JPH11309903A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】感光体ドラムの偏心に起因して、感光体ドラム
と光プリンタヘッドとの間隔が変動することにより、白
すじや黒すじが発生していた。 【解決手段】回路基板２の一主面に、多数の発光素子が
直線状に配列された発光素子アレイチップ３を複数個、
列状に配置するとともに、これら発光素子アレイチップ
３の発光面上に該チップ３と１対１に対応する複数個の
レンズ４を配設した光プリンタヘッド１と、表面に感光
体層が被着されている感光体ドラム７とを所定の間隔を
空けて配置させて成る画像形成装置であって、前記光プ
リンタヘッド１に、該ヘッド１と感光体ドラム７との間
隔を測定する変位センサ６を取着し、該センサ６による
測定値が基準値よりも大きな値のとき、各発光素子アレ
イチップ３の両端もしくは両端付近に位置する発光素子
の発光出力を下げ、基準値よりも小さな値のとき、各発
光素子アレイチップ３の両端もしくは両端付近に位置す
る発光素子の発光出力を上げるように制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はコンピュータ等のプ
リンタやファクシミリ等に用いられる画像形成装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、製造コストの低減や解像度の
向上のために、個々の発光素子アレイチップにレンズを
１個ずつ対応させて設けるようにした光プリントヘッド
が検討されている。

【０００３】このような光プリントヘッドは、例えば図
７に示す如く、所定の回路基板１１上に、多数の発光素
子を有した発光素子アレイチップ１２を複数個、列状に
配置させるとともに、これら発光素子アレイチップ１２
の発光面上に該チップ１２と１対１に対応する複数個の
レンズ１３を配設した構造を有しており、かかる光プリ
ンタヘッドを感光体ドラム１４に対して所定の間隔を空
けて配置させ、この状態で感光体ドラム１４を軸回りに
回転させながら各発光素子アレイチップ１２の発光素子
を個々に選択的に発光させるとともに、該発光した光
（ビーム）を対応するレンズ１３を介して感光体ドラム
１４に結像させ、感光体ドラム１４に所定の潜像を形成
することによって一連の画像形成が行われる。

【０００４】尚、前記感光体ドラム１４としては、例え
ばアルミニウム素管の外周面にアモルファスシリコン
（ａ−Ｓｉ）等から成る感光体層を従来周知のプラズマ
ＣＶＤ法等によって３０μｍ〜１００μｍの厚みに被着
させてなるａ−Ｓｉ感光体ドラム等が使用される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の画像形成装置においては、感光体ドラム１４がアル
ミニウム素管の厚みむらや中心軸ズレ，楕円形への変形
などによって若干、偏心していることが多く、このよう
な感光体ドラム１４と光プリンタヘッド１１を所定の間
隔を空けて配置させた上、感光体ドラム１４を軸回りに
回転させると、感光体ドラム１４と光プリンタヘッドと
の間隔が偏心度合に応じて変動し（面振れ量：２０μｍ
〜６０μｍ程度）、これに伴って焦点距離も変動する。
この焦点距離の変動が所定の許容範囲を越えた場合、隣
接する発光素子アレイチップ１２の境界部分に対応する
箇所で白すじや黒すじが発生し、画像の品質が著しく低
下させてしまう欠点が誘発される。具体的には、焦点距
離が許容範囲を越えて遠くなると、隣接する発光素子ア
レイチップ１２の発光素子の光（ビーム）が一部、感光
体ドラム１４の同一領域に照射されることとなって黒す
じの原因となり、逆に焦点距離が許容範囲を越えて近く
なると、発光素子の光（ビーム）が照射されない領域が
出来、白すじの原因となる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記欠点に鑑み
案出されたもので、本発明の画像形成装置は、回路基板
の一主面に、多数の発光素子が直線状に配列された発光
素子アレイチップを複数個、列状に配置するとともに、
これら発光素子アレイチップの発光面上に該チップと１
対１に対応する複数個のレンズを配設した光プリンタヘ
ッドと、表面に感光体層が被着されている感光体ドラム
とを所定の間隔を空けて配置させて成り、前記感光体ド
ラムを回転させながら、前記光プリンタヘッドの発光素
子の光を前記レンズを介して感光体ドラムの感光体層に
結像させることによって感光体層に潜像を形成する画像
形成装置において、前記光プリンタヘッドに、該ヘッド
と感光体ドラムとの間隔を測定する変位センサを取着
し、該変位センサによる測定値が基準値よりも大きな値
のとき、各発光素子アレイチップの両端もしくは両端付
近に位置する発光素子の発光出力を下げ、基準値よりも
小さな値のとき、各発光素子アレイチップの両端もしく
は両端付近に位置する発光素子の発光出力を上げるよう
に制御することを特徴とするものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に基づい
て詳細に説明する。図１は本発明の画像形成装置の一形
態を示す概略図であり、同図の画像形成装置は、大略的
に、光プリンタヘッド１と、変位センサ６と、感光体ド
ラム７とで構成される。

