JP2007190786A - Line head and image forming apparatus using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、階調表現を簡単に実現できる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。 The present invention relates to a line head that can easily realize gradation expression and an image forming apparatus using the same.
一般に、電子写真方式のトナー像形成手段は、外周面に感光層を有する像担持体としての感光体と、この感光体の外周面を一様に帯電させる帯電手段と、この帯電手段により一様に帯電させられた外周面を選択的に露光して静電潜像を形成する露光手段と、この露光手段により形成された静電潜像に現像剤であるトナーを付与して可視像(トナー像)とする現像手段とを有している。 In general, an electrophotographic toner image forming unit includes a photosensitive member as an image bearing member having a photosensitive layer on an outer peripheral surface, a charging unit that uniformly charges the outer peripheral surface of the photosensitive member, and a uniform charging unit using the charging unit. An exposure unit that selectively exposes the outer peripheral surface charged to form an electrostatic latent image, and a toner as a developer is applied to the electrostatic latent image formed by the exposure unit to form a visible image ( Developing means for forming a toner image).
カラー画像を形成するタンデム方式の画像形成装置としては、上記のようなトナー像形成手段を、中間転写ベルトに対して、複数個(例えば4個)配置する。これら単色トナー像形成手段による感光体上のトナー像を順次中間転写ベルトに転写して、中間転写ベルト上で複数色(例えば、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック(黒))のトナー像を重ね合わせ、中間転写ベルト上でカラー画像を得る中間転写ベルト形式のものがある。 As a tandem type image forming apparatus for forming a color image, a plurality (for example, four) of toner image forming means as described above are arranged on the intermediate transfer belt. The toner image on the photosensitive member by the single color toner image forming unit is sequentially transferred to the intermediate transfer belt, and the toner images of a plurality of colors (for example, yellow, cyan, magenta, and black (black)) are superimposed on the intermediate transfer belt. There is an intermediate transfer belt type that obtains a color image on an intermediate transfer belt.
前記構成のタンデム方式の画像形成装置において、ラインヘッドに発光素子としてLEDや有機EL素子を用いたものが知られている。このような構成のラインヘッドにおいては、形成する画像の階調性を向上させるために、各画素の露光エネルギーを段階的に変化させることが行われる。露光エネルギーを変化させるためには、点灯時間を変化させること、すなわちパルス幅変調(PWM)、または露光パワーを変化させる強度変調(電流変調)という方法がよく用いられる。 In the tandem image forming apparatus having the above-described configuration, a line head using an LED or an organic EL element as a light emitting element is known. In the line head having such a configuration, the exposure energy of each pixel is changed stepwise in order to improve the gradation of the image to be formed. In order to change the exposure energy, a method of changing the lighting time, that is, pulse width modulation (PWM) or intensity modulation (current modulation) for changing the exposure power is often used.
階調制御の一例として、例えば、特許文献1には、副走査方向に2つの画素を並べて、タイミングを変えて露光することで感光体上では画素を重ね合わせて画像を形成し、多重露光を行うことが記載されている。この例は、重ね合わせる画素の点灯を組み合わせることで階調を表現するものである。 As an example of gradation control, for example, in Patent Document 1, two pixels are arranged in the sub-scanning direction, and exposure is performed at different timings so that pixels are superimposed on the photosensitive member to form an image, and multiple exposure is performed. It is described to do. In this example, gradation is expressed by combining lighting of overlapping pixels.
なお、階調制御の例ではないが、複数のサブ画素を用いて1つの画素(出力画像)を形成する例が特許文献2に記載されている。特許文献2は、1つの画素を例えば主走査方向3×副走査方向3の9つのサブ画素に分割して露光する。複数のサブ画素は位置にかかわらず同時に点灯する。特許文献2の光源は、「エレクトロルミネッセンス」と記載されているが、湿度に弱いなどの記載があることから、光源には有機EL材料が使用されているものと考えられる。 Although not an example of gradation control, Patent Document 2 describes an example in which one pixel (output image) is formed using a plurality of sub-pixels. In Patent Document 2, exposure is performed by dividing one pixel into, for example, nine sub-pixels in the main scanning direction 3 × sub-scanning direction 3. The plurality of sub-pixels are turned on simultaneously regardless of the position. Although the light source of Patent Document 2 is described as “electroluminescence”, it is considered that an organic EL material is used for the light source because there is a description such as being weak in humidity.
しかしながら、階調制御を行なうための前記PWMや電流変調の変調回路は、各画素毎に必要となるので、各画素の駆動回路が複雑で規模の大きいものになってしまうという問題があった。特に近年では、カラーの電子写真ページプリンターにこのようなラインヘッドが用いられることも多いが、カラー画像においては、モノクロ画像に比較して写真やグラフィックの表現力、再現性の要求が高度であり、より高度な階調制御が必要とされている。上記のような階調制御はデジタル的に行われるが、階調制御を行うためには階調値もより多くの情報量、すなわちビット数を必要とするので、階調制御回路の規模がより大きくなる傾向にあるので、コストが嵩むという問題があった。 However, the PWM or current modulation circuit for gradation control is required for each pixel, so that there is a problem that the drive circuit of each pixel becomes complicated and large. Especially in recent years, such line heads are often used for color electrophotographic page printers. However, color images require higher expressiveness and reproducibility of photographs and graphics than monochrome images. There is a need for more advanced gradation control. The gradation control as described above is performed digitally. However, since the gradation value also requires a larger amount of information, that is, the number of bits in order to perform the gradation control, the scale of the gradation control circuit is further increased. Since it tends to increase, there is a problem that the cost increases.
また、形成する画像の階調性を向上させるために、画素の密度に応じてスポット径(光源から出力される光ビームがレンズアレイを通して像担持体表面に結像したときのスポットサイズ)を縮小することは困難である。仮にスポット径を縮小することができたとしても、レンズアレイのピントなど各画素の光学的な特性の差により、スポットサイズなどの画素毎の変動が大きくなり、画像の均一性を損なうことがあるという問題があった。 Also, in order to improve the gradation of the image to be formed, the spot diameter (spot size when the light beam output from the light source forms an image on the surface of the image carrier through the lens array) is reduced according to the pixel density. It is difficult to do. Even if the spot diameter can be reduced, the variation in each pixel such as the spot size may increase due to the difference in the optical characteristics of each pixel such as the focus of the lens array, and the uniformity of the image may be impaired. There was a problem.
また、特許文献1に記載されているような画像形成装置においては、2個の発光部からの出力光を全く同じ位置に重ね合わせているので、画素を増やしても解像度や分解能は向上していないという問題があった。さらに、特許文献2の図8では、千鳥状に3列に配列された光源の例が示されているが、9個で1つの「発光部群」を形成しており、そのままの形で感光体上に投影される。このため、階調制御はなされないという問題があった。 Further, in the image forming apparatus described in Patent Document 1, output light from the two light emitting units is superimposed at exactly the same position, so that the resolution and resolution are improved even if the number of pixels is increased. There was no problem. Further, FIG. 8 of Patent Document 2 shows an example of light sources arranged in three rows in a zigzag pattern. However, nine light sources form one “light emitting unit group”, and the light source is exposed as it is. Projected on the body. For this reason, there is a problem that gradation control is not performed.
本発明は、従来技術のこのような種々の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、階調表現を簡単に実現できる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にある。 The present invention has been made in view of such various problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a line head capable of easily realizing gradation expression and an image forming apparatus using the same. is there.
