JP6699459B2 - 光書込装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
OLEDアレイを搭載した発光回路基板(以下、「光源基板」という。)は、その製造プロセスにおいて高温にさらされるため、光源基板を構成するベース基板には線膨張係数の非常に小さな材料、例えばガラス材料を適用する必要がある。
更に、線膨張係数の非常に小さなガラス材料は高価であり、光源基板の材料コスト上昇を抑えるためにベース基板を薄くすると、光源基板の剛性をあまり高くすることができなくなる。
図12(b)に示すように一つの押圧箇所を見ると、板バネ703に形成された球状突起(以下、単に「突起」という。)703aが光源基板701の一方の主面701aの短手方向端部に当接し、光源基板701の他方の主面701bに形成された座面704が板金ホルダー702に当接している。板バネ703の突起703aを光源基板701に押し当てることによって、板バネ703の弾性力により光源基板701がホルダー702に押圧される。これによって光源基板701が板金ホルダー702に保持される。
しかしながら、図13に示すように光源基板701の短手方向(Y軸方向)の幅を狭くすると、光源基板701の短手方向両端部を押圧する板バネ703から、光源基板701上に実装されたOLED709までの距離が近くなる。また、OLED709の出射ビームはビーム角θが非常に広い。このため、OLED709の出射ビーム801が板バネ703に当たって乱反射し、ロッドレンズアレイ802に入射すると、ロッドレンズアレイ802によるビームの結像状態が乱れてしまう。
このようなビームの結像状態の乱れを防止する構成として、図14に示されるように光源基板701に実装された全てのOLEDから出射され、ロッドレンズアレイ802に向かう光ビームが通過する領域(配光範囲)803よりも光源基板701の長手方向両端側に板バネ703を配設する構成が考えられる。この構成によれば、光源基板701を短手方向に拡幅する必要がないので材料コストの上昇を回避でき、かつ乱反射に起因する結像状態の乱れを防止することができる。
光源基板の振動を抑える技術としては、例えばLEDプリントヘッドの発光基板に関し、発光基板の長手方向中央部、両端部、中央と両端の中間部などの複数箇所をホルダー部材に接着固定する技術がある(特許文献1参照)。
本発明は、上述のような問題に鑑みて為されたものであって、光源基板の変形や振動を抑制することができる光書込装置および画像形成装置を提供することを目的とする。
ここで、前記複数の有機EL素子からの出射光を前記感光体に結像させる長尺状のレンズアレイと、前記レンズアレイを前記感光体と前記光源基板との間の空間において前記光源基板の長手方向と平行する方向に沿った姿勢で保持するレンズアレイ保持手段と、を備え、前記レンズアレイ保持手段は、前記レンズアレイを挟んで当該レンズアレイの長手方向に直交する幅方向両側のうち一方の側に位置するレンズホルダーと、前記レンズアレイを挟んで前記幅方向両側のうち他方の側かつ前記レンズアレイの長手方向両端側のそれぞれに位置し、前記レンズアレイを前記レンズホルダーに押圧する第3と第4の押圧部材と、前記レンズアレイの幅方向の側面のうち、前記有機EL素子の実装領域の長手方向中央と当該長手方向の位置が同じ部位を当該長手方向に動かないように固定する固定手段と、を備えるとしても良い。
ここで、前記ドライバーICは、前記光源基板の前記第1主面に実装されており、前記第1と第2の押圧部材のうち、前記光源基板における前記ドライバーICが実装されている側を押圧する押圧部材は、前記光源基板の長手方向に平行する方向に長い板バネであり、当該長手方向に沿った姿勢で前記ドライバーICの上を跨ぐように配置され、当該ドライバーICとは非接触であるとしても良い。
さらに、前記光源基板の第1主面と第2主面のうち前記ドライバーICが実装されている側の主面とは反対側の主面において、前記光源基板の長手方向における前記ドライバーICの中央位置よりも前記光源基板の長手方向中央寄りの位置にヒートシンクが配置されているとしても良い。
さらに、前記接着材は、前記光源基板の前記一の位置において、前記光源基板の長手方向とは直交する当該光源基板の幅方向両側の部分のみを前記ホルダーに接着固定するとしても良い。
<実施の形態1>
(1)プリンターの構成
図1は、実施の形態1に係るプリンター1の全体構成を示す概略図である。
