JP4257505B2 - 画像形成装置および画像形成方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、階調出力が可能な多重露光方式で像担持体上の画素を露光する際に、ラインヘッドが主走査方向に対して傾斜して装置に取付けられた場合の印字品質低下を防止する画像形成装置および画像形成方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、像担持体上に潜像を書き込む画像形成装置において、書き込み手段として、LEDアレイを用いたものが知られている。LEDのような発光素子を用いた場合には、各発光素子の輝度(光量)と寿命との関係に留意する必要がある。
【0003】
すなわち、発光素子の輝度を小さくすることにより寿命を延長させることができるが、この場合には画像を形成するための露光量が不足するという問題が生ずる。また、発光素子の輝度を大きくすると画像を形成するために必要な露光量が得られるが、寿命が短縮されるという問題が生じる。
【0004】
このため、輝度が大きく、しかも寿命が長い発光素子を得るために、材料開発が進められているが、現状ではコストが高く実用化が困難な状況にある。そこで、1画素を複数の発光素子で照射して露光する、多重露光方式のラインヘッド(光学ヘッド)が開発されている。
【0005】
このような多重露光方式のラインヘッドの例として、(1)特許文献1には、記録アレイヘッドに感光ドラムの回転方向に対して複数列の発光記録素子を配置し、感光ドラムを移動させると共に当該発光記録素子を列方向にシフトさせて、同一画素に重ねて画像データを形成することが記載されている。(1)の例では、発光出力が低い発光記録素子を用いた場合でも高速に画像形成が行えるという利点がある。
【0006】
また、(2)特許文献2には、プリントヘッドに複数列のLEDを配置し、プリントヘッドを主走査方向に移動させて1画素に多重露光を行うことが記載されている。この例では、多重露光を行うことにより、各LEDの光量バラツキが平均化され、画質が向上するという利点がある。
【0007】
更に、(3)特許文献3には、光プリンタヘッドに複数列のLEDアレイチップを配置し、各ラインのLEDアレイチップをオン、またはオフすることにより、1画素の階調出力を3段階に切り替えることが記載されている。
【0008】
なお、本件出願人は、階調出力が可能な多重露光方式の画像形成装置において、複数ラインの発光素子の制御にシフトレジスタを用いた構成として、回路構成の簡素化と発光制御の高速化を図る技術を特願2002−158865号として出願している。
【0009】
【特許文献1】
特開昭61−182966号公報
【特許文献2】
特開平11−129541号公報
【特許文献3】
特開2000−260411号公報
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
前記したような、発光素子を多数配列し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、ヘッドの装置への取付位置が主走査方向に対して傾斜する場合がある。このようなラインヘッドが傾斜して取付けられた例を、図19の説明図に示している。図19において、(A)はラインヘッド28を示している。ラインヘッド28には、主走査方向に複数の発光素子Zを有する発光素子ライン28a〜28cが形成されている。
【0011】
ここで、Yaは主走査方向、Wは用紙送り方向(副走査方向)とする。図19(A)の例では、ラインヘッド28は主走査方向Yaに対して傾斜して装置に取付けられている。例えば、ラインヘッド28の一方端部に配列されている発光素子Zxは、主走査方向Yaからはみ出した位置に取付けられている。
【0012】
この場合には、図19(B)に示すように画像33のラインは主走査方向Yaのラインとは平行には形成されないことになる。このように、ラインヘッドの装置への取付位置が主走査方向に傾斜していると、画像の露光位置がずれてしまい、本来主走査方向に平行に形成されるべき画素ラインが主走査方向に角度をもって形成されてしまう。このため、印字品質が低下するという問題があった。
【0013】
図20は、図19のように、ラインヘッドが主走査方向に傾斜して取り付けられた場合の画像形成の例を示す説明図である。図20において、33a〜33iは画素ライン、Ha〜Hnは画素列である。この場合には、画素列Ha〜Hnの露光ライン幅が大きくなる。すなわち、本来中心線Laに形成されるべき画素33xが、中心線はLbにずれて画素33yとして形成され、主走査方向Yaの露光ライン幅が増大する。このため、主走査方向に隣接する各画素の輪郭が重なり画像がぼやけて印字品質が低下するという問題が生じる。
【0014】
また、4色分の露光ユニットを持つカラープリンタにおいては、各露光ユニット(ラインヘッド)を独立して取り付けるので、各露光ユニットで形成される画像の位置合わせが困難である。ある露光ユニットが主走査方向に対して傾斜して装置に取付けられると、各色トナー像が正確に重なり合わず、画像品質を低下させてしまうことになる。
【0015】
図21は、カラープリンタにおいて、ラインヘッドが主走査方向に対して傾斜して装置に取付けられた場合の画像形成の例を示す説明図である。図21のラインヘッド28xは、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の4色のラインヘッドで構成されている。各色のラインヘッドには、それぞれ複数の発光素子ラインが設けられている。
【0016】
図21の例では、マゼンタ(M)のラインヘッドが主走査方向Yaに対して傾斜して装置に取付けられている。先にイエロー(Y)のラインヘッドにより用紙には画素ライン33pが形成される。次に用紙がW方向に送られて、用紙にはマゼンタ(M)のラインヘッドにより、画素ライン33pと重ねられて画素ライン33qが形成される。
【0017】
しかしながら、マゼンタ(M)のラインヘッドは主走査方向Yaに対して傾斜して装置に取り付けられているので、画素ライン33qは画素ライン33pと重なり合わない。続いて用紙がW方向に送られて、シアン(C)のラインヘッドにより画素ライン33rが画素ライン33pに重ねて形成される。
【0018】
