JP2023020376A - 露光ヘッド及び画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

Figure 2023020376000001
【課題】画質を劣化させずにノイズを低減すること。
【解決手段】感光ドラム102を露光する露光ヘッド106は、TFT基板205と、TFT基板205の表面において、複数の発光素子602が主走査方向に配列された発光素子列604を備え、複数の発光素子列604が主走査方向に直交する副走査方向に配列されている発光部と、複数の発光素子602からの光を感光ドラム102上に集光するレンズアレイ203と、を有する。複数の発光素子列604は、副走査方向の間隔が副走査方向の解像度の非整数倍となるように配列されていると共に、副走査方向の間隔に応じたタイミングで発光素子列604毎に発光する。
【選択図】図4

Description

本発明は、感光ドラムを露光する露光ヘッド及びこれを備えた画像形成装置に関する。
従来、LED又は有機EL等の発光素子を用いた露光ヘッドによって感光ドラムを露光して感光ドラム上に潜像形成を行う電子写真方式のプリンタが一般的に知られている。このような露光ヘッドは、感光ドラムの長手方向に配列した発光素子列と、発光素子列からの光を感光ドラム上に結像するレンズアレイと、によって構成されている。発光素子としてのLED又は有機ELは、発光面からの光の照射方向がレンズアレイの光軸と平行となる面発光素子アレイである。
ここで、露光ヘッドにおいて、発光素子列の長さは感光ドラム上における画像形成領域幅に応じて決まり、発光素子の間隔はプリンタの画像解像度に応じて決まる。例えば、1200dpiのプリンタでは、画素の間隔は21.16μm(小数点3桁以降は省略)であるため、発光素子の間隔も21.16μmとなる。このような露光ヘッドを用いたプリンタは、レーザビームをポリゴンモータで偏向走査するレーザ走査方式のプリンタと比較して、使用する部品数が少ないため、装置の小型化及び低コスト化が容易である。
このような状況において、従来、長尺の透明のガラス基板上にTFT回路及び有機ELを設けた露光ヘッドが知られている(例えば、特許文献1)。また、従来、長尺の基板上に集積回路薄膜及び発光層薄膜を貼り付けたLED/駆動IC複合チップを用いて形成した露光ヘッドが知られている(例えば、特許文献2)。更に、従来、長尺の基板上に自己走査型の発光素子が形成された化合物半導体チップを設けた露光ヘッドが知られている(例えば、特許文献3)。
特開2015-112856号公報 特開2009-296003号公報 特開2017-183436号公報
しかしながら、特許文献1から特許文献3においては、基板が細長い長尺の形状であり、このような基板に形成された配線が電気的にはアンテナとみなせるため、電気的なノイズを放射し易いという課題を有する。
また、300mmの画像幅に対応すると共に1200dpiの画像解像度の露光ヘッドは、主走査方向に14,000個以上の発光素子が必要であり、多数の発光素子を備えている。このような露光ヘッドにおいて多数の発光素子を点灯させる場合には、スイッチングノイズ等のノイズが増えてしまい、基板の形状と相俟ってノイズを放射しやすいという課題を有する。これに対して、発光素子の発光タイミングをずらしてノイズを低減する手法も考えられるが、発光タイミングをずらした場合には、形成される画像の副走査方向の位置がずれて画質の劣化を生じることが懸念される。
本発明の目的は、画質を劣化させずにノイズを低減することができる露光ヘッド及び画像形成装置を提供することである。
本発明に係る露光ヘッドは、感光ドラムを露光する露光ヘッドであって、基板と、前記基板の表面において、複数の発光素子が主走査方向に配列された発光素子列を備え、複数の前記発光素子列が前記主走査方向に直交する副走査方向に配列されている発光部と、前記複数の発光素子からの光を前記感光ドラム上に集光するレンズアレイと、を有し、複数の前記発光素子列は、前記副走査方向の間隔が前記副走査方向の解像度の非整数倍となるように配列されていると共に、前記間隔に応じたタイミングで前記発光素子列毎に発光する、ことを特徴とする。
本発明によれば、画質を劣化させずにノイズを低減することができる。
本発明の実施の形態1に係る画像形成装置の模式図である。 本発明の実施の形態1に係る露光ヘッド及び感光ドラムの模式図である。 本発明の実施の形態1に係る露光ヘッドの構成を示す模式図である。 本発明の実施の形態1に係る露光ヘッドの発光素子列の模式図である。 本発明の実施の形態1に係る露光ヘッドの発光素子列の発光タイミングを示す図である。 本発明の実施の形態1に係る露光ヘッドにより感光ドラムに形成される潜像の模式図である。 本発明の実施の形態1に係る露光ヘッドとの比較として従来の露光ヘッドの発光素子列の模式図である。 本発明の実施の形態1に係る露光ヘッドとの比較として従来の露光ヘッドの発光素子列の発光タイミングを示す図である。 本発明の実施の形態1に係る露光ヘッドとの比較として従来の露光ヘッドにより感光ドラムに形成される潜像の模式図である。 本発明の実施の形態2に係る露光ヘッドの構成を示す模式図である。 本発明の実施の形態3に係る露光ヘッドの発光素子列の模式図である。 本発明の実施の形態3に係る露光ヘッドの発光素子列の発光タイミングを示す図である。 本発明の実施の形態3に係る露光ヘッドにより感光ドラムに形成される潜像の模式図である。
