JP4314500B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関し、例えば、透明基板上に有機ＥＬ発光素子からなる発光部をアレイ状に配置してなる露光ヘッドとを用いて小型化した画像形成装置に関するものである。

従来、電子写真法を用いる複写機、プリンター、ファックス等の画像形成装置においては、光書き込み手段（露光手段）としてレーザ走査光学系を用いるのが一般的にであった。

このような中、有機ＥＬ発光素子を単一チップ上に集積させて、発光特性のバラツキを解消して低コスト化を図るものが特許文献１において提案されている。

また、特許文献２においては、同一基板上に有機ＥＬ発光素子とその発光量を測定する光量センサとをアレイ状に配置して露光ヘッドを構成し、発光量低下による濃度ムラを防止したものが提案されている。
特開平１１−１３８８９９号公報 特開２０００−２３８３３３号公報 特開平１０−１２３７７号公報 特開２０００−３２３２７６公報

これらの従来例に示されているように、有機ＥＬ発光素子の発光部から発光した光線は、透明基板へ入射し、その発光部を設けた面とは反対側の透明基板面から射出する。このとき、図１８に示すように、発光部６３から透明基板６２を通って光線が射出するとき、発光部６３からの発光光線は、透明基板６２の射出側の面１０２からの射出光ａと、その面１０２での反射光に分かれる。さらに、その射出側の面１０２での反射光は、臨界角θ_C 以上で射出側の面１０２に入射して全反射する光線ｂと、臨界角θ_C 以下で反射する光線ｃに分けられる。全反射での反射率は１００％なのに対して、臨界角θ_C 以下での反射率は通常１０％以下であるため、光線ｃの強度は、光線ｂに比べて非常に小さい。光線ｂは、射出側の面１０２で反射後、反対側の発光部６３を設けた面１０１に入射するが、その反対側の面１０１が射出側の面１０２と平行であれば、反対側の面１０１に対しても臨界角θ_C 以上で入射し、再び全反射する。光線ｂは、このようにして透明基板６２の両側の面１０１、１０２で全反射を繰り返し、最終的にはそのほとんどが透明基板６２の端面１０３から外へ射出する。

従来の特許文献２の場合、発光部からの発光量を測定する光量センサを発光部と同一面上に配置しているため、検出可能な光線は上記の光線ｃのみとなり、検出光量が不足し高精度な検出ができず、濃度ムラ等を高精度で防止することができないという問題点がある。

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り、その目的は、透明基板上に有機ＥＬ発光素子等の発光部をアレイ状に配置してなる露光ヘッドにおいて、光量検出手段を透明基板の両面の何れかに設置し、透明基板内で全反射されるべき光線をその光量検出手段へ導くようにして、発光素子の光量を効率良く検出して光量検出精度を高めることである。

上記目的を達成する本発明の露光ヘッドは、透明基板上に発光部がアレイ状に形成され、前記発光部からの変調光線を像担持体上に投射して像担持体に所定のパターンを形成する露光ヘッドであって、前記発光部からの光線は、前記透明基板を透過して前記像担持体側へ射出される露光ヘッドにおいて、
前記透明基板は前記発光部が形成される面と光線が射出する面が略平行な略平面で構成され、前記透明基板の前記発光部が形成される面上に、前記発光部から発光される光線の光量を検出する光量検出手段が貼り付けられており、
前記透明基板の厚さをｔ、前記透明基板の臨界角をθ_C 、前記光量検出手段に最も近い前記発光部の中心から前記光量検出手段の中心までの距離をＬとするとき、
Ｌ≧２ｔ・ｔａｎθ_C ・・・（１）
の関係を満たすように、前記光量検出手段が配置されていることを特徴とするものである。

本発明のもう１つの露光ヘッドは、透明基板上に発光部がアレイ状に形成され、前記発光部からの変調光線を像担持体上に投射して像担持体に所定のパターンを形成する露光ヘッドであって、前記発光部からの光線は、前記透明基板を透過して前記像担持体側へ射出される露光ヘッドにおいて、
前記透明基板は前記発光部が形成される面と光線が射出する面が略平行な略平面で構成され、前記透明基板の前記光線が射出する面上に、前記発光部から発光される光線の光量を検出する光量検出手段が貼り付けられており、
前記透明基板の厚さをｔ、前記透明基板の臨界角をθ_C 、前記光量検出手段に最も近い前記発光部の中心から前記光量検出手段の中心までの距離をＬとするとき、
Ｌ≧ｔ・ｔａｎθ_C ・・・（２）
の関係を満たすように、前記光量検出手段が配置されていることを特徴とするものである。

