JP2004114507A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】有機ＥＬ素子から安定した光量が得られるようにすると共に、素子の劣化を低減する構成とした画像形成装置を提供する。
【解決手段】有機ＥＬ素子を用いた像書込手段と、前記有機ＥＬ素子に直流電圧を供給する直流電源と、前記直流電源の制御部とを有し、
前記制御部は、非印字時において前記有機ＥＬ素子に０Ｖよりも大きく閾値電圧Ｖｔｈ以下の直流電圧を印加するように前記直流電源を制御する。このため、有機ＥＬ素子は温度が上昇して安定した光量が得られる。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラインヘッドに発光素子として有機ＥＬ素子を用いた際に、安定した光量が得られるようにすると共に、素子の劣化を低減する構成とした、画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、像担持体上に潜像を書き込む画像形成装置において、書き込み手段として、ＬＥＤアレイを用いたものが知られている。そして、ＬＥＤのような発光素子を複数列配置したラインヘッドが開発されている。例えば、特許文献１には、このようなラインヘッドとして、ＥＬ素子でアレイを形成した例が記載されている。
【０００３】
ＥＬ素子に対して駆動パルスの印加が終了すると残光が低下する。このため、長時間の無発光の後に駆動パルスが印加されると、所定の光強度に達するまでの時間が長くなり、また、１回の発光光量も少なくなる。そこで、従来例の特許文献１には、少なくとも一主走査中に一回補助パルスを印加し、ＥＬ素子を全点灯させることが記載されている。
【０００４】
このように補助パルスを印加することにより、長時間無発光の後でも短時間で所定の光強度が得られるようにしている。この補助パルスは、感光体を露光しない程度で、かつ、残光が生じる大きさに設定している。すなわち、残光が存在する状態から発光動作を開始させるようにしている。
【０００５】
また、特許文献２には、ラインヘッドに前記無機ＥＬ素子を用いた発光記録素子を複数列配置した例が記載されている。無機ＥＬ素子を用いたラインヘッドを駆動する際に、表裏両面の電極から駆動パルスを常時印加しておき、これらの駆動パルスの同期を制御することで合成パルスの電位を無機ＥＬ素子の閾値電圧以下以下として、発光を制御する方法が考えられる。
【０００６】
しかしながら、このような制御方法では非印字時でも無機ＥＬ素子に直流バイアスが印加されることになる。無機ＥＬ素子は、その特性上電位が正負非対称のパルスが印加されると、発光しない場合でも薄膜内の劣化が進行して光出力が低下する。このため、前記非印字時に無機ＥＬ素子に直流バイアスが印加されると光出力が低下するので、特許文献２においては、非印字時に正負対称な電圧を印加して無機ＥＬ素子の劣化を防止している。
【０００７】
更に、特許文献３には、有機ＥＬ素子の成分である有機化合物が水に弱いという特質があるので、その対応技術が記載されている。すなわち、有機ＥＬ素子の温度を検出し、有機ＥＬ素子の温度が所定値となるように、待機時の余熱制御を行っている。
【０００８】
【特許文献１】
特許第２５３４３６４号公報
【特許文献２】
特公平８−３２４６８号公報
【特許文献３】
特開２０００−１２７４８８号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前記特許文献１に記載の従来例においては、有機ＥＬ素子に対して残光が発生する程度の大きさの補助パルスを印加している。この例では、有機ＥＬ素子を実際に発光させるこのため、ＥＬ素子の劣化を促進してしまうという問題があった。また、発光素子として有機ＥＬ素子を用いる場合には、電圧が印加されて温度が上昇すると発光光量が増加し、有機ＥＬ素子の温度が変わると発光光量が変化するという問題があった。有機ＥＬ素子は、発光により劣化が促進されてしまい、素子毎の劣化度合いの相違により発光にバラツキが生じるという問題があった。
【００１０】
また、特許文献２に記載の従来例においては、直流電圧を印加すると劣化するような無機ＥＬ素子を対象としており、有機ＥＬ素子の発光バラツキを是正する技術については開示されていない。更に、特許文献３に記載の従来例は、温度制御を行うために有機ＥＬ素子に印加する電圧の大きさについては何ら記載されていない。発光電圧以上の電圧が印加されると、有機ＥＬ素子の寿命が短縮される。また、温度検出手段を設けるのでラインヘッドの構成が複雑になり、温度制御回路が付加されるので、制御回路も複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問題点に鑑みてなされたものである。その目的は、ラインヘッドに発光素子として有機ＥＬ素子を用いた際に、安定した光量が得られるようにすると共に、素子の劣化を低減する構成とした画像形成装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の画像形成装置は、有機ＥＬ素子を用いた像書込手段と、前記有機ＥＬ素子に直流電圧を印加する直流電圧印加手段と、前記直流電圧印加手段の制御手段とを有し、
