JP4288467B2 - ラインヘッドおよびそれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光素子に画素欠陥が存在する場合でも印字品質の劣化を防止し、ラインヘッドの歩留まりを向上させた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。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真法を用いる複写機、プリンター、ファックス等の画像形成装置においては、光書き込み手段としてレーザ走査光学系を用いるのが一般的であった。
【０００３】
最近は、光書き込み手段として光記録素子を複数列配列した記録アレイヘッドを用いる画像形成装置が開発されている。例えば、特許文献１には、このような記録アレイヘッドにおいて、画像データを副走査方向にシフトさせて感光体ドラムに照射している。このため、発光出力が低い光記録素子を用いた場合でも、高速に画像形成ができることが記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、多数のＥＬ素子を配列したＥＬ素子パネルを用いて、感光体ドラムの移動速度と等しい速度で画像データをＥＬ素子パネルに流し、発光光量を増加させて高速化に対応させることが記載されている。さらに、特許文献３には、２列以上のアレイチップを用いて１画素を多重記録する際に、発光させる発光素子数を変えて階調制御することが記載されている。
【０００５】
なお、特許文献４には、ＬＥＤのような発光素子を用いた発光アレイにおいて、発光素子の経年劣化による光量変化を補償するために光量センサを設けることが記載されている。そして、その検出結果に基づいてＣＰＵによりドライバを制御して発光点の発光量を一定に保つようにすることが記載されている
【０００６】
このように、複数の発光素子を用いたラインヘッドにおいては、製造工程上の問題に起因して、発光しないか、あるいは発光光量が極めて小さい画素欠陥がある確率で存在している。発光素子を複数列配置する際に、発光素子に欠陥がある確率が仮に２０％あるものとする。表１は、ラインヘッドに発光素子を１列配置する場合で、１列のみの発光素子を発光させることにより必要光量が得られるときの歩留まり計算を示すものである。
【０００７】
【表１】

【０００８】
表１において、ラインヘッドに1列の発光素子を配置して発光させる場合には、発光させる発光素子列に画素欠陥が存在する確率は、１−０．２＝０．８となり歩留まりは８０％となる。
【０００９】
表２は、欠陥確率が２０％とした場合に、多重露光を行うことにより必要光量を得る例を示すものである。この例では、ラインヘッドに複数列配置された発光素子列の中で２列の発光素子を用いるものである。表２において、ラインヘッドに２列の発光素子を配置した場合には、表１から１列の発光素子列の歩留まりが８０％であるから、この場合の歩留まりは０.８Ｘ０.８＝０.６４、すなわち６４％となる。
【００１０】
【表２】

【００１１】
また、ラインヘッドに複数の発光素子を配置し、３列の発光素子を用いて多重露光を行う場合の歩留まりを表３に示す。この場合には、欠陥確率を２０％として歩留まりは０.８³＝０.５１２、すなわち５１.２％となる。表１〜表３に示されているように、発光素子列数を増加させればラインヘッドの歩留まりは低下する。
【００１２】
【表３】

【００１３】
【特許文献１】
特開昭６１−１８２９６６号公報
【特許文献２】
特開昭６４−２６４６８号公報
【特許文献３】
特開平１１−１２９５４１号公報
【特許文献４】
特開２０００−２３８３３３号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
このように、発光素子を複数列用いたラインヘッドにおいては、画素数が増加して画素欠陥が存在する確率が高くなる。図１４は、このような画素欠陥の例を示す説明図である。図１４（ａ）において、ラインヘッドに配置した発光素子列Ｌ０の中で、発光素子Ｇｘに画素欠陥があるものとする。このような発光素子列Ｌ０により図１４（ｂ）に示すようにＡａ〜Ａｎの画素列を走査して露光すると、印字画像にはＢｘのような縦方向の白筋が発生して印字品質が著しく低下してしまい、当該ラインヘッド全体が使用不能となる。
【００１５】