これらの場合、特に発光部が有機ＥＬ発光素子の発光部であると、有効である。

また、透明基板の発光部が形成される面上又は光線が射出する面上の複数位置に光量検出手段が設けることもできる。

また、単数の光量検出手段で検出された光量検出信号、又は、複数の光量検出手段で検出された光量検出信号を合計した光量検出信号に基づいて、発光部の光量補正を行うことが望ましい。

また、発光部の発光光量を補正する補正係数を記憶する記憶手段を有することが望ましい。

本発明は、像担持体の周囲に帯電手段、以上の何れかの露光ヘッド、トナー現像手段、転写手段を配した画像形成ステーションを少なくとも２つ以上設け、転写媒体が各ステーションを通過することにより、カラー画像形成を行うタンデム方式のカラー画像形成装置を含むものである。

この場合に、転写媒体から記録媒体上に転写されたトナー像を加熱定着する加熱定着手段を備えている場合に、本発明の露光ヘッドを適用すると、有効なものである。

なお、露光ヘッドの発光部の発光光量を補正する補正係数を記憶する記憶手段を、露光ヘッド側でなく、画像形成装置本体側に設けてもよい。

本発明においては、透明基板は発光部が形成される面と光線が射出する面が略平行な略平面で構成され、その透明基板の発光部が形成される面上に、発光部から発光される光線の光量を検出する光量検出手段が貼り付けられており、式（１）の関係を満たすように光量検出手段が配置されているか、あるいは、その透明基板の光線が射出する面上に、発光部から発光される光線の光量を検出する光量検出手段が貼り付けられており、式（２）の関係を満たすように光量検出手段が配置されているので、光量検出手段の位置で透明基板内を全反射してガイドされるべき光を検出することが可能となり、検出光量が増加して高精度な光量測定が可能となる。その結果、各発光部の発光特性にバラツキがあっても、また、各発光部が劣化しても、均一な発光量分布を得るように制御することが可能になる。また、各発光部に対応して配置されていた光量検出手段の数を格段に減らすことが可能となり、露光ヘッドの構成が簡素化されると共に低価格化が図れる。

以下、本発明の画像形成装置とそれに用いる露光ヘッドの１実施例を図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の露光ヘッド（像書込手段）を用いた画像形成装置の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。

図１において、本実施例の画像形成装置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、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。

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。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。

本実施例においては、後述するように、装置の前面のみからのアクセスで各ユニットの着脱を可能とし、装置を室内にコンパクトに設置することができるようにしている。

図１において、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、従動ローラ１５及び中間転写ベルト１６が駆動ローラ１４に対して図で左側に傾斜する方向に配設されている。これにより、中間転写ベルト１６駆動時のベルト搬送方向が下向きになるベルト面１６ａが下方に位置するようにされている。本実施例においては、前記ベルト面１６ａはベルト駆動時のベルト張り面（駆動ローラ１４により引っ張られる面）である。

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、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。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。また、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。

また、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、後述する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。

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。なお、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。

そして、各画像形成ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの像担持体２０が中間転写ベルト１６の搬送方向下向きのベルト面１６ａに当接されるようにされ、その結果、各画像形成ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋも駆動ローラ１４に対して図で左側に傾斜する方向に配設されることになる。像担持体２０は、図示矢印に示すように、中間転写ベルト１６の搬送方向に回転駆動される。

帯電手段２２は、高電圧発生源に接続された導電性ブラシローラで構成され、ブラシ外周が感光体である像担持体２０に対して逆方向で、かつ、２〜３倍の周速度で当接回転して像担持体２０の表面を一様に帯電させる。また、本実施例のように、クリーナレス構成の画像形成装置にこのような導電性ブラシローラを用いる場合には、非画像形成時にブラシローラへトナーの帯電極性と同極性のバイアスを印加することで、ブラシローラに付着した転写残りトナーを像担持体２０に放出させ、一次転写部で中間転写ベルト１６上に転写して、中間転写ベルト１６のクリーニング手段１７で回収する構成とすることができる。

このような帯電手段２２を用いることで、極めて少ない電流によって像担持体表面を帯電させることができるので、コロナ帯電方式のように装置内外を多量のオゾンによって汚染することがない。また、像担持体２０との当接がソフトであるので、ローラ帯電方式を
用いたときに発生する転写残りトナーの帯電ローラへの固着も発生し難く、安定した画質と装置の信頼性を確保することができる。

