JP4407799B2 - ラインヘッド - Google Patents

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本発明は、発光素子の基板端面からの射出光による画像不良を防止したラインヘッドに関するものである。

一般に、電子写真方式のトナー像形成手段は、外周面に感光層を有する像担持体としての感光体と、この感光体の外周面を一様に帯電させる帯電手段と、この帯電手段により一様に帯電させられた外周面を選択的に露光して静電潜像を形成する露光手段と、この露光手段により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)とする現像手段とを有している。
カラー画像を形成するタンデム方式の画像形成装置としては、上記のようなトナー像形成手段を、中間転写ベルトに対して、複数個(例えば4個)配置し、これら単色トナー像形成手段による感光体上のトナー像を順次中間転写ベルトに転写して中間転写ベルト上で複数色(例えば、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック(黒))のトナー像を重ね合わせて中間転写ベルト上でカラー画像を得る中間転写ベルト形式のものがある。
また、静電潜像を担持可能に構成された像担持体と、ロータリ現像ユニットと、ラインヘッドとを備えたカラー画像形成装置が知られている。この画像形成装置においては、ロータリ現像ユニットは、複数のトナーカートリッジに収納されたトナーをその表面に担持し、所定の回転方向に回転することにより異なる色のトナーを順次前記像担持体との対向位置に搬送する。そして、前記像担持体と前記ロータリ現像ユニットとの間に現像バイアスを印加して、前記トナーを前記ロータリ現像ユニットから前記像担持体に移動させる。このような処理により、前記静電潜像を顕像化してトナー像を形成するものである。
前記のようなタンデム方式、またはロータリ方式の画像形成装置においては、露光手段としてLEDアレイ、またはELアレイを備えたラインヘッドが用いられる場合がある。また、このようなラインヘッドにおいては、ELアレイやLEDアレイと外部回路基板とを電気的に接続している。
例えば、特許文献1には、LEDの発光素子を単一チップ上に集積させた発光素子アレイが記載されている。また、特許文献2には、その図1を参照すると、ELアレイ6の長手側に外部接続フレキシブル回路基板9が取り付けられているラインヘッドが記載されている。更に、特許文献3には、その第1図を参照すると、LEDプリントヘッド1のヘッド基板5における側縁(短辺側)に外部接続回路基板8が装着されたラインヘッドが記載されている。
このようなラインヘッドにおいては、発光素子からの射出光は像担持体に向けて照射され像担持体を露光するが、一部は発光素子が設けられている透明基板、または半透明基板内を伝播して、漏れ光として外部に照射される場合がある。図15は、有機EL発光素子から発光される光線の伝播例を示す説明図である。
図15において、有機EL発光素子90から射出される光線は、透明基板91に入射し、有機EL発光素子90が配置された面とは反対側の面から射出光Rpが射出され、像担持体を露光する。92、93は、透明基板91の長手方向端面に配置されるフレームである。光線が透明基板91から射出する際に、射出面への入射角が臨界角以上の光線は、射出面で全反射する。一旦全反射した光線は、透明基板91内で全反射を繰り返しながら伝播し、そのほとんどは透明基板91の端面から射出する。端面から射出した光線は、露光ヘッド内で迷光Rtとなる。この迷光Rtの一部は光学系を通過して像面上の不要な部分を露光し、画質を劣化させてしまうという問題がある。
有機EL発光素子90の駆動には、透明基板91上に形成されたTFT(Thin Film Transistor 薄膜トランジスタ)を用いることができる。TFTは、光が照射されると電気特性が変化する特性を有している。このため、透明基板91の端面から射出した光線が再入射の光線Rsとして入射して、TFTに照射されると、EL発光素子90の駆動条件が変化して、発光光量が乱れてしまうという問題がある。
ラインヘッドには、前記のように透明基板の外側に外部接続基板が取り付けられている。このような場合においても、像面上の画像形成が不要な部分を露光することがある。図16は、外部接続基板が取り付けられている例を長手方向の断面で示す説明図である。図16において、62は有機EL発光素子を用いた発光部63を取り付けているガラス基板、CLは有機EL発光素子の光軸である。
不透明な材質を用いたハウジング60は、ガラス基板62の周囲を覆い、像担持体に面した側は開放している。64はカバーガラス、66は不透明なカバーである。ガラス基板62の一方端部には外部接続回路基板80が重ねて装着され、図示を省略している配線で有機EL発光素子の駆動回路と電気的に接続されている。外部接続回路基板80が光反射性部材で構成されている場合には、ガラス基板62内を伝播した光Ryがガラス基板62の端面より外部に放射され、外部接続回路基板80の表面で反射されて迷光Rtとなり、この迷光Rtが像担持体を露光する。
特開平11−138899号 特開2002−23593号 特公平7−12714号
このように、透明基板に複数の発光素子を設けたラインヘッドにおいて、透明基板の外側に外部接続回路基板が装着される場合には、透明基板内を伝播して外部に放射された光が外部接続回路基板で反射して迷光となる。この迷光によって像担持体が露光され、画像不良が発生することになる。しかしながら、前記前記特許文献1〜特許文献3には、このような画像不良の発生に対処する技術が開示されておらず、透明基板に外部接続回路基板を装着した場合の印字品質の劣化が避けられないという問題があった。
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、発光素子の基板端面から射出した迷光が像担持体を露光することによる画像不良を防止した、ラインヘッドを提供することにある。
