(57)【要約】【課題】現像不良の原因となる照射光量不足を防止することができる光書き込み装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】画像データに基づいて発光強度が制御される複数のＬＥＤが配列された光源アレイ１と、ルーフプリズムレンズアレイ２とを有する光書き込み装置において、光源アレイ１からの光に重畳させて均一な光量の重畳光を照射する重畳光照射手段５を設ける。この重畳光照射手段５は、ＬＥＤアレイ５１と結像レンズアレイ５２で構成することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜像形成用の発光源と、該発光源の光を潜像担持体の表面に導いて結像する潜像形成用の結像手段とを有し、画像データに基づいて強度が変化する光を潜像担持体に照射する光書き込み装置であって、
該潜像形成用の発光源からの光に重畳させて均一な光量の重畳光を照射する重畳光照射手段を設けたことを特徴とする光書き込み装置。
【請求項２】
請求項１の光書き込み装置において、
上記潜像形成用の発光源として、画像データに基づいて発光強度が制御される複数の発光源が配列された光源アレイを用い、
上記潜像形成用の結像手段として、光入射側のレンズと、光出射側のレンズと、該光入射側のレンズから入射した光を該光出射側のレンズへ導いて出射させるように互いに直交する２つの光反射面とを有する結像素子が複数並んだ結像素子アレイを用いたことを特徴とする光書き込み装置。
【請求項３】
請求項１又は２の光書き込み装置において、
上記光源アレイによる光照射タイミングに合わせて上記重畳光を照射するように上記重畳光照射手段を制御する制御手段を設けたことを特徴とする光書き込み装置。
【請求項４】
請求項１、２又は３の光書き込み装置において、
上記重畳光照射手段を、上記重畳光の照射領域を変更可能に構成し、
画像サイズに合わせて該重畳光の照射領域を変更するように該重畳光照射手段を制御する制御手段を設けたことを特徴とする光書き込み装置。
【請求項５】
請求項１、２又は３の光書き込み装置において、
上記重畳光の照射領域が、潜像担持体表面に設定された画像形成領域よりも広いことを特徴とする光書き込み装置。
【請求項６】
請求項１、２又は３の光書き込み装置において、
上記重畳光照射手段を、上記重畳光の光量を変更可能に構成したことを特徴とする光書き込み装置。
【請求項７】
請求項６の光書き込み装置において、
上記重畳光照射手段を、発光光量を互いに独立に変更可能な複数の発光源を配列して構成し、
該重畳光照射手段の各発光源による重畳光の光量が同じになるように、該重畳光照射手段の各発光源の駆動条件を設定したことを特徴とする光書き込み装置。
【請求項８】
請求項１、２又は３の光書き込み装置において、
上記光源アレイの発光源と上記重畳光照射手段の光源との間に遮光板を設けたことを特徴とする光書き込み装置。
【請求項９】
請求項１、２又は３の光書き込み装置において、
上記光源アレイと上記結像素子アレイと上記重畳光照射手段とを同一ユニット内に設けたことを特徴とする光書き込み装置。
【請求項１０】
潜像担持体と、該潜像担持体の表面を帯電する帯電装置と、該画像データに基づいて該潜像担持体の表面に光を照射する光書き込み装置と、該潜像担持体の表面に形成された潜像を現像する現像装置とを備えた画像形成装置であって、
該光書き込み装置として、請求項１乃至９のいずれかの光書き込み装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項１０の画像形成装置において、
上記潜像担持体として、照射光量に対する表面電位の変化を表す曲線の微分係数の絶対値が照射光量に対して極大値を有するものを用いたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンター、ＦＡＸなどの画像形成装置及びその画像形成装置に用いる光書き込み装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の光書き込み装置として、画像データに基づいて発光強度が制御される複数の発光源が配列された光源アレイと、結像手段としてのルーフプリズムレンズアレイとを用いたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このルーフプリズムレンズアレイは、光入射側のレンズと、光出射側のレンズと、互いに直交するルーフ状の２つ光反射面とを有するルーフプリズムとを有する結像素子が一列状に複数並んだものである。光源アレイの各発光源から出た光は、ルーフプリズムの光入射側のレンズから入射し、ルーフプリズムの互いに直交する２つの光反射面で反射され、光出射側のレンズから出射し、潜像担持体の表面に導かれる。このように各発光源から出た光が潜像担持体の表面に導かれ、各発光源の発光点の像が潜像担持体表面（被走査面）上に正立等倍で結像される。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１０８４０５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、結像手段として上記ルーフプリズムレンズアレイを用いた光書き込み装置では、光源アレイの各発光源から出た光を潜像担持体表面に導くためにルーフプリズムの２つの光反射面による反射を用いている。そのため、かかる光反射面での反射を用いないセルフォックレンズアレイを用いた光書き込み装置に比して、潜像担持体表面に照射される照射光の光量が少なくなる傾向があった。このように潜像担持体表面に照射される照射光の光量が少ないと、潜像担持体の表面電位を現像工程で必要となる電位レベルまで減衰させることができず、潜像担持体に所望の潜像を形成することができないおそれがある。
