JP2000127483A - 画像形成装置およびそのｌｅｄヘッドの駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＬＥＤヘッドでも記録画像の階調表現を可能
とする。 【解決手段】 発光デューティの異なるＬＥＤアレー２
１０，２１０−２を択一的、あるいは重複的に使用して
感光体３４２に画像形成を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＬＥＤ（発光素
子）ヘッドを使用して画像を形成する画像形成装置およ
びそのＬＥＤヘッド駆動方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のＬＥＤヘッドの構成を図１に示
す。

【０００３】図１において、ＬＥＤ（発光素子）が１列
にアレー状に配列されたチップが、複数個１列にならべ
られ、１ラインの画像形成が可能となっている。ここ
で、使用されるＬＥＤアレーはＬＥＤチップのアノード
もしくはカソードが共通電極で構成され、片方がドライ
バと接続可能なパッドが形成されているものが一般的
で、本従来例ではカソードが共通電極の例を説明する。
８０１はＬＥＤチップの１つであり、８０３のＬＥＤ発
光部が複数個配列されている。８０４はＬＥＤ発光部８
０３に対応する接続パッドであり、８０２のＬＥＤチッ
プドライバのそのＬＥＤ発光部に対応するドライバ部と
ワイヤーボンディングにより接続される。当然、ＬＥＤ
チップドライバ側においてもＬＥＤチップ側の接続パッ
ドに対応するドライバ側の接続パッド８０５が設けられ
ている。

【０００４】本ＬＥＤチップの場合ＬＥＤ発光部１個に
対して１個の発光制御部が必要であり、ＬＥＤドライバ
側ではＬＥＤ発光部の数だけ画像信号によりＯＮ・ＯＦ
Ｆ制御できる８０６のドライブ制御部が設けられてい
る。また、ＬＥＤアレーとして、自己走査型発光素子
（ＳＬＥＤ：Self-scanning Light Emitting Diode）を
使用しているものも有り、ＳＬＥＤは例えば、特開平１
−２３８９６２号公報、特開平２−２０８０６７号公
報、特開平２−２１２１７０号公報、特開平４−５８７
２号公報、特開平４−２３３６７号公報、特開平４−２
９６５７９号公報、特開平５−８４９７１号公報等に開
示されている。また電子情報通信学会（１９９０・３．
５）においては、ＰＮＰＮサイリスタ構造を用いた自己
走査型発光素子、ジャパンハードコピー１９９１（Ａ−
１７）においては、駆動回路を集積化した、光プリンタ
用発光素子アレーが記載されている。

【０００５】図２にこのような自己走査機能を有する発
光素子（ＬＥＤ）アレーの等価回路を示す。図３にこの
ＳＬＥＤを制御するため従来のコントロール信号及びそ
のタイミングを示す。図３の例は、全素子を点灯する場
合の例である。図２には図４に示すようにドライバとス
タートパルスφＳ，φ１，φ２，φＤとが抵抗を介して
それぞれの信号とにカスケードに接続されている。ＳＬ
ＥＤは図２に示すように転送用のサイリスタがアレー状
に配列したものと、発光用サイリスタがアレー状に配列
したものからなり、それぞれの対応した転送サイリスタ
のゲートと発光部のサイリスタのゲート信号は接続さ
れ、１番目のサイリスタはφＳの信号入力部に接続され
る。

【０００６】２番目のサイリスタのゲートはφＳの端子
に接続されたサイリスタのゲートに接続されたダイオー
ドのカソードに接続され、３番目は次のダイオードのカ
ソードにと言うように構成されている。図３のタイミン
グチャートに従い転送及び発光について説明する。転送
のスタートはφＳが０Ｖから５Ｖに変化させることによ
り始まる。φＳのドライバ部が５ＶになることによりＶ
ａ＝５Ｖ，Ｖｂ＝３．７Ｖ（ダイオードの順方向電圧降
下を１．３Ｖとする）、Ｖｃ＝２．４Ｖ、Ｖｄ＝１．１
Ｖ、Ｖｅ以降は０Ｖとなり転送用のサイリスタ１′と
２′のゲート信号０Ｖからそれぞれ５Ｖ，３．７Ｖと変
化する（Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃ，Ｖｄ，Ｖｅはそれぞれ図２
のａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅの部分の電圧を示す。）。