例えば、作像部101Yは、帯電装置111を用いて感光体ドラム110の外周面を一様に帯電させる。光書込装置100は、制御部107からの画像データに基づき各有機EL(organic electro luminescent)素子、ここでは各OLEDを駆動して、各OLEDから発せられた光により感光体ドラム110の外周面に光書き込みを行って静電潜像を形成する。現像装置112は、Y色のトナーを供給し、感光体ドラム110の外周面上の静電潜像を現像(顕像化)して、Y色のトナー像を形成する。他の作像部101M〜101Kも同様にして、M、C、K色のトナー像を形成する。
2次転写ローラー103は、中間転写ベルト102上のトナー像を記録シートS上に静電転写(2次転写)する。トナー像が転写された記録シートSは、定着装置105でトナー像が熱定着された後、排紙トレイ106上に排出される。
(2)光書込装置の構成
図2(a)は、光書込装置100の側面図であり、図2(b)は、光書込装置100の平面図である。なお、図2(b)では、ロッドレンズアレイ230が省略されている。
光源基板210に実装された各OLEDからの出射光130は、ロッドレンズアレイ230によって感光体ドラム110の外周面上に集光される。以下、光源基板210の長手方向(主走査方向に相当)をX軸で示し、光源基板210の短手方向(幅方向)をY軸で示し、X軸とY軸に直交する方向(上下方向に相当)をZ軸で示す。
(2−1)光源基板
図3(a)は、光源基板210の外観斜視図を示す図であり、図3(b)は、図3(a)のA−A線における断面図である。
(2−2)ホルダー
図2(a)に戻ってホルダー200は、板金で構成され、X軸方向に長尺な平板状の部材であり、光源基板210の支持側主面310と対向する側の主面202に、3つの突起部201a、201b及び201c(図2(b))が設けられている。突起部201aは、ホルダー200の長手方向一方端側に設けられ、突起部201bと201cは、ホルダー200の長手方向他方端側であり幅方向(Y軸方向)に間隔をあけた位置に設けられている。これら突起部201a〜201cは、光源基板210の支持側主面310に接触して、光源基板210をその下側から3点支持する。
(2−3)板バネ
図2(a)、(b)に示すように板バネ220a、220bは、光源基板210の長手方向に沿って細長形状である。板バネ220aの基端部223aは、ホルダー200の長手方向一方端の台部200aに固定されており、板バネ220aの先端部に球状突起(以下、「突起」という。)221aが設けられている。同様に、板バネ220bの基端部223bは、ホルダー200の長手方向他方端の台部200bに固定されており、板バネ220bの先端部に球状突起(以下、「突起」という。)221bが設けられている。
(2−4)板バネの押圧位置
板バネ220aの突起221aは、光源基板210を挟んでホルダー200の突起部201aと対向配置されており、X−Y軸を含む仮想平面上においてホルダー200の突起部201aと光源基板210との当接位置と同じ位置関係にある、光源基板210における光出射側主面311上の第1の押圧位置210dを押圧している。
(2−5)光源基板のホルダーへの固定
光源基板210は、その長手方向中央の位置210cのみが接着材205によりホルダー200の主面202に接着固定されている。接着材205は、本実施の形態では光源基板210の長手方向中央の位置210cにおける幅方向両端部210fのそれぞれごとに端部210fとホルダー200の主面202との間に介在するように塗布される。なお、光源基板210の長手方向中央の位置210cは、本実施の形態では、発光素子実装領域241の長手方向中央の位置に相当する。
すなわち、光源基板210の幅方向中央部を腹とする振動が生じると、各OLEDから出射された光ビームが感光体ドラム110上における本来の照射(露光)位置に対して副走査方向にずれた位置を照射するようになる。この露光位置の副走査方向のずれ量は、光源基板210の幅方向を腹とする振動に伴って周期的に変動し、これが感光体ドラム110上の形成画像に副走査方向のピッチムラを生じさせる。本実施の形態では、光源基板210の幅方向両端部210fのそれぞれを接着固定しており、光源基板210の幅方向中央部を腹とする振動を抑えられるので、このピッチムラの発生を抑制することができる。
このようにホルダー200上の3つの突起部201a〜201cで光源基板210を3点支持しつつ、長手方向に光源基板210の中央の位置210cのみをホルダー200に接着固定し、且つ光源基板210の発光素子未実装領域210a、210bのそれぞれを板バネ220a、220bによりホルダー200に押圧する構成とした。
