JP2015199207A - Image formation device and image formation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子写真プロセスを用いて画像形成を行うコピー機や複写機等の画像形成装置に関する。特に、画像形成時に感光体を露光して静電潜像を形成する露光器を備えた画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine or a copying machine that forms an image using an electrophotographic process. In particular, the present invention relates to an image forming apparatus including an exposure device that exposes a photoreceptor to form an electrostatic latent image during image formation.
電子写真方式による画像形成装置には、回転する感光体ドラムを複数の発光素子を備える長尺の露光ヘッド(露光器)により露光することで、感光体ドラム上に静電潜像を形成するものがある。発光素子には、LED(Light Emitting Diode)素子や有機EL(Electro-Luminescence)素子等の固体発光素子を用いることができる。露光ヘッドは、感光体ドラムの回転軸方向に配列した複数の発光素子(以下、「発光素子アレイ」という。)と、各発光素子の光を感光体ドラム上に結像するロッドレンズアレイとを備える。露光ヘッドは、回転する感光体ドラムに対して光を照射する。そのために、感光体ドラム上には感光体ドラムの周方向を走査方向として光スポットが形成される。 In an electrophotographic image forming apparatus, an electrostatic latent image is formed on a photosensitive drum by exposing a rotating photosensitive drum with a long exposure head (exposure device) having a plurality of light emitting elements. There is. As the light emitting element, a solid light emitting element such as an LED (Light Emitting Diode) element or an organic EL (Electro-Luminescence) element can be used. The exposure head includes a plurality of light emitting elements (hereinafter referred to as “light emitting element array”) arranged in the direction of the rotation axis of the photosensitive drum, and a rod lens array that forms an image of light of each light emitting element on the photosensitive drum. Prepare. The exposure head irradiates light to the rotating photosensitive drum. Therefore, a light spot is formed on the photosensitive drum with the circumferential direction of the photosensitive drum as the scanning direction.
発光素子アレイの長さは、感光体ドラム上の画像形成領域の回転軸方向の長さに応じて決まり、発光素子の間隔は、画像形成装置の解像度に応じて決まる。例えば、画像形成装置の解像度が1200[dpi(dot per inch)]の場合、形成される画像の画素間隔が21.1[μm](小数点2桁以降は省略)であるために、発光素子の間隔も21.1[μm]となる。発光素子アレイは、感光体ドラムの回転軸方向の印字幅以上の長さが必要であり、発光素子数は印字幅と解像度とによって決まる。例えば、感光体ドラムの回転軸方向の印字幅が297[mm]で、画像形成装置の解像度が1200[dpi]の場合、発光素子アレイには、画素数と同数の約14000個の発光素子が配列される。 The length of the light emitting element array is determined according to the length of the image forming area on the photosensitive drum in the rotation axis direction, and the interval between the light emitting elements is determined according to the resolution of the image forming apparatus. For example, when the resolution of the image forming apparatus is 1200 [dpi (dot per inch)], the pixel interval of the image to be formed is 21.1 [μm] (the digits after the decimal point are omitted). The interval is also 21.1 [μm]. The light emitting element array needs to be longer than the print width in the rotation axis direction of the photosensitive drum, and the number of light emitting elements is determined by the print width and resolution. For example, when the printing width in the rotation axis direction of the photosensitive drum is 297 [mm] and the resolution of the image forming apparatus is 1200 [dpi], the light emitting element array has about 14000 light emitting elements equal to the number of pixels. Arranged.
このような露光ヘッドを用いた画像形成装置は、レーザビームをポリゴンモータで偏向走査するレーザ走査方式の画像形成装置と比較して使用する部品数が少ないために、装置の小型化、低コスト化が容易である。また、被照射面となる感光体ドラムの表面との焦点距離を高精度に位置決めすることで、感光体ドラムの露光により形成される光スポットの小径化が可能である。光スポットを小型化することで、画像形成装置の解像力を高めて、画像の鮮鋭性を高めることができる。 An image forming apparatus using such an exposure head uses fewer parts than a laser scanning image forming apparatus that deflects and scans a laser beam with a polygon motor, thereby reducing the size and cost of the apparatus. Is easy. Further, by positioning the focal distance with the surface of the photosensitive drum as the irradiated surface with high accuracy, it is possible to reduce the diameter of the light spot formed by exposure of the photosensitive drum. By reducing the size of the light spot, the resolution of the image forming apparatus can be increased and the sharpness of the image can be increased.
しかし、感光体ドラムの回転により感光体ドラムの周方向を走査方向として光スポットが形成されるために、静電潜像は、走査方向に引き伸ばされて画像ボケが生じることがある。走査方向の画像ボケは、文字のプロポーション劣化や縦ライン、横ラインのライン幅不一致等の画像弊害の原因となる。発光素子の応答時間(立ち上がり時間、立ち下り時間)が長くかかる場合も、走査方向への画像ボケが大きくなる。一般に、有機EL素子を駆動する有機半導体を用いたTFT(Thin Film Transistor)は、応答速度が遅い。そのために、特に有機EL素子を発光素子に用いた露光ヘッドでは、発光素子の応答速度が遅く、走査方向の解像力低下が発生しやすいという問題がある。 However, since the light spot is formed by the rotation of the photosensitive drum with the circumferential direction of the photosensitive drum as the scanning direction, the electrostatic latent image may be stretched in the scanning direction to cause image blur. Image blur in the scanning direction causes image detriment such as character proportion deterioration and line width mismatch between vertical and horizontal lines. Even when the response time (rise time, fall time) of the light emitting element is long, the image blur in the scanning direction becomes large. In general, a TFT (Thin Film Transistor) using an organic semiconductor that drives an organic EL element has a low response speed. Therefore, particularly in an exposure head using an organic EL element as a light emitting element, there is a problem that the response speed of the light emitting element is slow and the resolution in the scanning direction is likely to decrease.
特許文献1には、発光素子の応答速度を改善するために、発光素子の発光開始のタイミングで発光の立ち上がりをアシストするための電流印加回路を設ける構成が開示されている。特許文献1では、立ち上がり時間を改善することができるが、立ち下がり時間の遅延に対しては効果を持たない。また、個々の発光素子に対して電流印加回路を設ける必要があり、発光素子の数が多い場合、回路規模が大幅に増大してコストアップの原因になる。 Patent Document 1 discloses a configuration in which a current application circuit is provided to assist the rise of light emission at the light emission start timing of the light emitting element in order to improve the response speed of the light emitting element. In Patent Document 1, the rise time can be improved, but it has no effect on the fall time delay. In addition, it is necessary to provide a current application circuit for each light emitting element, and when the number of light emitting elements is large, the circuit scale is greatly increased, resulting in an increase in cost.
本発明は、解像力の低下を防止して画像劣化を改善する画像形成装置を提供することを主たる課題とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is a main object of the present invention to provide an image forming apparatus that improves image deterioration by preventing a decrease in resolution.
上記課題を解決する本発明の画像形成装置は、画素毎の濃度を表す画像データに応じた画像が形成される感光体と、複数の発光素子を有し、各発光素子から出射する光により前記感光体を走査して前記画像を形成する露光器と、各画素の前記濃度を、当該濃度により決まる露光量の走査方向への露光分布と非走査方向への露光分布とが略同じになるように補正し、補正した前記濃度に基づいて、前記発光素子から出射される光量を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。 An image forming apparatus of the present invention that solves the above-described problem has a photosensitive member on which an image corresponding to image data representing the density for each pixel is formed, and a plurality of light emitting elements, and the light emitted from each light emitting element An exposure device that scans a photoconductor to form the image, and the exposure distribution in the scanning direction and the exposure distribution in the non-scanning direction of the exposure amount determined by the density are substantially the same for each pixel. And control means for controlling the amount of light emitted from the light emitting element based on the corrected density.
本発明によれば、
走査方向と非走査方向との露光分布を略同じにすることで、走査方向の画像ボケを防止する。これにより、解像力の低下を防止して画像劣化を改善することができる。
According to the present invention,
By making the exposure distributions in the scanning direction and the non-scanning direction substantially the same, image blurring in the scanning direction is prevented. Thereby, it is possible to prevent the degradation of the resolution and improve the image deterioration.
以下、実施形態を添付の図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[第1実施形態]
本実施形態の画像形成装置は、発光素子として複数の有機EL素子を基板上に配列した露光器を備え、この露光器により感光体ドラムの表面を露光する。画像形成装置は、画像を表す画像データにフィルタ処理を行うことで、露光器による走査方向及び走査方向に垂直な非走査方向の画像のボケ量を調整する。画像データは、形成する画像の画素毎の色や濃度、露光量等の画像形成に必要な情報を含む。なお、露光器の発光素子には、有機EL素子の他に、LED素子を用いてもよい。
[First Embodiment]
The image forming apparatus of this embodiment includes an exposure device in which a plurality of organic EL elements are arranged on a substrate as light emitting elements, and the surface of the photosensitive drum is exposed by the exposure device. The image forming apparatus adjusts the amount of blur of the image in the scanning direction by the exposure device and in the non-scanning direction perpendicular to the scanning direction by performing filter processing on the image data representing the image. The image data includes information necessary for image formation such as color, density, exposure amount, and the like for each pixel of the image to be formed. In addition to the organic EL element, an LED element may be used as the light emitting element of the exposure device.
