JP2006248005A - ラインヘッドモジュール、露光装置、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 熱による発光素子の劣化を防止し、耐久性を向上させたラインヘッドモジュールを提供する。
【解決手段】 本発明のラインヘッドモジュール１０１は、整列配置された複数の発光素子３を有するラインヘッド１を備え、前記発光素子３からの光によって感光体に対して露光をなすラインヘッドモジュールであって、前記ラインヘッド１を支持する支持体１０と、前記支持体１０の内部に設けられ、前記ラインヘッド１と熱的に接続された冷却媒体流通用の流路１０Ｈとを備えたことを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、画像形成装置において露光手段として用いられるラインヘッドモジュール、及びこのラインヘッドモジュールを備えた露光装置、画像形成装置に関するものである。

電子写真方式を利用したプリンタとして、ラインプリンタ（画像形成装置）が知られている。このラインプリンタは、被露光部となる感光体ドラムの周面上に、帯電器、ライン状のプリンタヘッド（ラインヘッド）、現像器、転写器などの装置を近接配置したものである。すなわち、帯電器によって帯電された感光体ドラムの周面上に、プリンタヘッドに設けられた発光素子の選択的な発光動作で露光を行なうことにより、静電潜像を形成し、この潜像を現像器から供給されるトナーで現像して、そのトナー像を転写器で用紙に転写するようにしたものである。

ところで、前記のようなプリンタヘッドの発光素子としては、一般にＬＥＤ（発光ダイオード）などが用いられている。また、近年では、ＥＬ素子（エレクトロルミネッセンス素子）、特に発光点を精度良く作り込める有機ＥＬ素子を発光素子とする発光素子アレイを、プリンタヘッドとして備えた画像形成装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−１８６４号公報

トナー定着型のプリンタやコピー機等の出力機器の場合、機器内にトナーを熱定着させる部位が設けられているため、機器内は５０℃以上の高温となる。また、プリンタ等のヘッドの光源には高速印字を可能にするために高い光量が求められており、このような高光量を発生させるために発光素子には大きな電気的負荷がかかり、発光素子そのものが発熱する。これらの熱は発光素子の劣化の要因となる虞がある。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、熱による発光素子の劣化を防止し、耐久性を向上させたラインヘッドモジュールと、このラインヘッドモジュールを備えた露光装置、画像形成装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明のラインヘッドモジュールは、整列配置された複数の発光素子を有するラインヘッドを備え、前記発光素子からの光によって感光体に対して露光をなすラインヘッドモジュールであって、前記ラインヘッドを支持する支持体と、前記支持体の内部に設けられ、該支持体を介して前記ラインヘッドと熱的に接続された冷却媒体流通用の流路とを備えたことを特徴とする。前記支持体は、ＳＵＳ、アルミニウム、真鍮等の熱伝導率の高い金属材料によって構成されることが望ましい。
この構成によれば、支持体内を流通する冷却媒体の働きにより、ラインヘッドを効率的に冷却することができる。このため、発光素子の耐久性が向上し、多印字枚数可能な画像形成装置を実現することができる。

本発明においては、前記冷却媒体は、前記ラインヘッドの駆動状況に応じて流通が制御されるものとすることができる。例えば、ラインヘッドの駆動／停止に連動して冷却媒体の循環をオン／オフしたり、ラインヘッドの過熱状態（発光素子の温度、発光時間、発光輝度、露光装置内の温度等）に応じて循環速度を制御したりすることができる。
この構成によれば、ラインヘッドの出力が安定し、良好な印字品質が得られるようになる。

本発明においては、前記支持体は前記感光体に対して平行な回転軸を有しており、前記ラインヘッドは前記支持体の周面上に複数設けられ、該複数のラインヘッドは前記回転軸を中心とした前記支持体の回転によって前記感光体に対して切り換え可能に構成されているものとすることができる。
この構成によれば、１つの感光体に対して複数のラインヘッドが割り当てられているため、発光素子の寿命を見かけ上延ばすことができ、高速且つ高光量の印字が可能になる。また、ラインヘッドの切り換えは支持体の回転によって行なわれるため、ラインヘッドモジュール自体の構成がコンパクトになり、露光装置、さらにはこの露光装置を露光手段とする画像形成装置の小型化が可能になる。

本発明においては、前記支持体には、前記流路に対して前記冷却媒体を流入又は流出させるための柔軟なチューブが接続されているものとすることができる。チューブの材質としては、フレキシビリティが高く、比較的強度のある樹脂、例えばテフロン（登録商標）樹脂等が好適である。
この構成によれば、支持体が回転した場合であっても、チューブはそれに追随して変形するので、冷却媒体の流通に支障が生じることはない。