以下、実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
(実施の形態1)
<画像形成装置の構成>
本発明の実施の形態1に係る画像形成装置1の構成について、図1を参照しながら、詳細に説明する。
画像形成装置1は、スキャナ部100と、作像部103と、定着部104と、給紙/搬送部105と、レジローラ110と、を有している。
スキャナ部100は、原稿台に置かれた原稿に対して照明を当てて原稿の画像を光学的に読み取り、読み取った画像を電気信号に変換して画像データを作成する。スキャナ部100は、作成した画像データを図示しないプリンタ制御部に出力する。
作像部103は、プリンタ制御部の制御によって動作して、レジローラ110より搬送されるシートに画像を形成し、画像を形成したシートを定着部104に搬送する。作像部103は、帯電、露光、現像及び転写の一連の電子写真プロセスを行う作像ユニットを4つ有している。作像部103は、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)及びブラック(K)の順に並べられる4つの作像ユニットにより、シート上にフルカラーの画像を形成する。4つの作像ユニットの各々は、シアンの作像開始から所定時間経過毎に、マゼンタ、イエロー及びブラックの作像動作を順次実行していく。
具体的には、作像部103は、感光ドラム102と、露光ヘッド106と、帯電器107と、現像器108と、転写ベルト111と、光学センサ113と、を備えている。
感光ドラム102は、図示しない取付部材によって画像形成装置1に取り付けられて回転駆動する。
露光ヘッド106は、図示しない取付部材によって画像形成装置1に取り付けられている。露光ヘッド106は、4つの作像ユニットに対応して4つの露光ヘッド106a、106b、106c及び106dから構成されている。露光ヘッド106は、画像データに応じて発光した光を感光ドラム102に集光して露光することにより、感光ドラム102に潜像(静電潜像)を形成する。なお、露光ヘッド106の構成の詳細については後述する。
帯電器107は、感光ドラム102を帯電させる。
現像器108は、感光ドラム102に形成された潜像に対してトナーを供給して現像することにより、感光ドラム102にトナー像(現像剤像)を形成する。
転写ベルト111は、レジローラ110より搬送されるシートを定着部104に搬送する。転写ベルト111によって搬送されるシートには、現像器108によって現像されたトナー像が転写される。
光学センサ113は、転写ベルト111と対向する位置に設けられ、各作像ユニット間の色ズレ量を導出するため、転写ベルト111上に印字されたテストチャートの位置を検出する。光学センサ113は、テストチャートの位置の検出結果を図示しない画像コントローラ部に出力する。画像コントロール部は、光学センサ113より入力されるテストチャートの位置の検出結果に基づいて、作像部103の各作像ユニット間の色ズレ量を導出して各色の画像位置を補正する制御を行う。シート上には、この制御によって色ズレのないフルカラートナー像が転写される。
定着部104は、ローラの組み合わせによって構成され、図示しないハロゲンヒータ等の熱源を内蔵している。定着部104は、作像部103によりトナー像が転写されたシート上のトナーを熱と圧力とによってシートに溶解及び定着させ、トナーを定着させたシートを排紙ローラ112によって画像形成装置1の外部に排出する。
給紙/搬送部105は、本体内給紙ユニット109aと、本体内給紙ユニット109bと、外部給紙ユニット109cと、手差し給紙ユニット109dと、を備え、予め指示された給紙ユニットからシートを給紙してレジローラ110に搬送する。
レジローラ110は、作像部103において形成されたトナー像をシート上に転写するタイミングで、給紙/搬送部105より搬送されるシートを転写ベルト111に搬送する。
プリンタ制御部は、スキャナ部100、作像部103、定着部104及び給紙/搬送部105の動作を制御する。プリンタ制御部は、MFP全体(画像形成装置1全体)を制御するMFP制御部と通信してMFP制御部の指示に応じて、スキャナ部100、作像部103、定着部104及び給紙/搬送部105の状態を管理しながら動作を制御する。
<露光ヘッドの構成>
本発明の実施の形態1に係る露光ヘッド106の構成について、図2及び図3を参照しながら、詳細に説明する。
図2(a)は、感光ドラム102に対する露光ヘッド106の配置の様子を示しており、図2(b)は、発光素子群201から出射された光がレンズアレイ203により感光ドラム102に集光する様子を示している。
図3(a)は、薄膜トランジスタ(以下、「TFT」と記載する)基板205の発光素子群201が実装されている面とは反対の面(以下、「発光素子非実装面」と記載する)を示している。図3(b)は、発光素子群201が実装されている面(以下、「発光素子実装面」と記載する)を示している。図3(c)は、TFT基板205に配列された発光素子列604を示している。