<画像形成装置の構成>
図1は、本実施形態の画像形成装置の全体構成図である。画像形成装置は、スキャナ部500、作像部503、定着部504、及び給紙/搬送部505を備える。画像形成装置のこれらの構成要素は、図示しないプリンタ制御部により動作を制御される。プリンタ制御部の制御により、以下に説明するスキャナ、作像、定着、給紙/搬送の各処理が円滑に行われる。
<Configuration of image forming apparatus>
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an image forming apparatus according to the present exemplary embodiment. The image forming apparatus includes a scanner unit 500, an image forming unit 503, a fixing unit 504, and a paper feeding / conveying unit 505. The operation of these components of the image forming apparatus is controlled by a printer control unit (not shown). Under the control of the printer control unit, the scanner, image forming, fixing, and paper feeding / conveying processes described below are smoothly performed.
スキャナ部500は、原稿台上に載置された原稿に光を照射して原稿画像を光学的に読み取る。スキャナ部500は、読み取った原稿画像を電気信号に変換して画像データを生成する。 The scanner unit 500 irradiates light on a document placed on a document table and optically reads a document image. The scanner unit 500 converts the read document image into an electrical signal and generates image data.
作像部503は、スキャナ部500で生成された画像データに応じて画像形成処理を行う。作像部503は、露光器である露光ヘッド106、ドラム形状の感光体である感光体ドラム502、及び転写体ベルト511を備える。露光ヘッド106は、画像データに応じて光を出射して感光体ドラム502を露光する。露光ヘッド106は4個設けられる(露光ヘッド106a、106b、106c、106d)。露光ヘッド106に対応して、感光体ドラム502も4個設けられる。感光体ドラム502は、回転駆動され、帯電器により表面が帯電される。感光体ドラム502は、表面の帯電後に露光ヘッド106により露光されることで、画像データに応じた静電潜像が形成される。感光体ドラム502が回転中に露光されるために、感光体ドラム502の周方向が走査方向になる。静電潜像は、トナーにより現像される。これにより、感光体ドラム502には、トナー像が形成される。 The image forming unit 503 performs image forming processing according to the image data generated by the scanner unit 500. The image forming unit 503 includes an exposure head 106 that is an exposure device, a photosensitive drum 502 that is a drum-shaped photosensitive member, and a transfer belt 511. The exposure head 106 emits light according to image data to expose the photosensitive drum 502. Four exposure heads 106 are provided (exposure heads 106a, 106b, 106c, 106d). Corresponding to the exposure head 106, four photosensitive drums 502 are also provided. The photosensitive drum 502 is driven to rotate, and the surface is charged by a charger. The photosensitive drum 502 is exposed by the exposure head 106 after the surface is charged, whereby an electrostatic latent image corresponding to the image data is formed. Since the photosensitive drum 502 is exposed while rotating, the circumferential direction of the photosensitive drum 502 becomes the scanning direction. The electrostatic latent image is developed with toner. As a result, a toner image is formed on the photosensitive drum 502.
4個の感光体ドラム502は、各々異なる色のトナーによるトナー像が形成される。本実施形態では、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)、ブラック(K)の4色のトナー像が形成される。各感光体ドラム502に形成されたトナー像は、転写体ベルト511に、順次、重なるように転写される。これにより転写体ベルト511には、色ズレのないフルカラーのトナー像が形成される。転写後に各感光体ドラム502に残留する残トナーは回収される。 On the four photosensitive drums 502, toner images are formed with toners of different colors. In this embodiment, four color toner images of cyan (C), magenta (M), yellow (Y), and black (K) are formed. The toner images formed on the respective photosensitive drums 502 are sequentially transferred onto the transfer belt 511 so as to overlap each other. As a result, a full-color toner image without color misregistration is formed on the transfer belt 511. The residual toner remaining on each photosensitive drum 502 after the transfer is collected.
給紙/搬送部505は、画像印刷用の用紙がセットされる給紙トレイ107、手差しトレイ509、及び外部給紙装置508を備えており、作像部503による画像形成処理のタイミングに合わせて用紙を作像部503に搬送する。給紙/搬送部505は、例えば、転写体ベルト511へのトナー像の転写終了のタイミングに合わせて、用紙を作像部503に搬送する。作像部503に搬送された用紙には、転写体ベルト511に形成されたトナー像が転写される。トナー像が転写された用紙は、定着部504に搬送される。 The paper feeding / conveying unit 505 includes a paper feeding tray 107 on which paper for image printing is set, a manual feed tray 509, and an external paper feeding device 508. The paper feeding / conveying unit 505 matches the timing of image forming processing by the image forming unit 503. The sheet is conveyed to the image forming unit 503. The sheet feeding / conveying unit 505 conveys the sheet to the image forming unit 503 in accordance with, for example, the end timing of the transfer of the toner image to the transfer belt 511. The toner image formed on the transfer belt 511 is transferred to the sheet conveyed to the image forming unit 503. The sheet on which the toner image is transferred is conveyed to the fixing unit 504.
定着部504は、ローラやベルトの組み合わせによって構成され、ハロゲンヒータ等の熱源を備える。定着部504は、用紙に転写されたトナー像を熱と圧力により溶解、定着させる。定着部504でトナー像が定着された用紙は、排出ローラ510により、画像形成装置の外部に排出される。 The fixing unit 504 is configured by a combination of a roller and a belt, and includes a heat source such as a halogen heater. The fixing unit 504 melts and fixes the toner image transferred to the paper by heat and pressure. The sheet on which the toner image is fixed by the fixing unit 504 is discharged to the outside of the image forming apparatus by the discharge roller 510.
<露光ヘッドの構成>
図2は、露光ヘッド106の構成説明図である。図2(a)は、感光体ドラム502に対する露光ヘッド106の配置を表す。図2(b)は、露光ヘッド106からの出射される光の感光体ドラム502における集光状態を表す。露光ヘッド106及び感光体ドラム502は、各々、不図示の取り付け部材により画像形成装置に取り付けられる。
<Configuration of exposure head>
FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of the exposure head 106. FIG. 2A shows the arrangement of the exposure head 106 with respect to the photosensitive drum 502. FIG. 2B shows a light condensing state of the light emitted from the exposure head 106 on the photosensitive drum 502. The exposure head 106 and the photosensitive drum 502 are each attached to the image forming apparatus by an attachment member (not shown).
露光ヘッド106は、複数の有機EL素子からなる発光素子アレイである有機EL素子アレイ601と、有機EL素子アレイ601が実装される基板602と、ロッドレンズアレイ603とを備える。有機EL素子アレイ601は、感光体ドラム502の回転軸方向に沿って有機EL素子が一列に並んで構成される。有機EL素子アレイ601、基板602、及びロッドレンズアレイ603は、ハウジング604に取り付けられて一体に構成される。露光ヘッド106は、単体で各スポット(露光位置)のピント調整、光量調整を行う。露光時には感光体ドラム502が回転する。そのために複数の有機EL素子の各々から出射される光は、感光体ドラム502を、有機EL素子の並びに垂直な方向である感光体ドラム502の周方向に走査する。 The exposure head 106 includes an organic EL element array 601 that is a light emitting element array composed of a plurality of organic EL elements, a substrate 602 on which the organic EL element array 601 is mounted, and a rod lens array 603. The organic EL element array 601 includes organic EL elements arranged in a line along the rotation axis direction of the photosensitive drum 502. The organic EL element array 601, the substrate 602, and the rod lens array 603 are attached to the housing 604 and integrally configured. The exposure head 106 performs focus adjustment and light amount adjustment of each spot (exposure position) as a single unit. At the time of exposure, the photosensitive drum 502 rotates. Therefore, the light emitted from each of the plurality of organic EL elements scans the photosensitive drum 502 in the circumferential direction of the photosensitive drum 502, which is a direction perpendicular to the organic EL elements.
ロッドレンズアレイ603は、有機EL素子アレイ601の光を被照射面(感光体ドラム502の表面)に等倍の関係で照射する正立等倍の光学特性を有する光学系である。露光ヘッド106は、感光体ドラム502とロッドレンズアレイ603との間の距離及びロッドレンズアレイ603と有機EL素子アレイ601との距離が、所定の焦点距離となるように配置される。これにより、感光体ドラム502上に、有機EL素子アレイ601の発光面形状と配列位置に応じた光スポットが形成される。有機EL素子の発光面サイズが大きくなると、感光体ドラム502上の光スポットも大きくなる。また、各有機EL素子の間隔を狭めることで、露光ヘッド106の解像度が高くなる。例えば解像度が1200[dpi]の露光ヘッド106の場合、有機EL素子は、21.16[μm]の間隔で基板602上に配列される。 The rod lens array 603 is an optical system having an erecting equal magnification optical characteristic that irradiates the irradiated surface (the surface of the photosensitive drum 502) with the same magnification relationship with the light of the organic EL element array 601. The exposure head 106 is arranged such that the distance between the photosensitive drum 502 and the rod lens array 603 and the distance between the rod lens array 603 and the organic EL element array 601 are a predetermined focal length. As a result, a light spot corresponding to the light emitting surface shape and arrangement position of the organic EL element array 601 is formed on the photosensitive drum 502. As the light emitting surface size of the organic EL element increases, the light spot on the photosensitive drum 502 also increases. Moreover, the resolution of the exposure head 106 is increased by reducing the interval between the organic EL elements. For example, in the case of the exposure head 106 having a resolution of 1200 [dpi], the organic EL elements are arranged on the substrate 602 at an interval of 21.16 [μm].
