JP2011156690A - Exposure head and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、発光素子からの光を用いて露光を行う露光ヘッドおよび当該露光ヘッドを用いた画像形成装置に関する。 The present invention relates to an exposure head that performs exposure using light from a light emitting element, and an image forming apparatus using the exposure head.
電子写真方式の画像形成装置では、露光ヘッドを用いて感光体ドラムなどの潜像担持体に潜像を形成する。例えば特許文献1に記載の画像形成装置では、有機EL(Electro-Luminescence)素子やLED(Light Emitting Diode)などの発光素子がヘッド基板に複数個配列され、各発光素子から発光された光ビームが結像レンズにより潜像担持体に結像される。これらの素子は発光素子毎に発光特性の製造ばらつきを有しており、また発光頻度の違いにより劣化速度が異なるため、発光素子から発光される光の光量が発光素子毎にばらつくことがある。このような光量のばらつきを補正するために、特許文献1に記載の装置では、ヘッド基板に光センサーが配置されて各発光素子から射出される光ビームを受光し、光ビームの光量に対応する信号を出力する。こうして発光素子の間での光量のばらつきを検出することが可能となっており、該検出結果に基づいて光量ばらつきが解消するように各発光素子の駆動が制御される。
In an electrophotographic image forming apparatus, a latent image is formed on a latent image carrier such as a photosensitive drum using an exposure head. For example, in the image forming apparatus described in
上記した画像形成装置では、光センサーに受光された光ビームの光量に基づき潜像担持体に照射される光ビームの光量を推定し、潜像担持体にとって適切な光量で光ビームが照射されているか否かを光センサーの検出結果から正確に判定することが望まれる。しかしながら、潜像担持体の分光感度特性と、光センサーの分光感度特性とは完全に一致しておらず、それぞれ微妙に相違しているのが一般的である。また、発光素子から発光される光ビームの波長分布は個々の発光素子毎にばらついているのが普通である。さらに、同一の発光素子においても、経時変化、周辺環境(温度や湿度など)の変化等により発光波長の分布状態は変化していく。これに対し、従来の画像形成装置では、光センサーの分光感度特性は固定化されているため、潜像担持体との分光感度特性のズレ、発光素子間での発光波長のばらつき、発光波長の変動などによって光ビームの光量を正確に求めるのが困難となることがあった。この場合、適切な光量の光ビームが潜像担持体に照射されているか否かを正確に判定することが困難となる。 In the above-described image forming apparatus, the light amount of the light beam irradiated to the latent image carrier is estimated based on the light amount of the light beam received by the optical sensor, and the light beam is irradiated with an appropriate amount of light for the latent image carrier. It is desired to accurately determine whether or not there is a detection result of the optical sensor. However, the spectral sensitivity characteristics of the latent image carrier and the spectral sensitivity characteristics of the optical sensor are not completely the same and are generally slightly different from each other. Further, the wavelength distribution of the light beam emitted from the light emitting element usually varies from one light emitting element to another. Further, even in the same light-emitting element, the distribution state of the emission wavelength changes due to changes with time, changes in the surrounding environment (temperature, humidity, etc.), and the like. On the other hand, in the conventional image forming apparatus, since the spectral sensitivity characteristics of the optical sensor are fixed, the spectral sensitivity characteristics shift from the latent image carrier, the variation in the emission wavelength between the light emitting elements, the emission wavelength. It may be difficult to accurately determine the amount of light beam due to fluctuations. In this case, it is difficult to accurately determine whether or not the latent image carrier is irradiated with an appropriate amount of light beam.
この発明にかかるいくつかの態様は、発光素子からの光を用いて露光を行う露光ヘッドおよび当該露光ヘッドを用いた画像形成装置において、発光素子から発光される光の光量を正確に求めるための技術を提供することを目的とする。 Some aspects of the present invention provide an exposure head for performing exposure using light from a light emitting element and an image forming apparatus using the exposure head for accurately determining the amount of light emitted from the light emitting element. The purpose is to provide technology.
この発明にかかる露光ヘッドは、上記目的を達成するため、基板と、基板に配されて光を発光する発光素子と、第1の分光感度特性を有し、発光素子から発光される光を受光する第1の光センサーと、第1の分光感度特性と異なる第2の分光感度特性を有し、発光素子から発光される光を受光する第2の光センサーと、を備えたことを特徴としている。 In order to achieve the above object, an exposure head according to the present invention receives a light emitted from a light emitting element having a substrate, a light emitting element arranged on the substrate and emitting light, and a first spectral sensitivity characteristic. And a second photosensor having a second spectral sensitivity characteristic different from the first spectral sensitivity characteristic and receiving light emitted from the light emitting element. Yes.
また、この発明にかかる画像形成装置は、上記目的を達成するため、基板、基板に配されて光を発光する発光素子、第1の分光感度特性を有して発光素子から発光される光を受光する第1の光センサー、及び第1の分光感度特性と異なる第2の分光感度特性を有して発光素子から発光される光を受光する第2の光センサーを有する露光ヘッドと、露光ヘッドにより潜像が形成される潜像担持体と、第1の光センサーで検出された結果と、第2の光センサーで検出された結果とに基づき発光素子の光量を調整して発光させて潜像担持体を露光する制御部と、を備えたことを特徴としている。 In order to achieve the above object, an image forming apparatus according to the present invention provides a substrate, a light emitting element arranged on the substrate to emit light, and light emitted from the light emitting element having a first spectral sensitivity characteristic. An exposure head having a first photosensor for receiving light, a second photosensor for receiving light emitted from the light emitting element having a second spectral sensitivity characteristic different from the first spectral sensitivity characteristic, and an exposure head The latent image carrier on which a latent image is formed, the result detected by the first optical sensor, and the result detected by the second optical sensor, adjusting the light amount of the light emitting element to emit light and And a controller for exposing the image carrier.