露光ヘッド106は、発光素子群201と、レンズアレイ203と、ハウジング204と、TFT基板205と、を備えている。
発光部としての発光素子群201は、TFT基板205の発光素子実装面に設けられている。発光素子群201は、発光素子アレイ401を備えている。なお、発光素子アレイ401の構成の詳細については後述する。
レンズアレイ203は、発光素子群201との間の距離が所定の距離となるように配置されていると共に、感光ドラム102との間の距離が所定の距離となるように配置されている。レンズアレイ203は、発光素子群201からの出射光を感光ドラム102上に結像させる。
ハウジング204には、レンズアレイ203及びTFT基板205が取り付けられている。
基板としてのTFT基板205には、図3(a)に示すように、発光素子非実装面にコネクタ305と発光素子アレイ401を駆動するための図示しないドライバICとが設けられている。TFT基板205には、図3(b)に示すように、発光素子実装面に発光素子アレイ401が実装されている。
コネクタ305は、TFT基板205の発光素子非実装面に設けられている図示しないドライバIC及び電源と図示しない信号線を介して接続していると共に、発光素子群201と接続している。
上記の構成を有する露光ヘッド106は、工場において単体で組み立てられると共に、集光位置でのスポットを所定サイズに調整するピント調整、及び光量調整が行われる。ここで、ピント調整では、レンズアレイ203と発光素子群201との距離が所望の距離となるように、レンズアレイ203の取り付け位置を調整する。また、光量調整では、発光素子群201の各発光素子602を個別に順次発光させ、レンズアレイ203を介して感光ドラム102に集光させた光が所定光量になるように各発光素子602の駆動電流を調整する。
<発光素子アレイの構成>
本発明の実施の形態1に係る露光ヘッド106の発光素子アレイ401の構成について、図3及び図4を参照しながら、詳細に説明する。
発光素子アレイ401は、発光素子602を主走査方向(図3(c)において右方向)及び主走査方向に直交する副走査方向(図3(c)において上方向)に所定の間隔を有して配置することにより形成されている。発光素子アレイ401には、主走査方向において複数の発光素子602が所定のピッチJを有して配置されることにより発光素子列604が形成されている。発光素子アレイ401には、副走査方向において複数の発光素子列604-1、604-2、604-3が配列されている。
発光素子列604-1、604-2、604-3は、ここでは3列を例示する。また、所定のピッチJは、ここでは発光素子602の解像度1200dpiと同じ21.16μmを例示する。更に、主走査方向の発光素子602の数は、ここでは約316mm幅の画像を形成できる14,960個を例示する。
また、発光素子列604-1から604-3は、図4に示すように、副走査方向において全て同じ所定の間隔L1を有して配列されている。間隔L1は、発光素子602の副走査方向の解像度の整数倍にならない値にされている。具体的には、間隔Lは、(1)式によって決定されている。
L=P×(m+q) (1)
ただし、Pは、発光素子602の副走査方向の解像度
mは、正の整数値
qは、小数値(0<q<1)
例えば、間隔L1は、Pを21、16μm、mを1及びqを0.2として、(1)式よりL1=21、16×(1+0.2)=25.39μmに決定されている。
上記の構成を有する発光素子アレイ401は、発光素子列604-1から604-3を副走査方向に配列して、発光素子列604-1から604-3の各々によって感光ドラム102の同じ位置に多重露光する。これにより、各発光素子602の光量が少ない場合等において、単一の発光素子列によって感光ドラム102に露光する場合に比べて、各発光素子602の必要な光量を1/3に低減することができる。
<露光ヘッドの動作>
本発明の実施の形態1に係る露光ヘッド106の動作について、図5及び図6を参照しながら、詳細に説明する。
図5は、副走査方向に1画素毎の水平な白黒線(LINE)を描画する際における各発光素子列604-1から604-3の発光タイミングを示している。
図6において、図6(a)は、発光素子列604-1によって感光ドラム102に潜像を形成した状態を示しており、図6(b)は、発光素子列604-2によって感光ドラム102に潜像を形成した状態を示している。また、図6(c)は、発光素子列604-3によって感光ドラム102に潜像を形成した状態を示している。
発光素子列604-1から604-3は、図5に示すように、1ライン周期(TF/2)で発光(ON)と消灯(OFF)とを繰り返している。ここで、1ライン周期とは、感光ドラム102の表面が回転方向に解像度に対応した画素サイズ分移動する周期である。
また、複数の発光素子列604は、間隔L1に応じたタイミングで発光素子列604毎に発光する。具体的には、複数の発光素子列604は、(2)式によって求められる発光開始時間TLが経過するタイミング毎に、副走査方向の上流側の発光素子列604から順番に発光する。
TL=L/V (2)
ただし、Vは、感光ドラム102の回転速度に対応する副走査速度
Lは、発光素子列604の副走査方向における間隔
