JP3251448B2

JP3251448B2 - 画像形成装置のｌｅｄ書込み装置

Info

Publication number: JP3251448B2
Application number: JP32636994A
Authority: JP
Inventors: 一幸大西; 穂明小林; 英男松田; 修藤本
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1994-12-27
Filing date: 1994-12-27
Publication date: 2002-01-28
Anticipated expiration: 2017-01-28
Also published as: EP0719649B1; EP0719649A3; DE69522651T2; EP0719649A2; US5729269A; DE69522651D1; JPH08174908A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プリンタ、複写機及び
ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置のＬＥＤ
書込み装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】プリンタ、ディジタル複写装置及びファ
クシミリ等の電子写真方式の画像形成装置では、装置の
高画質化に伴い階調を有する画像記録が求められてい
る。特に、ディジタル複写装置では必ず階調記録が必要
となる。

【０００３】従来の電子写真方式の画像形成装置に備え
られた、発光素子（ＬＥＤ）を用いて感光体に情報を書
き込むＬＥＤ書込み装置では、階調表現を行うために、
入力された多値画像データに応じて下記の方法にて感光
体上に多値画像の静電潜像を形成している。

【０００４】ＬＥＤの駆動電流を変化させることで
発光強度を変え、感光体上に形成されるドット濃度を変
えて階調表現を行う（特開昭６２−１７９９６２号公報
参照）。

【０００５】ＬＥＤの発光時間を変化させること
で、感光体上に形成されるドット面積を変えて階調表現
を行う（特開昭６２−１８４８６８号公報参照）。

【０００６】ＬＥＤの前に特殊なフィルタを設け、
感光体上に形成されるドット面積を変えて階調表現を行
う（特開平４−３１８７７号公報参照）。

【０００７】ＬＥＤの電極を工夫し、発光部位によ
って光量を不均一にしたり、発光部位を変えたりするこ
とで、発光光量や発光面積を変えて階調表現を行う（特
開平４−２８５７２号公報及び特開平４−１４８５３号
公報参照）。

【０００８】一方、上記の階調表現を行うに際して、個
々のＬＥＤ自体は発光光量のばらつきを有している。こ
のため、発光光量のばらつきを補正するための対策とし
て、予め補正データを用意し、入力された画像データや
ＬＥＤの駆動電流を補正する方式が開示されている（特
開昭６３−２７０１６７号公報参照）。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の画像形成装置のＬＥＤ書込み装置において、第１の
階調表現方式、すなわち、発光強度を変化させることに
よる階調表現では、上述のように、ＬＥＤの発光光量の
ばらつきが比較的大きいので、各ＬＥＤのばらつきを補
正するための回路が必要である。また、補正のために
は、６０μｍの間隔で一列に配置されている数千個のＬ
ＥＤ素子における個々の特性を測定する必要があり、Ｌ
ＥＤヘッドを製造する際の障害となるという問題点を有
している。

【００１０】また、第２の階調表現方式、すなわち、発
光時間を変化させることによる階調表現では、感光体上
に形成されるドットの副走査方向の径を変化させ、面積
階調によって多階調を表現するので、感光特性のγ値が
高い感光体を用いることによって発光強度のばらつきに
よる濃度ばらつきの影響を排除できる。しかし、数千個
のＬＥＤに対して個々に発光時間を制御するために、Ｌ
ＥＤ毎に発光時間を制御するシフトレジスタ等を設ける
必要があり、ドライブＩＣ等の集積度を高くしなければ
ならないという問題点を有している。

【００１１】また、第３の階調表現方式、すなわち、Ｌ
ＥＤと感光体との間に特殊なフィルタを用いて発光量を
変えることで感光体上に異なるドット径の潜像を形成す
る方法では、透過率が微小範囲で変化するフィルタ自体
の製造が困難な上に、フィルタとＬＥＤとの位置決めが
必要となり、また発光強度のばらつきに加えてフィルタ
自体のばらつきも考慮する必要があるという問題点を有
している。

【００１２】さらに、第４の階調表現方式、すなわち、
ＬＥＤの電極を工夫する方法では、ＬＥＤの電極を特殊
なものとする必要があると共に、電極を複数形成する必
要があるという問題点を有している。

【００１３】本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされ
たものであって、その目的は、画像データの感光体への
多階調静電潜像の書込みを、精度良く確実にかつ容易に
行い得る画像形成装置のＬＥＤ書込み装置を提供するこ
とにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明の画
像形成装置のＬＥＤ書込み装置は、上記課題を解決する
ために、感光体を有する画像形成装置に備えられ、この
感光体に主走査方向に並べられた複数のＬＥＤにて画像
データに基づく静電潜像を書き込む画像形成装置のＬＥ
Ｄ書込み装置において、上記各ＬＥＤはＬＥＤ毎に共通
の電圧が印加される複数の発光部が並べられたものから
なる一方、画像データに基づいて、上記各ＬＥＤで一定
電圧を越える毎に発光面積がステップ状に増加するよう
に各発光部に上記電圧を印加する発光部駆動手段が設け
られていることを特徴としている。

【００１５】請求項２記載の発明の画像形成装置のＬＥ
Ｄ書込み装置は、上記課題を解決するために、請求項１
記載の画像形成装置のＬＥＤ書込み装置において、上記
各ＬＥＤにおいて最初に発光する第１発光部は、トナー
粒子径とほぼ同じ面積以上の発光面積を有していること
を特徴としている。

【００１６】請求項３記載の発明の画像形成装置のＬＥ
Ｄ書込み装置は、上記課題を解決するために、請求項１
記載の画像形成装置のＬＥＤ書込み装置において、上記
各発光部は、発光面積のステップ増加がＬＥＤの中央か
ら順次周囲に広がるように形成されていることを特徴と
している。

【００１７】請求項４記載の発明の画像形成装置のＬＥ
Ｄ書込み装置は、上記課題を解決するために、請求項１
記載の画像形成装置のＬＥＤ書込み装置において、上記
複数のＬＥＤにおける少なくとも２個ずつのＬＥＤにつ
いて、各発光部を主走査方向の一方向から発光面積が増
加するように構成した第１ＬＥＤと、各発光部をその反
対方向から発光面積が増加するように構成した第２ＬＥ
Ｄとを対にして隣り合わせに配置したことを特徴として
いる。

【００１８】請求項５記載の発明の画像形成装置のＬＥ
Ｄ書込み装置は、上記課題を解決するために、請求項１
記載の画像形成装置のＬＥＤ書込み装置において、上記
ＬＥＤと感光体との間に、ＬＥＤの発光光量の増加によ
る発光波長の変化に伴って透過率が減少する特性を有す
る光学フィルタを設けたことを特徴としている。

【００１９】請求項６記載の発明の画像形成装置のＬＥ
Ｄ書込み装置は、上記課題を解決するために、感光体を
有する画像形成装置に備えられ、この感光体に主走査方
向に並べられた複数のＬＥＤにて画像データに基づく静
電潜像を書き込む画像形成装置のＬＥＤ書込み装置にお
いて、上記各ＬＥＤは複数の発光部が並べられたものか
らなる一方、画像データに基づいて、一定電圧を越える
毎に発光面積がステップ状に増加するように各発光部に
電圧を印加する発光部駆動手段が設けられ、上記複数の
ＬＥＤにおける少なくとも２個ずつのＬＥＤについて、
各発光部を主走査方向の一方向から発光面積が増加する
ように構成した第１ＬＥＤと、各発光部をその反対方向
から発光面積が増加するように構成した第２ＬＥＤとを
対にして隣り合わせに配置したことを特徴としている。

【００２０】請求項７記載の発明の画像形成装置のＬＥ
Ｄ書込み装置は、上記課題を解決するために、感光体を
有する画像形成装置に備えられ、この感光体に主走査方
向に並べられた複数のＬＥＤにて画像データに基づく静
電潜像を書き込む画像形成装置のＬＥＤ書込み装置にお
いて、上記各ＬＥＤは複数の発光部が並べられたものか
らなる一方、画像データに基づいて、一定電圧を越える
毎に発光面積がステップ状に増加するように各発光部に
電圧を印加する発光部駆動手段が設けられ、上記ＬＥＤ
と感光体との間に、ＬＥＤの発光光量の増加による発光
波長の変化に伴って透過率が減少する特性を有する光学
フィルタを設けたことを特徴としている。

【００２１】

【作用】請求項１の構成によれば、発光部駆動手段は、
画像データに基づいて発光面積がステップ状に増加する
ように各発光部に電圧を印加する。すなわち、画像デー
タがＬＥＤ毎に共通の電圧が印加される複数の発光部に
より各ＬＥＤで発光面積がステップ状に増加するように
制御されて感光体が露光され静電潜像が形成されるた
め、階調表現を精度良く確実に行うことができる。

【００２２】また、発光面積は、主走査方向にも副走査
方向にも増加させることが可能であり、これによって、
さらにきめ細かい階調表現が可能となる。

【００２３】さらに、上記の発光面積をステップ状に増
加させる際に、発光部駆動手段は、一定電圧を越える毎
に発光面積がステップ状に増加するように各発光部に電
圧を印加する。このため、個々のＬＥＤの発光面積の制
御を容易に行うことができる。