このように構成された発明(露光ヘッドおよび画像形成装置)では、互いに異なる分光感度特性を有する2つの光センサーが設けられ、それぞれが発光素子から発光された光を受光する。このため、発光素子の経時変化や周辺環境(温度、湿度など)の変化などにより発光素子から発光される光の波長分布が変動したとしても、上記光センサーにより発光素子から発光される光の光量が正確に求められる。 In the invention thus configured (exposure head and image forming apparatus), two photosensors having different spectral sensitivity characteristics are provided, and each receives light emitted from the light emitting element. For this reason, even if the wavelength distribution of the light emitted from the light emitting element fluctuates due to changes over time of the light emitting element or changes in the surrounding environment (temperature, humidity, etc.), the amount of light emitted from the light emitting element by the light sensor Is required accurately.
ここで、発光素子から発光される光の光量を正確に求めるために、第1の光センサーの検出結果と、第2の光センサーの検出結果とに基づき発光素子から発光される光の光量を算出する光量算出部を設けてもよい。より具体的には、光量算出部が、第1の光センサーの検出結果を増幅する第1の増幅部と、第2の光センサーの検出結果を増幅する第2の増幅部と、第1の増幅部からの出力と第2の増幅部からの出力とを加算して発光素子から発光される光の光量を算出する演算処理部とを有するように構成することができる。 Here, in order to accurately obtain the amount of light emitted from the light emitting element, the amount of light emitted from the light emitting element is determined based on the detection result of the first photosensor and the detection result of the second photosensor. You may provide the light quantity calculation part to calculate. More specifically, the light amount calculation unit includes a first amplification unit that amplifies the detection result of the first photosensor, a second amplification unit that amplifies the detection result of the second photosensor, An arithmetic processing unit that calculates the amount of light emitted from the light emitting element by adding the output from the amplifying unit and the output from the second amplifying unit can be provided.
また、第1の増幅部の増幅度と第2の増幅部の増幅度とが制御部により調整されると、第1の分光感度特性と第2の分光感度特性とが上記増幅度の比率に応じて合成されて発光素子から発光される光の光量を求めるのに適した分光感度特性が得られる。したがって、経時変化や周辺環境の変化などにより発光素子から発光される光の波長分布が大きく変動したとしても、発光素子から発光される光の光量をより正確に求めることができる。 Further, when the control unit adjusts the amplification factor of the first amplification unit and the amplification factor of the second amplification unit, the first spectral sensitivity characteristic and the second spectral sensitivity characteristic become the ratio of the amplification factor. Accordingly, a spectral sensitivity characteristic suitable for determining the amount of light emitted from the light emitting element after being synthesized accordingly. Therefore, even if the wavelength distribution of the light emitted from the light emitting element greatly fluctuates due to a change with time or a change in the surrounding environment, the amount of light emitted from the light emitting element can be obtained more accurately.
このように発光素子から発光される光の波長分布が変動する要因として、露光ヘッドの周辺温度または周辺湿度が挙げられるが、これらを検出する検出部を設け、検出部の検出結果に基づき第1の増幅部の増幅度と第2の増幅部の増幅度とを調整するのが望ましい。このように構成することで、露光ヘッドの周辺温度または周辺湿度に応じた分光感度特性で発光素子から発光される光の光量を正確に求めることができる。また、発光素子の累積発光時間に応じて発光素子から発光される光の光量は変化するが、累積発光時間を算出しておき、その算出結果に基づき第1の増幅部の増幅度と第2の増幅部の増幅度とを調整してもよい。この場合も、常に露光ヘッドの経時変化に応じた分光感度特性で発光素子から発光される光の光量を正確に求めることができる。 The factors that cause the wavelength distribution of the light emitted from the light emitting element to fluctuate in this way include the ambient temperature or ambient humidity of the exposure head. It is desirable to adjust the amplification factor of the second amplification unit and the amplification factor of the second amplification unit. With this configuration, it is possible to accurately obtain the amount of light emitted from the light emitting element with the spectral sensitivity characteristic corresponding to the ambient temperature or ambient humidity of the exposure head. Further, although the amount of light emitted from the light emitting element changes according to the cumulative light emission time of the light emitting element, the cumulative light emission time is calculated, and the amplification factor of the first amplifying unit and the second are calculated based on the calculation result. The amplification degree of the amplification unit may be adjusted. Also in this case, the amount of light emitted from the light emitting element can always be accurately obtained with the spectral sensitivity characteristic corresponding to the temporal change of the exposure head.