本発明においては、前記複数のラインヘッドのそれぞれについて、前記発光素子からの光を結像させる光学結像系が設けられているものとすることができる。
この構成によれば、各発光素子から出射した光が感光体上により良好に結像されるようになる。

本発明においては、前記発光素子はエレクトロルミネッセンス素子（ＥＬ素子）であるものとすることができる。
ＥＬ素子はＬＥＤなどに比べて輝度（光量）は低いが、本発明においては複数の発光素子列を切り換えて使用することにより高輝度な状態を長期間維持することができるため、十分に高い実用性を備えたものとなる。なお、ＥＬ素子としては、特に発光点を精度よく作り込むことができる有機ＥＬ素子が好適である。

本発明の露光装置は、前述した本発明のラインヘッドモジュールと、前記ラインヘッドモジュールに備えられる発光素子からの光によって露光される感光体とを備えたことを特徴とする。また、本発明の画像形成装置は、本発明の露光装置を露光手段として備えたことを特徴とする。
この構成によれば、高速且つ多印字枚数可能な画像形成装置を提供することができる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下で参照する各図面においては、図面を見易くするために、各構成要素の寸法等を適宜変更して表示している。

（露光装置）
まず、本発明の露光装置について説明する。
図１は、本発明の露光装置の一実施形態を示す図であり、図１中符号１００は露光装置である。この露光装置１００は、後述する画像形成装置において露光手段として用いられるもので、ラインヘッド１と、このラインヘッド１からの光を結像させるレンズアレイ（光学結像系）３１と、前記レンズアレイ３１を透過した前記ラインヘッド１からの光によって露光される感光体ドラム（感光体）９と、を備えて構成されたものである。

（ラインヘッドモジュール）
図２は、ラインヘッドモジュール１０１の概略構成を示す図であり、図２（ａ）はその斜視図、図２（ｂ）はその断面図である。
図２に示すように、ラインヘッドモジュール１０１は、複数の発光素子３を整列配置したラインヘッド１と、ラインヘッド１からの光を結像させるレンズ素子を整列配置したレンズアレイ３１と、ラインヘッド１を支持する支持体１０と、を備えて構成されている。

図２において、支持体１０は断面が正方形をなす角柱体として構成されている。支持体１０の中央には、感光体ドラム９の回転軸９ａと平行な回転軸１０ａが設けられている。回転軸１０ａは制御手段１１０に接続されており、この制御手段１１０からの制御信号によって、その回転が制御されるようになっている。この支持体１０の周方向に配置された複数の周面、すなわち角柱体の４つの側面には、それぞれラインヘッド１が設けられている。そして、回転軸１０ａを中心とした支持体１０の回転によって、これらのラインヘッド１が切り換えられるようになっている。なお、これら複数のラインヘッド１は、その切り換えに応じて駆動も切り換えられるようになっており、特定のラインヘッド１が選択されている間は、他のラインヘッド１の駆動は停止される。

ラインヘッド１の切り換えは、例えばラインヘッド１に備えられた発光素子３の光量の劣化に応じて行なわれる。発光素子３の光量が感光体ドラム９の露光に不十分となった場合（寿命を迎えた場合）には、制御手段１１０が回転軸１０ａを基点として支持体１０を９０°ずつ回転することで、別のラインヘッド１が使用可能となる。光量の劣化は、センサ等によって直接検知してもよいし、印字条件（光量、印刷速度等）や印字枚数等に基づいて判断してもよい。ラインヘッド１の切り換えは、光量の劣化に応じて自動的に行なわれることが望ましい。例えば、ラインヘッド１が１本２０ｐｐｍの速度において２０万枚の印字が可能である場合、２０万枚の印字枚数がカウントされると、制御手段１１０が自動的に支持体１０を回転軸１０ａの周りに９０°回転し、新たなラインヘッド１が使用可能となるようプログラミングされている構成とすることができる。この構成より、画像形成装置としては８０万枚の印字枚数が可能な仕様となる。

支持体１０の中心部には、その長手方向の一端側から他端側にかけて支持体１０内を貫通する貫通孔（空孔）１０Ｈが設けられている。この貫通孔１０Ｈは、支持体１０内に冷却媒体を流通させるための流路を構成するものである。この流路１０Ｈは支持体１０を介してラインヘッド１に熱的に接続されており、その流路１０Ｈの内部に冷却媒体を流通させることで、ラインヘッド１を冷却できるようになっている。流路１０Ｈは回転軸１０ａに平行に設けられており、支持体１０の端面に開口した一方の開口部（図示左側の開口部）が流入口であり、もう一方の開口部（図示右側の開口部）が流出口である。なお、本実施形態では、流路１０Ｈを直線状の流路としたが、流路の形状は必ずしもこれに限定されない。また、流路１０Ｈの流入口と流出口を支持体１０の端面に設けたが、これらを支持体１０の周面上（ラインヘッド１の設けられない部分）に設けることも可能である。

