(57)【要約】【課題】  階調制御が簡略に行なえるラインヘッドおよびそれを用いた画像形成装置の提供。【解決手段】図１（ａ）は、直径２０μｍの光源（露光画素）を２４００ｄｐｉで配置した例である。光源からの光束がレンズアレイを通して被露光面に形成される結像スポットの直径は６０μｍで、多数の露光画素９０が設けられている発光素子ライン９４が副走査方向に３列配列されている。画素ピッチＤ１は、１０．６μｍ、である。発光素子ライン９４の副走査方向両端の中心線間の間隔は、画素ピッチの約６倍の６３．５μｍである。このように、スポット径は画素ピッチよりも大きく設定されている。各光源のオンオフ制御により階調を表現する。【選択図】    図１
2008074030.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光源が主走査方向にライン状に配列されて発光素子ラインを形成しており、画像データに応じて前記各光源が点灯または消灯され、前記光源からの光束がレンズアレイを通して被露光面に結像スポットを形成し、かつ前記複数の光源からの光束が被露光面に結像して作成される前記結像スポットが主走査方向、または副走査方向にわずかずつずれて重ね合わせることで画像を形成するラインヘッドにおいて、
前記画像のうちで階調画像は一定ピッチを有するラインあるいはドットの面積で表現されるスクリーン構造を有し、前記被露光面に形成される前記結像スポットの直径が画素のピッチより大きく、かつ前記スクリーンを構成するラインあるいはドットのピッチより小さくなるように設定され、前記各光源の点灯と消灯の２値の状態の組み合わせによって画像の階調を表現することを特徴とする、ラインヘッド。
【請求項２】
前記発光素子ラインが副走査方向に３列以上の複数のライン状で、かつ互いに主走査方向の位置が異なるように配列されていることを特徴とする、請求項１に記載のラインヘッド。
【請求項３】
前記レンズアレイは、副走査方向に複数列でロッドレンズが配列された屈折率分布型ロッドレンズアレイであることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のラインヘッド。
【請求項４】
前記複数の発光素子ラインの副走査方向に最も隔たった２つのラインの間隔が、前記複数列のロッドレンズアレイの副走査方向に最も隔たった２つのロッドレンズの中心間隔より小であることを特徴とする請求項３に記載のラインヘッド。
【請求項５】
前記複数の光源による画像の階調表現は、ライン幅で階調を表現する階調スクリーンの処理であることを特徴とする、請求項１に記載のラインヘッド。
【請求項６】
前記光源は、有機ＥＬ素子で構成されることを特徴とする、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のラインヘッド。
【請求項７】
前記光源は、単一のガラス基板上に形成されてなることを特徴とする、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のラインヘッド。
【請求項８】
前記光源と、前記光源の駆動用薄膜トランジスタ回路が、前記ガラス基板上に形成されてなることを特徴とする、請求項７に記載のラインヘッド。
【請求項９】
像担持体の周囲に帯電手段と、請求項１ないし請求項８のいずれかに記載のラインヘッドと、現像手段と、転写手段との各画像形成用ユニットを配した画像形成ステーションを少なくとも２つ以上設け、転写媒体が各ステーションを通過することにより、タンデム方式で画像形成を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
静電潜像を担持可能に構成された像担持体と、ロータリ現像ユニットと、請求項１ないし請求項８のいずれかに記載のラインヘッドとを備え、前記ロータリ現像ユニットは、複数のトナーカートリッジに収納されたトナーをその表面に担持するとともに、所定の回転方向に回転することによって異なる色のトナーを順次前記像担持体との対向位置に搬送し、前記像担持体と前記ロータリ現像ユニットとの間に現像バイアスを印加して、前記トナーを前記ロータリ現像ユニットから前記像担持体に移動させることで、前記静電潜像を顕像化してトナー像を形成することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
中間転写部材を備えたことを特徴とする、請求項１０または請求項１１に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、階調表現を簡単に実現できるラインヘッドおよびそれを用いた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子写真方式のトナー像形成手段は、外周面に感光層を有する像担持体としての感光体と、この感光体の外周面を一様に帯電させる帯電手段と、この帯電手段により一様に帯電させられた外周面を選択的に露光して静電潜像を形成する露光手段と、この露光手段により形成された静電潜像に現像剤であるトナーを付与して可視像（トナー像）とする現像手段とを有している。
【０００３】
カラー画像を形成するタンデム方式の画像形成装置としては、上記のようなトナー像形成手段を、中間転写ベルトに対して、複数個（例えば４個）配置する。これら単色トナー像形成手段による感光体上のトナー像を順次中間転写ベルトに転写して、中間転写ベルト上で複数色（例えば、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック（黒））のトナー像を重ね合わせ、中間転写ベルト上でカラー画像を得る中間転写ベルト形式のものがある。
【０００４】
前記構成のタンデム方式の画像形成装置において、ラインヘッドに発光素子としてＬＥＤや有機ＥＬ素子を用いたものが知られている。このような構成のラインヘッドにおいては、形成する画像の階調性を向上させるために、各画素の露光エネルギーを段階的に変化させることが行われる。露光エネルギーを変化させるためには、点灯時間を変化させること、すなわちパルス幅変調（ＰＷＭ)、または露光パワーを変化させる強度変調（電流変調）という方法がよく用いられる。
【０００５】
階調制御の一例として、例えば、特許文献１には、副走査方向に２つの画素を並べて、タイミングを変えて露光することで感光体上では画素を重ね合わせて画像を形成し、多重露光を行うことが記載されている。この例は、重ね合わせる画素の点灯を組み合わせることで階調を表現するものである。
【０００６】
なお、階調制御の例ではないが、複数のサブ画素を用いて１つの画素（出力画像）を形成する例が特許文献２に記載されている。特許文献２は、１つの画素を例えば主走査方向３×副走査方向３の９つのサブ画素に分割して露光する。複数のサブ画素は位置にかかわらず同時に点灯する。特許文献２の光源は、「エレクトロルミネッセンス」と記載されているが、湿度に弱いなどの記載があることから、光源には有機ＥＬ材料が使用されているものと考えられる。また、特許文献３〜特許文献５には、レーザビームを光源に用いる例であるが、画素のピッチに対するスポットサイズの大きさを設定することについて、記載されている。
【０００７】
【特許文献１】特開平０６−０７９１１８号公報
【特許文献２】特開２００２−２９２９２２号公報
【特許文献３】特開２００２−２５１０２３号公報
【特許文献４】特開昭６０−１５４２６８号公報