図1は本発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図である。この画像形成装置1は、互いに異なる色の画像を形成する4個の画像形成ステーション2Y(イエロー用)、2M(マゼンタ用)、2C(シアン用)および2K(ブラック用)を備えている。そして、画像形成装置1は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)およびブラック(K)の4色のトナーを重ね合わせてカラー画像を形成するカラーモードと、ブラック(K)のトナーのみを用いてモノクロ画像を形成するモノクロモードとを選択的に実行可能となっている。この画像形成装置では、ホストコンピュータなどの外部装置から画像形成指令(印刷情報)が与えられると、所定の画像形成動作を実行し、複写紙、転写紙、用紙およびOHP用透明シートなどの記録材RMたるシートに画像形成指令に対応する画像を形成する。
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of an image forming apparatus according to the present invention. The
各画像形成ステーション2Y、2M、2Cおよび2Kは、トナー色を除けばいずれも同じ構造および機能を有している。そこで、図1では、図を見やすくするために、画像形成ステーション2Cを構成する各部品にのみ符号を付し、他の画像形成ステーション2Y、2Mおよび2Kに付すべき符号については記載を省略する。また、以下の説明では、図1に付した符号を参照して画像形成ステーション2Cの構造および動作を説明するが、他の画像形成ステーション2Y、2Mおよび2Kの構造および動作も、トナー色が異なることを除けば同じである。
Each of the
画像形成ステーション2Cには、シアン色のトナー像がその表面に形成される、感光体ドラム21が設けられている。感光体ドラム21は、その回転軸が主走査方向(図1の紙面に対して垂直な方向)に平行もしくは略平行となるように配置される。そして、感光体ドラム21の回転軸に対してACサーボモーターなどの駆動モーターが接続されて感光体ドラム21は駆動されて図1中矢印D21の方向に所定速度で回転駆動される。
The image forming station 2C is provided with a
感光体ドラム21の周囲には、感光体ドラム21表面を所定の電位に帯電させるコロナ帯電器である帯電器22と、感光体ドラム21表面を画像信号に応じて露光することで静電潜像を形成する露光ヘッド23と、該静電潜像をトナー像として顕像化する現像ユニット24と、第1スクイーズ部25と、第2スクイーズ部26と、該トナー像を転写ユニット3の中間転写ベルト31に一次転写する一次転写ユニットと、転写後の感光体ドラム21の表面をクリーニングするクリーニングユニットと、クリーナーブレードとが、それぞれこれらの順に感光体ドラム21の回転方向D21(図1では、時計回り)に沿って配設されている。
Around the
帯電器22は感光体ドラム21の表面に接触しないものであり、この帯電器22には、従来周知慣用のコロナ帯電器を用いることができる。コロナ帯電器にスコロトロン帯電器を用いた場合には、スコロトロン帯電器のチャージワイヤにはワイヤ電流が流されるとともに、グリッドには直流(DC)のグリッド帯電バイアスが印加される。帯電器22によるコロナ放電で感光体ドラム21が帯電されることで、感光体ドラム21の表面の電位が略均一の電位に設定される。
The
露光ヘッド23は後述するようにヘッドコントローラーから与えられるビデオデータに基づき光ビームを発生させて光ビームにより感光体ドラム21表面を露光して画像信号に対応する静電潜像を形成するものであり、複数の発光素子と、レンズアレイとを有している。なお、露光ヘッド23の構成および動作については、後で詳述する。
As will be described later, the
露光ヘッド23により感光体ドラム21の表面に形成された静電潜像に対して現像ユニット24からトナーが付与されて、静電潜像がトナーにより現像される。なお、この画像形成装置1の現像ユニット24では、キャリア液内にトナーを概略重量比20%程度に分散させた液体現像剤を用いてトナー現像が行われる。この画像形成装置1では、従来一般的に使用されている、Isopar(商標:エクソン)をキャリア液とした低濃度(1〜2wt%)かつ低粘度の常温で揮発性を有する揮発性液体現像剤ではなく、高濃度かつ高粘度の、常温で不揮発性の樹脂中へ顔料などの着色剤を分散させた平均粒径1μmの固形粒子を、有機溶媒、シリコンオイル、鉱物油又は食用油等の液体溶媒中へ分散剤とともに添加し、トナー固形分濃度を約20%とした高粘度(30〜10000mPa・s程度)の液体現像剤が用いられる。
Toner is applied from the developing
第1スクイーズ部25および第2スクイーズ部26にはスクイーズローラーがそれぞれ設けられている。そして、各スクイーズローラーが回転しながら感光体ドラム21の表面と当接してトナー像の余剰キャリア液やカブリトナーを除去する。なお、本実施形態では2つのスクイーズ部25、26により余剰キャリア液やカブリトナーを除去しているが、スクイーズ部の個数や配置などはこれに限定されるものではなく、例えば1個のスクイーズ部を配置してもよい。
The
スクイーズ部25、26を通過してきたトナー像は一次転写ユニットにより中間転写ベルト31に一次転写される。この中間転写ベルト31は、その表面、より詳しくはその外周面にトナー像を一時的に担持可能な像担持体としての無端状ベルトであり、複数のローラー32、33、34および35に掛け渡されている。このうちローラー32はベルト駆動モーターM3に機械的に接続されて、中間転写ベルト31を図1の矢印方向D31に周回駆動するベルト駆動ローラーとして機能している。なお、中間転写ベルト31を掛け渡されたローラー32ないし35のうち、モーターにより駆動されるのは上記したベルト駆動ローラー32のみであり、他のローラー33、34および35は駆動部を有しない従動ローラーである。
The toner image that has passed through the
一次転写ユニットは一次転写バックアップローラー271を有しており、一次転写バックアップローラー271は中間転写ベルト31を挟んで感光体ドラム21と対向して配設されている。感光体ドラム21と中間転写ベルト31とが当接する一次転写位置TR1では、感光体ドラム21上のトナー像が中間転写ベルト31の外周面(一次転写位置TR1において下面)に転写される。こうして画像形成ステーション2Cにより形成されたシアン色のトナー像が中間転写ベルト31に転写される。同様に、他の画像形成ステーション2Y、2Mおよび2Kでもトナー像の転写が実行されることで、各色のトナー像が中間転写ベルト31上に順次重ね合わされ、フルカラーのトナー像が形成される。一方、モノクロトナー像が形成される際には、ブラック色に対応した画像形成ステーション2Kのみにおいて、中間転写ベルト31へのトナー像転写が行われる。
The primary transfer unit has a primary
こうして中間転写ベルト31に転写されたトナー像は二次転写位置TR2に搬送される。この二次転写位置TR2では、中間転写ベルト31を巻き掛けられたローラー34に対して二次転写ローラー4が中間転写ベルト31を挟んで対向配置されており、中間転写ベルト31表面と転写ローラー4表面とが互いに当接して転写ニップNPを形成している。すなわち、ローラー34は二次転写バックアップローラーとして機能している。二次転写ローラー4の回転シャフト421は、例えばバネのような弾性部材である押圧部45によって弾性的に、かつ中間転写ベルト31に対して近接・離間移動自在に支持されている。