前記制御手段は、非印字時において前記有機ＥＬ素子に０Ｖよりも大きく閾値電圧以下の直流電圧（Ｖａ）を印加するように前記直流電圧印加手段を制御することを特徴とする。このため、有機ＥＬ素子は発光はしないがジュール熱により温度が上昇し、当該有機ＥＬ素子を印字状態としたときには電流量の変化が少なく温度を安定させることができる。したがって、有機ＥＬ素子から安定した光量が得られる。また、閾値電圧以下の電圧を印加しているので有機ＥＬ素子の劣化を少なくすることができる。更に、印字時に印加される電圧は、０Ｖから所定値まで変化するのではなく、０Ｖよりも大きな電圧からの変化であるので非印字時と印字時の電位差が少なくパルス応答性が良好になる。なお、有機ＥＬ素子の温度制御を行うための複雑な構成を必要とせず、制御回路が簡単になる。
【００１３】
また、本発明は、前記像書込手段の始動時に、前記有機ＥＬ素子に対して前記直流電圧（Ｖａ）を印加した後に印字状態に移行させることを特徴とする。このため、周囲温度が低い場合であっても動像書込手段が始動して印字状態に移行する際に、有機ＥＬ素子は温度が上昇しているので、安定した光量が得られる。
【００１４】
また、本発明は、前記像書込手段は、像担持体の主走査方向に複数の有機ＥＬ素子を配置した発光素子ラインを設けたラインヘッドで構成したことを特徴とする。このため、かかるラインヘッドに設けられた有機ＥＬ素子から安定した光量が得られ、有機ＥＬ素子の劣化を防止して寿命を延長することができる。
【００１５】
また、本発明は、前記発光素子ラインを副走査方向に複数列設けて、前記ラインヘッドを構成したことを特徴とする。このため、有機ＥＬ素子を二次元的に配列したラインヘッドを用いる際に、安定した光量で像担持体の露光を行うことができる。
【００１６】
また、本発明は、前記像書込手段により多重露光を行う際に、少なくとも１ラインの発光素子ラインに配置された全ての有機ＥＬ素子に、０Ｖよりも大きく閾値電圧以下の直流電圧を印加するように前記直流電源を制御することを特徴とする。このため、多重露光を行う際に、少なくとも１ラインの発光素子ラインは像書き込み手段としてではなく、有機ＥＬ素子の温度上昇手段として利用することができる。
【００１７】
また、本発明は、前記１ラインの発光素子ラインに配置された少なくとも１つの有機ＥＬ素子に、０Ｖよりも大きく閾値電圧以下の直流電圧を印加するように前記直流電源を制御することを特徴とする。このため、重ね打ちを行う有機ＥＬ素子に対して非印字時に印加される電圧は、単体の有機ＥＬ素子に印加される低電圧の直流電圧よりりも更に低電圧で足りることになる。したがって、有機ＥＬ素子に対する電圧負担は更に軽減されることになり、有機ＥＬ素子の寿命を延長することができる。
【００１８】
また、本発明は、前記有機ＥＬ素子は、強度変調制御で制御されることを特徴とする。このため、高速で発光素子をオン、オフ制御する必要がなくなるので、発光素子の応答速度が遅い場合でも適用することができる。
【００１９】
また、本発明は、前記有機ＥＬ素子をアクテブマトリックス方式の駆動回路に接続したことを特徴とする。このため、スイッチングＴＦＴが外乱などの影響でオフした際にも、有機ＥＬ素子は動作を維持するという利点がある。また、１画素を重ね打ちして多重記録する際に、記憶手段から次段の記憶手段へ画像データを転送中でも動作を維持することができる。
【００２０】
また、本発明は、前記制御を行う有機ＥＬ素子を設けたラインヘッドを像担持体カートリッジに装着して、前記像担持体の周囲に帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段を配した状態で、前記像担持体上に形成されたトナー像を転写媒体に転写させるようにしたことを特徴とする。このため、像書込手段の光量が安定し、画質にむらのない画像形成装置を構成することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の画像形成装置の１実施例を図面を参照しつつ説明する。図９は、本発明が適用される画像形成装置の１実施例の全体構成を示す模式的断面図である。本実施例は、転写ベルトとして中間転写ベルトを用いる例である。
【００２２】
図９において、画像形成装置１は、ハウジング本体２と、ハウジング本体２の前面に開閉自在に装着された第１の開閉部材３と、ハウジング本体２の上面に開閉自在に装着された第２の開閉部材（排紙トレイを兼用している）４とを有している。さらに、第１の開閉部材３には、ハウジング本体２の前面に開閉自在に装着された開閉蓋３’を備え、開閉蓋３’は第１の開閉部材３と連動して、または独立して開閉可能にされている。
【００２３】
ハウジング本体２内には、電源回路基板及び制御回路基板を内蔵する電装品ボックス５、画像形成ユニット６、送風ファン７、転写ベルトユニット９、給紙ユニット１０が配設され、第１の開閉部材３内には、二次転写ユニット１１、定着ユニット１２、記録媒体搬送手段１３が配設されている。
【００２４】
画像形成ユニット６及び給紙ユニット１０内の消耗品は、本体に対して着脱可能な構成であり、その場合には、転写ベルトユニット９を含めて取り外して修理又は交換を行うことが可能な構成になっている。　　ハウジング本体２の前面下部の両側には、回動軸３ｂを介して第１の開閉部材３がハウジング本体２に開閉自在に装着されている。
【００２５】
転写ベルトユニット９は、ハウジング本体２の下方に配設され図示しない駆動源により回転駆動される駆動ローラ１４と、駆動ローラ１４の斜め上方に配設される従動ローラ１５と、この２本のローラ１４、１５間に張架されて図示矢印方向へ循環駆動される中間転写ベルト１６と、中間転写ベルト１６の表面に離当接されるクリーニング手段１７とを備えている。