上記目的を達成する本発明のラインヘッドは、透明基板と、
前記透明基板に設けられ、当該透明基板を通して画像形成領域に光を射出する発光素子と、
前記透明基板の外側に重ねて装着される外部接続回路基板とを有し、
前記透明基板と前記外部接続回路基板が部分的に筐体により覆われたラインヘッドにおいて、
前記外部接続回路基板を接着層により前記透明基板に取り付け、前記透明基板の屈折率をNg、前記接着層の屈折率をNbとするときに、Ng≦Nb、に設定し、
前記外部接続回路基板を光伝播性部材により構成したことを特徴とする。このように、外部接続回路基板を光伝播性部材により構成しているので、透明基板内を伝播して当該基板端面から射出される光は外部接続回路基板内に導入されてその内部を伝播する。このため、基板端面から射出した迷光が像担持体を露光することによる画像不良の発生を防止することができる。また、透明基板内を伝播してきた光は、接着層で反射されることなく外部接続回路基板に入射され、外部接続回路基板内を伝播する光となる。このため、透明基板から射出される迷光による像担持体の露光を防止することができる。
また、本発明は、前記外部接続回路基板に、前記透明基板から入射した光を前記画像形成領域の露光面には影響のない方向に進行させる放射部を設けたことを特徴とする。このため、像担持体の露光面には影響がない方向に迷光を誘導することにより、画像不良の発生を防止することができる。
また、本発明は、前記放射部から放射された光を吸収する光吸収部材を設けたことを特徴とする。このため、像担持体が不要光で露光されることをより確実に防止することができる。
また、本発明は、前記透明基板の端面に光反射性部材を設けたことを特徴とする。このため、透明基板の端面で反射された光を外部接続回路基板に導入させて、迷光が透明基板の端面から射出されることを防ぐことができる。
また、本発明は、前記透明基板の端面と前記外部接続回路基板との間に光反射面を有し、反射光を前記外部接続回路基板に入射する光反射部材を設けたことを特徴とする。このため、透明基板の端面から放射された光を反射させ外部接続回路基板に導入させることが可能となる。
また、本発明は、前記透明基板の端面を光吸収性部材で構成したことを特徴とする。このため、ガラス基板内を伝播した光は光吸収性部材で吸収され、外部への放射を防止することができる。
また、本発明は、前記透明基板をガラス基板で構成したことを特徴とする。このため、光透過性が良好になり発光素子から像担持体に効率良く光を射出させることができる。
また、本発明は、前記発光素子を有機EL発光素子で形成したことを特徴とする。このため、発光素子の作製が容易である。さらに、発光素子の形状を任意の形状とすることができるのでコストの低減を図ることができる。
また、本発明は、前記外部接続回路基板をFPCで構成したことを特徴とする。このため、外部接続回路基板のラインヘッドへの取り付け時に扱いやすく、折り曲げが可能なので、不要なスペースを取らないという利点がある。
また、本発明の画像形成装置は、像担持体の周囲に帯電手段、前記ラインヘッド、現像手段、転写手段の各画像形成用ユニット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、タンデム方式で画像形成を行うことを特徴とする。このため、タンデム方式の画像形成装置において、発光素子の基板端面から射出した迷光が像担持体を露光することによる画像不良を防止ことができる。
また、本発明の画像形成装置は、静電潜像を担持可能に構成された像担持体と、ロータリ現像ユニットと、前記ラインヘッドとを備え、前記ロータリ現像ユニットは、複数のトナーカートリッジに収納されたトナーをその表面に担持するとともに、所定の回転方向に回転することによって異なる色のトナーを順次前記像担持体との対向位置に搬送し、前記像担持体と前記ロータリ現像ユニットとの間に現像バイアスを印加して、前記トナーを前記ロータリ現像ユニットから前記像担持体に移動させることで、前記静電潜像を顕像化してトナー像を形成することを特徴とする。このため、ロータリ現像ユニットを備えた画像形成装置において、発光素子の基板端面から射出した迷光が像担持体を露光することによる画像不良を防止ことができる。
また、本発明の画像形成装置は、中間転写部材を備えたことを特徴とする。このため、中間転写部材を備えたを備えた画像形成装置において、発光素子の基板端面から射出した迷光が像担持体を露光することによる画像不良を防止ことができる。
本発明のラインヘッドおよびそれを用いた画像形成装置によれば、発光素子が設けられた透明基板の外側に外部回路基板を装着したラインヘッドにおいて、発光素子の基板端面から射出した迷光が像担持体を露光することによる画像不良を防止ことができる。
以下、図を参照して本発明を説明する。図8は、本発明のラインヘッドが適用される画像形成装置の一例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8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としている。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。
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。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(イエロー用)、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。
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配置される。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。中間転写ベルト16にはクリーニング手段17を設け、転写残りのトナーを回収する。