【特許文献５】特開平０３−００４２４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、階調制御を行なうための前記ＰＷＭや電流変調の変調回路は、各画素毎に必要となるので、各画素の駆動回路が複雑で規模の大きいものになってしまうという問題があった。特に近年では、カラーの電子写真ページプリンターにこのようなラインヘッドが用いられることも多いが、カラー画像においては、モノクロ画像に比較して写真やグラフィックの表現力、再現性の要求が高度であり、より高度な階調制御が必要とされている。上記のような階調制御はデジタル的に行われるが、階調制御を行うためには階調値もより多くの情報量、すなわちビット数を必要とするので、階調制御回路の規模がより大きくなる傾向にあるので、コストが嵩むという問題があった。
【０００９】
また、形成する画像の階調性を向上させるために、画素の密度に応じてスポット径（光源から出力される光ビームがレンズアレイを通して像担持体表面に結像したときのスポットサイズ）を縮小することは困難である。仮にスポット径を縮小することができたとしても、レンズアレイのピントなど各画素の光学的な特性の差により、スポットサイズなどの画素毎の変動が大きくなり、画像の均一性を損なうことがあるという問題があった。
【００１０】
また、特許文献１に記載されているような画像形成装置においては、２個の発光部からの出力光を全く同じ位置に重ね合わせているので、画素を増やしても解像度や分解能は向上していないという問題があった。さらに、特許文献２の図８では、千鳥状に３列に配列された光源の例が示されているが、９個で１つの「発光部群」を形成しており、そのままの形で感光体上に投影される。このため、階調制御はなされないという問題があった。なお、特許文献３〜特許文献５に記載のものは、いずれも画像を高解像度化することを目的としているので、画素ピッチが小さい場合には、それに応じてスポットサイズも小さくしなければならず、制御が煩雑になるという問題があった。
【００１１】
本発明は、従来技術のこのような種々の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、階調表現を簡単に実現できるラインヘッドおよびそれを用いた画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成する本発明のラインヘッドは、複数の光源が主走査方向にライン状に配列されて発光素子ラインを形成しており、画像データに応じて前記各光源が点灯または消灯され、前記光源からの光束がレンズアレイを通して被露光面に結像スポットを形成し、かつ前記複数の光源からの光束が被露光面に結像して作成される前記結像スポットが主走査方向、または副走査方向にわずかずつずれて重ね合わせることで画像を形成するラインヘッドにおいて、
前記画像のうちで階調画像は一定ピッチを有するラインあるいはドットの面積で表現されるスクリーン構造を有し、前記被露光面に形成される前記結像スポットの直径が画素のピッチより大きく、かつ前記スクリーンを構成するラインあるいはドットのピッチより小さくなるように設定され、前記各光源の点灯と消灯の２値の状態の組み合わせによって画像の階調を表現することを特徴とする。このような構成としているので、微細な密度で多数の光源を配置して、各画素毎に階調制御回路を設けることなく、単なるオンオフの２値制御のみにより、良好な階調制御を行うことが可能となる。
【００１３】
また、本発明のラインヘッドは、前記発光素子ラインが副走査方向に３列以上の複数のライン状で、かつ互いに主走査方向の位置が異なるように配列されていることを特徴とする。このような構成としているので、結像スポットの主走査方向の重ね合わせを容易に行なえる。
【００１４】
また、本発明のラインヘッドは、前記レンズアレイは、副走査方向に複数列でロッドレンズが配列された屈折率分布型ロッドレンズアレイであることを特徴とする。このような構成としているので、結像スポットを被露光面に精度良く形成することができる。
【００１５】
また、本発明のラインヘッドは、前記複数の発光素子ラインの副走査方向に最も隔たった２つのラインの間隔が、前記複数列のロッドレンズアレイの副走査方向に最も隔たった２つのロッドレンズの中心間隔より小であることを特徴とする。このような構成としているので、良好な結像特性が得られる。
【００１６】
また、本発明のラインヘッドは、前記複数の光源による画像の階調表現は、ライン幅で階調を表現する階調スクリーンの処理であることを特徴とする。このような構成としているので、階調スクリーンの処理においても階調表現を簡略に行なうことができる。
【００１７】
また、本発明のラインヘッドは、前記光源は、有機ＥＬ素子で構成されることを特徴とする。このような構成によれば、発光部の直径を小さくしなくてよいので、発光部の光パワーを大きく取ることができる。このため、発光効率の高くない有機ＥＬ材料でも使用可能となる。
【００１８】
また、本発明のラインヘッドは、前記光源は、単一のガラス基板上に形成されてなることを特徴とする。このような構成としているので、ガラス基板上に１度に多数の画素を高密度かつ高精度に形成できる。
【００１９】
また、本発明のラインヘッドは、前記光源と、前記光源の駆動用薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）回路が、前記ガラス基板上に形成されてなることを特徴とする。この構成によれば、光源の有機ＥＬ素子とＴＦＴを同一の工程で作成できるので、製造コストを低減することができる。
【００２０】
本発明の画像形成装置は、像担持体の周囲に帯電手段、前記いずれかのラインヘッド、現像手段、転写手段の各画像形成用ユニットを配した画像形成ステーションを少なくとも２つ以上設け、転写媒体が各ステーションを通過することにより、タンデム方式で画像形成を行うことを特徴とする。この構成によれば、タンデム方式の画像形成装置において、階調表現を簡単に行うことができる。
【００２１】
また、本発明の画像形成装置は、静電潜像を担持可能に構成された像担持体と、ロータリ現像ユニットと、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のラインヘッドとを備え、前記ロータリ現像ユニットは、複数のトナーカートリッジに収納されたトナーをその表面に担持するとともに、所定の回転方向に回転することによって異なる色のトナーを順次前記像担持体との対向位置に搬送し、前記像担持体と前記ロータリ現像ユニットとの間に現像バイアスを印加して、前記トナーを前記ロータリ現像ユニットから前記像担持体に移動させることで、前記静電潜像を顕像化してトナー像を形成することを特徴とする。この構成によれば、ロータリ方式の画像形成装置において、階調表現を簡単に行うことができる。
【００２２】
また、本発明の画像形成装置は、中間転写部材を備えたことを特徴とする。このため、中間転写部材を備えた画像形成装置において、階調表現を簡単に行うことができる。
【００２３】