像書込手段２３は、後述するように、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。本実施例においては、各画像形成ステーション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、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、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。

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。本実施例においては、各画像ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋが斜め方向に配設され、かつ、像担持体２０が中間転写ベルト１６の搬送方向下向きのベルト面１６ａに当接される関係上、トナー貯留容器２６を斜め下方に傾斜して配置している。そのため、現像手段２４として特別の構成を採用している。

すなわち、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と、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とから構成されている。

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。トナー貯留部２７において撹拌部材２９により撹拌、運び上げられたトナーは、仕切部材３０の上面に沿ってトナー供給ローラ３１に供給され、供給されたトナーはブレード３２と摺擦して供給ローラ３１の表面凹凸部への機械的付着力と摩擦帯電力による付着力によって、現像ローラ３３の表面に供給される。現像ローラ３３に供給されたトナーは規制ブレード３４により所定厚さの層厚に規制され、薄層化したトナー層は、像担持体２０へと搬送されて現像ローラ３３と像担持体２０が接触して構成するニップ部及びこの近傍で像担持体２０の潜像部を現像する。

本実施例においては、像担持体２０と対向する側の現像ローラ３３、トナー供給ローラ３１及び現像ローラ３３と規制ブレード３４の当接部がトナー貯留部２７内のトナーに埋没しない構成としている。この構成によって、貯留トナーの減少によって現像ローラ３３に対する規制ブレード３４の当接圧力の変動を防ぐことができると共に、規制ブレード３４によって現像ローラ３３から掻き落とされた余剰トナーがトナー貯留部２７へ落下するので、現像ローラ３３のフィルミングを防ぐことができる。

また、供給ローラ３１と現像ローラ３３の当接位置下方に現像ローラ３３と規制ブレード３４の当接部を位置させ、供給ローラ３１によって現像ローラ３３へ供給されて現像ローラ３３に移行しなかった余剰トナーと、規制ブレード３４によって現像ローラ３３から規制除去された余剰トナーを現像手段下部のトナー貯留部２７へ戻す経路を設け、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。

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。

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、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。本実施例においては、中間転写ベルト１６の斜め上方に形成される空間、換言すれば、中間転写ベルト１６に対して画像形成ユニット６と反対側の空間に定着ユニット１２を配設することが可能になり、電装品ボックス５、画像形成ユニット６及び中間転写ベルト１６への熱伝達を低減することができ、各色の色ずれ補正動作を行う頻度を少なくすることができる。

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。
（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、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が現像手段２４によりトナー像が現像される。
（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。
（７）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。
（８）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、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。
（９）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。
（１０）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。

次に、図２、図３を参照にして、消耗品の交換やジャム処理について説明する。図２は、第１の開閉部材３を開閉蓋３’と共に回動軸３ｂを支点として下方に回動し、定着ユニット１２及び二次転写ユニット１１を露出させ、また、転写ベルトユニット９のフレーム９ａの上部に設けたロックレバー９ｃを回動して係止軸２ｃとの係合を外し、フレーム９ａを回動軸２ｂを支点として右方に回動させ、フレーム９ａに支持されている転写ベルトユニット９及び像担持体ユニット２５を露出させ、ハウジング本体２側に支持されている現像手段２４もこのような操作で露出させた状態を示しており、この状態で、図３に示すように、フレーム９ａから像担持体ユニット２５と転写ベルトユニット９を取り外して交換可能にすることができ、また、現像手段２４も独立して選択的に交換可能にすることができる。さらには、搬送路中に詰まった用紙のジャム処理もできる。

次に、各画像形成ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの像担持体２０、帯電手段２２及び像書込手段２３を一体化してなる像担持体ユニット（像担持体カートリッジ）２５について、図４〜図８を参照にして説明する。図４に像担持体ユニット２５を現像手段２４側から見た斜視図を、図５にその断面図を示す。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おり、その各像担持体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アレイ露光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。そして、その像書込手段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。後で説明するように、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。

図６に、像書込手段２３の断面図を示す。像書込手段２３は、像担持体２０に面して内外に通じるように中央部に屈折率分布型ロッドレンズ６５’（図８）を俵積みしてなる屈折率分布型ロッドレンズアレイ６５を取り付けている不透明なハウジング６０と、そのハウジング６０中の屈折率分布型ロッドレンズアレイ６５の後面に面して取り付けられた有機ＥＬ発光素子アレイ６１と、ハウジング６０の背面からその中の有機ＥＬ発光素子アレイ６１を遮蔽する不透明なカバー６６とからなり、固定板バネ６７によりハウジング６０背面に対してカバー６６を押圧してハウジング６０内を光密に密閉するようになっている。