図１５は、画素欠陥の他の例を示す説明図である。図１５（ａ）に示す例では、ラインヘッドにＬａ〜Ｌｃの発光素子列を配置した場合に、発光素子列Ｌｂの発光素子Ｇｙに画素欠陥が存在するものとする。図１５（ｂ）の矢視Ｙ方向は主走査方向、Ｘ方向は副走査方向とする。図１５（ａ）のラインヘッドを用いて像担持体を副走査方向に移動させながら多重露光すると、図１５（ｂ）のＢｙに示すように印字画像に他の領域よりも薄い部分が形成され、画像品質が劣化する。なお、図１５（ａ）のように複数列の発光素子列を配列したラインヘッドは、多重露光に限定されず像担持体を露光する手段として一般に用いることができる。
【００１６】
このように、複数の発光素子を用いたラインヘッドにおいては、画素欠陥による歩留まり悪化で印字品質が劣化することが大きな問題となっている。また、使用中の耐久劣化により画素欠陥が発生した場合も、同様に印字品質が著しく低下してしまい、当該ラインヘッド全体を交換しなければならないという問題が生じていた。
【００１７】
特に、多重露光方式が適用される画像形成装置においては、通常の方式と比較して発光素子数が多く、画素欠陥が存在する確率が高まることになる。このため、さらに歩留まりが悪化したり、耐久劣化によるラインヘッドの交換が増加するという問題があった。多重露光方式の場合には、多少の発光のバラツキは平均化されて相殺される。しかしながら、画素欠陥のように他の発光素子とは大きく発光光量が異なる場合には、許容できない印字品質の劣化が発生する。
【００１８】
また、前記特許文献４に記載されている例は、経年劣化による発光素子の光量減少に対処するものである。このため、発光素子が発光しない状態となる画素欠陥がある場合には、光量センサを設けたとしても前記印字品質の劣化に対応できない、という問題があった。
【００１９】
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、発光素子の画素欠陥が存在する場合でも印字品質の劣化を防止し、ラインヘッドの歩留まりを向上させた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である。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明のラインヘッドは、画像領域の全域を露光可能な複数列の発光素子列と、各発光素子の発光光量を検出する光量センサと、前記光量センサの検出結果を判定する制御手段とを有し、前記発光素子列を順次発光させて重ねて露光することにより１画素を記録するラインヘッドであって、前記光量センサの光量検出によりいずれかの発光素子列の中の発光素子に画素欠陥があると判定された場合には、重ねて露光する当該発光素子を含む発光素子群の発光素子の発光光量を増大させるように制御することを特徴とする。このため、発光素子に画素欠陥が存在する場合でも露光量が不足することを防止して印字品質の劣化を防止し、ラインヘッドの歩留まりを向上させることができる。また、ラインヘッドを使用中に、発光素子の耐久劣化で画素欠陥が生じた場合でも、ラインヘッド全体を交換する必要がないので、ラインヘッドの稼働率を上げることができる。また、多重露光を行うので各発光素子の発光のバラツキを平均化させて画質を向上させ、多様な画像形成に対応することができる。さらに、各発光素子群の発光光量を均一にして、画質を均一にすることができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。図２は、本発明に使用される発光素子の特性を説明する特性図である。図２は、像担持体の露光部と非露光部の表面電位Ｖｓの分布を示している。Ｖｄは、現像バイアス電圧である。発光素子を、現像バイアス電圧以上の電圧で動作させることにより、露光に必要な光量が得られる。
【００３１】
図３は、像担持体のＰＩＤＣ特性（光減衰特性）を示す特性図である。図３の縦軸には像担持体の表面電位Ｖｓ（負電位）を、横軸には露光エネルギーが示されている。なお、本発明の明細書においては、ラインヘッドに複数列の光学素子を配列した際に、同一画像領域を露光する光学素子の副走査方向の配列を発光素子群、主走査方向の配列を発光素子列と称する。
【００３２】
本発明の実施形態においては、このように像担持体の表面電位Ｖｓ｜Ｖ｜と現像バイアス電圧Ｖｄ｜Ｖ｜との差Ｆｘ（図３）の変化量を１０％以内としている。このことは、図３の特性図においてＰＩＤＣ曲線の漸近線Ｈｘ付近で発光素子を動作させていることを意味している。
【００３３】
漸近線Ｈｘの付近では、露光エネルギーが増大しても像担持体の表面電位の変動が少なくなり安定した露光を行うことができる。なお、図３の例では、像担持体の帯電電位をー５５０Ｖ、現像バイアス電圧をー２００Ｖ、漸近線Ｈｘ付近の像担持体の表面電位をＶｓａとしている。