以上のように、本発明のラインヘッドおよびそれを用いた画像形成装置は、次のような効果が得られる。（１）形成する画像の解像度や、光源からの光束がレンズアレイを通して被露光面に形成される結像スポットの直径に対して、微細な密度で多数の光源を配置することで、各画素毎に階調制御回路を設けることなく、良好な階調制御を行うことが可能となる。すなわち、２値のドット点灯制御にもかかわらず、隣接する露光画素を大きく重ねることで強度変調的な階調表現を実現するものである。（２）また、画素の密度としては高解像であるが、感光体上の結像スポットは従来の装置とさほど変わらないので、光学系への要求精度が緩和され製造が容易となるとともに、光学的な焦点深度も大きくなる。（３）本発明においては、発光部からの光束が結像して形成される結像スポットの直径を、階調表現するスクリーンのラインあるいはドットのピッチよりも小さくすることにより、十分な階調特性を得る事ができる。（４）以上のように本発明は、２値制御の露光画素をそのスポット径に比較して高密度に配置することで、高解像度を実現するために画像形成システムの構成を困難にすることなく、簡便な制御で階調性と輪郭の滑らかさを得る事ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
通常のページプリンターで用いられるラインヘッドは、６００ｄｐｉ、あるいは１２００ｄｐｉの密度で画素が形成されている。本発明の実施形態においては、前記従来技術が各画素毎に階調制御回路を設けて階調制御を行なっているのに対して、微細な密度で多数の光源を配置して良好な階調制御の実現を図っている。一例として、画素数の密度を２４００ｄｐｉ、あるいは４８００ｄｐｉとしている。
【００２５】
図２は、本発明の基本的技術を模式的に示す説明図である。図２の例では、画素数の密度を２４００ｄｐｉに設定している。図２（ａ）において、９０は光源の画素、９１は、光源から出力される光ビームで形成される光束がレンズアレイを通して像担持体のような被露光面に結像される際のスポット径である。なお、本明細書では、簡単のために被露光面に形成される結像スポットの直径を以下スポット径と略記し、後ほど図５を用いて説明しているように、被露光面での光強度プロファイルのピーク値に対して1/e2の強度となる幅として定義する。また、Ｘ方向は主走査方向、Ｙは副走査方向を示している。この例では、スポット径９１は５０μｍ、画素（露光画素）９０を形成する光源の大きさは２０μｍである。
【００２６】
このように、１つの露光画素についてスポット径は大きいが、露光エネルギーは低いので単独では画像を形成できず、数10個の露光画素が露光されて初めて実際の画像として発現する。すなわち、スポット径の大きさは、画素ピッチの数倍で形成される。既に述べたように、スポットの大きさを小さくすることは困難であるし、後で述べるように感光体、トナー及びその現像システムが対応できないと効果も少ない。有機ＥＬ素子の場合は、スポット径を小さくするために発光部の面積を小さくすると画像を形成するためのパワーが不足する。あるいは階調画像の表現に用いられる階調スクリーンの密度は１００〜３００ＬＰＩで、網点や万線は単一の露光画素ではなく多数の露光画素で形成されるので、個々の画素の大きさを小さくする必要はない。
【００２７】
そこで、本発明の実施形態においては、図２（ｂ）に示すように、像担持体上で主走査方向、および副走査に多数の露光画素を重ね合わせて露光させている。この例では、主走査方向、および副走査にそれぞれ４個づつ、４×４＝１６画素を重ね合わせることにより、出力画像９３を形成している。すなわち、前記被露光面に形成される結像スポットが主走査方向、または副走査方向にわずかずつずれて重ね合わせることで画像を形成している。以上で述べた例では、２４００ｄｐｉの露光画素１６個で、従来の６００ｄｐｉの画素１個を形成するので、１つの露光画素のエネルギーは従来の１／１６で済む。よって、後述するように、単位面積あたりの光量を確保することが難しい有機ＥＬを光源としたラインヘッドに対して、本発明は特に有効である。これは、上記のように発光部の面積を大きくできることと、露光画素のエネルギーが少なくても済む事による相乗効果を発揮するためである。
【００２８】
ここで、出力画像９３を形成するための個々の画素９０は、出力画像９３として得られる画素の大きさとは異なるので、この実施形態においては、個々の画素９０を露光画素と定義する。図２（ｂ）の例では、画像濃度は、４×４＝１６階調で表現されることになる。すなわち、１６個の各光源を点灯（オン）、または消灯（オフ）することにより、１６階調の階調制御が可能となる。
【００２９】
したがって、ラインヘッド上では、階調制御のための複雑な変調制御用の回路構成は不要となり、発光素子のオンオフ制御だけで階調制御が行うことができる。このため、発光素子のオンオフ制御を行なうためのＴＦＴ（光源の駆動用薄膜トランジスタ）などのスイッチング素子を光源と同じガラス基板に搭載すれば足りることになり、ラインヘッドに実装する制御部の構成を簡略にすることができる。
【００３０】
図１は、本発明の実施形態における画素配列の例を示す説明図である。図１（ａ）は、直径２０μｍの発光部を２４００ｄｐｉで配置した例を示している。この例では、スポット径は６０μｍ、主走査方向に多数の露光画素９０が設けられている発光素子ライン９４が副走査方向に３列配列されている。画素ピッチは、２５．４／２４００≒１０．６μｍ、である。発光素子ライン９４の副走査方向両端の中心線間の間隔は、画素ピッチの約６倍の６３．５μｍである。このように、スポット径と画素ピッチの比率は６０／１０．６≒５．７、であり、スポット径は画素ピッチよりも大きく設定されている。
【００３１】
図１（ｂ）は、直径１５μｍの発光部を４８００ｄｐｉで配置した例を示している。この例では、スポット径は５５μｍ、発光素子ラインは副走査方向に５列形成されている。この場合における画素ピッチは、２５．４／４８００≒５．３μｍ、となる。発光素子ライン９４の副走査方向両端の中心線間の間隔は、画素ピッチの約２０倍の１０５．８μｍである。この例では、スポット径と画素ピッチの比率は５５／５．３≒１０．４、となり、図１（ａ）の例よりもさらにスポット径が画素ピッチよりも大きく設定されている。このように、図１（ａ）、図１（ｂ）においては、発光素子ラインが副走査方向に３列以上の複数のライン状で、かつ互いに主走査方向の位置が異なるように配列されている。したがって、結像スポットの主走査方向の重ね合わせを容易に行なうことができる。
【００３２】
元の画像の階調は、露光画素の点灯する画素の数として表現される。すなわち個々の露光画素は２値で制御される。例えば従来の６００ｄｐｉの１画素に対して、２４００ｄｐｉでは１６画素が対応するので１６階調、４８００ｄｐｉでは６４画素が対応するので、十分な階調性を持つ。また、露光画素のピッチに対して、スポットサイズは十分に大きいので、階調記録時に露光画素の点灯数が変わることによって形成される画素の形状が変形することは少ない。
【００３３】
次に、本発明の実施形態において、スポット径を画素ピッチよりも大きく設定した場合の階調制御が、従来例よりも優位性があることについて説明する。図３は、従来例における、点灯する露光画素を増加していった場合の表面電位分布の変化を示す説明図である。この例では、露光画素密度は２４００ｄｐｉ、スポット径は２０μｍ以下としている。図３（ａ）では、単一の露光画素９０ａを点灯したときの電位分布Ｅａは、ほぼ円形に形成されている。以下、図の黒丸は、露光画素の中心位置を示している。
【００３４】
図３（ｂ）では、図３（ａ）で説明した露光画素９０ａと隣接して、副走査方向にもう１つの露光画素９０ｂを設け、露光画素９０ａと露光画素９０ｂを同時に点灯した場合の電位分布Ｅｂを示している。この場合には、電位分布Ｅｂは、副走査方向に長辺が形成される楕円形状となっている。
【００３５】