図７は、図６の像書込手段２３の有機ＥＬ発光素子アレイ６１の発光部６３近傍の１例の断面図を示しており、有機ＥＬ発光素子アレイ６１は、例えば０．５ｍｍ厚のガラス基板６２上に、各発光部６３の発光を制御する厚さ５０ｎｍのポリシリコンからなるＴＦＴ（薄膜トランジスタ）７１が例えば千鳥配置の２列の発光部６３各々に対応して欄外に設けられており、ガラス基板６２上にはそのＴＦＴ７１上のコンタクトホールを除いて厚さ１００ｎｍ程度のＳｉＯ₂ からなる絶縁膜７２が成膜され、コンタクトホールを介してＴＦＴ７１に接続するように発光部６３位置に厚さ１５０ｎｍのＩＴＯからなる陽極７３が形成されている。次いで、発光部６３以外の位置に対応する部分には厚さ１２０ｎｍ程度のＳｉＯ₂ からなる別の絶縁膜７４が成膜され、その上に発光部６３に対応する穴７６を形成した厚さ２μｍのポリイミドからなるバンク７５が設けられ、そのバンク７５の穴７
６内に、陽極７３側から順に、厚さ５０ｎｍの正孔注入層７７、厚さ５０ｎｍの発光層７８が成膜され、その発光層７８の上面と穴７６の内面及びバンク７５の外面を覆うように厚さ１００ｎｍのＣａからなる陰極第１層７９ａと厚さ２００ｎｍのＡｌからなる陰極第２層７９ｂとが順に成膜されて、その上に窒素ガス等の不活性ガス８０を介して厚さ１ｍｍ程度のカバーガラス６４でカバーされて有機ＥＬ発光素子アレイ６１の発光部６３が構成されている。発光部６３からの発光はガラス基板６２側に行われる。

なお、発光層７８に用いる材料、正孔注入層７７に用いる材料については、例えば、特許文献３、特許文献４等で公知の種々のものが利用でき、詳細は省く。

図８には、像担持体ユニット２５に取り付けられた各像担持体（感光体ドラム）２０に対して像書込手段２３を正確に位置決めするための機構の１例を示す。像担持体２０は、その軸で像担持体ユニット２５のケース５０に回転可能に取り付けられており、一方、有機ＥＬ発光素子アレイ６１は、図６に示すように長尺のハウジング６０中に保持されている。長尺のハウジング６０の両端に設けた位置決めピン６９をケース５０の対向する位置決め穴に嵌入させると共に、長尺のハウジング６０の両端に設けたねじ挿入孔６８を通して固定ねじをケース５０のねじ穴にねじ込んで固定することにより、各像書込手段２３が所定位置に固定される。

以上のような構成からなるので、例えば図２や図３のように、消耗品の交換やジャム処理のために、像担持体ユニット２５から現像手段２４を外して像担持体ユニット２５を外光に露出させると、像担持体ユニット２５の開口５１から蛍光灯や太陽からの紫外線がケース５０内に入るが、開口５１と像書込手段２３の間にケース５０の遮蔽部分５２が残されているので、その紫外線が直接露光位置に入射してその位置の像担持体２０で反射され、屈折率分布型ロッドレンズアレイ６５を介して像書込手段２３中の有機ＥＬ発光素子アレイ６１の発光部６３へ達することが防止される。また、ケース５０の中間転写ベルト１６に接する側の開口から入射する紫外線も帯電手段２２と、帯電手段２２と像書込手段２３の間のケース５０の遮蔽部分５３とによって遮蔽されるので、同様に発光部６３へその紫外線が達することが防止される。なお、ケース５０の内面が紫外線を吸収する黒色に塗ってあると、以上の紫外線遮蔽作用はより確実なものとなる。

一方、像書込手段２３のハウジング６０は不透明であり、その背面には不透明なカバー６６により覆われているので、有機ＥＬ発光素子アレイ６１の背面に入射する蛍光灯や太陽からの紫外線も有機ＥＬ発光素子アレイ６１の発光部６３へ達することは防止される。