更に、用紙がW方向に送られて、ブラック(K)のラインヘッドにより画素ライン33sが画素ライン33p、33rに重ねて形成される。したがって、図21の例ではマゼンタ(M)のラインヘッドによる画素ライン33qは主走査方向Yaのラインとは平行には形成されず、他の色との色ずれを生じてしまい印字品質が低下するという問題があった。
【0019】
このような、複数色の露光を行なうラインヘッドの傾斜取り付けを防止するには、プリンタ全体の組み立て精度を高くしなければならず、価格が高くなるという問題を生ずる。また、プリンタ組み立て後の調整時、テスト印字を行って各ラインヘッドの位置合わせを行う必要が有り、調整に時間がかかり、作業が煩雑になるという問題があった。
【0020】
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る。その目的は、階調出力が可能な多重露光方式で像担持体上の画素を露光する際に、ラインヘッドが主走査方向に対して傾斜して装置に取付けられた場合の印字品質低下を防止する画像形成装置および画像形成方法を提供することである。
【0021】
上記目的を達成する本発明の画像形成装置は、発光素子が主走査方向に複数個配置された発光素子ラインを、像担持体の副走査方向に複数ライン設けて発光素子を2次元的に配列したラインヘッドを有し、像担持体上の画素に対して1ラインの発光素子ラインで露光してから像担持体を移動させ、前記画素に対して次の1ラインの発光素子ラインで重ねて露光するように画像データを転送し、同様にして像担持体を移動し順次前記画素に対して各ラインの発光素子ラインで多重露光を行う画像形成装置であって、
前記ラインヘッドの主走査方向に対する傾斜情報を記憶する記憶手段と、
各発光素子へ画像データを供給する画像データ供給手段と、
前記画像データ供給手段から発光素子への画像データの供給タイミングを遅延させる遅延手段と、
前記ラインヘッドの副走査方向に複数配列された発光素子ラインの中央の発光素子ラインの発光素子の発光光量を基準として、前記中央の発光素子ラインに副走査方向で隣接する発光素子ラインの発光素子の発光光量を前記基準よりも小さく制御する制御手段と、を設けたことを特徴とする。
【0022】
本発明の画像形成装置は、ラインヘッドが主走査方向に対して傾斜して装置に取付けられた場合に、画像の位置ずれを画像データの書き込み位置の制御で補正している。このため、ラインヘッドの位置を機械的に調整する必要がないので、多重露光を行うラインヘッドを使用する際に、簡単に画像の位置ずれ補正を行うことができる。また、主走査方向に隣接する画素間の輪郭が明確に形成され、印字品質の低下を抑制することができる。
【0027】
また、本発明は、前記記憶手段を装置本体に設けたことを特徴とする。このため、ラインヘッドが何らかの原因で動作不良となった場合でも、ラインヘッドの傾斜情報を確実に保持することができる。
【0028】
また、本発明は、前記記憶手段をラインヘッドが配置されるカートリッジに設けたことを特徴とする。このため、カートリッジの交換と共に記憶手段も、新規のラインヘッドの傾斜情報を記憶したものと自動的に交換することができる。
【0029】
また、本発明は、前記記憶手段をラインヘッドに設けたことを特徴とする。このため、ラインヘッドを交換することにより、新規のラインヘッドの傾斜情報に対応して発光素子を制御することができる。
【0030】
また、本発明は、前記発光素子は、アクテブマトリックス方式の駆動回路で制御することを特徴とする。このため、発光素子周辺に設けたコンデンサとトランジスタにより発光素子の発光状態を保持できる。したがって、シフトレジスタから次段のシフトレジスタへ画像データを転送中でも発光を維持するので画素を高輝度で露光できる。
【0031】
また、本発明は、前記発光素子の発光量制御をPWM制御により行うことを特徴とする。このため、発光素子のオン、オフ制御により露光量を変えることができるので、回路構成の簡素化が図れる。
【0032】
また、本発明は強度変調により発光素子の発光光量を制御している。このため、発光素子を高速でオン、オフ制御する必要がなくなり、発光素子の応答速度が遅い場合でも露光量を高速で変化させることができる。
【0033】
また、本発明は発光素子を有機ELで構成している。このため、発光素子はガラス基板上に容易に作製できるので、低価格化が図れる。
【0034】
また、本発明は前記画像形成装置が、像担持体の周囲に帯電手段、露光ヘッド、現像手段、転写手段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、カラー画像形成を行うタンデム方式の画像形成装置であることを特徴とする。このため、タンデム方式の画像形成装置において、簡単に画像のずれ補正を行うことができる。
【0035】
また、本発明の画像形成方法は、発光素子が主走査方向に複数個配置された発光素子ラインを、像担持体の副走査方向に複数ライン設けて発光素子を2次元的に配列したラインヘッドを有し、像担持体上の画素に対して各ラインの発光素子ラインで重ねて露光して多重露光を行う画像形成方法であって、
前記ラインヘッドの主走査方向に対する傾斜情報を記憶する段階と、
画像データ供給手段から発光素子への画像データの供給タイミングを遅延させる段階と、
前記ラインヘッドの副走査方向に複数配列された発光素子ラインの中央の発光素子ラインの発光素子の発光光量を基準として、前記中央の発光素子ラインに副走査方向で隣接する発光素子ラインの発光素子の発光光量を前記基準よりも小さく制御する段階と、
からなることことを特徴とする。このため、多重露光で画像形成を行う際に、ラインヘッドが主走査方向に対して傾斜して装置に取付けられている場合であっても、ラインヘッドの機械的な調整が不要であり、印字品質の低下を抑制した画像形成が可能となる。また、簡単な制御でラインヘッドの傾斜に起因する画像のずれ発生を防止することができる。
【0037】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明を説明する。本発明においては、発光素子が主走査方向に複数個配置された発光素子ラインを、像担持体の副走査方向に複数列設けて発光素子を2次元的に配列しているラインヘッドを設けている。そして、像担持体を移動させると共にラインヘッドの各発光素子をシフトレジスタにより制御して、多重露光を行っている。
【0038】