The toner image thus transferred to the
二次転写位置TR2においては、中間転写ベルト31上に形成された単色あるいは複数色のトナー像が、一対のゲートローラー51から搬送経路PTに沿って搬送される記録材RMに転写される。なお、この実施形態では、液体現像剤を用いてトナー像を形成する湿式現像方式でトナー像を形成しているので、良好な転写特性を得るために、転写ニップにおいては中間転写ベルト31に対し記録材RMが高い押圧力で押圧されることが望まれる。また、液体現像剤を介在させるため、記録材RMが中間転写ベルト31に貼り付きジャムとなる可能性が高い。そこで、この画像形成装置1では、把持部を有する二次転写ローラー4が用いられている。
At the secondary transfer position TR2, the single-color or multi-color toner images formed on the
二次転写ローラー4は、円筒の外周面の一部を切り欠いてなる凹部41が設けられたローラー基材42を有している。このローラー基材42では、回転軸中心に方向D4に回転自在の回転シャフト421が二次転写バックアップローラー34の回転軸と平行または略平行に配置されるとともに、押圧部45により二次転写バックアップローラー34側に付勢されて所定の荷重(この実施形態では60kgf)が付加されている。そして、図示を省略するモーターから回転駆動力が回転シャフト421に与えられると、二次転写ローラー4は回転方向D4に回転する。
The
また、ローラー基材42の外周面、つまり凹部41の内部に相当する領域を除く表面領域にゴムや樹脂などの弾性層(図示省略)が形成されている。この弾性層はバックアップローラー34に巻き掛けられた中間転写ベルト31と対向して転写ニップNPを形成する。また、凹部41の内部には、記録材RMを把持するための把持部44が配設されている。この把持部44は、凹部41の内底部からローラー基材42の外周面に立設されたグリッパ支持部材と、グリッパ支持部材の先端部に対して接離自在に支持されたグリッパ部材とを有している。そして、グリッパ部材を駆動制御することで記録材RMの把持や把持開放を行うことが可能となっている。
An elastic layer (not shown) such as rubber or resin is formed on the outer peripheral surface of the
なお、トナー像が二次転写された記録材RMは、二次転写ローラー4から搬送経路PT上に設けられた定着ユニット7へ送出される。定着ユニット7では、記録材RMに転写されたトナー像に熱や圧力などが加えられて記録材RMへのトナー像の定着が行われる。
The recording material RM on which the toner image is secondarily transferred is sent from the
次に、露光ヘッド23の構成および動作について以下に詳述する。
Next, the configuration and operation of the
図2は露光ヘッドの構造を示す斜視図である。また、図3は露光ヘッドの平面および電気的構成を示す図である。なお図3では、露光ヘッド23の構成を拡大して図示するため、露光ヘッド23に配置される複数の発光素子の一部のみを図示している。この露光ヘッド23は、長手方向LGDに配列された複数の発光素子231を備えており、露光ヘッド23の幅方向LTDが副走査方向SDに平行もしくは略平行となるように感光体ドラム21に対向配置されている。この露光ヘッド23の本体232の内部には、ガラス基板であるヘッド基板233が設けられるとともに、このヘッド基板233に複数の発光素子231が主走査方向MD(長手方向LGD)に2行千鳥で並んで設けられている。また、発光素子231に対して、レンズアレイ234がヘッド基板233に対向して配置されている。したがって、発光素子231の発光面から射出した光ビームはレンズアレイ234に結像されて感光体ドラム21表面にスポットが照射される。なお、同図中の符号D0aは、主走査方向MDおよび副走査方向SDに直交する方向であって発光素子231の光の射出方向(換言すれば、露光ヘッド23から感光体ドラム21に向かう方向)、つまり光軸方向を意味している。
FIG. 2 is a perspective view showing the structure of the exposure head. FIG. 3 is a diagram showing the plane and electrical configuration of the exposure head. In FIG. 3, only a part of the plurality of light emitting elements arranged on the
また、上記のように配置された複数の発光素子231を駆動するための駆動回路DCが長手方向LGDに直線的に並んで配置されている。駆動回路DCのそれぞれは、TFT(thin film transistor)から構成されており、ヘッドコントローラー6の駆動データ設定部61により書き込まれた信号値(駆動データ)を一時的に保持し(具体的には、信号値としての電圧値を容量に記憶し)、当該信号値に応じた駆動電流を発光素子231に供給するものである。
Further, drive circuits DC for driving the plurality of
また、幅方向LTDにおいて、発光素子231と駆動回路DCとの間には、複数のコンタクトCTが形成されている。これら複数のコンタクトCTは、複数の発光素子231に対して一対一の対応関係で隣接して設けられており、長手方向LGDに直線的に並んでいる。そして、各発光素子231と、当該発光素子231に隣接するコンタクトCTとが配線WLa(図3の破線)で接続される。そして、発光素子231に接続されたコンタクトCTと、駆動回路DCとが配線WLbで接続される。そして、これらの配線経路を介して、駆動回路DCはそれぞれ対応する発光素子231に駆動電流を供給する。なお、図3に示すように、複数の発光素子231のうち、長手方向LGDの両端部に2個ずつ形成された発光素子231には駆動回路DCが接続されていない。つまり、これらの発光素子231は、駆動電流が供給されず、実際には発光しないダミー素子である。
In the width direction LTD, a plurality of contacts CT are formed between the light emitting
またヘッド基板233には、図3に示すように、幅方向LTDにおいて発光素子列に対し駆動回路DCの反対側(同図の下方側)で、複数のセンサー対SPが長手方向LGDに所定間隔だけ隔てて配置されている。なお、同図では2対のみ図示されているが、発光素子231の個数に応じて3対以上設けてもよい。
Further, as shown in FIG. 3, a plurality of sensor pairs SP are arranged on the