【００２６】
上記駆動ローラ１４及び従動ローラ１５は、支持フレーム９ａに回転自在に支持され、支持フレーム９ａの下端には回動部９ｂが形成される。この回動部９ｂはハウジング本体２に設けられた回動軸（回動支点）２ｂに嵌合され、これにより、支持フレーム９ａはハウジング本体２に対して回動自在に装着されている。
【００２７】
また、支持フレーム９ａの上端にはロックレバー９ｃが回動自在に設けられ、ロックレバー９ｃはハウジング本体２に設けられた係止軸２ｃに係止可能にされている。駆動ローラ１４は、二次転写ユニット１１を構成する二次転写ローラ１９のバックアップローラを兼ねている。また、従動ローラ１５をクリーニング手段１７のバックアップローラとして兼用させている。クリーニング手段１７は、搬送方向下向きのベルト面１６ａ側に設けられている。
【００２８】
中間転写ベルト１６の搬送方向下向きのベルト面１６ａ裏面には、各画像形成ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの像担持体２０に対向して板バネ電極からなる一次転写部材２１がその弾性力で当接され、一次転写部材２１には転写バイアスが印加されている。転写ベルトユニット９の支持フレーム９ａには、駆動ローラ１４に近接してテストパターンセンサ１８が設置されている。このテストパターンセンサ１８は、中間転写ベルト１６上の各色トナー像の位置決めを行うとともに、各色トナー像の濃度を検出し、各色画像の色ずれや画像濃度を補正するためのセンサである。
【００２９】
画像形成ユニット６は、複数（本実施例では４つ）の異なる色の画像を形成する画像形成ステーションＹ（イェロー用）、Ｍ（マゼンタ用）、Ｃ（シアン用）、Ｋ（ブラック用）を備え、各画像形成ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋにはそれぞれ、感光ドラムからなる像担持体２０と、像担持体２０の周囲に配設された、帯電手段２２、像書込手段２３及び現像手段２４を有している。帯電手段２２、像書込手段２３及び現像手段２４は、画像形成ステーションＹのみに図番を付けて、他の画像形成ステーションについては構成が同一のため、図番を省略する。また、各画像形成ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの配置順序は任意である。
【００３０】
像書込手段２３は、有機ＥＬ発光素子を像担持体２０の軸方向に列状に配列した有機ＥＬアレイ露光ヘッドを用いている。有機ＥＬアレイ露光ヘッドは、レーザー走査光学系よりも光路長が短くてコンパクトであり、像担持体２０に対して近接配置が可能であり、装置全体を小型化できるという利点を有する。各画像形成ステーションのＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの像担持体２０、帯電手段２２及び像書込手段２３を１つの像担持体ユニット２５としてユニット化している。そして、転写ベルトユニット９と共に支持フレーム９ａに交換可能にすることにより、有機ＥＬアレイ露光ヘッドの像担持体２０に対する位置決めを保持する構成としている。また、像担持体ユニット２５の交換時には有機ＥＬアレイ露光ヘッドを含めて交換する構成としている。
【００３１】
次に、現像手段２４の詳細について、画像形成ステーションＫを代表して説明する。現像手段２４は、トナー（図のハッチング部）を貯留するトナー貯留容器２６と、このトナー貯留容器２６内に形成されたトナー貯留部２７と、トナー貯留部２７内に配設されたトナー撹拌部材２９と、トナー貯留部２７の上部に区画形成された仕切部材３０を有している。
【００３２】
また、仕切部材３０の上方に配設されたトナー供給ローラ３１と、仕切部材３０に設けられトナー供給ローラ３１に当接されるブレード３２と、トナー供給ローラ３１及び像担持体２０に当接するように配設される現像ローラ３３と、現像ローラ３３に当接される規制ブレード３４とが設けられている。像担持体２０は中間転写ベルト１６の搬送方向に回転され、現像ローラ３３及び供給ローラ３１は、図示矢印に示すように、像担持体２０の回転方向とは逆方向に回転駆動され、一方、撹拌部材２９は供給ローラ３１の回転方向とは逆方向に回転駆動される。
【００３３】
トナー貯留部２７へ戻ったトナーは撹拌部材２９によってトナー貯留部２７内のトナーと撹拌され、撹拌部材２９によって再度、供給ローラ３１近傍のトナー導入部へ供給される。したがって、余剰トナーを供給ローラ３１と現像ローラ３３の摺擦部や現像ローラ３３と規制ブレード３４の当接部に渋滞させずに下部へ落下させてトナー貯留部２７のトナーと撹拌を行うので、現像手段内のトナーの劣化が徐々に進行し、現像手段の交換直後に急激な画質変化が発生することを防ぐことができる。
【００３４】
また、給紙ユニット１０は、記録媒体Ｐが積層保持されている給紙カセット３５と、給紙カセット３５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３６とからなる給紙部を備えている。第１の開閉部材３内には、二次転写部への記録媒体Ｐの給紙タイミングを規定するレジストローラ対３７と、駆動ローラ１４及び中間転写ベルト１６に圧接される二次転写手段としての二次転写ユニット１１と、定着ユニット１２と、記録媒体搬送手段１３と、排紙ローラ対３９と、両面プリント用搬送路４０を備えている。
【００３５】