【０００７】この状態ではφ１のドライバ部を５Ｖから
０Ｖにすることにより、ＳＲ１′の転送用のサイリスタ
のそれぞれの電位は、アノード：５Ｖ、カソード：０
Ｖ、ゲート：５ＶとなりサイリスタのＯＮ条件となっ
て、転送用のサイリスタ１′がＯＮするその状態でφＳ
を０Ｖに変えてもサイリスタ１′がＯＮしているためＶ
ａ≒５Ｖとなる（理由：φＳは抵抗を介してパルスが印
加されている。サイリスタはＯＮするとアノードとゲー
ト間の電位がほぼひとしくなる。）。

【０００８】このため、φＳを０Ｖにしても１番目のサ
イリスタのＯＮ条件が保持され１番目のシフト動作が完
了する。この状態で発光サイリスタ用のφ１のドライバ
信号を５Ｖから０Ｖにすると転送用のサイリスタがＯＮ
した条件と同じになるため発光サイリスタ１がＯＮし
て、１番目のＬＥＤが点灯することになる。１番目のＬ
ＥＤはφ１のドライバ信号を５Ｖに戻すことにより発光
サイリスタのアノード・カソード間の電位差が無くなり
サイリスタの最低保持電流を流せなくなるため発光サイ
リスタ１はＯＦＦする。

【０００９】つぎに、ＳＲ１′からＳＲ２′にサイリス
タのＯＮ条件の転送について説明すると、ＳＲ１がＯＦ
Ｆしてもφ１のドライバ部が０ＶのままなのでＳＲ１′
はＯＮのままなのでＳＲ１′のゲート電圧Ｖａ≒５Ｖで
あり、Ｖｂ＝３．７Ｖである。この状態でφ２のドライ
バ部を５Ｖから０Ｖに変化させることによりＳＲ２′の
電位はアノード：５Ｖ、カソード：０Ｖ、ゲート：３．
７ＶとなることよりＳＲ２′はＯＮする。ＳＲ２′がＯ
Ｎした後φ１のドライバ部を０Ｖから５Ｖに変えること
によりＳＲ１′はＳＲ１がＯＦＦしたのと同様にＯＦＦ
する。

【００１０】こうして、転送用サイリスタのＯＮはＳＲ
１′からＳＲ２′に移る。そして、φ１のドライバ部を
５Ｖから０ＶにするとＳＲ２がＯＮし発光する。なお、
転送用サイリスタがＯＮしている発光サイリスタのみ発
光できる理由は、転送用サイリスタがＯＮしていない場
合、ＯＮしているサイリスタの隣のサイリスタを除いて
ゲート電圧が０ＶであるためサイリスタのＯＮ条件とな
らない。

【００１１】隣のサイリスタについても発光用サイリス
タがＯＮすることによりφ１の電位は３．４Ｖ（発光用
サイリスタの順方向電圧降下分）となるため、隣のサイ
リスタは、ゲート・カソード間の電位差がないためＯＮ
することができない。上記を順次繰り返すことにより発
光制御が可能となる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ＬＥＤを用いた画像形成装置は、ＬＥＤの応答速度が遅
いことに起因して画素毎の階調表現が困難であり、ゆえ
に画質が劣化するという問題があった。

【００１３】そこで、本発明の目的は、上述の点に鑑み
て、画素ごとに階調表現を可能とする画像形成装置およ
びそのＬＥＤヘッド駆動方法を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、ＬＥＤヘッド
を使用して画像形成を行う画像形成装置において、発光
デューティの異なる複数のＬＥＤヘッドと、前記複数の
ＬＥＤヘッドを選択的に使用して同一画素位置に対して
当該使用されるＬＥＤに画像形成させる制御手段とを具
えたことを特徴とする。

