露光ヘッド、画像形成装置
【課題】露光ムラを目立たせずに、良好な露光を実現する。
【解決手段】第１の方向にレンズを配設した第１のレンズ行と、第１の方向にレンズを配設した第２のレンズ行とを、第１の方向に平行な仮想直線を中心として第１の方向に直交する第２の方向に配設して、第１のレンズ行のレンズと第２のレンズ行のレンズとが第１の方向に交互に千鳥状に並ぶレンズアレイと、仮想直線の一方側でレンズアレイに対向する一方側発光素子と仮想直線の他方側でレンズアレイに対向する他方側発光素子とを同じ第１の方向の位置に配設した発光素子対を、第１の方向に配設した発光素子アレイと、一方側発光素子および他方側発光素子のうちから発光させる発光素子を択一的に選択する動作を、発光素子対について行なう発光制御部と、を備え、発光制御部は、発光させる発光素子を一方側発光素子と他方側発光素子との間でランダムに選択する。
【解決手段】第１の方向にレンズを配設した第１のレンズ行と、第１の方向にレンズを配設した第２のレンズ行とを、第１の方向に平行な仮想直線を中心として第１の方向に直交する第２の方向に配設して、第１のレンズ行のレンズと第２のレンズ行のレンズとが第１の方向に交互に千鳥状に並ぶレンズアレイと、仮想直線の一方側でレンズアレイに対向する一方側発光素子と仮想直線の他方側でレンズアレイに対向する他方側発光素子とを同じ第１の方向の位置に配設した発光素子対を、第１の方向に配設した発光素子アレイと、一方側発光素子および他方側発光素子のうちから発光させる発光素子を択一的に選択する動作を、発光素子対について行なう発光制御部と、を備え、発光制御部は、発光させる発光素子を一方側発光素子と他方側発光素子との間でランダムに選択する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、発光素子からの光により被露光面を露光する露光ヘッド、該露光ヘッドを用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、主走査方向に並ぶ複数の発光素子それぞれからの光を被露光面に収束させて、複数のスポットを該主走査方向に並べて形成し、該主走査方向に１ライン分の露光を行なう露光ヘッドが知られている（特許文献１）。ただし、このような露光ヘッドでは、消耗等によって発光素子からの光量が減少して、部分的にスポットを形成できなくなるといったドット落ちが生じる場合があった。そこで、特許文献１では、２ライン分以上の発光素子を、主走査方向に直交する副走査方向に配設した露光ヘッドが提案されている。つまり、この露光ヘッドでは、同じ主走査方向の位置に２個以上の発光素子が配設されており、これら２個以上の発光素子は、被露光面において同じ主走査方向の位置にスポットを形成することができる。そして、これらの発光素子から択一的に選択された発光素子が露光に用いられる。つまり、これらの発光素子のうち１個の発光素子が露光に用いられる一方、該発光素子の光量が減少した場合は、他の発光素子が露光に用いられる。こうして、上述のドット落ちが抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−０９６２５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述の露光ヘッドでは、発光素子からの光を被露光面に収束させるための光学系が必要となる。そこで、正立等倍の結像倍率を有する屈折率分布型ロッドレンズを複数備えたレンズアレイを用いることができる。このレンズアレイでは、複数のレンズが主走査方向に千鳥状に並んでおり、言わば、主走査方向に平行な中心線の一方側に位置するレンズと他方側に位置するレンズとが主走査方向に交互に並ぶ。しかしながら、レンズアレイがこのようなレンズ配置を有するために、レンズアレイにより形成されるスポットの大きさは、該スポット形成に供する発光素子と上記中心線との位置関係に依存する。したがって、被露光面においては、レンズアレイでのレンズ配置に関連した露光ムラが生じることとなるが、露光に用いる発光素子の選択パターンによっては、この露光ムラが目立ってしまう場合があった。
【０００５】
この発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、露光ムラを目立たせずに、良好な露光を実現することを可能とする技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明にかかる露光ヘッドは、上記目的を達成するために、第１の方向にレンズを配設した第１のレンズ行と、第１の方向にレンズを配設した第２のレンズ行とを、第１の方向に平行な仮想直線を中心として第１の方向に直交する第２の方向に配設して、第１のレンズ行のレンズと第２のレンズ行のレンズとが第１の方向に交互に千鳥状に並ぶレンズアレイと、仮想直線の一方側でレンズアレイに対向する一方側発光素子と仮想直線の他方側でレンズアレイに対向する他方側発光素子とを同じ第１の方向の位置に配設した発光素子対を、第１の方向に配設した発光素子アレイと、一方側発光素子および他方側発光素子のうちから発光させる発光素子を択一的に選択する動作を、発光素子対について行なう発光制御部と、を備え、発光制御部は、発光させる発光素子を一方側発光素子と他方側発光素子との間でランダムに選択することを特徴としている。
【０００７】
このように構成された露光ヘッドでは、レンズアレイに対向して発光素子アレイが配設されている。この発光素子アレイでは、同じ第１の方向に配設された２個の発光素子（一方側発光素子、他方側発光素子）から発光素子対が構成され、さらに、この発光素子対が第１の方向に配設されている。また、発光制御部は、一方側発光素子および他方側発光素子のうちから発光させる発光素子を択一的に選択する動作を、発光素子対について行なう。そして、発光素子にはレンズアレイが対向しているため、発光制御部により選択された発光素子からの光は、レンズアレイにより被露光面に収束される。こうして、被露光面にスポットが形成される。
【０００８】
一方、レンズアレイは、第１の方向にレンズを配設した第１のレンズ行と、同じく第１の方向にレンズを配設した第２のレンズ行を有している。そして、これら第１のレンズ行と第２のレンズ行は、第１の方向に平行な仮想直線を中心として、第１の方向に直交する第２の方向に配設されており、第１のレンズ行のレンズと第２のレンズ行のレンズとが第１の方向に交互に千鳥状に並ぶ。つまり、このレンズアレイでは、仮想直線の一方側に位置するレンズと他方側に位置するレンズとが第１の方向に交互に並んでいる。したがって、このレンズアレイで発光素子からの光を収束させて被露光面を露光すると、レンズアレイでのレンズ配置に関連した露光ムラが目立ってしまう場合があった。
【０００９】
これに対して本発明の露光ヘッドでは、発光制御部は、発光させる発光素子を一方側発光素子と他方側発光素子との間でランダムに選択する。これにより、被露光面では、仮想直線の一方側に形成されるスポットと、仮想直線の他方側に形成されるスポットとが、第１の方向にランダムに形成されることとなる。その結果、レンズアレイでのレンズ配置に関連した露光ムラを目立たなくさせることができ、良好な露光が可能となる。
【００１０】
この際、発光制御部は、第１の方向への発光素子対の配列と二値の乱数列とを対応付けるとともに、二値のうちの一方の値が対応付けられた発光素子対については一方側発光素子を選択し、二値のうちの他方の値が対応付けられた発光素子対については他方側発光素子を選択するように構成しても良い。このように二値の乱数列に基づいて発光させる発光素子を選択することで、仮想直線の一方側に形成されるスポットと、仮想直線の他方側に形成されるスポットとを、第１の方向にランダムに形成することができる。その結果、レンズアレイでのレンズ配置に関連した露光ムラを目立たなくさせることができ、良好な露光が可能となる。
【００１１】
本発明にかかる画像形成装置は、上記目的を達成するために、第１の方向に平行な仮想直線の一方側に位置するレンズと他方側に位置するレンズとが第１の方向に交互に千鳥状に並ぶレンズアレイ、および、仮想直線の一方側でレンズアレイに対向する一方側発光素子と仮想直線の他方側でレンズアレイに対向する他方側発光素子とを同じ第１の方向の位置に配設した発光素子対を第１の方向に配設した発光素子アレイ、を有する露光ヘッドと、一方側発光素子および他方側発光素子のうちから発光させる発光素子を択一的に選択する動作を、発光素子対について行なう発光制御部と、レンズアレイが結像した光によって露光される像担持体と、を備え、発光制御部は、発光させる発光素子を一方側発光素子と他方側発光素子との間でランダムに選択することを特徴としている。
【００１２】
このように構成された画像形成装置では、レンズアレイに対向して発光素子アレイが配設されている。この発光素子アレイでは、同じ第１の方向に配設された２個の発光素子（一方側発光素子、他方側発光素子）から発光素子対が構成され、さらに、この発光素子対が第１の方向に配設されている。また、発光制御部は、一方側発光素子および他方側発光素子のうちから発光させる発光素子を択一的に選択する動作を、各発光素子対について行なう。そして、発光素子にはレンズアレイが対向しているため、発光制御部により選択された発光素子からの光は、レンズアレイにより像担持体に収束される。こうして、像担持体にスポットが形成される。
【００１３】
一方、レンズアレイでは、第１の方向に平行な仮想直線の一方側に位置するレンズと他方側に位置するレンズとが第１の方向に交互に千鳥状に並んでいる。したがって、このレンズアレイで発光素子からの光を収束させて像担持体を露光すると、レンズアレイでのレンズ配置に関連した露光ムラが目立ってしまう場合があった。
【００１４】
これに対して本発明の画像形成装置では、発光制御部は、発光させる発光素子を一方側発光素子と他方側発光素子との間でランダムに選択する。これにより、像担持体では、仮想直線の一方側に形成されるスポットと、仮想直線の他方側に形成されるスポットとが、第１の方向にランダムに形成されることとなる。その結果、レンズアレイでのレンズ配置に関連した露光ムラを目立たなくさせることができ、良好な露光が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図。
【図２】図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図。
【図３】ラインヘッドの構造を示す斜視図。
【図４】ラインヘッドの構造を示す部分断面図。
【図５】ラインヘッドの構成を示す平面透視図。
【図６】レンズアレイによるスポット形成動作を示す模式図。
【図７】スポット形成動作の結果を表としてまとめた図。
【図８】発光素子選択動作を示す平面図。
【図９】発光素子対の配列と乱数列との関係を表として示す図。
【図１０】レンズアレイの中心線からスポットまでの距離と光量との関係を示す図。
【図１１】主走査方向へ１ライン分のスポットを形成したときの光量比を示す図。
【図１２】参考例１におけるスポットサイズの変動をグラフとして示す図。
【図１３】参考例２におけるスポットサイズの変動をグラフとして示す図。
【図１４】実施例１におけるスポットサイズの変動をグラフとして示す図。