【００２４】したがって、画像データの感光体への多階
調静電潜像の書込みを、精度良く確実にかつ容易に行う
ことができる。

【００２５】また、請求項２の構成によれば、各ＬＥＤ
において最初に発光する第１発光部は、トナー粒子径と
ほぼ同じ面積以上の発光面積を有している。

【００２６】すなわち、最も薄い濃度の画像データが入
力された場合に、発光面積がトナー粒子径よりも小さい
ときには第１発光部が発光しても、感光体にトナー粒子
が付着しない。

【００２７】しかし、本発明では、第１発光部の発光面
積は、トナー粒子径とほぼ同じ面積以上の発光面積を有
しているので、最も薄い濃度の画像データが入力された
場合でも、感光体にトナー粒子が付着し階調表現でき
る。この結果、画像データを入力したにもかかわらず階
調表現されないという問題を回避することができる。

【００２８】また、第１発光部が発光しているにもかか
わらず階調表現に寄与しないという冗長さが無くなり、
ＬＥＤの駆動を効率良く行うことができると共に、配線
量も減少させることができるので、ＬＥＤ書込み装置の
コンパクト化及びコスト低減化を図ることができる。

【００２９】また、請求項３の構成によれば、各ＬＥＤ
に最低発光印加電圧を与えると、ＬＥＤの中央がまず発
光し、印加電圧が高くなるに伴って順次ステップ状に周
囲に広がるように発光する。

【００３０】このため、感光体に形成される静電潜像の
ドットの大きさが中央から順次拡大するのでトナー像の
再現性が向上し、しかも滑らかな階調表現をすることが
できる。

【００３１】また、請求項４の構成によれば、各発光部
を主走査方向の一方向から発光面積が増加するように構
成した第１ＬＥＤと、各発光部をその反対方向から発光
面積が増加するように構成した第２ＬＥＤとを対にして
隣り合わせに配置したので、ＬＥＤへの印加電圧を高く
するのに伴い、第１ＬＥＤと第２ＬＥＤとの接合部分か
ら各々の発光部を発光させて、主走査方向の両側に広が
るように発光面積を増加させることができる。

【００３２】これにより、ＬＥＤの発光面積の変化によ
り感光体に形成される静電潜像の形状変化が２個のＬＥ
Ｄ毎にその発光した加算面積の大きさまで集中的に起こ
る。

【００３３】したがって、トナー像の再現性が向上し、
しかも滑らかな階調表現をすることができる。

【００３４】また、請求項５の構成によれば、ＬＥＤと
感光体との間に、ＬＥＤの発光光量の増加による発光波
長の変化に伴って透過率が減少する特性を有する光学フ
ィルタを設けているので、感光体への露光に際しては、
照射光量はほぼ一定に保たれた状態で発光面積のみが変
化する。

【００３５】したがって、入力された画像データに対す
る階調特性において、急激に濃度が高くなるという不具
合を防止することができ、中間調再現を良好に行うこと
ができる。

【００３６】また、請求項６の構成によれば、発光部駆
動手段は、画像データに基づいて発光面積がステップ状
に増加するように各発光部に電圧を印加する。すなわ
ち、画像データが複数の発光部により発光面積がステッ
プ状に増加するように制御されて感光体が露光され静電
潜像が形成されるため、階調表現を精度良く確実に行う
ことができる。

【００３７】また、発光面積は、主走査方向にも副走査
方向にも増加させることが可能であり、これによって、
さらにきめ細かい階調表現が可能となる。

【００３８】さらに、上記の発光面積をステップ状に増
加させる際に、発光部駆動手段は、一定電圧を越える毎
に発光面積がステップ状に増加するように各発光部に電
圧を印加する。このため、個々のＬＥＤの発光面積の制
御を容易に行うことができる。

【００３９】したがって、画像データの感光体への多階
調静電潜像の書込みを、精度良く確実にかつ容易に行う
ことができる。

【００４０】さらに、各発光部を主走査方向の一方向か
ら発光面積が増加するように構成した第１ＬＥＤと、各
発光部をその反対方向から発光面積が増加するように構
成した第２ＬＥＤとを対にして隣り合わせに配置したの
で、ＬＥＤへの印加電圧を高くするのに伴い、第１ＬＥ
Ｄと第２ＬＥＤとの接合部分から各々の発光部を発光さ
せて、主走査方向の両側に広がるように発光面積を増加
させることができる。

【００４１】これにより、ＬＥＤの発光面積の変化によ
り感光体に形成される静電潜像の形状変化が２個のＬＥ
Ｄ毎にその発光した加算面積の大きさまで集中的に起こ
る。

【００４２】したがって、トナー像の再現性が向上し、
しかも滑らかな階調表現をすることができる。

【００４３】また、請求項７の構成によれば、発光部駆
動手段は、画像データに基づいて発光面積がステップ状
に増加するように各発光部に電圧を印加する。すなわ
ち、画像データが複数の発光部により発光面積がステッ
プ状に増加するように制御されて感光体が露光され静電
潜像が形成されるため、階調表現を精度良く確実に行う
ことができる。

【００４４】また、発光面積は、主走査方向にも副走査
方向にも増加させることが可能であり、これによって、
さらにきめ細かい階調表現が可能となる。

【００４５】さらに、上記の発光面積をステップ状に増
加させる際に、発光部駆動手段は、一定電圧を越える毎
に発光面積がステップ状に増加するように各発光部に電
圧を印加する。このため、個々のＬＥＤの発光面積の制
御を容易に行うことができる。

【００４６】したがって、画像データの感光体への多階
調静電潜像の書込みを、精度良く確実にかつ容易に行う
ことができる。

【００４７】さらに、ＬＥＤと感光体との間に、ＬＥＤ
の発光光量の増加による発光波長の変化に伴って透過率
が減少する特性を有する光学フィルタを設けているの
で、感光体への露光に際しては、照射光量はほぼ一定に
保たれた状態で発光面積のみが変化する。

【００４８】したがって、入力された画像データに対す
る階調特性において、急激に濃度が高くなるという不具
合を防止することができ、中間調再現を良好に行うこと
ができる。

【００４９】

【実施例】〔実施例１〕本発明の一実施例について図１ないし図８に基づいて説
明すれば、以下の通りである。

【００５０】本実施例のＬＥＤ書込み装置を備えた画像
形成装置としての例えばディジタル複写機１は、図２に
示すように、上端部に硬質の透明ガラスにて形成された
原稿載置台２を備えている。原稿載置台２の下方には、
ＣＣＤ(Charge Coupled Device) センサ６等を有する読
取部５が設けられている。読取部５では、原稿載置台２
上に載置された原稿３がハロゲンランプ４にて照射さ
れ、その反射光がミラー５ａ・５ｂ・５ｃ及び結像レン
ズ５ｄを介してＣＣＤセンサ６に露光されて原稿３の光
学像が結像される。

【００５１】上記のＣＣＤセンサ６は、５０００画素分
のセンサにて構成されており、Ａ３サイズの原稿を４０
０ｄｐｉの解像度で読み取ることができる。

【００５２】上記読取部５の下方には、画像信号処理回
路７が設けられている。上記ＣＣＤセンサ６からの信号
はＡ／Ｄ変換された後、この画像信号処理回路７により
必要な処理が行われ、画像データのディジタル信号とし
てＬＥＤ書込み装置８に入力される。ＬＥＤ書込み装置
８は、感光体９の主走査方向（長手方向）に一列に配列
された後述するＬＥＤアレイ１７を有しており、画像デ
ータのディジタル信号に応じてＬＥＤ１６…を点灯し、
予め帯電器１１にて帯電された感光体９上に出射して静
電潜像を形成する。

【００５３】感光体９に形成された静電潜像は、露光位
置の下流側に設けられた現像槽１０からトナーの供給を
受けてトナー像となり、用紙カセット１２から供給され
た用紙に転写部１３にて転写され、定着装置１４にて定
着される。感光体９上に残留したトナーはクリーナ１５
にて感光体９上から除去される。

【００５４】上記のディジタル複写機１におけるＬＥＤ
書込み装置８について詳述する。ＬＥＤ書込み装置８
は、図１（ａ）に示すように、上記ＣＣＤセンサ６と同
様の４００ｄｐｉの解像度を有する５０００個のＬＥＤ
（Light Emitting Diode) １６…が主走査方向（長手方
向）に一列に配列されたＬＥＤアレイ１７と、ＬＥＤア
レイ１７を固定するための基板１８と、この基板１７に
同様に固定されてＬＥＤ１６…を駆動する発光部駆動手
段としての駆動用ＩＣ１９…と、このＬＥＤアレイ１７
の出射側に設けられるセルフォックスレンズアレイ２０
とから構成されている。上記ＬＥＤ１６…の点灯による
出射光は、セルフォックスレンズアレイ２０を通して上
記感光体９上に結像される。