【０００８】前記光プリンタヘッド１は、回路基板２の
一主面に複数個の発光素子アレイチップ３を列状に配置
・搭載するとともに、これら発光素子アレイチップ３の
発光面上に該チップ３と１対１に対応する複数個のレン
ズ４を配設した構造を有している。

【０００９】前記回路基板２は、アルミナセラミックス
やガラス等から成る絶縁基板の一主面に、従来周知の厚
膜手法や薄膜手法を採用することによって銅や銀，アル
ミニウム等の金属から成る回路パターンを被着・形成し
てなり、この回路基板２は発光素子アレイチップ３等に
外部からの電力等を前記回路パターンを介して供給する
とともに、その一主面で複数個の発光素子アレイチップ
３や複数個のレンズ４等を支持するための支持母材とし
ての作用を為す。

【００１０】また前記回路基板２上に配置される複数個
の発光素子アレイチップ３は、各々の上面に、図２に示
す如く、直線状に配列された多数の発光素子３ａを有し
ている。

【００１１】前記発光素子アレイチップ３の発光素子３
ａは、前述した回路基板２の回路パターンを介して外部
からの電力が供給されると、所定の発光強度で発光する
作用を為し、該発光した光（ビーム）を対応するレンズ
４を介して感光体ドラム７に照射・結像させることによ
って感光体ドラム７に潜像を形成する。

【００１２】尚、このような発光素子アレイチップ３と
しては、例えば１２８個の発光素子３ａを一単位とした
８５０ｄｐｉのガリウム−砒素系発光ダイオードアレイ
チップ等が好適に使用され、かかる発光ダイオードアレ
イチップを用いてＡ４サイズ、６００ｄｐｉの光プリン
タヘッド１を構成する場合、４０個の発光ダイオードア
レイチップを回路基板２の一主面上に一列に並べて配置
し、各発光ダイオードアレイチップの端子３ｂと回路基
板２の回路パターンとをボンディングワイヤ等の接続部
材（図示せず）を用いて接続することにより４０個の発
光ダイオードアレイチップが回路基板２の一主面に配列
・搭載される。この場合、感光体ドラム７に照射される
光（ビーム）のピッチ（隣接する光の中心間の距離）は
４２．３μｍとなる。

【００１３】また前記発光素子アレイチップ３の発光面
上に配置されるレンズ４は、各々の光軸が対応する発光
素子アレイチップ３のほぼ中央に位置するように配置さ
れる。

【００１４】前記レンズ４は、発光素子アレイチップ３
の各発光素子３ａの発する光（ビーム）を所定の倍率で
拡大し、これらを感光体ドラム６の感光体層に照射・結
像させる作用を為し、前記レンズ４は、液晶ポリマー等
のプラスチック材料から成るレンズプレート５によって
発光素子アレイチップ３から所定の距離だけ離れた位置
に支持・固定される。

【００１５】尚、前記レンズ３としては、例えば、８５
０ｄｐｉの発光素子アレイチップを４０個用いてＡ４サ
イズ、６００ｄｐｉの光プリンタヘッドを構成する場
合、アクリル樹脂，ポリカーボネイト樹脂等の透明樹
脂、或いは、ガラス等の透光性無機物から成る倍率１．
４１倍の非球面レンズ等が好適に使用され、このとき、
設計上の物像間距離は２５．０ｍｍに設定される。

