JP2012040698A - 発光素子アレイチップ、発光素子ヘッドおよび画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】主走査方向に列状に配される発光サイリスタL1、L2、L3、L4、…と、発光サイリスタL1、L2、L3、L4、…を駆動する信号を入出力するためのボンディングパッド82と、発光サイリスタL1、L2、L3、L4、…とボンディングパッド82とを接続する配線部と、配線部に接続し、配線部に入力する外乱から配線部および発光サイリスタL1、L2、L3、L4、…を保護するための保護素子113と、を備えることを特徴とする発光素子アレイチップC1。
【選択図】図6
Description
また特許文献2には、左側回路と右側回路に分かれ、左右の回路ごとに、クロックパルスφ1,φ2、スタートパルスφS、書込み信号φIをそれぞれ別系統とし、電源VGKのみは共通とする自己走査型発光素子アレイチップが開示されている。
前記保護素子は、前記サイリスタの少なくとも前記基板側三層と共に形成されることを特徴とする請求項1に記載の発光素子アレイチップである。
請求項3に記載の発明は、前記保護素子は、電流制限抵抗としての機能を更に有することを特徴とする請求項1または2に記載の発光素子アレイチップである。
請求項4に記載の発明は、前記保護素子は、前記発光素子を点灯させるための点灯信号を送信する配線部に接続することを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の発光素子アレイチップである。
請求項2の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、保護素子を発光素子と共に作製することができる。
請求項3の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、発光素子アレイチップの駆動を行なう駆動回路の構成がより簡単になる。
請求項4の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、外乱から発光素子を保護することができる。
請求項5の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、より安定的に動作する発光素子ヘッドを提供することができる。
請求項6の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、より画像の乱れが少ない画像形成装置を提供することができる。
<画像形成装置の説明>
図1は本実施の形態が適用される画像形成装置の全体構成の一例を示した図である。
図1に示す画像形成装置1は、一般にタンデム型と呼ばれる画像形成装置である。この画像形成装置1は、各色の画像データに対応して画像形成を行なう画像形成プロセス部10、画像形成プロセス部10を制御する画像出力制御部30、例えばパーソナルコンピュータ(PC)2や画像読取装置3に接続され、これらから受信された画像データに対して予め定められた画像処理を施す画像処理部40を備えている。
また、画像形成プロセス部10は、各画像形成ユニット11Y、11M、11C、11Kの感光体ドラム12にて形成された各色のトナー像を記録媒体の一例としての記録用紙に多重転写させるために、この記録用紙を搬送する用紙搬送ベルト21と、用紙搬送ベルト21を駆動させるロールである駆動ロール22と、感光体ドラム12のトナー像を記録用紙に転写させる転写手段の一例としての転写ロール23と、記録用紙にトナー像を定着させる定着手段の一例としての定着器24とを備えている。
その後、合成トナー像が静電転写された記録用紙は、定着器24まで搬送される。定着器24に搬送された記録用紙上の合成トナー像は、定着器24によって熱および圧力による定着処理を受けて記録用紙上に定着され、画像形成装置1から排出される。
図2は、本実施の形態が適用される発光素子ヘッド14の構成を示した図である。この発光素子ヘッド14は、ハウジング61と、発光素子として複数のLEDを備えた発光部63と、発光部63や信号発生回路100(後述の図3参照)等を搭載する回路基板62と、発光部63から出射された光出力を結像させて感光体を露光し静電潜像を形成させるための光学素子の一例としてのロッドレンズ(径方向屈折率分布型レンズ)アレイ64とを備えている。
図3は、発光素子ヘッド14における回路基板62および発光部63の上面図である。
図3に示すように、発光部63は、回路基板62上に、60個の発光素子アレイチップの一例としての発光チップC(C1〜C60)を、主走査方向に二列に向かい合わせて千鳥状に配置して構成されている。さらに、回路基板62は、発光チップCの発光素子アレイ(後述の図4参照)を駆動する信号を生成する信号発生回路100を搭載している。
図4(a)〜(b)は、本実施の形態が適用される発光チップCの構造を説明した図である。
図4(a)は、発光チップCをLEDの光が出射する方向から見た図である。また図4(b)は、図4(a)のIVb−IVb断面図である。