露光ヘッド106は、組み立て時に、焦点距離を合わせるためのピント調整及び有機EL素子毎の光量を合わせるための光量調整が行われる。ピント調整では、ロッドレンズアレイ603と有機EL素子アレイ601との距離が所望の値となるように、ロッドレンズアレイ603の取り付け位置の調整が行われる。光量調整では、各有機EL素子を順次発光させて、ロッドレンズアレイ603を介して集光させた光が所定の光量になるように各有機EL素子の駆動電流が調整される。 When the exposure head 106 is assembled, focus adjustment for adjusting the focal length and light amount adjustment for adjusting the light amount of each organic EL element are performed. In the focus adjustment, the attachment position of the rod lens array 603 is adjusted so that the distance between the rod lens array 603 and the organic EL element array 601 becomes a desired value. In the light amount adjustment, each organic EL element is caused to emit light sequentially, and the drive current of each organic EL element is adjusted so that the light condensed through the rod lens array 603 has a predetermined light amount.
有機EL素子は、公知の材料及び構造であり、同様の発光特性を有するものであれば、材料、構造に制約はない。図3は、有機EL素子アレイ601の構成説明図である。有機EL素子300は、TFT駆動部302、発光部306、及び電極パタン303、309により構成される。各有機EL素子300は、コントローラから発光を制御するための制御信号を取得する。各有機EL素子300のTFT駆動部302は、取得した制御信号に応じて、発光部306からの光の出射を制御する。有機EL素子アレイ601は、発光点毎にこのような有機EL素子300を備えるアクティブマトリックス駆動方式である。 The organic EL element is a known material and structure, and there are no restrictions on the material and structure as long as they have similar light emission characteristics. FIG. 3 is an explanatory diagram of the configuration of the organic EL element array 601. The organic EL element 300 includes a TFT driving unit 302, a light emitting unit 306, and electrode patterns 303 and 309. Each organic EL element 300 acquires a control signal for controlling light emission from the controller. The TFT drive unit 302 of each organic EL element 300 controls the emission of light from the light emitting unit 306 according to the acquired control signal. The organic EL element array 601 is an active matrix driving system including such an organic EL element 300 for each light emitting point.
図4は、有機EL素子300の構成説明図である。本実施形態の有機EL素子300はボトムエミッション構造であるが、これに限らず、トップエミッション構造であってもよい。 FIG. 4 is an explanatory diagram of the configuration of the organic EL element 300. The organic EL element 300 of the present embodiment has a bottom emission structure, but is not limited thereto, and may have a top emission structure.
図4(a)は、基板602上の有機EL素子300の断面図である。本実施形態の基板602は、光透過率の高い透明なガラス素材で構成される。有機EL素子300で発生した光は、基板602側から出射される。基板602上には、TFT駆動部302と電極パタン303とが形成される。有機EL素子300がボトムエミッション構造で電極パタン303側から光が出射されるため、電極パタン303は、ITO(Indium Tin Oxide)等の光透過率の高い金属酸化物膜により構成される。 FIG. 4A is a cross-sectional view of the organic EL element 300 on the substrate 602. The substrate 602 of this embodiment is made of a transparent glass material having a high light transmittance. The light generated in the organic EL element 300 is emitted from the substrate 602 side. On the substrate 602, a TFT driving unit 302 and an electrode pattern 303 are formed. Since the organic EL element 300 has a bottom emission structure and light is emitted from the electrode pattern 303 side, the electrode pattern 303 is composed of a metal oxide film having a high light transmittance such as ITO (Indium Tin Oxide).
電極パタン309は、有機EL素子の発光部306を挟んで電極パタン303と対向する位置に形成され、基板602の接地層に接続される。電極パタン309は、光の出射方向とは逆に位置する。そのために電極パタン309は、ITO等の光透過率の高い材料を用いる必要はなく、Al等の導電性を有する金属酸化物膜により構成される。 The electrode pattern 309 is formed at a position facing the electrode pattern 303 with the light emitting unit 306 of the organic EL element interposed therebetween, and is connected to the ground layer of the substrate 602. The electrode pattern 309 is positioned opposite to the light emission direction. Therefore, the electrode pattern 309 does not need to use a material with high light transmittance such as ITO, and is configured by a metal oxide film having conductivity such as Al.
有機EL素子の発光部306は、正孔注入層304、正孔輸送層305、発光層313、電子輸送層307、及び電子注入層308から構成され、電極パタン303、309間に印加された電圧に応じて発光する。 The light emitting unit 306 of the organic EL element includes a hole injection layer 304, a hole transport layer 305, a light emission layer 313, an electron transport layer 307, and an electron injection layer 308, and a voltage applied between the electrode patterns 303 and 309. Emits light in response to.
正孔注入層304は、MoO3(三酸化モリブデン)やCuPc(銅フロタシアニン)等を材料として電極パタン303上に形成され、電極パタン303から印加された電圧に応じて正孔輸送層305に正孔を注入する。正孔輸送層305は、α−NPD(ナフチルフェニルジアミン)等を材料として正孔注入層304上に形成され、発光層313に正孔を供給する。 The hole injection layer 304 is formed on the electrode pattern 303 using MoO3 (molybdenum trioxide), CuPc (copper furocyanine), or the like as a material, and holes are transferred to the hole transport layer 305 according to the voltage applied from the electrode pattern 303. Inject. The hole transport layer 305 is formed on the hole injection layer 304 using α-NPD (naphthylphenyldiamine) or the like as a material, and supplies holes to the light emitting layer 313.
電子注入層308は、Li2O(酸化リチウム)等を材料として電極パタン309下部に形成され、電極パタン309から印加された電圧に応じて電子輸送層307に電子を注入する。電子輸送層307は、Alq3(トリスアルミニウム)等を材料として電子注入層308の下部に形成され、発光層313に電子を供給する。 The electron injection layer 308 is formed below the electrode pattern 309 using Li 2 O (lithium oxide) or the like as a material, and injects electrons into the electron transport layer 307 according to the voltage applied from the electrode pattern 309. The electron transport layer 307 is formed below the electron injection layer 308 using Alq 3 (Tris aluminum) or the like as a material, and supplies electrons to the light emitting layer 313.
発光層313は、電子輸送層307から供給された電子の量及び正孔注入層304から供給された正孔の量に応じた強度で発光する。発光層313は、有機発光材料で形成される層であり、感光体ドラム502の感光特性に応じた波長領域で発光するような、公知の有機材料を用いる。 The light emitting layer 313 emits light with an intensity corresponding to the amount of electrons supplied from the electron transport layer 307 and the amount of holes supplied from the hole injection layer 304. The light emitting layer 313 is a layer formed of an organic light emitting material, and a known organic material that emits light in a wavelength region corresponding to the photosensitive characteristics of the photosensitive drum 502 is used.
発光部306、電極パタン303、309、及びTFT駆動部302は、レジスト膜311、312によって封止されており、内部への水分の混入を防ぎ、且つ電気的絶縁性を有する構造となっている。なお、封止方法としてはレジスト膜を成膜する方法以外に、ガラス素材で密封構造を作り、密封した空間に水分吸着剤などを封入するような公知の封止技術を用いてもよい。 The light emitting unit 306, the electrode patterns 303 and 309, and the TFT driving unit 302 are sealed with resist films 311 and 312 to prevent moisture from entering inside and to have an electrical insulating property. . As a sealing method, besides a method of forming a resist film, a known sealing technique in which a sealing structure is made of a glass material and a moisture adsorbent is sealed in the sealed space may be used.
このような発光部306は、発光層313の材料として低分子材料を用いる場合、真空蒸着法により製造される。真空蒸着法では、蒸発源によって気化した低分子の有機EL素子300の材料が、基板602上に密着したメタルマスクの開口部から浸透し膜形成を行う。各製造プロセスで用いるメタルマスクのマスクパタンを任意に設計することで、発光部306、TFT駆動部302、電極パタン303、309等を任意の設計値となるように製造することができる。 Such a light emitting unit 306 is manufactured by a vacuum deposition method when a low molecular material is used as the material of the light emitting layer 313. In the vacuum evaporation method, the material of the low-molecular organic EL element 300 vaporized by the evaporation source penetrates from the opening of the metal mask that is in close contact with the substrate 602 to form a film. By arbitrarily designing the mask pattern of the metal mask used in each manufacturing process, the light emitting unit 306, the TFT driving unit 302, the electrode patterns 303, 309, and the like can be manufactured to have arbitrary design values.