【００３４】
具体的には、画素欠陥のない発光素子群で露光したときに、Ｖｓ＝Ｖｓ１、Ｖ１＝Ｖｓ１−Ｖｄとする。また、画素欠陥のある発光素子群で露光したときに、Ｖｓ＝Ｖｓ２、Ｖ２＝Ｖｓ２−Ｖｄとする。このように、像担持体の表面電位Ｖｓと現像バイアス電圧Ｖｄを設定した際に、次の条件、｜（Ｖ１−Ｖ２／Ｖ１）｜≦０.１、を満足させるようにしている。
【００３５】
このように、ある確率で画素欠陥が生じた発光素子が存在する場合であっても、前記のように各発光素子群は像担持体の同一ドットの画素を露光する際に必要な光量が得られるように特性を設定している。このため、ラインヘッドに複数列の発光素子を配列して露光を行う際に、発光素子の画素欠陥の影響を受けずにむらのない画像を形成することができる。また、画素欠陥があった場合でもラインヘッドの交換が不要であり、ラインヘッドの歩留まりを向上させることができる。
【００３６】
図４は、本発明のラインヘッドの例を示す説明図である。図４において、ラインヘッド７０には主走査方向（Ｙ方向）に４列の発光素子列Ｌａ〜Ｌｄが設けられている。また、副走査方向（Ｘ方向）の各発光素子群Ｄａ〜Ｄｎに対応して光量センサ９０が設けられている。光量センサ９０は、主走査方向（Ｙ方向）に配列された各列の発光素子列の発光素子群の数（Ｄａ〜Ｄｎ）と同数（９０ａ〜９０ｎ）配置されている。
【００３７】
後述するように、ラインヘッド７０には制御手段が実装されている。この制御手段に設けたＹドライバにより、発光素子列Ｌａを選択する。また、制御手段に設けたＸドライバにより、発光素子群Ｄａを選択する。このように、各発光素子をマトリクス状に制御手段に接続することにより、個別の発光素子を選択して発光させることができる。
【００３８】
このようにして、制御手段により例えば発光素子Ｇｗを選択して発光させ、光量センサ９０ａにより発光光量を検出する。検出結果は制御手段に設けられた例えば制御回路７５（図１）に入力されて各発光素子の発光光量の状態が判定される。発光光量が検出されない場合、または極めて微小の光量の場合には、画素欠陥があるものと判定されてて、記憶手段に記憶される。以下、同様に制御手段により発光素子列Ｌａの各発光素子を発光させ、そのときの発光光量を光量センサ９０で検出する。
【００３９】
他の発光素子列Ｌｂ〜Ｌｄの各発光素子についても発光光量を光量センサ９０で検出し、正常に発光しているかどうかが制御手段で判定される。図４の例では、副走査方向に配列された発光素子群の各発光素子と対応する位置に、個別の光量センサを設けている。このため、各発光素子群毎の発光素子の発光光量を正確に検出することができる。また、光量センサ９０の設置数は発光素子の全体の数よりも少ない個数で足りるので、コストを低減できる。なお、前記記憶手段も、ラインヘッドに設けることができる。
【００４０】
図５は、本発明の他の実施形態を示す説明図である。図５においては、図４のように、各発光素子列Ｌａ〜Ｌｄの副走査方向の発光素子群に対応した個別の光量センサを設けることに代えて、単一のラインセンサ９１を設けている。このラインセンサ９１は、主走査方向（Ｙ方向）に配列された発光素子列Ｌａ〜Ｌｄの長手方向の配置位置と同程度の長さを有している。
【００４１】
図５においても、制御手段に設けられた例えば図１に示す制御回路７５の制御信号でＹドライバにより、発光素子列Ｌａを選択する。また、制御回路７５の制御信号でＸドライバにより、発光素子群Ｄａを選択する。このように、各発光素子をマトリクス状にＸドライバとＹドライバに接続することにより、個別の発光素子、例えば発光素子Ｇｗを選択して発光させることができる。発光素子Ｇｗを発光させると、ラインセンサ９１はその発光光量を検出する。
【００４２】
以下、同様にして、発光素子列Ｌａの各発光素子を発光させる。また、
発光素子列Ｌｂ〜Ｌｄの各発光素子を発光させる。これらの個別の発光素子の発光光量は、ラインセンサ９１により検出される。図５のようなラインセンサ９１を用いると、単体のセンサにより主走査方向の長手方向に配置されている各発光素子の発光光量を検出できる。このため、図２の配置と比較して光量センサのコストを低減できるいう利点がある。
【００４３】