【０００５】
以上、結像手段としてルーフプリズムレンズアレイを用いた光書き込み装置の場合について説明したが、上記潜像担持体表面上の照射光の光量不足という問題は、他の種類の結像手段を用いた場合でも同様に発生し得るものである。例えば、結像手段としてルーフプリズムレンズアレイの代わりにルーフミラーレンズアレイを用いた光書き込み装置の場合にも、上記潜像担持体表面上の照射光の光量不足という問題は生じ得る。このルーフミラーレンズアレイは、光入射側のレンズと光出射側のレンズと互いに直交する２つ光反射面を形成するためのルーフミラーとを有する複数の結像素子が列状に配列されたものである。また、発光源の発光強度が十分に得られない場合は、上記セルフォックレンズアレイ等を他の結像手段として用いたとしても上記潜像担持体表面上の照射光の光量不足という問題は生じる可能性がある。
【０００６】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものである。本発明の目的は、現像不良の原因となる照射光量不足を防止することができる光書き込み装置及び画像形成装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、潜像形成用の発光源と、該発光源の光を潜像担持体の表面に導いて結像する潜像形成用の結像手段とを有し、画像データに基づいて強度が変化する光を潜像担持体に照射する光書き込み装置であって、該潜像形成用の発光源からの光に重畳させて均一な光量の重畳光を照射する重畳光照射手段を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の光書き込み装置において、上記潜像形成用の発光源として、画像データに基づいて発光強度が制御される複数の発光源が配列された光源アレイを用い、上記潜像形成用の結像手段として、光入射側のレンズと、光出射側のレンズと、該光入射側のレンズから入射した光を該光出射側のレンズへ導いて出射させるように互いに直交する２つの光反射面とを有する結像素子が複数並んだ結像素子アレイを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１又は２の光書き込み装置において、上記光源アレイによる光照射タイミングに合わせて上記重畳光を照射するように上記重畳光照射手段を制御する制御手段を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１、２又は３の光書き込み装置において、上記重畳光照射手段を、上記重畳光の照射領域を変更可能に構成し、画像サイズに合わせて該重畳光の照射領域を変更するように該重畳光照射手段を制御する制御手段を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１、２又は３の光書き込み装置において、上記重畳光の照射領域が、潜像担持体表面に設定された画像形成領域よりも広いことを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１、２又は３の光書き込み装置において、上記重畳光照射手段を、上記重畳光の光量を変更可能に構成したことを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項６の光書き込み装置において、上記重畳光照射手段を、発光光量を互いに独立に変更可能な複数の発光源を配列して構成し、該重畳光照射手段の各発光源による重畳光の光量が同じになるように、該重畳光照射手段の各発光源の駆動条件を設定したことを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項１、２又は３の光書き込み装置において、上記光源アレイの発光源と上記重畳光照射手段の光源との間に遮光板を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項１、２又は３の光書き込み装置において、上記光源アレイと上記結像素子アレイと上記重畳光照射手段とを同一ユニット内に設けたことを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、潜像担持体と、該潜像担持体の表面を帯電する帯電装置と、該画像データに基づいて該潜像担持体の表面に光を照射する光書き込み装置と、該潜像担持体の表面に形成された潜像を現像する現像装置とを備えた画像形成装置であって、該光書き込み装置として、請求項１乃至９のいずれかの光書き込み装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項１１の発明は、請求項１０の画像形成装置において、上記潜像担持体として、照射光量に対する表面電位の変化を表す曲線の微分係数の絶対値が照射光量に対して極大値を有するものを用いたことを特徴とするものである。
