(57)【要約】【課題】除電時に隣接する光源が形成する露光スポットの重複を軽減して消費電力の削減を図る。【解決手段】表面が副走査方向に移動する感光体ドラム９の主走査方向に沿って配置された複数の発光素子４１により感光体ドラム表面を露光したり除電する固体走査ヘッド４１と、複数の発光素子を複数の発光素子群に分割して、発光素子を発光素子群ごとに時分割発光制御する画像書込制御部３８と、を備え、画像書込制御部３８は、感光体ドラム表面の除電時において、隣接する発光素子が感光体ドラム表面に形成する露光スポットの重複面積が小さくなるように、発光素子の発光開始タイミング及び発光素子が発光している時間を制御する。【選択図】図５
2016180784.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面が副走査方向に移動する感光体の主走査方向に沿って配置された複数の発光素子により感光体表面を露光したり除電する走査ヘッドと、
前記複数の発光素子を複数の発光素子群に分割して、前記発光素子を前記発光素子群ごとに時分割発光制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記感光体表面の除電時において、隣接する前記発光素子が前記感光体表面に形成する露光スポットの重複面積が小さくなるように、隣接する前記発光素子の発光開始タイミング及び前記発光素子が発光している時間を制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記露光スポットの前記副走査方向における解像度を維持したまま、前記主走査方向の１ライン周期内において前記発光素子の発光開始タイミング及び前記発光素子が発光している時間を可変させることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記制御手段は、主走査方向Ｎライン目の最後の前記発光素子の発光開始時刻とＮ＋１ライン目の最初の前記発光素子の発光開始時刻との間隔を、前記各ライン内の前記各発光素子の発光開始時刻同士の間隔よりも短くなるように制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
（露光スポットの面積）÷（発光素子の露光エネルギー）を除電効率とした場合に、
前記制御手段は、前記除電効率が低下しないように前記発光素子の発光開始タイミング及び前記発光素子が発光している時間を可変させることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項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、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置においては、画像形成終了後に、次の画像形成時のトナー付着量のばらつきを防止するため、感光体の全体を露光して除電する工程が実施される。近年では、画像形成に使用する書込光源を用いて除電する技術が知られている。
特許文献１には、書込と除電に兼用される光源として固体発光素子の１つであるＬＥＤ素子を有するＬＥＤＡヘッドを色毎に備えたカラー画像形成装置が記載されている。特許文献１においては、除電時に要する最大消費電流を低減するために、各ＬＥＤＡヘッドの駆動タイミングをずらすことが開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、個々の発光素子が夫々１ドット分の領域を除電できるような強度で全ての発光素子を発光させる従来の固体走査型の書込光源を用いた除電方法においては、以下のような問題があった。即ち、隣接する光源が感光体に形成する露光スポットが互いに重なるため、当該重複部分において除電エネルギーの無駄が発生するという問題があった。
本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、除電時に隣接する光源が形成する露光スポットの重複を軽減して消費電力の削減を図ることが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、表面が副走査方向に移動する感光体の主走査方向に沿って配置された複数の発光素子により感光体表面を露光したり除電する走査ヘッドと、前記複数の発光素子を複数の発光素子群に分割して、前記発光素子を前記発光素子群ごとに時分割発光制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記感光体表面の除電時において、隣接する前記発光素子が前記感光体表面に形成する露光スポットの重複面積が小さくなるように、隣接する前記発光素子の発光開始タイミング及び前記発光素子が発光している時間を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、露光スポットの重複を軽減して消費電力の削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明が適用される画像形成装置の全体構成を示す図である。