上記目的を達成する本発明のラインヘッドは、複数の光源が主走査方向にライン状に配列されて発光素子ラインを形成しており、画像データに応じて前記各光源が点灯または消灯され、前記光源からの光束がレンズアレイを通して被露光面に結像スポットを形成し、かつ前記複数の光源からの光束が被露光面に結像して作成される前記結像スポットが主走査方向、または副走査方向にわずかずつずれて重ね合わせることで画像を形成するラインヘッドにおいて、
前記被露光面に形成される前記結像スポットの直径が画素のピッチより大きく設定され、前記各光源の点灯と消灯の2値の状態の組み合わせによって画像の階調を表現することを特徴とする。このような構成としているので、微細な密度で多数の光源を配置して、各画素毎に階調制御回路を設けることなく、単なるオンオフの2値制御のみにより、良好な階調制御を行うことが可能となる。
In the line head of the present invention that achieves the above object, a plurality of light sources are arranged in a line in the main scanning direction to form a light emitting element line, and each light source is turned on or off according to image data, The light beam from the light source forms an imaging spot on the surface to be exposed through the lens array, and the image spot formed by the light beams from the plurality of light sources forming an image on the surface to be exposed is the main scanning direction or sub-scanning direction. In a line head that forms an image by overlaying with a slight shift in the scanning direction,
The diameter of the imaging spot formed on the exposed surface is set to be larger than the pitch of the pixels, and the gradation of the image is expressed by a combination of binary states of turning on and off each light source. . With such a configuration, it is possible to perform good gradation control only by binary control of on / off without arranging a gradation control circuit for each pixel by arranging a large number of light sources at a fine density. Is possible.
また、本発明のラインヘッドは、前記発光素子ラインが副走査方向に3列以上の複数のライン状で、かつ互いに主走査方向の位置が異なるように配列されていることを特徴とする。このような構成としているので、結像スポットの主走査方向の重ね合わせを容易に行なえる。 The line head of the present invention is characterized in that the light emitting element lines are arranged in a plurality of lines in three or more rows in the sub-scanning direction, and are arranged so that the positions in the main scanning direction are different from each other. With such a configuration, it is possible to easily superimpose the imaging spots in the main scanning direction.
また、本発明のラインヘッドは、前記レンズアレイは、副走査方向に複数列でロッドレンズが配列された屈折率分布型ロッドレンズアレイであることを特徴とする。このような構成としているので、結像スポットを被露光面に精度良く形成することができる。 In the line head of the present invention, the lens array is a gradient index rod lens array in which rod lenses are arranged in a plurality of rows in the sub-scanning direction. With such a configuration, the imaging spot can be accurately formed on the exposed surface.
また、本発明のラインヘッドは、前記複数の発光素子ラインの副走査方向に最も隔たった2つのラインの間隔が、前記複数列のロッドレンズアレイの副走査方向に最も隔たった2つのロッドレンズの中心間隔より小であることを特徴とする。このような構成としているので、良好な結像特性が得られる。 In the line head of the present invention, the distance between the two most separated lines in the sub-scanning direction of the plurality of light-emitting element lines is the distance between the two rod lenses most separated in the sub-scanning direction of the plurality of rows of rod lens arrays. It is smaller than the center interval. With such a configuration, good imaging characteristics can be obtained.
また、本発明のラインヘッドは、前記複数の光源による画像の階調表現は、ライン幅で階調を表現する階調スクリーンの処理であることを特徴とする。このような構成としているので、階調スクリーンの処理においても階調表現を簡略に行なうことができる。 The line head according to the present invention is characterized in that the gradation expression of the image by the plurality of light sources is a gradation screen process for expressing gradation by a line width. Since such a configuration is used, gradation expression can be simplified even in gradation screen processing.
また、本発明のラインヘッドは、前記光源は、有機EL素子で構成されることを特徴とする。このような構成によれば、発光部の直径を小さくしなくてよいので、発光部の光パワーを大きく取ることができる。このため、発光効率の高くない有機EL材料でも使用可能となる。 In the line head of the invention, the light source is composed of an organic EL element. According to such a configuration, it is not necessary to reduce the diameter of the light emitting unit, so that the optical power of the light emitting unit can be increased. For this reason, it is possible to use an organic EL material having a low luminous efficiency.
また、本発明のラインヘッドは、前記光源は、単一のガラス基板上に形成されてなることを特徴とする。このような構成としているので、ガラス基板上に1度に多数の画素を高密度かつ高精度に形成できる。 In the line head of the present invention, the light source is formed on a single glass substrate. With such a configuration, a large number of pixels can be formed on the glass substrate at a high density and with high accuracy at a time.
また、本発明のラインヘッドは、前記光源と、前記光源の駆動用薄膜トランジスタ(TFT)回路が、前記ガラス基板上に形成されてなることを特徴とする。この構成によれば、光源の有機EL素子とTFTを同一の工程で作成できるので、製造コストを低減することができる。 The line head of the present invention is characterized in that the light source and a thin film transistor (TFT) circuit for driving the light source are formed on the glass substrate. According to this structure, since the organic EL element and TFT of a light source can be produced in the same process, manufacturing cost can be reduced.
本発明の画像形成装置は、像担持体の周囲に帯電手段、前記いずれかのラインヘッド、現像手段、転写手段の各画像形成用ユニットを配した画像形成ステーションを少なくとも2つ以上設け、転写媒体が各ステーションを通過することにより、タンデム方式で画像形成を行うことを特徴とする。この構成によれば、タンデム方式の画像形成装置において、階調表現を簡単に行うことができる。 The image forming apparatus of the present invention is provided with at least two or more image forming stations in which each of the image forming units of the charging unit, any one of the line heads, the developing unit, and the transfer unit is arranged around the image carrier, and the transfer medium. The image forming is performed in a tandem manner by passing through each station. According to this configuration, gradation expression can be easily performed in the tandem image forming apparatus.
また、本発明の画像形成装置は、静電潜像を担持可能に構成された像担持体と、ロータリ現像ユニットと、請求項1ないし請求項7のいずれかに記載のラインヘッドとを備え、前記ロータリ現像ユニットは、複数のトナーカートリッジに収納されたトナーをその表面に担持するとともに、所定の回転方向に回転することによって異なる色のトナーを順次前記像担持体との対向位置に搬送し、前記像担持体と前記ロータリ現像ユニットとの間に現像バイアスを印加して、前記トナーを前記ロータリ現像ユニットから前記像担持体に移動させることで、前記静電潜像を顕像化してトナー像を形成することを特徴とする。この構成によれば、ロータリ方式の画像形成装置において、階調表現を簡単に行うことができる。 An image forming apparatus according to the present invention includes an image carrier configured to carry an electrostatic latent image, a rotary developing unit, and the line head according to any one of claims 1 to 7. The rotary developing unit carries toner stored in a plurality of toner cartridges on the surface thereof, and sequentially conveys different color toners to a position facing the image carrier by rotating in a predetermined rotation direction. A developing bias is applied between the image bearing member and the rotary developing unit, and the toner is moved from the rotary developing unit to the image bearing member, whereby the electrostatic latent image is visualized to form a toner image. It is characterized by forming. According to this configuration, gradation expression can be easily performed in a rotary image forming apparatus.
また、本発明の画像形成装置は、中間転写部材を備えたことを特徴とする。このため、中間転写部材を備えた画像形成装置において、階調表現を簡単に行うことができる。 In addition, the image forming apparatus of the present invention includes an intermediate transfer member. Therefore, gradation expression can be easily performed in an image forming apparatus including an intermediate transfer member.