発光チップCには、発光素子アレイの一例として主走査方向に列状に配される複数のLED81が直線状に等間隔で配されている。また基板80の両側に発光素子アレイを駆動する信号を入出力するための電極部の一例としてのボンディングパッド82が発光素子アレイを挟むようにして配されている。そしてそれぞれのLED81には光が出射する側にマイクロレンズ83が形成されている。このマイクロレンズ83により、LED81から出射した光は集光され、感光体ドラム12(図2参照)に対して、効率よく光を入射させることができる。
このマイクロレンズ83は、光硬化性樹脂等の透明樹脂からなり、より効率よく光を集光するためその表面は非球面形状をとることが好ましい。また、マイクロレンズ83の大きさ、厚さ、焦点距離等は、使用されるLED81の波長、使用される光硬化性樹脂の屈折率等により決定される。
なお、本実施の形態では、発光チップCとして例示した発光素子アレイチップとして自己走査型発光素子アレイ(SLED:Self-Scanning Light Emitting Device)チップを使用するのが好ましい。自己走査型発光素子アレイチップは、発光素子アレイチップの構成要素としてpnpn構造を持つ発光サイリスタを用い、発光素子の自己走査が実現できるように構成したものである。
図5に示したように、回路基板62上には、信号発生回路100から発光チップCに対して点灯信号φI(φI1〜φI60)を送信する信号ライン101(101_1〜101_60)、転送信号CK1(CK1_1〜1_6)を送信する信号ライン102(102_1〜102_6)、転送信号CK2(CK2_1〜2_6)を送信する信号ライン103(103_1〜103_6)、転送信号CKS(CKS_1〜S_6)を送信する信号ライン104(104_1〜104_6)が配線されている。また回路基板62上には、発光チップC(C1〜C60)に電力を供給する+3.3Vの電源ライン105および接地(GND)された電源ライン106が配線されている。
つまり、各発光チップCには、信号ライン101を介して、各発光チップCに対する点灯信号φIが入力される。また、信号ライン102を介して転送信号CK1(CK1_1〜1_6)が、信号ライン103を介して転送信号CK2(CK2_1〜2_6)が、信号ライン104を介して転送信号CKS(CKS_1〜S_6)がそれぞれ各発光チップCに入力される。転送信号CK1、転送信号CK2、転送信号CKSは、それぞれ10個の発光チップCを駆動することができるため、信号線102,103,104はそれぞれ6組ずつで足りる。
奇数番目転送サイリスタS1、S3、…、S59のカソード端子K1、K3、…、K59は抵抗R1Aを介して信号発生回路100に接続されているが、抵抗R1Aと信号発生回路100との間は、抵抗R1Bが接続された信号線とコンデンサC1が接続された信号線とを並列に分岐したレベルシフト回路111が配されている。
さらに、偶数番目の転送サイリスタのカソード端子K2、K4、…、K60は抵抗R2Aを介して信号発生回路100に接続されているが、抵抗R2Aと信号発生回路100との間は、抵抗R2Bが接続された信号線とコンデンサC2が接続された信号線とを並列に分岐したレベルシフト回路112が配されている。
また、各転送サイリスタS1〜S60のゲート端子G1〜G60と、各転送サイリスタS1〜S60に対応して設けられた発光サイリスタL1〜L60のゲート端子とは各々接続される。さらに、各転送サイリスタS1〜S60のゲート端子G1〜G60には、ダイオードCR1〜CR60のアノード端子が接続されている。ダイオードCR1〜CR60のカソード端子は、次段のゲート端子に各々接続されている。すなわち、各ダイオードCR1〜CR60は直列接続されている。
(1)初期状態では、すべての転送サイリスタS1、S2、S3、S4、…、S60には電流が流れないため、オフしている(図7(a))。
その後、転送サイリスタS1のゲート電流により、Tr2がオンし、それによってTr1のース電流(Tr2のコレクタ電流)が流れ、Tr1がオンするという順序で転送サイリスタS1がオンし始め、ゲート電流が徐々に上昇する。それとともに、レベルシフト回路111のコンデンサC1に電流が流れ込むことで、転送信号CK1の電位も徐々に上昇する。
そして転送サイリスタS1が完全にオンし、定常状態になると各点の電位は図8−3に示したようになる。すなわち、転送サイリスタS1のオン状態を保持するための電流がレベルシフト回路111の抵抗R1Bに流れるが、コンデンサC1には流れない。なお、転送信号CK1の電位は、CK1電位=1.8−1.8×R1B/(R1A+R1B)である。
次に、保護素子113について更に詳細に説明を行なう。
図9は、保護素子113の第1の形態を説明した図である。
図9は、保護素子113が配された発光チップCの断面図であり、点灯信号φIを送信する信号ライン101に沿った断面を示している。図9に示すように、発光チップCは、基板80上に点灯信号φIを入力するためのボンディングパッド82と、保護素子113と、発光サイリスタL1〜L60が順に形成されている。また絶縁層114を介して信号ライン101が、ボンディングパッド82、保護素子113、発光サイリスタL1〜L60上に延びている。そして信号ライン101は、カソード端子115を介してボンディングパッド82、保護素子113、発光サイリスタL1〜L60と接続している。