【図２】固体走査ヘッドを搭載した画像形成装置の主要構成の一例を示した概略図である。
【図３】固体走査ヘッドを搭載した画像形成装置の主要構成の他の例を示した概略図である。
【図４】画像形成装置の制御に関わる部分の構成例を示す機能ブロック図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、固体走査ヘッドを構成する発光素子によって形成される感光体上の露光スポットの位置と、発光素子を制御する発光制御信号との関係について説明する図である。
【図６】発光素子の発光時間を短縮した場合の放射強度と露光スポット径との関係を示す図である。
【図７】２つの露光スポットの重複部分の面積の算出方法について説明する図である。
【図８】２つの露光スポットの中心間距離ｄと重複部分の面積Ｓとの関係を示す図であり、（ａ）は両者の関係を示す図であり、（ｂ）は両者の関係を示すグラフ図である。
【図９】露光スポットの中心間距離、露光スポットの半径、及び総露光面積の関係を示す図であり、（ａ）は両者の関係を示す図であり、（ｂ）は両者の関係を示すグラフ図である。
【図１０】（ａ）〜（ｄ）は、固体走査ヘッドの時分割発光制御について説明する模式図である。
【図１１】（ａ）〜（ｃ）は、感光体の線速を変化させた場合の水平同期信号と発光制御信号の発生間隔を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本発明は、除電時に感光体上の露光スポット密度が小さくなるように、発光素子の発光タイミングを制御する点に特徴がある。具体的には、分割発光方式の固体走査ヘッドを備えた画像形成装置において、主走査方向に並ぶ発光素子が感光体表面に順次形成する露光スポットの間隔を副走査方向に離間させるように発光開始タイミングを制御する。更に、発光素子の発光時間を短縮して露光スポット径を小さくすることによって、隣接する露光スポット間の重なりを減少させる。以上のように制御することで、除電時に隣接する光源が形成する露光スポットの重複を軽減して消費電力の削減を図る。
【０００８】
以下の説明において、２つの発光素子の発光間隔は、２つの発光素子の発光開始時刻を基準とした間隔を意味する。２つの発光素子の発光間隔は、２つの発光素子の発光開始タイミングを制御することにより可変させることができる。また、発光素子の発光時間とは、発光素子が発光している時間、即ち発光素子が発光を開始してから発光を終了するまでの時間である。発光素子が感光体に形成する露光スポットの大きさは、発光素子の発光時間を制御することにより可変させることができる。
上記記載の本発明の特徴について、以下の図面を用いて詳細に解説する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
本発明は、固体走査ヘッドを搭載した電子写真方式により画像を形成する画像形成装置全般に適用可能である。
【０００９】
〔画像形成装置の全体構成〕
図１は、本発明が適用される画像形成装置の全体構成を示す図である。図示する画像形成装置１００はデジタル複合機であり、自動原稿搬送装置１１０と画像読取装置１２０とプリンタユニット１３０とを備えており、複写機能やプリンタ機能等を実現する。
自動原稿搬送装置１１０は、原稿束から１枚ずつ原稿を分離して画像読取装置１２０に向けて搬送する。画像読取装置１２０はいわゆるスキャナであり、自動原稿搬送装置１１０から搬送された原稿に対して光源から光を照射し、原稿からの反射光を読み取って画像データに変換する。
プリンタユニット１３０は、画像読取装置１２０が読み取った原稿の画像データや、外部機器から送信された印刷要求などに基づいて用紙（記録媒体）４に画像を形成する。プリンタユニット１３０は、用紙４を収容する給紙トレイ１、給紙トレイ１から繰り出された用紙４を搬送する搬送部１３１、用紙４に対して電子写真方式により画像を形成する画像形成部等６、用紙４に画像を定着させる定着器１６等を備えている。
【００１０】
〔画像形成装置の主要構成〜１〕