【図１５】実施例２におけるスポットサイズの変動をグラフとして示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は本発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図である。図２は図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。この装置は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）の４色のトナーを重ね合わせてカラー画像を形成するカラーモードと、ブラック（Ｋ）のトナーのみを用いてモノクロ画像を形成するモノクロモードとを選択的に実行可能な画像形成装置である。この画像形成装置では、ホストコンピュータなどの外部装置から画像形成指令がＣＰＵやメモリーなどを有するメインコントローラーＭＣに与えられると、このメインコントローラーＭＣがエンジンコントローラーＥＣに制御信号を与え、これに基づき、エンジンコントローラーＥＣがエンジン部ＥＧおよびヘッドコントローラーＨＣなど装置各部を制御して所定の画像形成動作を実行し、複写紙、転写紙、用紙およびＯＨＰ用透明シートなどの記録材たるシートに画像形成指令に対応する画像を形成する。
【００１７】
この実施形態にかかる画像形成装置が有するハウジング本体３内には、電源回路基板、メインコントローラーＭＣ、エンジンコントローラーＥＣおよびヘッドコントローラーＨＣを内蔵する電装品ボックス５が設けられている。また、画像形成ユニット２、転写ベルトユニット８および給紙ユニット７もハウジング本体３内に配設されている。また、図１においてハウジング本体３内右側には、二次転写ユニット１２、定着ユニット１３およびシート案内部材１５が配設されている。なお、給紙ユニット７は、ハウジング本体３に対して着脱自在に構成されている。そして、該給紙ユニット７および転写ベルトユニット８については、それぞれ取り外して修理または交換を行うことが可能な構成になっている。
【００１８】
画像形成ユニット２は、複数の異なる色の画像を形成する４個の画像形成ステーション２Ｙ（イエロー用）、２Ｍ（マゼンタ用）、２Ｃ（シアン用）および２Ｋ（ブラック用）を備えている。なお、図１においては、画像形成ユニット２の各画像形成ステーションは構成が互いに同一のため、図示の便宜上一部の画像形成ステーションのみに符号を付し、他の画像形成ステーションについては符号を省略する。
【００１９】
各画像形成ステーション２Ｙ、２Ｍ、２Ｃおよび２Ｋには、それぞれの色のトナー像がその表面に形成される感光体ドラム２１が設けられている。各感光体ドラム２１は、その回転軸が主走査方向ＭＤ（図１の紙面に対して垂直な方向）に平行もしくは略平行となるように配置されている。また、各感光体ドラム２１はそれぞれ専用の駆動モーターに接続され図中矢印Ｄ21の方向に所定速度で回転駆動される。これにより、感光体ドラム２１表面が、主走査方向ＭＤに直交もしくは略直交する副走査方向ＳＤに搬送される。また、感光体ドラム２１の周囲には、その回転方向に沿って帯電部２３、ラインヘッド２９、現像部２５および感光体クリーナ２７が配設されている。そして、これらの機能部によって帯電動作、潜像形成動作およびトナー現像動作が実行される。カラーモード実行時は、全ての画像形成ステーション２Ｙ、２Ｍ、２Ｃおよび２Ｋで形成されたトナー像を転写ベルトユニット８に設けた転写ベルト８１に重ね合わせてカラー画像を形成する。また、モノクロモード実行時は、画像形成ステーション２Ｋのみを動作させてブラック単色画像を形成する。
【００２０】
帯電部２３は、その表面が弾性ゴムで構成された帯電ローラーを備えている。この帯電ローラーは帯電位置で感光体ドラム２１の表面と当接して従動回転するように構成されており、感光体ドラム２１の回転動作に伴って従動回転する。また、この帯電ローラーは帯電バイアス発生部（図示省略）に接続されており、帯電バイアス発生部からの帯電バイアスの給電を受けて帯電部２３と感光体ドラム２１が当接する帯電位置で感光体ドラム２１の表面を所定の表面電位に帯電させる。
【００２１】
ラインヘッド２９は、その長手方向ＬＧＤが主走査方向ＭＤに平行もしくは略平行となるように、かつ、その幅方向ＬＴＤが副走査方向ＳＤに平行もしくは略平行となるように配置されている。ラインヘッド２９は、長手方向ＬＧＤに配列された複数の発光素子を備えており、感光体ドラム２１に対向配置されている。そして、これらの発光素子から、帯電部２３により帯電された感光体ドラム２１の表面に向けて光を照射して該表面に静電潜像を形成する。
【００２２】
図３はラインヘッドの構造を示す斜視図である。同図では、ヘッド基板２９４の裏面側の構成が記載されており、表面側の構成は省略されている。なお、ヘッド基板２９４が有する２面のうち、同図上側の面を表面とし、同図下側の面を裏面とする。また、図４は、ラインヘッドの構造を示す部分断面図である。これらの図では、主走査方向ＭＤおよび副走査方向ＳＤに直交する方向であって発光素子Ｅの光の射出方向（換言すれば、ラインヘッド２９から感光体ドラム２１に向かう方向）に、光軸方向Ｄoaが付されている。
【００２３】
ラインヘッド２９は、その本体２９１の内部にガラス基板であるヘッド基板２９４を備えており、このガラス基板２９４の裏面２９４−tには、複数の発光素子Ｅが主走査方向ＭＤ（長手方向ＬＧＤ）に並んで発光素子アレイＡe（図５）が構成される。各発光素子Ｅはいわゆるボトムエミッション型の有機ＥＬ（Electro-Luminescence）素子である。さらに、ヘッド基板２９４の裏面２９４−tには、低温ポリシリコン薄膜トランジスタ（low temperature poly silicon thin film transistor：LTPS-TFT）で構成された駆動回路２９５が設けられている。そして、各発光素子Ｅは、駆動回路２９５から駆動電流の供給を受けて、互いに同一波長の光ビームを射出する。
【００２４】
このように、ヘッド基板裏面２９４−tに設けられた発光素子Ｅに対して、屈折率分布型ロッドレンズアレイＲＬＡ（以下、レンズアレイＲＬＡと略称する）がヘッド基板表面２９４−h側から対向する。したがって、発光素子Ｅの発光面から射出した光ビームはヘッド基板２９４を透過して、レンズアレイＲＬＡに入射する。こうして発光素子Ｅから射出した光ビームが、レンズアレイＲＬＡにより正立等倍で結像されて、感光体ドラム２１表面にスポットＳＰが形成される。そして、スポットＳＰにより露光された部分が除電されて、静電潜像が感光体ドラム２１の表面に形成される。
【００２５】
図１に戻って装置構成の説明を続ける。現像部２５は、その表面にトナーを担持する現像ローラー２５１を有する。そして、現像ローラー２５１と電気的に接続された現像バイアス発生部（図示省略）から現像ローラー２５１に印加される現像バイアスによって、現像ローラー２５１と感光体ドラム２１とが当接する現像位置において、帯電トナーが現像ローラー２５１から感光体ドラム２１に移動してその表面に形成された静電潜像が顕像化される。
【００２６】
現像位置において顕在化されたトナー像は、感光体ドラム２１の回転方向Ｄ21に搬送された後、転写ベルト８１と各感光体ドラム２１が当接する一次転写位置ＴＲ1において転写ベルト８１に一次転写される。
【００２７】
また、感光体ドラム２１の回転方向Ｄ21の一次転写位置ＴＲ1の下流側で且つ帯電部２３の上流側に、感光体ドラム２１の表面に当接して感光体クリーナ２７が設けられている。この感光体クリーナ２７は、感光体ドラムの表面に当接することで一次転写後に感光体ドラム２１の表面に残留するトナーをクリーニング除去する。
【００２８】
転写ベルトユニット８は、駆動ローラー８２と、図１において駆動ローラー８２の左側に配設される従動ローラー８３（ブレード対向ローラー）と、これらのローラーに張架され駆動ローラー８２の回転により図示矢印Ｄ81の方向（搬送方向）へ循環駆動される転写ベルト８１とを備えている。また、転写ベルトユニット８は、転写ベルト８１の内側に、カートリッジ装着時において各画像形成ステーション２Ｙ、２Ｍ、２Ｃおよび２Ｋが有する感光体ドラム２１各々に対して一対一で対向配置される、４個の一次転写ローラー８５Ｙ、８５Ｍ、８５Ｃおよび８５Ｋを備えている。これらの一次転写ローラーは、それぞれ一次転写バイアス発生部（図示省略）と電気的に接続される。
【００２９】
カラーモード実行時は、図１および図２に示すように全ての一次転写ローラー８５Ｙ、８５Ｍ、８５Ｃおよび８５Ｋを画像形成ステーション２Ｙ、２Ｍ、２Ｃおよび２Ｋ側に位置決めすることで、転写ベルト８１を画像形成ステーション２Ｙ、２Ｍ、２Ｃおよび２Ｋそれぞれが有する感光体ドラム２１に押し遣り当接させて、各感光体ドラム２１と転写ベルト８１との間に一次転写位置ＴＲ1を形成する。そして、適当なタイミングで一次転写バイアス発生部から一次転写ローラー８５Ｙ等に一次転写バイアスを印加することで、各感光体ドラム２１の表面上に形成されたトナー像を、それぞれに対応する一次転写位置ＴＲ1において転写ベルト８１表面に転写する。すなわち、カラーモードにおいては、各色の単色トナー像が転写ベルト８１上において互いに重ね合わされてカラー画像が形成される。
【００３０】
さらに、転写ベルトユニット８は、ブラック用一次転写ローラー８５Ｋの下流側で且つ駆動ローラー８２の上流側に配設された下流ガイドローラー８６を備える。この下流ガイドローラー８６は、一次転写ローラー８５Ｋが画像形成ステーション２Ｋの感光体ドラム２１に当接して形成する一次転写位置ＴＲ1での一次転写ローラー８５Ｋとブラック用感光体ドラム２１（Ｋ）との共通接線上において、転写ベルト８１に当接するように構成されている。
【００３１】
給紙ユニット７は、シートを積層保持可能である給紙カセット７７と、給紙カセット７７からシートを一枚ずつ給紙するピックアップローラー７９とを有する給紙部を備えている。ピックアップローラー７９により給紙部から給紙されたシートは、レジストローラー対８０によって給紙タイミングが調整された後、シート案内部材１５に沿って、駆動ローラー８２と二次転写ローラー１２１とが当接する二次転写位置ＴＲ2に給紙される。
【００３２】
二次転写ローラー１２１は、転写ベルト８１に対して離当接自在に設けられ、二次転写ローラー駆動機構（図示省略）により離当接駆動される。定着ユニット１３は、ハロゲンヒータ等の発熱体を内蔵して回転自在な加熱ローラー１３１と、この加熱ローラー１３１を押圧付勢する加圧部１３２とを有している。そして、その表面に画像が二次転写されたシートは、シート案内部材１５により、加熱ローラー１３１と加圧部１３２の加圧ベルト１３２３とで形成するニップ部に案内され、該ニップ部において所定の温度で画像が熱定着される。加圧部１３２は、２つのローラー１３２１，１３２２と、これらに張架される加圧ベルト１３２３とで構成されている。そして、加圧ベルト１３２３の表面のうち、２つのローラー１３２１，１３２２により張られたベルト張面を加熱ローラー１３１の周面に押し付けることで、加熱ローラー１３１と加圧ベルト１３２３とで形成するニップ部が広くとれるように構成されている。また、こうして定着処理を受けたシートはハウジング本体３の上面部に設けられた排紙トレイ４に搬送される。