なお、図４の構成において、発光素子群毎に個別の光量センサ９０ａ〜９０ｎを配置することに代えて、単一の光量センサ、例えば中央部の光量センサ９０ｘのみを設ける構成とすることもできる。この場合には、各位置に配置された発光素子毎にセンサに検出される標準発光光量（所定発光光量）を記憶手段に記憶させておく。そして、光量センサ９０ｘで検出された発光光量とを制御回路７５で対比することにより、発光素子の発光光量を検出できる。すなわち、光量センサ９０ｘとの距離が異なる位置に配列されている各発光素子の発光光量を検出することができる。単一の光量センサを設けるだけであるので光量センサの設置が簡単に行え、ラインヘッドの構成を簡略化することができる。
【００４４】
図６は、発光素子の発光光量を検出する処理手順を示すフローチャートである。図６において、処理プログラムをスタートさせる（ステップＳ１）。次に、カウンターをリセットする（ステップＳ２）。このカウンターは、多数配列された発光素子の発光光量検出を何個行ったかをカウントするものである。
【００４５】
続いて、カウンター値が示すアドレスの発光素子を点灯する（ステップＳ３）。このアドレスは、前記のように、ラインヘッド７０にマトリクス状に配列される発光素子毎に、発光素子列（主走査方向）と発光素子群（副走査方向）を指定することにより定められる。次に当該発光素子の発光光量を測定する（ステップＳ４）。
【００４６】
予め記憶されている所定光量と測定光量とを対比し、測定光量が所定光量よりも小さい場合、すなわちステップＳ５の判定結果がＮｏの場合には、発光素子に画素欠陥があるものとしてカウンター値をメモリに記憶させる（ステップＳ６）。すなわち、画素欠陥がある発光素子の主走査方向（Ｙ）および発光素子群（Ｘ）の位置が特定されて、メモリに記憶される。
【００４７】
次に、カウンター値を１つインクリメントして（ステップＳ７）、ラインヘッドに配列された発光素子数とカウンター値とを対比する（ステップＳ８）。カウンター値が発光素子数よりも小さいとき（ステップＳ８の判定結果がＹｅｓ）には、ステップＳ３の処理に戻り、ステップＳ３〜ステップＳ８のループ処理を繰り返す。カウンター値が発光素子数よりも大きいとき（ステップＳ８の判定結果がＮｏ）には、前記ループ処理を抜けてステップＳ９で処理プログラムを終了する。
【００４８】
図７は、本発明の実施形態を示す説明図である。図７の（Ａ）は、通常の使用状態を示している。この例では、ラインヘッドには、発光素子列Ｌａ〜Ｌｄが設けられて多重露光を行っている。すなわち、発光素子列Ｌａ〜Ｌｄを順次発光させて像担持体に重ねて露光することにより１画素を記録する。この例では、像担持体の同一ドットの露光には、発光素子群の３個の発光素子で多重露光することにより必要な光量が得られる。しかしながら、本発明においては、像担持体は図３で示したようなＰＩＤＣ特性（光減衰特性）を有しているので、発光素子群の４個の発光素子を用いて多重露光を行って露光エネルギーを増大させても画像形成の上では支障がない。
【００４９】
工場出荷時には、各発光素子列Ｌａ〜Ｌｄの各発光素子は正常に動作することが確認されているものとする。このような場合でも、発光素子の発光回数が増大したり、なんらかの故障などにより発光素子列Ｌｂの発光素子、例えば発光素子Ｇｐに画素欠陥があることが、前記光量センサにより検出されたものとする。
【００５０】
この場合には、（Ｂ）で示すように、発光素子列Ｌｂすべての発光素子の発光を停止し、発光素子列Ｌｂは発光させない予備列として配置する。すなわち、図７の例では４列の発光素子列のうち１列の発光素子列は、像担持体の露光に本来は不要であるが、いずれかの発光素子列の発光素子に画素欠陥が発生した場合に露光量を確保するために予め余分に作製されている補償用の発光素子列である。このように、画素欠陥のある発光素子列の発光素子を発光させず、余分に作製されている補償用の発光素子列の発光素子の発光を維持することにより、必要な露光量を確保する。
【００５１】
図７の例では、発光素子列毎の制御を行うので制御部の構成が簡略化される。また、副走査方向に配列された発光素子群の合計光量が一定となるように制御している。このため、画素欠陥が発生してもラインヘッドの使用が可能となるので歩留まりが向上する。さらに、ラインヘッドを使用中に、発光素子の耐久劣化で画素欠陥が生じた場合でも、ラインヘッド全体を交換する必要がないので、ラインヘッドの稼働率を上げることができる。
【００５２】
図８は、本発明の他の実施形態を示す説明図である。図８の（Ａ）は、通常の使用状態を示している。この例でも、ラインヘッドには、発光素子列Ｌａ〜Ｌｄが設けられて多重露光を行っている。ラインヘッドの使用中に、発光素子列Ｌｂの発光素子、例えば発光素子Ｇｐに画素欠陥があることが、前記光量センサにより検出されたものとする。
【００５３】