図２は、固体走査ヘッドを搭載した画像形成装置の主要構成の一例を示した概略図である。図２には、図１に示すプリンタユニット１３０に相当する部分が示されている。
【００１１】
図２に示す画像形成装置１００は、無端状移動手段である搬送ベルト５に沿って、各色の画像を形成する画像形成部６（電子写真プロセス部：６Ｃ、６Ｍ、６Ｃ、６ＢＫ）が並べられた構成を備えるものであり、所謂タンデムタイプといわれるものである。画像形成装置１００は、Ｃ（シアン）の画像を形成する画像形成部６Ｃ、Ｍ（マゼンダ）の画像を形成する画像形成部６Ｍ、Ｙ（イエロー）の画像を形成する画像形成部６Ｙ、Ｋ（ブラック）の画像を形成する画像形成部６ＢＫを備える。
給紙トレイ１に収容された用紙（記録媒体）４は、給紙トレイ１から給紙ローラ２と分離ローラ３とにより分離給紙され、搬送ベルト５によって画像形成部６に向けて搬送される。搬送ベルト５の搬送方向の上流側から順に、複数の画像形成部６ＢＫ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｙが配列されている。これら複数の画像形成部６ＢＫ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｙは、形成するトナー画像の色が異なるだけで内部構成は共通である。
以下の説明では、画像形成部６ＢＫについて具体的に説明するが、他の画像形成部６Ｍ、６Ｃ、６Ｙは画像形成部６ＢＫと同様であるので、その画像形成部６Ｍ、６Ｃ、６Ｙの各構成要素については、画像形成部６ＢＫの各構成要素に付したＢＫに替えて、Ｍ、Ｃ、Ｙによって区別した符号を図に表示するにとどめ、説明を省略する。
また、以下の説明において、各色を区別しない場合は、色彩を示すアルファベット符号Ｙ、Ｍ、Ｃ、ＢＫを適宜省略して記載する。
【００１２】
搬送ベルト５は、回転駆動される駆動ローラ７と従動ローラ８とに巻回されたエンドレスのベルトである。
この駆動ローラ７は、駆動モータにより回転駆動させられ、この駆動モータと、駆動ローラ７と、従動ローラ８とが、無端状移動手段である搬送ベルト５を移動させる駆動手段として機能する。
画像形成に際して、給紙トレイ１に収納された用紙４は最も上のものから順に送り出され、静電吸着作用により搬送ベルト５に吸着されて回転駆動される搬送ベルト５により最初の画像形成部６ＢＫに搬送され、ここで、ブラックのトナー画像を転写される。
【００１３】
画像形成部６ＢＫは、感光体としての感光体ドラム９ＢＫ、感光体ドラム９ＢＫの周囲に配置された帯電器１０ＢＫ、固体走査ヘッド４０ＢＫ、現像器１２ＢＫ、感光体クリーナ１３ＢＫ等から構成されている。
固体走査ヘッド４０ＢＫは、感光体ドラム９ＢＫを露光するように構成されている。
画像形成に際し、感光体ドラム９ＢＫの外周面は、暗中にて帯電器１０ＢＫにより一様に帯電された後、固体走査ヘッド４０ＢＫからのブラック画像に対応した照射光により露光され、静電潜像を形成される。
現像器１２ＢＫは、感光体ドラム９ＢＫに担持された静電潜像をブラックトナーにより現像して可視像化する。現像により感光体ドラム９ＢＫ上にはブラックのトナー画像が形成される。
【００１４】
感光体ドラム９ＢＫに形成されたブラックのトナー画像は、感光体ドラム９ＢＫと搬送ベルト５上の用紙４とが接する位置（転写位置）で、転写器１５ＢＫの働きにより用紙４上に転写される。この転写により、用紙４上にブラックのトナーによる画像が形成される。
トナー画像の転写が終了した感光体ドラム９ＢＫは、外周面に残留した不要なトナーを感光体クリーナ１３ＢＫにより払拭された後、固体走査ヘッド４０ＢＫからの露光により除電され、次の画像形成のために待機する。
【００１５】
以上のようにして、画像形成部６ＢＫにてブラックのトナー画像を転写された用紙４は、搬送ベルト５によって次の画像形成部６Ｍに搬送される。
画像形成部６Ｍでは、画像形成部６ＢＫにおける画像形成プロセスと同様のプロセスにより感光体ドラム９Ｍ上にマゼンタのトナー画像が形成され、そのトナー画像が用紙４上に形成されたブラックの画像に重畳されて転写される。
用紙４は、さらに次の画像形成部６Ｃ、６Ｙに搬送され、同様の動作により、感光体ドラム９Ｃ上に形成されたシアンのトナー画像と、感光体ドラム９Ｙ上に形成されたイエローのトナー画像とが、用紙４上に重畳されて転写される。こうして、用紙４上にフルカラーの画像が形成される。
フルカラーの重ね画像が形成された用紙４は搬送ベルト５から剥離されて、定着器１６にて熱と圧力により画像を定着された後、画像形成装置１００の外部に排紙される。
【００１６】