【００３３】
前記した駆動ローラー８２は、転写ベルト８１を図示矢印Ｄ81の方向に循環駆動するとともに、二次転写ローラー１２１のバックアップローラーとしての機能も兼ねている。駆動ローラー８２の周面には、厚さ３ｍｍ程度、体積抵抗率が１０００ｋΩ・ｃｍ以下のゴム層が形成されており、金属製の軸を介して接地することにより、図示を省略する二次転写バイアス発生部から二次転写ローラー１２１を介して供給される二次転写バイアスの導電経路としている。このように駆動ローラー８２に高摩擦かつ衝撃吸収性を有するゴム層を設けることにより、二次転写位置ＴＲ2へシートが進入する際の衝撃が転写ベルト８１に伝達されることに起因する画質の劣化を防止することができる。
【００３４】
また、この装置では、ブレード対向ローラー８３に対向してクリーナ部７１が配設されている。クリーナ部７１は、クリーナブレード７１１と廃トナーボックス７１３とを有する。クリーナブレード７１１は、その先端部を転写ベルト８１を介してブレード対向ローラー８３に当接することで、二次転写後に転写ベルト８１に残留するトナーや紙粉等の異物を除去する。そして、このように除去された異物は、廃トナーボックス７１３に回収される。また、クリーナブレード７１１及び廃トナーボックス７１３は、ブレード対向ローラー８３と一体的に構成されている。
【００３５】
なお、この実施形態においては、各画像形成ステーション２Ｙ、２Ｍ、２Ｃおよび２Ｋの感光体ドラム２１、帯電部２３、現像部２５および感光体クリーナ２７を一体的にカートリッジとしてユニット化している。そして、このカートリッジが装置本体に対し着脱可能に構成されている。また、各カートリッジには、該カートリッジに関する情報を記憶するための不揮発性メモリーがそれぞれ設けられている。そして、エンジンコントローラーＥＣと各カートリッジとの間で無線通信が行われる。こうすることで、各カートリッジに関する情報がエンジンコントローラーＥＣに伝達されるとともに、各メモリー内の情報が更新記憶される。これらの情報に基づき各カートリッジの使用履歴や消耗品の寿命が管理される。
【００３６】
以上が、本発明を適用可能であるラインヘッド２９およびそれを用いた画像形成装置の概略構成である。続いて、ラインヘッド２９のより詳細な構成および動作について説明する。図５は、ラインヘッドの構成を示す平面透視図であり、光軸方向Ｄoaからラインヘッドを見た場合に相当する。
【００３７】
まず、レンズアレイＲＬＡの構成について説明する。同図に示すように、複数のレンズＬＳ1（第１のレンズ）が主走査方向ＭＤに直線状にレンズピッチＰlsで並んで、第１のレンズ行Ｒl1が構成されている。同様に、複数のレンズＬＳ2（第２のレンズ）が主走査方向ＭＤに直線状にレンズピッチＰlsで並んで、第２のレンズ行Ｒl2が構成されている。なお、レンズＬＳ1、ＬＳ2は屈折率分布型のロッドレンズであり、正立等倍の結像倍率を有する。そして、主走査方向ＭＤに平行な仮想直線ＶＬ（中心線ＶＬ）を中心として、第１のレンズ行Ｒl1と第２のレンズ行Ｒl2とが副走査方向ＳＤに並んで配置される。こうして、第１のレンズＬＳ1と第２のレンズＬＳ2とが、主走査方向ＭＤに交互に千鳥状に並ぶレンズアレイＲＬＡが構成される。また、レンズアレイＲＬＡは、繊維強化プラスチックからなる２枚の側板ＦＲＰにより副走査方向ＳＤから挟み込まれている。
【００３８】
一方、このレンズアレイＲＬＡに対向する発光素子アレイＡeは、次のような構成を有する。発光素子アレイＡeでは、光軸方向Ｄoaからの平面視において、中心線ＶＬの一方側でレンズアレイＲＬＡに対向する発光素子Ｅ1と、中心線ＶＬの他方側でレンズアレイＲＬＡに対向する発光素子Ｅ2とが、同じ主走査方向ＭＤの位置に配置されて、１対の発光素子対Ｄeが構成されている。そして、複数の発光素子対Ｄeが、主走査方向ＭＤに発光素子ピッチＰeで並んでいる。こうして、中心線ＶＬの一方側では、発光素子Ｅ1がＭ行千鳥（Ｍは２以上の整数で、本実施形態ではＭ＝４）で主走査方向ＭＤに並んで、第１の発光素子ラインＬe1が構成されるとともに、同じく、中心線ＶＬの他方側でも、発光素子Ｅ2がＭ行千鳥で主走査方向ＭＤに並んで、第２の発光素子ラインＬe2が構成される。
【００３９】
なお、同じ発光素子対Ｄeに属する２個の発光素子Ｅ1、Ｅ2は、主走査方向ＭＤにおける位置が同じである。したがって、これらの発光素子Ｅ1、Ｅ2は、感光体ドラム２１表面（被露光面）において同じ主走査方向ＭＤの位置にスポットＳＰを形成することができる。そこで、ヘッドコントローラーＨＣは、感光体ドラム２１表面を露光するために発光させる発光素子を、発光素子Ｅ1、Ｅ2のうちから択一的に選択する（発光素子選択動作）。この発光素子選択動作は、ヘッドコントローラーＨＣによって、複数の発光素子対Ｄeのそれぞれについて実行される。そして、ヘッドコントローラーＨＣは、発光素子Ｅ1、Ｅ2の消耗等に応じて、選択する発光素子Ｅ1、Ｅ2を適宜切り換えて、露光動作を実行する。なお、発光素子選択動作の詳細は後述する。
【００４０】
上述のとおり、レンズアレイＲＬＡでは、主走査方向ＭＤに平行な中心線ＶＬの一方側に位置するレンズＬＳ1と他方側に位置するレンズＬＳ2とが主走査方向ＭＤに交互に千鳥状に並ぶ。そして、レンズアレイＲＬＡがこのようなレンズ配置を有するために、レンズアレイＲＬＡにより形成されるスポットＳＰの大きさは、該スポット形成に供する発光素子Ｅと上記中心線ＶＬとの位置関係に依存する。これについて説明すると、次のとおりである。
【００４１】
図６は、レンズアレイによるスポット形成動作を示す模式図である。図７は、スポット形成動作の結果を表としてまとめた図である。これらの図において、「パターン１」は、第１の発光素子ラインＬe1を構成する発光素子Ｅのうち、中心線ＶＬから最も遠い発光素子Ｅaによるスポット形成動作に対応し、「パターン２」は、第１の発光素子ラインＬe1を構成する発光素子Ｅのうち、中心線ＶＬから最も近い発光素子Ｅbによるスポット形成動作に対応し、「パターン３」は、第２の発光素子ラインＬe2を構成する発光素子Ｅのうち、中心線ＶＬから最も近い発光素子Ｅcによるスポット形成動作に対応し、「パターン４」は、第２の発光素子ラインＬe2を構成する発光素子Ｅのうち、中心線ＶＬから最も遠い発光素子Ｅdによるスポット形成動作に対応している。
【００４２】
図６の「パターン１」の欄に示すように、発光素子Ｅaが射出した光は、第１のレンズＬＳ1および第２のレンズＬＳ2の両方に入射する。そして、レンズＬＳ1、ＬＳ2のそれぞれが、被露光面ＥＳの略同じ位置に光を収束させる。こうして、レンズＬＳ1、ＬＳ2それぞれによる収束光が重ね合わされて１個のスポットＳＰが被露光面ＥＳに形成される。このとき、レンズＬＳ1による収束光は、被露光面ＥＳに対して比較的大きな見込み角θ1で入射し、また、被露光面ＥＳに対する該収束光の入射角は小さい（つまり、被露光面ＥＳに対して光軸方向Ｄoaの比較的正面から入射している）。しかしながら、レンズＬＳ2による収束光は、被露光面ＥＳに対して比較的小さな見込み角θ2で入射し、また、被露光面ＥＳに対する該収束光の入射角は大きい（つまり、被露光面ＥＳに対して光軸方向Ｄoaの斜めから入射している）。そのため、結果的には、スポットＳＰの形成に供する光の量は比較的少なくなるとともに、この光の強度分布はブロードとなり、スポットＳＰはぼやけて大きくなってしまう（図７）。
【００４３】
このように、レンズアレイＲＬＡの中心線ＶＬからの距離が遠いため、発光素子ＥaによるスポットＳＰはぼやけて大きくなってしまう。また、図６、図７の「パターン４」の欄に示すように、同じく中心線ＶＬからの距離が遠い発光素子ＥdによるスポットＳＰもぼやけて大きくなってしまう。一方、中心線ＶＬからの距離が近い発光素子によるスポット形成は、これと異なる（パターン２、パターン３）。
【００４４】
図６の「パターン２」の欄に示すように、発光素子Ｅbが射出した光は、第１のレンズＬＳ1および第２のレンズＬＳ2の両方に入射する。そして、レンズＬＳ1、ＬＳ2のそれぞれが、被露光面ＥＳの略同じ位置に光を収束させる。こうして、レンズＬＳ1、ＬＳ2それぞれによる収束光が重ね合わされて１個のスポットＳＰが被露光面ＥＳに形成される。このとき、レンズＬＳ1およびレンズＬＳ2のいずれの収束光も、被露光面ＥＳに対して比較的大きな見込み角θ1、θ2で入射し、また、被露光面ＥＳに対するこれらの収束光の入射角は比較的小さい（つまり、被露光面ＥＳに対して光軸方向Ｄoaの比較的正面から入射している）。そのため、スポットＳＰの形成に供する光の量は比較的多くなるとともに、この光の強度分布はシャープとなり、小さなスポットＳＰを形成することができる。また、図６、図７の「パターン３」の欄に示すように、同じく中心線ＶＬからの距離が近い発光素子Ｅcも、小さなスポットＳＰを形成することができる。
【００４５】
このように、レンズアレイＲＬＡの中心線ＶＬからの距離が遠い発光素子Ｅほど、形成するスポットＳＰが大きくなってしまう。したがって、被露光面ＥＳにおいては、レンズアレイＲＬＡでのレンズ配置に関連した露光ムラが生じることとなる。より具体的には、レンズ行Ｒl1、Ｒl2でのレンズピッチＰlsを周期とする露光ムラが生じる。そして、露光に用いる発光素子Ｅの選択パターンによっては（例えば、第１の発光素子ラインＬe1の発光素子Ｅ1のみを選択した際、あるいは、第２の発光素子ラインＬe2の発光素子Ｅ2のみを選択した際）、このレンズピッチＰls周期での露光ムラが目立ってしまう場合があった。かかる問題に対応すべく、本実施形態では、次のようにして発光素子選択動作が実行される。
【００４６】
図８は、発光素子選択動作を示す平面図である。図８では、主走査方向ＭＤに並ぶ発光素子対の配列に対して順番に符号Ｄe(1)、Ｄe(2)、…が付されている。図９は、発光素子選択動作で用いられる乱数列と発光素子対配列との関係を表として示す図である。つまり、この実施形態では、ヘッドコントローラーＨＣによって、図８に示すような二値の乱数列に基づいて、発光させる発光素子がランダムに選択される。具体的には、二値の乱数列が生成されて、この乱数列と発光素子対配列Ｄe(1)、Ｄe(2)、…とが一対一で対応付けられる。なお、この二値の乱数列の生成は、周知の種々の乱数生成器により行なうことができる。そして、値「０」が対応付けられた発光素子対Ｄe(2)、Ｄe(6)、Ｄe(7)、…等については、発光素子Ｅ1が発光させる発光素子として選択される一方、値「１」が対応付けられた発光素子対Ｄe(1)、Ｄe(3)、Ｄe(4)、…等については、発光素子Ｅ2が発光させる発光素子として選択される。こうして、図８に示すように発光させる発光素子が発光素子Ｅ1、Ｅ2との間でランダムに選択される。なお、図８において、斜めのハッチングが施された発光素子が、露光のために選択された発光素子であり、ハッチングが施されていない発光素子が、露光のために選択されなかった発光素子である。
【００４７】
このように露光に供する発光素子をランダムに選択することで、感光体ドラム２１表面（被露光面ＥＳ）では、中心線ＶＬ（仮想直線）の一方側に形成されるスポットＳＰと、中心線ＶＬ（仮想直線）の他方側に形成されるスポットＳＰとが、主走査方向ＭＤにランダムに並んで形成されることとなる。その結果、レンズアレイＲＬＡでのレンズ配置に関連した露光ムラを目立たなくさせることができ、良好な露光が可能となる。