図18は、シフトレジスタによる多重露光の基本的な制御例を示すブロック図である。図18においては、ラインヘッド28と、それに対応する記憶手段24の細部を示している。図18の例では、ラインヘッド28には、1ライン28aに複数個の発光素子32が設けられている。また、この例では、像担持体の副走査方向Xに対して28a〜28eの5列に同数の発光素子が配置されている。
【0039】
記憶手段24は、発光素子の各列のライン28a〜28eに対応して、シフトレジスタ24a〜24eを配列している。図18において、矢視X方向は感光体ドラム(像担持体)の移動方向(副走査方向)、矢視Y方向は主走査方向を示している。次に、図18のブロック図の動作について説明する。データ処理装置23からの画像データが記憶手段24に入力されると、シフトレジスタ24aからは、先頭の1ライン28aの発光素子に画像データが出力され、発光素子の動作により所定の光量で像担持体上の画素を露光する。
【0040】
像担持体を回転駆動して矢視X方向に移動させ、先頭の1ライン28aの発光素子で露光された画素を次の1ライン28bで配列された発光素子の位置に到達させる。このときのタイミングで、シフトレジスタ24aに入力された画像データをシフトレジスタ24bに転送する。 シフトレジスタ24bは、1ライン28bの発光素子に画像データを出力して発光素子を動作させる。このため、前回に1ライン28aの発光素子で露光された画素は、同じ強さの光量で1ライン28bの発光素子により再度露光される。
【0041】
このようにして、像担持体を矢視X方向に移動させながら順次画像データを次段のシフトレジスタに転送して、異なる列の発光素子のラインで同一画素を順次露光する。このため、図18の例では各画素は単一の発光素子で露光される場合の5倍の光量で露光されることになり、各画素の露光に必要な光量を高速で取得することができる。発光素子が配置されたラインの副走査方向の列数、すなわち、画素を単一の発光素子で露光する場合に得られる光量の倍数は、必要に応じて適宜選定することができる。
【0042】
図18の構成で中間濃度の階調制御を行う場合には、例えば所定の輝度を1としたときに、輝度0.1の画像データをデータ処理装置23からシフトレジスタ24aに入力する。前記のように、像担持体を移動させながら画像データをシフトレジスタ24a〜24eに順次転送して、発光素子に出力する処理により、1画素の輝度は、0.1×5=0.5となり中間濃度が得られる。このようにして、画素を露光する際の階調出力が得られる。
【0043】
本発明においては、発光素子が主走査方向に複数個配置された発光素子ラインを、像担持体の副走査方向に複数ライン設けて発光素子を2次元的に配列したラインヘッドを有する画像形成装置を対象としている。各発光素子ラインは、前記シフトレジスタにより制御される。すなわち、像担持体上の画素に対して1ラインの発光素子ラインで露光してから像担持体を移動させ、前記画素に対して次の1ラインの発光素子ラインで重ねて露光するように画像データをシフトレジスタで転送し、同様にして像担持体を移動し順次前記画素に対して各ラインの発光素子ラインで多重露光を行うものである。
【0044】
本発明においては、画像形成装置本体のデータ処理手段23は、先頭の1ライン分のデータを形成すれば、その後は先頭の1ラインの画像データを記憶手段(シフトレジスタ)に保持し、記憶手段の中で画像データを転送するだけでラインヘッドすべての発光素子の動作を制御することができる。このため、データ処理手段は、ラインヘッドすべての発光素子のデータを生成する必要がなく、回路構成を簡略にすることができる。また、高速でデータ処理を行うことができる。
【0045】
図2は、本発明の構成を示す説明図である。図2(A)はラインヘッドを示している。ラインヘッド28には、発光素子ライン28a〜28cが設けられている。この例では、ラインヘッド28は、主走査方向Yaに対して傾斜して装置に取り付けられている。図2(B)は、ラインヘッドの傾斜による位置ずれを補正した後の画像を示している。このラインヘッド28は、発光素子が複数個配置された発光素子ラインを像担持体の副走査方向(用紙の送り方向W)に複数列設けて発光素子を2次元的に配列している。
【0046】
本発明においては、発光素子ライン28a〜28cの各発光素子を動作させる際に、各発光素子列方向Ra〜Rnの動作タイミングをずらしていることを特徴としている。すなわち、用紙の送り方向Wからみて、主走査方向Yaに対して先端の発光素子Zxがはみ出している画素列Raは所定時間動作タイミングを遅延させる。なお、本発明においては、発光素子の主走査方向の配列を発光素子ライン、用紙送り方向(副走査方向)の配列を発光素子列と表現する。
【0047】
また、主走査方向Yaに対して、先端の発光素子Zyがはみ出していない画素列Rnは、動作タイミングに遅延を設定しない。図2(A)の例では、発光素子ライン28a〜28cは主走査方向Yaに対して直線状に傾斜して配置されている。このため、各画素列の動作遅延時間は、RnからRaに向かうにしたがって大きくなるように設定する。このような制御を行うことにより、図2(B)に示すように画素ライン33は主走査方向Yaのラインと平行に形成され、画像の位置ずれが解消されて印字品質の劣化を防止できる。
【0048】
図1は、本発明の画像形成装置における制御部の構成を示すブロック図である。図1において、22はエンジンコントローラの制御部である。本体コントローラ21は、画像データを制御部22に設けている第1のシフトレジスタ24aに入力する。第1のシフトレジスタ24aは、発光素子ラインヘッド28の各発光素子ラインに画像データを出力するものである。すなわち、第1のシフトレジスタ24aは、各発光素子へ画像データを供給する画像データ供給手段として機能している。
【0049】
本発明においては、図2(A)で説明したように各発光素子列は遅延時間を設定して動作させている。このため、第1のシフトレジスタ24aの出力信号は、遅延回路40を介して所定時間遅延させている。遅延回路40から信号線38a〜38nにより出力される遅延信号は、予めメモリ50に記憶されている傾斜情報により形成される。メモリ50には、このようにラインヘッドの傾斜情報を記憶する。
【0050】