〔画像形成装置の主要構成〜２〕
図３は、固体走査ヘッドを搭載した画像形成装置の主要構成の他の例を示した概略図である。図３には、図１に示すプリンタユニット１３０に相当する部分が示されている。図３において、無端状移動手段は搬送ベルトでは無く、中間転写ベルト５である。
中間転写ベルト５は、回転駆動される駆動ローラ７と従動ローラ８とに巻回されたエンドレスのベルトである。各色のトナー画像は、感光体ドラム９ＢＫ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｙと中間転写ベルト５とが接する位置（１次転写位置）で、転写器１５ＢＫ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｙの働きにより中間転写ベルト５上に転写される。この転写により、中間転写ベルト５上に各色のトナーによる画像が重ね合わされたフルカラー画像が形成される。
画像形成に際しては、給紙トレイ１に収納された用紙４のうち最上位の用紙４が、給紙トレイ１から順次送り出されて中間転写ベルト５上に搬送される。
中間転写ベルト５上に形成されたフルカラーのトナー画像は、中間転写ベルト５と用紙４とが接する位置（２次転写位置２１）で、２次転写ローラ２２の働きにより、用紙４上に転写される。
２次転写位置には２次転写ローラ２２が配置されており、用紙４を中間転写ベルト５に押し当てることで転写効率を高めている。なお、２次転写ローラ２２は中間転写ベルト５に密着しており、接離機構は無い。
フルカラーの重ね画像が形成された用紙４は、定着器１６にて熱と圧力により画像を定着された後、画像形成装置１００の外部に排紙される。
【００１７】
〔機能ブロック図〕
図４は、画像形成装置の制御に関わる部分の構成例を示す機能ブロック図である。
画像形成装置１００は、主制御部３０と、コンピュータインターフェース部３１と、作像プロセス部３２と、コントローラ３３と、操作部３４と、プリントジョブ管理部３５と、定着部３６と、読取部３７と、画像書込制御部３８と、固体走査ヘッド４０と、記憶部３９とを有する。
【００１８】
主制御部３０は、例えばＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＯＭ(Read Only Memory)およびＲＡＭ(Random Access Memory)を含み、ＲＯＭに予め記憶されるプログラムに従い、ＲＡＭをワークメモリとして用いて、画像形成装置１００全体を制御する。
コンピュータインターフェース部３１は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）等の外部機器と接続され、主制御部３０の命令に従い、外部機器との間の通信を制御する。例えば、コンピュータインターフェース部３１は、外部機器から送信された印刷要求などを受信して主制御部３０に渡す。
作像プロセス部３２は、画像形成部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃおよび６Ｋを含み、画像書込制御部３８により各感光体ドラム９Ｙ、９Ｍ、９Ｃおよび９Ｋに書き込まれた静電潜像の現像や転写などの処理を行う。また、作像プロセス部３２は、搬送ベルト５に形成された位置ずれ補正用パターン画像をセンサ１７、１８により検出し、この検出信号に基づいて位置ずれ補正を行う。
【００１９】
コントローラ３３は、例えばＣＰＵを有し、印刷要求に応じて図２及び図３に示した各部の制御を行うと共に、外部機器からコンピュータインターフェース部３１を介して受信した印刷用の画像データを、画像書込制御部３８に受け渡す。
操作部３４は、ユーザ操作を受け付ける操作子と、ユーザに対してこの画像形成装置１００の状態を表示させる表示部とを有する。
プリントジョブ管理部３５は、この画像形成装置に対して要求された印刷要求（印刷ジョブ）について、印刷を行う順番などを管理する。
定着部３６は、上述した定着器１６、及び定着器１６を制御するための構成を有し、作像プロセス部３２によりトナー画像を転写した用紙４に対して熱および圧力を加えて、トナー画像を用紙４に定着させる処理を行う。
読取部３７は、原稿の印字情報を読み取って電気信号に変換するもので、所謂スキャナ機能を実現する。読取部３７が印字情報を読み取って出力した画像データである電気信号は、主制御部３０に渡される。
【００２０】