【００４８】
なお、ヘッドコントローラーＨＣは、図８のハッチングを施した発光素子Ｅ1、Ｅ2のいずれかが消耗して光量が低下した際には、露光のために発光させる発光素子を図８でハッチングを施していない発光素子Ｅ1、Ｅ2に一斉に切り換える。そして、この切り換え後の露光動作においても、感光体ドラム２１表面（被露光面ＥＳ）では、中心線ＶＬ（仮想直線）の一方側に形成されるスポットＳＰと、中心線ＶＬ（仮想直線）の他方側に形成されるスポットＳＰとが、主走査方向ＭＤにランダムに並んで形成されることとなる。その結果、レンズアレイＲＬＡでのレンズ配置に関連した露光ムラを目立たなくさせることができ、良好な露光が可能となる。
【００４９】
その他
このように、上記実施形態では、ラインヘッド２９が（あるいは、ラインヘッド２９とヘッドコントローラーＨＣが協働して）本発明の「露光ヘッド」として機能している。また、主走査方向ＭＤが本発明の「第１の方向」に相当し、副走査方向ＳＤが本発明の「第２の方向」に相当し、発光素子Ｅ1が本発明の「一方側発光素子」に相当し、発光素子Ｅ2が本発明の「他方側発光素子」に相当し、ヘッドコントローラーＨＣが本発明の「発光制御部」に相当している。また、感光体ドラム２１が本発明の「像担持体」に相当している。
【００５０】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したものに対して種々の変更を加えることが可能である。例えば、発光素子の選択がランダムである事から、一方側あるいは他方側のみが連続して長く選択される場合が想定される。そこで、これを避けるために、ランダム選択であってもレンズ周期Ｐls以上の連続選択を制限するようにしてもよい。
【００５１】
また、上記実施形態では、第１・第２の発光素子ラインＬe1、Ｌe2のそれぞれにおいて、４行千鳥で発光素子が並んでいたが、発光素子の配列態様はこれに限られない。
【００５２】
また、ラインヘッド２９が備える全ての発光素子対Ｄeに対して、図８で示したような発光素子選択動作を適用しなくても良い。つまり、一部の発光素子対Ｄeについて、上述の発光素子選択動作（発光させる発光素子を発光素子Ｅ1と発光素子Ｅ2との間でランダムに変える選択動作）を適用することで、当該一部の発光素子対Ｄeについて上述の効果を奏することができる。
【００５３】
また、上記実施形態では、ヘッドコントローラーＨＣをラインヘッド２９の本体２９１の外部に設けているが、ヘッドコントローラーＨＣをラインヘッド２９の本体２９１の内部に設けても良い。
【００５４】
また、上記実施形態では、発光素子Ｅとしてボトムエミッション型の有機ＥＬ素子が用いられている。しかしながら、トップエミッション型の有機ＥＬ素子を発光素子Ｅとして用いても良く、あるいは有機ＥＬ素子以外のＬＥＤ（Light Emitting Diode）等を発光素子Ｅとして用いても良い。
【実施例】
【００５５】
次に本発明の実施例を示すが、本発明はもとより下記の実施例によって制限を受けるものではなく、前後記の趣旨に適合しうる範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。
【００５６】
上記実施形態でも述べたとおり、正立等倍のレンズＬＳ1、ＬＳ2を主走査方向ＭＤに交互に千鳥状に並べたレンズアレイＲＬＡを用いた場合、レンズアレイＲＬＡの中心線ＶＬから副走査方向ＳＤに離れるにしたがって、スポット形成に供する光量が低下し、その結果、レンズピッチＰlsを周期とする露光ムラが発生する。これについて、より具体的な数値例を示して説明する。
【００５７】
図１０は、レンズアレイの中心線からスポットまでの距離と、該スポット形成に供する光量との関係をグラフとして示した図であり、横軸は、レンズアレイＲＬＡの中心線ＶＬからスポットＳＰまでの副走査方向ＳＤへの距離[mm]を示し、縦軸は、光量比[％]を示している。なお、原点に位置するスポットＳＰの形成に供する光量をＬＱ0とし、対象となるスポットＳＰの形成に供する光量をＬＱ1としたとき、縦軸では、光量比（ＬＱ1−ＬＱ0）／ＬＱ0が百分率で示されている。同図に示すように、レンズアレイＲＬＡの中心線ＶＬから副走査方向ＳＤに離れるにしたがって、スポット形成に供する光量が低下している。
【００５８】
そして、図１１は、図１０に示すレンズアレイを用いて主走査方向へ１ライン分のスポットを形成したときの光量比を、グラフとして示す図であり、横軸は主走査方向ＭＤの位置を示し、縦軸は光量比を示している。また、同図のグラフでは、レンズアレイＲＬＡの中心線ＶＬ上に形成される１ライン分のスポットＳＰの光量比（丸印でプロットされた「副走査ズレ０」）と、レンズアレイＲＬＡの中心線ＶＬから副走査方向ＳＤに距離０．１[mm]外れた位置に形成される１ライン分のスポットＳＰの光量比（四角印でプロットされた「副走査ズレ＋０．１[mm]」と、レンズアレイＲＬＡの中心線ＶＬから副走査方向ＳＤに距離０．２[mm]外れた位置に形成される１ライン分のスポットＳＰの光量比（三角印でプロットされた「副走査ズレ＋０．２[mm]」とが、併記されている。
【００５９】
図１１に示すように、主走査方向ＭＤに１ライン分のスポットＳＰにおいて、約０．５[mm]の周期での光量変動が発生している。これは、レンズピッチＰlsが約０．５[mm]であることに対応して、光量変動が発生することを示している。また、光量変動の振幅は、レンズアレイＲＬＡの中心線ＶＬから１ライン分のスポットまでの距離の増大に応じて大きくなっている。そして、このようなレンズアレイを用いて露光動作を行なった場合、スポットの大きさの変動が発生する場合があった。
【００６０】
次に、このレンズアレイを用いた参考例の露光動作と実施例の露光動作とを説明する。なお、以下の参考例および実施例では、発光素子は図５に示した配置態様を有するとともに、レンズアレイＲＬＡでのレンズピッチＰlsは約０．５[mm]である。また、解像度１２００dpi(dot per inch)の解像度に対応して、発光素子対Ｄeは約２１[μm]の発光素子ピッチＰeで並んでいる。したがって、レンズピッチＰlsの間に、約２４対の発光素子対Ｄeが並ぶこととなる。
【００６１】
図１２は、参考例１におけるスポットサイズの変動をグラフとして示す図である。同図は、第１の発光素子ラインＬe1の発光素子Ｅ1のみを選択して露光を行なった場合に相当している。また、同図の横軸の画素番号は、選択した発光素子に対して主走査方向ＭＤに順に付した番号を示し、同図の縦軸はスポットサイズが示されている。
【００６２】
また、図１３は、参考例２におけるスポットサイズの変動をグラフとして示す図である。同図は、第２の発光素子ラインＬe2の発光素子Ｅ2のみを選択して露光を行なった場合に相当している。また、同図の横軸の画素番号は、選択した発光素子に対して主走査方向ＭＤに順に付した番号を示し、同図の縦軸はスポットサイズが示されている。
【００６３】
参考例１、２のいずれにおいても、比較的長い周期Ｔ1、Ｔ2でのスポットサイズ変動が見られている。この周期Ｔ1、Ｔ2はいずれもレンズピッチＰlsの長さに相当するものであり、すなわち、レンズピッチＰls（＝０．５[mm]）を周期とするスポットサイズ変動が発生している。この０．５[mm]程度のスポットサイズ変動によって引き起こされる画像濃度ムラは、人の目に視認されやすく、画像品質を大きく損なうおそれがある。
【００６４】
図１４は、実施例１におけるスポットサイズの変動をグラフとして示す図である。同図は、図８でハッチングが施された発光素子を選択して露光を行なった場合に相当し、すなわち、発光させる発光素子を発光素子Ｅ1と発光素子Ｅ2との間でランダムに選択している。また、同図の横軸の画素番号は、選択した発光素子に対して主走査方向ＭＤに順に付した番号を示し、同図の縦軸はスポットサイズが示されている。実施例１では、レンズピッチＰls（＝０．５[mm]）を周期とするスポットサイズ変動が目立たなくなっている。その結果、画像濃度ムラを人の目に視認しにくくして、画像品質を向上させることが可能となっている。
【００６５】
図１５は、実施例２におけるスポットサイズの変動をグラフとして示す図である。同図は、図８でハッチングが施されていない発光素子を選択して露光を行なった場合に相当し、すなわち、発光させる発光素子を発光素子Ｅ1と発光素子Ｅ2との間でランダムに選択している。また、同図の横軸の画素番号は、選択した発光素子に対して主走査方向ＭＤに順に付した番号を示し、同図の縦軸はスポットサイズが示されている。実施例２では、レンズピッチＰls（＝０．５[mm]）を周期とするスポットサイズ変動が目立たなくなっている。その結果、画像濃度ムラを人の目に視認しにくくして、画像品質を向上させることが可能となっている。
【符号の説明】
【００６６】
２１…感光体ドラム、 ＥＳ…被露光面、 ２９…ラインヘッド、 ２９１…ラインヘッド本体、 ２９４…ヘッド基板、 ２９４−h…ヘッド基板表面、 ２９４−t…ヘッド基板裏面、 Ｅ…発光素子、Ｅ1…発光素子（一方側発光素子）、 Ｅ2…発光素子（他方側発光素子）、 Ｄe…発光素子対、 Ａe…発光素子アレイ、 ＨＣ…ヘッドコントローラー（発光制御部）、 ＬＳ1…第１のレンズ、 ＬＳ2…第２のレンズ、 Ｒl1…第１のレンズ行、 Ｒl2…第２のレンズ行、 ＲＬＡ…レンズアレイ、 ＭＤ…主走査方向、 ＳＤ…副走査方向、 ＳＰ…スポット、 ＶＬ…仮想直線（中心線）、 Ｐls…レンズピッチ、 Ｐe…発光素子ピッチ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、発光素子からの光により被露光面を露光する露光ヘッド、該露光ヘッドを用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、主走査方向に並ぶ複数の発光素子それぞれからの光を被露光面に収束させて、複数のスポットを該主走査方向に並べて形成し、該主走査方向に１ライン分の露光を行なう露光ヘッドが知られている（特許文献１）。ただし、このような露光ヘッドでは、消耗等によって発光素子からの光量が減少して、部分的にスポットを形成できなくなるといったドット落ちが生じる場合があった。そこで、特許文献１では、２ライン分以上の発光素子を、主走査方向に直交する副走査方向に配設した露光ヘッドが提案されている。つまり、この露光ヘッドでは、同じ主走査方向の位置に２個以上の発光素子が配設されており、これら２個以上の発光素子は、被露光面において同じ主走査方向の位置にスポットを形成することができる。そして、これらの発光素子から択一的に選択された発光素子が露光に用いられる。つまり、これらの発光素子のうち１個の発光素子が露光に用いられる一方、該発光素子の光量が減少した場合は、他の発光素子が露光に用いられる。こうして、上述のドット落ちが抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−０９６２５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述の露光ヘッドでは、発光素子からの光を被露光面に収束させるための光学系が必要となる。そこで、正立等倍の結像倍率を有する屈折率分布型ロッドレンズを複数備えたレンズアレイを用いることができる。このレンズアレイでは、複数のレンズが主走査方向に千鳥状に並んでおり、言わば、主走査方向に平行な中心線の一方側に位置するレンズと他方側に位置するレンズとが主走査方向に交互に並ぶ。しかしながら、レンズアレイがこのようなレンズ配置を有するために、レンズアレイにより形成されるスポットの大きさは、該スポット形成に供する発光素子と上記中心線との位置関係に依存する。したがって、被露光面においては、レンズアレイでのレンズ配置に関連した露光ムラが生じることとなるが、露光に用いる発光素子の選択パターンによっては、この露光ムラが目立ってしまう場合があった。