【００５５】本実施例では、ＬＥＤ１６…は、図１
（ｂ）に示すように、発光開始電圧のそれぞれ異なる７
個の第１発光部１６ａ〜第７発光部１６ｇにて構成され
ている。

【００５６】すなわち、各ＬＥＤ１６…は、図３（ａ）
に示すように、通常、一定電圧Ｖ０以下ではほとんど電
流が流れず発光しないが、印加電圧が一定電圧Ｖ０を越
えると電流が流れ始め発光を開始する。そこで、本実施
例では、ＬＥＤ１６…を製造時に材料の組成を少しずつ
変えた７つのエリアで構成し、図３（ｂ）に示すよう
に、それぞれの発光開始電圧がｄＶ〔Ｖ〕ずつ異なるよ
うに形成している。

【００５７】同図（ｂ）において、まず、印加電圧がＶ
１〔Ｖ〕のときＬＥＤ１６…の最も低い電圧で発光する
第１発光部１６ａが発光を開始する。次いで、印加電圧
がｄＶ〔Ｖ〕ずつ高くなるに伴って、さらに次の第２発
光部１６ｂ、第３発光部１６ｃ…の順に発光を開始す
る。これによって、図４に示すように、発光面積がステ
ップ状に増加する。最後に第７発光部１６ｇがＶ２
〔Ｖ〕以上で発光し、１画素部分における１個のＬＥＤ
１６つまり１素子の全てが発光し、最大発光面積とな
る。

【００５８】上記の各ＬＥＤ１６…の印加電圧の制御
は、上記駆動用ＩＣ１９にて行われる。

【００５９】駆動用ＩＣ１９は、図５に示すように、シ
フトレジスタ２１、ラッチ２２、デコーダ２３、トラン
ジスタ２４及び抵抗２５等から構成されている。

【００６０】画像信号処理回路７から駆動用ＩＣ１９に
入力される画像データは、３ｂｉｔディジタル値であ
り、白も含めて１画素当たり８段階の濃度を表現できる
ようになっている。画像データは、図示しない同期用ク
ロックと共に画像信号処理回路７から画像信号線３０を
通してＭＳＢ（Most Significant Bit) 側から順次シフ
トレジスタ２１に入力される。このシフトレジスタ２１
は、〔ＬＥＤの個数〕×〔１画素当たりの画像データｂｉｔ
数〕つまり、１５０００（５０００×３）ｂｉｔが直列に接
続されたものからなり、画像信号処理回路７から出力さ
れたシリアル画像データを順次シフト入力する一方、シ
フトレジスタ２１の各ｂｉｔに接続されるラッチ２２の
各ｂｉｔにパラレルに出力する。

【００６１】上記のラッチ２２は、画像信号処理回路７
がシフトレジスタ２１に１ライン分の画像データを送っ
たときにラッチ信号３１を０から１にするので、このラ
ッチ信号３１の０から１への立ち上がりによりシフトレ
ジスタ２１の出力を保持する。

【００６２】上記ラッチ２２の各ｂｉｔは、３ｂｉｔ毎
に１個のデコーダ２３に接続されている。すなわち、デ
コーダ２３は、ＬＥＤ１６…の個数に合わせて５０００
個設けられている。また、各デコーダ２３…は、それぞ
れ７本の出力Ｙ１〜Ｙ７を有し、入力された３ｂｉｔの
数値ｎ（ｎは０〜７）に応じた出力Ｙｎだけを１にす
る。ただし、入力した数値ｎが０の場合は全ての出力Ｙ
１〜Ｙ７が０となる。ここで、上記数値ｎは、駆動用Ｉ
Ｃ１９に入力される段階では、白に相当する画像データ
では０となっている一方、黒に相当する画像データでは
７となっている。

【００６３】上記の各デコーダ２３…の出力Ｙ１〜Ｙ７
は、それぞれ７個のトランジスタ２４…の各ベースに接
続されている。

【００６４】また、駆動用ＩＣ１９は、上記ＬＥＤ１６
…に供給する駆動電圧を受けるための第１基準電圧端子
２６と第２基準電圧端子２７とを有しており、この第１
基準電圧端子２６と第２基準電圧端子２７との間には、
同じ抵抗値ｒを持つ８個の抵抗２５…が直列に接続され
ている。上記の第１基準電圧端子２６及び第２基準電圧
端子２７は、５０００組の抵抗ネットワークに対して共
通になっている。そして、上記トランジスタ２４のコレ
クタが各抵抗２５…の各接続点に接続されている。

【００６５】さらに、各トランジスタ２４…のエミッタ
は全て共通接続されてＬＥＤ１６…のアノードに接続さ
れている。また、ＬＥＤ１６…のカソードは接地されて
いる。

【００６６】なお、同図に示す７個のトランジスタ２４
…及び８個の抵抗２５…は、全て１画素分に対するもの
であり、実際には５０００画素分の同様な構成の回路が
設けられ、各デコーダ２３とＬＥＤ１６…とに接続され
ている。

【００６７】上記の構成を有する駆動用ＩＣ１９におけ
るＬＥＤ１６…の発光制御は以下のように行われる。

【００６８】まず、画像信号処理回路７から１ライン分
の画像データがシリアルにシフトレジスタ２１に入力さ
れる。次いで、ラッチ信号３１によってラッチ２２にこ
の画像データが書き込まれ、これを保持する。デコーダ
２３は３ｂｉｔ毎、つまり１画素毎に画像データをデコ
ードし、画像データの数値ｎが１〜７であれば、出力Ｙ
１〜Ｙ７のいずれか１つの出力を１としかつ他の出力を
０とする。画像データの数値ｎが０であれば、全ての出
力を０とする。１となったデコーダ出力に接続されたト
ランジスタ２４は、コレクタ・エミッタ間がＯＮし、抵
抗２５…にて分割された電圧がＬＥＤ１６…に印加され
る。

【００６９】ここで、第１基準電圧端子２６には、Ｖ２＋１．５ｄＶ〔Ｖ〕の電圧を、また第２基準電圧端子２７には、Ｖ１−０．５ｄＶ〔Ｖ〕の電圧をそれぞれ印加したとする。このとき、画像デー
タの数値ｎが１〜７の場合にＬＥＤ１６…に印加される
電圧は、Ｖ１＋（ｎ−０．５）ｄＶ〔Ｖ〕となり、図３（ｂ）に示す第１発光部１６ａ〜第７発光
部１６ｇの各特性の発光開始電圧に対して、ｎ＝１なら
第１発光部１６ａと第２発光部１６ｂとの各発光開始電
圧の中間電圧、ｎ＝２なら第２発光部１６ｂと第３発光
部１６ｃとの各発光開始電圧の中間電圧、…となり、数
値ｎの値に応じた各発光部１６ａ〜１６ｇまでが発光す
る。例えば、黒の画像データに相当する数値ｎ＝７の場
合には、図４に示す全てのトランジスタ２４…がＯＮと
なり、ＬＥＤ１６…の全ての発光部１６ａ〜１６ｇに電
流が流れて発光する。また、ｎ＝０の場合には、全ての
トランジスタ２４…がＯＦＦとなり、ＬＥＤ１６…には
電流が流れず、全く発光しない。

【００７０】なお、本実施例では、γ特性の高い感光体
９を使用している。この理由は、感光体９におけるトナ
ーによるドット形成を、ＬＥＤ１６…の発光の有無にの
み依存し、発光光量の大小には影響を受けずに行わせる
ためでをある。すなわち、本実施例では、発光面積がス
テップ状に増加するので、ＬＥＤ１６…毎に輝度のばら
つきを生じても、高いγ特性を有する感光体９を使用す
ることにより、確実に面積階調が可能となり、良好な階
調表現を行うことができる。

【００７１】このように、本実施例の画像形成装置のＬ
ＥＤ書込み装置８では、駆動用ＩＣ１９は、画像データ
に基づいて発光面積がステップ状に増加するように各発
光部１６ａ〜１６ｇに電圧を印加する。すなわち、画像
データが複数の発光部１６ａ〜１６ｇにより発光面積が
ステップ状に増加するように制御されて感光体９が露光
され静電潜像が形成されるため、階調表現を精度良く確
実に行うことができる。

【００７２】さらに、発光面積がステップ状に増加する
ようにしたことによって、ＬＥＤ１６…のみで、感光体
９上に形成される１画素の静電潜像のドットサイズを特
殊なフィルタを用いることなく容易に確実に変更するこ
とができる。このため、解像度を低下させることなく確
実な階調表現を行うことができる。

【００７３】また、上記の発光面積をステップ状に増加
させる際に、駆動用ＩＣ１９は、一定電圧を越える毎に
発光面積がステップ状に増加するように各発光部１６ａ
〜１６ｇに電圧を印加する。このため、個々のＬＥＤ１
６…の発光面積の制御を容易に行うことができる。

【００７４】したがって、画像データの感光体９への多
階調静電潜像の書込みを、精度良く確実にかつ容易に行
うことができる。

【００７５】また、本実施例においては、各発光部１６
ａ〜１６ｇは、一定電圧を越える毎に発光面積がステッ
プ状に増加する。すなわち、単に０Ｖから最大駆動電圧
までを単純に割り振った場合は、発光開始電圧Ｖ１以下
に振られた画像データは全て白になるが、本実施例で
は、発光開始電圧Ｖ１をスタートとして割り振っている
ので上記の問題を回避することができる。