画像書込制御部３８は、画像データに基づく潜像を感光体ドラム９上に形成するように固体走査ヘッド４０を制御する。即ち、画像書込制御部３８は、コントローラ３３から送信された画像データを、各固体走査ヘッド４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋ駆動用の固体走査ヘッド制御信号に変換して、各固体走査ヘッド４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋを点灯させる。
画像書込制御部３８には各固体走査ヘッド４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋが接続されている。各固体走査ヘッドは画像書込制御部３８によって駆動制御される。固体走査ヘッド４０は、複数の発光素子としてＬＥＤ素子や有機ＥＬ素子等を含んで構成され、感光体ドラム９を露光して、感光体ドラム９上に画像データに基づく静電潜像を形成する。
記憶部３９は、ある時点における画像形成装置１００の状態を示す情報を記憶する。
【００２１】
〔固体走査ヘッド〕
固体走査ヘッドについて図１０を参照して説明する。固体走査ヘッド４０は、ＬＥＤ素子や有機ＥＬ素子等の発光素子４１を複数個、アレイ状に配置した構成を有する。
発光素子４１は、表面が副走査方向に移動する感光体ドラム９の主走査方向に沿って配置されている。図示する固体走査ヘッド４０は、発光素子４１が主走査方向に対して平行に直列に（一列に）並べられた構成である。なお、固体走査ヘッド４０は複数の発光素子が主走査方向に沿って配置されていればよく、複数の発光素子４１によって形成される素子列が主走査方向に対して傾斜したものであってもよい。
本実施形態において画像書込制御部３８は、個々の発光素子４１が夫々１ドット分の領域を除電できるような強度で、全ての発光素子４１を発光させる。
【００２２】
〔露光位置と発行制御信号の関係〕
図５は、図１０に示す固体走査ヘッドを構成する発光素子によって形成される感光体上の露光スポットの位置と、発光素子を制御する発光制御信号との関係について説明する図である。図５（ａ）は従来の制御例を示し、（ｂ）は（ａ）に比べて２つの発光素子の発光間隔を大きくした制御例を示し、（ｃ）は本発明の一実施形態に係る制御例であり（ｂ）に加えてさらに露光スポット径を小さくした制御例を示している。図５では説明の便宜上、主走査方向に隣接する２つの発光素子が感光体上に形成する２つの露光スポットのみを抜粋して描画している。なお、１つの発光素子が形成する１つの露光スポットは、形成画像の１ドットに対応する。図中、左右方向が主走査方向であり、上下方向が副走査方向である。
【００２３】
図６は、発光素子の発光時間を短縮した場合の放射強度と露光スポット径との関係を示す図である。この図においては、発光素子１個の放射強度（感光体表面上にて得られる発光エネルギー）を示している。露光スポットの大きさ（露光スポット径）は発光素子の発光時間によって決定される。発光時間が短くなると放射強度が低減し、ピーク強度の１３．５％以上の帯域であるスポット径が小さくなる。従って、消費電流が減少する。
また、ドラム状の感光体は回転しており、感光体の表面は図中副走査方向に移動しているため、図５に示すように、露光スポットの位置（２つの露光スポットの間隔）は２つの発光素子の発光間隔（発光開始タイミング）によって決定される。
【００２４】
図５（ａ）に示す発光制御信号の下では、先に点灯制御される発光素子による第一露光スポット４５ａの中心点Ｏ１と、その直後に点灯制御される発光素子による第二露光スポット４５ｂの中心点Ｏ２との副走査方向における位置ずれ（以下「発光段差」という）が小さい。このため、２つの露光スポットが重なる重複部分４６が大きい。
図５（ｂ）に示すように、（ａ）に比べて２つの発光素子の発光間隔を大きくすることによって、第一露光スポット４５ａと第二露光スポット４５ｂの発光段差を大きくすることができる。その結果、２つの露光スポットが重なる重複部分４６を小さくすることができる。また、第一露光スポット４５ａと第二露光スポット４５ｂとによって露光される感光体の表面積が図５（ａ）に比べて増大するため、除電効率が向上する。
図５（ｃ）に示すように、２つの発光素子の発光間隔を大きく（図５（ｂ）と同一と）した上で、２つの発光素子の夫々の発光時間が短くなるように発光制御信号の長さを短くする。第一露光スポット４５ａと第二露光スポット４５ｂの露光スポット径は共に図５（ｂ）に比べて小さくなるが、露光スポットの重複部分４６が更に減少する。第一露光スポット４５ａと第二露光スポット４５ｂとによって露光される感光体の表面積（総露光面積）は、スポット径の縮小によって減少するが重複部分の減少によって増大するので、スポット径を縮小させても総露光面積を図５（ａ）と同等かこれよりも広くできる。