図３は、ラインヘッドモジュール１０１の冷却機構を示す模式図である。
本実施形態の冷却機構１０２は、支持体１０内に設けられた流路１０Ｈと、この流路１０Ｈ内に冷却媒体１０３ａを流入又は流出させるためのチューブ１０３と、このチューブ１０３に連結されたポンプ１０４、によって概略構成されている。チューブ１０３は流路１０Ｈの流入口及び流出口の双方に取り付けられており、これらのチューブ１０３、１０３の他方の端部がポンプ１０４を介して接続されている。チューブ１０３と流路１０Ｈの内部は冷却媒体１０３ａで満たされており、この冷却媒体１０３ａがポンプ１０４によって循環されるようになっている。なお、図示を省略したが、これら循環経路内には冷却媒体１０３ａに吸収された熱を放熱する放熱部が設けられている。

本実施形態においては、支持体１０がラインヘッド１の切り換えに伴って回転するため、チューブ１０３としては、その回転に追随して変形できるだけの柔軟性をもっていることが望ましい。チューブの材質としては、フレキシビリティが高く、比較的強度のある樹脂、例えばテフロン（登録商標）樹脂等が好適である。
また、支持体１０は、流路１０Ｈとラインヘッド１とを熱的に接続する伝熱媒体として機能することから、その材質としては、ＳＵＳ、アルミニウム、真鍮等の熱伝導率の高い金属製の材料であることが望ましい。
冷却媒体としては、特開平５−１２１６０９号公報や特開平５−３２６７７８号公報等に記載されている公知の冷却媒体を用いることができる。

冷却機構１０２の動作は、ラインヘッド１の駆動状況に応じて制御される。例えば、プリンタ本体のオン／オフ又はラインヘッド１の駆動／停止に連動して冷却媒体１０３ａの循環がオン／オフされるものとされる。或いは、ラインヘッド１の過熱状態（発光素子３の温度、発光時間、発光輝度、露光装置１００内の温度等）に応じて循環速度が制御されるようにしてもよい。後者の方法としては、例えば熱電対によってラインヘッド１の温度をモニタリングし、温度が５０℃以上にならないように冷却媒体１０３ａの循環速度を自動的にコントロールするような方法が挙げられる。このように冷却媒体１０３ａの流通をラインヘッド１の駆動状況に応じて制御することで、ラインヘッド１の出力が安定し、良好な印字品質が得られるようになる。

なお、図２では支持体１０の４つの側面全てにラインヘッド１を設けたが、ラインヘッド１は必ずしも全ての側面に設ける必要はなく、４つの側面のうちの２つ又は３つの側面についてのみラインヘッド１を設ける構成としてもよい。また、支持体１０としては、４角柱体以外の多角柱体、例えば３角柱体、５角柱体、６角柱体…等を用いることも可能であり、これら多角柱体の少なくとも２つ以上の側面にラインヘッド１を設けることができる。さらに、支持体１０としては、円柱体や楕円柱体等、その周面の一部に曲面を備えた柱状体を用いることも可能である。これらの柱状体においては、レンズアレイ３１を共通化するために、その断面形状が正多角形又は円形をなしていることが好ましい。
また、本実施形態においては、同一の支持体１０に設けられた複数のラインヘッド１は互いにスペアとして用いられるようになっている。このため、これらのラインヘッド１は互いに同じ仕様であることが望ましいが、これらの仕様を同一とせず、互いに異ならせることで、単なるスペアではない、何らかの補完関係をもったラインヘッド１とすることもできる。

本実施形態においては、レンズアレイ３１として、特に正立等倍結像系であるＳＬアレイが用いられている。レンズアレイ３１は、支持体１０の側面に設けられたラインヘッド１のそれぞれについて設けられている。このレンズアレイ３１は、ラインヘッド１に対してアライメントされた状態で一体的に保持されている。このような構成のもと、ラインヘッドモジュール１０１は、選択された特定のラインヘッド１で発光し出射した光を感光体ドラム９に正立等倍結像させるようになっている。

（ラインヘッド）
図４は、ラインヘッド１を模式的に示した図である。このラインヘッド１は、長細い矩形の素子基板２上に、複数の発光素子３を整列配置してなる発光素子列（発光部ライン）３Ａと、発光素子３を駆動させる駆動素子４からなる駆動素子群と、これら駆動素子４（駆動素子群）の駆動を制御する制御回路群５とを一体形成したものである。発光素子３としては有機ＥＬ素子を用いるが、この代わりに無機ＥＬ素子や発光ダイオード（ＬＥＤ）等を用いてもよい。ラインヘッド１は、図１に示したようにその光出射側の面が感光体ドラム９に対向して配置されるようになっており、その際、前記の発光素子列３Ａの列方向（発光素子の整列方向）が、感光体ドラム９の回転軸９ａと平行に配置されるようになっている。