【０００８】
請求項１乃至９の光書き込み装置及び請求項１０及び１１の画像形成装置では、潜像形成用の発光源からの光に重畳させて均一な光量の重畳光を照射する。この重畳光の照射により、潜像担持体表面の光照射領域の全体における照射光の光量レベルを均一に高める。このように照射光の光量レベルを均一に高めた状態で、画像データに基づいて強度が変化する光を照射する。これにより、潜像担持体の光が照射された部分の表面電位を現像工程で必要なレベルまで減衰させる。以上のように上記重畳光の照射によって照射光量を均一に高めることにより、潜像担持体の光が照射された部分の表面電位を現像工程で必要なレベルまで減衰させるできる。したがって、潜像形成用の発光源及び結像手段だけでは照射光量が不十分である場合でも、現像不良の原因となる照射光量不足を防止できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施形態に係る光書き込み装置の概略構成図である。この光書き込み装置は、潜像形成用の発光源としての光源アレイ１と、潜像形成用の結像手段である結像素子アレイとしてのルーフプリズムレンズアレイ２とを備えている。光源アレイ１は、画像データに基づいて発光強度が制御される複数の発光源が１列状に配列されたものであり、基板３上に設けられている。この発光源としては例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）を採用することができる。
【００１０】
上記ルーフプリズムレンズアレイ２は、図２に示すようにレンズ及びルーフプリズムからなる複数の結像素子２０１が１列状に配列されたものである。各結像素子２０１のレンズの部分は、光源アレイ１側である入射側に位置する入射面２０１ａと、潜像担持体としての感光体４側である出射側に位置する出射面２０１ｂとを有している。また、各結像素子２０１のルーフプリズムの部分は、互いに９０度の角度で傾いた２つの光反射面（プリズム面）２０１ｃ、２０１ｄを有している。各結像素子２０１は、上記射面２０１ａ及び出射面２０１ｂを有するレンズの部分と、上記２つの光反射面２０１ｃ、２０１ｄを有するルーフプリズムの部分とが一体的に形成されている。更に、各結像素子２０１は１列状に配列するように一体的に形成されている。上記結像素子２０１の２つの光反射面２０１ｃ、２０１ｄは結像に作用せず、入射光軸及び出射光軸に対して４５度で傾斜するように形成されている。上記光源アレイ１の各発光源から出た光は、ルーフプリズムレンズアレイ２のそれぞれ対応する結像素子２０１のレンズ部分の入射面２０１ａに入射し、ルーフプリズム部分の２つの光反射面２０１ｃ、２０１ｄで反射される。この光反射面２０１ｃ、２０１ｄで反射された光は、結像素子２のレンズ部分の出射面２０１ｂから出射して感光体４の表面４０１（潜像担持体表面）に至る。結像素子２のレンズ部分の結像作用により、光源アレイ１の各発光源の発光点の像が、感光体表面４０１の対応する点に正立等倍で結ばれる。
【００１１】
上記構成の光書き込み装置では、ルーフプリズムレンズアレイ２の各結像素子のルーフプリズム部分の２つの反射面２０１ｃ、２０１ｄで光が反射して感光体表面４０１に導かれる。そのため、かかる光反射面での反射を用いないセルフォックレンズアレイを用いた光書き込み装置に比して、感光体表面に照射される照射光の光量が少なくなる傾向があった。本発明者が実際に照射光の光量を測定して比較したところ、ルーフプリズムレンズアレイ２の場合の照射光の光量は、セルフォックレンズアレイの場合の１／６程度であった。
【００１２】
そこで、本実施形態の光書き込み装置では、感光体表面４０１の光照射領域の全体にわたって均一な光量の重畳光を照射する重畳光照射手段５を設けている。重畳光照射手段５で照射される重畳光は、光源アレイ１から出射してルーフプリズムレンズアレイ２で導かれて照射される光に重畳される。この重畳光照射手段５は、重畳光用の光源と、この重畳光用の光源から出射した重畳光を感光体表面４０１の光照射領域に導いて照射する結像手段としての結像レンズアレイ５２とを用いて構成されている。この重畳光照射手段５によって均一な光量の重畳光が照射されている状態で、上記光源アレイ１の各発光源から出た潜像形成用の光がルーフプリズムレンズアレイ２で導かれて感光体表面４０１に照射される。このように重畳光を照射することにより、上記互いに直交する光反射面を有するルーフプリズムレンズアレイ２を用いた場合でも、感光体表面に照射される照射光の光量レベルを現像工程で必要な所定レベルまで引き上げることができる。
【００１３】