図３（ｃ）では、図３（ｂ）の構成において、露光画素９０ａの主走査方向に隣接して露光画素９０ｃを設け、露光画素９０ａ、露光画素９０ｂ、露光画素９０ｃの３個の露光画素を同時に点灯した場合の電位分布Ｅｃを示している。この場合には、電位分布Ｅｃは、略三角形状となっている。
【００３６】
図３（ｄ）では、図３（ｃ）の構成において、さらに露光画素９０ｂの主走査方向に隣接してもう１つの露光画素９０ｄを設け、露光画素９０ａ、露光画素９０ｂ、露光画素９０ｃ、露光画素９０ｄを同時に点灯した場合の電位分布Ｅｄを示している。この場合には、電位分布Ｅｄは、矩形状に配置された各露光画素９０ａ〜９０ｄを囲む形状で形成されている。
【００３７】
このように、図３に示した従来例の構成では、電位の分布はシャープになるものの分布形状が階調に応じて変化するので、濃度変化が画素の数に比例しなくなり、階調制御が困難になる。
【００３８】
図４は、本発明の実施形態における点灯する露光画素を増加していった場合の表面電位分布の変化を示す説明図である。この例では、露光画素密度は２４００ｄｐｉ、スポット径は６０μｍとしている。図５、図６は、図４の構成の前提となる条件設定を示す特性図である。図５は、感光体（像担持体）上に結像した光源のスポットによるパワー分布を示す特性図である。
【００３９】
感光体上に結像したスポットが図５のようなパワー（強度）の分布を持つときに、ピークの高さを１とすれば、ｅを自然対数としたときに、１／ｅ2＝１／（２．７２）2≒０．１３５となる。すなわち、スポット径６０μｍは、パワーのピークの１３．５％となるプロファイルの幅を示している。
【００４０】
図６は、感光体の徐電特性（ＰＩＤＣ）を示す特性図である。縦軸には感光体の表面電位（Ｖ）、横軸には露光エネルギー（μＪ／ｃｍ2）を設定している。図６において、初期電位Ｖ０に相当する感光体の表面電位は、−６００Ｖである。この場合の半減露光量（表面電位がー３００Ｖ）に対応する露光エネルギーは、０．０８μＪ／ｃｍ2である。
【００４１】
また、露光エネルギーに対してほとんど表面電位が変化しない、すなわち表面電位が飽和している状態は、感光体が全面露光したときのエネルギー（飽和エネルギー）として表される。図６の例では、この飽和エネルギーは、０．３μＪ／ｃｍ2である。
【００４２】
図４は、図５、図６で説明図したように、１／ｅ2≒０．１３５のスポット径が６０μｍ、感光体の半減露光量が０．０８μＪ／ｃｍ2で、飽和エネルギーが０．３μＪ／ｃｍ2である場合の表面電位分布の特性を示している。図４（ａ）は、単一の露光画素９０ｗを点灯したときの電位分布Ｅｗは、ほぼ円形に形成されている。図４においても図の黒丸は、露光画素の中心位置を示している。
【００４３】
図４（ｂ）では、図４（ａ）で説明した露光画素９０ｗと隣接して、副走査方向にもう１つの露光画素９０ｘを設け、露光画素９０ｗと露光画素９０ｘを同時に点灯した場合の電位分布Ｅｘを示している。この場合には、電位分布Ｅｘは、ほぼ円形状となっている。ここで、電位分布Ｅｘの等高線は、５０Ｖ間隔に形成されている。
【００４４】
図４（ｃ）では、図４（ｂ）の構成において、露光画素９０ｗの主走査方向に隣接して露光画素９０ｙを設け、露光画素９０ｗ、露光画素９０ｘ、露光画素９０ｙの３個の露光画素を同時に点灯した場合の電位分布Ｅｙを示している。この場合にも、電位分布Ｅｙは、ほぼ円形状となっている。
【００４５】
図４（ｄ）では、図４（ｃ）の構成において、さらに露光画素９０ｘの主走査方向に隣接してもう１つの露光画素９０ｚを設け、露光画素９０ｗ、露光画素９０ｘ、露光画素９０ｙ、露光画素９０ｚを同時に点灯した場合の電位分布Ｅｚを示している。この場合には、電位分布Ｅｚは、矩形状に配置された各露光画素９０ｗ〜９０ｚを囲む、ほぼ円形状で形成されている。
【００４６】
図３、図４で説明したように、電位分布の形状が従来例と本発明の実施形態で相違している理由について説明する。本発明の実施形態では、露光される各画素の直径（スポット径）が６０μｍであるのに対して、画素のピッチがはるかに小さい約１０．６μｍであり、露光画素の位置をずらして多重露光してもほぼ円形が維持される。他方、従来技術では、画素の直径が２０μｍであり、本発明の実施形態と比較して小さいので、各画素の重なりが少なく、画素の配置がそのまま電位分布に現れることになる。
【００４７】
次に、ライン幅で階調を表現する階調スクリーンについて、従来技術と本発明の実施形態とを対比する。図７は、従来例の説明図である。この例では、スポット径は２０μｍとしている。９０ｅ〜９０ｉは露光画素、Ｅｆは電位分布である。この場合のライン幅Ｌａ、Ｌｂが変動して蛇行しており、濃度変化が大きくなっている。
【００４８】
図８は、本発明の実施形態にかかる説明図である。図８の例では、スポット径が６０μｍであり、図４で説明した例と同じ条件設定としている。図８（ａ）は、露光画素９０ｒ、９０ｓを主走査方向に並置し、副走査方向に露光画素２つ分ずらして斜め方向に配列した例である。この際に、ラインＬｒ、Ｌｓはほぼ露光画素の配列と平行な直線で形成されており、ライン幅で表現される階調特性は良好な特性となっている。
【００４９】
図８（ｂ）は、３個の露光画素９０ｒ、９０ｓ、９０ｔを主走査方向に並置し、副走査方向に露光画素２つ分ずらして斜め方向に配列した例である。この際に、ラインＬｐ、Ｌｔはほぼ露光画素の配列と平行な直線で形成されており、ライン幅で表現される階調特性は良好な特性となっている。
【００５０】
図８（ｃ）は、図７と同様に３個の露光画素９０ｒ、９０ｓ、９０ｔを主走査方向に並置し、さらに副走査方向に露光画素２つ分離間した位置に２つの露光画素９０ｕ、９０ｖを配列している。この場合の電位分布Ｅｕは、楕円形状に形成される。また、ラインＬｕ、Ｌｖは、多少の凹凸がみられるが、実用上殆ど支障がない滑らかな斜めの線で形成されている。このように、本発明の実施形態においては、ラインの幅で階調を表現する階調スクリーンにおいても、従来例と対比して有用な特性が得られる。
【００５１】
図９、図１０は、階調スクリーンを用いた本発明の実施形態を示す説明図である。図９は、例えば、６００ｄｐｉの画像解像度における斜め線の太さによって濃度階調を表現するスクリーンの例である。図９において、升目の１つの大きさ９０は６００ｄｐｉの１画素を示し、４２．３μｍの大きさである。９１はスポット径、Ｌｘ、Ｌｙはスクリーンである。隣接するスクリーンＬｘ、ＬｙのラインピッチＰは、３．１３画素分、すなわち約１３３μｍである。このスクリーンのラインピッチＰの値は、印刷線数（ＬＰＩ：１インチ＝２５．４ｍｍ当たりのスクリーンのライン数）で表現すると１９２ＬＰＩということになる。通常の商業印刷でも１７５ＬＰＩ程度のスクリーン線数が使用される。また、図９の例ではラインヘッドでの露光を想定しているので、副走査方向に画素の位置を制御可能である。
【００５２】
元の階調画像に対して、このような階調スクリーンで階調を表現する処理は、図１６のプリンタコントローラで行われる。元画像を面積階調のスクリーンのデータに変換することは、２値化を行うことでありその手法は様々提案されている。本発明ではその２値化手法は本質にかかわらないので詳述しないが、２値化手法については、例えば「写真工業別冊・イメージングpart1／写真工業出版社／1988年」に記載されている。
【００５３】
スクリーンのラインピッチＰを狭くすると解像度は向上するが、隣接するラインの間隔が狭くなるので、互いに干渉を起こすようになる。画像形成のプロセスのレベルが高くないと、プロセス系の不均一の影響を受けて、この干渉の度合いが異なり、画像の不均一が発生しやすくなってしまう。このように階調スクリーンのピッチＰを小さくすることは困難であるので、それを露光する光ビームのスポットの大きさも、この階調スクリーンのピッチを表現できる程度の直径であればよい。