なお、発光部306の発光層313の材料として高分子材料を用いる場合、発光層313をインクジェット印刷方式により成膜してもよい。インクジェット印刷方式では、高分子有機EL材料を所定の位置に塗布することにより、真空蒸着法と同様に、発光素子を任意の形状で製造することができる。 Note that in the case where a polymer material is used as the material of the light-emitting layer 313 of the light-emitting portion 306, the light-emitting layer 313 may be formed by an inkjet printing method. In the inkjet printing method, a light-emitting element can be manufactured in an arbitrary shape by applying a polymer organic EL material at a predetermined position, similarly to the vacuum deposition method.
図4(b)は、TFT駆動部302の回路構成図である。TFT駆動部302は、2個のTFT401、403及びコンデンサ402を備える。 FIG. 4B is a circuit configuration diagram of the TFT drive unit 302. The TFT drive unit 302 includes two TFTs 401 and 403 and a capacitor 402.
TFT401のソース電極には基準電圧Vrが入力され、ゲート電極にはチップセレクト信号Csが入力される。基準電圧Vr及びチップセレクト信号Csは、コントローラから入力される、発光を制御するための制御信号である。チップセレクト信号Csがオン状態になると、TFT401のゲートがオン状態になり、基準電圧VrがTFT401のドレイン電極に伝達されて、コンデンサ402が基準電圧Vrと略同電圧となるように充電される。TFT403は、ソース電極が電源に接続され、ゲート電極がコンデンサ402に接続されており、ゲート電圧に応じた安定した電圧をドレイン電極側に伝達する。TFT403のドレイン電極は有機EL素子300の発光部306に接続される。TFT駆動部302により、有機EL素子300は、チップセレクト信号Csがオン状態となったときにコンデンサ402に保持された基準電圧Vrに応じた駆動電圧で発光する。 A reference voltage Vr is input to the source electrode of the TFT 401, and a chip select signal Cs is input to the gate electrode. The reference voltage Vr and the chip select signal Cs are control signals for controlling light emission input from the controller. When the chip select signal Cs is turned on, the gate of the TFT 401 is turned on, the reference voltage Vr is transmitted to the drain electrode of the TFT 401, and the capacitor 402 is charged so as to be substantially the same voltage as the reference voltage Vr. The TFT 403 has a source electrode connected to the power source and a gate electrode connected to the capacitor 402, and transmits a stable voltage corresponding to the gate voltage to the drain electrode side. The drain electrode of the TFT 403 is connected to the light emitting unit 306 of the organic EL element 300. By the TFT drive unit 302, the organic EL element 300 emits light with a drive voltage corresponding to the reference voltage Vr held in the capacitor 402 when the chip select signal Cs is turned on.
このような構成を有する露光ヘッド106では、有機EL素子300毎にTFT駆動部302に対してチップセレクト信号Csと基準電圧Vrが入力されることで、画素毎に光量を制御することができる。 In the exposure head 106 having such a configuration, the light quantity can be controlled for each pixel by inputting the chip select signal Cs and the reference voltage Vr to the TFT driving unit 302 for each organic EL element 300.
図5は、露光ヘッド106とこの露光ヘッド106に制御信号を入力するコントローラ610との接続関係図である。本実施形態では、感光体ドラム502の回転軸方向に有機EL素子300が16個配列された有機EL素子アレイ601について説明する。図6は、発光点E1〜E16の配置図である。一つの発光点は、一つの有機EL素子300の発光部306により構成される。有機EL素子アレイ601は、各発光点E1〜E16が順次光を出射する時分割露光方式を採用しており、コントローラ610から4個の発光点毎に順次発光強度を指示する信号を取得する。なお、コントローラ610は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、及びROM(Read Only
Memory)を備えた一種のコンピュータである。コントローラ610は、後述するフィルタ処理を行う際に、露光ヘッド106に各種データを提供する。
FIG. 5 is a connection diagram of the exposure head 106 and the controller 610 that inputs a control signal to the exposure head 106. In the present embodiment, an organic EL element array 601 in which 16 organic EL elements 300 are arranged in the rotation axis direction of the photosensitive drum 502 will be described. FIG. 6 is a layout diagram of the light emitting points E1 to E16. One light emitting point is constituted by the light emitting unit 306 of one organic EL element 300. The organic EL element array 601 employs a time-division exposure method in which each of the light emitting points E1 to E16 sequentially emits light, and acquires a signal indicating the light emission intensity sequentially for every four light emitting points from the controller 610. The controller 610 includes a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), and a ROM (Read Only).
Memory). The controller 610 provides various data to the exposure head 106 when performing a filtering process described later.
発光点E1〜E16の集合をライン素子620とする。発光点E1は、ライン素子620の左端に位置し、発光点E16は、ライン素子620の右端に位置する。基板602上には、有機EL素子アレイ601に対して発光を指示する制御信号を伝送する配線パタン608が設けられる。制御信号は、コントローラ610から束線611を介してコネクタ606に入力され、配線パタン608に伝送される。配線パタン608は、基準電圧ライン及びチップセレクトラインを備える。基準電圧ライン及びチップセレクトラインから入力される信号の組み合わせにより、発光点E1〜E16は、発光タイミングが制御される。基準電圧ラインは、各発光点に対応する画像データに応じたアナログ信号(基準電圧Vr)を伝送する信号ラインである。基準電圧ラインは、一つの信号ラインで複数の発光点に画像データを伝送する。チップセレクトラインは、発光点を選択するチップセレクト信号Csを伝送する。チップセレクト信号Csにより選択された発光点は、基準電圧ラインからのアナログ信号(基準電圧Vr)の入力を許可する。 A set of light emitting points E1 to E16 is defined as a line element 620. The light emitting point E1 is located at the left end of the line element 620, and the light emitting point E16 is located at the right end of the line element 620. On the substrate 602, a wiring pattern 608 for transmitting a control signal instructing light emission to the organic EL element array 601 is provided. The control signal is input from the controller 610 to the connector 606 via the bundled wire 611 and transmitted to the wiring pattern 608. The wiring pattern 608 includes a reference voltage line and a chip select line. The light emission points E1 to E16 are controlled in light emission timing by a combination of signals input from the reference voltage line and the chip select line. The reference voltage line is a signal line that transmits an analog signal (reference voltage Vr) corresponding to image data corresponding to each light emitting point. The reference voltage line transmits image data to a plurality of light emitting points with one signal line. The chip select line transmits a chip select signal Cs for selecting a light emitting point. The light emitting point selected by the chip select signal Cs permits the input of an analog signal (reference voltage Vr) from the reference voltage line.
本実施形態では、基準電圧ラインは4個の発光点毎に4ライン(基準電圧ラインVr1−1〜Vr1−4)が配線される。また、4個の発光点に対して1本の割合でチップセレクトラインC1−1〜C1−4が配線される。チップセレクト信号Csによって、4個の発光点を駆動する駆動回路がイネーブル状態になる。4個の発光点は、基準電圧ラインVr1−1〜Vr1−4によって、独立して発光が制御される。 In the present embodiment, four reference voltage lines (reference voltage lines Vr1-1 to Vr1-4) are wired for every four light emitting points. Further, chip select lines C1-1 to C1-4 are wired at a rate of one for four light emitting points. The drive circuit that drives the four light emitting points is enabled by the chip select signal Cs. The light emission of the four light emitting points is independently controlled by the reference voltage lines Vr1-1 to Vr1-4.
チップセレクトラインC1−1のチップセレクト信号Csの論理がハイ状態のとき、発光点E1〜E4が選択される。発光点E1は、アナログ信号である基準電圧ラインVr1−4の基準電圧Vrに応じて駆動電流が制御されて、発光制御される。同様に基準電圧ラインVr1−3、Vr1−2、Vr1−1によって、発光点E2、E3、E4の発光が制御される。このとき、チップセレクトラインC1−1以外のチップセレクトラインC1−2〜C1−3のチップセレクト信号Csは、論理がロー状態となり、発光点E5〜E16は、基準電圧ラインVr1−1〜Vr1−4からの基準電圧Vrを無視する。このように複数のチップセレクトラインC1−1〜C1−4のうち、一つのチップセレクトラインのチップセレクト信号だけがハイ状態となり、チップセレクト信号Csにより選択された発光点のみが、基準電圧Vrを受信する。 When the logic of the chip select signal Cs of the chip select line C1-1 is high, the light emitting points E1 to E4 are selected. The light emission point E1 is controlled to emit light by controlling the drive current according to the reference voltage Vr of the reference voltage lines Vr1-4 that are analog signals. Similarly, the light emission of the light emitting points E2, E3, E4 is controlled by the reference voltage lines Vr1-3, Vr1-2, Vr1-1. At this time, the logic of the chip select signals Cs1 to C1-3 other than the chip select line C1-1 is low, and the light emitting points E5 to E16 are set to the reference voltage lines Vr1-1 to Vr1-. The reference voltage Vr from 4 is ignored. As described above, among the plurality of chip select lines C1-1 to C1-4, only the chip select signal of one chip select line is in the high state, and only the light emitting point selected by the chip select signal Cs has the reference voltage Vr. Receive.