以上のように、本発明のラインヘッドおよびそれを用いた画像形成装置は、次のような効果が得られる。(1)形成する画像の解像度や、光源からの光束がレンズアレイを通して被露光面に形成される結像スポットの直径に対して、微細な密度で多数の光源を配置することで、各画素毎に階調制御回路を設けることなく、良好な階調制御を行うことが可能となる。すなわち、2値のドット点灯制御にもかかわらず、隣接する露光画素を大きく重ねることで強度変調的な階調表現を実現するものである。(2)また、画素の密度としては高解像であるが、感光体上の結像スポットは従来の装置とさほど変わらないので、光学系への要求精度が緩和され製造が容易となるとともに、光学的な焦点深度も大きくなる。 As described above, the line head of the present invention and the image forming apparatus using the same can achieve the following effects. (1) By arranging a large number of light sources at a fine density with respect to the resolution of an image to be formed and the diameter of an imaging spot where a light beam from a light source is formed on an exposed surface through a lens array, Therefore, it is possible to perform good gradation control without providing a gradation control circuit. That is, despite the binary dot lighting control, intensity-modulated gradation expression is realized by largely overlapping adjacent exposure pixels. (2) Although the pixel density is high resolution, the imaging spot on the photoconductor is not so different from that of the conventional apparatus, so that the accuracy required for the optical system is eased and the manufacture becomes easy. The optical depth of focus also increases.
通常のページプリンターで用いられるラインヘッドは、600dpi、あるいは1200dpiの密度で画素が形成されている。本発明の実施形態においては、前記従来技術が各画素毎に階調制御回路を設けて階調制御を行なっているのに対して、微細な密度で多数の光源を配置して良好な階調制御の実現を図っている。一例として、画素数の密度を2400dpi、あるいは4800dpiとしている。 A line head used in a normal page printer has pixels formed at a density of 600 dpi or 1200 dpi. In the embodiment of the present invention, the conventional technique performs gradation control by providing a gradation control circuit for each pixel, but excellent gradation by arranging a large number of light sources at a fine density. The control is realized. As an example, the density of the number of pixels is 2400 dpi or 4800 dpi.
図2は、本発明の基本的技術を模式的に示す説明図である。図2の例では、画素数の密度を2400dpiに設定している。図2(a)において、90は光源の画素、91は、光源から出力される光ビームで形成される光束がレンズアレイを通して像担持体のような被露光面に結像される際のスポット径である。なお、本明細書では、簡単のために被露光面に形成される結像スポットの直径を以下スポット径と略記し、後ほど図5を用いて説明しているように、被露光面での光強度プロファイルのピーク値に対して1/e2の強度となる幅として定義する。また、X方向は主走査方向、Yは副走査方向を示している。この例では、スポット径91は50μm、画素(露光画素)90を形成する光源の大きさは20μmである。
FIG. 2 is an explanatory view schematically showing the basic technique of the present invention. In the example of FIG. 2, the density of the number of pixels is set to 2400 dpi. In FIG. 2A,
このように、1つの露光画素についてスポット径は大きいが、露光エネルギーは低いので単独では画像を形成できず、数10個の露光画素が露光されて初めて実際の画像として発現する。すなわち、スポット径の大きさは、画素ピッチの数倍で形成される。既に述べたように、スポットの大きさを小さくすることは困難であるし、後で述べるように感光体、トナー及びその現像システムが対応できないと効果も少ない。有機EL素子の場合は、スポット径を小さくするために発光部の面積を小さくすると画像を形成するためのパワーが不足する。あるいは階調画像の表現に用いられる階調スクリーンの密度は100〜300LPIで、網点や万線は単一の露光画素ではなく多数の露光画素で形成されるので、個々の画素の大きさを小さくする必要はない。 Thus, although the spot diameter is large for one exposure pixel, the exposure energy is low, so that an image cannot be formed alone, and an actual image appears only after several tens of exposure pixels are exposed. That is, the spot diameter is formed several times the pixel pitch. As already described, it is difficult to reduce the size of the spot, and as described later, if the photosensitive member, the toner, and the developing system thereof cannot cope, the effect is small. In the case of an organic EL element, if the area of the light emitting portion is reduced in order to reduce the spot diameter, the power for forming an image is insufficient. Alternatively, the density of the gradation screen used for the expression of the gradation image is 100 to 300 LPI, and the halftone dots and lines are formed not by a single exposure pixel but by a large number of exposure pixels. There is no need to make it smaller.
そこで、本発明の実施形態においては、図2(b)に示すように、像担持体上で主走査方向、および副走査に多数の露光画素を重ね合わせて露光させている。この例では、主走査方向、および副走査にそれぞれ4個づつ、4×4=16画素を重ね合わせることにより、出力画像93を形成している。すなわち、前記被露光面に形成される結像スポットが主走査方向、または副走査方向にわずかずつずれて重ね合わせることで画像を形成している。
Therefore, in the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 2B, a large number of exposure pixels are superimposed and exposed on the image carrier in the main scanning direction and in the sub scanning. In this example, the
ここで、出力画像93を形成するための個々の画素90は、出力画像93として得られる画素の大きさとは異なるので、この実施形態においては、個々の画素90を露光画素と定義する。図2(b)の例では、画像濃度は、4×4=16階調で表現されることになる。すなわち、16個の各光源を点灯(オン)、または消灯(オフ)することにより、16階調の階調制御が可能となる。
Here, since the
したがって、ラインヘッド上では、階調制御のための複雑な変調制御用の回路構成は不要となり、発光素子のオンオフ制御だけで階調制御が行うことができる。このため、発光素子のオンオフ制御を行なうためのTFT(光源の駆動用薄膜トランジスタ)などのスイッチング素子を光源と同じガラス基板に搭載すれば足りることになり、ラインヘッドに実装する制御部の構成を簡略にすることができる。 Therefore, a complicated modulation control circuit configuration for gradation control is not required on the line head, and gradation control can be performed only by on / off control of the light emitting element. For this reason, it is only necessary to mount a switching element such as a TFT (light source driving thin film transistor) for performing on / off control of the light emitting element on the same glass substrate as the light source, and the configuration of the control unit mounted on the line head is simplified. Can be.