このようなラインヘッドの傾斜情報をメモリ50から取得して、遅延回路40は発光素子ラインの主走査方向に対する傾斜の度合いに応じて、各発光素子列に対する遅延時間の大きさを設定する。遅延回路40からの出力信号は、第2のシフトレジスタ24bを介して発光素子ラインヘッド28に与えられる。第2のシフトレジスタ24bは、信号線38a〜38nより信号を出力して、図2(A)の発光素子ライン28a〜28cの各発光素子を順次動作させる。
【0051】
このように、制御部22では、前記遅延回路40から発光素子へ供給される画像データが、像担持体上の画素に対する画像形成位置をラインヘッドの傾斜を補正するように、メモリ50に記憶されているラインヘッドの傾斜情報に基づいて遅延制御している。このような、発光素子への画像データ供給のタイミングを遅延制御することは、例えば遅延回路に図示を省略しているCPUを設けることにより実施できる。
【0052】
前記メモリ50は、ラインヘッドとは切り離してエンジンコントローラに設けると、ラインヘッドが何らかの原因で動作不良となった場合でも、ラインヘッドの傾斜情報を確実に保持することができる。また、メモリ50をラインヘッド28と一体に形成しても良い。この場合には、ラインヘッドを交換する際に新規のラインヘッドの傾斜情報がメモリ(記憶手段)に記憶されているので、当該傾斜情報に基づいて発光素子列の制御を行うことができる。また、後述するような露光ユニットを含むカートリッジに記憶手段を設けても良い。この場合には、当該カートリッジの交換の際に、新規のラインヘッドの傾斜に対応した情報を記憶している記憶手段と交換することができる。
【0053】
なお、図1において、各発光素子ラインに遅延信号を供給することに代えて、次のような簡略な制御を行う構成とすることもできる。すなわち、図2(A)で用紙送り方向でみて先頭の発光素子ライン(28a)に対しては前記ラインヘッドの傾斜を補正する遅延制御信号を入力し、第2発光素子ライン以降(28b、28c)は、先頭の発光素子ラインに対する前記遅延制御信号に、発光素子ライン間のタイミングのずれに相当する信号を加算した信号で制御する。このような制御をすることにより、すべての発光素子ラインに遅延量を設定する場合と比較して、発光素子の制御を簡単に行うことができる。
【0054】
図3は、図20に対応する本発明の実施形態に係る説明図である。図3において、図20と対応する部分には同じ符号を付している。図3は、主走査方向で隣接する画像が重なり合わない例を示している。なお、図3の作用については、図8に関連して後述する。
【0055】
図4は、図21に対応する説明図である。この例では、4色で画像形成をするものである。図4において、マゼンタ(M)のラインヘッドが主走査方向Yaに対して傾斜して装置に取付けられている。先にイエロー(Y)のラインヘッドにより用紙には画素ライン33pが形成される。次に用紙がW方向に送られて、用紙にはマゼンタ(M)のラインヘッドにより、画素ライン33pと重ねられて画素ライン33qが形成される。
【0056】
この場合には、図1で説明したように、マゼンタ(M)のラインヘッドの傾斜に伴う画像の位置ずれ補正を行っている。このため、画素ライン33pと画素ライン33qに位置ずれは生じない。続いて用紙がW方向に送られて、シアン(C)のラインヘッドにより画素ライン33rが画素ライン33p、33qに重ねて形成される。更に、用紙がW方向に送られて、ブラック(K)のラインヘッドにより画素ライン33sが画素ライン33p、33q、33rに重ねて形成される。
【0057】
このように、図4の例ではマゼンタ(M)のラインヘッドは、主走査方向Yaに対して傾斜して装置に取付けられているが、マゼンタ(M)のラインヘッドによる画素ライン33qは、主走査方向Yaのラインと平行に形成される。このため、他の色との位置ずれが発生せず、印字品質の低下を防止することができる。
【0058】
図5は、本発明の他の実施形態を示す説明図である。図5(A)はラインヘッド28を示しており、図5(B)はラインヘッドの傾斜を補正して形成された画像の画素ライン33を示している。図5(A)の場合も、ラインヘッド28は、主走査方向Yaに対して傾斜して装置に取付けられている。この例では、発光素子列を数列にまとめたブロックRm〜Rzを形成している。
【0059】
図5(A)の例では、各ブロック毎に発光素子の動作遅延時間を設定している。この場合には、図2(A)のように各発光素子列毎に遅延時間を設定するよりも、制御部の回路構成が簡単になる。図5(B)に示すように、ラインヘッドの傾斜補正後の画素ラインには、僅かな段差が形成されるが、実用上問題がない程度の段差である。このため、図5(A)の例においても、ラインヘッドを傾斜して取り付けたことによる印字品質の低下が改善される。
【0060】
図6は、図5(A)に対応する制御部のブロック図である。図1と同じ部分には同じ符号を付しており、詳細な説明は省略する。図6においては、遅延回路40では、各発光素子列のブロック毎に、制御信号形成部51a〜51nが設けられている。メモリ50には、ラインヘッド28の傾斜情報が記憶されている。
【0061】
例えば、遅延回路40の制御信号形成部51aからの信号は、第2のシフトレジスタ24bを介して発光素子ラインヘッド28に与えられ、各発光素子を動作させる。信号線38a〜38cの信号は同一であり、図5(A)の例では、ブロックRm内の各発光素子列の発光素子は同じ遅延時間で動作する。このように、説明図6の例ではブロック毎に発光素子へ供給される画像データを遅延制御するので、図1のように各発光素子を遅延制御するよりも回路構成を簡単にすることができる。
【0062】
図7は、本発明の他の実施形態を示すブロック図である。図7の例では、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の4色のラインヘッドに対応する制御部が設けられている。図7において、21aは、4色の各ラインヘッドの制御部に対する本体コントローラである。22aはブラック(K)のラインヘッドに対する制御部、22bはシアン(C)のラインヘッドに対する制御部、22cはマゼンタ(M)のラインヘッドに対する制御部、22dはイエロー(Y)のラインヘッドに対する制御部である。また、各色の制御部22a〜22dに対応して、メモリ50a〜50dが設けられている。
【0063】
