JP3428929B2 - Ledアレー装置及び画像形成装置 - Google Patents
Ledアレー装置及び画像形成装置Info
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Description
び画像形成装置に関し、特に、電子写真記録方式により
記録媒体に永久可視像を形成するための記録用発光素子
として用いられるLEDアレー装置及びこのようなLE
Dアレー装置を備える画像形成装置に関する。
単にSLEDとも呼ぶ。)は特開平1−238962号
公報、特開平2−208067号公報、特開平2−21
2170号公報、特開平3−20457号公報、特開平
3−194978号公報、特開平4−5872号公報、
特開平4−23367号公報、特開平4−296579
号公報、特開平5−84971号公報及びジャパンハー
ドコピー'91(A−17)駆動回路を集積した光プリ
ンタ用発光素子アレイの提案、電子情報通信学会('9
0.3.5)PNPNサイリスタ構造を用いた自己走査
型発光素子(SLED)の提案等で紹介されており,記
録用発光素子として注目されている。
3を参照して説明する。図3に、従来のSLEDの一部
回路図を示し、その動作について説明する。
圧にあたり、図3の抵抗Rを介してφSにカスケードに
接続されているダイオードに図3のように接続されてい
る。
スタST1からST5がアレー状に配列したものと、発
光用サイリスタSL1からSL5がアレー状に配列した
ものとからなり、それぞれのサイリスタのゲート信号は
接続され、1番目のサイリスタはφSの信号入力部に接
続される。ただし、各サイリスタは、図3に示されるよ
うに5個に限定されるものではなく、その他の任意の個
数であって良い。
に接続されたダイオードのカソードに接続されて、3番
目は次のダイオードのカソードにと言うように構成され
ている。
LEDの動作について、図3及び図4を参照して説明す
る。図4に、図3に示されるSLEDを制御するための
信号のタイミングチャートを示し、図4に示される例
は、全素子を点灯する場合の例である。
発光について説明する。転送のスタートはφSを0Vか
ら5Vに変化させることにより始まる。
て、Va=5V、Vb=3.7V(ダイオードの順方向
電圧降下を1.3Vとする)、Vc=2.4V、Vd=
1.1V、Ve以降は0Vとなり転送用サイリスタST
1とST2のゲー卜信号が0Vからそれぞれ5V、3.
7Vと変化する。
により転送用サイリスタST1のそれぞれの電位はアノ
ード:5V、カソード:0V、ゲート:3.7Vとなり
サイリスタのON条件となり、転送用サイリスタST1
がONする。
イリスタST 1がONしているためVa≒5Vとな
る(サイリスタはONするとアノードとゲート間の電位
が略等しくなる。)。
イリスタのON条件が保持され1木目のシフト動作が完
了する。
が入力する端子に入力する発光用サイリスタのφI信号
を、5Vから0Vにすると転送用サイリスタがONした
条件と同じになるため発光用サイリスタSL1がONし
て、1番目のLEDが点灯することになる。
より発光用サイリスタのアノード・カソード間の電位差
が無くなりサイリスタの最低保持電流を流せなくなるた
め発光用サイリスタSL1がOFFすることによりOF
Fする。
N条件の転送について説明する。発光用サイリスタSL
1がOFFしてもφ1が0Vのままなので転送用サイリ
スタST1はONのままとなり転送用サイリスタST1
のゲート電圧Va≒5Vであり、Vb=3.7Vであ
る。
ることにより転送用サイリスタST2の電位はアノー
ド:5V、カソード:0V、ゲート:3.7Vとなるこ
とより転送用サイリスタST2はONする。
1を0Vから5Vに変えることにより転送用サイリスタ
ST1は発光用サイリスタSL1がOFFしたのと同様
にOFFする。
1からST2に移る。そして、φIを5Vから0Vにす
ると発光用サイリスタSL2がONし発光する。
光用サイリスタのみ発光できる理由は、転送用サイリス
タがONしていない場合、ONしているサイリスタの隣
のサイリスタを除いてゲート電圧が0Vであるためサイ
リスタのON条件とならないからである。