図1は、本発明の実施形態における画素配列の例を示す説明図である。図1(a)は、直径20μmの発光部を2400dpiで配置した例を示している。この例では、スポット径は60μm、主走査方向に多数の露光画素90が設けられている発光素子ライン94が副走査方向に3列配列されている。画素ピッチは、25.4/2400≒10.6μm、である。発光素子ライン94の副走査方向両端の中心線間の間隔は、画素ピッチの約6倍の63.5μmである。このように、スポット径と画素ピッチの比率は60/10.6≒5.7、であり、スポット径は画素ピッチよりも大きく設定されている。
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating an example of a pixel array in the embodiment of the present invention. FIG. 1A shows an example in which light emitting portions having a diameter of 20 μm are arranged at 2400 dpi. In this example, the spot diameter is 60 μm, and light emitting element lines 94 provided with a large number of
図1(b)は、直径15μmの発光部を4800dpiで配置した例を示している。この例では、スポット径は55μm、発光素子ラインは副走査方向に5列形成されている。この場合における画素ピッチは、25.4/4800≒5.3μm、となる。発光素子ライン94の副走査方向両端の中心線間の間隔は、画素ピッチの約20倍の105.8μmである。この例では、スポット径と画素ピッチの比率は55/5.3≒10.4、となり、図1(a)の例よりもさらにスポット径が画素ピッチよりも大きく設定されている。このように、図1(a)、図1(b)においては、発光素子ラインが副走査方向に3列以上の複数のライン状で、かつ互いに主走査方向の位置が異なるように配列されている。したがって、結像スポットの主走査方向の重ね合わせを容易に行なうことができる。
FIG. 1B shows an example in which light emitting portions having a diameter of 15 μm are arranged at 4800 dpi. In this example, the spot diameter is 55 μm, and five rows of light emitting element lines are formed in the sub-scanning direction. In this case, the pixel pitch is 25.4 / 4800≈5.3 μm. The distance between the center lines at both ends in the sub-scanning direction of the light emitting
元の画像の階調は、露光画素の点灯する画素の数として表現される。すなわち個々の露光画素は2値で制御される。例えば従来の600dpiの1画素に対して、2400dpiでは16画素が対応するので16階調、4800dpiでは64画素が対応するので、十分な階調性を持つ。また、露光画素のピッチに対して、スポットサイズは十分に大きいので、階調記録時に露光画素の点灯数が変わることによって形成される画素の形状が変形することは少ない。 The gradation of the original image is expressed as the number of pixels that are lit by the exposure pixels. That is, individual exposure pixels are controlled by binary values. For example, since 16 pixels correspond to 1400 pixels of 600 dpi at 2400 dpi, 16 gradations correspond to 64 pixels at 4800 dpi, so that there is sufficient gradation. Further, since the spot size is sufficiently large with respect to the pitch of the exposure pixels, the shape of the pixel formed by changing the number of lighting of the exposure pixels at the time of gradation recording is rarely deformed.
次に、本発明の実施形態において、スポット径を画素ピッチよりも大きく設定した場合の階調制御が、従来例よりも優位性があることについて説明する。図3は、従来例における、点灯する露光画素を増加していった場合の表面電位分布の変化を示す説明図である。この例では、露光画素密度は2400dpi、スポット径は20μm以下としている。図3(a)では、単一の露光画素90aを点灯したときの電位分布Eaは、ほぼ円形に形成されている。以下、図の黒丸は、露光画素の中心位置を示している。
Next, in the embodiment of the present invention, it will be described that the gradation control when the spot diameter is set larger than the pixel pitch is superior to the conventional example. FIG. 3 is an explanatory diagram showing changes in the surface potential distribution when the number of exposed exposure pixels is increased in the conventional example. In this example, the exposure pixel density is 2400 dpi and the spot diameter is 20 μm or less. In FIG. 3A, the potential distribution Ea when the
図3(b)では、図3(a)で説明した露光画素90aと隣接して、副走査方向にもう1つの露光画素90bを設け、露光画素90aと露光画素90bを同時に点灯した場合の電位分布Ebを示している。この場合には、電位分布Ebは、副走査方向に長辺が形成される楕円形状となっている。
In FIG. 3B, another
図3(c)では、図3(b)の構成において、露光画素90aの主走査方向に隣接して露光画素90cを設け、露光画素90a、露光画素90b、露光画素90cの3個の露光画素を同時に点灯した場合の電位分布Ecを示している。この場合には、電位分布Ecは、略三角形状となっている。
3C, in the configuration of FIG. 3B, an exposure pixel 90c is provided adjacent to the
図3(d)では、図3(c)の構成において、さらに露光画素90bの主走査方向に隣接してもう1つの露光画素90dを設け、露光画素90a、露光画素90b、露光画素90c、露光画素90dを同時に点灯した場合の電位分布Edを示している。この場合には、電位分布Edは、矩形状に配置された各露光画素90a〜90dを囲む形状で形成されている。
3D, in the configuration of FIG. 3C, another
このように、図3に示した従来例の構成では、電位の分布はシャープになるものの分布形状が階調に応じて変化するので、濃度変化が画素の数に比例しなくなり、階調制御が困難になる。 As described above, in the configuration of the conventional example shown in FIG. 3, although the potential distribution is sharp, the distribution shape changes according to the gradation, so the density change is not proportional to the number of pixels, and the gradation control is not performed. It becomes difficult.
図4は、本発明の実施形態における点灯する露光画素を増加していった場合の表面電位分布の変化を示す説明図である。この例では、露光画素密度は2400dpi、スポット径は60μmとしている。図5、図6は、図4の構成の前提となる条件設定を示す特性図である。図5は、感光体(像担持体)上に結像した光源のスポットによるパワー分布を示す特性図である。 FIG. 4 is an explanatory diagram showing changes in the surface potential distribution when the number of exposure pixels to be lit is increased in the embodiment of the present invention. In this example, the exposure pixel density is 2400 dpi and the spot diameter is 60 μm. FIG. 5 and FIG. 6 are characteristic diagrams showing condition setting which is a premise of the configuration of FIG. FIG. 5 is a characteristic diagram showing the power distribution due to the spot of the light source imaged on the photoconductor (image carrier).
感光体上に結像したスポットが図5のようなパワー(強度)の分布を持つときに、ピークの高さを1とすれば、eを自然対数としたときに、1/e2=1/(2.72)2≒0.135となる。すなわち、スポット径60μmは、パワーのピークの13.5%となるプロファイルの幅を示している。 When the spot imaged on the photosensitive member has a power (intensity) distribution as shown in FIG. 5, if the peak height is 1, and e is a natural logarithm, 1 / e 2 = 1. /(2.72) 2 ≈0.135. That is, the spot diameter of 60 μm indicates the width of the profile that is 13.5% of the power peak.
図6は、感光体の徐電特性(PIDC)を示す特性図である。縦軸には感光体の表面電位(V)、横軸には露光エネルギー(μJ/cm2)を設定している。図6において、初期電位V0に相当する感光体の表面電位は、−600Vである。この場合の半減露光量(表面電位がー300V)に対応する露光エネルギーは、0.08μJ/cm2である。 FIG. 6 is a characteristic diagram showing the slow current characteristic (PIDC) of the photoreceptor. The vertical axis represents the surface potential (V) of the photoreceptor, and the horizontal axis represents the exposure energy (μJ / cm 2 ). In FIG. 6, the surface potential of the photoreceptor corresponding to the initial potential V0 is −600V. In this case, the exposure energy corresponding to the half exposure amount (surface potential is −300 V) is 0.08 μJ / cm 2 .
また、露光エネルギーに対してほとんど表面電位が変化しない、すなわち表面電位が飽和している状態は、感光体が全面露光したときのエネルギー(飽和エネルギー)として表される。図6の例では、この飽和エネルギーは、0.3μJ/cm2である。 Further, the state in which the surface potential hardly changes with respect to the exposure energy, that is, the state in which the surface potential is saturated is expressed as energy (saturation energy) when the entire surface of the photoreceptor is exposed. In the example of FIG. 6, this saturation energy is 0.3 μJ / cm 2 .