図7の構成とすることにより、図4のような4色のラインヘッドを有するカラープリンタにおいて、ラインヘッドが傾斜して取り付けられた場合の発光素子列の制御に適用することができる。また、各制御部22a〜22dの遅延回路40を、図6のようにブロック単位で遅延時間を設定する構成とすることもできる。
【0064】
図8は、本発明の他の実施形態を示す説明図である。図8においては、発光素子ライン28a〜28cの発光量を変えることにより、ラインヘッドの傾斜の影響を補正するものである。すなわち、ラインヘッド28が主走査方向Yaに対して傾斜しているので、各発光素子列Ra〜Rnにおいて、発光素子は幅方向(主走査方向)にずれが生じている。図3では、傾斜のない場合の中心線に対して画素33kがずれて形成されている。図20で説明したように、このような画素のずれは、主走査方向で隣接する画素の輪郭が重なりあい画質が劣化する。図8の実施形態では、発光素子の発光光量を制御することにより、このような画質の劣化を防止している。
【0065】
例えば、発光素子列Raにおいて、発光素子ライン28bの発光素子Zqを基準とする。この場合に、発光素子Zqの中心線CLからみて、発光素子ライン28aの発光素子Zpは図示左側にはみ出している。また、発光素子ライン28cの発光素子Zrは、発光素子Zqの中心線CLからみて図示右側にはみ出している。
【0066】
このため、発光素子Zpと発光素子Zqは、露光ラインの幅からはみ出すことになる。このため、図20で説明したように主走査方向で隣接する画素の輪郭が重なり合うことになり、画質が劣化する。この対策として、これまで説明した実施形態では、各発光素子の発光量は同一とする。そして、発光素子列毎、または複数列をまとめたブロック単位で、遅延回路を用いて発光素子の動作時間を遅延させている。
【0067】
図8の例では、このような遅延回路を用いることに加えて、発光素子の発光量を調整するものである。すなわち、発光素子ライン28bにおける各発光素子の発光量を基準として、その上下の発光素子ライン28a、28cの各発光素子の発光量を小さくしている。このため、露光ラインの幅方向にはみ出る発光素子で形成される画像が抑制される。したがって、図3で示したように主走査方向で隣接する画像が重なり合うことを防止し、印字品質を良好に保つことができる。
【0068】
図9は、本発明の他の実施形態に係る画像形成装置を示したブロック図である。図9の例は、発光素子をアクティブマトリクス方式で駆動するものである。図9において、Zは発光素子と各発光素子の駆動回路をアクティブマトリクスで構成した単体の発光部である。ラインヘッド28Yには、発光素子ライン28p〜28tが5列で配置されている。各発光素子ライン28p〜28tと対応して、シフトレジスタ24p〜24tが配置されている。また、データ処理装置23にはラインセレクタ34が接続されている。
【0069】
35aは、データ処理装置23からシフトレジスタに配線される画像データの供給線、35bはデータ処理装置23からラインセレクタ34に配線される制御線、36a〜36eはラインセレクタ34から各シフトレジスタ24p〜24tの動作を指令する指令線、37a〜37eはラインセレクタ34からの信号が各列の発光素子に供給される走査線、38a〜38kは、シフトレジスタ24p〜24tから各ライン、各列の個別の発光素子(有機EL)に動作信号を供給する信号線である。
【0070】
図9の動作について説明する。データ処理装置23から制御線35bを介して供給される制御信号で、ラインセレクタ34は走査線37aを選択し、1ラインの発光素子28pに信号を供給する。また、指令線36aの信号でシフトレジスタ24pを動作させる。シフトレジスタ24pは信号線38a〜38kを活性化して、画像データの出力信号を1ラインの発光素子28pのすべてに送出する。1ラインの発光素子28pは発光して画素を露光する。ラインセレクタ34からの信号で、走査線37と指令線36を切り替えることにより、以上の動作を発光素子ライン28q、28r、28s、28tについても行い、全てのラインの発光素子を発光して画素を露光する。
【0071】
次に、シフトレジスタ24sの画像データをシフトレジスタ24tへ転送し、同様にして、シフトレジスタ24rからシフトレジスタ24sへ、シフトレジスタ24qからシフトレジスタ24rへ、シフトレジスタ24pからシフトレジスタ24qへ順次画像データを転送する。シフトレジスタ24pには、データ処理手段23から信号線35aを介して画像データが転送される。この間に像担持体は画素ピッチ分移動する。
【0072】
この際に、発光部Zの発光素子はアクティブマトリクスの作用により発光を維持しているので、画像データをシフトレジスタで転送中であっても発光素子が消灯することなく、画素を高輝度で露光することができる。このようにして、シフトレジスタ24から発光素子への画像データの送出、シフトレジスタ間での画像データの転送、像担持体の移動を繰り返すことにより、像担持体上に連続的に画像データを露光していくことができる。
【0073】
なお、発光素子ライン28p〜28tにより同一の画素を重ねうちして露光することにより、多重露光を行うことができる。この動作は、 前記のように、像担持体を回転駆動しながら発光素子ライン28p〜28tの各発光素子を順次発光させることにより行うものである。
【0074】
図9で説明した発光素子ラインの制御と、図1で説明した発光素子ラインの制御とを組み合わせることができる。したがって、ラインヘッドが主走査方向に対して傾斜して取け付けられている場合でも、発光素子をアクティブマトリクス方式で制御することができる。具体的には、図9のシフトレジスタ24p〜24tの後段に、図1で説明した遅延回路と第2のシフトレジスタを設置する。
【0075】
本発明の実施形態においては、発光素子が像担持体上に形成するスポット位置の副走査方向の間隔を、副走査方向の画素密度の整数倍とすることができる。この場合には、シフトレジスタに記憶された画像データを次段のシフトレジスタに転送するタイミングと、シフトレジスタに記憶された画素列の画像データに基づいて、発光素子ラインを発光させるタイミングとを合わせることにより、回路構成を簡素化し、動作の高速化を図ることができる。
【0076】
図10は、発光部Zをアクティブマトリクスで動作させるための回路図である。図10において、発光素子として有機ELを使用しており、Kはそのカソード端子、Aはそのアノード端子である。カソード端子Kは、図示を省略している電源に接続されている。37aは走査線でスイッチング用TFT(Tr1)のゲートGaに接続される。