【０００５】
この発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、露光ムラを目立たせずに、良好な露光を実現することを可能とする技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明にかかる露光ヘッドは、上記目的を達成するために、第１の方向にレンズを配設した第１のレンズ行と、第１の方向にレンズを配設した第２のレンズ行とを、第１の方向に平行な仮想直線を中心として第１の方向に直交する第２の方向に配設して、第１のレンズ行のレンズと第２のレンズ行のレンズとが第１の方向に交互に千鳥状に並ぶレンズアレイと、仮想直線の一方側でレンズアレイに対向する一方側発光素子と仮想直線の他方側でレンズアレイに対向する他方側発光素子とを同じ第１の方向の位置に配設した発光素子対を、第１の方向に配設した発光素子アレイと、一方側発光素子および他方側発光素子のうちから発光させる発光素子を択一的に選択する動作を、発光素子対について行なう発光制御部と、を備え、発光制御部は、発光させる発光素子を一方側発光素子と他方側発光素子との間でランダムに選択することを特徴としている。
【０００７】
このように構成された露光ヘッドでは、レンズアレイに対向して発光素子アレイが配設されている。この発光素子アレイでは、同じ第１の方向に配設された２個の発光素子（一方側発光素子、他方側発光素子）から発光素子対が構成され、さらに、この発光素子対が第１の方向に配設されている。また、発光制御部は、一方側発光素子および他方側発光素子のうちから発光させる発光素子を択一的に選択する動作を、発光素子対について行なう。そして、発光素子にはレンズアレイが対向しているため、発光制御部により選択された発光素子からの光は、レンズアレイにより被露光面に収束される。こうして、被露光面にスポットが形成される。
【０００８】
一方、レンズアレイは、第１の方向にレンズを配設した第１のレンズ行と、同じく第１の方向にレンズを配設した第２のレンズ行を有している。そして、これら第１のレンズ行と第２のレンズ行は、第１の方向に平行な仮想直線を中心として、第１の方向に直交する第２の方向に配設されており、第１のレンズ行のレンズと第２のレンズ行のレンズとが第１の方向に交互に千鳥状に並ぶ。つまり、このレンズアレイでは、仮想直線の一方側に位置するレンズと他方側に位置するレンズとが第１の方向に交互に並んでいる。したがって、このレンズアレイで発光素子からの光を収束させて被露光面を露光すると、レンズアレイでのレンズ配置に関連した露光ムラが目立ってしまう場合があった。
【０００９】
これに対して本発明の露光ヘッドでは、発光制御部は、発光させる発光素子を一方側発光素子と他方側発光素子との間でランダムに選択する。これにより、被露光面では、仮想直線の一方側に形成されるスポットと、仮想直線の他方側に形成されるスポットとが、第１の方向にランダムに形成されることとなる。その結果、レンズアレイでのレンズ配置に関連した露光ムラを目立たなくさせることができ、良好な露光が可能となる。
【００１０】
この際、発光制御部は、第１の方向への発光素子対の配列と二値の乱数列とを対応付けるとともに、二値のうちの一方の値が対応付けられた発光素子対については一方側発光素子を選択し、二値のうちの他方の値が対応付けられた発光素子対については他方側発光素子を選択するように構成しても良い。このように二値の乱数列に基づいて発光させる発光素子を選択することで、仮想直線の一方側に形成されるスポットと、仮想直線の他方側に形成されるスポットとを、第１の方向にランダムに形成することができる。その結果、レンズアレイでのレンズ配置に関連した露光ムラを目立たなくさせることができ、良好な露光が可能となる。
【００１１】
本発明にかかる画像形成装置は、上記目的を達成するために、第１の方向に平行な仮想直線の一方側に位置するレンズと他方側に位置するレンズとが第１の方向に交互に千鳥状に並ぶレンズアレイ、および、仮想直線の一方側でレンズアレイに対向する一方側発光素子と仮想直線の他方側でレンズアレイに対向する他方側発光素子とを同じ第１の方向の位置に配設した発光素子対を第１の方向に配設した発光素子アレイ、を有する露光ヘッドと、一方側発光素子および他方側発光素子のうちから発光させる発光素子を択一的に選択する動作を、発光素子対について行なう発光制御部と、レンズアレイが結像した光によって露光される像担持体と、を備え、発光制御部は、発光させる発光素子を一方側発光素子と他方側発光素子との間でランダムに選択することを特徴としている。
【００１２】
このように構成された画像形成装置では、レンズアレイに対向して発光素子アレイが配設されている。この発光素子アレイでは、同じ第１の方向に配設された２個の発光素子（一方側発光素子、他方側発光素子）から発光素子対が構成され、さらに、この発光素子対が第１の方向に配設されている。また、発光制御部は、一方側発光素子および他方側発光素子のうちから発光させる発光素子を択一的に選択する動作を、各発光素子対について行なう。そして、発光素子にはレンズアレイが対向しているため、発光制御部により選択された発光素子からの光は、レンズアレイにより像担持体に収束される。こうして、像担持体にスポットが形成される。
【００１３】
一方、レンズアレイでは、第１の方向に平行な仮想直線の一方側に位置するレンズと他方側に位置するレンズとが第１の方向に交互に千鳥状に並んでいる。したがって、このレンズアレイで発光素子からの光を収束させて像担持体を露光すると、レンズアレイでのレンズ配置に関連した露光ムラが目立ってしまう場合があった。
【００１４】
これに対して本発明の画像形成装置では、発光制御部は、発光させる発光素子を一方側発光素子と他方側発光素子との間でランダムに選択する。これにより、像担持体では、仮想直線の一方側に形成されるスポットと、仮想直線の他方側に形成されるスポットとが、第１の方向にランダムに形成されることとなる。その結果、レンズアレイでのレンズ配置に関連した露光ムラを目立たなくさせることができ、良好な露光が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図。
【図２】図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図。
【図３】ラインヘッドの構造を示す斜視図。
【図４】ラインヘッドの構造を示す部分断面図。
【図５】ラインヘッドの構成を示す平面透視図。
【図６】レンズアレイによるスポット形成動作を示す模式図。
【図７】スポット形成動作の結果を表としてまとめた図。
【図８】発光素子選択動作を示す平面図。
【図９】発光素子対の配列と乱数列との関係を表として示す図。
【図１０】レンズアレイの中心線からスポットまでの距離と光量との関係を示す図。
【図１１】主走査方向へ１ライン分のスポットを形成したときの光量比を示す図。
【図１２】参考例１におけるスポットサイズの変動をグラフとして示す図。
【図１３】参考例２におけるスポットサイズの変動をグラフとして示す図。
【図１４】実施例１におけるスポットサイズの変動をグラフとして示す図。
【図１５】実施例２におけるスポットサイズの変動をグラフとして示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は本発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図である。図２は図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。この装置は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）の４色のトナーを重ね合わせてカラー画像を形成するカラーモードと、ブラック（Ｋ）のトナーのみを用いてモノクロ画像を形成するモノクロモードとを選択的に実行可能な画像形成装置である。この画像形成装置では、ホストコンピュータなどの外部装置から画像形成指令がＣＰＵやメモリーなどを有するメインコントローラーＭＣに与えられると、このメインコントローラーＭＣがエンジンコントローラーＥＣに制御信号を与え、これに基づき、エンジンコントローラーＥＣがエンジン部ＥＧおよびヘッドコントローラーＨＣなど装置各部を制御して所定の画像形成動作を実行し、複写紙、転写紙、用紙およびＯＨＰ用透明シートなどの記録材たるシートに画像形成指令に対応する画像を形成する。
【００１７】
この実施形態にかかる画像形成装置が有するハウジング本体３内には、電源回路基板、メインコントローラーＭＣ、エンジンコントローラーＥＣおよびヘッドコントローラーＨＣを内蔵する電装品ボックス５が設けられている。また、画像形成ユニット２、転写ベルトユニット８および給紙ユニット７もハウジング本体３内に配設されている。また、図１においてハウジング本体３内右側には、二次転写ユニット１２、定着ユニット１３およびシート案内部材１５が配設されている。なお、給紙ユニット７は、ハウジング本体３に対して着脱自在に構成されている。そして、該給紙ユニット７および転写ベルトユニット８については、それぞれ取り外して修理または交換を行うことが可能な構成になっている。
【００１８】
画像形成ユニット２は、複数の異なる色の画像を形成する４個の画像形成ステーション２Ｙ（イエロー用）、２Ｍ（マゼンタ用）、２Ｃ（シアン用）および２Ｋ（ブラック用）を備えている。なお、図１においては、画像形成ユニット２の各画像形成ステーションは構成が互いに同一のため、図示の便宜上一部の画像形成ステーションのみに符号を付し、他の画像形成ステーションについては符号を省略する。
【００１９】
各画像形成ステーション２Ｙ、２Ｍ、２Ｃおよび２Ｋには、それぞれの色のトナー像がその表面に形成される感光体ドラム２１が設けられている。各感光体ドラム２１は、その回転軸が主走査方向ＭＤ（図１の紙面に対して垂直な方向）に平行もしくは略平行となるように配置されている。また、各感光体ドラム２１はそれぞれ専用の駆動モーターに接続され図中矢印Ｄ21の方向に所定速度で回転駆動される。これにより、感光体ドラム２１表面が、主走査方向ＭＤに直交もしくは略直交する副走査方向ＳＤに搬送される。また、感光体ドラム２１の周囲には、その回転方向に沿って帯電部２３、ラインヘッド２９、現像部２５および感光体クリーナ２７が配設されている。そして、これらの機能部によって帯電動作、潜像形成動作およびトナー現像動作が実行される。カラーモード実行時は、全ての画像形成ステーション２Ｙ、２Ｍ、２Ｃおよび２Ｋで形成されたトナー像を転写ベルトユニット８に設けた転写ベルト８１に重ね合わせてカラー画像を形成する。また、モノクロモード実行時は、画像形成ステーション２Ｋのみを動作させてブラック単色画像を形成する。