図7は、基準電圧Vr及びチップセレクト信号Csのタイミングチャートである。本実施形態では基準電圧ラインが4本であるため、4個の発光点に対して同時に基準電圧Vrを入力することになる。 FIG. 7 is a timing chart of the reference voltage Vr and the chip select signal Cs. In this embodiment, since there are four reference voltage lines, the reference voltage Vr is simultaneously input to the four light emitting points.
本実施形態では、発光点E1〜E16が、基板602の左端部から右端部へ4個ずつ順次発光する。チップセレクト信号Cs及び基準電圧Vrは、一定周期で論理が切り替えられる。基板602の左端の発光点E1〜E4の発光タイミングをT1、次に発光する発光点E5〜E8の発光タイミングをT2とすると、基板602の左端から右端にT1、T2の順に順次発光点が切り替わる。ここで同時に切り替わる発光点のグループは、前述した共通のチップセレクト信号で選択されるグループである。基板602の左端部から右端部まで順次発光制御される周期を1ラインサイクルとし、次のラインで再度基板602の左端部から右端部まで順次発光制御される。感光体ドラム502の表面の位置を21.1[μm]移動する時間間隔と、1ラインサイクル時間間隔が一致するように1ラインサイクルの時間が設定される。 In the present embodiment, the light emitting points E1 to E16 sequentially emit light four by four from the left end portion to the right end portion of the substrate 602. The logic of the chip select signal Cs and the reference voltage Vr is switched at a constant cycle. Assuming that the light emission timings of the light emission points E1 to E4 at the left end of the substrate 602 are T1, and the light emission timings of the light emission points E5 to E8 to be emitted next are T2, the light emission points are sequentially switched from the left end of the substrate 602 to the right end in order of T1 and T2. . Here, the group of light emitting points that are simultaneously switched is a group selected by the common chip select signal described above. A cycle in which light emission is sequentially controlled from the left end portion to the right end portion of the substrate 602 is one line cycle, and light emission control is sequentially performed again from the left end portion to the right end portion of the substrate 602 in the next line. The time for one line cycle is set so that the time interval for moving the position of the surface of the photosensitive drum 502 by 21.1 [μm] matches the one line cycle time interval.
<フィルタ処理による補正>
本実施形態では、露光ヘッド106による走査方向及び非走査方向の画像のボケ量を調整するために、非走査方向に対してフィルタ処理を行う。フィルタ処理は、感光体ドラム502上への光スポットの形成時に行われる。図8は、1画素の光スポットの説明図である。フィルタ定数は、1画素の光スポットを形成する際の光量の分布から決定される。
<Correction by filter processing>
In the present embodiment, in order to adjust the blurring amount of the image in the scanning direction and the non-scanning direction by the exposure head 106, a filter process is performed in the non-scanning direction. The filtering process is performed when a light spot is formed on the photosensitive drum 502. FIG. 8 is an explanatory diagram of a light spot of one pixel. The filter constant is determined from the distribution of the light amount when forming the light spot of one pixel.
図8(a)は、走査方向の光スポットの説明図である。前述したように、ロッドレンズアレイ603を用いた正立等倍光学系では、有機EL素子300の発光面の光が、そのまま被照射面である感光体ドラム502表面に照射される。そのために、感光体ドラム502表面の光が照射された部分(光スポット)の形状は、感光体ドラム502が停止していれば、発光面の形状と略同じになる。本実施形態の有機EL素子300の発光面は正方形であるため、感光体ドラム502が停止している場合の光スポットも正方形となる。 FIG. 8A is an explanatory diagram of a light spot in the scanning direction. As described above, in the erecting equal-magnification optical system using the rod lens array 603, the light emitted from the light emitting surface of the organic EL element 300 is directly irradiated onto the surface of the photosensitive drum 502 that is the irradiated surface. For this reason, the shape of the light-irradiated portion (light spot) on the surface of the photosensitive drum 502 is substantially the same as the shape of the light emitting surface if the photosensitive drum 502 is stopped. Since the light emitting surface of the organic EL element 300 of this embodiment is square, the light spot when the photosensitive drum 502 is stopped is also square.
1画素の光スポットを形成する際、有機EL素子300は、走査方向の1画素分を照射する時間だけ発光する。感光体ドラム502が一定速度で回転するために、感光体ドラム502の周方向を走査方向として、有機EL素子300の発光により、感光体ドラム502の表面に1画素の走査距離分の光スポットが形成される。感光体ドラム502の回転軸方向である非走査方向の光スポットのスポット幅は、有機EL素子300の発光面の幅と略等しくなる。 When forming a light spot of one pixel, the organic EL element 300 emits light for the time of irradiation for one pixel in the scanning direction. Since the photosensitive drum 502 rotates at a constant speed, a light spot corresponding to the scanning distance of one pixel is formed on the surface of the photosensitive drum 502 by light emission of the organic EL element 300 with the circumferential direction of the photosensitive drum 502 as a scanning direction. It is formed. The spot width of the light spot in the non-scanning direction that is the rotational axis direction of the photosensitive drum 502 is substantially equal to the width of the light emitting surface of the organic EL element 300.
つまり、光スポットの走査方向のスポット幅は、感光体ドラム502の回転速度及び有機EL素子300の発光時間により決まり、光スポットの非走査方向の幅は、有機EL素子300の発光面の幅により決まる。1200[dpi]の解像度で画像形成する場合、スポット幅が21.16[μm]となるように、有機EL素子300の発光面のサイズが決められる。なお、解像度によって決まる画素のピッチ間隔は、21.16[μm]である。 That is, the spot width in the scanning direction of the light spot is determined by the rotational speed of the photosensitive drum 502 and the light emission time of the organic EL element 300, and the width of the light spot in the non-scanning direction depends on the width of the light emitting surface of the organic EL element 300. Determined. When an image is formed at a resolution of 1200 [dpi], the size of the light emitting surface of the organic EL element 300 is determined so that the spot width is 21.16 [μm]. The pixel pitch interval determined by the resolution is 21.16 [μm].
図8(b)は、有機EL素子300が1画素分発光する際の発光量の時間特性を表す図である。有機EL素子300は、TFT駆動部302や発光部306の応答特性により、発光、消灯に遅延が発生する。有機EL素子300が消灯状態から発光状態に移行する際の立ち上がり時間Trや、発光状態から消灯状態に移行する際の立ち下がり時間Tfは、有機EL素子300の駆動電流や発光量によって変化する。本実施形態では、実験的に得られた有機EL素子300の発光量に対する立ち上がり時間Trや立ち下がり時間Tfの関係に基づいて、フィルタ処理する際のフィルタ定数が決められる。 FIG. 8B is a diagram illustrating temporal characteristics of the light emission amount when the organic EL element 300 emits light for one pixel. In the organic EL element 300, there is a delay in light emission and extinction due to the response characteristics of the TFT drive unit 302 and the light emitting unit 306. The rise time Tr when the organic EL element 300 shifts from the light-off state to the light-emitting state and the fall time Tf when it shifts from the light-emitting state to the light-off state vary depending on the drive current and the light emission amount of the organic EL element 300. In the present embodiment, the filter constant for the filter process is determined based on the relationship between the rise time Tr and the fall time Tf with respect to the light emission amount of the organic EL element 300 obtained experimentally.
図8(c)は、光スポット形成時に感光体ドラム502上を露光する光の、走査方向の露光分布を表す図である。露光ヘッド106は、走査方向に隣接する画素同士の光スポットが重なるように光スポットを形成する。光スポットの形状は、図8(a)で説明した通り、有機EL素子300の発光面の形状、有機EL素子300の走査距離、有機EL素子300の立ち上がり時間Tr、及び立ち下がり時間Tfによって一意に決まる。本実施形態では、発光面が一辺21.16[μm]の正方形であり、走査距離が21.16[μm]である。そのために光スポットは、走査方向の長さが42.32[μm]となり、1200[dpi]の2画素分の幅となる。これにより、走査方向に隣接する画素に、0.5画素分光スポットが重なる。 FIG. 8C is a diagram showing the exposure distribution in the scanning direction of the light that exposes the photosensitive drum 502 when the light spot is formed. The exposure head 106 forms a light spot so that the light spots of pixels adjacent in the scanning direction overlap. The shape of the light spot is uniquely determined by the shape of the light emitting surface of the organic EL element 300, the scanning distance of the organic EL element 300, the rising time Tr of the organic EL element 300, and the falling time Tf, as described with reference to FIG. It is decided. In the present embodiment, the light emitting surface is a square having a side of 21.16 [μm], and the scanning distance is 21.16 [μm]. Therefore, the light spot has a length in the scanning direction of 42.32 [μm] and a width of two pixels of 1200 [dpi]. As a result, the 0.5-pixel spectral spot overlaps the pixels adjacent in the scanning direction.