さらに、突起部201a〜201cにより光源基板210を3点支持する構成例を説明したが、これに限られない。ホルダー200上で複数個の突起により、長尺の光源基板210を設計上の基準面に沿った姿勢で支持できれば良く、2点または4点以上の突起による支持の構成をとることもできる。ホルダー200上における突起の配置位置も上記に限られず、例えば突起部201aを板バネ220aの突起221aと光源基板210を挟んで対向する位置から長手方向に少しずらした位置にする構成をとることも可能であろう。
<実施の形態2>
上記実施の形態1では、光源基板210のホルダー200への固定位置を光源基板210の長手方向中央の位置210cとする構成例を説明したが、本実施の形態2では、光源基板210の長手方向端部に実装されているドライバーIC側に少しずらす構成としており、この点で実施の形態1と異なっている。以下、説明の重複を避けるため、実施の形態1と同じ内容についてはその説明を省略し、同じ構成要素については、同符号を付すものとする。
(1)光書込装置の構成
図4(a)は、実施の形態2に係る光書込装置100aの構成を示す側面図であり、図4(b)は、図4(a)のB−B線における断面図であり、図4(c)は、図4(a)のC−C線における断面図である。なお、B−B線は、Z軸に平行であり、光源基板210における発光素子実装領域241の長手方向中央位置210c(光源基板210の長手方向中央位置に相当)を通る直線である。
光源基板210の光出射側主面311において発光素子実装領域241よりも外側であり長手方向一方端側にドライバーIC(Integrated Circuit)209が実装されている。
このドライバーIC209は、OLEDを駆動するための回路を有する半導体素子である。ドライバーIC209の回路構成については、後述する。
ロッドレンズアレイ230は、図4(a)に示すように光源基板210の長手方向に沿って長尺であり、図4(b)に示すようにロッドレンズアレイ230の長手方向に直交する幅方向(Y軸方向)の両側面233、234がロッドレンズアレイ230を介して幅方向両側のそれぞれに配置された、横断面がL字状の板状部材であるレンズホルダー250a、250bにより支持されている。
2つの板バネ255の押圧力によりロッドレンズアレイ230は、レンズホルダー250bの第2板部254の先端252に常に押圧され、光源基板210に対して一定の距離だけ離れた位置で静止するように支持される。このレンズホルダー250bがロッドレンズアレイ230の幅方向(Y軸方向)の位置決め部材になる。
なお、ロッドレンズアレイ230の素材や長さなどによっては、周囲環境の温度変化時に光源基板210とロッドレンズアレイ230との長手方向のずれがほとんど生じない場合、またはずれが生じてもずれ量が小さいために感光体ドラム110上の形成画像の画質低下にまで至らない場合があり得、このような場合にはロッドレンズアレイ230の固定位置を上記とは別の位置とすることもできる。
(2)ドライバーICについて
図5(a)は、図4(a)に示す光源基板210のうちドライバーIC209を含む一部のみを拡大して示した側面図を示し、図5(b)は平面図を示している。なお、両図ではロッドレンズアレイ230とレンズホルダー250a、250bが省略されている。
ドライバーIC209は、板バネ220aの突起221aが光源基板210を押圧する位置210dよりも光源基板210の長手方向端部側に配置されており、ガラスプレート300(図3(b))上において封止カバー302で封止されていない領域に実装されている。
各DAC400は、輝度信号をアナログ電圧信号(以下、単に「電圧信号」という。)に変換し、書き込み配線401を経由して、対応する選択回路402に電圧信号を入力する。なお、書き込み配線401は金属薄膜配線になっている。書き込み配線401と選択回路402と発光ブロック403が上記のOLED層301に設けられる。
図7に示されるように、発光ブロック403は、キャパシター521、駆動用TFT522及びOLED501を1つずつ有する発光画素回路が複数、設けられてなる。
選択回路402は、シフトレジスター511と、発光画素回路と同数の選択用TFT512とを備えている。
キャパシター521の第1の端子は、駆動用TFT522のゲート端子にも接続されており、キャパシター521の第2の端子は駆動用TFT522のソース端子並びに電源線531に接続されている。このため、キャパシター521の端子間電圧がゲート−ソース間電圧Vgsとして駆動用TFT522に印加される。
定電圧源AVDDは、OLED501に供給される駆動電流の供給源となっており、駆動用TFT522は、キャパシター521の第1、第2の端子間に保持されている電圧、言い換えると駆動用TFT522のゲート−ソース間電圧Vgsに応じたドレイン電流を駆動電流としてOLED501に供給する。ゲート−ソース間電圧Vgsが高いほど、駆動用TFT522は多くの駆動電流を供給し、OLED501の輝度が高くなる。