図5において、発光素子列604-1は、時刻T1よりON/OFF周期TF毎に発光を開始する。発光素子列604-2は、時刻T1から発光開始時間TL1経過後の時刻T2よりON/OFF周期TF毎に発光を開始する。発光素子列604-3は、時刻T2から発光開始時間TL1経過後の時刻T3よりON/OFF周期TF毎に発光を開始する。このように、発光素子列604は、副走査方向の上流側の発光素子列604-1から発光素子列604-2及び発光素子列604-3の順番で、発光素子列毎に発光する。
解像度を1200dpiとした場合において、1ライン周期は、1200dpiに対応する画素サイズの21.16μm移動する周期となる。この場合に、各発光素子列604のON/OFF周期TFは、副走査速度Vを例えば100mm/secとした場合に、TF=(21.16μm×2)÷100mm/sec=423.2μsecになる。また、発光開始時間TL1は、発光素子列604-1から604-3の副走査方向の各々の間隔L1を(1)式より25.39μmにしているため、(2)式よりTL1=25.39μm÷100mm/sec=253.9μsecになる。
これより、ON/OFF周期TFと発光開始時間TL1との時間差ΔTL1は、ΔTL1=TF-TL1=423.2μsec-253.9μsec=169.3μsecになる。従って、図5に示すように、発光素子列604-1の発光開始タイミングと、発光素子列604-2の発光開始タイミングと、は互いに重ならない。また、発光素子列604-2の発光開始タイミングと、発光素子列604-3の発光開始タイミングと、は互いに重ならない。
また、発光素子列604-1と発光素子列604-3との副走査方向における間隔は2L1になり、時刻T1から時刻T3までの時間は2TL1になる。時間2TL1は、2TL1=(2×253.9μsec)=507.8μsecになる。
これより、ON/OFF周期TFと時間2TL1との時間差ΔTL2は、ΔTL2=2TL1-TF=507.8μsec-423.2μsec=84.6μsecになる。従って、図5に示すように、発光素子列604-1の発光開始タイミングと、発光素子列604-3の発光開始タイミングと、は互いに重ならない。
上記より、発光素子列604-1から604-3の全ての発光素子列604の発光開始タイミングは全ての時間において重ならないため、瞬間的に大電流が流れることを防ぐことができる。また、発光素子列604-1から604-3の全ての発光素子列604の発光終了タイミングは図5に示すように全ての時間において重ならないため、スイッチングノイズ等のノイズの発生を抑制することができる。
露光ヘッド106は、発光素子列604が上記のタイミングで発光することにより、感光ドラム102の同じ位置に多重露光して、副走査方向に配列される複数の発光素子列604を用いて1つの画像を形成することができる。
具体的には、露光ヘッド106は、時刻T1において、図6(a)に示すように、発光素子列604-1を発光させることにより感光ドラム102のLINE1の潜像を形成する。また、露光ヘッド106は、時刻T2において、図6(b)に示すように、発光素子列604-2を発光させることにより、感光ドラム102の発光素子列604-1が潜像を形成した同じ位置にLINE1の潜像を形成する。更に、露光ヘッド106は、時刻T3において、図6(c)に示すように、発光素子列604-3を発光させることにより、感光ドラム102の発光素子列604-1及び604-2が潜像を形成した同じ位置にLINE1の潜像を形成する。
このように、発光素子列604-1から604-3によって感光ドラム102上の同じ位置に多重露光させることにより、各発光素子602に必要な光量を低減することができる。
次に、本実施の形態との比較として、従来の露光ヘッドの動作について、図7から図9を参照しながら、詳細に説明する。
図8は、副走査方向に1画素毎の水平な白黒線(LINE)を描画する際における各発光素子列4-1から4-3の発光タイミングを示している。
図9において、図9(a)は、発光素子列4-1によって感光ドラム102に潜像を形成した状態を示しており、図9(b)は、発光素子列4-2によって感光ドラム102に潜像を形成した状態を示している。また、図9(c)は、発光素子列4-3によって感光ドラム102に潜像を形成した状態を示している。
従来の露光ヘッドは、図7に示すように、発光素子列4―1から4-3の副走査方向の間隔L3を、発光素子2の副走査方向の解像度Pに対応する間隔にしている。
具体的には、解像度を1200dpiとした場合において、従来の露光ヘッドは、発光素子列4―1から4-3の副走査方向の間隔L3を解像度Pと同じ21.16μmとしている。
発光素子列4-1から4-3は、図8に示すように、1ライン周期(TF/2)で発光(ON)と消灯(OFF)とを繰り返している。
また、図8において、発光素子列4-1は、時刻T11よりON/OFF周期TF毎に発光を開始する。発光素子列4-2は、時刻T11から発光開始時間TL3経過後の時刻T12よりON/OFF周期TF毎に発光を開始する。発光素子列4-3は、時刻T12から発光開始時間TL3経過後の時刻T13よりON/OFF周期TF毎に発光を開始する。