なお、図４では発光素子列３Ａを１列の有機ＥＬ素子３で形成したが、例えば有機ＥＬ素子３を２列にしてこれらを千鳥状に配してもよい。その場合には、ラインヘッド１の長手方向における有機ＥＬ素子３のピッチを小さくすることができ、したがって後述する画像形成装置の解像度を向上させることができる。

有機ＥＬ素子３は、一対の電極間に少なくとも有機発光層を備えたもので、その一対の電極から発光層に電流を供給することにより、発光するようになっている。有機ＥＬ素子３における一方の電極には電源線８が接続され、他方の電極には駆動素子４を介して電源線７が接続されている。この駆動素子４は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）や薄膜ダイオード（ＴＦＤ）等のスイッチング素子で構成されている。駆動素子４にＴＦＴを採用した場合には、そのソース領域に電源線８が接続され、ゲート電極に制御回路群５が接続される。そして、制御回路群５により駆動素子４の動作が制御され、駆動素子４により有機ＥＬ素子３への通電が制御されるようになっている。
なお、有機ＥＬ素子３および駆動素子４の詳細な構造については後述する。

（ＳＬアレイ）
図５は、レンズアレイ３１としてのＳＬアレイの斜視図である。このレンズアレイ（ＳＬアレイ）３１は、ＳＬ素子３１ａを千鳥状に２列配列（配置）したものである。そして、千鳥状に配置された各ＳＬ素子３１ａの隙間には黒色のシリコーン樹脂３２が充填されており、さらにその周囲にはフレーム３４が配置されている。

前記ＳＬ素子３１ａは、その中心から周辺にかけて放物線上の屈折率分布を有している。そのため、ＳＬ素子３１ａに入射した光は、その内部を一定周期で蛇行しながら進む。
よって、このＳＬ素子３１ａの長さを調整すれば、画像を正立等倍結像させることができる。そして、このように正立等倍結像するＳＬ素子３１ａにあっては、隣接するＳＬ素子３１ａどうしが作る像を重ね合わせることが可能になり、広範囲の画像を得ることができる。したがって、図５に示したＳＬアレイ３１は、ラインヘッド１全体からの光を精度よく結像させることができるようになっている。

（有機ＥＬ素子および駆動素子）
次に、ラインヘッドにおける有機ＥＬ素子や駆動素子等の詳細な構成について、図６（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。
発光層６０で発光した光を画素電極２３側から出射する、いわゆるボトムエミッション型である場合には、素子基板２側から発光光を取り出す構成であるので、素子基板２としては透明あるいは半透明のものが採用される。例えば、ガラス、石英、樹脂（プラスチック、プラスチックフィルム）等が挙げられ、特にガラス基板が好適に用いられる。

また、発光層６０で発光した光を陰極（対向電極）５０側から出射する、いわゆるトップエミッション型である場合には、この素子基板２の対向側である封止基板側から発光光を取り出す構成となるので、透明基板及び不透明基板のいずれも用いることができる。不透明基板としては、例えば、アルミナ等のセラミックス、ステンレススチール等の金属シートに表面酸化などの絶縁処理を施したものの他に、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などが挙げられる。
本実施形態では、ボトムエミッション型が採用され、したがって素子基板２には透明なガラスが用いられるものとする。

素子基板２上には、画素電極２３に接続する駆動用ＴＦＴ１２３（駆動素子４）などを含む回路部１１が形成されており、その上に有機ＥＬ素子３が設けられている。有機ＥＬ素子３は、陽極として機能する画素電極２３と、この画素電極２３からの正孔を注入／輸送する正孔輸送層７０と、有機ＥＬ物質からなる発光層６０と、陰極５０とが順に形成されたことによって構成されている。

ここで、有機ＥＬ素子３および駆動用ＴＦＴ１２３（駆動素子４）を図４に対応した模式図で示すと、図６（ｂ）に示すようになる。図６（ｂ）において、電源線７は駆動素子４のソース／ドレイン電極に接続し、電源線８は有機ＥＬ素子３の陰極５０に接続している。
そして、このような構成のもとに有機ＥＬ素子３は、図６（ａ）に示すように、正孔輸送層７０から注入された正孔と陰極５０からの電子とが発光層６０で結合することにより、発光をなすようになっている。