【００５４】
図１０は、図９と同じ大きさのスポット径９１により、２４００ｄｐｉのピッチで露光画素を重ね合わせた例を示している。図９と対比すると、図１０では斜め線の輪郭は滑らかになっているものの、斜めラインの幅が広がっている。このように本発明の実施形態では、スポットサイズ９１を小さくしないで、微小なピッチで露光画素を重ね合わせるので、露光部分の潜像の幅が広がってしまうという特性がある。以下図１１〜図１５の特性図で詳細に説明する。
【００５５】
図１１は、スポットサイズが４０μｍで露光した場合のラインに直交方向で断面したときの電位分布図（電位コントラスト特性）を示す。この図において感光体とその露光条件は先の図４、図８で示したものと同じである。図１１の（A)の線は、従来技術の６００ｄｐｉのピッチの画素で４０μｍの直径のスポットで重ね合わせがなく一回で露光した場合を示している。この図では初期の帯電電位−６００Ｖに対して露光された部分はー６０Ｖ程度まで電位が上昇しているのに対して、非露光部では、−５９０Ｖまでしか上昇していない。これに対して本発明では２４００ｄｐｉの画素ピッチで配列された露光画素をラインの幅方向に４画素重ねることになるので、図１１の(B)の線で示すように露光部分の幅が広がってしまい、非露光部の電位は−３８０Ｖまで上昇してしまう。すなわち白部と黒部のコントラストが不足することになる。
【００５６】
また、このような条件では、隣接するラインの電位分布の裾の部分が互いに干渉しあうことを意味している。そのため、結像スポットの光量分布の僅かな差によって、干渉の度合いが異なることになり、濃度ムラを生じやすくなる。そのため本発明のように複数の露光画素をずらせて重ね合わせる場合には、スクリーンのピッチはそのずらせた分だけ広げる必要がある。この例では、図１１の(C)のようにラインのピッチを２８０ＬＰＩ程度まで広げると、従来の６００ｄｐｉの画素ピッチで重ね合わせがない場合と同等の電位差が確保できる。
【００５７】
同様に、図１２はスポットサイズ６０μｍの場合、図１３はスポットサイズ８０μｍの場合の電位コントラスト特性を示す。これらの場合の、スポットサイズと再現可能なスクリーンのラインのピッチをまとめると、図１４に示すようなスポットサイズとラインピッチの関係特性のようになる。以上の例は、２４００ｄｐｉの露光画素ピッチでラインの幅方向に４画素重ね合わせる場合であったが、表現する階調値によってこの重ね合わせの露光画素数は異なる。
【００５８】
このように、少なくともスクリーンのピッチに対してスポットサイズが小さければ、スクリーンを構成するラインを十分に露光した場合でも、画像のコントラストを確保できる。換言すれば、本発明の実施形態においては、２４００ｄｐｉという比較的高密度の露光画素ピッチにおいても、階調スクリーンを構成するライン画像のピッチに比べて小さいスポットサイズであれば十分な階調表現が可能なことが示された。このため、必要以上にスポットサイズを小さくする必要がなく、各画素を結像させる光学系に対する要求も緩和できる。
【００５９】
以上の実施形態においては、６００ｄｐｉの画素ピッチで画素を形成する場合に対して、本発明を適用した２４００ｄｐｉの画像形成では、露光画素が４つ並ぶことになる。このため、２４００ｄｐｉのピッチ１０．６μｍの３つ分、すなわち３１．８μｍだけ露光の光量分布、あるいは潜像が広がることになる。図１２の例では、ほぼこの値まで潜像が広がっていることがわかる。一方元々スポットサイズが大きい図１４の場合では、像の広がりはさほど大きくない。
【００６０】
例えば、図１２に示したような１９２ＬＰＩ（１３３μｍピッチ）のラインを表現するためには、８０μｍのスポットサイズを実現できればよい。なお、以上の説明は階調スクリーンの再現性という観点から説明したものであって、階調性より細線の再現性を重視するような場合には、本発明の範囲内で適宜スポットサイズを小さく設定すればよい。
【００６１】
図１２〜図１４の説明で、従来の重ね合わせがない場合の１画素の露光時間は、１画素分の感光体の移動時間に比べて十分短い場合を説明している。１画素の露光時間が感光体の１画素移動時間と等しい、すなわち１画素期間全点灯する場合は、副走査方向においては、図１２〜図１４に示した本発明の実施形態における重ね合わせ露光と同様な電位分布となる。以上の実施形態では、斜め線の太さによって濃度階調を表現するラインのスクリーンを用いる場合について説明したが、網点状のドットの面積で濃度階調を表現するドットのスクリーンを用いる場合でも、同様のことが言える。ドットのスクリーンの場合、ドットの最小ピッチより、小さい直径のスポットサイズに設定すればよい。
【００６２】
図１６は、本発明の実施形態にかかる制御部の概略構成を示すブロック図である。図１６において、７０はパーソナルコンピュータ（ＰＣ）などを用いたホストコンピュータで、画像データを作成し、プリンタの制御部７１に設けられているプリンタコントローラ７２に送信する。プリンタの制御部７１には、プリンタコントローラ７２の外に、ラインヘッド制御基板７３、ラインヘッドの制御手段７４が設けられている。ラインヘッドの制御手段７４は、光量メモリ７５を有している。
【００６３】
プリンタコントローラ７２は、ホストコンピュータ７０から送信された画像データに基づいて、各露光画素に対して、デジタルデータである２値データを作成してラインヘッド制御基板７３に出力する。ラインヘッド制御基板７３には、演算部が設けられている。ラインヘッド制御基板７３の当該演算部は、光量メモリ７５に蓄積されている画素毎の光量データと、前記プリンタコントローラ７２から入力された２値データに基づいて、各露光画素に対する階調制御の２値データを作成する。
【００６４】
本発明の実施形態においては、屈折率分布型ロッドレンズアレイとしてセルフォックレンズアレイ（略称「ＳＬＡ」、日本板硝子株式会社の商標）を結像光学系に使用する。このように、光学系にＳＬＡを用いることにより、結像スポットを被露光面に精度良く形成することができる。
図１７、図１８は、このようなＳＬＡを用いた例を示す説明図である。なお、図１７、図１８の光源部の配置は先に述べた図１（ａ）、図１（ｂ）に対応している。図１７において、ロッドレンズアレイ６５は、ロッドレンズ６５ａ〜６５ｄを副走査方向に２列に千鳥状に配置している。１２８ａ〜１２８ｃは、各ライン内に複数の発光素子（露光画素）が配列された発光素子ラインである。
【００６５】
この例では、ロッドレンズアレイ６５のセンターライン（中心軸）Ｃ.Ｌに対して対称の位置に、同じ大きさの発光素子からなる発光素子ライン１２８ａ〜１２８ｃを配置する。すなわち、発光素子ライン１２８ａと１２８ｃは中心軸に対して対称の位置に配置される。このように、図１０の例では、各発光素子ライン１２８ａ〜１２８ｃは、副走査方向に並列に３列配置されている。
【００６６】
また、発光素子ライン１２８ａと１２８ｂ間、１２８ｂと１２８ｃ間の各発光素子ライン間の距離を等しく配置している。このため、各発光素子ラインを用いて画素の多重露光を行う際に、像担持体を移動させるタイミングと、前に発光した発光素子ラインから次の発光素子ラインに切り替えて発光させるタイミングをすべての発光素子ラインで同じタイミングとすることができるので、制御が簡単に行える。図１７の例では、複数の発光素子ライン１２８ａ〜１２８ｃの中で、副走査方向に最も隔たった２つのライン（１２８ａと１２８ｃ）の間隔が、複数列のロッドレンズアレイの副走査方向のロッドレンズの中心間隔より小となっている。このような構成としているので、複数の発光素子ラインはロッドレンズアレイの副走査方向の範囲内に配列されることになり、良好な結像特性が得られる。