図8(c)の領域βは、露光ヘッド106が光を照射する(露光する)画素(注目画素)の領域を表しており、領域α、領域γは注目画素に対して走査方向に隣接する画素(周辺画素)の領域を表している。領域α、領域β、領域γのそれぞれの露光量の積算値を、Pα、Pβ、Pγとする。また、各積算値Pα、Pβ、Pγを、積算値Pα、Pβ、Pγの合計値で規格化した比率を、フィルタ処理に用いるフィルタ定数Cα、Cβ、Cγとする。フィルタ定数Cα、Cγは、有機EL素子から出射される全光量に対して、注目画素の走査方向に隣接する画素に拡散する光量の比率を表す。 A region β in FIG. 8C represents a region of a pixel (target pixel) to which the exposure head 106 irradiates (exposes) light, and the region α and the region γ are adjacent to the target pixel in the scanning direction. This represents a region of pixels (peripheral pixels). Assume that the integrated values of the exposure amounts of the regions α, β, and γ are Pα, Pβ, and Pγ. Moreover, let the ratio which normalized each integrated value P (alpha), P (beta), P (gamma) with the total value of integrated value P (alpha), P (beta), P (gamma) be filter constant C (alpha), C (beta), C (gamma) used for a filter process. The filter constants Cα and Cγ represent the ratio of the amount of light diffused to pixels adjacent in the scanning direction of the target pixel with respect to the total amount of light emitted from the organic EL element.
フィルタ処理は、注目画素の走査方向に隣接する画素への光の拡散と同様に、非走査方向に隣接する画素へも光を拡散させる。つまり、フィルタ処理は、非走査方向に隣接する画素に対して、図8(c)の領域α、領域γの露光分布と同様の露光分布となるように、光を拡散させる。図9は、(3×3)の9個の画素によりフィルタ処理を説明する図である。各画素は、画像データにより濃度a〜kが決められる。濃度a〜kは、露光ヘッド106による感光体ドラム502上の露光量を決める。例えば、濃度が濃いほど、露光量が多くなる。 The filtering process diffuses light to pixels adjacent in the non-scanning direction as well as light diffusion to pixels adjacent in the scanning direction of the target pixel. That is, the filtering process diffuses light so that the pixels adjacent to each other in the non-scanning direction have an exposure distribution similar to the exposure distribution in the regions α and γ in FIG. FIG. 9 is a diagram for explaining the filtering process using nine (3 × 3) pixels. Each pixel has a density a to k determined by image data. The densities a to k determine the exposure amount on the photosensitive drum 502 by the exposure head 106. For example, the higher the density, the greater the exposure amount.
フィルタ処理では、この濃度a〜kをフィルタ定数Cα、Cβ、Cγに応じて補正する。図9では、まず、1行目の各画素の濃度に対して、フィルタ定数Cα、Cβ、Cγを乗じる。例えば、左上の画素の濃度aにフィルタ定数を乗じることで、「a*Cα」、「a*Cβ」、「a*Cγ」が各々算出される。「a*Cβ」は、左上の画素の濃度aに加算され、「a*Cα」及び「a*Cγ」は、左上の画素の非走査方向に隣接する他の画素の濃度に加算される。この演算を、すべての画素に対して行う。その後、演算結果に応じて各画素の濃度を補正することで、フィルタ処理が終了する。 In the filter processing, the densities a to k are corrected according to the filter constants Cα, Cβ, and Cγ. In FIG. 9, the density of each pixel in the first row is first multiplied by filter constants Cα, Cβ, and Cγ. For example, “a * Cα”, “a * Cβ”, and “a * Cγ” are respectively calculated by multiplying the density a of the upper left pixel by a filter constant. “A * Cβ” is added to the density a of the upper left pixel, and “a * Cα” and “a * Cγ” are added to the densities of other pixels adjacent to the upper left pixel in the non-scanning direction. This calculation is performed for all pixels. Thereafter, the filter processing is completed by correcting the density of each pixel according to the calculation result.
フィルタ処理後の各画素の濃度は、式(1)によって算出される。Dtar’は注目画素のフィルタ処理後の濃度、Dtarは注目画素のフィルタ処理前の濃度、Dfは注目画素の非走査方向上流に隣接する画素のフィルタ処理前の濃度、Drは注目画素の非走査方向下流に隣接する画素のフィルタ処理前の濃度である。
Dtar’=
Df*Cγ+Dtar*Cβ+Dr*Cα … 式(1)
The density of each pixel after the filter processing is calculated by the equation (1). Dtar 'is the density of the pixel of interest after filtering, Dtar is the density of the pixel of interest before filtering, Df is the density of the pixel adjacent to the upstream of the pixel of interest in the non-scanning direction, and Dr is non-scanning of the pixel of interest This is the density before filtering of pixels adjacent downstream in the direction.
Dtar '=
Df * Cγ + Dtar * Cβ + Dr * Cα Formula (1)
式(1)により、図9で画像データにより濃度eとされる左中の画素のフィルタ処理後の濃度Eを表すと、式(2)となる。
E
= a*Cγ+e*Cβ+i*Cα … 式(2)
When the density E after the filter processing of the middle left pixel, which is set to the density e by the image data in FIG. 9, is expressed by Expression (1), Expression (2) is obtained.
E
= A * Cγ + e * Cβ + i * Cα Equation (2)
このように走査方向の露光分布と非走査方向の露光分布とが略同じになるようにフィルタ処理を行うことで、光スポットの走査方向と非走査方向とのボケ量を略等しくすることができる。露光分布が略同じとは、露光分布の形状(露光量、変化量、変化割合)の差が所定の範囲内にあることである。 Thus, by performing the filter processing so that the exposure distribution in the scanning direction and the exposure distribution in the non-scanning direction are substantially the same, the amount of blur of the light spot in the scanning direction and the non-scanning direction can be made substantially equal. . That the exposure distribution is substantially the same means that the difference in the shape of the exposure distribution (exposure amount, change amount, change rate) is within a predetermined range.
図10は、このようなフィルタ処理を行うためにコントローラ610内に実現される機能を表す機能ブロック図である。コントローラ610に設けられる各機能は、所定のコンピュータプログラムの実行或いはハードウェアにより実現される。コントローラ610は、スキャナ部500から画像データを取得して、取得した画像データに応じて露光ヘッド106の発光制御を行う。コントローラ10は、画像処理部631と、メモリ制御部632と、メモリ633と、露光変調部634と、パタン変換部635とを備える。 FIG. 10 is a functional block diagram showing functions implemented in the controller 610 for performing such filter processing. Each function provided in the controller 610 is realized by execution of a predetermined computer program or hardware. The controller 610 acquires image data from the scanner unit 500 and performs light emission control of the exposure head 106 according to the acquired image data. The controller 10 includes an image processing unit 631, a memory control unit 632, a memory 633, an exposure modulation unit 634, and a pattern conversion unit 635.
画像処理部631は、スキャナ部500から取得した画像データを色毎に分ける。画像処理部631は、画像データによる画像に対応する画素データへの変換処理や各色に応じたスクリーン処理を実行する。メモリ制御部632は、画像処理部631により処理された画像データをメモリ505に書き込み、画像形成処理の実行タイミングに応じて書き込んだ画像データをメモリ5050から読み出す。メモリ制御部632は、読み出した画像データを露光変調部634に送る。 The image processing unit 631 divides the image data acquired from the scanner unit 500 for each color. The image processing unit 631 executes conversion processing into pixel data corresponding to an image based on image data and screen processing corresponding to each color. The memory control unit 632 writes the image data processed by the image processing unit 631 into the memory 505 and reads out the written image data from the memory 5050 according to the execution timing of the image forming process. The memory control unit 632 sends the read image data to the exposure modulation unit 634.
露光変調部634は、メモリ制御部632から入力された画像データをフィルタ処理してパタン変換部635に送る。パタン変換部635は、露光変調部634により処理された画像データを2値データに変換する。パタン変換部635は、露光ヘッド106の各有機EL素子の点等順序に応じて画像データの転送順序の組み替えを行い、画像データに応じた制御信号を組み替えた順に露光ヘッド106に入力する。 The exposure modulation unit 634 filters the image data input from the memory control unit 632 and sends the image data to the pattern conversion unit 635. The pattern conversion unit 635 converts the image data processed by the exposure modulation unit 634 into binary data. The pattern conversion unit 635 rearranges the transfer order of the image data according to the order of the dots of the organic EL elements of the exposure head 106, and inputs the control signals according to the image data to the exposure head 106 in the order of rearrangement.
露光変調部634によるフィルタ処理について説明する。図11は露光変調部634の構成図である。露光変調部634は、2次元フィルタ2002及びフィルタ定数生成部2004を備える。2次元フィルタ2002は、画像を形成する画素(注目画素)k(0,0)及び注目画素を中心としてその周囲に位置する周辺画素k(m、n)の各々に割り当てられたフィルタ定数を用いて、注目画素の画像データを補正する。 The filtering process by the exposure modulation unit 634 will be described. FIG. 11 is a block diagram of the exposure modulation unit 634. The exposure modulation unit 634 includes a two-dimensional filter 2002 and a filter constant generation unit 2004. The two-dimensional filter 2002 uses filter constants assigned to each of a pixel (target pixel) k (0, 0) forming an image and a peripheral pixel k (m, n) positioned around the target pixel. Then, the image data of the target pixel is corrected.