タがONすることによりφIの電位は3.4V(発光用
サイリスタの順方向電圧降下分)となるため、隣のサイ
リスタは、ゲート・カソード間の電位差がないためON
することができない。
り、発光用サイリスタがONとなり発光すると述べた
が、実際のプリント動作においては当然、そのタイミン
グで実際に発光させるか、させないかを画像データφD
に対応させて制御する必要がある。
これを示す信号で、SLEDのφI端子には、外部にお
いてφIと画像信号の論理和をとり、画像データが0V
の場合のみ、実際にSLEDのφI端子が0Vになり発
光し、画像データが5Vの場合はSLEDのφI端子が
5Vのままとなって発光しないようになっている。
を参照して説明した従来のSLEDを画像形成装置に実
装させた場合について、図5を参照して説明する。
た電子写真記録方式の画像形成装置の構造図を示す。
チップを実装した露光部、702はその受光部である感
光体ドラム、703はドラム帯電器、704はトナーを
付着させる現像器、705はドラム上のトナーを転写ベ
ルト707上の紙708に転写する転写器、706は転
写後、感光体ドラム702に残ったトナーを除去するク
リーナである。
る。710はSLEDアレー半導体チップ、711はチ
ップアレーを乗せる基準となるセラミック台、712は
光学系の基準となるアルミフレームである。
プ710上の発光点列と感光体ドラム702に焦点を持
つセルフォックレンズアレイ(商品名である。以下、単
にSLAと記す。)、714はトナー飛散(詳細につい
ては後述する)防止電界生成のための電極、715は露
光部701のうち、アルミフレーム712の反対側をカ
バー・支持するモールド部材、716は電極714に直
流電圧を印可する電源、717はそのスイッチである。
の画像形成の流れを説明する。まずドラム帯電器703
により感光体ドラム702上を一様に負帯電する。
702上を画像パターンに従って露光し、露光部分を正
帯電させ、静電潜像を形成する。次に静電潜像に対し現
像器704から負帯電トナーを供給し正帯電部に吸着さ
せ、感光体ドラム702上にトナー像を形成する。
ナー像を転写し、紙708上にトナー像を形成する。
ナ706によって残ったトナーを拭き取り、再度帯電の
プロセスに戻る。
いて説明する。この電子写真プロセスにおいてクリーナ
706による残トナー回収が不十分な場合、感光体ドラ
ム702上に帯電粒子であるトナーが残ったまま、その
まま次プロセスに移る。
01に露光されたときに感光体ドラム702上に形成さ
れる静電界分布により感光体ドラム702上で電位的に
不安定であった残トナーが感光体ドラム702を離れて
飛散し、これがSLA713表面に付着し、その後の露
光状態を悪化させ画像不良を起こすことがわかってい
る。
て図6を参照してさらに詳細に説明する。図6に、図5
における露光部の拡大図を示し、トナー飛散による露光
不良防止手段について示す。
10はSLEDアレー半導体チップ、811はチップア
レーを乗せる基準となるセラミック台、812は光学系
の基準となるアルミフレーム、813はSLA、815
は露光部のカバー及び支持をするモールド部材である。
の電源、817はそのスイッチである。また、残トナー
飛散防止のため電源814を設け、負電界を発すること
によって飛散した残トナーがSLA813に飛来しない
ような工夫がなされている。
る。図6においては、帯電粒子818が飛散防止用の電
極814の電界により軌道を変え、SLA813に付着
しなくなる様子を模式的に示したものである。
壊)一方、図6に示されるような従来技術においては、
この飛散防止用の電極814において静電気耐圧の低い
SLED半導体チップ810の静電気破壊が起こりやす
くなっていることが問題となっている。
防止用の電極814に外部から静電気放電が起こった場
合に、モールド部材815を介して電流が流れてSLE
Dアレー半導体チップ810の破壊が起こる場合がある
のである。(以降、静電気放電はスイッチ817オフ
で、飛散防止用の電極814に電圧がかかっていない状
態に起こるものとする。)
への人体接触によるものが挙げられる。静電気放電はア
ルミフレーム812にも起こりうるが、アルミフレーム