【００７６】なお、本発明は、上記の実施例に限定され
るものではなく、本発明の範囲内で種々の変更が可能で
ある。例えば、上記実施例では、画像信号処理回路７か
らＬＥＤ書込み装置８に入力される画像信号を３ｂｉｔ
とし、画像データが変化すると、必ずＬＥＤ１６…の発
光面積が変化するように構成しているが、特にこれに限
定するものではない。

【００７７】例えば、通常、ＣＣＤセンサ６からの画像
データは、８ｂｉｔ以上の階調で画像信号処理回路７に
入力されるので、画質向上のために予めＬＥＤ１６…の
発光面積変化に対する実際のトナー像濃度変化を測定し
ておき、画像信号処理回路７にて３ｂｉｔ以上の元画像
データから３ｂｉｔのＬＥＤ駆動用データに変換しても
良い。

【００７８】また、本実施例では、ＬＥＤ１６…におけ
る各発光部１６ａ〜１６ｇは、主走査方向に順に点灯す
るように構成されているが、副走査方向に順に点灯させ
ることも可能である。

【００７９】すなわち、図６に示すように、ＬＥＤアレ
イ１７の発光部の面積増加が副走査方向（同図において
縦方向）に例えば２段階に起こるようにすることができ
る。

【００８０】同図に示すＬＥＤ３２…の第２発光部３２
ｂ…は、第１発光部３２ａ…に対して副走査方向に並べ
られている。

【００８１】このＬＥＤ３２…は、第１発光部３２ａ…
のみの発光と第１発光部３２ａ…及び第２発光部３２ｂ
…との２つの発光パターンを印加電圧の値により選択可
能になっている。

【００８２】発光パターンの選択は、副走査方向の解像
度における記録モード選択（通常の２倍か否か）により
制御部にて選択設定されるようになっている。通常解像
度の場合には第１発光部３２ａ及び第２発光部３２ｂの
全発光が選択され、通常解像度の２倍の解像度である高
解像度の場合は第１発光部３２ａのみの発光が選択され
る。そして、各発光部３２ａ・３２ｂの発光時間の制御
と発光間隔（タイミング）の制御によって、感光体９上
に静電潜像を形成するようになっている。

【００８３】第１発光部３２ａのみの発光の場合、つま
り２倍の解像度の場合には、発光間隔は、全発光の場合
の１／２間隔（２倍早いタイミング）で発光させる。

【００８４】なお、これら発光部３２ａ・３２ｂの発光
面積変化を利用した多階調の中間調記録及び高解像度記
録は、前述したように、ある光量を境にして急激に表面
電位が低下する高いγを有する感光体９との組み合わせ
ることにより確実に実施できるものである。

【００８５】このように、発光面積は、上述した主走査
方向にも、また、副走査方向にも増加させることが可能
である。すなわち、副走査方向にも発光面積をステップ
状に増加する場合には、感光体９に形成されるドットの
副走査方向の形状を印加電圧によりステップ状に変える
ことができる。このため、副走査方向に解像度を高くす
る場合に、発光面積を小さくする（副走査方向の形状を
小さくする）ことによりＬＥＤ１６…の発光時間の制御
範囲を少なくできる。これによって、さらにきめ細かい
階調表現が可能となると共に、ＬＥＤ１６…の駆動用Ｉ
Ｃ１９を簡単な構成とすることができる。

【００８６】また、本実施例においては、ＬＥＤ１６…
の発光光量の増大に伴う発光波長の変化に伴って透過率
が減少する特性をもったフィルタをＬＥＤ１６…と感光
体９との間に設けることが可能である。

【００８７】すなわち、図７に示すように、各発光部１
６ａ〜１６ｇにおける発光開始時のピーク発光波長は、
各発光部１６ａ〜１６ｇとも同一の波長λ０にて表され
るが、その後、順方向電圧の増加に伴う発光光量の単調
増加によってピーク発光波長が長波長側へシフトする傾
向がある。

【００８８】そこで、ピーク発光波長が長波長側へシフ
トするのを利用して、ＬＥＤ１６…の順方向電圧の増加
に伴う光量増加を抑えるように、フィルタを設けるのが
望ましい。

【００８９】このフィルタの特性は、図８に示すよう
に、波長が長い程透過率が減衰するようになっている。

【００９０】このように、フィルタをＬＥＤ１６…と感
光体９との間に設けることによって、ＬＥＤ１６…の各
発光部１６ａ〜１６ｇによる感光体９上への露光量は、
どれも同程度となる。このため、ＬＥＤ１６…における
順方向電圧の増加に対して、感光体９上への微小部分の
露光量は一定のままで、露光面積だけが増加する。

【００９１】この結果、不要な濃度変化を抑えることが
でき、純粋に面積階調による階調再現を実現することが
できる。したがって、入力された画像データに対する階
調特性において、急激に濃度が高くなるという不具合を
防止することができ、中間調再現を良好に行うことがで
きる。

【００９２】〔実施例２〕本発明の他の実施例を図９及び図１０に基づいて説明す
れば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記の
実施例１の図面に示した部材と同一の機能を有する部材
については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

【００９３】図９に示すように、感光体９への露光面積
がトナー粒子径と同程度以下では、トナー付着量は殆ど
０となるので、ＬＥＤ１６…の最小発光面積をトナー粒
子径以下にしても、トナーは感光体９に付着しない。

【００９４】そこで、本実施例では、図１０に示すよう
に、ＬＥＤ３６…の最小発光面積相当である第１発光部
３６ａだけをトナー粒子径と同程度の大きさ若しくはそ
れ以上として他の発光部３６ｂ〜３６ｇの面積よりも大
きいものしている。そして、他の発光部３６ｂ〜３６ｇ
の面積は等面積に形成している。

【００９５】すなわち、４００ｄｐｉのＬＥＤ書込み装
置８では、１画素は６３．５μｍ四方となる。仮に、１
画素の分割数が多く、均等に３１分割とする場合を想定
すると、約２μｍ間隔になってしまい、トナー粒子径よ
りも小さくなるので点灯開始から４〜５ステップ分のエ
リアはトナーが付着せずに無駄になる。

【００９６】これを回避するためには、最初に点灯する
エリアをトナー粒子径程度の大きさに設定すると共に、
残りの部分を残り３０エリアに等分割すれば良いことが
分かる。

【００９７】したがって、本実施例では、上述のように
第１発光部３６ａをトナー粒子径と同程度の大きさ若し
くはそれ以上の大きさに形成することによって、第１発
光部３６ａのみの点灯によって確実に感光体９上にトナ
ーが付着し得る大きさを照射することができる。

【００９８】また、本実施例では、第１発光部３６ａか
ら第３発光部３６ｃまでの加算面積（同図における斜線
部分）は、第４発光部３６ｄから第７発光部３６ｇまで
の加算面積と等しく丁度最大発光面積の１／２としてい
る。さらに、第１発光部３６ａから第３発光部３６ｃま
での加算面積の形状は、僅かに横長の長方形になるよう
に形成すると共に、全発光部３６ａ〜３６ｇが発光して
最大発光面積となる時の長方形の縦横比がほぼ１：２と
なるように形成している。すなわち、ＬＥＤ３６…の副
走査方向（同図において縦方向）の長さは１画素サイズ
のほぼ半分である３０μｍとなっている。これによっ
て、発光時間を制御することにより、前記感光体９上に
形成される静電潜像のドットの副走査方向の長さを３０
μｍから１画素の長さである約６０μｍまで変化させる
ことができ、発光部３６ａ〜３６ｇの主走査方向（同図
において横方向）の面積変化と組み合わせれば、非常に
多くの階調表現が可能となる。

【００９９】このように、本実施例のディジタル複写機
１のＬＥＤ書込み装置８は、各ＬＥＤ１６…において最
初に発光する第１発光部１６ａは、トナー粒子径とほぼ
同じ面積以上の発光面積を有している。

【０１００】すなわち、最も薄い濃度の画像データが入
力された場合に、発光面積がトナー粒子径よりも小さい
ときには第１発光部１６ａが発光しても、感光体９にト
ナー粒子が付着しない。

【０１０１】しかし、本実施例では、第１発光部１６ａ
の発光面積は、トナー粒子径とほぼ同じ面積以上の発光
面積を有しているので、最も薄い非白レベルの濃度の画
像データが入力された場合でも、感光体９にトナー粒子
が付着し階調表現できる。この結果、画像データを入力
したにもかかわらず階調表現されないという問題を回避
することができる。

【０１０２】また、第１発光部１６ａが発光しているに
もかかわらず階調表現に寄与していないという冗長さが
無くなり、ＬＥＤ１６…の駆動を効率良く行うことがで
きると共に、配線量も減少させることができるので、Ｌ
ＥＤ書込み装置８のコンパクト化及びコスト低減化を図
ることができる。

【０１０３】また、本実施例では、第２発光部３６ｂ〜
第７発光部３６ｇの発光面積を第１発光部３６ａの発光
面積よりも小さく形成している。

【０１０４】これによって、第１発光部３６ａの面積を
大きく形成することができ、感光体９に形成される最小
ドットの静電潜像にトナーを確実に付着させることがで
きる。また、第２発光部３６ｂ以降の発光面積増加が少
ないため、限られた大きさの最大発光面積となるまでの
発光面積増加回数を多くとることができ、１個のＬＥＤ
３６、つまり１画素の階調表現数を多くとることができ
る。