本実施形態では、上記重畳光照射手段５の重畳光用の光源として、図１に示すように複数のＬＥＤ等からなる発光源が１列状に配列されたＬＥＤアレイ（発光素子アレイ）５１を用いている。このＬＥＤアレイ５１は、上記潜像形成用の光源アレイ１に近接させて基板３に取り付け、ＬＥＤアレイ５１と光源アレイ１の各発光源と間には遮光板６を設けている。この遮光板６を設けることにより、重畳光用の光源としてのＬＥＤアレイ５１と上記光源アレイ１とを同じ基板３に互いに近接させて取り付けても、両アレイそれぞれから出射した光が互いに干渉するのを防止することができる。このように光干渉を防止することにより、潜像形成用の光源アレイ１から出射した光が感光体表面４０１の正規な照射位置からずれた位置に照射されるのを防止することができる。
【００１４】
なお、重畳光照射手段５の重畳光用の光源としては、本実施形態のようなＬＥＤアレイ５１のほか、図３（ａ）及び（ｂ）に示すランプユニット５３を用いることもできる。このランプユニット５３は、棒状のランプ（例えばハロゲンランプ）５３１と、ランプ光の光量分布を均一にするフィルタ５３２と、ライン状のスリットを有するアパチャ５３３とを用いて構成される。ランプ５３１の光はフィルタ５３２で光量分布が均一にされ、アパチャ５３３のスリットを通過し、結像レンズ５１で感光体表面４０１の光照射領域に重畳照射される。
【００１５】
本実施形態の光書込み装置において、上記重畳光照射手段５で照射する重畳光の光量が強すぎると、感光体４の表面電位が落ちすぎて、上記光源アレイ１及びルーフプリズムレンズアレイ２で潜像形成用の光を照射する前に現像電位まで到達してしまうおそれがある。この状態で形成された感光体表面４０１の静電潜像を現像装置で現像すると、上記光源アレイ１及びルーフプリズムレンズアレイ２で潜像形成用の光を照射した潜像形成領域以外の部分にトナーが付着してしまう。このように予定外の部分にトナーが付着した感光体表面のトナー像を転写材としての転写紙に転写した場合、画像上の地肌汚れの原因となってしまう。
【００１６】
そこで、本実施形態では、図４に示すように重畳光照射手段５のＬＥＤアレイ５１を構成する各ＬＥＤ５１１の発光光量を、次のように均一で且つ所定の光量レベル以下になるにように調整している。まず、ＬＥＤアレイ５１の製造過程において、点灯用スイッチ５５をオンにして重畳光用電源５４からすべてのＬＥＤ５１１に電流を供給し、全点灯させる。そして、各ＬＥＤ５１１の発光強度のバラツキをＣＣＤセンサなどの光検知手段で計測し、その計測結果に基づいて各ＬＥＤ５１１の発光光量のバラツキを確認する。その後、各ＬＥＤ５１１に直列に接続された抵抗（ＬＥＤに流れる電流を制御する抵抗）５１２の抵抗値を各々合わせこむことで、各ＬＥＤの発光光量を均一にするとともに、所定の光量レベル以下になるにように調整する。
【００１７】
また、本実施形態では、上記ＬＥＤアレイ５１の隣り合うＬＥＤ５１１のピッチを、感光体表面４０１における重畳光の光量分布のばらつきが小さくなるように設定している。具体的には、図５に示すように隣り合うＬＥＤ５１１から出射して感光体表面に照射される重畳光Ｌｄの端部が互いに重なるように、隣り合うＬＥＤ５１１のピッチを設定している。そして、各ＬＥＤ５１１からの重畳光Ｌｄが重なり合って照射される全体の重畳光のリプル成分Ｒを抑制するために、光を拡散する光学フィルタを設けてもよい。このような光学フィルタを設けた場合は、上記リプル成分Ｒを抑制して更に重畳光の光量分布を均一にすることができる。
【００１８】
また、本実施形態の光書込み装置において上記重畳光用のＬＥＤアレイ５１の各ＬＥＤ５１１を常時点灯状態にすると、感光体４の寿命が短くなり、光書き込み装置の消費電力が大きくなるという問題点がある。そこで、本実施形態では、上記点灯用スイッチ５５を制御手段としてのコントローラ１００で制御し、実際の画像形成において次のような点灯制御を実行している。すなわち、潜像形成用の光源アレイ１による光照射タイミングに合わせて上記重畳光Ｌｄを照射するように、点灯用スイッチ５５を制御している。例えば、潜像形成用の光源アレイ１に対する点灯開始信号が送信される前に上記重畳光用のＬＥＤアレイ５１を点灯し、潜像形成用の光源アレイ１に対する点灯終了信号が送信された後に上記重畳光用のＬＥＤアレイ５１を消灯するように制御する。また、潜像形成用の光源アレイ１の点灯と同時に上記重畳光用のＬＥＤアレイ５１を点灯し、潜像形成用の光源アレイ１の消灯と同時に上記重畳光用のＬＥＤアレイ５１を消灯するように制御する。このように潜像形成用の光源アレイ１による光照射タイミングに合わせて上記重畳光Ｌｄを照射することにより、余分な重畳光の照射がなくなり、感光体４の寿命の短縮を回避でき、余分な消費電力を抑えることができる。
【００１９】
また、本実施形態の光書込み装置を用いた電子写真方式の画像形成装置では、感光体４や重畳光手段５のＬＥＤ５１１の発光光量が経時的に劣化するため、感光体４やＬＥＤ５１１等の部品のメンテナンス交換が必ず必要になる。そして、これらの部品のメンテナンス交換の後、感光体４との感度特性と重畳光手段５のＬＥＤ５１１の発光光量との調整が必要となる。そのため、上記重畳光の光量を変更可能に重畳光照射手段５を構成するのが好ましい。