図8のタイミングチャートに示されるように、シフトレジスター511が、まず1番目の選択用TFT512をオンすると、当該オン期間をチャージ期間として、DAC400からの輝度信号が1番目のキャパシター521に入力される。
次に、シフトレジスター511が1番目の選択用TFT512をオフすると、1番目のキャパシター521が保持している電圧に応じた駆動電流が1番目のOLED501に供給され、OLED501が点灯する(ホールド期間)。
このように本実施の形態においては、複数のOLED501が一つのDAC400を共有し、各OLED501を順次切り替えながらDAC400から輝度信号を書き込むアクティブ駆動方式を採用することによって、光源基板210の回路規模を削減している。アクティブ駆動方式では、DAC400が書き込んだ輝度信号は、OLEDごとに次の書き込みが実施されるまで保持される。
(3)ドライバーICによる発熱が与える影響について
このようにドライバーIC209は、多数個の発光ブロック403に対応する多数個のDAC400をまとめて集積した半導体素子であり、OLED−PHでは、光源基板210の長手方向一方の端部に配置されることが多い。
ところが、光源基板210の長手方向一方端側にのみドライバーIC209を実装する構成の場合、ドライバーIC209の駆動によりドライバーIC209が発熱してドライバーIC209の温度が上昇すると、光源基板210上において、ドライバーIC209の実装されている長手方向一方の端部側ではドライバーIC209の熱が直ぐに伝わって温度が上昇し易くなる。これに対し、ドライバーIC209が実装されていない長手方向他方の端部側では、光源基板210が長尺の故に、ドライバーIC209の熱が伝わるのに時間がかかり、またその間に放熱されればドライバーIC209の熱による温度上昇が小さくなる。
光源基板210には、上記のように線膨張係数の小さな材料が適用されているが、光源基板210が全く熱膨張しないということはなく、ドライバーIC209の熱により温度が上昇するほど、光源基板210の長手方向一方の端部側と他方の端部側との温度差が大きくなり、熱膨張による光源基板210の伸び量の差も大きくなる。
例えば、伸びる前の光源基板210の発光素子実装領域241の長手方向中央の位置210c(図4(a))が感光体ドラム110上における露光範囲の主走査方向中央の位置に相当し、この中央の位置210cを光源基板210のホルダー200への接着固定位置とした場合、中央の位置210cを挟んで長手方向一方端側と他方端側とで温度差がほとんどなければ、光源基板210が長手方向に伸びたとしても、その伸び量は一方端側と他方端側とでほとんど同じになる。
図9(a)は、光源基板210の伸びによる配光範囲240の変化の様子を示す模式図である。この配光範囲240は、光源基板210に実装された全OLEDから光が出射された場合にその出射光が通過する領域であり、上記の配光範囲803に相当する。なお、図示していないが光源基板210の中央の位置210cに対して左側の長手方向端部にドライバーICが実装されているものとする。光源基板210の中央の位置210cは、感光体ドラム110の主走査方向中央の位置に相当する。以下、図9(a)において配光範囲240のうち、接着材205による固定位置を挟んで長手方向に、ドライバーICの実装側を範囲240a、その反対側を範囲240bとする。
変位量αとβの差が大きくなるほど、範囲240a´、240b´の長手方向長さに差が生じる。この差が生じると、配光範囲240がそのまま感光体ドラム110上の主走査方向の露光範囲になることから、感光体ドラム110上の形成画像に感光体ドラム110上における主走査方向中央の位置(210cに相当)を挟んで一方側と他方側とで主走査方向の長さに不均一が生じる、いわゆる画像領域の左右ずれの発生に繋がる。
この伸び量の差を小さくするには、光源基板210の伸びの起点となる接着固定位置を、長手方向中央の位置210cに対して伸び量の多い側、つまり発熱源であるドライバーIC209が実装されている側にずらせば良い。
伸びる前の光源基板210において固定位置205cよりもドライバーIC209が実装されている側の範囲240cの長さが図9(a)に示す範囲240aよりも短くなっている。この短くなった分、図9(b)に示すように伸びた後の光源基板210において範囲240c´の伸び量が図9(a)のαよりも少なくなる。