【００１６】一方、このような光プリンタヘッド１から
の光（ビーム）が照射される感光体ドラム７は、光プリ
ンタヘッド１との間に所定の間隔を空けて配置される。
具体的には、前記光プリンタヘッド１と感光体ドラム７
は、光プリンタヘッド１の回路基板２の一主面と感光体
ドラム７の所定部位とが一定の間隔（例えば２５ｍｍ±
２０μｍ）となるような位置関係をもって配置される。

【００１７】前記感光体ドラム７は、例えばアルミニウ
ム素管の外周面にアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）等
から成る感光体層を従来周知のプラズマＣＶＤ法等によ
って３０μｍ〜１００μｍの厚みに被着させた構造を有
しており、かかる感光体ドラム７は図示しないフランジ
等で両側より圧接・挟持された上、回転可能に支持され
る。

【００１８】前記感光体ドラム７は、表面に被着されて
いる感光体層に前述した光プリンタヘッド１の発光素子
３ａの光（ビーム）が照射されると、該照射された光の
パターンに応じた所定の潜像を形成する作用を為す。

【００１９】また、前述した光プリンタヘッド１の主走
査方向の両端部、即ち、発光素子アレイチップ３の配列
方向にかかる両端部には一対の変位センサ６，６が感光
体ドラム７側に突出した状態で取着される。

【００２０】この変位センサ６，６としては、静電容量
や光，うず電流，ＣＣＤ等のセンサが使用される。例え
ば、静電容量方式では、感光体ドラム７との間の静電容
量の変化から感光体ドラム７との間の距離ｄを測定する
ものであり、その先端部には基準面が設けられて位置出
しされている。この変位センサ６，６による距離測定の
原理は、変位センサ６，６と感光体ドラム７との間の静
電容量Ｃは、空気の誘電率をε、静電容量測定部の面積
をＳとすると、 Ｃ＝ε・Ｓ／ｄ で表わされることから、変位センサ６，６で静電容量Ｃ
の変化を検出することにより間隔ｄを決定するというも
のである。

【００２１】そして、この変位センサ６によって測定値
された間隔ｄは、電圧値に変換された上、比較回路９に
入力されるようになっており、この比較回路９内で予め
定められる基準値Ａとの比較が行われる。ここで、変位
センサ６による測定値が基準値Ａよりも一定以上（５０
μｍ以上）大きなときは各発光素子アレイチップ３の両
端に位置する発光素子３ａの発光出力を５〜２０％程度
下げるように、また変位センサ６による測定値が基準値
Ａよりも一定以上（５０μｍ以上）小さなときは各発光
素子アレイチップ３の両端に位置する発光素子３ａの発
光出力を５〜２０％程度上げるように駆動手段１０によ
って発光出力が制御される。

【００２２】このため、感光体ドラム７が若干、偏心し
ているような場合に、感光体ドラム７の回転動作に伴っ
て感光体ドラム７と光プリンタヘッド２との間隔が変動
し焦点距離が許容範囲を越えて遠くなったときは、これ
を変位センサ６と比較回路９で検知して各発光素子アレ
イチップ３の両端に位置する発光素子３ａの発光出力を
駆動回路１０によって小さく制御することにより、感光
体ドラム７に照射される光（ビーム）の大きさを、図３
（ａ）に示す如く、各発光素子アレイチップ３の両端に
位置する発光素子３ａの光ｂ’の径が他の発光素子３ａ
の光ｂよりもひと回り小さくなるようになし、これによ
って隣接する発光素子アレイチップ３からの光（ビー
ム）が感光体ドラム７上で重なり合うのを有効に防止す
る。また焦点距離が許容範囲を越えて近くなったとき
は、これを変位センサ６と比較回路９で検知して各発光
素子アレイチップ３の両端に位置する発光素子３ａの発
光出力を駆動回路１０によって大きく制御することによ
り、感光体ドラム７に照射される光（ビーム）の大きさ
を、図３（ｂ）に示す如く、各発光素子アレイチップ３
の両端に位置する発光素子３ａの光ｂ”の径が他の発光
素子３ａの光ｂよりもひと回り大きくなるようになし、
これによって感光体ドラム７上に発光素子３ａの光（ビ
ーム）が照射されない広い領域ができるのを有効に防止
する。よって、隣接する発光素子アレイチップ３の境界
部分に対応する箇所で白すじや黒すじが発生することは
なく、常に良好な画像を形成することが可能となる。