具体的には、解像度を1200dpiとした場合において、各発光素子列4-1から4-3のON/OFF周期TFは、例えば副走査方向の速度を100mm/secとした場合に、図5と同様にTF=423.2μsecになる。また、発光開始時間TL3は、発光素子列4-1から4-3の各々の間隔L3を21.16μmにしているため、TL3=21.16μm÷100mm/sec=211.6μsecになる。
また、発光素子列4-1と発光素子列4-3との副走査方向の間隔は2L3となり、時刻T11から時刻T13までの時間2TL3は2TL3=2×211.6μsec=423.2μsecとなる。
ここで、ON/OFF周期TFと2TL3とは423.2μsecで同じになるため、時間2TL3経過毎に発光素子列4-1の発光(ON)時刻と発光素子列4-3の発光(ON)時刻とが重なり合ってしまう。従って、この時に回路に流れる瞬間的な電流量が多くなってしまい、放射ノイズに関係する電磁界は電流変化量の大きさに影響するため、放射ノイズ発生を促進させる原因となる。
これに対して、ノイズ低減のために、図7に示す発光素子列4-1から4-3の間隔L3を変えずに、発光素子列4-2の発光開始タイミングを図5に示すTL1経過後及び発光素子列4-3の発光開始タイミングを図5に示す2TL1にずらすことが考えられる。しかしながらこの場合に、発光素子列4-1から4-3の発光開始タイミングは、発光素子列4-1から4-3の間隔L3に対応していないため、図9に示すように、LINE1形成時の照射位置が合わず、同じ位置にLINE1の潜像を形成できない。この結果、副走査方向に歪んだ潜像を形成するため画像劣化の原因になる。
本実施の形態では、複数の発光素子列604-1から604-3が副走査方向の間隔L1が副走査方向の解像度Pの非整数倍となるように配列されていると共に、間隔L1に応じたタイミングで発光素子列604-1から604-3毎に発光する。これにより、画質を劣化させずにスイッチングノイズ等のノイズを低減することができる。
(実施の形態2)
本発明の実施の形態2に係る画像形成装置の構成は、図1に示す画像形成装置1と同一構成であるため、その説明を省略する。
<露光ヘッドの構成>
本発明の実施の形態2に係る露光ヘッド1106の構成について、図10を参照しながら、詳細に説明する。なお、図10において図3と同一構成である部分については同一符号を付して、その説明を省略する。
図10において、図10(a)は、発光素子実装面を示しており、図10(b)は、プリント基板202に配列された発光素子列604を示している。
露光ヘッド1106は、プリント基板202と、レンズアレイ203と、ハウジング204と、発光素子群206と、を備えている。
基板としてのプリント基板202には、発光素子非実装面にコネクタ305と発光素子アレイ400-1から400-20を駆動するための図示しないドライバICとが設けられている。プリント基板202には、図10(a)に示すように、発光素子実装面に発光素子アレイ400-1から400-20が実装されている。
コネクタ305は、TFT基板205の発光素子非実装面に設けられている図示しないドライバIC及び電源と図示しない信号線を介して接続していると共に、発光素子群201と接続している。
発光部としての発光素子群206は、プリント基板202の発光素子実装面に設けられている。発光素子群206は、発光素子アレイ400-1から400-20を備えている。なお、発光素子アレイ400-1から400-20の構成の詳細については後述する。
レンズアレイ203は、発光素子群206との間の距離が所定の距離となるように配置されていると共に、感光ドラム102との間の距離が所定の距離となるように配置されている。レンズアレイ203は、発光素子群206からの出射光を感光ドラム102上に結像させる。
ハウジング204には、レンズアレイ203及びプリント基板202が取り付けられている。
上記の構成を有する露光ヘッド1106は、工場において単体で組み立てられると共に、集光位置でのスポットを所定サイズに調整するピント調整、及び光量調整が行われる。ここで、ピント調整では、レンズアレイ203と発光素子群206との距離が所望の距離となるように、レンズアレイ203の取り付け位置を調整する。また、光量調整では、発光素子群206の各発光素子602を個別に順次発光させ、レンズアレイ203を介して感光ドラム102に集光させた光が所定光量になるように各発光素子602の駆動電流を調整する。
<発光素子アレイの構成>
本発明の実施の形態2に係る露光ヘッド1106の発光素子アレイ400-1から400-20の構成について、図10を参照しながら、詳細に説明する。図10(b)は、発光素子アレイ400-1の構成を示している。なお、発光素子アレイ400-2から400-20の構成は図10(b)に示す発光素子アレイ400-1の構成と同一構成であるので、その説明及び図示を省略する。
発光素子アレイ400-1から400-20は、主走査方向(図10(a)において右方向)に沿って千鳥状に配列されている。発光素子アレイ400-1から400-20は、ここでは20個配列する場合を例示する。
図10(a)の上列の発光素子アレイ400-2、・・・、20と下列の発光素子アレイ400-1、・・・、19との副走査方向(図10(a)において上方向)の間隔Sは、画像解像度ピッチ(画素の間隔)と同一又は画像解像度ピッチの非整数倍である。