定着ユニット１２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４５と、この加熱ローラ４５を押圧付勢する加圧ローラ４６と、加圧ローラ４６に揺動可能に配設されたベルト張架部材４７と、加圧ローラ４５とベルト張架部材４７間に張架された耐熱ベルト４９を有している。記録媒体に二次転写されたカラー画像は、加熱ローラ４５と耐熱ベルト４９で形成するニップ部で所定の温度で記録媒体に定着される。
【００３６】
以上のような本実施例の画像形成装置全体の作動の概要は次の通りである。（１）図示しないホストコンピュータ等（パーソナルコンピュータ等）からの印字指令信号（画像形成信号）が電装品ボックス５内の制御回路に入力されると、各画像形成ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの像担持体２０、現像手段２４の各ローラ、及び中間転写ベルト１６が回転駆動される。（２）像担持体２０の表面が帯電手段２２によって一様に帯電される。
【００３７】
（３）各画像形成ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋにおいて一様に帯電した像担持体２０の表面に、像書込手段２３によって各色の画像情報に応じた選択的な露光がなされて、各色用の静電潜像が形成される。（４）それぞれの像担持体２０に形成された静電潜像に対して、現像手段２４によりトナー像が現像される。
【００３８】
（５）中間転写ベルト１６の一次転写部材２１には、トナーの帯電極性と逆極性の一次転写電圧が印加され、像担持体２０上に形成されたトナー像が一次転写部において中間転写ベルト１６の移動に伴って順次、中間転写ベルト１６上に重ねて転写される。（６）この一次画像を一次転写した中間転写ベルト１６の移動に同期して、給紙カセット３５に収納された記録媒体Ｐが、レジストローラ対３７を経て二次転写ローラ１９に給送される。
【００３９】
（７）一次転写画像は、二次転写部位で記録媒体と同期合流し、押圧機構によって中間転写ベルト１６の駆動ローラ１４に向かって押圧された二次転写ローラ１９で、一次転写画像とは逆極性のバイアスが印加される。中間転写ベルト１６上に形成された一次転写画像は、同期給送された記録媒体に二次転写される。
【００４０】
（８）二次転写における転写残りのトナーは、従動ローラ１５方向へと搬送されて、このローラ１５に対向して配置したクリーニング手段１７によって掻き取られ、そして、中間転写ベルト１６はリフレッシュされて再び上記サイクルの繰り返しを可能にされる。（９）記録媒体が定着手段１２を通過することによって記録媒体上のトナー像が定着し、その後、記録媒体が所定の位置に向け（両面印刷でない場合には排紙トレイ４に向け、両面印刷の場合には両面プリント用搬送路４０に向け）搬送される。
【００４１】
図１０は、図９の像担持体２０近傍の部分的な断面図である。像担持体ユニット２５は、中間転写ベルト１６に接する側が開口した不透明な金属板等からなるケース５０中に、相互に離間して平行に画像形成ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの４本の像担持体（感光体ドラム）２０が回転可能に支持されている。
【００４２】
各像担持体２０の所定位置で当接回転するように帯電手段２２の導電性ブラシローラが支持されており、帯電手段２２の下流側に各々有機ＥＬアレイラインヘッドからなる像書込手段２３が各像担持体２０に位置決めしてそれに平行に支持されている。像書込手段２３の下流側のケース５０の壁面には、各像担持体２０に対応して現像手段２４の現像ローラ３３を当接させる開口５１が設けられている。各開口５１と像書込手段２３の間には、ケース５０の遮蔽部分５２が残されており、また、帯電手段２２と像書込手段２３の間にケース５０の遮蔽部分５３が残されている。
【００４３】
この遮蔽部分５２、５３、特に、開口５１と像書込手段２３の間の遮蔽部分５２が像書込手段２３中の有機ＥＬ材料からなる発光部へ外から紫外線が達するのを防いでいる。５４は、有機ＥＬ発光素子アレイ５６を前面から覆う屈折率分布型ロッドレンズアレイ５５が汚れた場合に、拭き取りを行うクリーニングパッドである。クリーニングパッド５４は、図示を省略した把手により往復動される。
【００４４】
次に、本発明に係る画像形成装置の他の実施の形態について説明する。図１１は、本発明が適用される画像形成装置の構成図である。図１１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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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ー、１７９は給紙トレー１７８の出口に設けられているピックアップローラである。
【００５０】
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、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。図示の状態で、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。
【００５１】
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。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。