【００２０】
帯電部２３は、その表面が弾性ゴムで構成された帯電ローラーを備えている。この帯電ローラーは帯電位置で感光体ドラム２１の表面と当接して従動回転するように構成されており、感光体ドラム２１の回転動作に伴って従動回転する。また、この帯電ローラーは帯電バイアス発生部（図示省略）に接続されており、帯電バイアス発生部からの帯電バイアスの給電を受けて帯電部２３と感光体ドラム２１が当接する帯電位置で感光体ドラム２１の表面を所定の表面電位に帯電させる。
【００２１】
ラインヘッド２９は、その長手方向ＬＧＤが主走査方向ＭＤに平行もしくは略平行となるように、かつ、その幅方向ＬＴＤが副走査方向ＳＤに平行もしくは略平行となるように配置されている。ラインヘッド２９は、長手方向ＬＧＤに配列された複数の発光素子を備えており、感光体ドラム２１に対向配置されている。そして、これらの発光素子から、帯電部２３により帯電された感光体ドラム２１の表面に向けて光を照射して該表面に静電潜像を形成する。
【００２２】
図３はラインヘッドの構造を示す斜視図である。同図では、ヘッド基板２９４の裏面側の構成が記載されており、表面側の構成は省略されている。なお、ヘッド基板２９４が有する２面のうち、同図上側の面を表面とし、同図下側の面を裏面とする。また、図４は、ラインヘッドの構造を示す部分断面図である。これらの図では、主走査方向ＭＤおよび副走査方向ＳＤに直交する方向であって発光素子Ｅの光の射出方向（換言すれば、ラインヘッド２９から感光体ドラム２１に向かう方向）に、光軸方向Ｄoaが付されている。
【００２３】
ラインヘッド２９は、その本体２９１の内部にガラス基板であるヘッド基板２９４を備えており、このガラス基板２９４の裏面２９４−tには、複数の発光素子Ｅが主走査方向ＭＤ（長手方向ＬＧＤ）に並んで発光素子アレイＡe（図５）が構成される。各発光素子Ｅはいわゆるボトムエミッション型の有機ＥＬ（Electro-Luminescence）素子である。さらに、ヘッド基板２９４の裏面２９４−tには、低温ポリシリコン薄膜トランジスタ（low temperature poly silicon thin film transistor：LTPS-TFT）で構成された駆動回路２９５が設けられている。そして、各発光素子Ｅは、駆動回路２９５から駆動電流の供給を受けて、互いに同一波長の光ビームを射出する。
【００２４】
このように、ヘッド基板裏面２９４−tに設けられた発光素子Ｅに対して、屈折率分布型ロッドレンズアレイＲＬＡ（以下、レンズアレイＲＬＡと略称する）がヘッド基板表面２９４−h側から対向する。したがって、発光素子Ｅの発光面から射出した光ビームはヘッド基板２９４を透過して、レンズアレイＲＬＡに入射する。こうして発光素子Ｅから射出した光ビームが、レンズアレイＲＬＡにより正立等倍で結像されて、感光体ドラム２１表面にスポットＳＰが形成される。そして、スポットＳＰにより露光された部分が除電されて、静電潜像が感光体ドラム２１の表面に形成される。
【００２５】
図１に戻って装置構成の説明を続ける。現像部２５は、その表面にトナーを担持する現像ローラー２５１を有する。そして、現像ローラー２５１と電気的に接続された現像バイアス発生部（図示省略）から現像ローラー２５１に印加される現像バイアスによって、現像ローラー２５１と感光体ドラム２１とが当接する現像位置において、帯電トナーが現像ローラー２５１から感光体ドラム２１に移動してその表面に形成された静電潜像が顕像化される。
【００２６】
現像位置において顕在化されたトナー像は、感光体ドラム２１の回転方向Ｄ21に搬送された後、転写ベルト８１と各感光体ドラム２１が当接する一次転写位置ＴＲ1において転写ベルト８１に一次転写される。
【００２７】
また、感光体ドラム２１の回転方向Ｄ21の一次転写位置ＴＲ1の下流側で且つ帯電部２３の上流側に、感光体ドラム２１の表面に当接して感光体クリーナ２７が設けられている。この感光体クリーナ２７は、感光体ドラムの表面に当接することで一次転写後に感光体ドラム２１の表面に残留するトナーをクリーニング除去する。
【００２８】
転写ベルトユニット８は、駆動ローラー８２と、図１において駆動ローラー８２の左側に配設される従動ローラー８３（ブレード対向ローラー）と、これらのローラーに張架され駆動ローラー８２の回転により図示矢印Ｄ81の方向（搬送方向）へ循環駆動される転写ベルト８１とを備えている。また、転写ベルトユニット８は、転写ベルト８１の内側に、カートリッジ装着時において各画像形成ステーション２Ｙ、２Ｍ、２Ｃおよび２Ｋが有する感光体ドラム２１各々に対して一対一で対向配置される、４個の一次転写ローラー８５Ｙ、８５Ｍ、８５Ｃおよび８５Ｋを備えている。これらの一次転写ローラーは、それぞれ一次転写バイアス発生部（図示省略）と電気的に接続される。
【００２９】
カラーモード実行時は、図１および図２に示すように全ての一次転写ローラー８５Ｙ、８５Ｍ、８５Ｃおよび８５Ｋを画像形成ステーション２Ｙ、２Ｍ、２Ｃおよび２Ｋ側に位置決めすることで、転写ベルト８１を画像形成ステーション２Ｙ、２Ｍ、２Ｃおよび２Ｋそれぞれが有する感光体ドラム２１に押し遣り当接させて、各感光体ドラム２１と転写ベルト８１との間に一次転写位置ＴＲ1を形成する。そして、適当なタイミングで一次転写バイアス発生部から一次転写ローラー８５Ｙ等に一次転写バイアスを印加することで、各感光体ドラム２１の表面上に形成されたトナー像を、それぞれに対応する一次転写位置ＴＲ1において転写ベルト８１表面に転写する。すなわち、カラーモードにおいては、各色の単色トナー像が転写ベルト８１上において互いに重ね合わされてカラー画像が形成される。
【００３０】
さらに、転写ベルトユニット８は、ブラック用一次転写ローラー８５Ｋの下流側で且つ駆動ローラー８２の上流側に配設された下流ガイドローラー８６を備える。この下流ガイドローラー８６は、一次転写ローラー８５Ｋが画像形成ステーション２Ｋの感光体ドラム２１に当接して形成する一次転写位置ＴＲ1での一次転写ローラー８５Ｋとブラック用感光体ドラム２１（Ｋ）との共通接線上において、転写ベルト８１に当接するように構成されている。
【００３１】
給紙ユニット７は、シートを積層保持可能である給紙カセット７７と、給紙カセット７７からシートを一枚ずつ給紙するピックアップローラー７９とを有する給紙部を備えている。ピックアップローラー７９により給紙部から給紙されたシートは、レジストローラー対８０によって給紙タイミングが調整された後、シート案内部材１５に沿って、駆動ローラー８２と二次転写ローラー１２１とが当接する二次転写位置ＴＲ2に給紙される。
【００３２】
二次転写ローラー１２１は、転写ベルト８１に対して離当接自在に設けられ、二次転写ローラー駆動機構（図示省略）により離当接駆動される。定着ユニット１３は、ハロゲンヒータ等の発熱体を内蔵して回転自在な加熱ローラー１３１と、この加熱ローラー１３１を押圧付勢する加圧部１３２とを有している。そして、その表面に画像が二次転写されたシートは、シート案内部材１５により、加熱ローラー１３１と加圧部１３２の加圧ベルト１３２３とで形成するニップ部に案内され、該ニップ部において所定の温度で画像が熱定着される。加圧部１３２は、２つのローラー１３２１，１３２２と、これらに張架される加圧ベルト１３２３とで構成されている。そして、加圧ベルト１３２３の表面のうち、２つのローラー１３２１，１３２２により張られたベルト張面を加熱ローラー１３１の周面に押し付けることで、加熱ローラー１３１と加圧ベルト１３２３とで形成するニップ部が広くとれるように構成されている。また、こうして定着処理を受けたシートはハウジング本体３の上面部に設けられた排紙トレイ４に搬送される。
【００３３】
前記した駆動ローラー８２は、転写ベルト８１を図示矢印Ｄ81の方向に循環駆動するとともに、二次転写ローラー１２１のバックアップローラーとしての機能も兼ねている。駆動ローラー８２の周面には、厚さ３ｍｍ程度、体積抵抗率が１０００ｋΩ・ｃｍ以下のゴム層が形成されており、金属製の軸を介して接地することにより、図示を省略する二次転写バイアス発生部から二次転写ローラー１２１を介して供給される二次転写バイアスの導電経路としている。このように駆動ローラー８２に高摩擦かつ衝撃吸収性を有するゴム層を設けることにより、二次転写位置ＴＲ2へシートが進入する際の衝撃が転写ベルト８１に伝達されることに起因する画質の劣化を防止することができる。
【００３４】
また、この装置では、ブレード対向ローラー８３に対向してクリーナ部７１が配設されている。クリーナ部７１は、クリーナブレード７１１と廃トナーボックス７１３とを有する。クリーナブレード７１１は、その先端部を転写ベルト８１を介してブレード対向ローラー８３に当接することで、二次転写後に転写ベルト８１に残留するトナーや紙粉等の異物を除去する。そして、このように除去された異物は、廃トナーボックス７１３に回収される。また、クリーナブレード７１１及び廃トナーボックス７１３は、ブレード対向ローラー８３と一体的に構成されている。
【００３５】
なお、この実施形態においては、各画像形成ステーション２Ｙ、２Ｍ、２Ｃおよび２Ｋの感光体ドラム２１、帯電部２３、現像部２５および感光体クリーナ２７を一体的にカートリッジとしてユニット化している。そして、このカートリッジが装置本体に対し着脱可能に構成されている。また、各カートリッジには、該カートリッジに関する情報を記憶するための不揮発性メモリーがそれぞれ設けられている。そして、エンジンコントローラーＥＣと各カートリッジとの間で無線通信が行われる。こうすることで、各カートリッジに関する情報がエンジンコントローラーＥＣに伝達されるとともに、各メモリー内の情報が更新記憶される。これらの情報に基づき各カートリッジの使用履歴や消耗品の寿命が管理される。
【００３６】
以上が、本発明を適用可能であるラインヘッド２９およびそれを用いた画像形成装置の概略構成である。続いて、ラインヘッド２９のより詳細な構成および動作について説明する。図５は、ラインヘッドの構成を示す平面透視図であり、光軸方向Ｄoaからラインヘッドを見た場合に相当する。
【００３７】
まず、レンズアレイＲＬＡの構成について説明する。同図に示すように、複数のレンズＬＳ1（第１のレンズ）が主走査方向ＭＤに直線状にレンズピッチＰlsで並んで、第１のレンズ行Ｒl1が構成されている。同様に、複数のレンズＬＳ2（第２のレンズ）が主走査方向ＭＤに直線状にレンズピッチＰlsで並んで、第２のレンズ行Ｒl2が構成されている。なお、レンズＬＳ1、ＬＳ2は屈折率分布型のロッドレンズであり、正立等倍の結像倍率を有する。そして、主走査方向ＭＤに平行な仮想直線ＶＬ（中心線ＶＬ）を中心として、第１のレンズ行Ｒl1と第２のレンズ行Ｒl2とが副走査方向ＳＤに並んで配置される。こうして、第１のレンズＬＳ1と第２のレンズＬＳ2とが、主走査方向ＭＤに交互に千鳥状に並ぶレンズアレイＲＬＡが構成される。また、レンズアレイＲＬＡは、繊維強化プラスチックからなる２枚の側板ＦＲＰにより副走査方向ＳＤから挟み込まれている。