図4は、図5、図6で説明図したように、1/e2≒0.135のスポット径が60μm、感光体の半減露光量が0.08μJ/cm2で、飽和エネルギーが0.3μJ/cm2である場合の表面電位分布の特性を示している。図4(a)は、単一の露光画素90wを点灯したときの電位分布Ewは、ほぼ円形に形成されている。図4においても図の黒丸は、露光画素の中心位置を示している。
In FIG. 4, as explained in FIGS. 5 and 6, the spot diameter of 1 / e 2 ≈0.135 is 60 μm, the half-exposure amount of the photoreceptor is 0.08 μJ / cm 2 , and the saturation energy is 0. The characteristics of the surface potential distribution in the case of 3 μJ / cm 2 are shown. In FIG. 4A, the potential distribution Ew when the
図4(b)では、図4(a)で説明した露光画素90wと隣接して、副走査方向にもう1つの露光画素90xを設け、露光画素90wと露光画素90xを同時に点灯した場合の電位分布Exを示している。この場合には、電位分布Exは、ほぼ円形状となっている。ここで、電位分布Exの等高線は、50V間隔に形成されている。
In FIG. 4B, another
図4(c)では、図4(b)の構成において、露光画素90wの主走査方向に隣接して露光画素90yを設け、露光画素90w、露光画素90x、露光画素90yの3個の露光画素を同時に点灯した場合の電位分布Eyを示している。この場合にも、電位分布Eyは、ほぼ円形状となっている。
4C, in the configuration of FIG. 4B, an
図4(d)では、図4(c)の構成において、さらに露光画素90xの主走査方向に隣接してもう1つの露光画素90zを設け、露光画素90w、露光画素90x、露光画素90y、露光画素90zを同時に点灯した場合の電位分布Ezを示している。この場合には、電位分布Ezは、矩形状に配置された各露光画素90w〜90zを囲む、ほぼ円形状で形成されている。
4D, in the configuration of FIG. 4C, another exposure pixel 90z is further provided adjacent to the
図3、図4で説明したように、電位分布の形状が従来例と本発明の実施形態で相違している理由について説明する。本発明の実施形態では、露光される各画素の直径(スポット径)が60μmであるのに対して、画素のピッチがはるかに小さい約10.6μmであり、露光画素の位置をずらして多重露光してもほぼ円形が維持される。他方、従来技術では、画素の直径が20μmであり、本発明の実施形態と比較して小さいので、各画素の重なりが少なく、画素の配置がそのまま電位分布に現れることになる。 As described with reference to FIGS. 3 and 4, the reason why the shape of the potential distribution is different between the conventional example and the embodiment of the present invention will be described. In the embodiment of the present invention, the diameter (spot diameter) of each pixel to be exposed is 60 μm, whereas the pixel pitch is about 10.6 μm, which is much smaller, and the exposure pixel position is shifted to perform multiple exposure. Even so, the circular shape is maintained. On the other hand, in the prior art, the pixel diameter is 20 μm, which is smaller than that of the embodiment of the present invention. Therefore, there is little overlap between the pixels, and the pixel arrangement appears in the potential distribution as it is.
次に、ライン幅で階調を表現する階調スクリーンについて、従来技術と本発明の実施形態とを対比する。図7は、従来例の説明図である。この例では、スポット径は20μmとしている。90e〜90iは露光画素、Efは電位分布である。この場合のライン幅La、Lbが変動して蛇行しており、濃度変化が大きくなっている。 Next, with respect to a gradation screen that expresses gradation by a line width, the prior art and the embodiment of the present invention are compared. FIG. 7 is an explanatory diagram of a conventional example. In this example, the spot diameter is 20 μm. 90e to 90i are exposure pixels, and Ef is a potential distribution. In this case, the line widths La and Lb fluctuate and meander, and the density change is large.
図8は、本発明の実施形態にかかる説明図である。図8の例では、スポット径が60μmであり、図4で説明した例と同じ条件設定としている。図8(a)は、露光画素90r、90sを主走査方向に並置し、副走査方向に露光画素2つ分ずらして斜め方向に配列した例である。この際に、ラインLr、Lsはほぼ露光画素の配列と平行な直線で形成されており、ライン幅で表現される階調特性は良好な特性となっている。
FIG. 8 is an explanatory diagram according to the embodiment of the present invention. In the example of FIG. 8, the spot diameter is 60 μm, and the same conditions are set as in the example described in FIG. FIG. 8A shows an example in which the
図8(b)は、3個の露光画素90r、90s、90tを主走査方向に並置し、副走査方向に露光画素2つ分ずらして斜め方向に配列した例である。この際に、ラインLp、Ltはほぼ露光画素の配列と平行な直線で形成されており、ライン幅で表現される階調特性は良好な特性となっている。
FIG. 8B shows an example in which three
図8(c)は、図7と同様に3個の露光画素90r、90s、90tを主走査方向に並置し、さらに副走査方向に露光画素2つ分離間した位置に2つの露光画素90u、90vを配列している。この場合の電位分布Euは、楕円形状に形成される。また、ラインLu、Lvは、多少の凹凸がみられるが、実用上殆ど支障がない滑らかな斜めの線で形成されている。このように、本発明の実施形態においては、ラインの幅で階調を表現する階調スクリーンにおいても、従来例と対比して有用な特性が得られる。
In FIG. 8C, similarly to FIG. 7, three
図9は、本発明の実施形態にかかる制御部の概略構成を示すブロック図である。図9において、70はパーソナルコンピュータ(PC)などを用いたホストコンピュータで、画像データを作成し、プリンタの制御部71に設けられているプリンタコントローラ72に送信する。プリンタの制御部71には、プリンタコントローラ72の外に、ラインヘッド制御基板73、ラインヘッドの制御手段74が設けられている。ラインヘッドの制御手段74は、光量メモリ75を有している。
FIG. 9 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the control unit according to the embodiment of the present invention. In FIG. 9,
プリンタコントローラ72は、ホストコンピュータ70から送信された画像データに基づいて、各露光画素に対して、デジタルデータである2値データを作成してラインヘッド制御基板73に出力する。ラインヘッド制御基板73には、演算部が設けられている。ラインヘッド制御基板73の当該演算部は、光量メモリ75に蓄積されている画素毎の光量データと、前記プリンタコントローラ72から入力された2値データに基づいて、各露光画素に対する階調制御の2値データを作成する。
The
本発明の実施形態においては、屈折率分布型ロッドレンズアレイとしてセルフォックレンズアレイ(略称「SLA」、日本板硝子株式会社の商標)を結像光学系に使用する。このように、光学系にSLAを用いることにより、結像スポットを被露光面に精度良く形成することができる。
図10、図11は、このようなSLAを用いた例を示す説明図である。なお、図10、図11の光源部の配置は先に述べた図1(a)、図1(b)に対応している。図10において、ロッドレンズアレイ65は、ロッドレンズ65a〜65dを副走査方向に2列に千鳥状に配置している。128a〜128cは、各ライン内に複数の発光素子(露光画素)が配列された発光素子ラインである。
In the embodiment of the present invention, a SELFOC lens array (abbreviated as “SLA”, a trademark of Nippon Sheet Glass Co., Ltd.) is used for the imaging optical system as a gradient index rod lens array. Thus, by using SLA for the optical system, the imaging spot can be formed on the exposed surface with high accuracy.