発光素子アレイ400-1には、主走査方向(図10(b)において右方向)及び副走査方向(図10(b)において上方向)に発光素子602が所定の間隔を有して配置されている。発光素子アレイ400-1には、主走査方向において複数の発光素子602が所定のピッチJを有して配置されることにより発光素子列604が形成されている。発光素子アレイ400-1には、副走査方向において複数の発光素子列604-1、604-2、604-3が配列されている。
発光素子列604は、ここでは3列を例示する。また、所定のピッチJは、ここでは発光素子602の解像度1200dpiと同じ21.16μmを例示する。また、発光素子アレイ400-1における主走査方向の発光素子602の数は、ここでは748個を例示する。この場合において、発光素子602の数は、発光素子アレイ400-1から400-20を20個配列することにより、約316mm幅の画像を形成できる14,960個となる。更に、発光素子アレイ400-1の主走査方向における一端の発光素子602から他端の発光素子602までの距離は、約15.8mmを例示する。
<露光ヘッドの動作>
本発明の実施の形態2に係る露光ヘッド1106の動作について、詳細に説明する。
露光ヘッド1106は、感光ドラム102上における発光素子アレイ400-2、・・・、20による露光位置と発光素子アレイ400-1、・・・、19による露光位置とが同じになるタイミングで発光する。
具体的には、図10(a)の下列の発光素子アレイ400-1、3、・・・、19の発光開始タイミングを、図10(a)の上列の発光素子アレイ400-2、4、・・・、20から時間Tdだけ遅延させる。時間Tdは、(3)式より求めることができる。
Td=S/Ps (3)
ただし、Sは、発光素子アレイ400-2、4、・・・、20と発光素子アレイ400-1、3、・・・、19との副走査方向の間隔(図10(a)において上下方向の間隔)
Psは、プロセス速度(搬送速度)
上記に加えて、図10(a)の上列の発光素子アレイ400-2、4、・・・、20の各々の発光素子列604は、図5に示した発光タイミングで発光する。また、図10(a)の下列の発光素子アレイ400-1、3、・・・、19の各々の発光素子列604は、図5に示した発光タイミングで発光する。
なお、露光ヘッド1106における上記以外の動作は露光ヘッド106の動作と同一動作であるので、その説明を省略する。
(実施の形態3)
本発明の実施の形態3に係る画像形成装置の構成は、図1に示す画像形成装置1と同一構成であるため、その説明を省略する。また、本実施の形態に係る露光ヘッド2106の構成は露光ヘッド106の構成と同一構成であるので、その説明を省略する。
<発光素子アレイの構成>
本発明の実施の形態3に係る露光ヘッド2106の発光素子アレイ403の構成について、図11を参照しながら、詳細に説明する。
なお、図11において図4と同一構成である部分については同一符号を付して、その説明を省略する。
発光素子アレイ403は、発光素子602を主走査方向(図11において右方向)及び副走査方向(図11において上方向)に所定の間隔を有して配置することにより形成されている。発光素子アレイ403には、主走査方向において複数の発光素子602が所定のピッチJを有して配置されることにより発光素子列604が形成されている。発光素子アレイ401には、副走査方向において複数の発光素子列604-1、604-2、604-3が配列されている。
発光素子列604-1、604-2、604-3は、ここでは3列を例示する。また、所定のピッチJは、ここでは発光素子602の解像度1200dpiと同じ21.16μmを例示する。更に、主走査方向の発光素子602の数は、ここでは約316mm幅の画像を形成できる14,960個を例示する。
発光素子列604-1、604-2、604-3の各々は、TFT基板205上において副走査方向において全て異なる間隔で配置されている。発光素子列604-1と発光素子列604-2とは、図11に示すように、副走査方向において所定の間隔L4を有して配置されている。また、発光素子列604-2と発光素子列604-3とは、副走査方向において所定の間隔L5を有して配置されている。間隔L4及び間隔L5は、発光素子602の副走査方向の解像度の整数倍にならない値にされている。
具体的には、間隔L4は、(4)式によって決定されている。
L4=P×(m+z1) (4)
ただし、Pは、発光素子602の副走査方向の解像度
mは、正の整数値
z1は、小数値(0<z1<1)
例えば、間隔L4は、Pを21、16μm、mを1及びz1を0.4として、(4)式よりL4=21、16×(1+0.4)=29.62μmに決定されている。
また、間隔L5は、(5)式によって決定されている。
L4=P×(m+z2) (5)
ただし、Pは、発光素子602の副走査方向の解像度
mは、正の整数値
z2は、小数値(0<z2<1)
例えば、間隔L5は、Pを21、16μm、mを1及びz2を0.2として、(5)式よりL4=21、16×(1+0.2)=25.39μmに決定されている。
上記の構成を有する発光素子アレイ403は、発光素子列604-1から604-3を副走査方向に配列して、発光素子列604-1から604-3の各々によって感光ドラム102の同じ位置に多重露光する。これにより、各発光素子602の光量が少ない場合等において、単一の発光素子列によって感光ドラム102に露光する場合に比べて、各発光素子602の必要な光量を1/3に低減することができる。