【００３８】
一方、このレンズアレイＲＬＡに対向する発光素子アレイＡeは、次のような構成を有する。発光素子アレイＡeでは、光軸方向Ｄoaからの平面視において、中心線ＶＬの一方側でレンズアレイＲＬＡに対向する発光素子Ｅ1と、中心線ＶＬの他方側でレンズアレイＲＬＡに対向する発光素子Ｅ2とが、同じ主走査方向ＭＤの位置に配置されて、１対の発光素子対Ｄeが構成されている。そして、複数の発光素子対Ｄeが、主走査方向ＭＤに発光素子ピッチＰeで並んでいる。こうして、中心線ＶＬの一方側では、発光素子Ｅ1がＭ行千鳥（Ｍは２以上の整数で、本実施形態ではＭ＝４）で主走査方向ＭＤに並んで、第１の発光素子ラインＬe1が構成されるとともに、同じく、中心線ＶＬの他方側でも、発光素子Ｅ2がＭ行千鳥で主走査方向ＭＤに並んで、第２の発光素子ラインＬe2が構成される。
【００３９】
なお、同じ発光素子対Ｄeに属する２個の発光素子Ｅ1、Ｅ2は、主走査方向ＭＤにおける位置が同じである。したがって、これらの発光素子Ｅ1、Ｅ2は、感光体ドラム２１表面（被露光面）において同じ主走査方向ＭＤの位置にスポットＳＰを形成することができる。そこで、ヘッドコントローラーＨＣは、感光体ドラム２１表面を露光するために発光させる発光素子を、発光素子Ｅ1、Ｅ2のうちから択一的に選択する（発光素子選択動作）。この発光素子選択動作は、ヘッドコントローラーＨＣによって、複数の発光素子対Ｄeのそれぞれについて実行される。そして、ヘッドコントローラーＨＣは、発光素子Ｅ1、Ｅ2の消耗等に応じて、選択する発光素子Ｅ1、Ｅ2を適宜切り換えて、露光動作を実行する。なお、発光素子選択動作の詳細は後述する。
【００４０】
上述のとおり、レンズアレイＲＬＡでは、主走査方向ＭＤに平行な中心線ＶＬの一方側に位置するレンズＬＳ1と他方側に位置するレンズＬＳ2とが主走査方向ＭＤに交互に千鳥状に並ぶ。そして、レンズアレイＲＬＡがこのようなレンズ配置を有するために、レンズアレイＲＬＡにより形成されるスポットＳＰの大きさは、該スポット形成に供する発光素子Ｅと上記中心線ＶＬとの位置関係に依存する。これについて説明すると、次のとおりである。
【００４１】
図６は、レンズアレイによるスポット形成動作を示す模式図である。図７は、スポット形成動作の結果を表としてまとめた図である。これらの図において、「パターン１」は、第１の発光素子ラインＬe1を構成する発光素子Ｅのうち、中心線ＶＬから最も遠い発光素子Ｅaによるスポット形成動作に対応し、「パターン２」は、第１の発光素子ラインＬe1を構成する発光素子Ｅのうち、中心線ＶＬから最も近い発光素子Ｅbによるスポット形成動作に対応し、「パターン３」は、第２の発光素子ラインＬe2を構成する発光素子Ｅのうち、中心線ＶＬから最も近い発光素子Ｅcによるスポット形成動作に対応し、「パターン４」は、第２の発光素子ラインＬe2を構成する発光素子Ｅのうち、中心線ＶＬから最も遠い発光素子Ｅdによるスポット形成動作に対応している。
【００４２】
図６の「パターン１」の欄に示すように、発光素子Ｅaが射出した光は、第１のレンズＬＳ1および第２のレンズＬＳ2の両方に入射する。そして、レンズＬＳ1、ＬＳ2のそれぞれが、被露光面ＥＳの略同じ位置に光を収束させる。こうして、レンズＬＳ1、ＬＳ2それぞれによる収束光が重ね合わされて１個のスポットＳＰが被露光面ＥＳに形成される。このとき、レンズＬＳ1による収束光は、被露光面ＥＳに対して比較的大きな見込み角θ1で入射し、また、被露光面ＥＳに対する該収束光の入射角は小さい（つまり、被露光面ＥＳに対して光軸方向Ｄoaの比較的正面から入射している）。しかしながら、レンズＬＳ2による収束光は、被露光面ＥＳに対して比較的小さな見込み角θ2で入射し、また、被露光面ＥＳに対する該収束光の入射角は大きい（つまり、被露光面ＥＳに対して光軸方向Ｄoaの斜めから入射している）。そのため、結果的には、スポットＳＰの形成に供する光の量は比較的少なくなるとともに、この光の強度分布はブロードとなり、スポットＳＰはぼやけて大きくなってしまう（図７）。
【００４３】
このように、レンズアレイＲＬＡの中心線ＶＬからの距離が遠いため、発光素子ＥaによるスポットＳＰはぼやけて大きくなってしまう。また、図６、図７の「パターン４」の欄に示すように、同じく中心線ＶＬからの距離が遠い発光素子ＥdによるスポットＳＰもぼやけて大きくなってしまう。一方、中心線ＶＬからの距離が近い発光素子によるスポット形成は、これと異なる（パターン２、パターン３）。
【００４４】
図６の「パターン２」の欄に示すように、発光素子Ｅbが射出した光は、第１のレンズＬＳ1および第２のレンズＬＳ2の両方に入射する。そして、レンズＬＳ1、ＬＳ2のそれぞれが、被露光面ＥＳの略同じ位置に光を収束させる。こうして、レンズＬＳ1、ＬＳ2それぞれによる収束光が重ね合わされて１個のスポットＳＰが被露光面ＥＳに形成される。このとき、レンズＬＳ1およびレンズＬＳ2のいずれの収束光も、被露光面ＥＳに対して比較的大きな見込み角θ1、θ2で入射し、また、被露光面ＥＳに対するこれらの収束光の入射角は比較的小さい（つまり、被露光面ＥＳに対して光軸方向Ｄoaの比較的正面から入射している）。そのため、スポットＳＰの形成に供する光の量は比較的多くなるとともに、この光の強度分布はシャープとなり、小さなスポットＳＰを形成することができる。また、図６、図７の「パターン３」の欄に示すように、同じく中心線ＶＬからの距離が近い発光素子Ｅcも、小さなスポットＳＰを形成することができる。
【００４５】
このように、レンズアレイＲＬＡの中心線ＶＬからの距離が遠い発光素子Ｅほど、形成するスポットＳＰが大きくなってしまう。したがって、被露光面ＥＳにおいては、レンズアレイＲＬＡでのレンズ配置に関連した露光ムラが生じることとなる。より具体的には、レンズ行Ｒl1、Ｒl2でのレンズピッチＰlsを周期とする露光ムラが生じる。そして、露光に用いる発光素子Ｅの選択パターンによっては（例えば、第１の発光素子ラインＬe1の発光素子Ｅ1のみを選択した際、あるいは、第２の発光素子ラインＬe2の発光素子Ｅ2のみを選択した際）、このレンズピッチＰls周期での露光ムラが目立ってしまう場合があった。かかる問題に対応すべく、本実施形態では、次のようにして発光素子選択動作が実行される。
【００４６】
図８は、発光素子選択動作を示す平面図である。図８では、主走査方向ＭＤに並ぶ発光素子対の配列に対して順番に符号Ｄe(1)、Ｄe(2)、…が付されている。図９は、発光素子選択動作で用いられる乱数列と発光素子対配列との関係を表として示す図である。つまり、この実施形態では、ヘッドコントローラーＨＣによって、図８に示すような二値の乱数列に基づいて、発光させる発光素子がランダムに選択される。具体的には、二値の乱数列が生成されて、この乱数列と発光素子対配列Ｄe(1)、Ｄe(2)、…とが一対一で対応付けられる。なお、この二値の乱数列の生成は、周知の種々の乱数生成器により行なうことができる。そして、値「０」が対応付けられた発光素子対Ｄe(2)、Ｄe(6)、Ｄe(7)、…等については、発光素子Ｅ1が発光させる発光素子として選択される一方、値「１」が対応付けられた発光素子対Ｄe(1)、Ｄe(3)、Ｄe(4)、…等については、発光素子Ｅ2が発光させる発光素子として選択される。こうして、図８に示すように発光させる発光素子が発光素子Ｅ1、Ｅ2との間でランダムに選択される。なお、図８において、斜めのハッチングが施された発光素子が、露光のために選択された発光素子であり、ハッチングが施されていない発光素子が、露光のために選択されなかった発光素子である。
【００４７】
このように露光に供する発光素子をランダムに選択することで、感光体ドラム２１表面（被露光面ＥＳ）では、中心線ＶＬ（仮想直線）の一方側に形成されるスポットＳＰと、中心線ＶＬ（仮想直線）の他方側に形成されるスポットＳＰとが、主走査方向ＭＤにランダムに並んで形成されることとなる。その結果、レンズアレイＲＬＡでのレンズ配置に関連した露光ムラを目立たなくさせることができ、良好な露光が可能となる。
【００４８】
なお、ヘッドコントローラーＨＣは、図８のハッチングを施した発光素子Ｅ1、Ｅ2のいずれかが消耗して光量が低下した際には、露光のために発光させる発光素子を図８でハッチングを施していない発光素子Ｅ1、Ｅ2に一斉に切り換える。そして、この切り換え後の露光動作においても、感光体ドラム２１表面（被露光面ＥＳ）では、中心線ＶＬ（仮想直線）の一方側に形成されるスポットＳＰと、中心線ＶＬ（仮想直線）の他方側に形成されるスポットＳＰとが、主走査方向ＭＤにランダムに並んで形成されることとなる。その結果、レンズアレイＲＬＡでのレンズ配置に関連した露光ムラを目立たなくさせることができ、良好な露光が可能となる。
【００４９】
その他
このように、上記実施形態では、ラインヘッド２９が（あるいは、ラインヘッド２９とヘッドコントローラーＨＣが協働して）本発明の「露光ヘッド」として機能している。また、主走査方向ＭＤが本発明の「第１の方向」に相当し、副走査方向ＳＤが本発明の「第２の方向」に相当し、発光素子Ｅ1が本発明の「一方側発光素子」に相当し、発光素子Ｅ2が本発明の「他方側発光素子」に相当し、ヘッドコントローラーＨＣが本発明の「発光制御部」に相当している。また、感光体ドラム２１が本発明の「像担持体」に相当している。
【００５０】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したものに対して種々の変更を加えることが可能である。例えば、発光素子の選択がランダムである事から、一方側あるいは他方側のみが連続して長く選択される場合が想定される。そこで、これを避けるために、ランダム選択であってもレンズ周期Ｐls以上の連続選択を制限するようにしてもよい。
【００５１】
また、上記実施形態では、第１・第２の発光素子ラインＬe1、Ｌe2のそれぞれにおいて、４行千鳥で発光素子が並んでいたが、発光素子の配列態様はこれに限られない。
【００５２】
また、ラインヘッド２９が備える全ての発光素子対Ｄeに対して、図８で示したような発光素子選択動作を適用しなくても良い。つまり、一部の発光素子対Ｄeについて、上述の発光素子選択動作（発光させる発光素子を発光素子Ｅ1と発光素子Ｅ2との間でランダムに変える選択動作）を適用することで、当該一部の発光素子対Ｄeについて上述の効果を奏することができる。
【００５３】
また、上記実施形態では、ヘッドコントローラーＨＣをラインヘッド２９の本体２９１の外部に設けているが、ヘッドコントローラーＨＣをラインヘッド２９の本体２９１の内部に設けても良い。
【００５４】
また、上記実施形態では、発光素子Ｅとしてボトムエミッション型の有機ＥＬ素子が用いられている。しかしながら、トップエミッション型の有機ＥＬ素子を発光素子Ｅとして用いても良く、あるいは有機ＥＬ素子以外のＬＥＤ（Light Emitting Diode）等を発光素子Ｅとして用いても良い。
【実施例】
【００５５】
次に本発明の実施例を示すが、本発明はもとより下記の実施例によって制限を受けるものではなく、前後記の趣旨に適合しうる範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。
【００５６】