したがって、消耗品の交換やジャム処理のために像担持体ユニット２５が紫外線に曝されても、それと一体の像書込手段２３中の有機ＥＬ発光素子アレイ６１の発光部６３にはその紫外線は達せず、有機ＥＬ発光素子が紫外線により劣化することは防止される。

さて、以上の像書込手段２３において、各有機ＥＬ発光素子の発光部６３から発光される光量を検出する光量検出手段について説明する。図９は、像書込手段２３の有機ＥＬ発光素子アレイ６１のガラス基板６２の副走査方向の断面図であり、有機ＥＬ発光素子アレイ６１についてはその１個の発光部６３のみを示してある。ここで、副走査方向とは像担持体２０の回転軸に直交する方向を意味し、後記する主走査方向とは像担持体２０の回転軸に平行な方向を意味する。また、図１０にその平面図を示す。

図１８を用いて説明したように、発光部６３から透明基板６２を通って光線が射出するとき、発光部６３からの発光光線は、主として、透明基板６２の射出側の面１０２からの射出光ａと、臨界角θ_C 以上で射出側の面１０２に入射して全反射する光ｂとに分けられる。この中、射出光ａの中心部が屈折率分布型ロッドレンズアレイ６５（図６、図８）を
介して像担持体２０への露光に用いられる。一方、光ｂは透明基板６２の両側の面１０１、１０２で全反射を繰り返し、無駄な光となる。ここでは、有機ＥＬ発光素子アレイ６１のガラス基板６２の発光部６３が配置された側の面１０１の副走査方向の所定箇所（図１０では略中央部）に、フォトダイオード等の受光素子からなる光量センサ１００を光学接着剤を用いて界面反射が少なくなるように接着して、ガラス基板６２の射出側の面１０２で全反射されて発光部６３が配置された側の面１０１に達する発光部６３から光ｂが光量センサ１００に入射するようにして、発光部６３からの発光光の相対光量を検出できるようにする。

ここで、ガラス基板６２の厚さをｔ、ガラス基板６２の臨界角をθ_C 、光量センサ１００に最も近い発光部６３の中心から光量センサ１００の中心までの距離をＬとするとき、
Ｌ≧２ｔ・ｔａｎθ_C ・・・（１）
の関係を満たすようにすると、有機ＥＬ発光素子アレイ６１の全ての発光部６３からの光ｂがガラス基板６２の射出側の面１０２で１回以上全反射されてこの光量センサ１００に達して検出されることが可能になる。例えば、ガラス基板６２の厚さｔ＝０．５ｍｍ、その屈折率ｎが１．５２のとき、ガラス基板６２の臨界角θ_C ＝４１．４°であり、（１）式より、Ｌ≧０．８７ｍｍの位置に光量センサ１００を配置すればよい。

図１１には、上記の場合の図６と同様の像書込手段２３の断面図を、図１２には、図１１の像書込手段２３の有機ＥＬ発光素子アレイ６１の発光部６３近傍から光量センサ１００に至る部分の断面図を示す。

次に、このような光量センサ１００で検出した光量データに基づいて、有機ＥＬ発光素子アレイ６１の各発光部６３の発光量を一定量に安定的に制御して、発光部６３毎の濃度ムラを防止する方法の１例を説明する。

まず、像担持体ユニット２５出荷時に、各像書込手段２３の有機ＥＬ発光素子アレイ６１から屈折率分布型ロッドレンズアレイ６５を経て像担持体２０位置に露光される光量を各発光部６３毎に測定する。そのためには、像書込手段２３を検査ジグに取り付ける。その検査ジグには、有機ＥＬ発光素子アレイ６１の各発光素子の発光部６３から発光した光量を像担持体２０の対応する像面位置で検出する光量検出器が配置されている。この光量検出器としては、１個の検出器を有機ＥＬ発光素子アレイ６１に沿って移動させながら、各発光部６３の発光光量を順次検出するものでも、発光部６３に対応して同じ数の検出器が配置されているものでもよい。そして、各発光部６３を順に発光させ、像書込手段２３の光量センサ１００で検出した値Ｐｈ_n （ｎはｎ番目の発光部６３を表す。）と、検査ジグの光量検出器で検出した値Ｐｇ_n を得る。そして、各発光部６３に対して補正係数Ｐｇ_n ／Ｐｈ_n を算出する。