【0077】
また、38aは信号線でスイッチング用TFTのドレインDaに接続される。39は電源線、Caはストレージキャパシタである。有機ELのドライビング用TFT(Tr2)のソースSbは電源線39に接続され、ドレインDbは有機ELのアノード端子Aに接続される。さらに、ドライビング用TFTのゲートGbは、スイッチング用のTFTのソースSaに接続されている。
【0078】
次に、図10の回路図の動作について説明する。スイッチング用TFTのソースに電源線39の電圧が印加されている状態で走査線37a、信号線38aに通電すると、スイッチング用TFTがオンになる。このため、ドライビング用TFTのゲート電圧が下がり、電源線39の電圧がドライビング用TFTのソースから供給されてドライビング用TFTが導通する。この結果、有機ELが動作して所定の光量で発光する。また、ストレージキャパシタCaは電源線39の電圧で充電される。
【0079】
スイッチング用TFTをオフにした場合にも、ストレージキャパシタCaに充電された電荷に基づいてドライビング用TFTは導通状態となっており、有機ELは発光状態を維持する。したがって、アクテブマトリックスを前記発光素子の駆動回路に適用した場合には、画像データをシフトレジスタで転送するためにスイッチング用TFTをオフにしたときでも、有機ELの動作が継続して発光を維持し、高輝度で画素の露光を行うことができる。
【0080】
本発明の実施形態においては、発光素子をパルス幅変調(PWM)方式で制御することにより、発光光量の制御を行うことができる。また、PWM方式の制御とすることにより発光素子の階調制御を実施する構成とすることができる。
【0081】
本発明の実施形態では、8ビットの階調データメモリにより階調データを構成する。図11は、階調データメモリに格納されるビットデータと階調データとの例を示す説明図である。図11の例では、ビットデータNo1で階調データ0(非発光)、ビットデータNo8で最も濃度が濃いデータ、ビットデータNo2〜7でその中間階調の濃度データとしている。
【0082】
図12は、PWM制御を行う例を示すブロック図である。図8において、PWM制御部70には、シフトレジスタなどで構成される階調データメモリ71a、71b・・・、カウンター72、コンパレータ73a、73b・・・、発光部Za、Zb・・・、が設けられている。
【0083】
階調データメモリ71a、71b・・・には、例えば図9に示したデータ処理手段23から階調データ信号74が供給される。階調データメモリ71a、71b・・・のビット数は、図11に示したように8ビットとする。カウンター72は、基準クロック信号75をカウントする。カウンター72のビット数は、階調データメモリ71a、71b・・・と同じ8ビットであり、カウント値は0→最大値(255)→0→最大値を繰り返す。
【0084】
コンパレータ73a、73bは、カウンター72の信号と、階調データメモリ71a、71b・・・に格納されている階調データとを比較する。階調データ>カウンター値、のときに、図10で示したスイッチングTFTをオンにする。また、階調データ≦カウンター値、のときにスイッチングTFTをオフにする。
【0085】
図13は、図12のブロック図で示されたPWM制御の具体例を示す特性図である。図13(a)は、カウンター72の出力値Daを示すものであり、前記のように、0→最大値(255)→0→最大値→0・・・を繰り返す。
【0086】
図13(b)は、階調データがビットデータNo7(128階調)の場合に、コンパレータから出力される信号の波形Db、すなわちスイッチングTFTの動作特性を示すものである。この場合には、カウンターの出力が0〜127の範囲でスイッチングTFTがオンとなり、カウンターの出力が128〜255の範囲でスイッチングTFTがオフとなる。
【0087】
図13(c)は、階調データがビットデータNo6(64階調)の場合に、コンパレータから出力される信号の波形Dc、すなわちスイッチングTFTの動作特性を示すものである。この場合には、カウンターの出力が0〜63の範囲でスイッチングTFTがオンとなり、カウンターの出力が64〜255の範囲でスイッチングTFTがオフとなる。
【0088】
図13(b)の場合には、波形Dbのパルス幅はWaであり、図13(c)の場合には、波形Dcのパルス幅はWbである。すなわち、階調データの大きさに応じてスイッチングTFTがオンとなる時間の長さが変わり、発光素子の発光光量を変化させることができる。このように、スイッチングTFTのオン、オフ制御により発光素子をオン、オフして像担持体への露光量を変えることができるので、回路構成を簡単にすることができる。
【0089】
図14は、本発明の実施形態にかかる他の構成を示すブロック図である。図12と同じ部分には同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。図14は、階調データの大きさに対応した電圧、または電流でスイッチングTFTを制御するものであり、本発明ではこのような制御を強度変調と称する。
【0090】
図14に示された強度変調制御部80は、D/Aコンバータ81a、81b・・・をそれぞれ階調データメモリ71a、71b・・・に接続している。D/Aコンバータ81a、81b・・・は、階調データメモリ71a、71b・・・に格納された階調データに対応した大きさで、アナログの電圧値、または電流値を形成し、スイッチングTFTに出力する。
【0091】
図14の例では、階調データに応じてスイッチングTFTのバイアスを変えて、発光素子の発光光量を変化させている。このため、高速で発光素子をオン、オフ制御する必要がなくなり、発光素子の応答速度が遅い場合でも像担持体への露光量を高速で変化させることができる。 発光部Za、Zb・・・は、図10で示したアクテブマトリックス方式で駆動される。発光部Za、Zb・・・には、走査線37aからのセレクト信号と、発光制御データ線38a、38b・・・からの制御信号が供給される。
【0092】
本発明の実施形態においては、有機EL(有機電界発光素子)アレイを多重露光用の発光素子ラインに用いている。図15は、本発明の画像形成装置に適用される有機ELアレイの一例を示す斜視図である。図15においては、ガラスなどの長尺基板1上に有機ELアレイ12が取り付けられている。