上記実施形態でも述べたとおり、正立等倍のレンズＬＳ1、ＬＳ2を主走査方向ＭＤに交互に千鳥状に並べたレンズアレイＲＬＡを用いた場合、レンズアレイＲＬＡの中心線ＶＬから副走査方向ＳＤに離れるにしたがって、スポット形成に供する光量が低下し、その結果、レンズピッチＰlsを周期とする露光ムラが発生する。これについて、より具体的な数値例を示して説明する。
【００５７】
図１０は、レンズアレイの中心線からスポットまでの距離と、該スポット形成に供する光量との関係をグラフとして示した図であり、横軸は、レンズアレイＲＬＡの中心線ＶＬからスポットＳＰまでの副走査方向ＳＤへの距離[mm]を示し、縦軸は、光量比[％]を示している。なお、原点に位置するスポットＳＰの形成に供する光量をＬＱ0とし、対象となるスポットＳＰの形成に供する光量をＬＱ1としたとき、縦軸では、光量比（ＬＱ1−ＬＱ0）／ＬＱ0が百分率で示されている。同図に示すように、レンズアレイＲＬＡの中心線ＶＬから副走査方向ＳＤに離れるにしたがって、スポット形成に供する光量が低下している。
【００５８】
そして、図１１は、図１０に示すレンズアレイを用いて主走査方向へ１ライン分のスポットを形成したときの光量比を、グラフとして示す図であり、横軸は主走査方向ＭＤの位置を示し、縦軸は光量比を示している。また、同図のグラフでは、レンズアレイＲＬＡの中心線ＶＬ上に形成される１ライン分のスポットＳＰの光量比（丸印でプロットされた「副走査ズレ０」）と、レンズアレイＲＬＡの中心線ＶＬから副走査方向ＳＤに距離０．１[mm]外れた位置に形成される１ライン分のスポットＳＰの光量比（四角印でプロットされた「副走査ズレ＋０．１[mm]」と、レンズアレイＲＬＡの中心線ＶＬから副走査方向ＳＤに距離０．２[mm]外れた位置に形成される１ライン分のスポットＳＰの光量比（三角印でプロットされた「副走査ズレ＋０．２[mm]」とが、併記されている。
【００５９】
図１１に示すように、主走査方向ＭＤに１ライン分のスポットＳＰにおいて、約０．５[mm]の周期での光量変動が発生している。これは、レンズピッチＰlsが約０．５[mm]であることに対応して、光量変動が発生することを示している。また、光量変動の振幅は、レンズアレイＲＬＡの中心線ＶＬから１ライン分のスポットまでの距離の増大に応じて大きくなっている。そして、このようなレンズアレイを用いて露光動作を行なった場合、スポットの大きさの変動が発生する場合があった。
【００６０】
次に、このレンズアレイを用いた参考例の露光動作と実施例の露光動作とを説明する。なお、以下の参考例および実施例では、発光素子は図５に示した配置態様を有するとともに、レンズアレイＲＬＡでのレンズピッチＰlsは約０．５[mm]である。また、解像度１２００dpi(dot per inch)の解像度に対応して、発光素子対Ｄeは約２１[μm]の発光素子ピッチＰeで並んでいる。したがって、レンズピッチＰlsの間に、約２４対の発光素子対Ｄeが並ぶこととなる。
【００６１】
図１２は、参考例１におけるスポットサイズの変動をグラフとして示す図である。同図は、第１の発光素子ラインＬe1の発光素子Ｅ1のみを選択して露光を行なった場合に相当している。また、同図の横軸の画素番号は、選択した発光素子に対して主走査方向ＭＤに順に付した番号を示し、同図の縦軸はスポットサイズが示されている。
【００６２】
また、図１３は、参考例２におけるスポットサイズの変動をグラフとして示す図である。同図は、第２の発光素子ラインＬe2の発光素子Ｅ2のみを選択して露光を行なった場合に相当している。また、同図の横軸の画素番号は、選択した発光素子に対して主走査方向ＭＤに順に付した番号を示し、同図の縦軸はスポットサイズが示されている。
【００６３】
参考例１、２のいずれにおいても、比較的長い周期Ｔ1、Ｔ2でのスポットサイズ変動が見られている。この周期Ｔ1、Ｔ2はいずれもレンズピッチＰlsの長さに相当するものであり、すなわち、レンズピッチＰls（＝０．５[mm]）を周期とするスポットサイズ変動が発生している。この０．５[mm]程度のスポットサイズ変動によって引き起こされる画像濃度ムラは、人の目に視認されやすく、画像品質を大きく損なうおそれがある。
【００６４】
図１４は、実施例１におけるスポットサイズの変動をグラフとして示す図である。同図は、図８でハッチングが施された発光素子を選択して露光を行なった場合に相当し、すなわち、発光させる発光素子を発光素子Ｅ1と発光素子Ｅ2との間でランダムに選択している。また、同図の横軸の画素番号は、選択した発光素子に対して主走査方向ＭＤに順に付した番号を示し、同図の縦軸はスポットサイズが示されている。実施例１では、レンズピッチＰls（＝０．５[mm]）を周期とするスポットサイズ変動が目立たなくなっている。その結果、画像濃度ムラを人の目に視認しにくくして、画像品質を向上させることが可能となっている。
【００６５】
図１５は、実施例２におけるスポットサイズの変動をグラフとして示す図である。同図は、図８でハッチングが施されていない発光素子を選択して露光を行なった場合に相当し、すなわち、発光させる発光素子を発光素子Ｅ1と発光素子Ｅ2との間でランダムに選択している。また、同図の横軸の画素番号は、選択した発光素子に対して主走査方向ＭＤに順に付した番号を示し、同図の縦軸はスポットサイズが示されている。実施例２では、レンズピッチＰls（＝０．５[mm]）を周期とするスポットサイズ変動が目立たなくなっている。その結果、画像濃度ムラを人の目に視認しにくくして、画像品質を向上させることが可能となっている。
【符号の説明】
【００６６】
２１…感光体ドラム、 ＥＳ…被露光面、 ２９…ラインヘッド、 ２９１…ラインヘッド本体、 ２９４…ヘッド基板、 ２９４−h…ヘッド基板表面、 ２９４−t…ヘッド基板裏面、 Ｅ…発光素子、Ｅ1…発光素子（一方側発光素子）、 Ｅ2…発光素子（他方側発光素子）、 Ｄe…発光素子対、 Ａe…発光素子アレイ、 ＨＣ…ヘッドコントローラー（発光制御部）、 ＬＳ1…第１のレンズ、 ＬＳ2…第２のレンズ、 Ｒl1…第１のレンズ行、 Ｒl2…第２のレンズ行、 ＲＬＡ…レンズアレイ、 ＭＤ…主走査方向、 ＳＤ…副走査方向、 ＳＰ…スポット、 ＶＬ…仮想直線（中心線）、 Ｐls…レンズピッチ、 Ｐe…発光素子ピッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の方向にレンズを配設した第１のレンズ行と、前記第１の方向にレンズを配設した第２のレンズ行とを、前記第１の方向に平行な仮想直線を中心として前記第１の方向に直交する第２の方向に配設して、前記第１のレンズ行のレンズと前記第２のレンズ行のレンズとが前記第１の方向に交互に千鳥状に並ぶレンズアレイと、
前記仮想直線の一方側で前記レンズアレイに対向する一方側発光素子と前記仮想直線の他方側で前記レンズアレイに対向する他方側発光素子とを同じ前記第１の方向の位置に配設した発光素子対を、前記第１の方向に配設した発光素子アレイと、
前記一方側発光素子および前記他方側発光素子のうちから発光させる発光素子を択一的に選択する動作を、前記発光素子対について行なう発光制御部と、
を備え、
前記発光制御部は、発光させる発光素子を前記一方側発光素子と前記他方側発光素子との間でランダムに選択することを特徴とする露光ヘッド。
【請求項２】
前記発光制御部は、前記第１の方向への前記発光素子対の配列と二値の乱数列とを対応付けるとともに、前記二値のうちの一方の値が対応付けられた発光素子対については前記一方側発光素子を選択し、前記二値のうちの他方の値が対応付けられた発光素子対については前記他方側発光素子を選択する請求項１に記載の露光ヘッド。
【請求項３】
第１の方向に平行な仮想直線の一方側に位置するレンズと他方側に位置するレンズとが前記第１の方向に交互に千鳥状に並ぶレンズアレイ、および、前記仮想直線の一方側で前記レンズアレイに対向する一方側発光素子と前記仮想直線の他方側で前記レンズアレイに対向する他方側発光素子とを同じ前記第１の方向の位置に配設した発光素子対を前記第１の方向に配設した発光素子アレイ、を有する露光ヘッドと、
前記一方側発光素子および前記他方側発光素子のうちから発光させる発光素子を択一的に選択する動作を、前記発光素子対について行なう発光制御部と、
前記レンズアレイが結像した光によって露光される像担持体と、
を備え、
前記発光制御部は、発光させる発光素子を前記一方側発光素子と前記他方側発光素子との間でランダムに選択することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
第１の方向にレンズを配設した第１のレンズ行と、前記第１の方向にレンズを配設した第２のレンズ行とを、前記第１の方向に平行な仮想直線を中心として前記第１の方向に直交する第２の方向に配設して、前記第１のレンズ行のレンズと前記第２のレンズ行のレンズとが前記第１の方向に交互に千鳥状に並ぶレンズアレイと、
前記仮想直線の一方側で前記レンズアレイに対向する一方側発光素子と前記仮想直線の他方側で前記レンズアレイに対向する他方側発光素子とを同じ前記第１の方向の位置に配設した発光素子対を、前記第１の方向に配設した発光素子アレイと、
前記一方側発光素子および前記他方側発光素子のうちから発光させる発光素子を択一的に選択する動作を、前記発光素子対について行なう発光制御部と、
を備え、
前記発光制御部は、発光させる発光素子を前記一方側発光素子と前記他方側発光素子との間でランダムに選択することを特徴とする露光ヘッド。
【請求項２】
前記発光制御部は、前記第１の方向への前記発光素子対の配列と二値の乱数列とを対応付けるとともに、前記二値のうちの一方の値が対応付けられた発光素子対については前記一方側発光素子を選択し、前記二値のうちの他方の値が対応付けられた発光素子対については前記他方側発光素子を選択する請求項１に記載の露光ヘッド。
【請求項３】
第１の方向に平行な仮想直線の一方側に位置するレンズと他方側に位置するレンズとが前記第１の方向に交互に千鳥状に並ぶレンズアレイ、および、前記仮想直線の一方側で前記レンズアレイに対向する一方側発光素子と前記仮想直線の他方側で前記レンズアレイに対向する他方側発光素子とを同じ前記第１の方向の位置に配設した発光素子対を前記第１の方向に配設した発光素子アレイ、を有する露光ヘッドと、
前記一方側発光素子および前記他方側発光素子のうちから発光させる発光素子を択一的に選択する動作を、前記発光素子対について行なう発光制御部と、
前記レンズアレイが結像した光によって露光される像担持体と、
を備え、
前記発光制御部は、発光させる発光素子を前記一方側発光素子と前記他方側発光素子との間でランダムに選択することを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１１−３１４２３（Ｐ２０１１−３１４２３Ａ）
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１７７７７０（Ｐ２００９−１７７７７０）
【出願日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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