【００５２】
給紙トレー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。
【００５３】
図１は、有機ＥＬ素子の電圧―発光光量特性の例を示す特性図である。図１の横軸には駆動電圧（Ｖ）を設定している。また、縦軸には光量（Ｗ／ｍ^２）を設定している。有機ＥＬ素子は、図１に示されているようにダイオード特性を有しており、印加される駆動電圧が０Ｖよりも大きいある電圧（閾値電圧、Ｖｔｈ）以上で発光が始まる。図１の例では発光光量は、閾値電圧Ｖｔｈ以上の駆動電圧の大きさに対して双曲線関数状に増加する。
【００５４】
本発明においては、非印字時において有機ＥＬ素子に対して図１の０Ｖよりも大きく閾値電圧Ｖｔｈ以下の直流電圧を印加する。すなわち、有機ＥＬ素子には発光には至らないが微小電流が流れる程度の低電圧の直流電圧を印加する。この際に、有機ＥＬ素子はジュール熱により温度が上昇する。このため、当該有機ＥＬ素子を印字状態としたときには電流量の変化が少ないので、温度を安定させることができるようにしている。したがって、本発明によれば、有機ＥＬ素子から安定した光量が得られる。また、閾値電圧以下の電圧を印加しているので有機ＥＬ素子の劣化を少なくすることができる。
【００５５】
図２は、本発明の有機ＥＬ素子に印加される電圧パルスの例を示す波形図である。図２において、横軸には時間を設定し、縦軸には電圧を設定している。電圧値のＶｔｈは前記閾値電圧、Ｖａは０Ｖよりも大きく閾値電圧以下の直流電圧、Ｖｂは閾値電圧よりも大きい有機ＥＬ素子の駆動電圧の波高値である。
【００５６】
次に、本発明の有機ＥＬ素子の制御について説明する。非印字時に有機ＥＬ素子は時刻０から時刻ｔａまでの時間、前記０Ｖよりも大きく閾値電圧以下の直流電圧Ｖａを印加する。時刻ｔａから時刻ｔｂまでの時間は、前記Ｖｂの電圧を印加して印字状態とする。以下、時刻ｔｂ〜ｔｃ、ｔｄ〜ｔｅ間は電圧Ｖａを印加し、また、時刻ｔｃ〜ｔｄ、ｔｅ〜ｔｆ間は電圧Ｖｂを印加する。
【００５７】
このように、電圧ＶａとＶｂを交互に印加するが、駆動電圧は０ＶからＶｂに変化するのではなく、０Ｖよりも大きく閾値電圧Ｖｔｈ以下の直流電圧ＶａからＶｂに変化する。このため、非印字状態と印字状態の電位差が少ないのでパルス応答性が良好になる。また、有機ＥＬ素子に印加する電圧は、ＶａとＶｂ間のオンオフ制御であり、温度制御のような複雑な制御を行わないので制御回路が簡単になる。なお、有機ＥＬ素子には、当初前記Ｖａを印加して温度上昇させてから印字状態に移行している。したがって、周囲温度が低い始動時においても安定した光量を得ることができる。
【００５８】
図３は、本発明の有機ＥＬ素子を制御する制御機構の例を示すブロック図である。図３において、９５は画像形成装置の本体コントローラ、９０はラインヘッドの制御部である。制御部９０には、制御回路９１、駆動回路９２、有機ＥＬ素子を用いた発光素子９３、メモリー９４が設けられている。
【００５９】
本体コントローラ９５は画像データを形成し、当該画像データを制御回路９１に送信する。制御回路９１は各発光素子９３の発光量に応じた制御信号を形成し、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などで構成される駆動回路９２を付勢する。メモリー９４には各発光素子の発光量を記憶する。駆動回路９２は、有機ＥＬ素子に直流電圧を印加する直流電圧印加手段として機能する。また、制御回路９０は、前記のように、非印字時において有機ＥＬ素子に０Ｖよりも大きく閾値電圧以下の直流電圧を駆動回路９２が印加するように制御する制御手段として機能する。
【００６０】
このように、各発光素子毎の発光量をメモリー９４に記憶しているので、選択された発光素子毎に発光量を制御することができる。なお、前記メモリー９４を画像形成装置本体側に設置することもできる。この場合には、ラインヘッドを小型化できるという利点がある。
【００６１】
図４は、多重露光を行う例を示すブロック図である。図４においては、図３の制御回路にデータ処理手段１２３が設けられており、図３の駆動回路には記憶手段１２４が設けられている。図４には、有機ＥＬ素子を用いた発光素子（イエロー）ラインヘッド１２８と、それに対応する記憶手段１２４の細部を示している。ラインヘッド１２８には、１ライン１２８ａに複数個の発光素子１３２が設けられている。また、この例では、像担持体の副走査方向Ｘに対して１２８ａ〜１２８ｅの５列に同数の発光素子が配置されている。すなわち、１ラインに複数個の有機ＥＬ素子を配置した発光素子ラインを副走査方向に複数列設けて二次元的に構成したラインヘッドが示されている。
【００６２】
記憶手段１２４は、発光素子の各列のライン１２８ａ〜１２８ｅに対応して、シフトレジスタ１２４ａ〜１２４ｅを配列している。図２において、矢視Ｘ方向は感光体ドラム（像担持体）の移動方向（副走査方向）、矢視Ｙ方向は主走査方向を示している。
【００６３】
次に、図４のブロック図の動作について説明する。データ処理装置１２３からの画像データが記憶手段１２４に入力されると、シフトレジスタ１２４ａからは、先頭の１ライン１２８ａの発光素子に画像データが出力され、発光素子の動作により所定の光量で像担持体上の画素を露光する。像担持体を回転駆動して矢視Ｘ方向に移動させ、先頭の１ライン１２８ａの発光素子で露光された画素を次の１ライン１２８ｂで配列された発光素子の位置に到達させる。このときのタイミングで、シフトレジスタ１２４ａに入力された画像データをシフトレジスタ１２４ｂに転送する。