812は十分な接地が施されているためSLEDアレー
半導体チップ810の静電気放電破壊に繋がらない。
来、この問題を解決するために、以下のような手段が用
いられてきた。1つは、モールド部材815をより通電
しにくい部材に交換し、チップへの放電を防ぐ手段であ
る。
やすい金属などに交換し、アルミフレーム812同様に
十分に接地し、電極814との間には部分的に個別絶縁
体を挟むなどの手段である。
る。図7に、従来のSLEDの静電気放電対策の概略図
を示す。
817は図6に示される対応する部材と同様であるので
説明を省略する。
定した金属カバー、915は、電極914と金属カバー
916間を絶縁するための絶縁部材である。
より、従来の装置では、SLED半導体チップを静電気
放電から保護することができる。
来技術において通電しにくい部材を用いる手段では、材
質や表面加工がモールド部材に比べ高価になるという問
題点を有している。
手段では、部材が、絶縁部材と金属部材の2つとなるの
で組立工程が増え、また金属部材は、モールドに比べ高
価になる、といった問題点を有している。
簡便な構造で、コストアップを回避しつつ、静電気破壊
が発生することを防止することが可能なLEDアレー装
置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
に、本発明に係るLEDアレー装置は、複数のLED発
光素子により構成されるLEDアレー半導体チップを複
数個基板上に形成し、所定の駆動信号と発光パターンと
により発光動作を行なうLEDアレー装置において、前
記LEDアレー半導体チップを装置外部と隔離保護する
絶縁部材と、該絶縁部材との間にエアギャップを有し、
トナー付着防止用の電圧が印加される電極部と、を備
え、該電極部が、前記絶縁部材の両端で該絶縁部材に対
して固定されていることを特徴とする。
ギャップを有している状態で、前記電極部に向かって凸
部を備えることを特徴とする。
かい合う所定の位置に、該LEDアレー半導体チップか
らの光を結像させるレンズアレイを備えることを特徴と
する。
させるための電極であることを特徴とする。
ベース基板上に複数個形成されていると共に、前記LE
D発光素子として、アレー状に並べられた発光用サイリ
スタを用い、該発光用サイリスタのうち、発光、若しく
は非発光の制御を行なう発光用サイリスタを指定するた
めに、前記発光用サイリスタのそれぞれに対応させた、
アレー状に並べた複数の転送用サイリスタと、該転送用
サイリスタの中で発光用サイリスタを指定することとな
る転送用サイリスタのオン状態を隣接間転送するための
制御信号を入力するための制御信号入力部と、前記転送
用サイリスタによって指定された発光用サイリスタを発
光、若しくは非発光制御するための発光制御信号を入力
する発光制御信号入力部と、アレー状に並んだ転送用サ
イリスタのうちの第1番目の転送用サイリスタをオン状
態とするためのスタート信号を入力するスタート信号入
力部と、前記発光用サイリスタ及び前記転送用サイリス
タのアノードに正電位を供給するための正極側電源入力
部と、前記制御信号、発光制御信号及びスタート信号の
負側の基準電位を供給するための負極側電源入力部と、
を備え、所望の発光用サイリスタを所望のタイミングで
発光させる自己走査型LEDアレー装置であることを特
徴とする。
稿の画像を読み取る画像読取手段と、該画像読取手段に
より読み取られた画像に基づいて発光する、上記LED
アレー装置と、該LEDアレー装置から発せられた光に
基づいて画像を形成する画像形成手段と、を備えること
を特徴とする。
ら前記レンズアレイに飛来する帯電粒子が、前記レンズ
アレイに付着することを抑制するための電界を発生する
電極であることを特徴とする。
置及び画像形成装置によれば、電極部が絶縁部材とエア
ギャップを有しているため、LEDアレー半導体チップ
が形成されている範囲外においてのみ絶縁部材と電極部
との機械的接合部を備えることとなり、絶縁部材と電極
部とが密着した状態とならないため、LEDアレー半導
体チップの静電破壊の防止を簡易な構造で、コストアッ
プを避けつつ実現することができる。
えているため、電極部が外部からの応力によって折れた