【００６７】
次に、本発明で使用する光学系について説明する。本発明においては、後で述べるように有機EL材料を発光部に用いることが適している。有機EL材料による発光部は塗布で形成されるので、発光部内での塗布ムラを生じないようにするためには円形の発光部が好ましい。本発明のラインヘッドの結像光学系には、前記したようにＳＬＡが利用可能である。図１５は、日本板硝子株式会社の品番ＳＬＡ―２０Ｄによる発光部直径と、結像スポット直径の関係を示す特性図である。ＳＬＡは等倍光学系であるが、図１５ではスポットサイズが１／ｅ2の直径で示してあるので、発光部の直径より大きくなっている。スポットサイズを光量分布のピーク値に対する半値で定義すれば、ほぼ発光部の直径と等しくなることがわかっている。
【００６８】
従って、既に示したスポットサイズを実現するために必要な発光部の直径は、図１５より求めることができる。例えば、直径60μｍ以下のスポットサイズを得るためには、発光部の直径はφ35μｍ以下にすればよいことがわかる。よって、例えばこの発光部を２４００ｄｐｉ、すなわち１０．６μｍピッチで１列に配置することはできないので、図１や図１７、図１８に示すように多列に発光部を配置する。なお図１５で示した関係は、ＳＬＡによる結像の一番小さくなる、すなわち一番ピントがあった状態を示しているので、実際にはさらにピントのずれを見込んでさらに発光部の大きさを小さくすることが望ましい。図１（ａ）あるいは図１（ｂ）の説明においては、このことを考慮して、図１５よりスポットサイズを小さめに設定してある。
【００６９】
図１８は、本発明の他の実施形態に係る説明図である。この例では、５列の発光素子ライン１２８ｄ〜１２８ｈを配置している。図１８の例では、複数の発光素子ライン１２８ｄ〜１２８ｈの中で、副走査方向に最も隔たった２つのライン（１２８ｄと１２８ｈ）の間隔が、２列のロッドレンズアレイの副走査方向の中心間隔より小となっている。図１８に示したように、本発明において、発光素子ラインは、ロッドレンズアレイの中心軸に対して対称となる位置に配置する。発光素子は、二次元的に並列配置する他に、千鳥状の配置とすることもできる。いずれの場合も、発光素子ラインをロッドレンズアレイの中心軸上に配置することができる。また、各発光素子ラインは、等距離で配置する他に、異なる距離で配置することもできる。
【００７０】
図１７に示したような、副走査方向に２列のＳＬＡを配列した構成では、２列のＳＬＡの中央付近で良好な結像特性が得られる。また、ＳＬＡの副走査方向の範囲内の位置に、３列以上に発光素子ラインを配列する。この場合に、３列以上の発光素子ラインの幅（副走査方向の範囲）は、１００μｍ以内とする。
【００７１】
ところで、ＳＬＡは収差的な問題から、等倍光学系でありながら、光源と同じ大きさの像を結像面に再現することは困難である。例えば、発光部の直径が直径２０μｍであっても、スポットサイズは前記のように６０μｍ程度にしかならない。また、例え小さな結像スポットが得られても、２層感光体では電荷の移動に伴う静電潜像の「にじみ」が発生する。しかしながら、それでもなお発光部の直径は、発光部のピッチ比べてはるかに大きいので、１列に配列することは困難で、配線の通る隙間や発光部の分離を考慮すると、既に述べたように２列以上の多数列に千鳥状に配列せざるを得ない。
【００７２】
また、この種の画像形成装置においては、現像するトナーの粒径はさほど小さくできない。現像方式によるが、トナーを像担持体に付着させる段階でも、トナーの散りなどが発生する。その他転写時の散りや、定着時のトナーの変形など、いずれも画像の解像度を低下させる方向にしか寄与しない。このため、むやみに微小な結像スポットを求めることは、光学系のピントの管理が厳しくなり、光学系の誤差の影響を受けやすくなるだけとなり、実質的なメリットは少ない。そこで、本発明の実施形態においては、スポット径を小さくするのではなく、露光画素密度を微細にすることにより階調の表現をしている。例えば、従来の６００ｄｐｉ、１２００ｄｐｉと比較して、より微細な、２４００ｄｐｉ、または４８００ｄｐｉとすることにより、換言すれば、各光源（露光画素）が露光面に結像してできる前記結像スポットの直径が、露光画素のピッチより大きくなるように形成して、階調の表現をしている。
【００７３】
ここで、副走査方向の解像度はタイミングだけで制御できるので、主走査方向よりも高くしてもよい。例えば主走査方向には１２００ｄｐｉで画素を配列し、副走査方向には４８００ｄｐｉで配列したとする。この場合には、６００ｄｐｉの画素に対して、２×８＝１６の露光画素が対応するので１６階調の十分な階調性を得ることができる。
【００７４】
本発明の実施形態においては、画素ピッチに対してスポットサイズが大きく設定されている。このため、画素ピッチに応じた画像の解像度を得ることは困難である。しかしながら、露光画素の位置決めの分解能は高いので、画像の輪郭を滑らかにすることができる。
【００７５】
また、有機ＥＬ素子を用いる場合に、本発明では発光部の直径を小さくしなくてよいので、発光部の光パワーを大きく取ることができる。このため、発光効率の高くない有機ＥＬ材料でも使用可能となる。本発明では、通常のラインヘッドに比べて高密度に露光画素を配するので、画素の数は飛躍的に増加する。従来用いられてきたＬＥＤを光源とするラインヘッドに本発明を適用することも可能であるが、多数のＬＥＤが設けられたＬＥＤアレイチップを基板上に位置精度よく実装し、かつ通常より画素数が多いためにチップと基板を接続するボンディングの数も増加するため、製造が難しくなる。
【００７６】
これに対して有機ＥＬ素子を光源に用いる場合には、ガラス基板上に１度に多数の画素を高密度かつ高精度に形成できるので本発明の実施形態として最適である。また、本発明では、画素毎の階調制御回路や光量補正回路が必要なく、各画素の点灯／消灯を制御するだけの駆動回路でよいので、回路構成が簡単になり、発光部と同一のガラス基板上に薄膜トランジスタで駆動回路を作ることが容易になる。薄膜トランジスタは、アモルファスシリコン、低温ポリシリコン、高温ポリシリコン、有機トランジスタなど種種のものが利用できる。
【００７７】
本発明のラインヘッドは、画素数が極めて多いので、画素をいくつかの群に分けて、時分割駆動を行うことも有用である。その場合でも、上記のように各画素をオンオフの２値で制御するだけでよいので、回路構成が極めて簡素にできる。
【００７８】
本発明の光源（露光画素）として、有機ＥＬ素子について説明した。本発明の実施形態においては、それ以外でも、光源（露光画素）として、例えば、ＬＥＤ、蛍光管、各種シャッターアレイなどを適用することが可能である。
【００７９】
本発明の「露光画素」も、複数個多重露光することで初めて画像を形成できるが、あくまで個別の変調情報によって駆動される独立した画素である。また本発明においても、副走査方向に複数列に発光素子ラインが形成されているが、副走査方向の位置の差と感光体の速度に応じて、点灯するタイミングを変えることで、感光体上では形成される潜像が一列に並ぶように制御される。すなわち２値ではあるが高解像度の画素として機能するので、画像位置の分解能や、輪郭のスムーズさは従来よりも飛躍的に高まる。
【００８０】