【００２５】
本発明の実施形態においては、従来の制御例よりも発光制御信号の間隔、即ち２つの発光素子の発光間隔を大きくすることで、２つの露光スポットの副走査方向の発光段差を大きくして、露光スポットの重複部分を小さくする。更に露光スポット径が小さくなるように発光制御信号の長さを短くする。このように制御することで、除電効率（２つの露光スポットが露光する総露光面積）を維持したまま、除電時の消費電流を削減することが可能である。
ここで「除電効率」とは、除電時における単位エネルギー辺りの感光体表面に占める露光スポットの面積のことであり、以下のように定義する。
（除電効率）＝（除電時における露光スポット表面積）÷（除電時における発光素子の露光エネルギー）
また、発光段差の変化前後における除電効率の変化を示す「除電効率の変化率［％］」を以下のように定義する。
（除電効率の変化率）［％］＝｛（変化後の露光スポット表面積）÷（変化前の露光スポット表面積）−１｝×１００
本実施形態においては「除電効率の変化率」がマイナスにならない程度に、発光時間を短縮する。
【００２６】
〔露光スポットと重複面積〕
図７は、２つの露光スポットの重複部分の面積の算出方法について説明する図である。
まず、２つの露光スポット４５ａ、４５ｂの中心点Ｏ１−Ｏ２間の距離をｄ、２つの露光スポットの半径をａ、２つの露光スポットの外縁が交差する交点間の間隔をｂ、２つの露光スポットの外縁が交差する２つの交点と露光スポットの中心点Ｏ１、Ｏ２とによって形成される扇形Ｓ１の角度をθとする。
２つの露光スポットの重複部分の面積Ｓは、扇形Ｓ１から、２つの露光スポットの外縁が交差する２つの交点と露光スポットの中心点Ｏ１、Ｏ２とによって形成される三角形Ｓ２の面積を減じ、これを２倍することにより求められる。
固体走査ヘッドの発光素子の間隔は既知であるため、発光段差が決まれば２つの露光スポットの中心間距離ｄを求められる。発光段差は、感光体の線速［ｍｍ／ｓ］と、発光素子の点灯間隔［ｓ］とから求められる。
【００２７】
まず、扇形Ｓ１の角度θは、三角形の余弦定理より、
2016180784.tif 000003
また、三平方の定理より、
2016180784.tif 000004
従って、
2016180784.tif 000005
【００２８】
ここで、扇形Ｓ１の面積は、
2016180784.tif 000006
三角形Ｓ２の面積は、
2016180784.tif 000007
従って、重複部分の面積Ｓは、
2016180784.tif 000008
このように、露光スポットの重複部分の面積Ｓは、露光スポットの半径ａと露光スポットの中心間距離ｄとから求められる。
【００２９】
図８は、２つの露光スポットの中心間距離ｄと重複部分の面積Ｓとの関係を示す図であり、（ａ）は両者の関係を示す図であり、（ｂ）は両者の関係を示すグラフ図である。なお、この例では露光スポットの半径を０．５［ｍｍ］とし、２つの露光スポットが完全に一致する場合（中心間距離０．００［ｍｍ］）から、２つの露光スポットが接触する場合（中心間距離１．００［ｍｍ］）までを０．０５［ｍｍ］間隔で変化させたものである。
露光スポット半径ａを固定値として中心間距離ｄを大きくしていくと、露光スポット同士が重なっている重複部分の面積Ｓが小さくなることが分かる。これは、発光段差を広げることによって、２つの露光スポットによって形成される面積が大きくなるので、除電効率が向上する事を意味する。もちろん、表に示される結果は、固体走査ヘッドが形成する全ての露光スポットを含めて算出される除電効率にも当てはまるものである。
【００３０】
〔露光スポットの中心間距離と半径、及び総露光面積の関係〕
図９は、露光スポットの中心間距離、露光スポットの半径、及び総露光面積の関係を示す図であり、（ａ）は両者の関係を示す図であり、（ｂ）は両者の関係を示すグラフ図である。この図は、露光スポットの中心間距離ｄを０．４［ｍｍ］から０．８［ｍｍ］に拡大した場合において露光スポットの半径を変化させた場合の総露光面積の変化を示している。
例えば、２つの露光スポットの中心間距離ｄ＝０．４［ｍｍ］、露光スポット半径ａ＝０．９４［ｍｍ］の場合の総露光面積は４．５４［ｍｍ＾２］である。
露光スポット半径ａを変化させずに中心間距離ｄを０．８［ｍｍ］に拡大した場合の総露光面積は４．８９［ｍｍ＾２］となる。ここで、露光スポット半径ａ＝０．９２［ｍｍ］に縮小した場合、総露光面積は４．７０［ｍｍ＾２］となり、半径ａの変化前に比べて０．１９［ｍｍ＾２］ほど小さくなる。しかし、中心間距離ｄと露光スポット半径ａを変化させる前に比べて総露光面積は０．３５［ｍｍ＾２］ほど増大するので、結果的に除電効率を維持しながら、消費電流を削減することが可能となる。