各センサー対SPは互いに分光感度特性が異なる光センサーSC1、SC2を組み合わせたものである。これらの光センサーのうち、図4(a)の実線で示す分光感度特性を有する光センサーSC1が本発明の「第1の光センサー」に相当し、同分光感度特性が本発明の「第1の分光感度特性」に相当する。また、もう一方の光センサーSC2が本発明の「第2の光センサー」に相当し、上記第1の分光感度特性と異なる第2の分光感度特性(同図(a)中の破線で示す特性)を有している。そして、これら第1の光センサーSC1と第2の光センサーSC2とが隣接して配置されている。なお、図3では光センサーSC1、SC2は長手方向LGDに並んで配置されているが、光センサーSC1、SC2の配設関係はこれに限定されるものではなく、各発光素子231で発光される光ビームを同時に受光することができる位置であれば任意である。
Each sensor pair SP is a combination of optical sensors SC1 and SC2 having different spectral sensitivity characteristics. Among these optical sensors, the optical sensor SC1 having the spectral sensitivity characteristic indicated by the solid line in FIG. 4A corresponds to the “first optical sensor” of the present invention, and the spectral sensitivity characteristic is the “first optical sensor” of the present invention. Corresponds to “spectral sensitivity characteristics”. The other optical sensor SC2 corresponds to the “second optical sensor” of the present invention, and is different from the first spectral sensitivity characteristic in the second spectral sensitivity characteristic (characteristic indicated by a broken line in FIG. 4A). )have. The first photosensor SC1 and the second photosensor SC2 are disposed adjacent to each other. In FIG. 3, the optical sensors SC1 and SC2 are arranged side by side in the longitudinal direction LGD. However, the arrangement relationship of the optical sensors SC1 and SC2 is not limited to this, and the
これらの光センサーSC1、SC2は光量算出部70に電気的に接続され、発光素子231から発光された光ビームを受光して当該光量に対応する信号を出力する。したがって、露光ヘッド23に設けられた複数の発光素子231のうち1つの発光素子231のみを点灯すると、当該発光素子231から発光された光ビームのみが光センサーSC1、SC2に受光される。そして、光センサーSC1、SC2による検出結果が光量算出部70に与えられ、光量算出部70が発光素子231から発光される光の光量を算出する。
These optical sensors SC1 and SC2 are electrically connected to the light
この光量算出部70は、2つのゲイン調整部71、72と、演算処理部73とを有している。ゲイン調整部71、72はそれぞれ光センサーSC1、SC2と電気的に接続されており、光センサーSC1、SC2の出力信号がそれぞれゲイン調整部71、72に入力される。ゲイン調整部71、72はともに同一構成を有し、それぞれ独立して光センサーSC1、SC2から出力される信号を増幅し、演算処理部73に出力する。
The light
図5はゲイン調整部の構成を示す電気構成図である。各ゲイン調整部71、72は演算増幅器(オペアンプ)OPを有しており、反転増幅器として使用される。すなわち、第1ゲイン調整部71では、演算増幅器OPの正側端子が接地される一方、負側端子が抵抗R5を介して第1光センサーSC1と電気的に接続されている。また、第2ゲイン調整部72では、演算増幅器OPの正側端子が接地される一方、負側端子が抵抗R5を介して第2光センサーSC2と電気的に接続されている。そして、各ゲイン調整部71、72とも4つの負帰還経路が形成されており、各負帰還経路に抵抗R1〜R4とスイッチSW1〜SW4がそれぞれ直列に介挿されている。したがって、ヘッドコントローラー6のメモリー62に記憶された補正データに応じてスイッチSW1〜SW4のON/OFFを制御することで負帰還回路が選択され、選択された回路の抵抗R1〜R4と抵抗R5との比により増幅度が決定される。このように補正データにより各ゲイン調整部71、72での増幅度を独立して多段階に設定可能となっている。なお、本実施形態では、補正データを次のデータ構造でメモリー62に記憶するとともに、ヘッドコントローラー6の補正データ設定部63が発光素子231の累積発光時間と露光ヘッド23の周辺温度に対応する補正データ設定部63をメモリー62から読出して各ゲイン調整部71、72での増幅度を制御している。これらについて図6を参照しながら説明する。
FIG. 5 is an electrical configuration diagram showing the configuration of the gain adjustment unit. Each
図6はセンサー補正データテーブルの構造を示す図である。上記した補正データは図6に示すデータ構造のセンサー補正データテーブルに組み込まれている。このセンサー補正データテーブルでは、アドレス8ビット、第1ゲイン調整部71に対応する第1補正データ4ビットおよび第2ゲイン調整部72に対応する第2補正データ4ビットが設定されている。また、アドレス8ビットは4ビット毎に発光素子231の累積発光時間と露光ヘッド23の周辺温度に対応させている。本実施形態では、アドレス0000-0000は温度0゜Cに対応する初期補正データ、アドレス0000-0001は温度10゜Cに対応する初期補正データ、アドレス0001−0000は累積発光時間100時間、温度0゜Cに対応する補正データ、アドレス0001−0001は累積発光時間100時間、温度10゜Cに対応する補正データといった具合に設定している。
FIG. 6 shows the structure of the sensor correction data table. The correction data described above is incorporated in the sensor correction data table having the data structure shown in FIG. In the sensor correction data table, an address of 8 bits, first correction data of 4 bits corresponding to the first