陽極として機能する画素電極２３は、ボトムエミッション型である本実施形態では、透明導電材料によって形成され、具体的にはＩＴＯが好適に用いられている。
正孔輸送層７０の形成材料としては、特に３，４−ポリエチレンジオシチオフェン／ポリスチレンスルフォン酸（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）の分散液、すなわち、分散媒としてのポリスチレンスルフォン酸に３，４−ポリエチレンジオキシチオフェンを分散させ、さらにこれを水に分散させた分散液が好適に用いられる。
なお、正孔輸送層７０の形成材料としては、前記のものに限定されることなく種々のものが使用可能である。例えば、ポリスチレン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリアセチレンやその誘導体などを、適宜な分散媒、例えば前記のポリスチレンスルフォン酸に分散させたものなどが使用可能である。

発光層６０を形成するための材料としては、蛍光あるいは燐光を発光することが可能な公知の発光材料が用いられる。なお、本実施形態では、例えば発光波長帯域が赤色に対応した発光層が採用されるが、もちろん、発光波長帯域が緑色や青色に対応した発光層を採用するようにしてもよい。この場合、用いる感光体は、その発光領域に感度を持つものを採用する。

発光層６０の形成材料として具体的には、（ポリ）フルオレン誘導体（ＰＦ）、（ポリ）パラフェニレンビニレン誘導体（ＰＰＶ）、ポリフェニレン誘導体（ＰＰ）、ポリパラフェニレン誘導体（ＰＰＰ）、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）、ポリチオフェン誘導体、ポリメチルフェニルシラン（ＰＭＰＳ）などのポリシラン系などが好適に用いられる。また、これらの高分子材料に、ペリレン系色素、クマリン系色素、ローダミン系色素などの高分子系材料や、ルブレン、ペリレン、９，１０−ジフェニルアントラセン、テトラフェニルブタジエン、ナイルレッド、クマリン６、キナクリドン等の低分子材料をドープして用いることもできる。

陰極５０は、前記発光層６０を覆って形成されたもので、例えばＣａを厚さ２０ｎｍ程度に形成し、その上にＡｌを厚さ２００ｎｍ程度に形成して積層構造の電極とし、Ａｌを反射層としても機能させたものである。
また、この陰極５０上には接着層を介して封止基板（図示せず）が貼着されている。

また、このような有機ＥＬ素子３の下方には、前述したように回路部１１が設けられている。この回路部１１は素子基板２上に形成されたものである。すなわち、素子基板２の表面にはＳｉＯ_２を主体とする下地保護層２８１が下地として形成され、その上にはシリコン層２４１が形成されている。このシリコン層２４１の表面には、ＳｉＯ_２及び／又はＳｉＮを主体とするゲート絶縁層２８２が形成されている。

また、前記シリコン層２４１のうち、ゲート絶縁層２８２を挟んでゲート電極２４２と重なる領域がチャネル領域２４１ａとされている。なお、このゲート電極２４２は、図示しない走査線の一部である。一方、シリコン層２４１を覆い、ゲート電極２４２を形成したゲート絶縁層２８２の表面には、ＳｉＯ_２を主体とする第１層間絶縁層２８３が形成されている。

また、シリコン層２４１のうち、チャネル領域２４１ａのソース側には、低濃度ソース領域２４１ｂおよび高濃度ソース領域２４１Ｓが設けられる一方、チャネル領域２４１ａのドレイン側には低濃度ドレイン領域２４１ｃおよび高濃度ドレイン領域２４１Ｄが設けられて、いわゆるＬＤＤ（Light Doped Drain ）構造となっている。これらのうち、高濃度ソース領域２４１Ｓは、ゲート絶縁層２８２と第１層間絶縁層２８３とにわたって開孔するコンタクトホール２４３ａを介して、ソース電極２４３に接続されている。このソース電極２４３は、電源線（図示せず）の一部として構成されている。一方、高濃度ドレイン領域２４１Ｄは、ゲート絶縁層２８２と第１層間絶縁層２８３とにわたって開孔するコンタクトホール２４４ａを介して、ソース電極２４３と同一層からなるドレイン電極２４４に接続されている。

ソース電極２４３およびドレイン電極２４４が形成された第１層間絶縁層２８３の上層には、例えばアクリル系の樹脂成分を主体とする平坦化膜２８４が形成されている。この平坦化膜２８４は、アクリル系やポリイミド系等の、耐熱性絶縁性樹脂などによって形成されたもので、駆動用ＴＦＴ１２３（駆動素子４）やソース電極２４３、ドレイン電極２４４などによる表面の凹凸をなくすために形成された公知のものである。

そして、ＩＴＯ等からなる画素電極２３が、この平坦化膜２８４の表面上に形成されるとともに、該平坦化膜２８４に設けられたコンタクトホール２３ａを介してドレイン電極２４４に接続されている。すなわち、画素電極２３は、ドレイン電極２４４を介して、シリコン層２４１の高濃度ドレイン領域２４１Ｄに接続されている。