<露光ヘッドの動作>
本発明の実施の形態3に係る露光ヘッド2106の動作について、図12及び図13を参照しながら、詳細に説明する。
図12は、副走査方向に1画素毎の水平な白黒線(LINE)を描画する際における各発光素子列604-1から604-3の発光タイミングを示している。
図13において、図13(a)は、発光素子列604-1によって感光ドラム102に潜像を形成した状態を示しており、図13(b)は、発光素子列604-2によって感光ドラム102に潜像を形成した状態を示している。また、図13(c)は、発光素子列604-3によって感光ドラム102に潜像を形成した状態を示している。
発光素子列604-1から604-3は、図12に示すように、1ライン周期(TF/2)で発光(ON)と消灯(OFF)とを繰り返している。
また、複数の発光素子列604は、間隔L4及び間隔L5に応じたタイミングで発光素子列604毎に発光する。具体的には、複数の発光素子列604は、上記の(2)式によって求められる発光開始時間TLが経過するタイミング毎に、副走査方向の上流側の発光素子列604から順番に発光する。このように、発光素子列604は、副走査方向の上流側の発光素子列604-1から発光素子列604-2及び発光素子列604-3の順番で、発光素子列毎に発光する。
図12において、発光素子列604-1は、時刻T21よりON/OFF周期TF毎に発光を開始する。発光素子列604-2は、時刻T21から発光開始時間TL4経過後の時刻T22よりON/OFF周期TF毎に発光を開始する。発光素子列604-3は、時刻T22から発光開始時間TL5経過後の時刻T23よりON/OFF周期TF毎に発光を開始する。
解像度を1200dpiとした場合において、各発光素子列604-1から604-3のON/OFF周期TFは、副走査方向の速度Vを例えば100mm/secとした場合に、図5と同様にTF=423.2μsecになる。また、発光開始時間TL4は、発光素子列604-1と604-2との間隔L4を(4)式より29.62μmにしているため、(2)式よりTL4=29.62μm÷100mm/sec=296.2μsecになる。
これより、ON/OFF周期TFと発光開始時間TL4との時間差ΔTL4は、ΔTL4=TF-TL4=423.2μsec-296.2μsec=127.0μsecになる。従って、図12に示すように、発光素子列604-1の発光開始タイミングと、発光素子列604-2の発光開始タイミングと、は互いに重ならない。
また、発光開始時間TL5は、発光素子列604-2と604-3との間隔L5を(5)式より25.39μmにしているため、(2)式よりTL5=25.39μm÷100mm/sec=253.9μsecになる。
これより、ON/OFF周期TFと発光開始時間TL5との時間差ΔTL5は、ΔTL5=TF-TL5=423.2μsec-253.9μsec=169.3μsecになる。従って、図12に示すように、発光素子列604-2の発光開始タイミングと、発光素子列604-3の発光開始タイミングと、は互いに重ならない。
また、時刻T21から時刻T23までの時間TL6は、発光素子列604-1と604-3との間隔がL4+L5であるため、TL6=(29.62μm+25.39μm)÷100mm/sec=550.1μsecになる。
これより、ON/OFF周期TFと時間TL6との時間差ΔTL6は、ΔTL6=TL6-TF=550.1μsec-423.2μsec=126.9μsecになる。従って、図12に示すように、発光素子列604-1の発光開始タイミングと、発光素子列604-3の発光開始タイミングと、は互いに重ならない。
上記より、発光素子列604-1から604-3の全ての発光素子列604の発光開始タイミングは全ての時間において重ならないため、瞬間的に大電流が流れることを防ぐことができる。また、発光素子列604-1から604-3の全ての発光素子列604の発光終了タイミングは図12に示すように全ての時間において重ならないため、スイッチングノイズ等のノイズの発生を抑制することができる。
露光ヘッド2106は、発光素子列604が上記のタイミングで発光することにより、感光ドラム102の同じ位置に多重露光して、副走査方向に配列される複数の発光素子列604を用いて1つの画像を形成することができる。
具体的には、露光ヘッド2106は、時刻T21において、図13(a)に示すように、発光素子列604-1を発光させることにより感光ドラム102のLINE1の潜像を形成する。また、露光ヘッド2106は、時刻T22において、図13(b)に示すように、発光素子列604-2を発光させることにより、感光ドラム102の発光素子列604-1が潜像を形成した同じ位置にLINE1の潜像を形成する。更に、露光ヘッド2106は、時刻T3において、図13(c)に示すように、発光素子列604-3を発光させることにより、感光ドラム102の発光素子列604-1及び604-2が潜像を形成した同じ位置にLINE1の潜像を形成する。
このように、発光素子列604-1から604-3によって感光ドラム102上の同じ位置に多重露光させることにより、各発光素子602に必要な光量を低減することができる。