【００２０】
図６は、上記重畳光の光量を変更可能に構成した重畳光照射手段５及びその制御系の構成例を示すブロック図である。この重畳光照射手段５の構成例では、上記重畳光用のＬＥＤアレイ５１の各ＬＥＤ５１１に供給する電流を変更できるように、各ＬＥＤ５１１に印加する電圧が変更可能な重畳光用電源５４を用いている。この重畳光用電源５４の出力電圧は、図６に示すようにコントローラ１００からの制御指令に基づき電源電圧可変回路５６を介して制御される。
重畳光照射手段５及び感光体４の寿命や他の理由からメンテナンス交換を行った場合、まず、他の制御回路からメンテナンス終了信号がコントローラ１００のＣＰＵ１０１に送信されてくる。次に、ＣＰＵ１０１は重畳光照射手段５の電源電圧可変回路５６に各ＬＥＤ５１１を点灯させるための点灯制御信号を送信する。そして、感光体４の重畳光が照射された部分の表面電位を表面電位計１１０で測定する。この表面電位計１１０の出力はＡＭＰ（アンプ）１１１を介してＣＰＵ１０１のＡ／Ｄ（アナログ・デジタル変換端子）入力端子に入力される。このＡ／Ｄ変換後の表面電位のデータは、予めＲＯＭ１０２内に格納されている表面電位と重畳光照射手段５の光量との関係を示すデータとＣＰＵ１０１内で比較され、上記重畳光照射手段５や感光体４等の部品の交換後の補正データ（補正値）が決定される。その後、ＣＰＵ１０１は前記補正データをアドレス（ＡＤＤ）ライン及びデータ（ＤＡＴＡ）ラインを用いて電源電圧可変回路５６内に設けられた図示しないレジスタに送信して書き込む。電源電圧可変回路５６は、上記レジスタに書き込まれた補正データに基づいて、重畳光照射手段５に印加している重畳光用電源５４の出力電圧が変更される。このように各ＬＥＤ５１１で照射される重畳光の光量の調整を行うことができる。
【００２１】
また、図６の重畳光照射手段５の構成例では、重畳光用電源５４の出力電圧が変更されたときに、前述の重畳光用のＬＥＤアレイ５１の各ＬＥＤ５１１の光量のバラツキを精度よく抑えるために、各ＬＥＤ５１１に印加される駆動電圧を互いに独立に設定可能に構成されている。図６において、各ＬＥＤ５１１と重畳光用電源５４との間には、抵抗５１２ａ〜ｄとスイッチ５１３ａ〜ｄとが直列接続された複数組の電流供給回路が並列に設けられている。各電流供給回路の抵抗５１２ａ〜ｄは互いに異なる抵抗値を有し、コントローラ１００でスイッチ５１３ａ〜ｄのオン／オフを切り換えることにより、各ＬＥＤ５１１に印加する駆動電圧を切り換えることができるようになっている。各ＬＥＤ５１１に印加する駆動電圧が変わると、各ＬＥＤ５１１に供給される電流が変化するため、各ＬＥＤ５１１の発光光量を変化させることができる。ここで、上記重畳光用電源５４の出力電圧が変更されたときは、点灯用スイッチ５５をオンにして重畳光用電源５４からすべてのＬＥＤ５１１に電流を供給し、全点灯させる。そして、各ＬＥＤ５１１の発光強度のバラツキをＣＣＤセンサなどの光検知手段で計測し、その計測結果に基づいて各ＬＥＤ５１１の発光光量のバラツキを確認する。その後、各ＬＥＤ５１１についてスイッチ５１３ａ〜ｄのオン／オフを制御することにより、適正抵抗値を有する抵抗が各ＬＥＤ５１１に直列に接続されるようにし、各ＬＥＤ５１１の発光光量をさらに精度よく均一にするとともに、所定の光量レベル以下になるにように調整する。
【００２２】
また、本実施形態の光書込み装置では、上記重畳光照射手段５を上記重畳光の照射領域を変更可能に構成し、画像サイズすなわち画像が転写される転写紙のサイズ（用紙サイズ）に応じて重畳光の照射領域を変更するように重畳光照射手段５を制御してもよい。
図７は、上記重畳光の照射領域を変更可能に構成した重畳光照射手段５及びその制御系の構成例を示すブロック図である。また、図８は、３つの用紙サイズＡ，Ｂ，ＣとＬＥＤアレイ５１の点灯範囲との関係を示す説明図である。ＬＥＤアレイ５１を構成する複数のＬＥＤ５１１は、各用紙サイズに対応させて３つのＬＥＤ群５１１Ａ’〜Ｃ’に分割され、各ＬＥＤ群５１１Ａ’〜Ｃ’に対してスイッチ５５Ａ’〜Ｃ’が設けられている。そして、表１に示すように用紙サイズがＡのときはスイッチ５５Ａ’がオンされてＬＥＤ群５１１Ａ’のみが点灯し、用紙サイズがＢのときはスイッチ５５Ａ’及び５５Ｂ’がオンされてＬＥＤ群５１１Ａ’及び５１１Ｂ’が点灯する。また、用紙サイズが一番広いＣのときはすべてのスイッチ５５Ａ’５５Ｂ’及び５５Ｃ’がオンされてＬＥＤ群５１１Ａ’、５１１Ｂ’及び５１１Ｃ’が点灯することになる。
【表１】
2004167723.tif 000003
【００２３】
図７及び図８において、例えばサイズＡの用紙を指定する用紙サイズ指定信号がＣＰＵ１０１に入力されると、ＣＰＵ１０１のＩ／Ｏ出力端子からサイズＡの範囲のＬＥＤを点灯するためのＬＥＤ点灯信号Ａ’が出力される。このＬＥＤ点灯信号Ａ’はバッファアンプ１１２Ａ’を通してスイッチ５５Ａ’に送られることにより、スイッチ５５Ａ’がオンし、重畳光照射手段５のＬＥＤ群５１１Ａ’が点灯する。