10 and 11 are explanatory diagrams showing an example using such an SLA. 10 and FIG. 11 corresponds to the above-described FIGS. 1A and 1B. In FIG. 10, the
この例では、ロッドレンズアレイ65のセンターライン(中心軸)C.Lに対して対称の位置に、同じ大きさの発光素子からなる発光素子ライン128a〜128cを配置する。すなわち、発光素子ライン128aと128cは中心軸に対して対称の位置に配置される。このように、図10の例では、各発光素子ライン128a〜128cは、副走査方向に並列に3列配置されている。
In this example, light emitting
また、発光素子ライン128aと128b間、128bと128c間の各発光素子ライン間の距離を等しく配置している。このため、各発光素子ラインを用いて画素の多重露光を行う際に、像担持体を移動させるタイミングと、前に発光した発光素子ラインから次の発光素子ラインに切り替えて発光させるタイミングをすべての発光素子ラインで同じタイミングとすることができるので、制御が簡単に行える。図10の例では、複数の発光素子ライン128a〜128cの中で、副走査方向に最も隔たった2つのライン(128aと128c)の間隔が、複数列のロッドレンズアレイの副走査方向のロッドレンズの中心間隔より小となっている。このような構成としているので、複数の発光素子ラインはロッドレンズアレイの副走査方向の範囲内に配列されることになり、良好な結像特性が得られる。
Further, the distances between the light emitting
図11は、本発明の他の実施形態に係る説明図である。この例では、5列の発光素子ライン128d〜128hを配置している。図11の例では、複数の発光素子ライン128d〜128hの中で、副走査方向に最も隔たった2つのライン(128dと128h)の間隔が、2列のロッドレンズアレイの副走査方向の中心間隔より小となっている。
FIG. 11 is an explanatory diagram according to another embodiment of the present invention. In this example, five rows of light emitting
図11に示したように、本発明において、発光素子ラインは、ロッドレンズアレイの中心軸に対して対称となる位置に配置する。発光素子は、二次元的に並列配置する他に、千鳥状の配置とすることもできる。 As shown in FIG. 11, in the present invention, the light emitting element lines are arranged at positions that are symmetric with respect to the central axis of the rod lens array. The light emitting elements can be arranged in a staggered manner in addition to the two-dimensional parallel arrangement.
いずれの場合も、発光素子ラインをロッドレンズアレイの中心軸上に配置することができる。また、各発光素子ラインは、等距離で配置する他に、異なる距離で配置することもできる。 In either case, the light emitting element line can be arranged on the central axis of the rod lens array. Further, the light emitting element lines can be arranged at different distances in addition to being arranged at equal distances.
図10に示したような、副走査方向に2列のSLAを配列した構成では、2列のSLAの中央付近で良好な結像特性が得られる。また、SLAの副走査方向の範囲内の位置に、3列以上に発光素子ラインを配列する。この場合に、3列以上の発光素子ラインの幅(副走査方向の範囲)は、100μm以内とする。 In the configuration in which two rows of SLA are arranged in the sub-scanning direction as shown in FIG. 10, good imaging characteristics are obtained near the center of the two rows of SLA. In addition, the light emitting element lines are arranged in three or more columns at positions within the range of the SLA in the sub-scanning direction. In this case, the width (range in the sub-scanning direction) of the light emitting element lines of three or more columns is set to 100 μm or less.
ところで、SLAは収差的な問題から、等倍光学系でありながら、光源と同じ大きさの像を結像面に再現することは困難である。例えば、発光部の直径が直径20μmであっても、スポットサイズは前記のように60μm程度にしかならない。また、例え小さな結像スポットが得られても、2層感光体では電荷の移動に伴う静電潜像の「にじみ」が発生する。しかしながら、それでもなお発光部の直径は、発光部のピッチ比べてはるかに大きいので、1列に配列することは困難で、配線の通る隙間や発光部の分離を考慮すると、既に述べたように2列以上の多数列に千鳥状に配列せざるを得ない。 By the way, it is difficult to reproduce an image having the same size as that of the light source on the imaging plane, although the SLA is an equal-magnification optical system due to an aberration problem. For example, even if the diameter of the light emitting portion is 20 μm, the spot size is only about 60 μm as described above. Further, even if a small imaging spot is obtained, the “layer” of the electrostatic latent image accompanying the movement of the charge occurs in the two-layer photoconductor. However, since the diameter of the light emitting parts is still much larger than the pitch of the light emitting parts, it is difficult to arrange them in one row. It must be arranged in a zigzag pattern in multiple rows above the row.
また、この種の画像形成装置においては、現像するトナーの粒径はさほど小さくできない。現像方式によるが、トナーを像担持体に付着させる段階でも、トナーの散りなどが発生する。その他転写時の散りや、定着時のトナーの変形など、いずれも画像の解像度を低下させる方向にしか寄与しない。このため、むやみに微小な結像スポットを求めることは、光学系のピントの管理が厳しくなり、光学系の誤差の影響を受けやすくなるだけとなり、実質的なメリットは少ない。 In this type of image forming apparatus, the particle size of the toner to be developed cannot be so small. Depending on the development method, toner scattering occurs even at the stage where the toner adheres to the image carrier. Other factors such as scattering at the time of transfer and toner deformation at the time of fixing contribute only to the direction of lowering the resolution of the image. For this reason, finding a minute image spot unnecessarily makes the management of the focus of the optical system strict and is easily affected by errors in the optical system, and has little substantial merit.
そこで、本発明の実施形態においては、スポット径を小さくするのではなく、露光画素密度を微細にすることにより階調の表現をしている。例えば、従来の600dpi、1200dpiと比較して、より微細な、2400dpi、または4800dpiとすることにより、換言すれば、各光源(露光画素)が露光面に結像してできる前記結像スポットの直径が、露光画素のピッチより大きくなるように形成して、階調の表現をしている。 Therefore, in the embodiment of the present invention, gradation is expressed not by reducing the spot diameter but by reducing the exposure pixel density. For example, the diameter of the imaging spot formed by forming each light source (exposure pixel) on the exposure surface by using finer 2400 dpi or 4800 dpi compared to the conventional 600 dpi and 1200 dpi. However, it is formed so as to be larger than the pitch of the exposed pixels to express gradation.
ここで、副走査方向の解像度はタイミングだけで制御できるので、主走査方向よりも高くしてもよい。例えば主走査方向には1200dpiで画素を配列し、副走査方向には4800dpiで配列したとする。この場合には、600dpiの画素に対して、2×8=16の露光画素が対応するので16階調の十分な階調性を得ることができる。 Here, since the resolution in the sub-scanning direction can be controlled only by timing, it may be higher than that in the main scanning direction. For example, it is assumed that pixels are arranged at 1200 dpi in the main scanning direction and 4800 dpi are arranged in the sub-scanning direction. In this case, since 2 × 8 = 16 exposure pixels correspond to a 600 dpi pixel, a sufficient gradation of 16 gradations can be obtained.
本発明の実施形態においては、画素ピッチに対してスポットサイズが大きく設定されている。このため、画素ピッチに応じた画像の解像度を得ることは困難である。しかしながら、露光画素の位置決めの分解能は高いので、画像の輪郭を滑らかにすることができる。 In the embodiment of the present invention, the spot size is set larger than the pixel pitch. For this reason, it is difficult to obtain image resolution corresponding to the pixel pitch. However, since the exposure pixel positioning resolution is high, the contour of the image can be smoothed.
また、有機EL素子を用いる場合に、本発明では発光部の直径を小さくしなくてよいので、発光部の光パワーを大きく取ることができる。このため、発光効率の高くない有機EL材料でも使用可能となる。本発明では、通常のラインヘッドに比べて高密度に露光画素を配するので、画素の数は飛躍的に増加する。従来用いられてきたLEDを光源とするラインヘッドに本発明を適用することも可能であるが、多数のLEDが設けられたLEDアレイチップを基板上に位置精度よく実装し、かつ通常より画素数が多いためにチップと基板を接続するボンディングの数も増加するため、製造が難しくなる。 In the case where an organic EL element is used, in the present invention, it is not necessary to reduce the diameter of the light emitting portion, so that the optical power of the light emitting portion can be increased. For this reason, it is possible to use an organic EL material having a low luminous efficiency. In the present invention, since the exposure pixels are arranged at a higher density than in a normal line head, the number of pixels increases dramatically. Although it is possible to apply the present invention to a line head using an LED as a light source which has been conventionally used, an LED array chip provided with a large number of LEDs is mounted on a substrate with high positional accuracy, and the number of pixels is higher than usual. Therefore, the number of bondings connecting the chip and the substrate increases, which makes manufacturing difficult.