画素電極２３が形成された平坦化膜２８４の表面には、画素電極２３と、前述した無機隔壁２５とが形成されており、さらに無機隔壁２５上には、有機隔壁２２１が形成されている。そして、画素電極２３上には、無機隔壁２５に形成された前記開口２５ａと、有機隔壁２２１に形成された開口２２１ａとの内部、すなわち画素領域に、前記の正孔輸送層７０と発光層６０とが画素電極２３側からこの順で積層され、これによって機能層が形成されている。
なお、この例では、ＥＬ素子を駆動する素子として、素子基板２上にＴＦＴなどの駆動素子４を作り込んだ例を挙げたが、駆動素子４を素子基板２上に作り込まず、駆動素子４を外付けにする、具体的にはＥＬ素子基板の端子領域にドライバＩＣをＣＯＧ実装する、またはドライバＩＣを実装したフレキシブル回路基板をＥＬ素子基板に実装するようにしても良い。

このような構成からなるラインヘッドモジュール１０１は、図１に示したように被露光部となる感光体ドラム９に光を照射し結像して、露光するようになっている。このとき、ラインヘッド１とＳＬアレイ３１とは互いにアライメントされた状態で一体的に保持されているので、使用に際しては、単にラインヘッドモジュール１０１を感光体ドラム９にアライメントするだけでよい。したがって、このラインヘッドモジュール１０１を備えた露光装置１００にあっては、ラインヘッド１とＳＬアレイ３１とを別に用意する場合に比べ、感光体ドラム９に対するアライメントが容易になり、アライメント不良に起因する露光むらが確実に防止されるようになる。

以上説明したように、本実施形態においては、ラインヘッド１を支持する支持体１０の内部に、該ラインヘッド１と熱的に接続された冷却用の流路１０Ｈを設け、この流路１０Ｈ内に冷却媒体１０３ａを流通させてラインヘッド１を冷却している。このため、ラインヘッド１の耐久性が向上し、露光装置の寿命を延ばすことができる。また、本実施形態においては、１つの感光体ドラム９に対して複数のラインヘッド１（すなわち発光素子列３Ａ）が割り当てられている。このため、ラインヘッドの寿命を見かけ上延ばすことができ、高速且つ高光量の印字が可能になる。また、ラインヘッド１の切り換えは支持体１０の回転によって行なわれるため、ラインヘッドモジュール１０１自体の構成がコンパクトになり、露光装置１００、さらにはこの露光装置１００を露光手段とする画像形成装置の小型化が可能になる。

なお、本実施形態では、支持体１０に複数のラインヘッド１を設け、これらを支持体１０の回転によって切り換える構成としたが、本発明は必ずしもこのような構成に限定されない。例えば、支持体１０に設置するラインヘッド１を１本のみとし、支持体１０を回転しない構成とすることも可能である。この場合、チューブ１０３は変形しないので、その材質としては、必ずしも柔軟性を有するものである必要はない。

次に、本発明の露光装置が露光手段として備えられている画像形成装置について説明する。
（タンデム方式の画像形成装置）
図７は本発明の画像形成装置の第１の実施形態を示す図であり、図７中符号８０はタンデム方式の画像形成装置である。この画像形成装置８０は、有機ＥＬアレイラインヘッド１０１Ｋ、１０１Ｃ、１０１Ｍ、１０１Ｙを、対応する同様な構成である４個の感光体ドラム４１Ｋ、４１Ｃ、４１Ｍ、４１Ｙにそれぞれ配置したことにより、露光装置を構成した、タンデム方式のものである。

この画像形成装置８０は、駆動ローラ９１と従動ローラ９２とテンションローラ９３とを備え、これら各ローラに中間転写ベルト９０を、図７中矢印方向（反時計方向）に循環駆動するよう張架したものである。この中間転写ベルト９０に対して、感光体ドラム４１Ｋ、４１Ｃ、４１Ｍ、４１Ｙが所定間隔で配置されている。これら感光体ドラム４１Ｋ、４１Ｃ、４１Ｍ、４１Ｙは、その外周面が像担持体としての感光層となっている。

ここで、前記符号中のＫ、Ｃ、Ｍ、Ｙは、それぞれ黒、シアン、マゼンタ、イエローを意味し、それぞれ黒、シアン、マゼンタ、イエロー用の感光体であることを示している。なお、これら符号（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の意味は、他の部材についても同様である。感光体ドラム４１Ｋ、４１Ｃ、４１Ｍ、４１Ｙは、中間転写ベルト９０の駆動と同期して、図７中矢印方向（時計方向）に回転駆動するようになっている。