上記の光量の測定と補正係数の算出を全ての発光素子の発光部６３について行い、全ての発光素子に対する補正係数Ｐｇ_n ／Ｐｈ_n を求める。

このようにして求めた補正係数Ｐｇ_n ／Ｐｈ_n を、図１３にブロック図を示すように、像書込手段２３中に配置してあるメモリー１２４中に記憶させておく。このメモリー１２４中に記憶されている補正係数Ｐｇ_n ／Ｐｈ_n を用いて各発光部６３の発光光量補正を、図１の画像形成装置１中で行う。その方法の１例を説明する。

各像書込手段２３の有機ＥＬ発光素子アレイ６１の個々の発光部６３を、メモリー１２４中に記憶させてある初期値のデータに基づいて、制御回路１２２と駆動回路１２３を経て発光させ、そのときの測定値を光量センサ１００で計測する。その測定値へ、メモリー１２４中に記憶させてある補正係数Ｐｇ_n ／Ｐｈ_n を乗じることによって、個々の発光部
６３の像面位置での光量が算出される。

この算出された光量と、本体の電装品ボックス５内に配置された本体コントローラ１２１が与える目標の光量と比較して、算出された光量が目標の光量となるように、その差に基づいて有機ＥＬ発光素子アレイ６１の個々の発光素子に流す電流等を制御して、各発光部６３の発光光量を目標の光量となるように調整する。このような調整作業を全ての発光素子について繰り返し行い、全ての発光素子の光量を目標値に調整する。

この光量補正動作は、画像形成装置１の起動直後、印字開始前、紙間等の何れかの時点で本体コントローラ１２１の指令に基づいて行うことができる。

なお、像担持体ユニット２５出荷時に、上記のような補正係数Ｐｇ_n ／Ｐｈ_n を求めてメモリー１２４に記憶させる代わりに、各発光素子の発光部６３から発光した光量が像担持体２０の対応する像面位置で目標光量となるように各発光部６３を発光させて、すなわち、Ｐｇ_n が所定の値になるように発光させて、そのときの光量センサ１００で検出した値Ｐｈ_n を記憶させるようにしてもよい。この場合は、個々の発光部６３をメモリー１２４中に記憶させてある初期値のデータに基づいて発光させ、光量センサ１００でそのときの測定値を得る。その測定値とメモリー１２４中に記憶させてあるＰｈ_n を比較して、その差がなくなるように有機ＥＬ発光素子アレイ６１の個々の発光素子に流す電流等を制御して、各発光部６３の発光光量を目標の光量となるように調整する。

以上では、各発光部６３の補正係数Ｐｇ_n ／Ｐｈ_n あるいは目標光量で発光しているときの光量センサ１００で検出した値Ｐｈ_n を記憶させるメモリー１２４を像書込手段２３に設けるものとしたが、本体の電装品ボックス５内の本体コントローラ１２１に接続させて本体側に配置するようにしてもよい。

このように、像書込手段２３又は装置本体側に、発光部６３毎の補正係数Ｐｇ_n ／Ｐｈ_n あるいは目標光量で発光しているときの値Ｐｈ_n を記憶させることにより、各発光部６３の発光特性にバラツキがあっても、また、外光の紫外線、定着ユニット１２の熱源等からの加熱によって有機ＥＬ発光素子が劣化しても、均一な発光量分布を得るように制御することができる。

以上の実施例は、光量センサ１００として１個の光量センサ１００を有機ＥＬ発光素子アレイ６１のガラス基板６２の発光部６３が配置された側の面１０１の副走査方向の所定位置に配置する例であったが、光量センサ１００は複数異なる位置に配置してもよい。図１４の例では、４個の光量センサ１００₁ 〜１００₄ をガラス基板６２の発光部６３が配置された側の面１０１の発光部６３を間に挟んで副走査方向両側にそれぞれ２個ずつ配置している。

図１０、図１４のように、光量センサ１００、１００₁ 〜１００₄ を発光部６３が配置された側の面１０１の発光部６３に対して副走査方向の所定位置に配置する場合は、光量センサ１００、１００₁ 〜１００₄ が発光部６３からより近い位置に配置できるため、検出光量を上げることができるメリットがある。なお、複数の光量センサ１００₁ 〜１００₄ を用いる場合、前記の検出値Ｐｈ_n としては、各光量センサ１００₁ 〜１００₄ の検出値を足し合わせた値をＰｈ_n として用いるとか、最も近い光量センサ１００₁ 〜１００₄ の検出値をＰｈ_n として用いる等の種々の変形が可能である。