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。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(ラインヘッド)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。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る。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。
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。
図9は、図8に示した像担持体20近傍を示す部分的な断面図である。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。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。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。82は、有機EL発光素子アレイ61を前面から覆う屈折率分布型ロッドレンズアレイ65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。
図10は、像書込手段23の断面図である。像書込手段23には、屈折率分布型ロッドレンズアレイ65を設けている。このロッドレンズアレイ65は、不透明なハウジング60に取り付けている。当該ハウジング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、有機EL発光素子アレイ61が取り付けられている。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を不透明なカバー66で遮蔽する。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構成としている。ハウジング60は、ガラス基板62の周囲を覆い、像担持体20に面した側は開放する。このようにして、屈折率分布型ロッドレンズから像担持体20に光線を射出する。ハウジング60のガラス基板62の端面と対向する面には、光吸収性の部材(塗料)が設けられている。
図11は、像書込手段23の有機EL発光素子アレイ61の発光部63近傍の一例を示す断面図である。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いる。
ガラス基板62上には、前記TFT71上のコンタクトホールを除いて厚さ100nm程度のSiO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SiOからなる別の絶縁膜74が成膜される。
絶縁膜74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76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が成膜される。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とが順に成膜される。
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。このように、本発明においてはガラス基板上に有機EL発光素子を形成しているので、光透過性が良好になる。また、発光素子の作製が容易である。さらに、発光素子の形状を任意の形状とすることができるのでコストの低減を図ることができる。
図12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例を示す斜視図である。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12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。65’はロッドレンズである。
図13は、像書込手段23の主走査方向の断面図である。なお、外部接続回路基板は簡略化するために図示を省略している。図13に示されているように、有機EL発光素子アレイ61の発光部から出力された光線は、ガラス基板62を通過して像担持体20側に射出する。そして、ガラス基板62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面で構成されている。
図1は、本発明に係るラインヘッドの一例を長手方向の断面で示す説明図である。図1において、図11と同じところには同じ符号を付している。図1において、ハウジング60はガラス基板62の像担持体への射出領域を除いてガラス基板62と対向配置されている。また、外部接続回路基板80が装着されている側面部にも、ガラス基板62の端面にはハウジング60で覆われていない部分が存在している。
また、不透明なカバー66はガラス基板62を上側から覆っているが、側面の外部接続回路基板80が装着されている部分には不透明なカバー66が被着されていない部分が存在している。このように、ガラス基板62と、ガラス基板62の外側に装着される外部接続回路基板80は、ハウジング60と不透明なカバー66で形成される筺体で部分的に覆われる構成とされている。
この実施形態においては、ガラス基板62の外側にガラス基板62と重ねて装着されている外部接続回路基板80を光伝播性部材により構成する。このため、ガラス基板62と外部接続回路基板80との重なり部分で導光路が形成され、ガラス基板62内を伝播した光線Ryは、両者の重なり部から外部接続回路基板80に入射して、外部接続回路基板80内をRxのように伝播する。したがって、ガラス基板62の端面から放射される迷光により像担持体を露光することがなくなり、印字画像の品質劣化を防止することができる。