本発明の実施形態においては、４つの感光体に４つのラインヘッドで露光し、４色の画像を同時に形成し、１つの無端状中間転写ベルト（中間転写媒体）に転写する、タンデム式カラープリンター（画像形成装置）に用いるラインヘッドを対象としている。図１９は、発光素子として有機ＥＬ素子を用いたタンデム式画像形成装置の一例を示す縦断側面図である。この画像形成装置は、同様な構成の４個の有機ＥＬ素子アレイ露光ヘッド１０１Ｋ、１０１Ｃ、１０１Ｍ、１０１Ｙを、対応する同様な構成である４個の感光体ドラム（像担持体）４１Ｋ、４１Ｃ、４１Ｍ、４１Ｙの露光位置にそれぞれ配置したものであり、タンデム方式の画像形成装置として構成されている。
【００８１】
図１９に示すように、この画像形成装置は、駆動ローラ５１ｘと従動ローラ５２とテンションローラ５３が設けられており、テンションローラ５３によりテンションを加えて張架されて、図示矢印方向（反時計方向）へ循環駆動される中間転写ベルト（中間転写媒体）５０を備えている。この中間転写ベルト５０に対して所定間隔で配置された４個の像担持体としての外周面に感光層を有する感光体４１Ｋ、４１Ｃ、４１Ｍ、４１Ｙが配置される。
【００８２】
前記符号の後に付加されたＫ、Ｃ、Ｍ、Ｙはそれぞれ黒、シアン、マゼンタ、イエローを意味し、それぞれ黒、シアン、マゼンタ、イエロー用の感光体であることを示す。他の部材についても同様である。感光体４１Ｋ、４１Ｃ、４１Ｍ、４１Ｙは、中間転写ベルト５０の駆動と同期して図示矢印方向（時計方向）へ回転駆動される。各感光体４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の周囲には、それぞれ感光体４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の外周面を一様に帯電させる帯電手段（コロナ帯電器）４２（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）と、この帯電手段４２（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）により一様に帯電させられた外周面を感光体４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の回転に同期して順次ライン走査する本発明の上記のような有機ＥＬ素子アレイ露光ヘッド（ラインヘッド）１０１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）が設けられている。
【００８３】
また、この有機ＥＬ素子露光ヘッド１０１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）で形成された静電潜像に現像剤であるトナーを付与して可視像（トナー像）とする現像装置４４（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）と、この現像装置４４（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）で現像されたトナー像を一次転写対象である中間転写ベルト５０に順次転写する転写手段としての一次転写ローラ４５（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）と、転写された後に感光体４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の表面に残留しているトナーを除去するクリーニング手段としてのクリーニング装置４６（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）とを有している。
【００８４】
ここで、各有機ＥＬ素子アレイ露光ヘッド１０１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）は、有機ＥＬ素子アレイ露光ヘッド１０１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）のアレイ方向が感光体ドラム４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の母線に沿うように設置される。そして、各有機ＥＬ素子アレイ露光ヘッド１０１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の発光エネルギーピーク波長と、感光体４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の感度ピーク波長とは略一致するように設定されている。
【００８５】
現像装置４４（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）は、例えば、現像剤として非磁性一成分トナーを用いるもので、その一成分現像剤を例えば供給ローラで現像ローラへ搬送し、現像ローラ表面に付着した現像剤の膜厚を規制ブレードで規制し、その現像ローラを感光体４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）に接触あるいは押厚させることにより、感光体４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の電位レベルに応じて現像剤を付着させることによりトナー像として現像するものである。
【００８６】
このような４色の単色トナー像形成ステーションにより形成された黒、シアン、マゼンタ、イエローの各トナー像は、一次転写ローラ４５（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）に印加される一次転写バイアスにより中間転写ベルト５０上に順次一次転写され、中間転写ベルト５０上で順次重ね合わされてフルカラーとなったトナー像は、二次転写ローラ６６において用紙等の記録媒体Ｐに二次転写され、定着部である定着ローラ対６１を通ることで記録媒体Ｐ上に定着され、排紙ローラ対６２によって、装置上部に形成された排紙トレイ６８上へ排出される。
【００８７】
なお、図１９中、６３は多数枚の記録媒体Ｐが積層保持されている給紙カセット、６４は給紙カセット６３から記録媒体Ｐを一枚ずつ給送するピックアップローラ、６５ｘは二次転写ローラ６６の二次転写部への記録媒体Ｐの供給タイミングを規定するゲートローラ対、６６は中間転写ベルト５０との間で二次転写部を形成する二次転写手段としての二次転写ローラ、６９は二次転写後に中間転写ベルト５０の表面に残留しているトナーを除去するクリーニング手段としてのクリーニングブレードである。
【００８８】
図２０は、像書込手段１０１を拡大して示す概略の斜視図である。図２０において、有機ＥＬ素子アレイ８１は、長尺のハウジング８０中に保持されている。長尺のハウジング８０の両端に設けた位置決めピン８９をケースの対向する位置決め穴に嵌入させると共に、長尺のハウジング８０の両端に設けたねじ挿入孔８８を通して固定ねじをケースのねじ穴にねじ込んで固定することにより、各像書込手段１０１が所定位置に固定される。
【００８９】
像書込手段１０１は、ガラス基板８２上に有機ＥＬ素子アレイ８１の発光素子（有機ＥＬ素子）８３を載置し、同じガラス基板８２上に形成された駆動回路８１により駆動される。屈折率分布型ロッドレンズアレイ（ＳＬＡ）６５は結像光学系を構成し、発光素子８３の前面に配置される屈折率分布型ロッドレンズ８４を俵積みしている。ロッドレンズアレイ８５には、前記のような「セルフォックレンズアレイ」（略称ＳＬＡ、日本板硝子株式会社の商標名）が多用されている。