【０１０５】また、本実施例では、ＬＥＤ３６…の発光
形状を最大発光面積の１／２の発光面積以上で横長とし
ている。

【０１０６】これによって、感光体９上に形成されるド
ットの副走査方向の大きさをも変化させることが可能と
なり、主走査方向と副走査方向との両方の発光面積を変
えることによって、さらに階調数の多い中間調表現が可
能となる。

【０１０７】〔実施例３〕本発明の他の実施例を図１１及び図１２に基づいて説明
すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記
の実施例１及び実施例２の図面に示した部材と同一の機
能を有する部材については、同一の符号を付し、その説
明を省略する。

【０１０８】本実施例のＬＥＤ書込み装置８は、図１１
に示すように、ＬＥＤアレイ１７における各ＬＥＤ３７
…の第１発光部３７ａをＬＥＤ３７の中央に配置し、そ
の両側に第２発光部３７ｂ〜第７発光部３７ｇをそれぞ
れ配置している。

【０１０９】また、上記の第１発光部３７ａの形状は長
方形又は正方形とすると共に、発光面積の増加が第１発
光部３７ａを中心として両側に均等に生じるように構成
している。すなわち、印加電圧の上昇に伴いステップ状
にＬＥＤ１６…の中央から両側に向かって、発光面積が
増加していく。

【０１１０】このように、本実施例のディジタル複写機
１のＬＥＤ書込み装置８は、各ＬＥＤ３６…に最低発光
印加電圧を与えると、ＬＥＤ３６…の中央の第１発光部
３６ａがまず発光し、印加電圧が高くなるに伴って順次
ステップ状に周囲に広がるように発光する。

【０１１１】このため、感光体９に形成される静電潜像
のドットの大きさが中央から順次拡大するのでトナー像
の再現性が向上し、しかも滑らかな階調表現をすること
ができる。

【０１１２】なお、本発明は、上記の実施例に限定され
るものではなく、本発明の範囲内で種々の変更が可能で
ある。例えば、上記第１発光部３７ａはＬＥＤ３７の中
央に長方形又は正方形として形成されているが、必ずし
も長方形又は正方形に限らず、図１２に示すように、例
えば、ＬＥＤ３８の第１発光部３８ａを菱形に形成し、
この第１発光部３８ａの４辺の外側にそれぞれ均等に第
２発光部３８ｂ〜第７発光部３８ｇを配することも可能
である。

【０１１３】また、この拡大する菱形は、ＬＥＤ３８へ
の印加電圧の上昇に伴い発光面積が菱形のままで増加す
る一方、発光面積が最大発光面積の１／２になったとこ
ろ、つまり第４発光部３８ｄのところで、ＬＥＤ３８の
縁である４辺に接触するように形成している。

【０１１４】このように形成したときの図１１と図１２
との大きな相違点は、１／２面積発光時にＬＥＤアレイ
１７を主走査方向に連続発光させた場合には、図１２で
は、主走査方向に途切れなく発光するのに対して、図１
１では、主走査方向に途切れて発光する。このことは、
主走査方向の細線の再現性に影響を及ぼす。つまり、図
１２では、１／２面積発光時から主走査方向の細線が切
れ目無く再現されるが、図１１では発光部３７ａ〜３７
ｇが全発光しないと主走査方向に細線が確実に繋がらな
い。この結果、図１２のほうが主走査方向の細線の再現
性に優れていることが分かる。

【０１１５】なお、上記の第１発光部３８ａの形状及び
１／２面積発光時の形状を菱形としているが、必ずしも
これに限らず、例えば円形、楕円形又は多角形等の別の
形状とすることも可能である。

【０１１６】このように、発光領域が最大発光面積の１
／２以上になったときに、その発光形状がＬＥＤ３８の
縁の４辺に接触するように形成することが可能である。

【０１１７】これにより、発光面積が１／２以上で主走
査方向又は副走査方向に細線を再現した場合に、隣合う
ＬＥＤ３８・３８同士による感光体９上に形成される静
電潜像のドットが主走査方向又は副走査方向に連続して
形成されるため、主走査方向又は副走査方向の細線が切
れ目なく連続して再現されるため細線の再現が良くな
る。

【０１１８】〔実施例４〕本発明の他の実施例を図１３ないし図１６に基づいて説
明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前
記の実施例１ないし実施例３の図面に示した部材と同一
の機能を有する部材については、同一の符号を付し、そ
の説明を省略する。

【０１１９】本実施例のＬＥＤ書込み装置８は、図１３
に示すように、ＬＥＤアレイ１７の各ＬＥＤにおける第
１発光部４０ａ〜第７発光部４０ｇを右側から構成した
第１ＬＥＤとしてのＬＥＤ４０と、ＬＥＤにおける第１
発光部４１ａ〜第７発光部４１ｇを左側から構成した第
２ＬＥＤとしてのＬＥＤ４１とを対にして主走査方向に
交互に配置している。

【０１２０】この構成によって、第１発光部４０ａ・４
１ａ同士が隣合わせとなる部分が２素子（ＬＥＤ４０・
４１）間隔にできることになり、それぞれのＬＥＤ４０
・４１における各発光部４０ａ〜４０ｇ・４１ａ〜４１
ｇへの印加電圧の増加に伴い、２素子毎に発光面積が両
側に増加する形態となる。

【０１２１】このため、感光体９上に形成される静電潜
像のドットも２画素間隔に集中して形成されるので、ト
ナーの付着も集中して行われ、これによって、忠実なト
ナー像の再現ができる。

【０１２２】このように、本実施例のディジタル複写機
１のＬＥＤ書込み装置８では、各発光部４０ａ〜４０ｇ
・４１ａ〜４１ｇを主走査方向の一方向から発光面積が
増加するように構成したＬＥＤ４０と、各発光部をその
反対方向から発光面積が増加するように構成したＬＥＤ
４１とを対にして隣り合わせに配置したので、ＬＥＤ４
０及びＬＥＤ４１への印加電圧を高くするのに伴い、Ｌ
ＥＤ４０とＬＥＤ４１との接合部分から各々の発光部４
０ａ〜４０ｇ・４１ａ〜４１ｇを発光させて、主走査方
向の両側に広がるように発光面積を増加させることがで
きる。

【０１２３】これにより、ＬＥＤ４０及びＬＥＤ４１の
発光面積の変化により感光体９に形成される静電潜像の
形状変化が２個のＬＥＤ４０及びＬＥＤ４１毎にその発
光した加算面積の大きさまで集中的に起こる。

【０１２４】したがって、トナー像の再現性が向上し、
しかも滑らかな階調表現をすることができる。

【０１２５】なお、本発明は、上記の実施例に限定され
るものではなく、本発明の範囲内で種々の変更が可能で
ある。例えば、上記のＬＥＤアレイ１７を使用して隣合
う発光部を１対としてディザ方式により中間調書込みを
行ことが可能である。

【０１２６】説明し易いように、図１４（ａ）〜（ｇ）
に示すように、発光部の面積増加を少なくした３段階で
説明する。面積増加が３段階の場合には、一番低い電圧
で発光を開始するＬＥＤ４２の第１発光部４２ａ及びＬ
ＥＤ４３の第１発光部４３ａ、中間の電圧で発光を開始
する第２発光部４２ｂ及び第２発光部４３ｂ、最大の電
圧で発光を開始する第３発光部４２ｃ及び第３発光部４
３ｃがそれぞれ形成されており、隣合う第１発光部４２
ａ・４３ａと第１発光部４２ａ・４３ａに繋がるそれぞ
れの第２発光部４２ｂ・４３ｂと第３発光部４２ｃ・４
３ｃとの全部で横１列の６個の発光部が形成されること
になる。

【０１２７】したがって、構成できるディザ方式による
ディザパターンは、図１４（ａ）〜（ｇ）に示すよう
に、無発光の場合を含めて７通り、つまり、７段階の面
積階調を得ることができる。

【０１２８】これを一般化する。すなわち、１画素を構
成する発光部の個数をｍとすると、表現できる面積階調
数は、ｍ＋１階調となる。ただし、１素子（ＬＥＤ）１
画素構成と比べると主走査方向の解像度は１／２となる
が階調数はほぼ２倍となる。

【０１２９】したがって、１画素を構成する発光部の個
数を増加することにより階調数を増加することができ
る。例えば、１素子の発光部の個数が７個で１画素を１
４個で構成した場合には、１５階調の中間調表現ができ
る。

【０１３０】一方、図１５（ａ）〜（ｍ）に示すよう
に、ＬＥＤアレイ１７を使用してさらに副走査方向にお
ける次ラインの発光部も１画素の構成に含めたディザパ
ターンとすることも可能である。

【０１３１】この例では、２個のＬＥＤ４４・４５によ
る２ライン分の発光部、つまり４素子分で構成されてい
る。ここでも説明し易いように、１素子の発光部の個数
を３個として説明する。発光部４４ａ〜４４ｃ・４５ａ
〜４５ｃの延べ個数は、１２個となり解像度は主走査方
向及び副走査方向方向共に１／２となるが再現可能な階
調数は１２＋１で１３階調と多くすることができる。