また、サイズＢの用紙を指定する用紙サイズ指定信号がＣＰＵ１０１に入力されると、ＣＰＵ１０１のＩ／Ｏ出力端子からサイズＢの範囲のＬＥＤを点灯するためのＬＥＤ点灯信号Ａ’、Ｂ’が出力される。これらのＬＥＤ点灯信号Ａ’、Ｂ’はバッファアンプ１１２Ａ’、１１２Ｂ’を通してスイッチ５５Ａ’、５５Ｂ’に送られることにより、スイッチ５５Ａ’、５５Ｂ’がオンし、重畳光照射手段５のＬＥＤ群５１１Ａ’及び５１１Ｂ’が点灯する。
また、サイズＣの用紙を指定する用紙サイズ指定信号がＣＰＵ１０１に入力されると、ＣＰＵ１０１のＩ／Ｏ出力端子からサイズＢの範囲のＬＥＤを点灯するためのＬＥＤ点灯信号Ａ’〜Ｃ’が出力される。これらのＬＥＤ点灯信号Ａ’〜Ｃ’はバッファアンプ１１２Ａ’〜Ｃ’を通してすべてのスイッチ５５Ａ’〜Ｃ’に送られることにより、スイッチ５５Ａ’〜Ｃ’がオンし、重畳光照射手段５のすべてのＬＥＤ群５１１Ａ’〜Ｃ’が点灯する。
以上のように画像サイズ即ち用紙サイズに合わせて重畳光照射手段５の各ＬＥＤ５１１の点灯を制御することにより、重畳光照射手段５のＬＥＤ５１１の不要な点灯による感光体の寿命低下を防止できるとともに光書込み装置における消費電力の低減を図ることができる。
【００２４】
また、本実施形態の光書込み装置において、上記重畳光の照射領域が感光体表面４０１に設定された画像形成領域よりも広くなるように、重畳光照射手段５の各ＬＥＤ５１１を点灯させるのが好ましい。この場合は、画像形成領域の幅方向端部において用紙スキューによる画像欠けを防止できるとともに、照射光量不足によって現像電位まで感光体電位が落ちないことによる画像の幅方向端部における画像ボケや画像欠けを防止することができる。
【００２５】
上記図７及び図８に示す重畳光照射手段５及びその制御系の構成例では、次のように各ＬＥＤ５１１で照射される重畳光の光量の調整を行うことができる。重畳光照射手段５及び感光体４の寿命や他の理由からメンテナンス交換を行った場合、まず、他の制御回路からメンテナンス終了信号がコントローラ１００のＣＰＵ１０１に送信されてくる。次に、ＣＰＵ１０１は重畳光照射手段５の電源電圧可変回路５６に各ＬＥＤ５１１を点灯させるための点灯制御信号Ａ’，Ｂ’Ｃ’を送信する。そして、感光体４の重畳光が照射された部分の表面電位を表面電位計１１０で測定する。この表面電位計１１０の出力はＡＭＰ（アンプ）１１１を介してＣＰＵ１０１のＡ／Ｄ（アナログ・デジタル変換端子）入力端子に入力される。このＡ／Ｄ変換後の表面電位のデータは、予めＲＯＭ１０２内に格納されている表面電位と重畳光照射手段５の光量との関係を示すデータとＣＰＵ１０１内で比較され、上記重畳光照射手段５や感光体４等の部品の交換後の補正データ（補正値）が決定される。その後、ＣＰＵ１０１は前記補正データをアドレス（ＡＤＤ）ライン及びデータ（ＤＡＴＡ）ラインを用いて電源電圧可変回路５６内に設けられた図示しないレジスタに送信して書き込む。電源電圧可変回路５６は、上記レジスタに書き込まれた補正データに基づいて、重畳光照射手段５に印加している重畳光用電源５４の出力電圧が変更される。このように各ＬＥＤ５１１で照射される重畳光の光量の調整を行うことができる。
【００２６】
なお、図６及び７の実施形態では重畳光照射手段５に印加している重畳光用電源５４の出力電圧の値を変更することにより重畳光の発光光量（露光エネルギー）を変更させているが、主走査方向における１走査当りの重畳光照射手段５のＬＥＤ５１１の点灯時間を変更するようにしてもよい。
図９は、重畳光照射手段５のＬＥＤ５１１の点灯時間を変更できるように構成した重畳光照射手段５及びその制御系の構成例を示すブロック図である。また、図１０は、主走査ライン信号、重畳光用ＬＥＤ５１１の点灯タイミングを司る点灯信号及び重畳光照射手段５に対する点灯信号のタイムチャートである。この制御系では、重畳光用ＬＥＤ５１１の点灯タイミングを制御するためのタイマー回路１０３が設けられている。このタイマー回路１０３には、主走査ライン信号と重畳光用ＬＥＤ５１１の点灯タイミングを司る点灯信号が入力されている。また、このタイマー回路１０３は、ＣＰＵ１０１から送られてくる重畳光用ＬＥＤ５１１の点灯時間データを保持できるレジスタ１０３ａを有している。
重畳光照射手段５及び感光体４の寿命や他の理由からメンテナンス交換を行った場合、まず、他の制御回路からメンテナンス終了信号がコントローラ１００のＣＰＵ１０１に送信されてくる。次に、ＣＰＵ１０１はタイマー１０３に各ＬＥＤ５１１を点灯させるための点灯制御信号を送信する。そして、感光体４の重畳光が照射された部分の表面電位を表面電位計１１０で測定する。この表面電位計１１０の出力はＡＭＰ（アンプ）１１１を介してＣＰＵ１０１のＡ／Ｄ（アナログ・デジタル変換端子）入力端子に入力される。このＡ／Ｄ変換後の表面電位のデータは、予めＲＯＭ１０２内に格納されている表面電位と重畳光照射手段５の光量（点灯時間）との関係を示すデータと比較される。そして、この比較結果に基づいて、主走査方向の１走査当りの重畳光照射手段５の点灯時間が設定され、この点灯時間のデータが、上記タイマー１０３に送られてレジスタ１０３ａに保持される。レジスタ１０３ａに保持された点灯時間のデータに基づいて、重畳光照射手段５の点灯時間が制御されることにより、各ＬＥＤ５１１で照射される重畳光の光量の調整を行うことができる。
