JPH1142812A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基本的に従来のＬＥＤアレイと製法が異なる
ことなく作製し得る条件下に、発光部上の個別電極の影
響を受けてドット中心部に白抜け等の不具合を生ずるこ
となく画像を形成できるようにする。 【解決手段】 各ＬＥＤ素子３の発光により像担持体上
にドット潜像を形成するための発光分布におけるスレッ
シュレベルＴｈが、各ＬＥＤ素子３の発光部６上の個別
電極４による光量の落ち込みの影響を受けないレベルに
設定する（図１（ｃ））。これにより、従来のＬＥＤア
レイと製法が異なることなく作製し得る条件下に、ドッ
ト中心部に白抜けを生じたりドット中心部とドット周辺
部とで濃度差を生ずることなく画像を形成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光書込手段として
ＬＥＤアレイヘッドを用いて電子写真法により画像を形
成するプリンタ、デジタル複写機、ファクシミリ装置等
の画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電子写真法により画像を形成す
るプリンタでは、光書込手段としてレーザ光源とそのレ
ーザ光を偏向走査させるポリゴンミラー等によるレーザ
走査光学系を用いるのが主流であるが、近年では、装置
全体の小型・簡易化等を図るため、光書込手段としてＬ
ＥＤアレイとレンズアレイとを組み合わせたＬＥＤアレ
イヘッドを用いた画像形成装置も注目されている。ＬＥ
Ｄアレイは、多数のＬＥＤ素子を直線上に配設させたも
のであり、各ＬＥＤ素子を画像データに応じて発光制御
することにより感光体上に対する光書込みが行われ、静
電潜像が形成される。

【０００３】ここに、ＬＥＤアレイ１は通常は図１０
（ａ）に示すような構造とされている。即ち、このＬＥ
Ｄアレイ１はベース基板２上に多数のＬＥＤ素子３を直
線Ｌで示すような直線上に配設させてなり、各々のＬＥ
Ｄ素子３から副走査方向に個別電極４が引き出された構
造とされている。より詳細には、図１１（ａ）（ｂ）に
示すように、ベース基板２上に積層形成されたＰ層５ａ
とＮ層５ｂとのＰＮ接合構造によりＬＥＤ素子３の発光
部６が形成され、個別電極４とは逆側には共通電極７が
形成されている。そこで、個別電極４・共通電極７間に
電圧を印加するとＬＥＤ素子３はＰ層５ａとＮ層５ｂと
の界面部８で発光することになる。９は絶縁膜である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、感光体上に
ドット潜像を形成するためにこのような発光部６構造の
ＬＥＤ素子３を発光させた場合の発光分布特性を考える
と、副走査方向には図１１（ｃ）に示すような分布特性
を示すものの、主走査方向には図１１（ｄ）に示すよう
に発光分布のピーク付近の光量が発光部６上に存在する
個別電極４の影響を受けて落ち込んでしまう特性を示
す。このような状況下に、例えば、図１０（ｃ）に示す
ように或る潜像ドットを形成するために設定されたスレ
ッシュレベルＴｈを用いて画像形成を行うと、形成され
るドット１０には図１０（ｄ）に示すようにドット中心
部に白抜け１０ａ或いは中心部と周辺部とで濃度差を生
じてしまい、画質を損ねる。

【０００５】この点、例えば、特開平６−１５１９５６
号公報によれば、ＬＥＤ素子を構成する発光部全面を覆
うように透明電極を形成するようにしている。これによ
れば、発光分布が均一化されるとともに発光分布のピー
ク付近での光量の落ち込みもなくなる。ところが、従来
とは全く異なる製法によりＬＥＤアレイを作製しなくて
はならない課題がある。

【０００６】そこで、本発明は、基本的に従来のＬＥＤ
アレイと製法が異なることなく作製し得る条件下に、発
光部上の個別電極の影響を受けてドット中心部に白抜け
等の不具合を生ずることのない画像を形成することがで
きる画像形成装置を提供することを目的とする。