本実施の形態では、複数の発光素子列604が副走査方向の間隔L4及びL5が副走査方向の解像度Pの非整数倍となるように配列されていると共に、間隔L4及びL5に応じたタイミングで発光素子列604毎に発光する。これにより、画質を劣化させずにスイッチングノイズ等のノイズを低減することができる。
本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能であることは言うまでもない。
具体的には、上記の実施の形態1から実施の形態3において、副走査方向において発光素子列604を3列配列したが、これに限らず、副走査方向において発光素子列を2列又は4列以上配列してもよい。
また、上記の実施の形態1から実施の形態3において、副走査方向において全ての発光素子列604を解像度の非整数倍の間隔を有して配列したが、これに限らず、一部の発光素子列を解像度の非整数倍の間隔を有して配列してもよい。この場合であっても、全ての発光素子列を解像度の整数倍の間隔を有して配列する場合に比べて、上記の実施の形態1から実施の形態3の効果を得ることができる。
また、上記の実施の形態1から実施の形態3において、副走査方向において発光素子列604を全て同じ間隔又は全て異なる間隔で配列したが、これに限らず、副走査方向において発光素子列の一部を全て同じ間隔にして一部以外を異なる間隔にしてもよい。
1 画像形成装置
102 感光ドラム
103 作像部
104 定着部
105 搬送部
106 露光ヘッド
106a 露光ヘッド
106b 露光ヘッド
106c 露光ヘッド
106d 露光ヘッド
107 帯電器
108 現像器
110 レジローラ
111 転写ベルト
112 排紙ローラ
113 光学センサ
201 発光素子群
202 プリント基板
203 レンズアレイ
204 ハウジング
205 TFT基板
206 発光素子群
305 コネクタ
400-1~400-20 発光素子アレイ
401 発光素子アレイ
403 発光素子アレイ
602 発光素子
604 発光素子列
604-1~604-3 発光素子列
1106 露光ヘッド
2106 露光ヘッド

Claims (8)

  1. 感光ドラムを露光する露光ヘッドであって、
    基板と、
    前記基板の表面において、複数の発光素子が主走査方向に配列された発光素子列を備え、複数の前記発光素子列が前記主走査方向に直交する副走査方向に配列されている発光部と、
    前記複数の発光素子からの光を前記感光ドラム上に集光するレンズアレイと、
    を有し、
    複数の前記発光素子列は、
    前記副走査方向の間隔が前記副走査方向の解像度の非整数倍となるように配列されていると共に、前記間隔に応じたタイミングで前記発光素子列毎に発光する、
    ことを特徴とする露光ヘッド。
  2. 複数の前記発光素子列は、
    前記間隔をL、前記副走査方向の解像度をP、正の整数値をm及び小数値をqとした場合に、
    L=P×(m+q)
    によって求められる前記間隔で配列されている、
    ことを特徴とする請求項1に記載の露光ヘッド。
  3. 複数の前記発光素子列は、
    発光開始時間をTL、副走査速度をV及び前記間隔をLとした場合に、
    TL=L/V
    によって求められる前記発光開始時間が経過する前記タイミング毎に、前記副走査方向の上流側の前記発光素子列から順番に発光する、
    ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の露光ヘッド。
  4. 複数の前記発光素子列は、前記副走査方向の間隔が全て同じになるように配列されている、
    ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の露光ヘッド。
  5. 複数の前記発光素子列は、前記副走査方向の間隔が全て異なるように配列されている、
    ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の露光ヘッド。
  6. 複数の前記発光素子列のうちの一部は、
    前記一部以外の前記発光素子列の前記副走査方向の間隔と異なる、
    ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の露光ヘッド。
  7. 前記主走査方向に沿って千鳥状に配置される複数の発光素子アレイを有し、
    前記複数の発光素子アレイの各々は、
    複数の前記発光素子列を備える、
    ことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の露光ヘッド。
  8. 前記感光ドラムを帯電させる帯電器と、
    前記帯電器により帯電された前記感光ドラムを露光して前記感光ドラムに静電潜像を形成する請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の露光ヘッドと、
    前記静電潜像を現像して前記感光ドラムに現像剤像を形成する現像器と、
    を有することを特徴とする画像形成装置。
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