【００１５】請求項１に記載の画像形成装置において、
前記制御手段は択一的にＬＥＤヘッドを選択することを
特徴とする。

【００１６】請求項１に記載の画像形成装置において、
前記制御手段は、複数のＬＥＤヘッド中の所定数のＬＥ
Ｄヘッドを重複的に選択することを特徴とする。

【００１７】ＬＥＤヘッドを使用して画像形成を行う画
像形成装置のＬＥＤヘッド駆動方法において、発光デュ
ーティの異なる複数のＬＥＤヘッドを設け、前記複数の
ＬＥＤヘッドを選択的に使用して同一画素位置に対して
当該使用されるＬＥＤに画像形成させることを特徴とす
る。

【００１８】請求項４に記載の画像形成装置のＬＥＤヘ
ッド駆動方法において、択一的にＬＥＤヘッドを選択す
ることを特徴とする。

【００１９】請求項４に記載の画像形成装置のＬＥＤヘ
ッド駆動方法において、前記複数のＬＥＤヘッドの中の
所定数のＬＥＤヘッドを重複的に選択することを特徴と
する。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明実施
形態を詳細に説明する。

【００２１】図５は本発明を適用したカラー画像形成装
置の全体の概略構成を示し、まず、カラーリーダ部の構
成について説明する。

【００２２】１０１はＣＣＤ（固体撮像装置）、３１１
はＣＣＤ１０１の実装された基板、３１２はプリンタ処
理部である。３０１は原稿台硝子（プラテン）、３０２
は原稿給紙装置（なお、この原稿給紙装置３０２の代わ
りに不図示の鏡面圧板もしくは白色圧板を装着する構成
も有る）である。３０３及び３０４は原稿を照明するハ
ロゲンランプ又は蛍光灯の光源である。

【００２３】３０５及び３０６は光源３０３・３０４の
光を原稿に集光する反射傘、３０７から３０９はミラー
である。３１０は原稿からの反射光又は投射光をＣＣＤ
１０１上に集光するレンズ、３１４はハロゲンランプ３
０３・３０４と反射傘３０５・３０６とミラー３０７を
収容するキャリッジである。

【００２４】３１５はミラー３０８・３０９を収容する
キャリッジ、３１３は他のＣＰＵ等とのインターフェイ
ス（Ｉ／Ｆ）部である。なお、キャリッジ３１４は速度
Ｖで、キャリッジ３１５は速度Ｖ／２で、ＣＣＤ１０１
の電気的走査（主走査）方向に対して垂直方向に機械的
に移動することによって、原稿の全面を走査（副走査）
する。

【００２５】次に、図５におけるプリンタ部の構成を説
明する。３１７はマゼンタ（Ｍ）画像形成部、３１８は
シアン（Ｃ）画像形成部、３１９はイエロウ（Ｙ）画像
形成部、３２０はブラック（Ｋ）画像形成部で、それぞ
れの構成は同一なのでＭ画像形成部３１７を詳細に説明
し、他の画像形成部の説明は省略する。

【００２６】Ｍ画像形成部３１７において、３４２は感
光ドラムで、ＬＥＤアレー２１０ならびにＬＥＤアレー
２１０−２からの露光によって、その表面に潜像が形成
される。潜像形成の露光についての詳細は後述する。３
２１は一次帯電器で、感光ドラム３４２の表面を所定の
電位に帯電させ、潜像形成の準備をする。３２２は現像
器で感光ドラム３４２上の潜像を現像して、トナー画像
を形成する。なお、現像器３２２には、現像バイアスを
印加して現像するためのスリーブ３４５が含まれてい
る。

【００２７】３２３は転写帯電器で転写材搬送ベルト３
３３の背面から放電を行い、感光ドラム３４２上のトナ
ー画像を、転写材搬送ベルト３３３上の記録紙などへ転
写する。本実施の形態は転写効率がよいため、クリーナ
部が配置されていないが、クリーナ部を装着しても問題
無いことは言うまでもない。