【０００７】また、本発明は、多値方式の書き込みの場
合にも全てのドット潜像についてドット中心部に白抜け
等の不具合を生ずることのない画像を形成することがで
きる画像形成装置を提供することを目的とする。

【０００８】さらに、本発明は、ドット中心部の割れの
発生を防止できる画像形成装置を提供することを目的と
する。

【０００９】加えて、本発明は、個別電極に対する許容
電流量を大きくすることができる画像形成装置を提供す
ることを目的とする。

【００１０】また、本発明は、ドット形成の自由度及び
余裕度を上げることができる画像形成装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
画像データに応じて発光制御される多数のＬＥＤ素子の
発光部が主走査線上に配設され、前記各ＬＥＤ素子の発
光部上から副走査方向に引き出された個別電極を有する
ＬＥＤアレイを像担持体に対峙させて電子写真法により
画像を形成する画像形成装置において、前記各ＬＥＤ素
子の発光により前記像担持体上にドット潜像を形成する
ための発光分布におけるスレッシュレベルが前記各ＬＥ
Ｄ素子の発光部上の前記個別電極による光量の落ち込み
の影響を受けないレベルに設定されている。ここに、
「発光分布におけるスレッシュレベル」とは、或る所望
のドット径の潜像を形成するためにＬＥＤ素子の発光分
布に対して設定される閾値であり、発光分布はＬＥＤ素
子に対する発光パワーを変えることにより変化し、この
ような発光分布に対するスレッシュレベルは例えば現像
条件を変えることにより変化する。

【００１２】従って、像担持体上にドット潜像を形成す
るための発光分布におけるスレッシュレベルが発光部上
の個別電極による光量の落ち込みの影響を受けないレベ
ルに設定されているので、従来のＬＥＤアレイと製法が
異なることなく作製し得る条件下に、ドット中心部に白
抜けを生じたりドット中心部とドット周辺部とで濃度差
を生ずることなく画像が形成される。

【００１３】請求項２記載の発明は、請求項１記載の画
像形成装置におけるスレッシュレベルは、実際の書込み
制御に用いられるＬＥＤ素子の最小発光パワー出力の駆
動時を基準に設定されている。従って、ＬＥＤ素子の最
小発光パワー出力の駆動時を基準にスレッシュレベルを
設定することで、最小発光パワーよりも大きな出力で駆
動される全ての発光パワーをカバーし得ることになり、
多値方式で階調表現する場合でも全てのドットに関して
ドット中心部に白抜けを生じたりドット中心部とドット
周辺部とで濃度差を生ずることなく画像が形成される。

【００１４】請求項３記載の発明は、請求項１記載の画
像形成装置におけるスレッシュレベルは、発光分布のピ
ーク値に対して１９２／２５５よりも小さな値に設定さ
れている。従って、設定されるスレッシュレベルの値に
よっては個別電極の影響を受けてドット中心部に割れを
生ずるが、発光分布のピーク値に対して１９２／２５５
よりも小さな値に設定することによりこのような割れが
防止される。

【００１５】請求項４記載の発明は、画像データに応じ
て発光制御される多数のＬＥＤ素子の発光部が主走査線
上に配設され、前記各ＬＥＤ素子の発光部上から副走査
方向に引き出された個別電極を有するＬＥＤアレイを像
担持体に対峙させて電子写真法により画像を形成する画
像形成装置において、各個別電極の主走査方向の幅が、
所望のドット径の潜像を形成するために設定される発光
分布におけるスレッシュレベルに対して前記各ＬＥＤ素
子の発光部上の前記個別電極による光量の落ち込みの影
響を受けない範囲で最大幅に設定されている。

【００１６】従って、従来のＬＥＤアレイと製法が異な
ることなく作製し得る条件下に、所望のドット径の潜像
を形成するために設定される発光分布におけるスレッシ
ュレベルが決まっているときには、発光部上の個別電極
による光量の落ち込みの影響を受けない範囲で各個別電
極の主走査方向の幅を最大幅に設定しているので、ドッ
ト中心部に白抜けを生じたりドット中心部とドット周辺
部とで濃度差を生ずることなく画像を形成できる上に、
個別電極に対する許容電流量を大きくすることができ
る。