【００２７】
また、本実施形態の光書込み装置では、上記潜像形成用の光源アレイ１とルーフプリズムレンズアレイ２と上記重畳光照射手段５とを一体的に構成し装置本体に対して着脱可能な同一ユニット内に設けてもよい。この場合は、メンテナンスや部品の寿命等の理由で部品交換する際に、別々のユニットに設けた場合と比べ光源アレイ１、ルーフプリズムレンズアレイ２及び重畳光照射手段５の感光体４上の焦点調整が不要となり、交換が容易になる。
【００２８】
図１１は、上記構成の光書込み装置７を備えた電子写真方式の画像形成装置の概略構成図である。この画像形成装置は、ドラム状の感光体４及び光書込み装置７のほか、帯電装置８、表面電位計１１０、現像装置９、中間転写体１０、２次転写ローラ１１、レジストローラ１２、定着装置１３、除電ランプ１４、クリーニング装置１５等を備えている。図中矢印方向（時計方向）に回転駆動された感光体４は、帯電装置８で一様に帯電された後、光書込み装置７により画像データに基づいて光が照射され、静電潜像が形成される。感光体４上の静電潜像は現像装置９で現像されトナー像となる。感光体４上のトナー像は中間転写体１０に転写された後、２次転写ローラ１１により、レンジストローラ１２で送られてきた転写紙Ｐに転写される。トナー像が転写された転写紙Ｐは、定着装置１３で定着された後、排出される。一方、中間転写体１０にトナー像が転写された後の感光体４の表面は、除電ランプ１４で残留電荷が除電された後、クリーニング装置１５でクリーニングされ、次の画像形成に備えられる。
【００２９】
上記構成の画像形成装置に用いる感光体４としては、照射光量に対する表面電位の変化を表す曲線の微分係数の絶対値が照射光量に対して極大値を有する、いわゆる高γ感光体が好ましい。
図１２は、上記高γ感光体の感度特性Ｃ１を示す特性図である。図１２の横軸は感光体４の表面に照射される照射光の光量Ｅ（露光エネルギー〔μＪ／ｃｍ２〕）であり、縦軸は感光体４の表面電位である。図１２には、比較のため通常の感光体の感度特性Ｃ２についても示している。図１２において、高γ感光体を用いた場合には重畳光の照射光量Ｅ１を感光体４の閾値レベルＥｔｈよりも小さく設定し、重畳光の光量Ｅ１及び潜像形成用光源アレイ１による照射光量Ｅ２の和を、感光体４の閾値レベルＥｔｈよりも大きく設定する。この高γ感光体を用いた場合は、感光体の表面電位を２値現像に必要な所定の電位レベルＶｄにするための照射光の光量Ｅ（図中のＥ１＋Ｅ２）を、通常の感光体の場合の同照射光の光量（図中のＥ３）よりも小さくすることができる。
【００３０】
以上、本実施形態によれば、重畳光照射手段５により、光源アレイ１の各発光源からの光が照射される潜像担持体としての感光体４の表面４０１の光照射領域の全体にわたって均一な光量の重畳光を照射する。この重畳光の照射により、感光体表面４０１の光照射領域の全体における照射光の光量レベルを均一に高める。このように照射光の光量レベルを均一に高めた状態で、画像データに基づいて光強度が制御された光源アレイ１の各発光源からの光を照射する。これにより、感光体４の光が照射された部分の表面電位を現像工程で必要なレベルまで減衰させる。以上のように上記重畳光の照射によって照射光量を均一に高めることにより、感光体４の光が照射された部分の表面電位を現像工程で必要なレベルまで減衰させるできる。したがって、照射光量の低下をもたらす互いに直交する２つの光反射面２０１ｃ、２０１ｄを有する結像素子アレイとしてのルーフプリズムレンズアレイ２を用いた場合でも、現像不良の原因となる照射光量不足を防止できる。
また、本実施形態によれば、潜像形成用の光源アレイ１による光照射タイミングに合わせて上記重畳光を照射するように重畳光照射手段５を制御することにより、余分な重畳光の照射がなくなり、感光体４の寿命低下を防止できるとともに、光書込み装置における消費電力の低減を図ることができる。
また、本実施形態によれば、画像サイズ（用紙サイズ）に合わせて上記重畳光の照射領域を変更するように重畳光照射手段５を制御することにより、さらに、重畳光照射手段５のＬＥＤ５１１の不要な点灯による感光体の寿命低下を防止できるとともに光書込み装置における消費電力の低減を図ることができる。
また、本実施形態によれば、上記重畳光の照射領域を、感光体表面４０１に設定された画像形成領域よりも広くすることにより、画像形成領域の幅方向端部において用紙スキューによる画像欠けを防止できる。さらに、照射光量不足によって現像電位まで感光体電位が落ちないことによる画像の幅方向端部における画像ボケや画像欠けを防止することができる。
また、本実施形態によれば、上記重畳光照射手段５を上記重畳光の光量を変更可能に構成することのより、感光体４及び重畳光照射手段５の特性が経時的に変化したときや、感光体４及び重畳光照射手段５を交換したときに、上記重畳光の光量の調整が可能となる。
また、本実施形態によれば、重畳光照射手段５の各発光源としてのＬＥＤ５１１による重畳光の光量が同じになるように、重畳光照射手段５の各ＬＥＤ５１１の駆動条件を設定することにより、各ＬＥＤ５１１の発光光量のバラツキをなくし均一にすることができる。