補正データ設定部63には、図示を省略する温度検出部から露光ヘッド23の周辺温度に関する温度データが入力されるとともに、図示を省略する累積発光時間カウント部から各発光素子231の累積発光時間を示す累積発光時間データが入力される。そして、補正データ設定部63は温度データおよび累積発光時間データに対応するアドレスを指定してメモリー62から第1補正データおよび第2補正データを読み出し、それぞれ第1ゲイン調整部71および第2ゲイン調整部72に出力する。
The correction
第1補正データが出力された第1ゲイン調整部71では、第1補正データを構成する4ビットのデジタル値のうち最下位ビットによりスイッチSW1の開閉が制御され、第2ないし第4ビットによりスイッチSW2〜SW4がそれぞれ開閉制御される。例えば温度10゜Cで累積発光時間100時間の場合、アドレスは0001-0001なので、メモリー62から読み出される第1補正データは0100である。したがって、第3ビットに対応するスイッチSW3のみONになるので、この時の増幅度はR3/R5となる。ここで、複数のスイッチがONになった場合はその合成抵抗とR5の比によって増幅度が定まる。本実施形態の場合では、16通りの経過時間に対してそれぞれ16通りの温度を設定し、対応する値を設定することが可能となっている。なお、第2ゲイン調整部72においても、第1ゲイン調整部71と同様にして増幅度を多段階に設定可能であるが、本実施形態では第2補正データを0001(初期補正データ)に固定して第2ゲイン調整部72の増幅度をR1/R5に固定している。
In the first
このように構成されたゲイン調整部71、72の出力、つまり演算増幅器OPの出力端子はともに演算処理部73に電気的に接続されている。この演算処理部73はゲイン調整部71、72から出力される信号を加算し、それを発光素子231で発光された光ビームの光量データとしてヘッドコントローラー6に出力する。このように演算処理部73で光センサーSC1、SC2で検出された結果を加算しており、その結果として第1光センサーSC1の分光感度特性と第2光センサーSC2の分光感度特性とを加算した合成分光感度特性で発光素子231からの光ビームを検出している。しかも、本実施形態では、ゲイン調整部72での増幅度を固定する一方、ゲイン調整部71での増幅度を変化させることができるため、図4(b)、(c)に示すように、ゲイン調整部71での増幅度によって合成分光感度特性は変化する。つまり、露光ヘッド23の周辺温度および発光素子231の累積発光時間に対応して合成分光感度特性を変化させて常に適切な分光感度特性で発光素子231で発光される光ビームの光量を検出することができる。その結果、経時変化や周辺環境の変化などにより発光素子231から発光される光の波長分布が大きく変動したとしても、発光素子231から発光される光の光量を正確に求めることができる。また、こうして求められた光量に基づき、感光体ドラム21に適切な光量の光ビームが照射されているか否かをヘッドコントローラー6により正確に判定することが可能となる。
The outputs of the
ところで、本実施形態ではセンサー補正データテーブルを用いて第1ゲイン調整部71の増幅度を制御しているが、センサー補正データテーブルは適当なタイミング(例えば装置出荷タイミング)で次に説明する駆動データ設定シーケンスおよび補正データ設定シーケンスを実行して作成している。
By the way, in the present embodiment, the amplification degree of the first
図7は駆動データ設定シーケンスを示すフローチャートである。この駆動データ設定シーケンスはメモリー62の駆動データテーブルに各発光素子231を駆動するための駆動データを設定するシーケンスである。なお、装置製造段階では各発光素子231を駆動するための駆動データとして予め初期駆動データが駆動データテーブルに設定され、その駆動データテーブルがメモリー62に記憶されている。
FIG. 7 is a flowchart showing a drive data setting sequence. This drive data setting sequence is a sequence for setting drive data for driving each
装置出荷タイミングで実行される駆動データ設定シーケンスでは、感光体ドラム21の分光感度特性と近似した分光感度特性で光量を測定する外部測定装置が用いられ、以下のようにして各発光素子231で発光される光ビームの光量を測定して駆動データを設定する。まず発光させる発光素子231を示すカウント値nを「1」に設定する、つまり最初に発光させる発光素子231を選択する(ステップS11)。そして、次のステップS12でカウント値nに対応する駆動データを駆動データテーブルから読み出し(破線矢印AR1)、当該駆動データでカウント値nに対応する発光素子231のみを発光させてドットnを点灯する。このように1ドット単位で発光素子231は駆動されて発光する。なお、駆動データテーブルでは、いずれのカウント値nに対しても予め初期駆動データが初期設定されているため、カウント値nのドットを最初に点灯する際には初期駆動データが用いられる。
In the drive data setting sequence executed at the device shipment timing, an external measuring device that measures the amount of light with a spectral sensitivity characteristic approximate to the spectral sensitivity characteristic of the
このカウント値nの発光素子231から発光された光ビームは外部測定装置の受光部に入射され、当該光ビームの光量が外部測定装置により測定される。そして、外部測定装置による測定値Pw(n)が基準となる光量Pwrefと一致しないとき(ステップS13で「NO」と判定されるとき)には駆動データDw(n)を調整し(ステップS14)、その調整後の駆動データDw(n)で発光素子231を発光させ、その光ビームの光量を外部測定装置により測定し、その測定値Pw(n)を光量Pwrefと比較する(ステップS13)。これらのステップS13、S14を、測定値Pw(n)が光量Pwrefと一致するまで繰り返して実行する。
The light beam emitted from the
そして、ステップS13で「YES」と判定される、つまりカウント値nの発光素子231から発光される光ビームの光量が基準の光量Pwrefとなった時点で、発光素子231を駆動している駆動データDw(n)をカウント値nの発光素子231の駆動に適した駆動データとして駆動データテーブルに書き込む(ステップS15、破線矢印AR2)。こうして求めた駆動データDw(n)でカウント値nの発光素子231を駆動することで感光体ドラム21に対して基準光量の光ビームを照射して所望のドットを形成することができる。
Then, when “YES” is determined in step S13, that is, when the light amount of the light beam emitted from the