【０１３２】なお、図１５（ａ）〜（ｍ）に示すディザ
パターンは一例であり、発光部４４ａ〜４４ｃ・４５ａ
〜４５ｃの順番であれば、必ずしもこれに限らず、例え
ば、左右の素子の順序はいずれが先でも構わない。

【０１３３】また、副走査方向への変形例として、図１
６に示すように、副走査方向のパルス幅制御とディザ方
式とを組み合わせたディザパターンとすることも可能で
ある。

【０１３４】この例ではＬＥＤアレイ１７の構成は前記
と同様であるが、発光時間を１／２に落とし、発光タイ
ミングを２倍早くしてＬＥＤアレイ１７を発光させてい
る。

【０１３５】これにより、感光体９上に形成される静電
潜像の副走査方向の長さが１／２となり、連続した２回
の発光にて１画素分の副走査方向のサイズとなる。つま
り、１画素内に２回分割して発光できるようにしてい
る。したがって、ディザ方式と組み合わせることでさら
に２倍の階調数の中間調記録が可能となる。また、これ
によって、主走査方向のみの解像度が１素子１画素構成
の場合の解像度と比較して１／２低下するものの、副走
査方向の解像度は低下することなく、前述の図１５
（ａ）〜（ｍ）の例と同じ階調数を得ることができる。
また、この例では、副走査方向のパルス幅制御を２分割
としているが、この分割数を多く取ることにより、同一
解像度でさらに階調数を多くとることができる。

【０１３６】このように、ＬＥＤの各発光部の変化をデ
ィザパターンに構成することが可能であり、その結果、
１画素単位でディザが可能となり、純粋に面積階調によ
る階調表現が可能となる。したがって、光量の補正回路
等が不要となり、コンパクトなＬＥＤ書込み装置８を容
易に形成することができ、コスト低減を図ることができ
る。また、解像度を落とさずに豊富な階調画像を形成す
ることができる。

【０１３７】特に、主走査方向に隣合わせた２個のＬＥ
Ｄ４０・４１を一対としてディザ方式の中間調書込みを
行った場合には、主走査方向の解像度が１／２に低下す
るが階調数を２倍にすることができる。また、一対のＬ
ＥＤ４０・４１の発光面積変化により感光体９上に形成
される静電潜像の形状変化が１画素毎に集中的に行われ
るので、トナー像の再現性が向上し、しかも滑らかな階
調表現ができる。

【０１３８】さらに、主走査方向に隣合わせた２個のＬ
ＥＤ４４・４５を一対とし、かつ次のラインでの同一対
の発光を合わせた４素子分を１画素としたディザ方式の
中間調書込みを行った場合には、主走査方向及び副走査
方向の解像度がそれぞれ１／２に低下するが階調数を共
に２倍にすることができる。

【０１３９】また、ディザ方式と副走査方向のパルス幅
制御とを組み合わせて中間調書込みを行った場合には、
副走査方向について同一解像度を維持して階調数をさら
に多くすることができる。

【０１４０】〔実施例５〕本発明の他の実施例を図３及び図１７ないし図２０に基
づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便
宜上、前記の実施例１ないし実施例４の図面に示した部
材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を
付し、その説明を省略する。

【０１４１】本実施例では、図１７（ａ）（ｂ）に示す
ように、１個のＬＥＤ５０…は、主走査方向に４個及び
副走査方向に４個の合計１６個の発光部にて構成されて
いる。ただし、１５番目の第１５発光部５０ｏと１６番
目の第１６発光部５０ｐとは全く同じ電圧で発光を開始
する。このため、実質的に１５個の発光部で構成されて
いることになる。このようにしたのは、前記画像信号処
理回路７からＬＥＤ書込み装置８へ画像データを送る際
にＬＥＤ５０…の点灯エリアが１６箇所であると白も含
めて１７通りのデータ表現が必要となり、２進法で動作
するディジタル回路では５ｂｉｔが必要となって効率が
悪いこと、及び高濃度部では定着でのトナーの潰れ等で
信号に対する濃度変化が少なくなることを考慮したため
である。

【０１４２】上記の１画素分のＬＥＤ５０…は、印加電
圧が上がるにつれて、各第１発光部５０ａから第１６発
光部５０ｐまで順に発光する。

【０１４３】これら各第１発光部５０ａから第１６発光
部５０ｐまでの各発光電圧は図１８にて示される。すな
わち、印加電圧（順方向電圧）がＶ１′〔Ｖ〕以下で
は、全ての発光部の電流が流れずＬＥＤ１６…は全く発
光しないが、印加電圧がＶ１′〜Ｖ１′＋ｄＶ′〔Ｖ〕
では、図１７に示す第１発光部５０ａのみ順方向電流が
流れて発光する。以下、Ｖ２′〔Ｖ〕までｄＶ′〔Ｖ〕
刻みで発光部５０ｂ〜５０ｐが発光し、発光面積が増加
する。

【０１４４】なお、実施例１では、画像信号処理回路７
からの画像データは３ｂｉｔであったが、本実施例で
は、ＬＥＤ５０…の発光部５０ａ〜５０ｏが１５個ある
ため、１画素当たり４ｂｉｔとなっている。

【０１４５】したがって、図１９（ａ）（ｂ）に示すよ
うに、シフトレジスタ２１及びラッチ２２はそれぞれ２
００００（５０００×４）ｂｉｔの容量を持ち、またト
ランジスタ２４も１画素当たり１５個となっている。

【０１４６】また、画像信号処理回路７からは、ＬＥＤ
点灯制御用信号線５１が出力されており、ＬＥＤ点灯制
御用トランジスタ５２のベースに入力されている。

【０１４７】上記のＬＥＤ点灯制御用信号線５１が１に
なるとＬＥＤ点灯制御用トランジスタ５２がＯＮし、こ
れによって、各ＬＥＤ５０…がデコーダ５３…からの出
力値に応じた電圧で駆動される。また、ＬＥＤ点灯制御
用トランジスタ５２のコレクタは他の画素を構成するＬ
ＥＤ５０…に並列に接続されているので、同時に複数の
ＬＥＤ５０…が点灯制御される。

【０１４８】上記の構成を有する駆動用ＩＣ５４の動作
を、図２０のタイミングチャートに基づいて説明する。

【０１４９】まず、画像信号が画像信号処理回路７から
送り始められ（ｔ１）、送信が完了すると（ｔ２）、画
像ラッチ信号３１が出力される（ｔ３）。次いで、感光
体９が停止すると同時にＬＥＤ５０…の点灯制御信号が
ＯＮする（ｔ４）。なお、このように感光体９が停止す
るのは、本実施例では、感光体９が、図示しない感光体
駆動モータによって、前記画像信号処理回路７からの信
号に応じて極めて短い時間間隔でステップ駆動し得るよ
うになっているためである。

【０１５０】次いで、ＬＥＤ５０…による感光体９への
書込み完了と同時に感光体９が回転を開始する（ｔ
５）。また、ＬＥＤ５０…による感光体９への書込み中
に次の画像信号が送られる。

【０１５１】以上のように、本実施例では、感光体９の
駆動とＬＥＤ５０…の点灯とを交互に行うために、ＬＥ
Ｄ５０…におけるディザパターンでの発光がそのままの
形態で感光体９上に静電潜像として形成される。

【０１５２】これにより、解像度を落とすことなく画像
を再現できる。

【０１５３】ここで、図３（ｂ）に示すように発光部が
７個の場合の各駆動電圧と、図１８に示す発光部が１６
個の場合の駆動電圧とを比較した場合に、Ｖ１＝Ｖ１′
かつｄＶ＝ｄＶ′であったとすると、Ｖ２＝６ｄＶ＋Ｖ１Ｖ２′＝１４ｄＶ＋Ｖ１であり、明らかにＶ２′はＶ２に比べて大きな電圧値と
なる。

【０１５４】仮に、図３（ｂ）において、最初に駆動電
圧Ｖ１で発光する第１発光部１６ａの最大許容電圧値が
Ｖ１＋１０ｄＶ〔Ｖ〕であったとすると、図３（ｂ）に
おける駆動電圧Ｖ２は、最大許容電圧値以内の値である
が、図１８においては、第１１発光部５０ｋが発光した
時点で第１発光部５０ａは破壊することになる。

【０１５５】そこで、この破壊を防止するために、ＬＥ
Ｄ５０…を構成する材料の組成を調整することで、ＬＥ
Ｄ５０…の各発光部５０ａ〜５０ｏにおける発光開始電
圧を調整すると共に、第１基準電圧端子２６及び第２基
準電圧端子２７に印加する電圧を適宜調整することで、
上記不具合を回避することができる。

【０１５６】このように、本実施例では、発光面積のス
テップ変化に必要な駆動電圧の変化量を、ＬＥＤの発光
面積が最大となる駆動電圧がＬＥＤの特性に影響を与え
ない範囲となるように小さく設定している。これによっ
て、ＬＥＤの動作電圧範囲を一杯に使用して階調表現す
ることができ、かつＬＥＤの破壊を招くことなく、より
広い階調表現をすることができる。また、ＬＥＤへの画
像データ転送に必要な信号線数や信号の情報量を必要最
小限に抑えることができるので、ＬＥＤ書込み装置８の
回路規模や大きさを最小とすることができる。