図12は、フィルタ定数の説明図である。図12は、注目画素k(0,0)及び周辺画素k(m,n)のフィルタ定数を表す(15×15)のフィルタ定数マトリックスである。フィルタ定数生成部2004は、フィルタ定数マトリックスを用いて、2次元フィルタ2002によるフィルタ処理に用いられるフィルタ定数を生成する。なおフィルタ定数生成部2004は、有機EL素子300の立ち上がり時間Tr、及び立ち下がり時間Tfに応じてフィルタ定数マトリックスを生成する。 FIG. 12 is an explanatory diagram of filter constants. FIG. 12 is a (15 × 15) filter constant matrix representing the filter constants of the pixel of interest k (0, 0) and the peripheral pixels k (m, n). The filter constant generation unit 2004 generates a filter constant used for filter processing by the two-dimensional filter 2002 using the filter constant matrix. Note that the filter constant generation unit 2004 generates a filter constant matrix according to the rise time Tr and the fall time Tf of the organic EL element 300.
図13は、2次元フィルタ2002のハードウェア構成図である。2次元フィルタ2002は、14個のFIFO(First In First Out Memory)メモリ5001〜5014、シフトレジスタユニット5015、乗算器ユニット5016、及び加算器ユニット5017を備える。2次元フィルタ2002は、コントローラ610を同期制御するクロックにより同期制御される。 FIG. 13 is a hardware configuration diagram of the two-dimensional filter 2002. The two-dimensional filter 2002 includes 14 first-in first-out memory (FIFO) memories 5001 to 5014, a shift register unit 5015, a multiplier unit 5016, and an adder unit 5017. The two-dimensional filter 2002 is synchronously controlled by a clock that synchronously controls the controller 610.
14個のFIFOメモリ5001〜5014は、直列に接続されており、1ライン周期に対応する画素数の画像データを格納することができるラインメモリバッファである。FIFOメモリ5001〜5014は、スキャナ部500から入力される画像データを、クロックに同期して、順にシフトレジスタユニット5015に出力する。 The 14 FIFO memories 5001 to 5014 are connected in series and are line memory buffers capable of storing image data having the number of pixels corresponding to one line period. The FIFO memories 5001 to 5014 sequentially output the image data input from the scanner unit 500 to the shift register unit 5015 in synchronization with the clock.
シフトレジスタユニット5015は、(15×15)に配列されたレジスタにより構成される。1段目のシフトレジスタ群として15個のレジスタD0_0〜D14_0が割り当てられる。2段目〜15段目のシフトレジスタ群も同様に構成される。1段目のシフトレジスタ群のレジスタD0_0は、FIFOメモリ5001に接続されており、FIFOメモリ5001から1画素に相当する画像データ(画素データ)を順次受け付ける。1段目のシフトレジスタ群のレジスタD1_0〜D13_0も、同様に、各々接続されるFIFOメモリ5002〜5013から画素データを順次受け付ける。1段目のシフトレジスタ群のレジスタD14_0は、メモリ制御部632から画素データを直接受け付ける。画像データは、メモリ制御部632からレジスタD14_0及びFIFOメモリ5014に入力される。 The shift register unit 5015 includes registers arranged in (15 × 15). Fifteen registers D0_0 to D14_0 are assigned as the first-stage shift register group. The second to fifteenth stage shift register groups are similarly configured. The register D0_0 of the first-stage shift register group is connected to the FIFO memory 5001 and sequentially receives image data (pixel data) corresponding to one pixel from the FIFO memory 5001. Similarly, the registers D1_0 to D13_0 of the first-stage shift register group also sequentially receive pixel data from the FIFO memories 5002 to 5013 connected thereto. The register D14_0 of the first-stage shift register group directly receives pixel data from the memory control unit 632. The image data is input from the memory control unit 632 to the register D14_0 and the FIFO memory 5014.
シフトレジスタユニット5015の各レジスタには、1画素の画素データが入力されることになる。注目画素の画素データは、レジスタD7_7に入力される。周辺画素の画素データは、その他のレジスタに入力される。 Pixel data of one pixel is input to each register of the shift register unit 5015. Pixel data of the target pixel is input to the register D7_7. Pixel data of peripheral pixels is input to other registers.
乗算器ユニット5016は、(15×15)個の乗算器M0_0〜M14_14を備える。各乗算器M0_0〜M14_14は、シフトレジスタユニット5015のレジスタが1個ずつ対応しており、対応するレジスタから1画素の画素データが入力される。各乗算器M0_0〜M14_14には、フィルタ定数生成部2004から対応するフィルタ定数も入力される。各乗算器M0_0〜M14_14は、画素データとフィルタ定数とを乗算する。各乗算器M0_0〜M14_M14は、乗算結果を加算器ユニット5017に送る。 The multiplier unit 5016 includes (15 × 15) multipliers M0_0 to M14_14. Each of the multipliers M0_0 to M14_14 corresponds to one register of the shift register unit 5015, and pixel data of one pixel is input from the corresponding register. The corresponding filter constants from the filter constant generation unit 2004 are also input to the multipliers M0_0 to M14_14. Each multiplier M0_0 to M14_14 multiplies pixel data and a filter constant. Each multiplier M0_0 to M14_M14 sends the multiplication result to the adder unit 5017.
加算器ユニット5017は、加算器A0〜A15を備える。加算器A0〜A14は、乗算器M0_x〜M14_xから出力される乗算結果を加算する。加算器A15は、加算器A0〜A14の加算結果を加算する。加算器A15の加算結果が注目画素のフィルタ処理後の画像データとして2次元フィルタ2002から出力される。 The adder unit 5017 includes adders A0 to A15. The adders A0 to A14 add the multiplication results output from the multipliers M0_x to M14_x. The adder A15 adds the addition results of the adders A0 to A14. The addition result of the adder A15 is output from the two-dimensional filter 2002 as image data after filtering of the target pixel.
<フィルタ定数>
本実施形態のフィルタ定数Cα、Cβ、Cγは、露光ヘッド106からの光量に応じて切り換えられる。図14は、コントローラ610により実行される、フィルタ定数Cα、Cβ、Cγの切り換え処理を含む画像形成処理を表すフリーチャートである。なお、フィルタ定数Cα、Cβ、Cγは、予めコントローラ610が備えるRAM等の記憶装置に記憶される。
<Filter constant>
The filter constants Cα, Cβ, and Cγ in this embodiment are switched according to the amount of light from the exposure head 106. FIG. 14 is a free chart showing image forming processing including switching processing of filter constants Cα, Cβ, and Cγ, which is executed by the controller 610. Note that the filter constants Cα, Cβ, and Cγ are stored in advance in a storage device such as a RAM provided in the controller 610.
コントローラ610は、画像形成処理が開始されると、画像濃度を一定に保つために調整された光量を露光ヘッド106に設定する(S100)。光量の設定は、公知の手法により行う。例えば、画像形成装置に濃度検出センサを設けて画像濃度を検出し、その検出結果が所定の濃度となるように光量を設定する。 When the image forming process is started, the controller 610 sets the light amount adjusted to keep the image density constant in the exposure head 106 (S100). The amount of light is set by a known method. For example, a density detection sensor is provided in the image forming apparatus to detect the image density, and the light quantity is set so that the detection result has a predetermined density.
コントローラ610は、設定した光量に応じて、記憶装置からフィルタ定数Cα、Cβ、Cγを取得する(S101)。図15は、記憶装置に記憶される光量とフィルタ定数Cα、Cβ、Cγとの対応関係を表すフィルタ定数テーブルの例示図である。各光量に対応するフィルタ定数は、前述の通り実験的に求められる。図15では、フィルタ定数が光量10[%]刻みで設定されているが、画像形成装置の光量調整分解能が10[%]より細かい場合は、さらに細かく設定されていてもよい。 The controller 610 acquires filter constants Cα, Cβ, and Cγ from the storage device according to the set light amount (S101). FIG. 15 is an exemplary diagram of a filter constant table showing a correspondence relationship between the light amount stored in the storage device and the filter constants Cα, Cβ, and Cγ. The filter constant corresponding to each light quantity is obtained experimentally as described above. In FIG. 15, the filter constant is set in increments of 10 [%] of the light amount. However, if the light amount adjustment resolution of the image forming apparatus is finer than 10 [%], it may be set more finely.
コントローラ610は、全画素に対して式(1)によるフィルタ処理を行い、処理結果をRAM等に保持する(S102)。フィルタ処理後、給紙/搬送部505により給紙された用紙が所定の位置まで搬送されることで、コントローラ610は、印刷の開始と判断する(S103:Y)。コントローラ610は、印刷を開始すると、画像データ及びRAMに保持するフィルタ処理の処理結果により露光ヘッド106から出射される光量を制御して、画像を形成する(S104)。コントローラ610は、すべてのジョブが終了するまで、ステップS103以降の処理を繰り返す(S105)。 The controller 610 performs the filter process according to the expression (1) for all the pixels, and holds the processing result in the RAM or the like (S102). After the filtering process, the controller 610 determines that printing is started by transporting the sheet fed by the sheet feeding / conveying unit 505 to a predetermined position (S103: Y). When printing is started, the controller 610 controls the amount of light emitted from the exposure head 106 based on the image data and the filter processing result stored in the RAM, and forms an image (S104). The controller 610 repeats the processing from step S103 until all jobs are completed (S105).