【００１７】請求項５記載の発明は、請求項１，２，３
又は４記載の画像形成装置において、各ＬＥＤ素子は、
１ドット２値方式の画像データにより発光制御される。
従って、１ドット２値方式であれば、或る１つのドット
面積、即ち、或る１つのスレッシュレベルだけを条件を
満足するように考慮すればよいので、ドット形成の自由
度及び余裕度が上がる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の第一の実施の形態を図１
ないし図６に基づいて説明する。本実施の形態の画像形
成装置は、ＬＥＤアレイプリンタに適用されている。ま
ず、図３はＬＥＤアレイプリンタの書込み部の概略構造
を示し、像担持体であるドラム状の感光体１１に近接対
峙させてＬＥＤアレイヘッド１２が設けられている。こ
のＬＥＤアレイヘッド１２は図１０等に示した構造のＬ
ＥＤアレイ１とレンズアレイ１３とにより構成されてい
る。即ち、本実施の形態で用いられるＬＥＤアレイ１も
多数のＬＥＤ素子３をベース基板２上に主走査線Ｌで示
すような１直線上に配設させてなり、個別電極４が副走
査方向に互い違いに引き出されている（図１（ａ）参
照）。各個別電極４は発光部６の中心部分にも存在する
長さの電極構造とされている。

【００１９】このようにＬＥＤアレイ１に対してはＬＥ
Ｄアレイ制御部１４が接続されている。このＬＥＤアレ
イ制御部１４には画像データが与えられているととも
に、その制御を受け持つコントローラ部１５が接続され
ている。これにより、基本的には、外部装置、例えばフ
レームメモリ、スキャナ等から画像データがコントロー
ラ部１５からの主走査ライン同期信号／ＬＳＹＮＣをト
リガとして主走査１ライン毎にＬＥＤアレイ制御部１４
に送出され、ＬＥＤアレイ１上の各ＬＥＤ素子３の発光
部６がその画像データに応じて発光し、その発光光がレ
ンズアレイ１３を通して感光体１１上に照射結像される
ことで静電潜像が形成される。

【００２０】図４は前記ＬＥＤアレイ制御部１４中に含
まれるＬＥＤアレイ駆動部１６の構成を示すブロック図
である。このＬＥＤアレイ駆動部１６は周知構成のもの
であり、シフトレジスタ１７とラッチ１８とＡＮＤゲー
ト１９とＬＥＤドライバ２０とにより構成されている。
シフトレジスタ１７はクロック信号ＣＬＯＣＫによって
“０”又は“１”なる１ドット２値の画像データをドッ
ト１から順番に入力し、内部ではその各ドットデータを
各レジスタに送るように動作する。ｎ個分の全てのドッ
トデータが送られるとラッチ１８がそのデータをラッチ
し、ストローブパルスＳＴＢがＡＮＤゲート１９に入力
されると、画像データの“１”が送られたドット（ＬＥ
Ｄ素子）のみがＬＥＤドライバ２０によってストローブ
パルスＳＴＢの幅だけ発光することを基本とする。

【００２１】次いで、前記ＬＥＤアレイ制御部１４中の
構成を図５に示すブロック図に基づき説明する。まず、
１ビット２値の画像データを１ライン分外部から取り込
むためのＦＩＦＯ（Ｆirst-Ｉn Ｆirst-Ｏut）メモリ２
１が前記ＬＥＤアレイ駆動部１６の入力側に設けられて
いる。このＦＩＦＯメモリ２１はコントローラ部１５か
らの主走査ライン同期信号／ＬＳＹＮＣに基づき主走査
１ライン分の画像データを取り込む。そして、同じくコ
ントローラ部１５からの主走査ライン同期信号／ＬＳＹ
ＮＣでＬＥＤアレイ駆動部１６がリセットされ、発振器
２２から発生したクロック信号ＣＬＯＣＫにより前記Ｆ
ＩＦＯメモリ２１から画像データがドット１からドット
ｎまで順次ＬＥＤアレイ駆動部１６に送出される。ま
た、前記ＬＥＤアレイ制御部１４中において前記ＬＥＤ
アレイ駆動部１６に対しては、ストローブパルス発生部
２３が接続されている。このストローブパルス発生部２
３は例えばカウンタ、コンパレータ等により構成されて
おり、図６に示すようなストローブパルスＳＴＢを発生
する。ＬＥＤアレイ駆動部１６では、画像データが
“１”のドットがストローブパルスＳＴＢのタイミング
で発光することになる。