図10は、保護素子113が配された発光チップCの断面図である。図10に示した発光チップCは、図9で示した発光チップCに対し、保護素子113が三層構造を採る点で異なる。即ち、保護素子113は、サイリスタの基板80側三層を利用して形成されている。
このような形態の保護素子113でもpnpの各層のpn接合間に逆バイアス状態の領域が存在するため保護素子としての機能を持たせることができる。そして図10で示した保護素子113場合は、三層構造であるため基板80との段差がより少ない。そのため図9に示した四層構造で形成する場合に比べ、信号ライン101を形成する際の段差がより少なくなる。そのため信号ライン101の断線が生じにくくなるという利点がある。
図11は、保護素子113が配された発光チップCの断面図である。図11に示した発光チップCは、図9で示した発光チップCに対し、保護素子113が、信号ライン101の途中に設けられる。そのため信号ライン101は、保護素子113上に連続して形成されずに、保護素子113の両端に接続する。このような形態を採ることで、保護素子113に電流制限抵抗としての機能を更に付与することができる。即ち、保護素子113はサイリスタの四層構造を採るが、図11における最上層であるカソード層はシート抵抗が他の層に比べ低いため、抵抗として利用することができる。そして保護素子113を形成する際に、基板80上に占める面積を調整することで、保護素子113に予め定められた抵抗値を持たせることができる。よってこれにより保護素子113は、電流制限抵抗である抵抗RID(図6参照)の機能をも併せて有することになる。なお本実施の形態の場合のように、保護素子113に電流制限抵抗としての機能を更に付与した場合は、抵抗RIDは設けなくてよい。
ただし、保護素子113は、点灯信号φIを送信する信号ライン101および転送信号CKSを送信する信号ライン104に接続させることがより好ましく、更に点灯信号φIを送信する信号ライン101に接続させることが特に好ましい。
更に、ボンディングパッド82の後段に電流制限抵抗を作製する場合、即ち配線部に接続して電流制限抵抗を作製する場合は、予め定められた抵抗値(例えば、50Ω〜100Ω)を与えるためには、発光チップ中で電流制限抵抗が占有する面積が大きくなりやすい。そのため発光チップ全体のサイズも大きくなりやすい。一方、本実施の形態の保護素子113では、その発光チップC中で保護素子113が占有する面積は、大体発光サイリスタL1〜L2と同様の大きさで足りる。そのため発光チップ全体のサイズも大きくなりにくい。
Claims (6)
- 主走査方向に列状に配される複数の発光素子を有する発光素子アレイと、
前記発光素子アレイを駆動する信号を入出力するための電極部と、
前記発光素子アレイと前記電極部とを接続する配線部と、
前記配線部に接続し、当該配線部に入力する外乱から当該配線部および前記発光素子アレイを保護するための保護素子と、
を備えることを特徴とする発光素子アレイチップ。 - 前記発光素子は、基板上に形成されるサイリスタからなり、
前記保護素子は、前記サイリスタの少なくとも前記基板側三層と共に形成されることを特徴とする請求項1に記載の発光素子アレイチップ。 - 前記保護素子は、電流制限抵抗としての機能を更に有することを特徴とする請求項1または2に記載の発光素子アレイチップ。
- 前記保護素子は、前記発光素子を点灯させるための点灯信号を送信する配線部に接続することを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の発光素子アレイチップ。
- 主走査方向に列状に配される複数の発光素子を有する発光素子アレイと、当該発光素子アレイを駆動する信号を入出力するための電極部と、当該発光素子アレイと当該電極部とを接続する配線部と、当該配線部に接続し、当該配線部に入力する外乱から当該配線部および当該発光素子アレイを保護するための保護素子と、を備える発光素子アレイチップと、
前記発光素子アレイの光出力を結像させて感光体を露光し静電潜像を形成させるための光学素子と、
を備えることを特徴とする発光素子ヘッド。 - トナー像を形成させるトナー像形成手段と、
前記トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
前記トナー像を記録媒体に定着する定着手段と、を有し、
前記トナー像形成手段は、
主走査方向に列状に配される複数の発光素子を有する発光素子アレイと、当該発光素子アレイを駆動する信号を入出力するための電極部と、当該発光素子アレイと当該電極部とを接続する配線部と、当該配線部に接続し、当該配線部に入力する外乱から当該配線部および当該発光素子アレイを保護するための保護素子と、を備える発光素子アレイチップと、当該発光素子アレイの光出力を結像させて感光体を露光し静電潜像を形成させるための光学素子と、
を有する発光素子ヘッドを備えることを特徴とする画像形成装置。
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