また、本実施形態によれば、上記潜像形成用の光源アレイ１の発光源と上記重畳光照射手段５の重畳光用の光源としてのＬＥＤアレイ５１との間に遮光板６を設けることにより、光源アレイ１及びＬＥＤアレイ５１を同じ基板３に互いに近接させて取り付けても、両アレイそれぞれから出射した光が互いに干渉するのを防止することができる。このように光干渉を防止することにより、潜像形成用の光源アレイ１から出射した光が感光体表面４０１の正規な照射位置からずれた位置に照射されるのを防止することができる。
また、本実施形態によれば、上記高γ感光体を用いることにより、感光体４の表面電位を２値現像に必要な所定の電位レベルＶｄにするための照射光の光量Ｅを、通常の感光体の場合よりも小さくすることができる。
【００３１】
なお、上記実施形態において、上記潜像形成用の光源アレイ１とルーフプリズムレンズアレイ２と上記重畳光照射手段５とを一体的に構成し装置本体に対して着脱可能な同一ユニット内に設けてもよい。この場合は、メンテナンスや部品の寿命等の理由で部品交換する際に、別々のユニットに設けた場合と比べ光源アレイ１、ルーフプリズムレンズアレイ２及び重畳光照射手段５の感光体４上の焦点調整が不要となり、交換が容易になる。
【００３２】
また、上記実施形態では、潜像形成用の光源アレイ１からの光を感光体表面に導いて結像する結像手段（結像素子アレイ）としてルーフプリズムレンズアレイ２を用いているが、本発明は、互いに直交する２つのミラーで光反射面を形成したルーフミラーレンズアレイを用いた場合にも適用できる。
また、本発明は、ルーフプリズムレンズアレイやルーフミラーレンズアレイ以外の他の結像手段を用いた場合にも適用できる。例えば、本発明は、屈折率分布型のセルフォックレンズアレイを用いた場合にも適用できる。この場合は、ルーフプリズムレンズアレイやルーフミラーレンズアレイに比して、結像手段における光の減衰が小さいため、潜像形成用の発光源として、発光強度が比較的小さなものを使用できるようになる。
【００３３】
【発明の効果】
請求項１乃至１１の発明によれば、重畳光の照射によって潜像担持体表面の照射光量のレベルを均一に高め、潜像担持体の光が照射された部分の表面電位を現像工程で必要なレベルまで減衰させることができる。したがって、潜像形成用の発光源及び結像手段だけでは照射光量が不十分である場合でも、現像不良の原因となる照射光量不足を防止できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る光書き込み装置の概略構成図。
【図２】同光書き込み装置に用いたルーフプリズムレンズアレイの側面図。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は変形例に係る光書き込み装置の概略構成図。
【図４】実施形態に係る光書き込み装置に用いた重畳光照射手段の回路構成図。
【図５】同重畳光照射手段のＬＥＤアレイを構成する各ＬＥＤの発光光量の空間分布を示す説明図。
【図６】重畳光の光量を変更可能に構成した重畳光照射手段及びその制御系の構成例を示すブロック図。
【図７】重畳光の照射領域を変更可能に構成した重畳光照射手段及びその制御系の構成例を示すブロック図。
【図８】３つの用紙サイズＡ，Ｂ，ＣとＬＥＤアレイの点灯範囲との関係を示す説明図。
【図９】重畳光照射手段のＬＥＤの点灯時間を変更できるように構成した重畳光照射手段及びその制御系の構成例を示すブロック図。
【図１０】主走査ライン信号、重畳光用ＬＥＤの点灯タイミングを司る点灯信号及び重畳光照射手段に対する点灯信号のタイムチャート。
【図１１】本実施形態の光書込み装置を備えた画像形成装置の概略構成図。
【図１２】画像形成装置に用いた感光体の感度特性を示す特性図。
【符号の説明】
１  光源アレイ
２  ルーフプリズムレンズアレイ
２０１  結像素子
２０１ａ  入射面
２０１ｂ  出射面
２０１ｃ、２０１ｄ  光反射面（プリズム面）
３  基板
４  感光体
４０１  感光体表面
５  重畳光照射手段
５１  ＬＥＤアレイ（重畳光用の光源）
５１１  ＬＥＤ
５１１Ａ’、５１１Ｂ’、５１１Ｃ’  ＬＥＤ群
５１２  抵抗
５２  結像レンズアレイ
５３  ランプユニット
５３１  ランプ
５３２  フィルタ
５３３  アパチャ
５４  重畳光用電源
５５  点灯用スイッチ
５６  電源電圧可変回路
６  遮光板
７  光書き込み装置
８  帯電装置
９  現像装置
１００  コントローラ
１０１  ＣＰＵ
１０２  ＲＯＭ
１０３  タイマー
１１０  表面電位計
【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】
2004167723.tif 000013
【図１１】
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【図１２】
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