【００２２】このような基本的な構成において、図２に
ＬＥＤ素子３の発光分布を示す。即ち、各ＬＥＤ素子３
の発光により感光体１１上にドット潜像を形成するため
の発光分布を示すもので、ＬＥＤ素子３の発光パワー
（駆動電流量と発光時間）を変えることにより発光分布
は変化する。図中、（ｂ）に示す発光分布に対して
（ａ）の発光分布は発光パワーを下げた場合を示し、
（ｃ）の発光分布は発光パワーを上げた場合を示す。ま
た、このような発光分布に対して、現像条件（帯電電
位、現像バイアス等）を調整することによりスレッシュ
レベルＴｈが変化する。ここで、本実施の形態では、こ
のようなスレッシュレベルＴｈが各ＬＥＤ素子３の発光
部６上の個別電極４による光量の落ち込みの影響を受け
ないレベルに設定される。図２（ａ）に示すような発光
分布を対象とする場合であれば、スレッシュレベルはＴ
ｈ２以下に設定され、図２（ｂ）に示すような発光分布
を対象とする場合であれば、スレッシュレベルはＴｈ３
以下に設定され、図２（ｃ）に示すような発光分布を対
象とする場合であれば、スレッシュレベルはＴｈ４以下
の如く設定される。

【００２３】従って、本実施の形態によれば、発光部６
においてその中央部にも個別電極４が存在するため、発
光分布のピーク付近の光量が個別電極４の影響を受けて
落ち込むが、図１（ｃ）に示すように設定されたスレッ
シュレベルＴｈでドット潜像を書き込み形成するように
しているので、中央部の光量落ち込みの影響を受けない
ドット形成が可能となる。即ち、図１（ｄ）に示すよう
に、狙いのドット径のドット１０を得る上でドット中心
部に白抜けを生じたりドット中心部と周辺部とで濃度差
を生ずることを防止できる。このためにも、ＬＥＤ素子
３への駆動パワーと現像条件とを調整すればよく、従来
のＬＥＤアレイ１と製法が異なることなく作製し得る条
件を満たす。

【００２４】特に、本実施の形態では、１ドット２値方
式の画像データを用いた面積階調法（誤差拡散法など）
により階調表現する記録方式を採っており、或る１つの
ドット面積、即ち、或る１つのスレッシュレベルＴｈだ
けを条件を満足するように考慮すればよいので、ドット
形成の自由度及び余裕度が上がることになり、様々な画
像形成条件に対応できることになる。

【００２５】本発明の第二の実施の形態を図７に基づい
て説明する。前記実施の形態で示した部分と同一部分は
同一符号を用いて示し、説明も省略する（以下の実施の
形態でも同様とする）。本実施の形態では、特に図示し
ないが、１ドット多値方式の画像データにより各ＬＥＤ
素子を発光制御する場合への適用例を示す。即ち、１ド
ット多値方式により階調表現するものであり、その一例
として周知の光量可変方式が用いられている。ちなみ
に、１ドット多値方式による階調表現法において１ドッ
ト多値光量を得る光量可変方式は、例えば、文献「ＬＥ
Ｄアレイ書き込み方式のカラー電子写真プリンタ」ｐ．
２０５〜２０６、電子写真学会誌第２４巻第３号（199
5）に示されている。