各感光体ドラム４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の周囲には、それぞれ感光体ドラム４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の外周面を一様に帯電させる帯電手段（コロナ帯電器）４２（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）と、この帯電手段４２（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）によって一様に帯電させられた外周面を感光体ドラム４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の回転に同期して順次ライン走査する有機ＥＬアレイラインヘッド１０１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）とが設けられている。
ここで、有機ＥＬアレイラインヘッド１０１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）は、前述したようにヘッドケース等によってＳＬアレイ（図示せず）とともに互いにアライメントされた状態で一体的に保持され、ラインヘッドモジュールとして用いられている。

また、この有機ＥＬアレイラインヘッド１０１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）（ラインヘッドモジュール）で形成された静電潜像に現像剤であるトナーを付与して可視像（トナー像）とする現像装置４４（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）と、この現像装置４４（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）で現像されたトナー像を一次転写対象である中間転写ベルト９０に順次転写する転写手段としての一次転写ローラ４５（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）と、転写された後に感光体ドラム４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の表面に残留しているトナーを除去するクリーニング手段としてのクリーニング装置４６（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）とが設けられている。

ここで、各有機ＥＬアレイラインヘッド１０１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）は、それぞれのアレイ方向が感光体ドラム４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の母線に沿うように設置されている。そして、各有機ＥＬアレイラインヘッド１０１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の発光エネルギーピーク波長と、感光体ドラム４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の感度ピーク波長とが略一致するように設定されている。

現像装置４４（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）は、例えば、現像剤として非磁性一成分トナーを用いるもので、その一成分現像剤を例えば供給ローラで現像ローラへ搬送し、現像ローラ表面に付着した現像剤の膜厚を規制ブレードで規制し、その現像ローラを感光体ドラム４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）に接触させあるいは押圧せしめることにより、感光体ドラム４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の電位レベルに応じて現像剤を付着させ、トナー像として現像するものである。

このような４色の単色トナー像形成ステーションにより形成された黒、シアン、マゼンタ、イエローの各トナー像は、一次転写ローラ４５（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）に印加される一次転写バイアスによって中間転写ベルト９０上に順次一次転写される。そして、中間転写ベルト９０上で順次重ね合わされてフルカラーとなったトナー像は、二次転写ローラ６６において用紙等の記録媒体Ｐに二次転写され、さらに定着部である定着ローラ対６１を通ることで記録媒体Ｐ上に定着され、その後、排紙ローラ対６２によって装置上部に形成された排紙トレイ６８上に排出される。

なお、図７中の符号６３は多数枚の記録媒体Ｐが積層保持されている給紙カセット、６４は給紙カセット６３から記録媒体Ｐを一枚ずつ給送するピックアップローラ、６５は二次転写ローラ６６の二次転写部への記録媒体Ｐの供給タイミングを規定するゲートローラ対、６６は中間転写ベルト９０との間で二次転写部を形成する二次転写手段としての二次転写ローラ、６７は二次転写後に中間転写ベルト９０の表面に残留しているトナーを除去するクリーニング手段としてのクリーニングブレードである。

（４サイクル方式の画像形成装置）
次に、本発明に係る画像形成装置の第２の実施の形態について説明する。図８は４サイクル方式の画像形成装置の縦断側面図である。図８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、前記ラインヘッドモジュールからなる像書込手段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。

現像装置１６１は、現像ロータリ１６１ａが軸１６１ｂを中心として矢印Ａ方向に回転するよう構成されたものである。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、矢印Ｂ方向に回転する現像ローラ、１６３ａ〜１６３ｄは、矢印Ｃ方向に回転するトナー供給ローラである。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。

図８中符号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は像書込手段であり、前記のラインヘッドモジュールからなるものである。そして、感光体ドラム１６５と像書込手段（ラインヘッドモジュール）１６７とから、本発明の露光装置が構成されている。
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とは逆の方向となる矢印Ｄ方向に回転駆動されるようになっている。なお、像書込手段１６７を構成するラインヘッドモジュールは、これと感光ドラム１６５との間で位置合わせ（光軸合わせ）がなされた状態に配設されている。

中間転写ベルト１６９は、駆動ローラ１７０ａと従動ローラ１７０ｂとの間に張架されたものである。駆動ローラ１７０ａは、前記感光体ドラム１６５の駆動モータに連結されたもので、中間転写ベルト１６９に動力を伝達するようになっている。すなわち、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とは逆の方向となる矢印Ｅ方向に回動するようになっている。

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、用紙が搬送されるようになっている。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ようになっている。二次転写ローラ１７１は、クラッチによって中間転写ベルト１６９に離当接されるようになっており、クラッチオンで中間転写ベルト１６９に当接され、用紙に画像が転写されるようになっている。