【００３１】
このように、露光スポット径を小さくしたとしても、露光スポットの中心間距離を広げることで総露光面積を拡大することができる。従って、露光スポットの中心間距離と半径を変化させる前と同等又はそれ以上の総露光面積（即ち除電効率）を維持しながら、露光スポット径を小さくして除電にかかる消費電流を削減することが可能である。
このように、画像書込制御部３８は、感光体ドラム９表面の除電時において、隣接する発光素子４１が感光体ドラム９表面に形成する露光スポットの重複面積が小さくなるように、発光素子４１の発光間隔及び発光時間を制御する。言い換えれば、画像書込制御部３８は、隣接する発光素子４１の発光開始タイミング及び発光素子が発光している時間を制御する
【００３２】
〔線速／副解像度と発行制御信号との関係〕
１つのライン周期内で発光制御信号の間隔を調整することによって、除電効率を向上させる発光制御方法について説明する。
図１０（ａ）〜（ｄ）は、固体走査ヘッドの時分割発光制御について説明する模式図である。図１１（ａ）〜（ｃ）は、感光体の線速を変化させた場合の水平同期信号と発光制御信号の発生間隔を示す図である。（ａ）は線速変更前の制御例を示し、（ｂ）は線速変更後の制御例を示し、（ｃ）は線速変更後の比較例に係る制御例を示す図である。
【００３３】
本実施形態に係る固体走査ヘッド４０は除電時に時分割発光制御される。即ち、画像書込制御部３８は、複数の発光素子４１を複数の発光素子群に分割して、発光素子４１を発光素子群ごとに時分割発光制御する。
図１０に示すように、固体走査ヘッドは、主走査方向１ライン分の発光素子４１がａ〜ｄの４つのグループ（発光素子群４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ）に分割されている。図中、色を付した部分が発光中の発光素子を示している。各グループの発光素子が（ａ）〜（ｄ）の順に発光することで１ライン分の除電を実施する。
なお、発光素子群は、少なくとも１つの発光素子を含んでいればよい。また、隣接する発光素子４１同士は、互いに異なる発光素子群に含まれる。
時分割発光制御においては、図１１（ａ）に示すように１つのライン周期Ｔ［ｓ］内で１ライン分の時分割発光制御を完了させる必要がある。そのため、画像書込制御部３８は、１つのライン周期Ｔ［ｓ］をグループ数に応じて分割した分割周期に基づき、グループごとに発光素子を発光制御する。本例では、１つのライン周期Ｔ内で４回の発光制御信号を発生させる。そのため、発光制御信号は（１／４）Ｔ［ｓ］毎に発生する。
【００３４】
ところで、感光体の線速を変化させても線速に応じてライン周期を変化させれば、副解像度（副走査方向における解像度）Ｙ［ｄｐｉ］を維持することができる。例えば、図１１（ａ）から（ｂ）のように、感光体の線速を２Ｘ［ｍｍ／ｓ］から１／２倍であるＸ［ｍｍ／ｓ］にした場合は、ライン周期Ｔ［ｓ］を２倍の２Ｔ［ｓ］にすれば副解像度Ｙ［ｄｐｉ］は変化しない。
また、除電時は画像形成時と異なり、ドットの位置ずれ（位置合わせ）を考慮する必要はないから、１つのライン周期内で１ライン分の時分割発光制御を完了できれば、発光制御信号の間隔を自由に設定してもよい。
そこで本実施形態において画像書込制御部３８は、露光スポットの副走査方向における解像度を維持したまま、主走査方向の１ライン周期内において発光素子４１の発光間隔（２つの発光素子の発光開始時刻の間隔、発光開始タイミング）及び発光時間を可変させる。即ち、画像書込制御部３８は図１１（ｂ）に示すように、まず、感光体の線速を従来（図１１（ａ））よりも遅くなるように制御する。更に、画像書込制御部３８は、主走査方向Ｎライン目の最後の発光制御信号Ｓｉｇ４（Ｎ）の立ち上がり時刻とＮ＋１ライン目の最初の発光制御信号Ｓｉｇ１（Ｎ＋１）の立ち上がり時刻との間隔を１つのライン周期２Ｔ中の他の発光制御信号の立ち上がり時刻同士の間隔よりも短くなるように制御する。本例では、１つのライン周期中の発光制御信号Ｓｉｇ１（Ｎ）、Ｓｉｇ２（Ｎ）、Ｓｉｇ３（Ｎ）、Ｓｉｇ４（Ｎ）相互の間隔が等間隔となるように分割している。特に、発光制御信号Ｓｉｇ４（Ｎ）と発光制御信号Ｓｉｇ１（Ｎ＋１）との間隔を、発光素子の点灯制御と消灯制御に必要な最小の時間間隔とすることによって、１つのライン周期中の発光制御信号Ｓｉｇ１（Ｎ）〜Ｓｉｇ４（Ｎ）までの相互の時間間隔を最大にしている。