これに対して有機EL素子を光源に用いる場合には、ガラス基板上に1度に多数の画素を高密度かつ高精度に形成できるので本発明の実施形態として最適である。また、本発明では、画素毎の階調制御回路や光量補正回路が必要なく、各画素の点灯/消灯を制御するだけの駆動回路でよいので、回路構成が簡単になり、発光部と同一のガラス基板上に薄膜トランジスタで駆動回路を作ることが容易になる。薄膜トランジスタは、アモルファスシリコン、低温ポリシリコン、高温ポリシリコン、有機トランジスタなど種種のものが利用できる。 On the other hand, when an organic EL element is used as a light source, a large number of pixels can be formed on a glass substrate at a high density and with high accuracy, which is optimal as an embodiment of the present invention. Further, in the present invention, since a gradation control circuit and a light amount correction circuit for each pixel are not necessary, and a drive circuit that only controls on / off of each pixel is required, the circuit configuration is simplified and the same as that of the light emitting unit. It becomes easy to make a driving circuit with a thin film transistor on a glass substrate. Various types of thin film transistors such as amorphous silicon, low-temperature polysilicon, high-temperature polysilicon, and organic transistors can be used.
本発明のラインヘッドは、画素数が極めて多いので、画素をいくつかの群に分けて、時分割駆動を行うことも有用である。その場合でも、上記のように各画素をオンオフの2値で制御するだけでよいので、回路構成が極めて簡素にできる。 Since the line head of the present invention has an extremely large number of pixels, it is also useful to divide the pixels into several groups and perform time-division driving. Even in such a case, since it is only necessary to control each pixel with binary values of on and off as described above, the circuit configuration can be extremely simplified.
本発明の光源(露光画素)として、有機EL素子について説明した。本発明の実施形態においては、それ以外でも、光源(露光画素)として、例えば、LED、蛍光管、各種シャッターアレイなどを適用することが可能である。 The organic EL element has been described as the light source (exposure pixel) of the present invention. In the embodiment of the present invention, for example, an LED, a fluorescent tube, various shutter arrays, and the like can be applied as the light source (exposure pixel).
本発明の「露光画素」も、複数個多重露光することで初めて画像を形成できるが、あくまで個別の変調情報によって駆動される独立した画素である。また本発明においても、副走査方向に複数列に発光素子ラインが形成されているが、副走査方向の位置の差と感光体の速度に応じて、点灯するタイミングを変えることで、感光体上では形成される潜像が一列に並ぶように制御される。すなわち2値ではあるが高解像度の画素として機能するので、画像位置の分解能や、輪郭のスムーズさは従来よりも飛躍的に高まる。 The “exposure pixel” of the present invention can also form an image for the first time by multiple exposure, but is an independent pixel driven by individual modulation information. Also in the present invention, the light emitting element lines are formed in a plurality of columns in the sub-scanning direction. By changing the lighting timing according to the position difference in the sub-scanning direction and the speed of the photoconductor, Then, control is performed so that the formed latent images are arranged in a line. That is, since it functions as a high-resolution pixel that is binary, the resolution of the image position and the smoothness of the contour are dramatically increased as compared with the conventional case.
本発明の実施形態においては、4つの感光体に4つのラインヘッドで露光し、4色の画像を同時に形成し、1つの無端状中間転写ベルト(中間転写媒体)に転写する、タンデム式カラープリンター(画像形成装置)に用いるラインヘッドを対象としている。図12は、発光素子として有機EL素子を用いたタンデム式画像形成装置の一例を示す縦断側面図である。この画像形成装置は、同様な構成の4個の有機EL素子アレイ露光ヘッド101K、101C、101M、101Yを、対応する同様な構成である4個の感光体ドラム(像担持体)41K、41C、41M、41Yの露光位置にそれぞれ配置したものであり、タンデム方式の画像形成装置として構成されている。 In the embodiment of the present invention, a tandem color printer that exposes four photoconductors with four line heads, simultaneously forms four color images, and transfers them onto one endless intermediate transfer belt (intermediate transfer medium). The target is a line head used in (image forming apparatus). FIG. 12 is a longitudinal side view showing an example of a tandem image forming apparatus using an organic EL element as a light emitting element. This image forming apparatus includes four organic EL element array exposure heads 101K, 101C, 101M, and 101Y having a similar configuration, and four corresponding photosensitive drums (image carriers) 41K, 41C, Arranged at the exposure positions 41M and 41Y, respectively, is configured as a tandem image forming apparatus.
図12に示すように、この画像形成装置は、駆動ローラ51xと従動ローラ52とテンションローラ53が設けられており、テンションローラ53によりテンションを加えて張架されて、図示矢印方向(反時計方向)へ循環駆動される中間転写ベルト(中間転写媒体)50を備えている。この中間転写ベルト50に対して所定間隔で配置された4個の像担持体としての外周面に感光層を有する感光体41K、41C、41M、41Yが配置される。
As shown in FIG. 12, this image forming apparatus is provided with a driving roller 51x, a driven
前記符号の後に付加されたK、C、M、Yはそれぞれ黒、シアン、マゼンタ、イエローを意味し、それぞれ黒、シアン、マゼンタ、イエロー用の感光体であることを示す。他の部材についても同様である。感光体41K、41C、41M、41Yは、中間転写ベルト50の駆動と同期して図示矢印方向(時計方向)へ回転駆動される。各感光体41(K、C、M、Y)の周囲には、それぞれ感光体41(K、C、M、Y)の外周面を一様に帯電させる帯電手段(コロナ帯電器)42(K、C、M、Y)と、この帯電手段42(K、C、M、Y)により一様に帯電させられた外周面を感光体41(K、C、M、Y)の回転に同期して順次ライン走査する本発明の上記のような有機EL素子アレイ露光ヘッド(ラインヘッド)101(K、C、M、Y)が設けられている。
K, C, M, and Y added after the reference sign mean black, cyan, magenta, and yellow, respectively, and indicate that the photoconductors are black, cyan, magenta, and yellow, respectively. The same applies to other members. The
また、この有機EL素子露光ヘッド101(K、C、M、Y)で形成された静電潜像に現像剤であるトナーを付与して可視像(トナー像)とする現像装置44(K、C、M、Y)と、この現像装置44(K、C、M、Y)で現像されたトナー像を一次転写対象である中間転写ベルト50に順次転写する転写手段としての一次転写ローラ45(K、C、M、Y)と、転写された後に感光体41(K、C、M、Y)の表面に残留しているトナーを除去するクリーニング手段としてのクリーニング装置46(K、C、M、Y)とを有している。
Further, a developing device 44 (K) which applies toner as a developer to the electrostatic latent image formed by the organic EL element exposure head 101 (K, C, M, Y) to form a visible image (toner image). , C, M, Y) and a primary transfer roller 45 as transfer means for sequentially transferring the toner image developed by the developing device 44 (K, C, M, Y) to the
ここで、各有機EL素子アレイ露光ヘッド101(K、C、M、Y)は、有機EL素子アレイ露光ヘッド101(K、C、M、Y)のアレイ方向が感光体ドラム41(K、C、M、Y)の母線に沿うように設置される。そして、各有機EL素子アレイ露光ヘッド101(K、C、M、Y)の発光エネルギーピーク波長と、感光体41(K、C、M、Y)の感度ピーク波長とは略一致するように設定されている。 Here, in each organic EL element array exposure head 101 (K, C, M, Y), the array direction of the organic EL element array exposure head 101 (K, C, M, Y) is the photosensitive drum 41 (K, C). , M, Y) along the bus. Then, the emission energy peak wavelength of each organic EL element array exposure head 101 (K, C, M, Y) and the sensitivity peak wavelength of the photoconductor 41 (K, C, M, Y) are set so as to substantially match. Has been.