こうしてカウント値nに対する最適な駆動データの駆動データテーブルへの書込が完了すると、カウント値nが最大値n(max)、つまり露光ヘッド23に設けられた発光素子231の個数となっているか否かを判定し(ステップS16)、カウント値nが最大値n(max)に達していない間、カウント値nを「1」だけインクリメントし(ステップS17)、ステップS12に戻って上記した処理(ステップS13〜S15)を実行する。そして、カウント値nが最大値n(max)となり、全発光素子231の各々について最適駆動データが設定されると、駆動データ設定シーケンスを終了する。したがって、駆動データ設定シーケンス後、駆動データテーブルに記憶されている駆動データに基づき各発光素子231を発光させると、発光素子間での光量ばらつきを抑制しながら、しかも所望の光量で感光体ドラム21を露光することができる。そこで、次に上記のようにして求めた駆動データに基づき発光素子231を1ドット単位で発光させるとともに、発光素子231で発光された光ビームを光センサーSC1、SC2で受光して光量を測定し、その測定結果に基づきセンサー補正データを作成する(補正データ設定シーケンス)。
When writing of the optimum drive data for the count value n to the drive data table is completed in this way, the count value n is the maximum value n (max), that is, whether or not the number of
図8は補正データ設定シーケンスを示すフローチャートである。前述の駆動データ設定シーケンスの実行によって設定された駆動データに基づき各発光素子231を発光した場合、各発光素子231から発光される光ビームの光量はほぼ等しいはずであるが、光センサーSC1、SC2で測定して得られる光量値は相互に異なることがある。これは分光感度特性の相違に起因するものである。そこで、補正データ設定シーケンスでは、以下のステップS21〜S27を実行することによって各発光素子231から発光される光ビームを受光した際に光量算出部70で求められる光量データがほぼ等しくなるように第1補正データを設定する。なお、装置の製造段階では各発光素子231に対応する第1補正データとして予め初期補正データがセンサー補正データテーブルに設定され、そのセンサー補正データテーブルがメモリー62に記憶されている。
FIG. 8 is a flowchart showing a correction data setting sequence. When each light emitting
まず発光させる発光素子231を示すカウント値nを「1」に設定する、つまり最初に発光させる発光素子231を選択する(ステップS21)。そして、次のステップS22でカウント値nに対応する第1補正データおよび第2補正データをセンサー補正データテーブルから読み出し(破線矢印AR1)、第1ゲイン調整部71および第2ゲイン調整部72での増幅度を設定するとともに、カウント値nに対応する駆動データでカウント値nに対応する発光素子231のみを発光させてドットnを点灯する。このように1ドット単位で発光素子231は駆動されて発光する。
First, the count value n indicating the
発光素子231で発光された光ビームは光センサーSC1、SC2で受光されて信号が光量算出部70に出力され、光量算出部70で当該光ビームの光量が算出されてヘッドコントローラー6に出力される。こうして光センサーSC1、SC2によって発光素子231で発光された光ビームの光量Ps(n)が計測される。そして、光センサーSC1、SC2および光量算出部70による測定値Ps(n)が基準となる光量Psrefと一致しないとき(ステップS23で「NO」と判定されるとき)には第1補正データDs(n)を調整し(ステップS24)、第1ゲイン調整部71の増幅度を変更する。これによって、例えば図4(b)および(c)に示すように第1補正データDs(n)の変更前後で合成分光感度特性を変化させる。また、こうして合成分光感度特性の変化後に上記駆動データで発光素子231を発光させ、発光素子231から出射される光ビームを光センサーSC1、SC2と光量算出部70により計測し、その計測値Ps(n)を光量Psrefと比較する(ステップS23)。これらのステップS23、S24を、計測値Ps(n)が光量Psrefと一致するまで繰り返して実行する。
The light beam emitted from the
そして、ステップS23で「YES」と判定される、つまりカウント値nの発光素子231から発光される光ビームの光量が基準の光量Psrefとなった時点で、第1ゲイン調整部71での増幅度を決定する第1補正データDs(n)をカウント値nの発光素子231の光量測定に適した第1補正データとしてセンサー補正データテーブルに書き込む(ステップS25、破線矢印AR2)。カウント値nに対する最適な補正データのセンサー補正データテーブルへの書込が完了すると、カウント値nが最大値n(max)、つまり露光ヘッド23での発光素子231の個数となっているか否かを判定し(ステップS26)、カウント値nが最大値n(max)に達していない間、カウント値nを「1」だけインクリメントし(ステップS27)、ステップS22に戻って上記した処理(ステップS23〜S25)を実行する。そして、カウント値nが最大値n(max)となり、全発光素子231の各々について最適補正データが設定されると、補正データ設定シーケンスを終了する。この時の補正データを基準温度、累積発光時間0の補正データとする。また、ヘッドコントローラー6は予め実験的に求められている知見を元に、前述の測定データから経時変化、温度変化に対応する補正データを求め、センサー補正データテーブルに格納する。
Then, when “YES” is determined in step S23, that is, when the light amount of the light beam emitted from the
なお、図8に示す補正データ設定シーケンスは装置出荷時に一度実行され、得られた補正データは出荷後も使用される。一方、駆動データ設定シーケンスは出荷後であっても適宜実施され、その都度駆動データテーブルは更新される。この時累積経過時間、温度によって補正データテーブルからは対応する第1補正データおよび第2補正データが参照され、正しく光量検出が行えるよう分光感度特性が適宜補正される。 Note that the correction data setting sequence shown in FIG. 8 is executed once at the time of shipment of the apparatus, and the obtained correction data is used even after shipment. On the other hand, the drive data setting sequence is appropriately implemented even after shipment, and the drive data table is updated each time. At this time, the corresponding first correction data and second correction data are referred to from the correction data table according to the accumulated elapsed time and temperature, and the spectral sensitivity characteristics are appropriately corrected so that the light quantity can be detected correctly.
