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

Abstract

【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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