りすることを回避することができる。
合う所定の位置に、LEDアレー半導体チップからの光
を結像させるレンズアレイを備えているため、LEDア
レー半導体チップからの光を適切に導光することができ
る。
発生させているため、レンズアレイに接近する帯電粒子
を確実に制御することができる。
スタと転送用サイリスタとを用いる自己走査型LEDア
レー装置であるため、所望の発光用サイリスタを所望の
タイミングで発光させることができ、さらに利便性を向
上させることができる。
から発せられた光に基づいて画像を形成する画像形成手
段を備えているため、高画質の画像を簡便に形成するこ
とができる。
に付着するのを防止するように電界を発生させているた
め、レンズアレイが汚れてしまうのを適切に防止するこ
とができる。
の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただ
し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、
材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載が
ない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣
旨のものではない。
係るLEDアレー装置及び画像形成装置の一実施形態に
ついて説明する。
あり、本発明に係るLEDアレー装置の一実施形態を用
いた露光部の断面図である。
により形成されるLEDアレー半導体チップとしてのS
LEDアレー半導体チップ、111はチップアレーを乗
せる基準となるセラミック台、112は光学系の基準と
なるアルミフレームである。
LA、114は、電極部としてのトナー飛散防止電界生
成のための電極、115は、絶縁部材としての露光部の
カバー及び支持をするモールド部材、116は飛散防止
用の電極114のための電源、117はそのスイッチで
ある。
ルド部材115との間に1〜2mmのエアギャップを作
る。ただし、本発明に係るLEDアレー装置において
は、エアギャップとしてこのような1〜2mmの範囲に
限定されるものではなく、その他の適宜な値であって良
い。
0の回路及び発光動作については、従来技術において、
図3及び図4を参照して説明した場合と同様であるの
で、その詳細な説明を省略する。
入力する部分が制御信号入力部となり、φDが入力する
部分が発光制御信号入力部となり、φSが入力する部分
がスタート信号入力部となり、5V電圧が入力する部分
が正極側電源入力部となり、VGAが入力する部分が負
極側電源入力部となる。
ールド部材115側からの斜視図を示す。図2におい
て、210は、LED発光素子により形成されるLED
アレー半導体チップとしてのSLEDアレー半導体チッ
プ、212はアルミフレーム、214は、電極部として
のトナー飛散防止電界生成のための電極、215は露光
部のカバー及び支持をする、絶縁部材としてのモールド
部材である。
おいてモールド部材215に固定されている。217
は、電極214からの引き出し線であり、実際にはスイ
ッチ117、電源116のように繋がっている。
材215に固定し、エアギャップを挿入することにより
事故的に電極214に静電気放出が発生した場合、電極
214からSLEDアレー半導体チップ210への直接
的な放電が起こりにくくなり、電荷は両端218、21
9を介してモールド部材215、アルミフレーム212
と伝わり、接地点に放出される。
てのモールド部材215の突起であり、電極214には
非接触であるが、電極214が露光部外部からの応力に
よって折れ曲がるのを防ぐようにするため設けられてい
る。
EDアレー装置の一実施形態においては、図1に示され
るように、電極114がモールド部材115とエアギャ
ップを有して結合されているため、SLEDアレー半導
体チップ110の静電気放電破壊を効果的に防止するこ
とができる。
装置の実施形態を説明したが、上記LEDアレー装置を
画像形成装置に適用させることができる。
取手段として原稿を照射する露光部等を備え、この読み
取った原稿の画像に基づき上述のLEDアレー装置が発