また、光量センサ１００は、有機ＥＬ発光素子アレイ６１のガラス基板６２の発光部６３が配置された側の面１０１の発光部６３に対して主走査方向の端部に配置してもよい。図１５の例では、有機ＥＬ発光素子アレイ６１のガラス基板６２の発光部６３が配置され
た側の面１０１の主走査方向の両端部に２つの光量センサ１００₁ 、１００₂ を配置している。このような配置をとり、２つの光量センサ１００₁ 、１００₂ の検出値を足し合わせた値をＰｈ_n として用いると、全ての位置の発光部６３に対して略均一な検出光量での検出が可能となる。この場合も、最も近い光量センサ１００₁ 、１００₂ の検出値をＰｈ_n として用いる等の変形が可能である。もちろん、主走査方向の片方の端部の光量センサ１００₁ 又は１００₂ のみを配置するようにしてもよい。

このように、光量センサ１００₁ 、１００₂ をガラス基板６２の発光部６３が配置された側の面１０１の発光部６３に対して主走査方向の端部に配置する場合は、ライン状の像書込手段２３の副走査方向の大きさを小さくすることができ、小型なラインヘッド（露光ヘッド）２３を構成することができる。

光量センサ１００は、有機ＥＬ発光素子アレイ６１のガラス基板６２の発光部６３が配置された側の面１０１と反対側の射出側の面１０２に設けて、ガラス基板６２内で全反射されるべき光ｂを検出するようにしてもよい。その場合の、図９と図１２と同様の図をそれぞれ図１６、図１７に示す。この例では、有機ＥＬ発光素子アレイ６１のガラス基板６２の射出側の面１０２の副走査方向の所定箇所に、フォトダイオード等の受光素子からなる光量センサ１００を光学接着剤を用いて界面反射が少なくなるように接着して、ガラス基板６２の射出側の面１０２に直接達する発光部６３から光ｂが光量センサ１００に入射するようにして、発光部６３からの発光光の相対光量を検出できるようにする。

ここで、ガラス基板６２の厚さをｔ、ガラス基板６２の臨界角をθ_C 、光量センサ１００に最も近い発光部６３の中心から光量センサ１００の中心までの距離をＬとするとき、
Ｌ≧ｔ・ｔａｎθ_C ・・・（２）
の関係を満たすようにすると、有機ＥＬ発光素子アレイ６１の全ての発光部６３からの光ｂが直接あるいは多重反射をした後この光量センサ１００に達して検出されることが可能になる。

なお、複数の光量センサを用いる場合に、その一部を有機ＥＬ発光素子アレイ６１のガラス基板６２の発光部６３が配置された側の面１０１上に配置し、残りをガラス基板６２の発光部６３が配置された側の面１０１とは反対側の射出側の面１０２に配置し、発光部６３が配置された側の面１０１上の光量センサの位置は式（１）を満足するように、射出側の面１０２上の光量センサの位置は式（２）を満足するように配置するようにしてももちろんよい。

以上、本発明の露光ヘッドとそれを用いた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。

以上の説明から明らかなように、本発明の露光ヘッドとそれを用いた画像形成装置によると、透明基板は発光部が形成される面と光線が射出する面が略平行な略平面で構成され、その透明基板の発光部が形成される面上に、発光部から発光される光線の光量を検出する光量検出手段が貼り付けられており、式（１）の関係を満たすように光量検出手段が配置されているか、あるいは、その透明基板の光線が射出する面上に、発光部から発光される光線の光量を検出する光量検出手段が貼り付けられており、式（２）の関係を満たすように光量検出手段が配置されているので、光量検出手段の位置で透明基板内を全反射してガイドされるべき光を検出することが可能となり、検出光量が増加して高精度な光量測定が可能となる。その結果、各発光部の発光特性にバラツキがあっても、また、各発光部が劣化しても、均一な発光量分布を得るように制御することが可能になる。また、各発光部に対応して配置されていた光量検出手段の数を格段に減らすことが可能となり、露光ヘッドの構成が簡素化されると共に低価格化が図れる。