この場合には、（Ｂ）で示すように、発光素子Ｇｐの発光を停止し、発光素子Ｇｐと同じ発光素子群に含まれる発光素子Ｇａ、Ｇｃ、Ｇｄの発光光量を増大させるように調整する。このような調整は、例えば当該発光素子群の発光素子に供給する電流量を大きくすることによって可能である。
【００５４】
このように、像担持体の副走査方向に配列されている発光素子群の各発光素子の発光光量を増大させているので、この発光素子群の中に画素欠陥がある発光素子が含まれていても露光量が不足する事態を防止できる。したがって、像担持体の露光に必要な光量が得られて印字画像の品質劣化を防止することができる。この場合も、図７と同様に副走査方向に配列された発光素子群の合計光量が一定となるように制御される。
【００５５】
図１は、本発明の実施形態を示すブロック図である。図１において、 ラインヘッド７０には、ＴＦＴなどで構成される電子部品が設けられている。７５は制御回路、７６はＸドライバ、７７はＹドライバ、７８はメモリ、７８は光量センサである。また、６１は有機ＥＬ素子である。制御回路７５、Ｘドライバ７６、Ｙドライバ７７、メモリ７８は有機ＥＬ素子６１の制御手段（制御部）として機能する。有機ＥＬ素子６１は、前記Ｘドライバ７６およびＹドライバ７７の出力線の交点にマトリクス状に接続されている。
【００５６】
８０は、ラインヘッドに設けられている制御回路７５と接続される本体コントローラである。制御回路７５と本体コントローラ８０間では、必要な信号やデータの授受を行う。メモリ７８には、光量センサ７９で検出された画素欠陥がある発光素子列の情報や、画素欠陥がある発光素子がどの位置にあるかの情報が記憶される。このように、メモリ７８に各発光素子の発光光量、画素欠陥位置などの発光状態を記憶しておくことにより、光量検出を画像の印字毎に行う必要がなくなり、生産性を向上させることができる。
【００５７】
制御回路７５は、メモリ７８に記憶されている発光素子の画素欠陥情報に基づき、Ｘドライバ７６およびＹドライバ７７に制御信号を出力する。図７の例では、制御回路７５で形成された制御信号に基づいて、Ｙドライバ７７から出力される信号で発光素子列Ｌｂの発光素子の発光を停止し、その他の発光素子列Ｌａ、Ｌｃ、Ｌｄの発光素子の発光を継続させる制御を行う
【００５８】
次に、図８の例について、制御回路７５の動作について説明する。この場合には、メモリ７８に記憶されている画素欠陥の情報に基づいて、Ｘドライバ７７から出力される信号で、画素欠陥がある発光素子Ｇｐが含まれる発光素子群を選択して、その発光素子群に含まれる発光素子Ｇａ、Ｇｃ、Ｇｄの発光光量を増大させる。
【００５９】
このように、本発明の制御部は、ラインヘッドに複数列配列された発光素子列の各発光素子にマトリクス状に信号線を接続している。このため、個別の発光素子を選択して発光させ光量センサで発光光量を検出させることができる。また、画素欠陥のある発光素子列の発光素子の発光を停止させて、同じ発光素子群に含まれる発光素子の発光光量を増大させるような制御を行うことができる。
【００６０】
なお、前記メモリ７８をラインヘッドを含むカートリッジに設けても良い。この場合には、カートリッジの交換とともに、新しいラインヘッドの画素欠陥に対応した記憶部に交換することができる。また、前記メモリを画像形成装置本体に設ける構成とすることもできる。この場合には、ラインヘッドを小型化できるとともに、構成を簡略化できるという利点がある。
【００６１】
図９は、本発明が適用される画像形成装置の１実施例の全体構成を示す模式的断面図である。図９において、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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。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。
【００６４】
従動ローラ１５及び中間転写ベルト１６が駆動ローラ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が形成されている。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。
【００６５】
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。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。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、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。