【００９０】
有機ＥＬ素子アレイ８１から射出された光ビームは、ＳＬＡ６５により等倍正立像として被走査面に結像する。このように、ガラス基板８２上に有機ＥＬ素子８３を配列しているので、発光素子の光量を損なうことなく像担持体に照射することができる。また、有機ＥＬ素子は静的な制御が可能であるので、ラインヘッドの制御系を簡略化できる。本発明においては、図１９、図２０に示されたようなタンデム方式の画像形成装置において、階調表現を簡略な手段で実現できる。
【００９１】
図２１は、異なる画像形成装置の縦断側面図である。図２１において、画像形成装置１６０には主要構成部材として、ロータリ構成の現像装置１６１、像担持体として機能する感光体ドラム１６５、有機ＥＬアレイが設けられている像書込手段（ラインヘッド）１６７、中間転写ベルト１６９、用紙搬送路１７４、定着器の加熱ローラ１７２、給紙トレイ１７８が設けられている。
【００９２】
現像装置１６１は、現像ロータリ１６１ａが軸１６１ｂを中心として矢視Ａ方向に回転する。現像ロータリ１６１ａの内部は４分割されており、それぞれイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の４色の像形成ユニットが設けられている。１６２ａ〜１６２ｄは、前記４色の各像形成ユニットに配置されており、矢視Ｂ方向に回転する現像ローラ、１６３ａ〜１６３ｄは、矢視Ｃ方向に回転するトナ−供給ローラである。また、１６４ａ〜１６４ｄはトナーを所定の厚さに規制する規制ブレードである。
【００９３】
１６５は、前記のように像担持体として機能する感光体ドラム、１６６は一次転写部材、１６８は帯電器、１６７は像書込手段で有機ＥＬアレイが設けられている。感光体ドラム１６５は、図示を省略した駆動モータ、例えばステップモータにより現像ローラ１６２ａとは逆方向の矢視Ｄ方向に駆動される。中間転写ベルト１６９は、従動ローラ１７０ｂと駆動ローラ１７０ａ間に張架されており、駆動ローラ１７０ａが前記感光体ドラム１６５の駆動モータに連結されて、中間転写ベルトに動力を伝達している。当該駆動モータの駆動により、中間転写ベルト１６９の駆動ローラ１７０ａは感光体ドラム１６５とは逆方向の矢視Ｅ方向に回動される。
【００９４】
用紙搬送路１７４には、複数の搬送ローラと排紙ローラ対１７６などが設けられており、用紙を搬送する。中間転写ベルト１６９に担持されている片面の画像（トナー像）が、二次転写ローラ１７１の位置で用紙の片面に転写される。二次転写ローラ１７１は、クラッチにより中間転写ベルト１６９に離当接され、クラッチオンで中間転写ベルト１６９に当接されて用紙に画像が転写される。
【００９５】
上記のようにして画像が転写された用紙は、次に、定着ヒータＨを有する定着器で定着処理がなされる。定着器には、加熱ローラ１７２、加圧ローラ１７３が設けられている。定着処理後の用紙は、排紙ローラ対１７６に引き込まれて矢視Ｆ方向に進行する。この状態から排紙ローラ対１７６が逆方向に回転すると、用紙は方向を反転して両面プリント用搬送路１７５を矢視Ｇ方向に進行する。１７７は電装品ボックス、１７８は用紙を収納する給紙トレイ、１７９は給紙トレイ１７８の出口に設けられているピックアップローラである。用紙搬送路において、搬送ローラを駆動する駆動モータは、例えば低速のブラシレスモータが用いられる。また、中間転写ベルト１６９は色ずれ補正などが必要となるのでステップモータが用いられている。これらの各モータは、図示を省略している制御手段からの信号により制御される。
【００９６】
図の状態で、イエロー（Ｙ）の静電潜像が感光体ドラム１６５に形成され、現像ローラ６２ａに高電圧が印加されることにより、感光体ドラム１６５にはイエローの画像が形成される。イエローの裏側および表側の画像がすべて中間転写ベルト１６９に担持されると、現像ロータリ１６１ａが矢視Ａ方向に９０度回転する。中間転写ベルト１６９は１回転して感光体ドラム１６５の位置に戻る。次にシアン（Ｃ）の２面の画像が感光体ドラム１６５に形成され、この画像が中間転写ベルト１６９に担持されているイエローの画像に重ねて担持される。以下、同様にして現像ロータリ１６１の９０度回転、中間転写ベルト１６９への画像担持後の１回転処理が繰り返される。
【００９７】
４色のカラー画像担持には中間転写ベルト１６９は４回転して、その後に更に回転位置が制御されて二次転写ローラ１７１の位置で用紙に画像を転写する。給紙トレイ１７８から給紙された用紙を搬送路１７４で搬送し、二次転写ローラ１７１の位置で用紙の片面に前記カラー画像を転写する。片面に画像が転写された用紙は前記のように排紙ローラ対１７６で反転されて、搬送径路で待機している。その後、用紙は適宜のタイミングで二次転写ローラ１７１の位置に搬送されて、他面に前記カラー画像が転写される。ハウジング１８０には、排気ファン１８１が設けられている。本発明においては、図１４に示されたようなロータリ方式の画像形成装置において、階調表現を簡略な手段で実現できる。
【００９８】
以上、本発明のラインヘッドおよびそれを用いた画像形成装置について実施例に基づいて説明したが、本発明はこれら実施例に限定されず種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明の実施形態を示す説明図である。
【図２】本発明の実施形態を示す説明図である。
【図３】従来例を示す説明図である。
【図４】本発明にかかるラインヘッドの説明図である。
【図５】本発明にかかるラインヘッドの特性図である。
【図６】本発明にかかるラインヘッドの特性図である。
【図７】従来例を示す説明図である。
【図８】本発明にかかるラインヘッドの説明図である。
【図９】本発明にかかるラインヘッドの説明図である。
【図１０】本発明にかかるラインヘッドの説明図である。
【図１１】本発明にかかるラインヘッドの説明図である。
【図１２】本発明にかかるラインヘッドの特性図である。
【図１３】本発明にかかるラインヘッドの特性図である。
【図１４】本発明にかかるラインヘッドの特性図である。
【図１５】本発明にかかるラインヘッドの特性図である。
【図１６】本発明の実施形態を示すブロック図である。
【図１７】本発明にかかるラインヘッドの説明図である。
【図１８】本発明にかかるラインヘッドの説明図である。
【図１９】本発明の実施形態を示す画像形成装置の縦断側面図である。
【図２０】本発明にかかるラインヘッドの斜視図である。
【図２１】本発明の他の実施形態を示す画像形成装置の縦断側面図である。
【符号の説明】
【０１００】
１…画像形成装置、６…画像形成ユニット、９…転写ベルトユニット、１６…中間転写ベルト、１７…クリーニング手段、２０…像担持体、２１…一次転写部材、２２…帯電手段、２３…像書込手段（ラインヘッド）、２４…現像手段、３３…現像ローラ、６０…ハウジング（ホルダ）、６２…基板、６３…画像形成用の発光素子、６５…屈折率分布型ロッドレンズアレイ（ＳＬＡ）、７４…ラインヘッドの制御手段、８４…屈折率分布型ロッドレンズ、９０…露光画素、９１…スポット径、９３…出力画像、９４、１２８ａ〜１２８ｄ…発光素子ライン、Ｌｘ、Ｌｙ・・・スクリーン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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