【０１５７】〔実施例６〕本発明の他の実施例について図１７、図２０及び図２１
に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明
の便宜上、前記の実施例１ないし実施例５の図面に示し
た部材と同一の機能を有する部材については、同一の符
号を付し、その説明を省略する。

【０１５８】本実施例では、実施例５とは異なり、感光
体９は常に等速度で回転する。なお、画像信号と画像ラ
ッチ信号３１のタイミングは実施例５と同様である。

【０１５９】今、図１７（ｂ）に示した第１発光部５０
ａ及び第１３発光部５０ｍに着目する。なお、第１発光
部５０ａが感光体９の回転方向に対して第１３発光部５
０ｍよりも隣合わせの上流側にあるとする。

【０１６０】このとき、第１発光部５０ａによる露光部
分の内、第１発光部５０ａと第１３発光部５０ｍとの境
界に接する部分は、感光体９が等速度で回転するので、
ＬＥＤ５０…が点灯するとすぐに第１３発光部５０ｍの
領域に入る。このため、副走査方向に隣接した発光部間
での露光の重なりが生じる。

【０１６１】そこで、感光体９への出射部分が第１発光
部５０ａと第１３発光部５０ｍとの境界に接する部分か
ら第１３発光部５０ｍの領域の中央（５０％）まで進ん
だ時点で、ＬＥＤ５０…を消灯すれば、第１発光部５０
ａの露光部分と第１３発光部５０ｍの露光部分との重な
りは半分となり、階調再現への影響は比較的小さい。

【０１６２】すなわち、図２１に示すように、ＬＥＤ５
０…の消灯タイミング（ｔ５′）を図２０に比べて早く
すれば、副走査方向に隣接した発光部間での露光の重な
りは十分少なく抑えられる。

【０１６３】なお、本実施例では、感光体９に高感度で
γ特性が高い高いものを使用することで、上記のような
方法でも十分な静電潜像を形成することができる。

【０１６４】このように、本実施例では、副走査方向に
隣接する例えば第１発光部５０ａと第１３発光部５０ｍ
との感光体９上での互いの露光の重なりが、少なくとも
５０％以下に収まるように、感光体９の回転速度と各発
光部５０ａ〜５０ｐにおける発光時間との関係を設定し
ている。

【０１６５】これにより、ＬＥＤ５０…の発光面積の分
割を副走査方向にも拡大でき、広い階調表現を行うに十
分な発光面積の分割数が容易に得られ、豊富な階調表現
を行うことができる。また、ＬＥＤ書込み装置８自体の
製造が容易となり、製造コストの低減を図ることができ
る。

【０１６６】

【発明の効果】請求項１の発明の画像形成装置のＬＥＤ
書込み装置は、以上のように、各ＬＥＤはＬＥＤ毎に共
通の電圧が印加される複数の発光部が並べられたものか
らなる一方、画像データに基づいて、上記各ＬＥＤで一
定電圧を越える毎に発光面積がステップ状に増加するよ
うに各発光部に上記電圧を印加する発光部駆動手段が設
けられている構成である。

【０１６７】これにより、画像データがＬＥＤ毎に共通
の電圧が印加される複数の発光部により各ＬＥＤで発光
面積がステップ状に増加するように制御されて感光体が
露光され静電潜像が形成されるため、階調表現を精度良
く確実に行うことができる。

【０１６８】また、発光面積は、主走査方向にも副走査
方向にも増加させることが可能であり、これによって、
さらにきめ細かい階調表現が可能となる。

【０１６９】さらに、上記の発光面積をステップ状に増
加させる際に、発光部駆動手段は、一定電圧を越える毎
に発光面積がステップ状に増加するように各発光部に電
圧を印加する。このため、個々のＬＥＤの発光面積の制
御を容易に行うことができる。

【０１７０】したがって、画像データの感光体への多階
調静電潜像の書込みを、精度良く確実にかつ容易に行う
ことができるという効果を奏する。

【０１７１】請求項２の発明の画像形成装置のＬＥＤ書
込み装置は、以上のように、請求項１の画像形成装置の
ＬＥＤ書込み装置において、各ＬＥＤにおいて最初に発
光する第１発光部は、トナー粒子径とほぼ同じ面積以上
の発光面積を有している構成である。

【０１７２】これにより、最も薄い濃度の画像データが
入力された場合でも、感光体にトナー粒子が付着し階調
表現できる。この結果、画像データを入力したにもかか
わらず階調表現されないという問題を回避することがで
きる。

【０１７３】また、第１発光部が発光しているにもかか
わらず階調表現に寄与しないという冗長さが無くなり、
ＬＥＤの駆動を効率良く行うことができると共に、配線
量も減少させることができるので、ＬＥＤ書込み装置の
コンパクト化及びコスト低減化を図ることができるとい
う効果を奏する。

【０１７４】請求項３の発明の画像形成装置のＬＥＤ書
込み装置は、以上のように、請求項１の画像形成装置の
ＬＥＤ書込み装置において、上記各発光部は、発光面積
のステップ増加がＬＥＤの中央から順次周囲に広がるよ
うに形成されている構成である。

【０１７５】これにより、感光体に形成される静電潜像
のドットの大きさが中央から順次拡大するのでトナー像
の再現性が向上し、しかも滑らかな階調表現をすること
ができるという効果を奏する。

【０１７６】請求項４の発明の画像形成装置のＬＥＤ書
込み装置は、以上のように、請求項１の画像形成装置の
ＬＥＤ書込み装置において、上記複数のＬＥＤにおける
少なくとも２個ずつのＬＥＤについて、各発光部を主走
査方向の一方向から発光面積が増加するように構成した
第１ＬＥＤと、各発光部をその反対方向から発光面積が
増加するように構成した第２ＬＥＤとを対にして隣り合
わせに配置した構成である。

【０１７７】これにより、ＬＥＤへの印加電圧を高くす
るのに伴い、第１ＬＥＤと第２ＬＥＤとの接合部分から
各々の発光部を発光させて、主走査方向の両側に広がる
ように発光面積を増加させることができる。

【０１７８】このため、ＬＥＤの発光面積の変化により
感光体に形成される静電潜像の形状変化が２個のＬＥＤ
毎にその発光した加算面積の大きさまで集中的に起こ
る。

【０１７９】したがって、トナー像の再現性が向上し、
しかも滑らかな階調表現をすることができるという効果
を奏する。

【０１８０】請求項５の発明の画像形成装置のＬＥＤ書
込み装置は、以上のように、請求項１の画像形成装置の
ＬＥＤ書込み装置において、上記ＬＥＤと感光体との間
に、ＬＥＤの発光光量の増加による発光波長の変化に伴
って透過率が減少する特性を有する光学フィルタを設け
た構成である。

【０１８１】これにより、感光体への露光に際しては、
照射光量はほぼ一定に保たれた状態で発光面積のみが変
化する。

【０１８２】したがって、入力された画像データに対す
る階調特性において、急激に濃度が高くなるという不具
合を防止することができ、中間調再現を良好に行うこと
ができるという効果を奏する。

【０１８３】請求項６の発明の画像形成装置のＬＥＤ書
込み装置は、以上のように、各ＬＥＤは複数の発光部が
並べられたものからなる一方、画像データに基づいて、
一定電圧を越える毎に発光面積がステップ状に増加する
ように各発光部に電圧を印加する発光部駆動手段が設け
られ、上記複数のＬＥＤにおける少なくとも２個ずつの
ＬＥＤについて、各発光部を主走査方向の一方向から発
光面積が増加するように構成した第１ＬＥＤと、各発光
部をその反対方向から発光面積が増加するように構成し
た第２ＬＥＤとを対にして隣り合わせに配置した構成で
ある。

【０１８４】これにより、画像データが複数の発光部に
より発光面積がステップ状に増加するように制御されて
感光体が露光され静電潜像が形成されるため、階調表現
を精度良く確実に行うことができる。

【０１８５】また、発光面積は、主走査方向にも副走査
方向にも増加させることが可能であり、これによって、
さらにきめ細かい階調表現が可能となる。

【０１８６】さらに、上記の発光面積をステップ状に増
加させる際に、発光部駆動手段は、一定電圧を越える毎
に発光面積がステップ状に増加するように各発光部に電
圧を印加する。このため、個々のＬＥＤの発光面積の制
御を容易に行うことができる。

【０１８７】したがって、画像データの感光体への多階
調静電潜像の書込みを、精度良く確実にかつ容易に行う
ことができるという効果を奏する。

【０１８８】さらに、ＬＥＤへの印加電圧を高くするの
に伴い、第１ＬＥＤと第２ＬＥＤとの接合部分から各々
の発光部を発光させて、主走査方向の両側に広がるよう
に発光面積を増加させることができる。

【０１８９】このため、ＬＥＤの発光面積の変化により
感光体に形成される静電潜像の形状変化が２個のＬＥＤ
毎にその発光した加算面積の大きさまで集中的に起こ
る。

【０１９０】したがって、トナー像の再現性が向上し、
しかも滑らかな階調表現をすることができるという効果
を奏する。

【０１９１】請求項７の発明の画像形成装置のＬＥＤ書
込み装置は、以上のように、各ＬＥＤは複数の発光部が
並べられたものからなる一方、画像データに基づいて、
一定電圧を越える毎に発光面積がステップ状に増加する
ように各発光部に電圧を印加する発光部駆動手段が設け
られ、上記ＬＥＤと感光体との間に、ＬＥＤの発光光量
の増加による発光波長の変化に伴って透過率が減少する
特性を有する光学フィルタを設けた構成である。