以上のように本実施形態によれば、互いに異なる分光感度特性を有する2つの光センサーSC1、SC2により発光素子231から発光される光ビームを受光し、光センサーSC1から出力される信号を第1ゲイン調整部71で増幅させるとともに、光センサーSC2から出力される信号を第2ゲイン調整部72で増幅させた後、各ゲイン調整部71、72からの出力を加算して発光素子から発光される光の光量を算出している。したがって、発光素子231の経時変化や周辺環境(温度、湿度など)の変化などにより発光素子231から発光される光ビームの波長分布が変動したとしても、発光素子231から発光される光ビームの光量を正確に求めることができる。
As described above, according to the present embodiment, the light beam emitted from the
ここで、感光体ドラム21の感光部分を膜厚20μmのアモルファスシリコンで形成した場合、感光体ドラム21の正帯電分光感度特性は例えば図9に示すように感度がフラットな波長域は700nm〜730nmの範囲であり、その範囲から外れると、感度は比較的大きく低下する。これに対し、発光素子231として有機EL素子を用いた場合には例えば図10に示すように発光光量のピークは610nm近傍の周波数で最大であり、それを外れると光量が大幅に落ち込む。このように感光体ドラム21の感度範囲と、発光素子231の発光ピーク波長とは完全に一致しているとは言えず、しかも発光素子231の波長分布が短波長側にシフトすると、感光体ドラム21に形成されるドットの露光量変化が大きくなる。したがって、本発明の適用にあたって発光素子や潜像担持体の種類などについては特に限定されるものではないが、発光素子231として有機EL素子を用いてアモルファスシリコン感光体ドラム21に潜像を形成する画像形成装置において本発明を適用することは非常に有意義である。
Here, when the photosensitive portion of the
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、第2補正データとして固定値を用いて第2ゲイン調整部72での増幅度を固定化しているが、第1補正データと同様に露光ヘッド23の周辺温度および発光素子231の累積発光時間に応じて相違させてもよく、これによってきめ細かい制御を行うことができる。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications other than those described above can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above embodiment, the fixed value is used as the second correction data, and the amplification degree in the second
また、上記実施形態では、発光素子231として有機EL素子を用いているが、その他の発光素子、例えばLED、無機EL素子、レーザー素子などを用いた装置に対しても本発明を適用することができる。
In the above embodiment, an organic EL element is used as the
また、上記実施形態では、発光素子231が搭載されたヘッド基板233に対して光センサーSC1、SC2を一体的に形成しているが、個別の光センサーを発光素子231と別に設けてもよい。また、光センサーの個数は2個に限定されるものではなく、3個以上設けてもよい。
In the above embodiment, the optical sensors SC1 and SC2 are formed integrally with the
また、上記実施形態では、4つの露光ヘッド23を有する画像形成装置1に対して本発明を適用しているが、本発明は1つ以上の露光ヘッドを有する画像形成装置全般に対して適用することができる。
In the above embodiment, the present invention is applied to the
1…画像形成装置、 21…感光体ドラム(潜像担持体)、 23…露光ヘッド、 63…補正データ設定部(制御部)、 70…光量算出部、 71…第1ゲイン調整部(第1の増幅部)、 72…第2ゲイン調整部(第2の増幅部)、 73…演算処理部、 231…発光素子、 SC1…第1の光センサー、 SC2…第2の光センサー
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記基板に配されて光を発光する発光素子と、
第1の分光感度特性を有し、前記発光素子から発光される光を受光する第1の光センサーと、
前記第1の分光感度特性と異なる第2の分光感度特性を有し、前記発光素子から発光される光を受光する第2の光センサーと、
を備えたことを特徴とする露光ヘッド。 A substrate,
A light emitting element arranged on the substrate to emit light;
A first photosensor having a first spectral sensitivity characteristic and receiving light emitted from the light emitting element;
A second photosensor having a second spectral sensitivity characteristic different from the first spectral sensitivity characteristic and receiving light emitted from the light emitting element;
An exposure head comprising:
前記第2の光センサーで検出された結果を増幅する第2の増幅部と、を有し、
前記光量算出部は、前記第1の増幅部からの出力と前記第2の増幅部からの出力とを加算して前記発光素子から発光される光の光量を算出する請求項2に記載の露光ヘッド。 A first amplifying unit for amplifying a result detected by the first photosensor;
A second amplification unit for amplifying the result detected by the second photosensor;
3. The exposure according to claim 2, wherein the light amount calculation unit calculates an amount of light emitted from the light emitting element by adding an output from the first amplification unit and an output from the second amplification unit. head.
前記増幅制御部は、前記環境検出部で検出された結果に基づき前記第1の増幅部の増幅度と前記第2の増幅部の増幅度とを調整する請求項4に記載の露光ヘッド。 An environment detector that detects temperature or humidity
The exposure head according to claim 4, wherein the amplification control unit adjusts the amplification degree of the first amplification unit and the amplification degree of the second amplification unit based on a result detected by the environment detection unit.
前記増幅制御部は、前記発光時間算出部で算出された結果に基づき前記第1の増幅部の増幅度と前記第2の増幅部の増幅度とを調整する請求項4または5に記載の露光ヘッド。 A light emission time calculating unit for calculating a cumulative light emission time of the light emitting element;
6. The exposure according to claim 4, wherein the amplification control unit adjusts the amplification degree of the first amplification unit and the amplification degree of the second amplification unit based on the result calculated by the light emission time calculation unit. head.
前記露光ヘッドにより潜像が形成される潜像担持体と、
前記第1の光センサーで検出された結果と、前記第2の光センサーで検出された結果とに基づき前記発光素子の光量を調整して発光させて前記潜像担持体を露光する制御部と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。 A substrate, a light emitting element disposed on the substrate to emit light, a first optical sensor having a first spectral sensitivity characteristic and receiving light emitted from the light emitting element, and the first spectral sensitivity characteristic; An exposure head having a second photosensor for receiving light emitted from the light emitting element having a second spectral sensitivity characteristic different from
A latent image carrier on which a latent image is formed by the exposure head;
A control unit that adjusts the light amount of the light emitting element based on a result detected by the first photosensor and a result detected by the second photosensor to emit light to expose the latent image carrier; ,
An image forming apparatus comprising:
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