光し、この発光に基づき像担持体等に潜像を形成すると
して良い。
発明に係る画像形成装置の一実施形態となる。このよう
な画像形成装置であっても、上述のような本発明に係る
LEDアレー装置の一実施形態と同様の効果が得られる
ことは明白である。
LEDアレー半導体チップを用いたLEDアレー装置に
おいて、LEDアレー半導体チップをカバーする絶縁部
材に接地されていない状態の電極部を結合させる場合、
従来、静電気放電により電極部及びモールド部材を介し
てLEDアレー半導体チップが静電気破壊が発生する場
合があるという問題点を、LEDアレー装置をカバーす
る絶縁部材と接地されていない状態の電極部を密着させ
ず、問にエアギャップを設けることにより、静電気破壊
しにくい構造を、簡便な構造で、容易かつ安価に実現す
ることが可能なLEDアレー装置及び画像形成装置を提
供することができる。
用いた露光部の断面図である。
斜視図である。
のタイミングチャートである。
録方式の画像形成装置の構造図である。
である。
る。
Claims (7)
- 【請求項1】 複数のLED発光素子により構成される
LEDアレー半導体チップを複数個基板上に形成し、所
定の駆動信号と発光パターンとにより発光動作を行なう
LEDアレー装置において、 前記LEDアレー半導体チップを装置外部と隔離保護す
る絶縁部材と、 該絶縁部材との間にエアギャップを有し、トナー付着防
止用の電圧が印加される電極部と、を備え、 該電極部が、前記絶縁部材の両端で該絶縁部材に対して
固定されている ことを特徴とするLEDアレー装置。 - 【請求項2】 前記絶縁部材が、 前記電極部とエアギャップを有している状態で、前記電
極部に向かって凸部を備えることを特徴とする請求項1
に記載のLEDアレー装置。 - 【請求項3】 前記LEDアレー半導体チップに向かい
合う所定の位置に、該LEDアレー半導体チップからの
光を結像させるレンズアレイを備えることを特徴とする
請求項1又は2に記載のLEDアレー装置。 - 【請求項4】 前記電極部が、 前記レンズアレイ付近に電界を発生させるための電極で
あることを特徴とする請求項3に記載のLEDアレー装
置。 - 【請求項5】 前記LEDアレー半導体チップが、ベー
ス基板上に複数個形成されていると共に、 前記LED発光素子として、アレー状に並べられた発光
用サイリスタを用い、該発光用サイリスタのうち、発
光、若しくは非発光の制御を行なう発光用サイリスタを
指定するために、前記発光用サイリスタのそれぞれに対
応させた、アレー状に並べた複数の転送用サイリスタ
と、 該転送用サイリスタの中で発光用サイリスタを指定する
こととなる転送用サイリスタのオン状態を隣接間転送す
るための制御信号を入力するための制御信号入力部と、 前記転送用サイリスタによって指定された発光用サイリ
スタを発光、若しくは非発光制御するための発光制御信
号を入力する発光制御信号入力部と、 アレー状に並んだ転送用サイリスタのうちの第1番目の
転送用サイリスタをオン状態とするためのスタート信号
を入力するスタート信号入力部と、 前記発光用サイリスタ及び前記転送用サイリスタのアノ
ードに正電位を供給するための正極側電源入力部と、 前記制御信号、発光制御信号及びスタート信号の負側の
基準電位を供給するための負極側電源入力部と、を備
え、 所望の発光用サイリスタを所望のタイミングで発光させ
る自己走査型LEDアレー装置であることを特徴とする
請求項1から4のいずれか1項に記載のLEDアレー装
置。 - 【請求項6】 原稿の画像を読み取る画像読取手段と、 該画像読取手段により読み取られた画像に基づいて発光
する、上記請求項1から5のいずれか1項に記載のLE
Dアレー装置と、 該LEDアレー装置から発せられた光に基づいて画像を
形成する画像形成手段と、を備えることを特徴とする画
像形成装置。 - 【請求項7】 前記電極部が、 前記画像形成手段から前記レンズアレイに飛来する帯電
粒子が、前記レンズアレイに付着することを抑制するた
めの電界を発生する電極であることを特徴とする請求項
6に記載の画像形成装置。
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