【0093】
各有機ELは、発光を制御する駆動回路11に接続されている。そして、長尺基板1の両端には、取り付け位置を決める位置決めピン13と、取り付け用のねじ挿入孔14とが設けられている。16は、駆動回路11と有機ELアレイ12とを覆う保護カバーである。有機ELアレイ12の像担持体方向前方には、等倍光学系の集光性ロッドレンズアレイ15が一体に固定されている。この集光性ロッドレンズアレイ15の結像作用により、有機ELアレイ12の発光点列が、対応する像担持体の感光面上に結像されるように構成されている。
【0094】
図16は、有機ELアレイヘッド10の一例を示す縦断正面図である。図16において、ガラスや樹脂フィルムを用いた基板1の上に、スパッタ法により誘電体多層膜からなる反射層2を形成する。この誘電体多層膜からなる反射層2は、例えば一対のSiO2とTiO2からなる層で形成される。本発明によるこのような誘電体多層膜で形成された反射層2は、反射率が0.99以上のものが得られる。
【0095】
次に、反射層2上に、陽極3をスパッタ法により形成する。陽極3には、光透過性、かつ導電性の材料が使用される。このような特性を有する材料として、例えばITO(インジウム錫酸化物)などの仕事関数の大きな材料を用いる。次に、陽極3の上に、正孔輸送層4をインクジェット法により形成する。また、穴11内に正孔輸送層4を形成した後、インク組成物を穴8内にインクジェットプリント装置のヘッドから吐き出し、各画素の発光層上にパターニング塗布を行う。塗布後、溶媒を除去し、熱処理して発光層5を形成する。
【0096】
正孔輸送層4と、発光層5との有機EL層は、上記のようにインクジェット方式でインク組成物を塗布することにより作成する代わりに、公知のスピンコート法、ディップ法などの他の液相法で作成することもできる。
【0097】
また、正孔輸送層4、発光層5に用いる材料については、例えば、特開平10−12377号、特開2000−323276等に記載されている公知の種々のEL材料が利用できる。その詳細な説明は省略する。次に、陰極6を蒸着法により形成する。陰極6の材料としては、例えばAlを使用する。
【0098】
有機ELアレイヘッド10は、各発光部10x〜10zに対応した断面形状が凹状とされている陰極6に、隔壁9の穴内における厚みを光が透過できるレベルとした薄膜部6a〜6cを形成している。
【0099】
各発光部10x〜10zにおいて、陰極6の凹所底部にはスパッタ法により複数層の誘電体多層膜からなる半透明反射層(誘電体ミラー)7を形成する。この誘電体多層膜からなる半透明反射層7a〜7cは、一対のSiO2とTiO2からなる層を例えば3層積層している。本発明によるこのような誘電体多層膜で形成した半透明反射層7は、反射率が0.9程度となる。
【0100】
このように、図16の実施形態においては、陰極6に薄膜部6a〜6cを形成し、この薄膜部6a〜6cにより光を透過させている。このため、正孔輸送層4、発光層5の有機EL層をインクジェット法などの液相法で形成した場合でも、EL層と陰極との接触部の平滑性に起因して反射率が低下するという問題は生じないという利点がある。
【0101】
本発明の実施形態においては、上記のような構成の有機ELアレイヘッドを、例えば電子写真方式のカラー画像を形成する画像形成装置の露光ヘッドとして用いることができる。
【0102】
図17は、図15で説明した有機ELアレイヘッドを用いた画像形成装置の一例を示す正面図である。この画像形成装置は、同様な構成の4個の有機ELアレイ露光ヘッド1K、1C、1M、1Y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。
【0103】
図17に示すように、この画像形成装置は、駆動ローラ51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。
【0104】
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。
【0105】
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アレイ露光ヘッド1(K、C、M、Y)が設けられている。
【0106】
また、この有機ELアレイ露光ヘッド1(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。
【0107】
ここで、各有機ELアレイ露光ヘッド1(K、C、M、Y)は、有機ELアレイ露光ヘッド1(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アレイ露光ヘッド1(K、C、M、Y)の発光エナ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。
【0108】
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。
【0109】
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。
【0110】
なお、図17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、65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、67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。
【0111】
このように、図17の画像形成装置は、書き込み手段として図15に示した有機ELアレイを用いているので、レーザ走査光学系を用いた場合よりも、装置の小型化を図ることができる。
【0112】
以上、本発明の画像形成装置と画像形成方法を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。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に基づく画像形成装置の一例を示すブロック図である。
【図2】 本発明による画像形成の例を示す説明図である。
【図3】 本発明による画像形成の例を示す説明図である。
【図4】 本発明による画像形成の例を示す説明図である。