【００２３】尚、本形態では、変位センサ６による測定
値が基準値Ａから±５０μｍの範囲内である場合は許容
範囲と見なし、発光出力の制御は行わない。このとき、
発光素子アレイチップ３からの光ｂは、図３（ｃ）の如
く全て等しい大きさで感光体ドラム７に照射されること
となる。ただし、変位センサ６による測定値が基準値Ａ
から±５０μｍの範囲内であっても目視検査により白す
じや黒すじが感じられるような場合には、発光出力の制
御を行っても良いことは勿論である。

【００２４】また前記変位センサ６の感度は感光体ドラ
ム７との間隔ｄに反比例することから、間隔ｄを出来る
だけ小さくして高い感度で測定することができるよう
に、変位センサ６は前述の如く感光体ドラム７側に突出
した状態で取着させるのが好ましい。

【００２５】そして、このような発光出力の制御は発光
電流値の調整やストローブ時間の調整等によって行われ
る。そのような制御に用いられる駆動回路１０の一例を
図４に、他の例を図５に示す。尚、図４、図５の駆動回
路は、１個の発光素子アレイチップ３を６４個の発光素
子３ａにより構成した場合の回路例である。

【００２６】図４は、１個の発光素子アレイチップ３が
６４個の発光素子３ａにより構成される場合に使用され
る電流値変更型の駆動回路であり、両端の発光素子３ａ
に接続される定電流回路に４個の電流決定抵抗Ｒ１〜Ｒ
４を接続して成り、マルチプレクサ等のスイッチを用い
て電流決定抵抗Ｒ１〜Ｒ４の１つを選択し得るようにな
っている。そして、変位センサによる測定値が基準値Ａ
よりも大きな値のときは各発光素子アレイチップ３の両
端に位置する発光素子３ａを流れる電流が小さくなるよ
うに、また基準値よりも小さな値のときは各発光素子ア
レイチップ３の両端に位置する発光素子３ａを流れる電
流が大きくなるように、ぞれぞれ電流決定抵抗Ｒ１〜Ｒ
４を選択する。

【００２７】また一方、図５は、１個の発光素子アレイ
チップ３が６４個の発光素子３ａにより構成される場合
に使用されるパルス幅変更型の駆動回路であり、各発光
素子アレイチップ３の両端の発光素子３ａに接続される
定電流回路にパルス幅発生回路１，２を接続して成り、
各発光素子アレイチップ３の両端の発光素子３ａの発光
出力をストローブ時間（発光時間）を変えることで制御
するようになっている。そして、変位センサによる測定
値が基準値Ａよりも大きな値のときは各発光素子アレイ
チップ３の両端に位置する発光素子３ａの発光時間が短
くなるように、また基準値よりも小さな値のときは各発
光素子アレイチップ３の両端に位置する発光素子３ａの
発光時間が長くなるように、それぞれストローブ時間を
調整する。

【００２８】かくして上述した画像形成装置は、感光体
ドラム７を軸回りに回転させながら、光プリンタヘッド
１の発光素子３ａの光をレンズ４を介して感光体ドラム
７の感光体層に結像させ、感光体層に所定の潜像を形成
することによって画像形成装置として機能する。

【００２９】尚、本発明は上述の形態に限定されるもの
ではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々
の変更、改良等が可能である。

【００３０】例えば、上述の形態では光プリンタヘッド
１の発光素子として発光ダイオードを用いたが、これに
代えてプラズマ素子やＰＬＺＴ素子等の発光素子を用い
ても構わない。

【００３１】また上述の形態では各発光素子アレイチッ
プ３の両端に位置する発光素子３ａの発光出力のみを調
整するようにしたが、これに代えて、各発光素子アレイ
チップ３の両端付近に位置する２〜３個の発光素子３ａ
の発光出力を調整しても良いし、更にはこれら２〜３個
の発光素子３ａの発光出力を、変位センサ６によって測
定される距離ｄに応じて、発光素子アレイチップ３の両
端に近づくほど、段階的に大きくしたり、或いは、小さ
くしたりしても構わない。