【００６６】
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、各色画像の色ずれや画像濃度を補正するためのセンサである。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（イェロー用）、Ｍ（マゼンタ用）、Ｃ（シアン用）、Ｋ（ブラック用）を備えている。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２３及び現像手段２４を有している。
【００６７】
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。
【００６８】
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。また、本実施例のように、クリーナレス構成の画像形成装置にこのような導電性ブラシローラを用いる場合には、非画像形成時にブラシローラへトナーの帯電極性と同極性のバイアスを印加することで、ブラシローラに付着した転写残りトナーを像担持体２０に放出させる。次に、一次転写部で中間転写ベルト１６上に転写して、中間転写ベルト１６のクリーニング手段１７で回収する構成とすることができる。
【００６９】
像書込手段２３は、有機ＥＬ発光素子を像担持体２０の軸方向に列状に配列した有機ＥＬアレイラインヘッドを用いている。有機ＥＬアレイラインヘッドは、レーザー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。
【００７０】
各画像形成ステーションの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。そして、転写ベルトユニット９と共に支持フレーム９ａに交換可能にすることにより、有機ＥＬアレイラインヘッドの像担持体２０に対する位置決めを保持する構成としている。また、像担持体ユニット２５の交換時には有機ＥＬアレイ露光ヘッドを含めて交換する構成としている。
【００７１】
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を例として説明する。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。
【００７２】
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る。また、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。
【００７３】
トナー貯留部２７において撹拌部材２９により撹拌、運び上げられたトナーは、仕切部材３０の上面に沿ってトナー供給ローラ３１に供給され、供給されたトナーはブレード３２と摺擦して供給ローラ３１の表面凹凸部への機械的付着力と摩擦帯電力による付着力によって、現像ローラ３３の表面に供給される。現像ローラ３３に供給されたトナーは像担持体２０へと搬送される。このトナー層は、現像ローラ３３と像担持体２０が接触して構成するニップ部及びこの近傍で像担持体２０の潜像部を現像する。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
図１０は、図９の像担持体２０近傍の部分的な断面図である。像担持体ユニット２５は、中間転写ベルト１６に接する側が開口した不透明な金属板等からなるケース５０中に、相互に離間して平行に画像形成ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの４本の像担持体（感光体ドラム）２０が回転可能に支持されている。
【００７７】
各像担持体２０の所定位置で当接回転するように帯電手段２２の導電性ブラシローラが支持されており、帯電手段２２の下流側に各々有機ＥＬアレイラインヘッドからなる像書込手段２３が各像担持体２０に位置決めしてそれに平行に支持されている。像書込手段２３の下流側のケース５０の壁面には、各像担持体２０に対応して現像手段２４の現像ローラ３３を当接させる開口５１が設けられている。各開口５１と像書込手段２３の間には、ケース５０の遮蔽部分５２が残されており、また、帯電手段２２と像書込手段２３の間にケース５０の遮蔽部分５３が残されている。
【００７８】