【００６４】
シフトレジスタ１２４ｂは、１ライン１２８ｂの発光素子に画像データを出力して発光素子を動作させる。このため、前回に１ライン１２８ａの発光素子で露光された画素は、同じ強さの光量で１ライン１２８ｂの発光素子により再度露光される。このようにして、像担持体を矢視Ｘ方向に移動させながら順次画像データを次段のシフトレジスタに転送して、異なる列の発光素子のラインで同一画素を順次露光する。
【００６５】
このため、図１の例では各画素は単一の発光素子で露光される場合の５倍の光量で露光されることになり、各画素の露光に必要な光量を高速で取得することができる。発光素子が配置されたラインの副走査方向の列数、すなわち、画素を単一の発光素子で露光する場合に得られる光量の倍数は、必要に応じて適宜選定することができる。
【００６６】
本発明においては、画像形成装置本体のデータ処理手段１２３は、先頭の１ライン分のデータを形成すれば、その後は先頭の１ラインの画像データを記憶手段（シフトレジスタ）に保持し、記憶手段の中で画像データを転送するだけでラインヘッドすべての発光素子の動作を制御することができる。このため、データ処理手段は、ラインヘッドすべての発光素子のデータを生成する必要がなく、回路構成を簡略にすることができる。また、高速でデータ処理を行うことができる。
【００６７】
本発明の図４に示した構成を用いる実施形態においては、データ処理手段から出力される画像データを次のように形成することができる。すなわち、少なくとも１ラインの画像データについては、図２で説明したように０Ｖよりも大きく閾値電圧以下の大きさで、像担持体に像形成がなされない大きさのものとする。このような直流電圧で１ラインの発光素子ラインに配置された有機ＥＬ素子を動作させると、当該発光素子ラインは、温度上昇のためのヒータとして機能する。したがって、当該発光素子ラインは像形成を行わないダミーラインとして作用するものである。
【００６８】
図４の例では、各ラインの発光素子ラインの中で、少なくとも１個の有機ＥＬ素子を選択して前記０Ｖよりも大きく閾値電圧以下の直流電圧を印加する構成とすることもできる。この場合には、像担持体の同一ドットの潜像を形成する有機ＥＬ素子は副走査方向に５個配置されており、５回の重ね打ちを行う構成である。このため、非印字時に有機ＥＬ素子に印加される電圧は、図２の電圧Ｖａの１／５で足りるので、有機ＥＬ素子に対する電圧負担は更に軽減されることになり、有機ＥＬ素子の寿命を延長することができる。なお、本発明に適用される有機ＥＬ素子を用いたラインヘッドは、図４の１ラインの発光素子ライン、例えば１２８ａのみで構成することができる。この場合には、構成が簡単なラインヘッドが得られる。
【００６９】
図５は、前記有機ＥＬ素子の印加電圧を強度変調制御で形成するためのデータ作成例を示す説明図である。図５の例では、印加電圧の大きさを階調データで形成し、階調データメモリに格納する。図５において、ビットデータＮｏ、ビットデータ、階調データを対応させたテーブルが形成されている。ビットデータＮｏ１で階調データ０（最低値）、ビットデータＮｏ８で階調データ２５５で最も印加電圧が大きい印字時の電圧、ビットデータＮｏ２〜７でその中間階調（中間の印加電圧）の電圧値としている。
【００７０】
図６は、本発明の有機ＥＬ素子に非印字時に印加する電圧を強度変調で形成する例を示すブロック図である。図６は、階調データの大きさに対応した電圧、または電流でスイッチングＴＦＴを制御するものであり、本発明ではこのような制御を強度変調制御と称する。図４の制御回路９１は、階調データ信号７４、セレクト信号７６を形成する。
【００７１】
図６に示された強度変調制御部７０は、Ｄ／Ａコンバータ７８ａ、７８ｂ・・・をそれぞれ階調データメモリ７１ａ、７１ｂ・・・に接続している。Ｄ／Ａコンバータ７８ａ、７８ｂ・・・は、階調データメモリ７１ａ、７１ｂ・・・に格納された階調データに対応した大きさで、アナログの電圧値、または電流値の信号を形成する。この信号は、信号線７９ａ、７９ｂ・・・を介して、セレクト信号７６で選択された発光部Ｚａ、Ｚｂ・・・のスイッチングＴＦＴに出力する。
【００７２】
図６の例では、階調データに応じてスイッチングＴＦＴのバイアスを変えて、発光素子の発光光量を変化させている。このため、高速で発光素子をオン、オフ制御する必要がなくなるので、発光素子の応答速度が遅い場合でも適用でき、像担持体への露光量を高速で変化させることができる。図６においては、図５のテーブルを利用して、例えば３ビットの階調データを閾値電圧に対応させる。そして、２ビットの階調データで形成した電圧を非印字時に有機ＥＬ素子に印加することができる。
【００７３】
図７は、本発明の他の実施形態に係る画像形成装置を示したブロック図である。図７の例は、有機ＥＬ素子をアクティブマトリックス方式で駆動するものである。図７において、Ｚは、有機ＥＬ素子の発光素子とその駆動回路をアクティブマトリックスで構成した単体の発光部である。
【００７４】
例えば、イエローのラインヘッド１２８Ｙには、発光素子ライン１２８ｐ〜１２８ｔが５列で配置されている。各発光素子ライン１２８ｐ〜１２８ｔと対応して、シフトレジスタ１２４ｐ〜１２４ｔが配置されている。また、データ処理装置１２３にはラインセレクタ１３４が接続されている。
【００７５】