【００２６】何れにしても、１ドット多値表現による場
合、各ドット毎に画像データに応じた発光パワーで発光
させることになり、多値表現の階調数に応じた分の発光
パワーが存在する。ここで、図７は同じスレッシュレベ
ルＴｈにおいてＬＥＤ素子３の発光パワーを大きくして
いった場合のスポット径の変化の様子を示している。こ
の場合、図示の如く、実際の画像書込制御における最小
発光パワー出力でＬＥＤ素子３を発光駆動させたときの
発光分布において発光部６上の個別電極４による光量の
落ち込みの影響を受けないレベルに設定しておけばよ
い。これによれば、最小発光パワーよりも大きな出力で
駆動される全ての発光パワーをカバーし得るスレッシュ
レベルＴｈとなり、１ドット多値方式で階調表現する場
合でも全てのドットに関してドット中心部に白抜けを生
じたりドット中心部とドット周辺部とで濃度差を生ずる
ことなく画像を形成できる。また、特に図示しないが、
多値方式により階調表現する場合において、多値表現を
１ドット２値の組合せとする場合にも（従って、原理的
には１ドット２値方式となる）同様に効果的となる。

【００２７】本発明の第三の実施の形態を図８に基づい
て説明する。本実施の形態では、前述した実施の形態の
如く設定されるスレッシュレベルＴｈの範囲として、発
光分布のピーク値を１（＝２５５／２５５）とした場
合、１９２／２５５よりも小さな値となるように設定さ
れている。

【００２８】図８はスレッシュレベルＴｈに対するドッ
ト径の変化の様子を示す実験結果例であり、スレッシュ
レベルＴｈが１９２／２５５以上になると個別電極４の
影響による光量の落ち込みによりドットの中心に割れが
生じたものである。スレッシュレベルＴｈが１９２／２
５５よりも小さい場合には、狙いのドット径となるよう
に適宜スレッシュレベルＴｈを設定することで、良好な
る画像が得られたものである。

【００２９】本発明の第四の実施の形態を図９に基づい
て説明する。本実施の形態では、各個別電極４の主走査
方向の幅が工夫されている。前述した実施の形態の如
く、スレッシュレベルＴｈは各ＬＥＤ素子３の発光部６
上の個別電極４による光量の落ち込みの影響を受けない
レベルに設定されるが、この条件下に、所望のドット径
を得るためにドット潜像の発光分布におけるスレッシュ
レベルが設定されている場合には、個別電極４は極力そ
の電極幅が広くなるように設定される。

【００３０】図９は発光部６上での個別電極４の主走査
方向の幅を変化させた場合のＬＥＤ素子３の光量分布が
変化する様子を示している。例えば、狙いのドット径と
するために図９（ａ）に示すスレッシュレベルＴｈで条
件を満足するものとすると、中央部の光量の落ち込みが
ドット白抜け等に影響するまでにはまだ余裕がある状態
である。そこで、個別電極４の幅を狙いのドット径を得
るためのスレッシュレベルＴｈに対して光量の落ち込み
による影響が出ない範囲で図９（ｂ）に示すような特性
となるように最大幅に広くするものである。このように
個別電極４の幅を極力広めとすることにより、個別電極
４に流す電流量に余裕が出て、その許容電流量を大きく
することができ、その耐久性も向上させることができ
る。

【００３１】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、各ＬＥＤ
素子の発光により像担持体上にドット潜像を形成するた
めの発光分布におけるスレッシュレベルが各ＬＥＤ素子
の発光部上の個別電極による光量の落ち込みの影響を受
けないレベルに設定されているので、従来のＬＥＤアレ
イと製法が異なることなく作製し得る条件下に、ドット
中心部に白抜けを生じたりドット中心部とドット周辺部
とで濃度差を生ずることなく画像を形成することができ
る。

【００３２】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の画像形成装置におけるスレッシュレベルが、実際の
書込み制御に用いられるＬＥＤ素子の最小発光パワー出
力の駆動時を基準に設定されているので、最小発光パワ
ーよりも大きな出力で駆動される全ての発光パワーをカ
バーすることができ、よって、特に多値方式で階調表現
する場合でも全てのドットに関してドット中心部に白抜
けを生じたりドット中心部とドット周辺部とで濃度差を
生ずることなく画像を形成することができる。