【００２８】次に、記録紙等の転写材上へのトナー画像
を転写する手順を説明する。カセット３４０・３４１に
格納された記録紙等の転写材はピックアップローラ３３
８・３３９により１枚毎給紙ローラ３３６・３３７で転
写材搬送ベルト３３３上に供給される。供給された記録
紙は、吸着帯電器３４６で帯電させられる。３４８は転
写材搬送ベルトローラで、転写材搬送ベルト３３３を駆
動し、かつ、吸着帯電器３４６と対になって記録紙等を
帯電させ、転写材搬送ベルト３３３に記録紙等を吸着さ
せる。なお、転写材搬送ベルトローラ３４８を転写材搬
送ベルト３３３を駆動するための駆動ローラとしても良
く、また反対側に転写材搬送ベルト３３３を駆動するた
めの駆動ローラを配置するようにしても良い。

【００２９】３４７は紙先端センサで、転写材搬送ベル
ト３３３上の記録紙等の先端を検知する。なお、紙先端
センサ３４７の検出信号はプリンタ部からカラーリーダ
部へ送られて、カラーリーダ部からプリンタ部にビデオ
信号を送る際の副走査同期信号として用いられる。

【００３０】この後、記録紙等は、転写材搬送ベルト３
３３によって搬送され、画像形成部３１７〜３２０にお
いてＭＣＹＫの順にその表面にトナー画像が形成され
る。Ｋ画像形成部３２０を通過した記録紙等の転写材
は、転写材搬送ベルト３３３からの分離を容易にするた
め、除電帯電器３４９で除電された後、転写材搬送ベル
ト３３３から分離される。３５０は剥離帯電器で、記録
紙等が転写材搬送ベルト３３３から分離する際の剥離放
電による画像乱れを防止するものである。分離された記
録紙等は、トナーの吸着力を補って画像乱れを防止する
ために、定着前帯電器３５１・３５２で帯電された後、
定着器３３４でトナー画像が熱定着された後、３３５の
排紙トレーに排紙される。

【００３１】（露光）以下に本発明の露光手段について
説明する。本発明では感光ドラム上はＬＥＤアレー２１
０を通過するまで、１次帯電等の働きにより一様にマイ
ナスに帯電している。その後、ＬＥＤアレー２１０なら
びにＬＥＤアレー２１０と発光デューティーの異なるＬ
ＥＤアレー２１０−２においてＬＥＤ照射を行い、結果
露光された部分の電荷の中和がおこる。ＬＥＤアレー２
１０ならびにＬＥＤアレー２１０−２の詳細については
後述する。ＬＥＤアレー２１０ならびにＬＥＤアレー２
１０−２は図２の自己走査機能を有する発光素子アレー
で、トータル８０００個のＬＥＤが感光体ドラムの進行
方向に対して垂直方向に並んでおりそれぞれ感光体ドラ
ムの進行方向に対する垂直方向の一画素分に対応してい
る。ＬＥＤアレー２１０と２１０−２により一画素が形
成される。この際、ＬＥＤアレー２１０と２１０−２は
周期を取り、ＬＥＤアレー２１０の照射から４ｍｓ遅延
して照射が行われる。４ｍｓの遅延は、ＬＥＤアレー２
１０と２１０−２の間隔１０ｍｍ、感光体ドラムとして
のスピード２５０ｍｍ／ｓｅｃから、λ／（２５０／１
０）で画像（画素位置）を一致させるため４ｍｓ遅延さ
せたものである。ＬＥＤアレー２１０ならびに２１０−
２のタイミング信号のタイミングの例を図６に示す。

【００３２】ＬＥＤアレー２１０ならびにＬＥＤアレー
２１０−２は前述のＳＬＥＤの構成のヘッドで有り、発
光のシステム等は前述したＳＬＥＤと同様であり、説明
は省略する。ＬＥＤアレー２１０はＳＬＥＤの上述の性
質により、φ１の最初の立ち下がりから発光を始める。
この際ＳＬＥＤチップ状の１番隅から順に発光を始め、
その後のφ１の立ち上がりにより発光を終了する。前述
したように、ＬＥＤアレー２１０とＬＥＤアレー２１０
−２では４ｍｓの遅延があるため、ＬＥＤアレー２１０
ならびにＬＥＤアレー２１０−２の両者で画像を形成す
ることができる。そして、図６を見ても分かるように、
発光が開始してから、発光が終わるまでの時間が、ＬＥ
Ｄアレー２１０とＬＥＤアレー２１０−２は異なってお
り、ＬＥＤアレー２１０はＬＥＤアレー２１０−２より
も長い。このため、ＬＥＤアレー２１０とＬＥＤアレー
２１０−２が照射された感光体の点を現像後に比較する
と、ＬＥＤアレー２１０が照射された点の方がＬＥＤア
レー２１０−２により照射された感光体の点よりも濃い
ものとなる。つまり、画素毎にＬＥＤアレー２１０を照
射、ＬＥＤアレー２１０−２を照射又は照射しないかを
不図示の駆動制御手段により選択し、それにより、濃い
印刷、薄い印刷、印刷無しと３階調を表現できるのであ
る。