１３５ａは、データ処理装置１２３からシフトレジスタに配線される画像データの供給線、１３５ｂはデータ処理装置１２３からラインセレクタ１３４に配線される制御線、１３６ａ〜１３６ｅはラインセレクタ１３４から各シフトレジスタ１２４ｐ〜１２４ｔの動作を指令する指令線、１３７ａ〜１３７ｅはラインセレクタ１３４からの信号が各ラインの発光素子に供給される走査線、１３８ａ〜１３８ｋは、シフトレジスタ１２４ｐ〜１２４ｔから各ライン、各列の個別の発光素子（有機ＥＬ素子）に動作信号を供給する信号線である。
【００７６】
図７の動作について説明する。データ処理装置１２３から制御線１３５ｂを介して供給される制御信号で、ラインセレクタ１３４は走査線１３７ａを選択し、発光素子ライン１２８ｐに信号を供給する。また、指令線１３６ａの信号でシフトレジスタ１２４ｐを動作させる。シフトレジスタ１２４ｐは信号線１３８ａ〜１３８ｋを活性化して、画像データの出力信号を発光素子ライン１２８ｐのすべての有機ＥＬ素子に送出すると、発光素子ライン１２８ｐの有機ＥＬ素子は発光して画素を露光する。
【００７７】
ラインセレクタ１３４からの信号で、走査線１３７と指令線１３６を切り替えることにより、以上の動作を発光素子ライン１２８ｑ、１２８ｒ、１２８ｓ、１２８ｔについても行い、全ての発光素子ラインの発光素子を発光して画素を露光する。次に、シフトレジスタ１２４ｓの画像データをシフトレジスタ１２４ｔへ転送し、同様にして、シフトレジスタ１２４ｒからシフトレジスタ１２４ｓへ、シフトレジスタ１２４ｑからシフトレジスタ１２４ｒへ、シフトレジスタ１２４ｐからシフトレジスタ１２４ｑへ順次画像データを転送する。シフトレジスタ１２４ｐには、データ処理手段１２３から信号線１３５ａを介して画像データが転送される。この間に像担持体は画素ピッチ分移動する。
【００７８】
この際に、発光部Ｚの発光素子はアクティブマトリクスの作用により動作を維持しているので、画像データをシフトレジスタで転送中であっても発光素子が消灯することなく、画素を高輝度で露光することができる。このようにして、シフトレジスタ１２４から発光素子への画像データの送出、シフトレジスタ間での画像データの転送、像担持体の移動を繰り返すことにより、像担持体上に連続的に画像データを露光していくことができる。
【００７９】
このため、図７の例では各画素は単一の発光素子で露光される場合の５倍の光量で露光されることになり、各画素の露光に必要な光量を高速で取得することができる。発光素子が配置されたラインの副走査方向の列数、すなわち、画素を単一の発光素子で露光する場合に得られる光量の倍数は、必要に応じて適宜選定することができる。なお、このようなアクティブマトリクス方式の駆動回路に有機ＥＬ素子を接続することにより、スイッチングトランジスタがオフとなった場合や、シフトレジスタでデータ転送中でも低電圧の動作状態を維持して温度上昇させることができる。
【００８０】
図８は、図７に示されたように発光部Ｚをアクティブマトリクスで動作させるための回路図である。図８において、発光素子として有機ＥＬ素子（ＥＬ）を使用しており、Ｋはそのカソード端子、Ａはそのアノード端子である。カソード端子Ｋは、図示を省略している電源に接続されている。
【００８１】
セレクト信号Ｔａが入力される走査線は、例えば図７の走査線１３７ａを用いることができる。また、個別の発光素子を選択する制御信号Ｕａは、例えば図７の信号線１３８ａから供給することができる。セレクト信号Ｔａはスイッチング用ＴＦＴ（Ｔｒ１）のゲートＧａに供給される。
【００８２】
また、前記制御信号Ｕａはスイッチング用ＴＦＴのドレインＤａに供給される。Ｖｘは電源線、Ｃａはストレージキャパシタである。有機ＥＬ素子のドライビング用ＴＦＴ（Ｔｒ２）のソースＳｂは電源線Ｖｘに接続され、ドレインＤｂは有機ＥＬ素子のアノード端子Ａに接続される。さらに、ドライビング用ＴＦＴ（Ｔｒ２）のゲートＧｂは、スイッチング用ＴＦＴ（Ｔｒ１）のソースＳａに接続されている。
【００８３】
次に、図８の回路図の動作について説明する。スイッチング用ＴＦＴのソースに電源線Ｖｘの電圧が印加されている状態で、走査線、信号線に通電すると、スイッチング用ＴＦＴ（Ｔｒ１）がオンになる。このため、ドライビング用ＴＦＴ（Ｔｒ２）のゲート電圧が下がり、電源線Ｖｘの電圧がドライビング用ＴＦＴ（Ｔｒ２）のソースから供給されてドライビング用ＴＦＴ（Ｔｒ２）が導通する。この結果、有機ＥＬ素子が動作して所定の光量で発光する。また、ストレージキャパシタＣａは電源線Ｖａの電圧で充電される。
【００８４】
スイッチング用ＴＦＴ（Ｔｒ１）をオフにした場合にも、ストレージキャパシタＣａに充電された電荷に基づいてドライビング用ＴＦＴ（Ｔｒ２）は導通状態となっており、有機ＥＬ素子は発光状態を維持する。したがって、アクテブマトリックスを前記発光素子の駆動回路に適用した場合には、画像データをシフトレジスタで転送するためにスイッチング用ＴＦＴをオフにしたときでも、有機ＥＬ素子の動作が継続して発光を維持し、高輝度で画素の露光を行うことができる。
【００８５】
このように、アクテブマトリックス方式の駆動回路では、有機ＥＬ素子周辺に設けたコンデンサとトランジスタにより有機ＥＬ素子の発光状態を保持できる。したがって、１画素を重ね打ちして多重記録する際に、記憶手段から次段の記憶手段へ画像データを転送中でも発光を維持するので画素を高輝度で露光できる。
【００８６】