この遮蔽部分５２、５３、特に、開口５１と像書込手段２３の間の遮蔽部分５２が像書込手段２３中の有機ＥＬ材料からなる発光部へ外から紫外線が達するのを防いでいる。７２は、有機ＥＬ素子６１からなる発光素子アレイを前面から覆う、屈折率分布型ロッドレンズアレイ６５が汚れた場合に、拭き取りを行うクリーニングパッドである。クリーニングパッド７２は、図示を省略した把手により往復動される。６１は有機ＥＬ発光素子アレイ、６５は屈折率分布型ロッドレンズアレイである。
【００７９】
図１１は、像書込手段２３を拡大して示す概略の斜視図である。図１１においては、像書込手段２３に設けるラインヘッドの細部が示されている。像担持体ユニット２５に取り付けられた各像担持体（感光体ドラム）２０に対して、像書込手段２３を正確に位置決めするための機構が示されている。像担持体２０は、図９、図１０に示されているように、その軸で像担持体ユニット２５のケース５０内に回転可能に取り付けられている。
【００８０】
一方、有機ＥＬ素子６１からなる発光素子アレイは、長尺のハウジング６０中に保持されている。長尺のハウジング６０の両端に設けた位置決めピン６９をケース５０の対向する位置決め穴に嵌入させる。また、長尺のハウジング６０の両端に設けたねじ挿入孔６８を通して固定ねじをケース５０のねじ穴にねじ込んで固定することにより、各像書込手段２３が所定位置に固定される。
【００８１】
像書込手段２３は、ガラス基板６２上に有機ＥＬ素子からなる発光素子アレイ発光部を載置し、同じガラス基板６２上に形成されたＴＦＴ７１により駆動される。屈折率分布型ロッドレンズアレイ６５は結像光学系を構成し、発光部の前面に配置される屈折率分布型ロッドレンズ６５’を俵積みしている。ハウジング６０は、ガラス基板６２の周囲を覆い、像担持体２０に面した側は開放する。このようにして、屈折率分布型ロッドレンズ６５’から像担持体２０に光線を射出する。ハウジング６０のガラス基板６２の端面と対向する面には、光吸収性の部材（塗料）が設けられている。
【００８２】
図１２は、像書込手段２３の副走査方向の断面図である。像書込手段２３には、ハウジング６０中の屈折率分布型ロッドレンズアレイ６５の後面に面して取り付けられた有機ＥＬ素子６１からなる発光素子アレイと、ハウジング６０の背面からその中の有機ＥＬ素子６１からなる発光素子アレイを遮蔽する不透明なカバー６６とが設けられている。
【００８３】
また、固定板バネ６７によりハウジング６０背面に対してカバー６６を押圧して、ハウジング６０内を光密に密閉する。すなわち、ガラス基板６２は、固定板バネ６７によりハウジング６０で光学的に密閉されている。このため、ガラス基板６２の端面における全反射を防止し、効率良く光を吸収することができる。固定板バネ６７は、ハウジング６０の長手方向に複数個所設けられている（図１１では図示を省略している）。
【００８４】
図１２において、不透明部材からなるハウジング６０は、光を吸収する材質、例えば黒色ポリスチレンなどの合成樹脂や、アルマイト処理したアルミニュームなどが用いられる。また、ガラス基板６２の両側の厚さ方向端面、すなわち、副走査方向における厚さ方向端面と対向するハウジング６０の面には黒色塗料を塗布して、光吸収特性を高めている。
【００８５】
このように、本発明においては発光素子として有機ＥＬ素子を用いている。このため、発光素子をガラス基板上に容易に作製することができる。したがって、発光素子の形状を任意の形にできるため、低価格化が図れる。また、前記ラインヘッドを画像形成装置に用いているので、画像劣化が少ない画像形成装置を提供することができる。
【００８６】
次に、本発明に係る画像形成装置の他の実施の形態について説明する。図１３は、本発明が適用される画像形成装置の構成図である。図１３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アレイが設けられている像書込手段１６７、中間転写ベルト１６９、定着器の加熱ローラ１７２、用紙搬送路１７４、給紙トレイ１７８が設けられている。
【００８７】
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。
【００８８】
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は像書き込み手段で有機ＥＬアレイが設けられている。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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