【００３２】また更に上述の形態では変位センサ６を光
プリンタヘッド１の主走査方向の両端に取着するように
したが、これに代えて、図６に示す如く変位センサ６を
光プリンタヘッド１の発光素子アレイチップ３から副走
査方向に所定の距離だけずらした位置に取着し、感光体
ドラム７の偏心を変位センサ６によって事前に検知する
ようになしても良い。

【００３３】更にまた上述の形態において光プリンタヘ
ッドの各発光素子アレイチップの両端に位置する発光素
子を数箇所で分割し、変位センサによって測定される距
離ｄに応じて、分割した発光素子の発光数を増減させる
ようになしても良い。

【００３４】

【発明の効果】本発明の画像形成装置によれば、感光体
ドラムが若干、偏心している場合に、感光体ドラムの回
転動作に伴って感光体ドラムと光プリンタヘッドとの間
隔が変動し焦点距離が許容範囲を越えて長くなったとき
は、これを変位センサで検知して各発光素子アレイチッ
プの両端もしくは両端付近に位置する発光素子の発光出
力を小さく制御することにより、各発光素子アレイチッ
プの両端もしくは両端付近に位置する発光素子の光の径
を他の発光素子の光よりもひと回り小さくなして隣接す
る発光素子アレイチップの光（ビーム）が感光体ドラム
上で重なり合うのを有効に防止し、また焦点距離が許容
範囲を越えて短くなったときは、これを変位センサで検
知して各発光素子アレイチップの両端もしくは両端付近
に位置する発光素子の発光出力を大きく制御することに
より、各発光素子アレイチップの両端もしくは両端付近
に位置する発光素子の光の径を他の発光素子の光よりも
ひと回り大きくなして感光体ドラム上に発光素子の光
（ビーム）が照射されない広い領域ができるのを有効に
防止することができる。よって、隣接する発光素子アレ
イチップの境界部分に対応する箇所で白すじや黒すじが
発生することはなく、常に良好な画像を形成することが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一形態にかかる画像形成装置の構成を
示す概略図である。

【図２】図１の光プリンタヘッドに用いられる発光素子
アレイチップの平面図である。

【図３】（ａ）（ｂ）は発光素子アレイチップの発光出
力を制御した場合に感光体ドラムに照射される光の径を
示す図、（ｃ）は発光素子アレイチップの発光出力を制
御しなかった場合に感光体ドラムに照射される光の径を
示す図である。

【図４】図１の画像形成装置の駆動回路の一例を示す回
路図である。

【図５】図１の画像形成装置の駆動回路の他の例を示す
回路図である。

【図６】本発明の他の形態にかかる画像形成装置の概略
図である。

【図７】従来の画像形成装置の構成を示す概略図であ
る。

【符号の説明】

１・・・・・・光プリンタヘッド ２・・・・・・回路基板 ３・・・・・・発光素子アレイチップ ４・・・・・・レンズ ６・・・・・・変位センサ ７・・・・・・感光体ドラム １０・・・・・駆動回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回路基板の一主面に、多数の発光素子が直
   線状に配列された発光素子アレイチップを複数個、列状
   に配置するとともに、これら発光素子アレイチップの発
   光面上に該チップと１対１に対応する複数個のレンズを
   配設した光プリンタヘッドと、表面に感光体層が被着さ
   れている感光体ドラムとを所定の間隔を空けて配置させ
   て成り、前記感光体ドラムを回転させながら、前記光プ
   リンタヘッドの発光素子の光を前記レンズを介して感光
   体ドラムの感光体層に結像させることによって感光体層
   に潜像を形成する画像形成装置において、 前記光プリンタヘッドに、該ヘッドと感光体ドラムとの
   間隔を測定する変位センサを取着し、該変位センサによ
   る測定値が基準値よりも大きな値のとき、各発光素子ア
   レイチップの両端もしくは両端付近に位置する発光素子
   の発光出力を下げ、基準値よりも小さな値のとき、各発
   光素子アレイチップの両端もしくは両端付近に位置する
   発光素子の発光出力を上げるように制御することを特徴
   とする画像形成装置。