【００３３】つまり、本実施形態ではＬＥＤアレー２１
０，２１０−２という発光デューティーの異なるＳＬＥ
Ｄを２つ用意し、これらの発光のタイミングを合わせる
ことにより、画素毎の階調性を持たせることが出来、よ
って、高品質のプリンタを提供出来る。

【００３４】（実施形態） １）上述の実施形態では、ＳＬＥＤを用いたＬＥＤプリ
ンタを使用したが、通常のＬＥＤプリンタにおいて、複
数の発光デューティーが異なるものを使用しても良いこ
とは言うまでもない。

【００３５】２）上述の実施形態では発光デューティー
が異なる２つのヘッドを用いたが、３つ以上のものであ
っても良いことは言うまでもない。このとき、たとえば
３つの中の２つのＬＥＤを選択したり３つのＬＥＤヘッ
ドを選択したり、所定数のＬＥＤヘッドを重複使用する
とよい。

【００３６】３）上述の画像形成装置はカラー画像形成
装置であったがモノクロの画像形成装置にも本発明を適
用できる。

【００３７】

【発明の効果】以上、説明したように請求項１〜６の発
明によれば複数のＬＥＤヘッドを重複して、あるいは択
一的に選択することにより異なる階調表現での画像形成
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のＬＥＤヘッドの構成を示す構成図であ
る。

【図２】自己走査機能を有するＬＥＤアレーの等価回路
を示す回路図である。

【図３】自己走査機能を有するＬＥＤアレーの動作タイ
ミングを示すタイミングチャートである。

【図４】図２のＬＥＤアレーのドライバの構成を示す構
成図である。

【図５】本発明実施形態の画像形成装置の概略構成を示
す断面図である。

【図６】本発明実施形態の動作（駆動）タイミングを示
すタイミングチャートである。

【符号の説明】

２１０，２１０−２ ＬＥＤアレー

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＬＥＤヘッドを使用して画像形成を行う
   画像形成装置において、 発光デューティの異なる複数のＬＥＤヘッドと、 前記複数のＬＥＤヘッドを選択的に使用して同一画素位
   置に対して当該使用されるＬＥＤに画像形成させる制御
   手段とを具えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の画像形成装置におい
   て、前記制御手段は択一的にＬＥＤヘッドを選択するこ
   とを特徴とする画像形成装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の画像形成装置におい
   て、前記制御手段は、複数のＬＥＤヘッド中の所定数の
   ＬＥＤヘッドを重複的に選択することを特徴とする画像
   形成装置。
4. 【請求項４】 ＬＥＤヘッドを使用して画像形成を行う
   画像形成装置のＬＥＤヘッド駆動方法において、 発光デューティの異なる複数のＬＥＤヘッドを設け、 前記複数のＬＥＤヘッドを選択的に使用して同一画素位
   置に対して当該使用されるＬＥＤに画像形成させること
   を特徴とする画像形成装置のＬＥＤヘッド駆動方法。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の画像形成装置のＬＥＤ
   ヘッド駆動方法において、択一的にＬＥＤヘッドを選択
   することを特徴とする画像形成装置のＬＥＤヘッド駆動
   方法。
6. 【請求項６】 請求項４に記載の画像形成装置のＬＥＤ
   ヘッド駆動方法において、前記複数のＬＥＤヘッドの中
   の所定数のＬＥＤヘッドを重複的に選択することを特徴
   とする画像形成装置のＬＥＤヘッド駆動方法。