【００３３】請求項３記載の発明によれば、請求項１記
載の画像形成装置におけるスレッシュレベルが、発光分
布のピーク値に対して１９２／２５５よりも小さな値に
設定されているので、ドット中心部に割れを生ずること
のない画像を形成することができる。

【００３４】請求項４記載の発明によれば、各個別電極
の主走査方向の幅が、所望のドット径の潜像を形成する
ために設定される発光分布におけるスレッシュレベルに
対して各ＬＥＤ素子の発光部上の個別電極による光量の
落ち込みの影響を受けない範囲で最大幅に設定されてい
るので、従来のＬＥＤアレイと製法が異なることなく作
製し得る条件下に、ドット中心部に白抜けを生じたりド
ット中心部とドット周辺部とで濃度差を生ずることなく
画像を形成できる上に、個別電極に対する許容電流量を
大きくすることができる。

【００３５】請求項５記載の発明によれば、請求項１，
２，３又は４記載の画像形成装置において、各ＬＥＤ素
子が、１ドット２値方式の画像データにより発光制御さ
れるようにしたので、或る１つのドット面積、即ち、或
る１つのスレッシュレベルだけを条件を満足するように
考慮すればよいことになり、ドット形成の自由度及び余
裕度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施の形態の素子配列、分布等
を示す説明図である。

【図２】発光分布に応じたスレッシュレベルの設定に関
する説明図である。

【図３】ＬＥＤアレイプリンタの書込み部の概略構造を
制御系ブロックとともに示す斜視図である。

【図４】ＬＥＤアレイ駆動部の構成を示すブロック図で
ある。

【図５】ＬＥＤアレイ制御部の構成を示すブロック図で
ある。

【図６】その駆動タイミングを示すタイムチャートであ
る。

【図７】本発明の第二の実施の形態における各種発光パ
ワーによる発光分布を示す特性図である。

【図８】本発明の第三の実施の形態におけるスレッシュ
レベル‐ドット径の関係を示す特性図である。

【図９】本発明の第四の実施の形態における個別電極の
電極幅に応じた発光分布を示す特性図である。

【図１０】従来例を示す説明図である。

【図１１】ＬＥＤ素子の発光部付近の構造及び発光分布
を示す説明図である。

【符号の説明】

１ ＬＥＤアレイ ３ ＬＥＤ素子 ４ 個別電極 ６ 発光部 １１ 像担持体 Ｌ 主走査線

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像データに応じて発光制御される多数
   のＬＥＤ素子の発光部が主走査線上に配設され、前記各
   ＬＥＤ素子の発光部上から副走査方向に引き出された個
   別電極を有するＬＥＤアレイを像担持体に対峙させて電
   子写真法により画像を形成する画像形成装置において、 前記各ＬＥＤ素子の発光により前記像担持体上にドット
   潜像を形成するための発光分布におけるスレッシュレベ
   ルが前記各ＬＥＤ素子の発光部上の前記個別電極による
   光量の落ち込みの影響を受けないレベルに設定されてい
   ることを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 スレッシュレベルは、実際の書込み制御
   に用いられるＬＥＤ素子の最小発光パワー出力の駆動時
   を基準に設定されていることを特徴とする請求項１記載
   の画像形成装置。
3. 【請求項３】 スレッシュレベルは、発光分布のピーク
   値に対して１９２／２５５よりも小さな値に設定されて
   いることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 画像データに応じて発光制御される多数
   のＬＥＤ素子の発光部が主走査線上に配設され、前記各
   ＬＥＤ素子の発光部上から副走査方向に引き出された個
   別電極を有するＬＥＤアレイを像担持体に対峙させて電
   子写真法により画像を形成する画像形成装置において、 各個別電極の主走査方向の幅が、所望のドット径の潜像
   を形成するために設定される発光分布におけるスレッシ
   ュレベルに対して前記各ＬＥＤ素子の発光部上の前記個
   別電極による光量の落ち込みの影響を受けない範囲で最
   大幅に設定されていることを特徴とする画像形成装置。
5. 【請求項５】 各ＬＥＤ素子は、１ドット２値方式の画
   像データにより発光制御されることを特徴とする請求項
   １，２，３又は４記載の画像形成装置。