光伝播性部材としては、例えば透明の合成樹脂材を用いることができる。図1に示されているように、本発明においてはガラス基板62と、ガラス基板62の外側に重ねて装着される外部接続回路基板80とは、部分的に筐体により覆われた構成であり、有機EL発光素子からの射出光は像担持体に向けて照射され、基本的には不要光は外部に漏出しない構成としている。
しかしながら、発光素子をガラス基板のような透明基板上に形成しているため、前記のように射出面への入射角が臨界角以上の光線は、射出面で全反射し、光線は、透明基板91内で全反射を繰り返しながら伝播する。ガラス基板内を伝播した光はその端面から迷光として放射され、筐体により覆われていない外部接続回路基板80の貫通部分から外部に漏出することがある。このような外部漏出光を防止するために、図1の例においてはガラス基板の外側に装着した外部接続回路基板80を光伝播性部材で構成し、ガラス基板内を伝播した光を外部接続回路基板80に入射している。このため、当該入射光は外部接続回路基板80を伝播し、迷光で像担持体が露光されることを防止して印字品質の劣化が生じないようにしている。
なお、本発明においては、外部接続回路基板80をフレキシブルな合成樹脂材(FPC、Flexible Printed Circuit)で形成している。このため、ラインヘッドへの取り付け時に扱いやすく、折り曲げが可能なので、不要なスペースを取らないという利点がある。
図2は、本発明の他の実施形態を示す説明図である。図2の構成においては、外部接続回路基板80を接着層81によりガラス基板62に取り付ける。ここで、ガラス基板62の屈折率をNg、前記接着層81の屈折率をNbとするときに、Ng≦Nb、に設定する。すなわち、接着層81の屈折率Nbがガラス基板62の屈折率Ngよりも大きくなるように接着層81の材質を選定している。この場合には、ガラス基板62内を伝播してきた光Ryは、反射されることなく外部接続回路基板80に入射され、外部接続回路基板80内を伝播する光Rxとなる。このため、ガラス基板62から射出される迷光による像担持体の露光を防止することができる。
図3は、本発明の他の実施形態を示す説明図である。この実施形態においては、ガラス基板62の外部接続回路基板80が装着されている側の端面に光反射性部材62aを設ける。光反射性部材62aは、例えばアルミ箔などの金属箔を貼り付けることにより実現できる。このように、
ガラス基板62の端面に光反射性部材62aを設けているので、外部接続回路基板80がガラス基板62と接している面80aに導入できなかった光Ryを端面で反射させ、反射光Rzを外部接続回路基板80に入射させている。したがって、ガラス基板62内を伝播した光Ryがその端面から出射して迷光となるのを防ぐことができる。
図4は、本発明の他の実施形態を示す説明図である。この実施形態においては、ガラス基板62の外部接続回路基板80が装着されている側の端面と外部接続回路基板80との間に光反射形状の部材82を設ける。この光反射形状の部材82は、ガラス基板62とは別部材を前記接着材(図示省略)により外部接続回路基板80の下面に取り付けるものである。光反射形状の部材82の形状は、図示したように斜め下方に向けてカットして反射面82aを形成している。
ガラス基板62内を伝播した一部の光Ryaは、ガラス基板62と重なり合っている部分から外部接続回路基板80に入射されて、外部接続回路基板80内を伝播する光Rxとなる。また、ガラス基板62内を伝播した一部の光Rybは、その端面から光反射形状の部材82に入射され、前記斜めカットされた端面で反射光Rwとなる。この反射光Rwは、外部接続回路基板80内への入射光Ruとなる。
光反射形状の部材82における反射面82aにおいて、法線Nに対する入射角θaと反射角θbは等しくなる。このため、反射光Rwは外部接続回路基板80側の方向、すなわち、像担持体とは反対方向に反射されるので、迷光の影響による画像劣化を防止することができる。ここで、接着層の屈折率を前記のようにNb、光反射形状の部材82の屈折率をNとするときに、N≦Nbとなるような材料で光反射形状の部材82を構成する。この場合には、反射光Rwはより外部接続回路基板81に導入しやすくなる。
図5は、本発明の他の実施形態を示す説明図である。この実施形態においては、外部接続回路基板80を半透明性の合成樹脂などの光減衰性部材で構成する。この場合には、ガラス基板62からの入射光は、外部接続回路基板80内を伝播する際に、減衰した光Rvとなり、像担持体への迷光を効果的に遮断することができる。
図6は、本発明の他の実施形態を示す説明図である。この実施形態においては、外部接続回路基板80の一部に光の放射部80bを設ける。この光の放射部80bは、例えば外部接続回路基板80の端面などに光の取出用開口部を設けることにより形成できる。放射された光Rsは、像担持体の露光面には影響がない方向に進行させる。この例では、ガラス基板62から外部接続回路基板80に入射した光を、積極的に像担持体の露光面には影響がない方向に誘導することにより画像不良の発生を防止するものである。
なお、図6の構成において、取り出された光Rsを光吸収部材、例えば黒色塗装などを施した部材で吸収させることにより、光エネルギーを減衰させることもできる。この場合には、より確実に像担持体が不要光で露光されることを防止することができる。さらに、取り出された光Rsの受光素子を設けて発光させることにより、発光素子の発光確認を行う構成とすることもできる。このような受光素子としては、例えばフォトダイオードなどを用いることができる。したがって、発光素子の故障の有無や輝度低下の度合いなどを簡単に判断することができる。
図6の構成において、ガラス基板62の端面を図3で説明したように光反射性部材を設ける構成とすることができる。また、図4で説明したように、ガラス基板62の端面と外部接続回路基板80との間に光反射形状の部材を設ける構成とすることもできる。これらの構成を合わせることにより、ガラス基板62の端面からの迷光の放射を効果的に防止することができる。