上記のようにして画像が転写された用紙は、次に、定着ヒータＨを有する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ー、１７９は給紙トレー１７８の出口に設けられているピックアップローラである。
【００９２】
用紙搬送路において、搬送ローラを駆動する駆動モータは、低速のブラシレスモータが用いられる。また、中間転写ベルト１６９は色ずれ補正などが必要となるのでステップモータが用いられている。これらの各モータは、図示を省略している制御手段からの信号により制御される。図１３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１６２ａ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。
【００９３】
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。
【００９４】
給紙トレー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。
【００９５】
以上、本発明のラインヘッドとそれを用いた画像形成装置をいくつかの実施例に基づいて説明した。本発明によれば画質の劣化のない画像形成装置を提供することができる。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。
【００９６】
なお、本発明の構成で、表１においてラインヘッドに２列の発光素子を配置してその中の１列を発光させる場合には、発光させる発光素子列に画素欠陥が存在する確率は、０.２Ｘ０.２＝０.０４となり歩留まりは９６％となる。同様に、ラインヘッドに３列の発光素子を配置してその中の１列を発光させる場合には、発光させる発光素子列に画素欠陥が存在する確率は、０．２Ｘ０．２Ｘ０.２＝０．００８となり歩留まりは９９.２％となる。このように発光素子列を増加させることにより、ラインヘッドの歩留まりを向上させることができる。
【００９７】
また、表２の多重露光を行う例では、２列の発光素子列を用いる場合に、ラインヘッドに３列の発光素子列を配置し、その中の２列を選択して発光させる場合には、ラインヘッドの歩留まりは８９.６％に向上する。さらに、表３の３列の発光素子列を使用する際に、ラインヘッドに配置された４列の発光素子列から３列を選択した場合には、ラインヘッドの歩留まりは８１.９２％に向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ラインヘッドに設けた制御手段のブロック図である。
【図２】 露光エネルギーの分布を示す説明図である。
【図３】 担持体のＰＩＤＣ特性（光減衰特性）を示す特性図である。
【図４】 ラインヘッドの構成例を示す説明図である。
【図５】 ラインヘッドの構成例を示す説明図である。
【図６】 処理手順を示すフローチャートである。
【図７】 発光素子列の配列例を示す説明図である。
【図８】 発光素子列の配列例を示す説明図である。
【図９】 画像形成装置の全体構成を示す模式的断面図である。
【図１０】 図９の一部を拡大して示す断面図である。
【図１１】 ラインヘッドの一例を示す斜視図である。
【図１２】 像書込手段の副走査方向の断面図である。
【図１３】 本発明が適用される画像形成装置の構成図である。
【図１４】 従来例の説明図である。
【図１５】 従来例の説明図である。
【符号の説明】
１…画像形成装置、２…ハウジング本体、６…画像形成ユニット、２０…像担持体、２３…像書込手段、２４…現像手段、２５…像担持体ユニット（像担持体カートリッジ）、６１…有機ＥＬ素子、６２…ガラス基板、７０…ラインヘッド、７１…ＴＦＴ、７５…制御回路、７６…Ｘドライバ、７７…Ｙドライバ、７８…メモリ、７９…光量センサ、８０…本体コントローラ、１６０…画像形成装置、１６１…現像装置、１６５…感光体ドラム、１６７…像書き込み手段

Claims (1)

1. 画像領域の全域を露光可能な複数列の発光素子列と、各発光素子の発光光量を検出する光量センサと、前記光量センサの検出結果を判定する制御手段とを有し、前記発光素子列を順次発光させて重ねて露光することにより１画素を記録するラインヘッドであって、前記光量センサの光量検出によりいずれかの発光素子列の中の発光素子に画素欠陥があると判定された場合には、重ねて露光する当該発光素子を含む発光素子群の発光素子の発光光量を増大させるように制御することを特徴とする、ラインヘッド。

Images