【０１９２】これにより、画像データが複数の発光部に
より発光面積がステップ状に増加するように制御されて
感光体が露光され静電潜像が形成されるため、階調表現
を精度良く確実に行うことができる。

【０１９３】また、発光面積は、主走査方向にも副走査
方向にも増加させることが可能であり、これによって、
さらにきめ細かい階調表現が可能となる。

【０１９４】さらに、上記の発光面積をステップ状に増
加させる際に、発光部駆動手段は、一定電圧を越える毎
に発光面積がステップ状に増加するように各発光部に電
圧を印加する。このため、個々のＬＥＤの発光面積の制
御を容易に行うことができる。

【０１９５】したがって、画像データの感光体への多階
調静電潜像の書込みを、精度良く確実にかつ容易に行う
ことができるという効果を奏する。

【０１９６】さらに、感光体への露光に際しては、照射
光量はほぼ一定に保たれた状態で発光面積のみが変化す
る。

【０１９７】したがって、入力された画像データに対す
る階調特性において、急激に濃度が高くなるという不具
合を防止することができ、中間調再現を良好に行うこと
ができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例におけるディジタル複写機の
ＬＥＤ書込み装置を示す斜視図であり、（ａ）はＬＥＤ
書込み装置の全体構成を示すもの、（ｂ）はＬＥＤの構
造を示すものである。

【図２】上記ディジタル複写機の全体構成図である。

【図３】上記ＬＥＤの電圧特性を示すグラフであり、
（ａ）はＬＥＤの印加電圧と発光光量との関係を示すも
の、（ｂ）はＬＥＤの各第１発光部〜第７発光部におけ
る印加電圧（順方向電圧）と発光電流（順方向電流）と
の関係を示すものである。

【図４】上記ＬＥＤの各発光部の発光面積がステップ状
に増加する状態を示す説明図である。

【図５】上記ＬＥＤ書込み装置の駆動用ＩＣを示すブロ
ック図である。

【図６】上記ＬＥＤ書込み装置における発光部の面積増
加が副走査方向に２段階に起こるＬＥＤを示す平面図で
ある。

【図７】上記ＬＥＤ書込み装置における各発光部の順方
向電圧と発光光量とピーク発光波長との関係を示すグラ
フである。

【図８】上記ＬＥＤ書込み装置に付加するフィルタの光
学特性を示すグラフである。

【図９】本発明の他の実施例を示すものであり、ＬＥＤ
の点灯面積とトナー付着量との関係を示すグラフであ
る。

【図１０】上記ＬＥＤの第１発光部を大きく形成したＬ
ＥＤを示す平面図である。

【図１１】本発明のさらに他の実施例を示すものであ
り、中央部に長方形の第１発光部を形成したＬＥＤを示
す平面図である。

【図１２】上記ＬＥＤの変形例を示すものであり、中央
部に菱形の第１発光部を形成したＬＥＤの平面図であ
る。

【図１３】本発明のさらに他の実施例を示すものであ
り、２つのＬＥＤを対にしたＬＥＤアレイを示す平面図
である。

【図１４】２つのＬＥＤを対にしたときの各発光部の発
光状態を示す平面図であり、（ａ）は０個、（ｂ）は１
個、（ｃ）は２個、（ｄ）は３個、（ｅ）は４個、
（ｆ）は５個、（ｇ）は６個の各発光部が発光したもの
である。

【図１５】４つのＬＥＤを対にしたときの各発光部の発
光状態を示す平面図であり、（ａ）は０個、（ｂ）は１
個、（ｃ）は２個、（ｄ）は３個、（ｅ）は４個、
（ｆ）は５個、（ｇ）は６個、（ｈ）は７個、（ｉ）は
８個、（ｊ）は９個、（ｋ）は１０個、（ｌ）は１１
個、（ｍ）は１２個の各発光部が発光したものである。

【図１６】ディザ方式と副走査方向のパルス幅制御とを
組み合わせたときの各発光部の発光状態を示す平面図で
あり、（ａ）は０個、（ｂ）は１個、（ｃ）は２個、
（ｄ）は３個、（ｅ）は４個、（ｆ）は５個、（ｇ）は
６個、（ｈ）は７個、（ｉ）は８個、（ｊ）は９個、
（ｋ）は１０個、（ｌ）は１１個、（ｍ）は１２個の各
発光部が発光したものである。

【図１７】本発明のさらに他の実施例におけるディジタ
ル複写機のＬＥＤ書込み装置を示す斜視図であり、
（ａ）はＬＥＤ書込み装置の全体構成を示すもの、
（ｂ）はＬＥＤの構造を示すものである。

【図１８】上記ＬＥＤ書込み装置のＬＥＤにおける各発
光部の印加電圧（順方向電圧）と発光電流（順方向電
流）との関係を示すグラフである。

【図１９】上記ＬＥＤ書込み装置に備えられた駆動用Ｉ
Ｃの構造を示すブロック図である。

【図２０】感光体がステップ駆動して、副走査方向にも
発光面積を増加して階調を行うときの動作を示すタイミ
ングチャートである。

【図２１】本発明のさらに他の実施例におけるＬＥＤ書
込み装置を示すものであり、感光体が等速度回転して、
副走査方向にも発光面積を増加して階調を行うときの動
作を示すタイミングチャートである。

【符号の説明】

１ディジタル複写機（画像形成装置）７画像信号処理回路８ＬＥＤ書込み装置９感光体１６ＬＥＤ１６ａ〜１６ｇ発光部１７ＬＥＤアレイ１９駆動用ＩＣ（発光部駆動手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤本修大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (56)参考文献特開昭62−85968（ＪＰ，Ａ) 国際公開94／18768（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/44 B41J 2/45 B41J 2/455 B41J 2/52

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】感光体を有する画像形成装置に備えられ、
この感光体に主走査方向に並べられた複数のＬＥＤにて
画像データに基づく静電潜像を書き込む画像形成装置の
ＬＥＤ書込み装置において、上記各ＬＥＤはＬＥＤ毎に共通の電圧が印加される複数
の発光部が並べられたものからなる一方、画像データに
基づいて、上記各ＬＥＤで一定電圧を越える毎に発光面
積がステップ状に増加するように各発光部に上記電圧を
印加する発光部駆動手段が設けられていることを特徴と
する画像形成装置のＬＥＤ書込み装置。
【請求項２】上記各ＬＥＤにおいて最初に発光する第１
発光部は、トナー粒子径とほぼ同じ面積以上の発光面積
を有していることを特徴とする請求項１記載の画像形成
装置のＬＥＤ書込み装置。
【請求項３】上記各発光部は、発光面積のステップ増加
がＬＥＤの中央から順次周囲に広がるように形成されて
いることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置のＬ
ＥＤ書込み装置。
【請求項４】上記複数のＬＥＤにおける少なくとも２個
ずつのＬＥＤについて、各発光部を主走査方向の一方向
から発光面積が増加するように構成した第１ＬＥＤと、
各発光部をその反対方向から発光面積が増加するように
構成した第２ＬＥＤとを対にして隣り合わせに配置した
ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置のＬＥＤ
書込み装置。
【請求項５】上記ＬＥＤと感光体との間に、ＬＥＤの発
光光量の増加による発光波長の変化に伴って透過率が減
少する特性を有する光学フィルタを設けたことを特徴と
する請求項１記載の画像形成装置のＬＥＤ書込み装置。
【請求項６】感光体を有する画像形成装置に備えられ、
この感光体に主走査方向に並べられた複数のＬＥＤにて
画像データに基づく静電潜像を書き込む画像形成装置の
ＬＥＤ書込み装置において、上記各ＬＥＤは複数の発光部が並べられたものからなる
一方、画像データに基づいて、一定電圧を越える毎に発
光面積がステップ状に増加するように各発光部に電圧を
印加する発光部駆動手段が設けられ、上記複数のＬＥＤにおける少なくとも２個ずつのＬＥＤ
について、各発光部を主走査方向の一方向から発光面積
が増加するように構成した第１ＬＥＤと、各発光部をそ
の反対方向から発光面積が増加するように構成した第２
ＬＥＤとを対にして隣り合わせに配置したことを特徴と
する画像形成装置のＬＥＤ書込み装置。
【請求項７】感光体を有する画像形成装置に備えられ、
この感光体に主走査方向に並べられた複数のＬＥＤにて
画像データに基づく静電潜像を書き込む画像形成装置の
ＬＥＤ書込み装置において、上記各ＬＥＤは複数の発光部が並べられたものからなる
一方、画像データに基づいて、一定電圧を越える毎に発
光面積がステップ状に増加するように各発光部に電圧を
印加する発光部駆動手段が設けられ、上記ＬＥＤと感光体との間に、ＬＥＤの発光光量の増加
による発光波長の変化に伴って透過率が減少する特性を
有する光学フィルタを設けたことを特徴とする画像形成
装置のＬＥＤ書込み装置。