以上のような本実施形態では、画素毎の非走査方向へのフィルタ処理により、走査方向と非走査方向の光スポットのボケ量を略等しくすることができる。これにより、走査方向と非走査方向とでボケ量が異なることによる文字プロポーションの崩れや、縦横ライン幅の不一致等の弊害を抑制することが可能となる。また、フィルタ処理による調整であるために、光学的な調整機構を設けるよりも、簡易で安価な構成によるボケ量の調整が可能になる。 In the present embodiment as described above, the amount of blur of the light spot in the scanning direction and in the non-scanning direction can be made substantially equal by the filtering process in the non-scanning direction for each pixel. As a result, it is possible to suppress adverse effects such as a loss of character proportion due to a difference in the amount of blur between the scanning direction and the non-scanning direction, and a mismatch between vertical and horizontal line widths. Further, since the adjustment is performed by the filter processing, it is possible to adjust the amount of blur with a simple and inexpensive configuration rather than providing an optical adjustment mechanism.
本実施形態では、注目画素に対して非走査方向に隣接する画素を含めた3画素分の領域に対してフィルタ処理を行う例について説明した。露光分布が注目画素から2画素以上離れた画素まで拡散する場合は、2画素以上離れた領域までデータが拡散するように、フィルタ定数を設定して、フィルタ処理の範囲を広げてもよい。 In the present embodiment, the example in which the filtering process is performed on the region for three pixels including the pixel adjacent to the target pixel in the non-scanning direction has been described. When the exposure distribution diffuses to a pixel that is two pixels or more away from the target pixel, the filter processing range may be expanded by setting a filter constant so that the data is diffused to a region that is two pixels or more away.
また、本実施形態では、非走査方向にデータを拡散させることで、非走査方向の周波数特性を下げるようにフィルタ演算する。これに対し、走査方向に対して強調処理を行い、周波数特性を高めるようにフィルタ処理を行ってもよい。この場合は、走査方向に対してエッジ強調効果のあるフィルタを用いてもよい。強調処理を行う場合は、走査方向へのボケ量が改善することで走査方向と非走査方向のボケ量の差を小さくすることが可能になる。 In this embodiment, the filter operation is performed so as to lower the frequency characteristics in the non-scanning direction by diffusing data in the non-scanning direction. On the other hand, enhancement processing may be performed in the scanning direction, and filtering processing may be performed so as to enhance frequency characteristics. In this case, a filter having an edge enhancement effect in the scanning direction may be used. When performing the enhancement process, the amount of blur in the scanning direction can be reduced by reducing the amount of blur in the scanning direction.
106…露光ヘッド、502…感光体ドラム、300…有機EL素子、302…TFT駆動部、303,309…電極パタン、304…正孔注入層、305…正孔輸送層、306…発光部、307…電子輸送層、308…電子注入層、601…有機EL素子アレイ、602…基板、603…ロッドレンズアレイ、604…ハウジング 106: exposure head, 502 ... photosensitive drum, 300 ... organic EL element, 302 ... TFT drive unit, 303, 309 ... electrode pattern, 304 ... hole injection layer, 305 ... hole transport layer, 306 ... light emitting unit, 307 ... Electron transport layer, 308 ... Electron injection layer, 601 ... Organic EL element array, 602 ... Substrate, 603 ... Rod lens array, 604 ... Housing
Claims (10)
複数の発光素子を有し、各発光素子から出射する光により前記感光体を走査して前記画像を形成する露光器と、
各画素の前記濃度を、当該濃度により決まる露光量の走査方向への露光分布と非走査方向への露光分布とが略同じになるように補正し、補正した前記濃度に基づいて、前記発光素子から出射される光量を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする、
画像形成装置。 A photoconductor on which an image corresponding to image data representing the density of each pixel is formed;
An exposure device that has a plurality of light emitting elements and scans the photosensitive member with light emitted from each light emitting element to form the image;
The density of each pixel is corrected so that the exposure distribution in the scanning direction and the exposure distribution in the non-scanning direction of the exposure amount determined by the density are substantially the same, and based on the corrected density, the light emitting element Control means for controlling the amount of light emitted from,
Image forming apparatus.
請求項1記載の画像形成装置。 The control unit corrects the density according to a filter constant representing a ratio of a light amount diffused in a scanning direction of a target pixel with respect to a total light amount emitted from the light emitting element.
The image forming apparatus according to claim 1.
請求項2記載の画像形成装置。 The filter constant is determined based on a rise time and a fall time when the light emitting element emits light,
The image forming apparatus according to claim 2.
請求項2または3記載の画像形成装置。 The control means corrects the density of the pixel of interest according to a value calculated from the density of a pixel adjacent in the scanning direction of the pixel of interest and the filter constant.
The image forming apparatus according to claim 2.
請求項2〜4のいずれか1項記載の画像形成装置。 The control means includes a first filter constant representing a ratio of a light amount irradiated to the target pixel with respect to a total light amount emitted from the light emitting element, and a light amount diffused to a pixel adjacent upstream in the scanning direction of the target pixel. The pixel is corrected in accordance with a second filter constant representing a ratio of the second filter constant and a third filter constant representing a ratio of the amount of light diffused to pixels adjacent downstream in the scanning direction of the target pixel.
The image forming apparatus according to claim 2.
請求項5記載の画像形成装置。 The control means calculates the density of the target pixel, the product of the density and the first filter constant, the product of the density of a pixel adjacent downstream in the scanning direction of the target pixel and the second filter constant, And correcting by the sum of the product of the density of the pixel adjacent in the scanning direction upstream of the target pixel and the third filter constant,
The image forming apparatus according to claim 5.
前記制御手段は、前記注目画素に光を照射する発光素子の光量に応じた第1のフィルタ定数、第2のフィルタ定数、及び第3のフィルタ定数を前記記憶手段から取得することを特徴とする、
請求項5または6記載の画像形成装置。 The apparatus further comprises storage means for storing the first filter constant, the second filter constant, and the third filter constant according to the amount of light emitted from the light emitting element.
The control unit obtains, from the storage unit, a first filter constant, a second filter constant, and a third filter constant corresponding to a light amount of a light emitting element that irradiates the target pixel with light. ,
The image forming apparatus according to claim 5 or 6.
前記露光器は、前記感光体の周方向を走査方向として前記感光体を走査することを特徴とする、
請求項1〜7のいずれか1項記載の画像形成装置。 The photoconductor is in the form of a drum, and when rotated, the exposure device irradiates light to form the image,
The exposure device scans the photosensitive member with a circumferential direction of the photosensitive member as a scanning direction,
The image forming apparatus according to claim 1.
各発光素子から出射される光量を調整して画像濃度を一定にするステップと、
前記記憶手段から、調整した光量に対応するフィルタ定数を取得するステップと、
取得した前記フィルタ定数に応じて、各画素の前記濃度を、当該濃度により決まる露光量の走査方向への露光分布と非走査方向への露光分布とが略同じになるように補正するステップと、
補正した前記濃度に基づいて、前記露光器の前記発光素子から出射される光量を制御して、画像形成を行うステップと、を含むことを特徴とする、
画像形成方法。 An exposure device that has a photoconductor on which an image corresponding to image data representing density for each pixel is formed, and a plurality of light emitting elements, and scans the photoconductor with light emitted from each light emitting element to form the image. And storage means for storing a filter constant representing a ratio of the amount of light diffused in the scanning direction of the target pixel to be exposed with respect to the total amount of light emitted from the light emitting element, corresponding to the amount of light emitted from the light emitting element. A method executed by an image forming apparatus comprising:
Adjusting the amount of light emitted from each light emitting element to make the image density constant;
Obtaining a filter constant corresponding to the adjusted light amount from the storage means;
Correcting the density of each pixel according to the acquired filter constant so that the exposure distribution in the scanning direction and the exposure distribution in the non-scanning direction of the exposure amount determined by the density are substantially the same;
Controlling the amount of light emitted from the light emitting element of the exposure device based on the corrected density, and performing image formation,
Image forming method.
前記画像形成装置が、前記注目画素の前記濃度を、この濃度と前記第1のフィルタ定数との積、前記注目画素の走査方向下流に隣接する画素の濃度と前記第2のフィルタ定数との積、及び前記注目画素の走査方向上流に隣接する画素の濃度と前記第3のフィルタ定数との積の和により補正することを特徴とする、
請求項9記載の画像形成方法。 A first filter constant representing a ratio of a light amount irradiated to the target pixel with respect to a total light amount emitted from the light emitting element; a light amount diffused to a pixel adjacent upstream in the scanning direction of the target pixel; And a third filter constant representing a ratio of the amount of light diffused to pixels adjacent downstream in the scanning direction of the target pixel,
The image forming apparatus determines the density of the pixel of interest by multiplying the density by the first filter constant, and by multiplying the density of a pixel adjacent downstream in the scanning direction of the pixel of interest by the second filter constant. , And the sum of the products of the density of the pixel adjacent upstream in the scanning direction of the target pixel and the third filter constant,
The image forming method according to claim 9.
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