図１１（ｃ）の比較例からもわかるように、ライン周期が２Ｔ［ｓ］に長期化された場合にこれを等間隔に分割して発光制御信号を発生させる場合に比べて、１つのライン周期中の発光制御信号の発生間隔が広がっている。
【００３５】
このように、発光制御信号の発生間隔を調整することによって、除電効率を向上させることができる。この場合、感光体の線速も合わせて調整することによって除電効率を最大化することができる。
上記実施形態においては、感光体の線速を遅くする制御の例により説明したが、除電効率を高めることができれば感光体の線速を早くする制御を実施してもよい。即ち、除電効率が最大となる発光段差（露光スポット間の距離）に基づいて、当該距離を確保する為に必要な発光制御信号の間隔が得られるような感光体の線速を決定することができる。或いは、感光体の線速を変化させずに、当該線速の下で最大の除電効率が得られるように、発光制御信号の間隔を決定してもよい。
【００３６】
〔本発明の実施態様と作用、効果のまとめ〕
〈第一の実施態様〉
本態様に係る画像形成装置１００は、表面が副走査方向に移動する感光体（感光体ドラム９）の主走査方向に沿って配置された複数の発光素子４１により感光体表面を露光したり除電する走査ヘッド（固体走査ヘッド４１）と、複数の発光素子を複数の発光素子群に分割して、発光素子を発光素子群ごとに時分割発光制御する制御手段（画像書込制御部３８）と、を備え、制御手段は、感光体表面の除電時において、隣接する発光素子が感光体表面に形成する露光スポットの重複面積が小さくなるように、隣接する前記発光素子の発光開始タイミング及び前記発光素子が発光している時間を制御することを特徴とする。
本態様においては、隣接する露光スポットの重複面積が小さくなるように発光素子の発光開始タイミング及び発光素子が発光している時間を制御する。即ち、発光素子の発光間隔を広くすることによって、隣接する露光スポットの中心点間距離が大きくなるように制御する。更に、発光素子の発光時間を短くして露光スポット径が小さくなるように制御して、露光スポットの重複面積を小さくする。露光スポットの重複面積が小さくなるので、露光エネルギーの重複によるエネルギーの無駄がなくなる。発光素子の発光時間が短縮されているので、消費電力の削減を図ることができる。
【００３７】
〈第二の実施態様〉
本態様に係る画像形成装置１００の制御手段（画像書込制御部３８）は、露光スポットの副走査方向における解像度を維持したまま、主走査方向の１ライン周期内において発光素子４１の発光開始タイミング及び発光時間を可変させることを特徴とする。
本態様によれば、副走査方向における解像度を一定としたまま、消費電力を最小化することができる。
【００３８】
〈第三の実施態様〉
本態様に係る画像形成装置１００の制御手段（画像書込制御部３８）は、主走査方向Ｎライン目の最後の発光素子の発光開始時刻とＮ＋１ライン目の最初の発光素子の発光開始時刻との間隔を、各ライン内の発光素子の発光開始時刻同士の間隔よりも短くなるように制御することを特徴とする。
本態様によれば、消費電力を最小化することができる。
【００３９】
〈第四の実施態様〉
本態様に係る画像形成装置１００において、（露光スポットの面積）÷（発光素子の露光エネルギー）を除電効率とした場合に、制御手段（画像書込制御部３８）は、除電効率が低下しないように発光素子４１の発光間隔及び発光時間を可変させることを特徴とする。
本態様によれば、最適な除電効率のもとで消費電力を最小化することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１…給紙トレイ、２…給紙ローラ、３…分離ローラ、４…用紙、５…無端状移動手段（中間転写ベルト、搬送ベルト）、６…画像形成部、７…駆動ローラ、８…従動ローラ、９…感光体ドラム、１０…帯電器、１２…現像器、１３…感光体クリーナ、１５…転写器、１６…定着器、１７、１８…センサ、２１…２次転写位置、２２…２次転写ローラ、４０…固体走査ヘッド、４１…発光素子、４５ａ…第一露光スポット、４５ｂ…第二露光スポット、４６…重複部分、１００…画像形成装置、１１０…自動原稿搬送装置、１２０…画像読取装置、１３０…プリンタユニット
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４１】
【特許文献１】特開２０１３−１０９２９５公報
【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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