【図5】 本発明の他の実施形態に基づく画像形成の例を示す説明図である。
【図6】 図5に対応する制御部を示すブロック図である。
【図7】 本発明の他の実施形態に対応する制御部を示すブロック図である。
【図8】 本発明の他の実施形態に基づく画像形成の例を示す説明図である。
【図9】 アクテブマトリックス方式の制御例を示すブロック図である。
【図10】 アクテブマトリックス方式で駆動される発光素子の制御回路を示す回路図である。
【図11】 ビットデータと階調データの関係の一例を示す説明図である。
【図12】 発光素子をPWM制御する例のブロック図である。
【図13】 発光素子をPWM制御する例の説明図である。
【図14】 発光素子を強度変調制御する例のブロック図である。
【図15】 本発明の実施形態に基づく有機ELアレイの一例を示す斜視図である。
【図16】 有機ELアレイの概略構成を示す断面図である。
【図17】 本発明の有機ELアレイヘッドを配置したタンデム方式の画像形成装置の概略構成を示す正面図である。
【図18】 シフトレジスタにより多重露光を行う例を示すブロック図である。
【図19】 従来例の説明図である。
【図20】 従来例の説明図である。
【図21】 従来例の説明図である。
【符号の説明】
1…基板、2…誘電体多層膜、3…陽極、4…正孔輸送層、5…発光層、6…陰極、7…誘電体多層膜、8…像担持体、10…有機ELアレイヘッド、10x、10y、10z…発光部、11…駆動回路、12…有機ELアレイ、15…集光性ロッドレンズアレイ、21…本体コントローラ、22…画像形成装置の制御部、23…データ処理手段、24a…第1のシフトレジスタ、24b…第2のシフトレジスタ、28…ラインヘッド、28a〜28n…発光素子ライン、33…画素ライン、34…ラインセレクタ、35a…画像データの供給線、35b…制御線、36a〜36e…指令線、37a〜37e…走査線、38a〜38k…信号線、1(K、C、M、Y)…有機ELアレイ露光ヘッド、41(K、C、M、Y)…感光体ドラム(像担持体)、42(K、C、M、Y)…帯電手段(コロナ帯電器)、44(K、C、M、Y)…現像装置、45(K、C、M、Y)…一次転写ローラ、46(K、C、M、Y)…クリーニング装置、50…中間転写ベルト、51…駆動ローラ、61…定着ローラ対、62…排紙ローラ対、63…給紙カセット、64…ピックアップローラ、65…ゲートローラ対、66…二次転写ローラ、67…クリーニングブレード、68…排紙トレイ、70…PWM制御部、71a、71b・・・…階調データメモリ、72…カウンター、73a、73b…コンパレータ、74…階調データ信号、75…基準クロック信号、76…セレクト信号、80…強度変調制御部、81a、81b…D/Aコンバータ、P…記録媒体。
Claims (10)
- 発光素子が主走査方向に複数個配置された発光素子ラインを、像担持体の副走査方向に複数ライン設けて発光素子を2次元的に配列したラインヘッドを有し、像担持体上の画素に対して1ラインの発光素子ラインで露光してから像担持体を移動させ、前記画素に対して次の1ラインの発光素子ラインで重ねて露光するように画像データを転送し、同様にして像担持体を移動し順次前記画素に対して各ラインの発光素子ラインで多重露光を行う画像形成装置であって、
前記ラインヘッドの主走査方向に対する傾斜情報を記憶する記憶手段と、
各発光素子へ画像データを供給する画像データ供給手段と、
前記画像データ供給手段から発光素子への画像データの供給タイミングを遅延させる遅延手段と、
前記ラインヘッドの副走査方向に複数配列された発光素子ラインの中央の発光素子ラインの発光素子の発光光量を基準として、前記中央の発光素子ラインに副走査方向で隣接する発光素子ラインの発光素子の発光光量を前記基準よりも小さく制御する制御手段と、を設けたことを特徴とする、画像形成装置。 - 前記記憶手段を装置本体に設けた請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記記憶手段をラインヘッドが配置されるカートリッジに設けた請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記記憶手段をラインヘッドに設けた請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記発光素子は、アクテブマトリックス方式の駆動回路で制御する請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記発光素子の発光量制御をPWM制御により行う請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記発光素子の発光量制御を強度変調制御により行う請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記発光素子を、有機ELで構成したことを特徴とする、請求項1ないし請求項7のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記画像形成装置が、像担持体の周囲に帯電手段、露光ヘッド、現像手段、転写手段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、カラー画像形成を行うタンデム方式の画像形成装置であることを特徴とする、請求項1ないし請求項8のいずれかに記載の画像形成装置。
- 発光素子が主走査方向に複数個配置された発光素子ラインを、像担持体の副走査方向に複数ライン設けて発光素子を2次元的に配列したラインヘッドを有し、像担持体上の画素に対して各ラインの発光素子ラインで重ねて露光して多重露光を行う画像形成方法であって、
前記ラインヘッドの主走査方向に対する傾斜情報を記憶する段階と、
画像データ供給手段から発光素子への画像データの供給タイミングを遅延させる段階と、
前記ラインヘッドの副走査方向に複数配列された発光素子ラインの中央の発光素子ラインの発光素子の発光光量を基準として、前記中央の発光素子ラインに副走査方向で隣接す る発光素子ラインの発光素子の発光光量を前記基準よりも小さく制御する段階と、からなることを特徴とする、画像形成方法。
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