パッチTを形成するときに、基準パッチTを形成する箇所に対応するLED71について他の箇所に対応するLED71より点灯時間を長くするためLED71を順次点灯させる速度を変更する制御を行なっていた。
一方、第4の実施形態では、基準パッチTを形成する箇所に対応する位置において発光チップCを副走査方向にさらに加えて配置する。そして基準パッチTを形成するときには、副走査方向に並べて配置された発光チップCのLED71がともに点灯する。
図13では、基準パッチTを作成する発光チップCを発光チップCn1および発光チップCn2で図示している。このうち発光チップCn1は、図3で示した主走査方向に沿って配列する発光チップCの中の1つである。対して発光チップCn2は、これらとは別に設けられ、図13の例では、発光チップCn2は、発光チップCn1を副走査方向にずらした位置に設けられる。即ち、発光チップCn1の長辺方向と発光チップCn2の長辺方向は、ほぼ平行に並ぶとともに、発光チップCn1の短辺方向と発光チップCn2の短辺方向は、ほぼ平行に並ぶ。
さらに第1の実施形態〜第3の実施の形態によれば、駆動波形生成部114によりLED71を順次点灯させる速度を変更する制御を行えばよいため、発光素子ヘッド14を製造する際の費用はほとんど増大しない。また第4の実施の形態によれば、発光チップCが基準パッチTを作成する箇所のみ発光チップCを加えて配置すればよく、同様に発光素子ヘッド14を製造する際の費用の増大は少ない。
第1の実施形態により基準パッチTを形成した。
このとき1ライン周期をx[μs]、早転送のときの転送周期をy[μs]とした場合、通常の場合と比較して、
(x−((a−c)/b)×y)/(c/b)/(x×b/a)
=a(x−y(a−c)/b)/bx倍
の露光量となる。
第2の実施形態により基準パッチTを形成した。
2個の発光チップCで露光箇所を分け、均等にc/2[mm]ずつ露光を行なった。このとき1個の発光チップCについて通常はa[mm]分露光していたのに対し、c/2[mm]分の露光となるため、2a/c倍の露光量となる。
第3の実施形態により基準パッチTを形成した。
2個の発光チップCで露光箇所を分け、均等にc/2[mm]ずつ露光を行なった。1ライン周期をx[μs]、休止期間をz[μs]とすると、通常の場合と比較して、
{(x−z/(a/b)+z/(a/b×c/2a)}/{(x−z)/(a/b)}
=a(x−bz/a+cz/2b)/b(x−z)倍
の露光量となる。
第4の実施形態により基準パッチTを形成した。
この場合、通常の1個の発光チップCで露光をする場合に比較して、2個の発光チップCで露光を行なうため、2倍の露光量となる。
また上述した例では、装置の状態を調整する画像として濃度補正用画像について説明したがこれに限られるものではない。例えば、各画像形成ユニット11(11Y、11M、11C、11K)(図1参照)にて形成される各色トナー像の位置ずれを補正する画像位置補正制御(所謂「レジストレーションコントロール」)を行なうときに用いられる画像位置補正用画像(レジコンパッチ)を形成する場合についても適用できる。
Claims (7)
- 主走査方向に沿って配列し、順次点灯する複数の発光素子と、
前記複数の発光素子の光出力を結像させるための光学素子と、
装置の状態を調整する画像を形成する箇所に対応する発光素子について他の発光素子より点灯時間を長くするため順次点灯させる速度を変更する制御部と、
を備えることを特徴とする発光装置。 - 前記制御部は、前記装置の状態を調整する画像を形成する箇所に対応する発光素子については通常よりも遅い速度で順次点灯させ、他の発光素子については通常よりも速い速度で順次点灯可能な状態にさせることを特徴とする請求項1に記載の発光装置。
- 前記制御部は、前記装置の状態を調整する画像を形成する箇所に対応する発光素子については通常よりも遅い速度で順次点灯させ、他の発光素子については点灯させないようにすることを特徴とする請求項1に記載の発光装置。
- 前記制御部は、前記装置の状態を調整する画像を形成する箇所に対応する発光素子について、通常の速度で順次点灯させるとともに通常よりも速い速度で再度順次点灯させることを特徴とする請求項1に記載の発光装置。
- 前記発光素子は、予め定められた個数毎に発光素子アレイチップに搭載されるとともに、当該発光素子アレイチップは主走査方向に沿って複数配列し、
前記装置の状態を調整する画像は、複数の前記発光素子アレイチップのうち2個の当該発光素子アレイチップの境界の位置に対応する箇所をまたぎ形成されることを特徴とする請求項3または4に記載の発光装置。 - 主走査方向に列状に配列し順次点灯する複数の発光素子が備えられた発光素子アレイチップを主走査方向に沿って複数配列するとともに、装置の状態を調整する画像を形成する箇所に対応する位置において当該発光素子アレイチップを副走査方向にさらに加えて配置した発光素子アレイチップ群と、
前記複数の発光素子の光出力を結像させるための光学素子と、
を備え、
前記装置の状態を調整する画像を形成するときには、副走査方向に並べて配置された前記発光素子アレイチップの前記発光素子がともに点灯することを特徴とする発光装置。 - 像を保持する像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電させる帯電手段と、
主走査方向に沿って配列し順次点灯する複数の発光素子から発する光により前記像保持体を露光し、静電潜像を形成させる静電潜像形成手段と、
前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、
前記静電潜像として装置の状態を調整する画像を形成するときに、当該装置の状態を調整する画像を形成する箇所に対応する発光素子について他の発光素子より点灯時間を長くするため順次点灯させる速度を変更する制御部と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
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