図7は、本発明の他の実施形態を示す説明図である。この実施形態においては、ガラス基板62の端面62bを光吸収性部材で構成する。光吸収性部材は、例えば黒色塗料を塗布するなどにより実現できる。この場合には、ガラス基板62内を伝播した光Rpは光吸収性部材62bで吸収され、外部への放射を防止することができる。
外部接続回路基板80は、光伝播性部材、光減衰性部材のいずれでも良い。すなわち、図7の例では、外部接続回路基板80に光を導入すると共に、ガラス基板62自体でも端面で光を吸収することによって、より効果的に迷光が像担持体に放射されることを防止できる。なお、図7の例においても、外部接続回路基板80には図6で説明したような光の放射部を設けることができる。
本発明においては、モノクロプリンタの他に、4サイクルカラープリンタや、タンデム方式のカラープリンタにも当該ラインヘッドは当然適用されるものである。これらのカラープリンタにおいては、本発明の構成とすることにより、ラインヘッドに形成される複数ラインの発光素子ラインを合理的に使用することができる。
次に、本発明に係るラインヘッドが適用される画像形成装置の他の形態について説明する。図14は、画像形成装置の縦断側面図である。図14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(露光ヘッド)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。
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。
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。
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。
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は、例えば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。
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。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。
以上、本発明のラインヘッドについて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。
以上説明したように、本発明によれば、発光素子の基板端面からの射出光による画像不良を防止したラインヘッドを構成することができる。

本発明の実施形態を示す説明図である。 本発明の実施形態を示す説明図である。 本発明の実施形態を示す説明図である。 本発明の実施形態を示す説明図である。 本発明の実施形態を示す説明図である。 本発明の実施形態を示す説明図である。 本発明の実施形態を示す説明図である。 本発明に係るタンデム方式の画像形成装置の概略構成を示す縦断側面図である。 図3の一部を示す断面図である。 像書込手段の断面図である。 有機ELアレイ近傍の断面図である。 像書込手段の斜視図である。 本発明の実施形態を示す断面図である。 本発明の他の実施形態を示す画像形成装置の縦断側面図である。 有機EL発光素子から発光される光線の伝播例を示す説明図である。 外部接続回路基板を設けた場合の有機EL発光素子から発光される光線の伝播例を示す説明図である。
符号の説明
1…画像形成装置、2…ハウジング本体、3…第1の開閉部材、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、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、17…クリーニング手段、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)、33…現像ローラ、50…ケース、51…開口、52、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、66…カバー、71…TFT(薄膜トランジスタ)、80…外部接続回路基板、81…接着層、82…光反射形状の部材、P…記録媒体

Claims (5)

  1. 透明基板と、
    前記透明基板に設けられ、当該透明基板を通して画像形成領域に光を射出する発光素子と、
    前記透明基板の外側に重ねて装着される外部接続回路基板とを有し、
    前記透明基板と前記外部接続回路基板が部分的に筐体により覆われたラインヘッドにおいて、
    前記外部接続回路基板を接着層により前記透明基板に取り付け、前記透明基板の屈折率をNg、前記接着層の屈折率をNbとするときに、Ng≦Nb、に設定し、
    前記外部接続回路基板を光伝播性部材により構成したことを特徴とする、ラインヘッド。
  2. 前記外部接続回路基板に、前記透明基板から入射した光を前記画像形成領域の露光面には影響のない方向に進行させる放射部を設けたことを特徴とする、請求項1に記載のラインヘッド。
  3. 前記放射部から放射された光を吸収する光吸収部材を設けたことを特徴とする、請求項2に記載のラインヘッド。
  4. 前記透明基板の端面に光反射性部材を設けることを特徴とする、請求項1ないし請求項3のいずれかに記載のラインヘッド。
  5. 前記透明基板の端面と前記外部接続回路基板との間に光反射面を有し、反射光を前記外部接続回路基板に入射する光反射部材を設けることを特徴とする、請求項1ないし請求項4のいずれかに記載のラインヘッド。
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