本発明の露光ヘッド（像書込手段）を用いた画像形成装置の１実施例の全体構成を示す模式的断面図である。 図１の装置において定着ユニット、二次転写ユニット、転写ベルトユニット、像担持体ユニット、現像手段を露出させた状態を示す図である。 図２の状態で像担持体ユニットと転写ベルトユニットを取り外して交換可能にした状態を示す図である。 図１の装置に用いる像担持体ユニットを現像手段側から見た斜視図である。 図４の像担持体ユニットの断面図である。 図４の像担持体ユニットに用いる像書込手段の断面図である。 図６の像書込手段の有機ＥＬ発光素子アレイの発光部近傍の１例の断面図である。 像担持体ユニットに取り付けられた各像担持体に対して像書込手段を正確に位置決めするための機構の１例を示す斜視図である。 有機ＥＬ発光素子アレイのガラス基板の副走査方向の断面図である。 図９の平面図である。 図９、図１０の場合の像書込手段の断面図である。 図１１の像書込手段の有機ＥＬ発光素子アレイの発光部近傍から光量センサに至る部分の断面図である。 各発光部の発光光量補正を行う制御部のブロック図である。 光量センサの配置位置、配置数の変形例を示す斜視図である。 光量センサの配置位置、配置数の別の変形例を示す斜視図である。 光量センサの配置に関する別の実施例の図９と同様の図である。 図１６の場合の図１２と同様の図である。 有機ＥＬ発光素子の発光部から発光した光線の振る舞いを説明するための図である。

符号の説明

Ｐ…記録媒体、１…画像形成装置、２…ハウジング本体、２ｂ…回動軸（回動支点）、２ｃ…係止軸、３…第１の開閉部材、３’…開閉蓋、３ｂ…回動軸、４…第２の開閉部材、５…電装品ボックス、６…画像形成ユニット、７…送風ファン、９…転写ベルトユニット、９ａ…支持フレーム、９ｂ…回動部、９ｃ…ロックレバー、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、１４…駆動ローラ、１５…従動ローラ、１６…中間転写ベルト、１６ａ…中間転写ベルト駆動時のベルト搬送方向が下向きになるベルト面、１７…クリーニング手段、１８…テストパターンセンサ、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）、２６…トナー貯留容器、２７…トナー貯留部、２９…トナー撹拌部材、３０…仕切部材、３１…トナー供給ローラ、３２…ブレード、３３…現像ローラ、３４…規制ブレード、３５…給紙カセット、３６…ピックアップローラ、３７…レジストローラ対、３９…排紙ローラ対、４０…両面プリント用搬送路、４５…加熱ローラ、４６…加圧ローラ、４７…ベルト張架部材、４９…耐熱ベルト、５０…ケース、５１…開口、５２…遮蔽部分、５３…遮蔽部分、６０…ハウジング、６１…有機ＥＬ発光素子アレイ、６２…ガラス基板、６３…発光部、６４…カバーガラス、６５…屈折率分布型ロッドレンズアレイ、６５’…屈折率分布型ロッドレンズ、６６…カバー、６７…固定板バネ、６８…ねじ挿入孔、６９…位置決めピン、７１…ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）、７２…絶縁膜、７３…陽極、７４…絶縁膜、７５…バンク、７６…バンクの穴、７７…正孔注入層、７８…発光層、７９ａ…陰極第１層、７９ｂ…陰極第２層、８０…不活性ガス、９１…光反射層、１００、１００₁ 、１００₂ 、１００₃ 、１００₄ …光量センサ、１０１…透明基板の発光部を設けた側の面
、１０２…透明基板の射出側の面、１２１…本体コントローラ、１２２…制御回路、１２３…駆動回路、１２４…メモリー

Claims (3)

1. 光透過性の基板と、
   前記基板における第１面にアレイ状に配されかつ光を発光する発光部と、
   前記基板における前記第１面に対向する第２面に配されかつ発光した前記光の光量値を検出する光量検出部と、
   画像形成面を有する像担持体と、
   発光した前記光の前記像担持体における前記画像形成面での光量値Ｐｇ_n （ｎはｎ番目の発光部を表す）と前記光量検出部にて検出した光量値Ｐｈ_n （ｎは前記ｎ番目の発光部を表す）との比（Ｐｇ_n ／Ｐｈ_n ）を表しなおかつ前記発光部にて発光する前記光の発光光量を補正するために用いる係数である補正係数を、記憶する記憶部と、
   前記補正係数と前記光量検出部にて検出した前記光量値とを乗じて求められる発光光量に基づいて、前記発光部に供給する電流を制御する制御部と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記基板の前記第２面の複数位置に前記光量検出部が設けられ、当該光量検出部が前記複数位置にて検出される前記検出光量値を足し合わせて、前記光の前記画像形成面での発光光量を求めることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記基板の前記第２面の複数位置に前記光量検出部が設けられ、前記発光部から最も近い位置の光量検出部にて検出される検出光量値を用いて、前記光の前記画像形成面での発光光量を求めることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。

Images