現像装置44(K、C、M、Y)は、例えば、現像剤として非磁性一成分トナーを用いるもので、その一成分現像剤を例えば供給ローラで現像ローラへ搬送し、現像ローラ表面に付着した現像剤の膜厚を規制ブレードで規制し、その現像ローラを感光体41(K、C、M、Y)に接触あるいは押厚させることにより、感光体41(K、C、M、Y)の電位レベルに応じて現像剤を付着させることによりトナー像として現像するものである。 The developing device 44 (K, C, M, Y) uses, for example, a non-magnetic one-component toner as a developer, and the one-component developer is conveyed to the developing roller by a supply roller, for example, and adheres to the surface of the developing roller. The film thickness of the developed developer is regulated by a regulating blade, and the developing roller is brought into contact with or increased in thickness by the photosensitive body 41 (K, C, M, Y), whereby the photosensitive body 41 (K, C, M, Y). The toner is developed as a toner image by attaching a developer according to the potential level.
このような4色の単色トナー像形成ステーションにより形成された黒、シアン、マゼンタ、イエローの各トナー像は、一次転写ローラ45(K、C、M、Y)に印加される一次転写バイアスにより中間転写ベルト50上に順次一次転写され、中間転写ベルト50上で順次重ね合わされてフルカラーとなったトナー像は、二次転写ローラ66において用紙等の記録媒体Pに二次転写され、定着部である定着ローラ対61を通ることで記録媒体P上に定着され、排紙ローラ対62によって、装置上部に形成された排紙トレイ68上へ排出される。
The black, cyan, magenta, and yellow toner images formed by the four-color single-color toner image forming station are intermediated by the primary transfer bias applied to the primary transfer roller 45 (K, C, M, Y). The toner image, which is sequentially primary transferred onto the
なお、図12中、63は多数枚の記録媒体Pが積層保持されている給紙カセット、64は給紙カセット63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、65xは二次転写ローラ66の二次転写部への記録媒体Pの供給タイミングを規定するゲートローラ対、66は中間転写ベルト50との間で二次転写部を形成する二次転写手段としての二次転写ローラ、69は二次転写後に中間転写ベルト50の表面に残留しているトナーを除去するクリーニング手段としてのクリーニングブレードである。
In FIG. 12,
図13は、像書込手段101を拡大して示す概略の斜視図である。図13において、有機EL素子アレイ81は、長尺のハウジング80中に保持されている。長尺のハウジング80の両端に設けた位置決めピン89をケースの対向する位置決め穴に嵌入させると共に、長尺のハウジング80の両端に設けたねじ挿入孔88を通して固定ねじをケース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101が所定位置に固定される。
FIG. 13 is a schematic perspective view showing the
像書込手段101は、ガラス基板82上に有機EL素子アレイ81の発光素子(有機EL素子)83を載置し、同じガラス基板82上に形成された駆動回路81により駆動される。屈折率分布型ロッドレンズアレイ(SLA)65は結像光学系を構成し、発光素子83の前面に配置される屈折率分布型ロッドレンズ84を俵積みしている。ロッドレンズアレイ85には、前記のような「セルフォックレンズアレイ」(略称SLA、日本板硝子株式会社の商標名)が多用されている。
The
有機EL素子アレイ81から射出された光ビームは、SLA65により等倍正立像として被走査面に結像する。このように、ガラス基板82上に有機EL素子83を配列しているので、発光素子の光量を損なうことなく像担持体に照射することができる。また、有機EL素子は静的な制御が可能であるので、ラインヘッドの制御系を簡略化できる。本発明においては、図12、図13に示されたようなタンデム方式の画像形成装置において、階調表現を簡略な手段で実現できる。
The light beam emitted from the organic
図14は、異なる画像形成装置の縦断側面図である。図14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(ラインヘッド)167、中間転写ベルト169、用紙搬送路174、定着器の加熱ローラ172、給紙トレイ178が設けられている。
FIG. 14 is a longitudinal side view of a different image forming apparatus. In FIG. 14, the
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。
In the developing
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は像書込手段で有機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。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。
As described above,
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。
The
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イ、179は給紙トレイ178の出口に設けられているピックアップローラである。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、例えば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。
The sheet on which the image has been transferred as described above is then subjected to a fixing process by a fixing device having a fixing heater H. The fixing device is provided with a heating roller 172 and a pressure roller 173. The sheet after the fixing process is drawn into the
図の状態で、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62a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。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。
In the state shown in the drawing, a yellow (Y) electrostatic latent image is formed on the
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。給紙トレイ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。本発明においては、図14に示されたようなロータリ方式の画像形成装置において、階調表現を簡略な手段で実現できる。
For carrying four color images, the
以上、本発明のラインヘッドおよびそれを用いた画像形成装置について実施例に基づいて説明したが、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。 The line head of the present invention and the image forming apparatus using the same have been described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made.
1…画像形成装置、6…画像形成ユニット、9…転写ベルトユニット、16…中間転写ベルト、17…クリーニング手段、20…像担持体、21…一次転写部材、22…帯電手段、23…像書込手段(ラインヘッド)、24…現像手段、33…現像ローラ、60…ハウジング(ホルダ)、62…基板、63…画像形成用の発光素子、65…屈折率分布型ロッドレンズアレイ(SLA)、74…ラインヘッドの制御手段、84…屈折率分布型ロッドレンズ、90…露光画素、91…スポット径、93…出力画像、94、128a〜128d…発光素子ライン DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Image forming apparatus, 6 ... Image forming unit, 9 ... Transfer belt unit, 16 ... Intermediate transfer belt, 17 ... Cleaning means, 20 ... Image carrier, 21 ... Primary transfer member, 22 ... Charging means, 23 ... Image book Incorporating means (line head), 24 ... developing means, 33 ... developing roller, 60 ... housing (holder), 62 ... substrate, 63 ... light-emitting element for image formation, 65 ... gradient index rod lens array (SLA), 74: Line head control means, 84: Refractive index distribution type rod lens, 90 ... Exposure pixel, 91 ... Spot diameter, 93 ... Output image, 94, 128a to 128d ... Light emitting element line
Claims (11)
前記被露光面に形成される前記結像スポットの直径が画素のピッチより大きく設定され、前記各光源の点灯と消灯の2値の状態の組み合わせによって画像の階調を表現することを特徴とする、ラインヘッド。 A plurality of light sources are arranged in a line in the main scanning direction to form a light emitting element line. Each light source is turned on or off in accordance with image data, and a light beam from the light source passes through the lens array to the exposed surface. An image is formed by forming an imaging spot and superimposing the imaging spots, which are created by imaging the light beams from the plurality of light sources on the exposed surface, slightly shifted in the main scanning direction or the sub-scanning direction. In the line head forming
The diameter of the imaging spot formed on the exposed surface is set to be larger than the pitch of the pixels, and the gradation of the image is expressed by a combination of binary states of turning on and off each light source. , Line head.
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-
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