また、セレクト信号Ｔａが供給される走査線と、制御信号Ｕａが供給される信号線を適宜選択することにより、１ラインの発光素子ラインの中の１個の有機ＥＬ素子を取り出して、当該有機ＥＬ素子に非印字時の電圧制御を行うことができる。このように、図９に示したアクテブマトリックス方式の駆動回路は、１ラインすべての有機ＥＬ素子を制御する以外に、個別の有機ＥＬ素子を制御することもできる。
【００８７】
このため、複数の有機ＥＬ素子を主走査方向および副走査方向に二次元的に配列して像担持体を副走査方向に移動させながら重ね打ちを行う際に、単一の有機ＥＬ素子に対して電圧制御を行うことができる。すなわち、同一ドットの潜像を形成する有機ＥＬ素子に対して、非印字時に順次０Ｖよりも大きく閾値電圧よりも小さな電圧を印加して有機ＥＬ素子の温度を上昇させる構成とすることもできる。
【００８８】
以上、本発明の画像形成装置をいくつかの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】
【図１】本発明の構成を示す説明図である。
【図２】本発明の電圧波形を示す特性図である。
【図３】制御部の概略構成を示すブロック図である。
【図４】シフトレジスタを用いた例を示すブロック図である。
【図５】強度変調制御の説明図である。
【図６】強度変調制御のブロック図である。
【図７】他の実施形態を示すブロック図である。
【図８】有機ＥＬ素子の駆動回路を示す回路図である。
【図９】画像形成装置の全体構成例を示す模式的断面図である。
【図１０】図９の一部を拡大して示す断面図である。
【図１１】画像形成装置の他の例を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
１…画像形成装置、２…ハウジング本体、５…電装品ボックス、６…画像形成ユニット、９…転写ベルトユニット、１０…給紙ユニット、１１…二次転写ユニット、１２…定着ユニット、１３…記録媒体搬送手段、１６…中間転写ベルト、１９…二次転写ローラ、２０…像担持体、２１…一次転写部材、２２…帯電手段、２３…像書込手段、２４…現像手段、２５…像担持体ユニット（像担持体カートリッジ）、７１…ＴＦＴ、９０…ラインヘッドの制御部、９１…制御回路、９１ａ…データ処理手段、９１ｂ…補助パルス制御手段、９１ｐ〜９１ｓ…ＡＮＤ回路、９２…駆動回路、９２ａ〜９２ｄ…ラインヘッド、９３…有機ＥＬ素子、９４…メモリー、９５…本体コントローラ、１２３…データ処理手段、１２４ａ〜１２４ｅ…シフトレジスタ、１２８…ラインヘッド、１２８ａ〜１２８ｅ…発光素子ライン、１３４…ラインセレクタ、１６０…画像形成装置、１６１…現像装置、１６５…感光体ドラム、１６７…像書き込み手段、１６８…帯電器、１６９…中間転写ベルト、１７１…二次転写ローラ、１７２…加熱ローラ、１７４…搬送路、１７７…電装品ボックス、Ｚ…発光部、

Claims (9)

1. 有機ＥＬ素子を用いた像書込手段と、前記有機ＥＬ素子に直流電圧を印加する直流電圧印加手段と、前記直流電圧印加手段の制御手段とを有し、
   前記制御手段は、非印字時において前記有機ＥＬ素子に０Ｖよりも大きく閾値電圧以下の直流電圧（Ｖａ）を印加するように前記直流電圧印加手段を制御することを特徴とする、画像形成装置。
2. 前記像書込手段の始動時に、前記有機ＥＬ素子に対して前記直流電圧（Ｖａ）を印加した後に印字状態に移行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。
3. 前記像書込手段は、像担持体の主走査方向に複数の有機ＥＬ素子を配置した発光素子ラインを設けたラインヘッドで構成したことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記発光素子ラインを副走査方向に複数列設けて、前記ラインヘッドを構成したことを特徴とする、請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記像書込手段により多重露光を行う際に、少なくとも１ラインの発光素子ラインに配置された全ての有機ＥＬ素子に、０Ｖよりも大きく閾値電圧以下の直流電圧を印加するように前記直流電源を制御することを特徴とする、請求項３または請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記１ラインの発光素子ラインに配置された少なくとも１つの有機ＥＬ素子に、０Ｖよりも大きく閾値電圧以下の直流電圧を印加するように前記直流電源を制御することを特徴とする、請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記有機ＥＬ素子は、強度変調制御で制御され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画像形成装置。
8. 前記有機ＥＬ素子をアクテブマトリックス方式の駆動回路に接続したことを特徴とする、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の画像形成装置。
9. 請求項３から請求項８のいずれか１項記載の制御を行う有機ＥＬ素子を設けたラインヘッドを像担持体カートリッジに装着して、前記像担持体の周囲に帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段を配した状態で、前記像担持体上に形成されたトナー像を転写媒体に転写させるようにしたことを特徴とする、画像形成装置。

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