前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に引き込まれて矢印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を矢印Ｇ方向に進行する。１７７は電装品ボックス、１７８は用紙を収納する給紙トレイ、１７９は給紙トレイ１７８の出口に設けられているピックアップローラである。

用紙搬送路において、搬送ローラを駆動する駆動モータとしては、例えば低速のブラシレスモータが用いられている。また、中間転写ベルト１６９については、色ずれ補正などが必要となるためステップモータが用いられている。これらの各モータは、図示を省略した制御手段からの信号によって制御されるようになっている。

図８に示した状態で、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１６２ａ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が矢印Ａ方向に９０度回転する。

中間転写ベルト１６９は１回転して感光体ドラム１６５の位置に戻る。次に、シアン（Ｃ）の２面の画像が感光体ドラム１６５に形成され、この画像が中間転写ベルト１６９に担持されているイエローの画像に重ねて担持される。以下、同様にして現像ロータリ１６１の９０度回転、中間転写ベルト１６９への画像担持後の１回転処理が繰り返される。

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、その後さらに回転位置が制御されて二次転写ローラ１７１の位置で用紙に画像を転写する。給紙トレー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。

このような図７、図８に示した画像形成装置８０、１６０においては、図１に示したような本発明の露光装置が露光手段として備えられている。
したがって、これら画像形成装置８０、１６０にあっては、前述したようにラインヘッドの切り換えによって十分な寿命を確保することができ、また高速な印字も可能である。
なお、本発明の露光装置を備えた画像形成装置は前記実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。また、本発明のラインヘッドモジュールは、プリンタ、コピー機等の種々の画像形成装置に広く適用可能である。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

本発明の露光装置の一実施形態の概略構成を示す模式図である。 （ａ）はラインヘッドモジュールの斜視図、（ｂ）は断面図である。 ラインヘッドモジュールの冷却機構を示す模式図。 ラインヘッドを模式的に示した図である。 ＳＬアレイの斜視図である。 （ａ）はラインヘッドの要部側断面図、（ｂ）は模式図である。 本発明の画像形成装置の第１の実施形態を示す概略構成図である。 本発明の画像形成装置の第２の実施形態を示す概略構成図である。

符号の説明

１…ラインヘッド、２…素子基板、３…有機ＥＬ素子（発光素子）、３Ａ…発光素子列、９…感光体ドラム（感光体）、１０…支持体、１０ａ…回転軸、１０Ｈ…流路、３１…レンズアレイ（光学結像系）、３１ａ…ＳＬ素子（レンズ素子）、８０，１６０…画像形成装置、１００…露光装置、１０１…ラインヘッドモジュール、１０２…冷却機構、１０３…チューブ、１０３ａ…冷却媒体

Claims (11)

1. 整列配置された複数の発光素子を有するラインヘッドを備え、前記発光素子からの光によって感光体に対して露光をなすラインヘッドモジュールであって、
   前記ラインヘッドを支持する支持体と、
   前記支持体の内部に設けられ、該支持体を介して前記ラインヘッドと熱的に接続された冷却媒体流通用の流路とを備えたことを特徴とする、ラインヘッドモジュール。
2. 前記支持体は金属材料によって構成されていることを特徴とする、請求項１記載のラインヘッドモジュール。
3. 前記冷却媒体は、前記ラインヘッドの駆動状況に応じて流通が制御されることを特徴とする、請求項１又は２記載のラインヘッドモジュール。
4. 前記支持体は前記感光体に対して平行な回転軸を有しており、
   前記ラインヘッドは前記支持体の周面上に複数設けられ、該複数のラインヘッドは前記回転軸を中心とした前記支持体の回転によって前記感光体に対して切り換え可能に構成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかの項に記載のラインヘッドモジュール。
5. 前記支持体には、前記流路に対して前記冷却媒体を流入又は流出させるための柔軟なチューブが接続されていることを特徴とする、請求項４記載のラインヘッドモジュール。
6. 前記支持体は、柱状体又は板状体からなることを特徴とする、請求項４又は５記載のラインヘッドモジュール。
7. 前記複数のラインヘッドのそれぞれについて、前記発光素子からの光を結像させる光学結像系が設けられていることを特徴とする、請求項４〜６のいずれかの項に記載のラインヘッドモジュール。
8. 前記発光素子はエレクトロルミネッセンス素子であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかの項に記載のラインヘッドモジュール。
9. 前記発光素子は有機エレクトロルミネッセンス素子であることを特徴とする、請求項８記載のラインヘッドモジュール。
10. 請求項１〜９のいずれかの項に記載のラインヘッドモジュールと、前記ラインヘッドモジュールに備えられる発光素子からの光によって露光される感光体とを備えたことを特徴とする、露光装置。
11. 請求項１０記載の露光装置を露光手段として備えたことを特徴とする、画像形成装置。
    
    

Images