また、図5に示すようにドライバーIC209と板バネ220aの突起221aとは、ドライバーIC209の方が板バネ220aの突起221aよりも光源基板210の長手方向端部側に配置されている。この位置関係により、ドライバーIC209から発せられた熱の一部が光源基板210から板バネ220aの突起221aを介して板バネ220aの本体部222aに伝わり、その伝わった熱を本体部222aからホルダー200の台部200a(図2)に逃がすことができる。従って、ドライバーIC209から発せられる熱のうち光源基板210の長手方向中央に向かって伝わる熱の一部をその伝熱途中で板バネ220aにより放熱することができる。
また、ドライバーIC209を備える構成でもその発熱が少ないために、画像領域の左右ずれが生じたとしても形成画像の画質に影響を与えない範囲内であれば、実施の形態1のように中央の位置210cを固定位置とする構成をとることもできる。この意味で、ドライバーICが配置される構成において、画像領域の左右ずれが画質低下に至らない範囲内に抑えられるような場合には実施の形態1の構成をとり、画像領域の左右ずれを許容できないような場合には、実施の形態2の構成をとるといった選択を行うこともできる。
図10(a)は、光源基板210を挟んでドライバーIC209と対向するように光源基板210の支持側主面310にヒートシンク270を設けた構成例を示す図であり、図10(b)は、光源基板210の支持側主面310において、ドライバーIC209の長手方向中央の位置209aよりも光源基板210の長手方向中央寄りの位置にヒートシンク270を設けた構成例を示す図である。
図10(b)の構成では、ドライバーIC209から発せられた熱が光源基板210を通ってドライバーIC209よりも光源基板210の長手方向中央側に位置する発光素子実装領域241に向かう途中でヒートシンク270により放熱される。なお、ヒートシンクの配置スペースを確保できれば、例えばドライバーIC209の外表面209b(図10(a))にヒートシンクを直接、配置する構成をとることもできる。
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明が上述の実施の形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例を実施することができる。
(1)上記実施の形態では、図2に示すように細長状の板バネ220a、220bを光源基板210の長手方向に沿った姿勢で配置する例を説明したが、これに限られない。
さらに、光源基板やホルダーなどの各部材の寸法、形状、材料等が上記のものに限られないことはいうまでもなく、装置構成ごとに適した寸法、形状、材料等が決められる。
100、100a 光書込装置
110 感光体ドラム
130 OLEDから出射された光ビーム(出射光)
200 ホルダー
201a、201b、201c 突起部
205 接着材
205c 中央の位置から長手方向にずれた接着固定位置
209 ドライバーIC
209a 光源基板の長手方向におけるドライバーICの中央位置
210 光源基板
210a、210b 発光素子未実装領域
210c 中央の位置
210d 第1の押圧位置
210e 第2の押圧位置
210f 光源基板の幅方向端部
220a、220b、255 板バネ
221a、221b 球状突起
230 ロッドレンズアレイ
240 配光範囲
241 発光素子実装領域
250a、250b レンズホルダー
270 ヒートシンク
310 支持側主面
311 光出射側主面
501 OLED
Claims (10)
- 感光体に光書き込みを行う光書込装置であって、
前記感光体へ向けて光を出射する複数の有機EL素子が列状に配列されており、当該有機EL素子の配列方向に長尺の光源基板と、
前記光源基板における、前記有機EL素子の光出射側の第1主面とは反対側の第2主面に接触する複数の突起部を有するホルダーと、
前記光源基板の長手方向両側であって前記有機EL素子の実装領域よりも外側の未実装領域において前記第1主面を押圧する第1と第2の押圧部材と、
前記第1の押圧部材による第1の押圧位置と前記第2の押圧部材による第2の押圧位置との間の前記光源基板の長手方向における一の位置のみで当該光源基板と前記ホルダーとの間に介在して、前記光源基板を前記ホルダーに接着固定する接着材と、
を備えることを特徴とする光書込装置。 - 前記光源基板における前記両側の未実装領域のいずれか一方に、前記複数の有機EL素子を駆動する回路を有するドライバーICが実装されており、
前記光源基板の長手方向において前記接着固定の位置が前記有機EL素子の実装領域の当該長手方向中央に対して前記ドライバーICが実装されている側にずれた位置であることを特徴とする請求項1に記載の光書込装置。 - 前記複数の有機EL素子からの出射光を前記感光体に結像させる長尺状のレンズアレイと、
前記レンズアレイを前記感光体と前記光源基板との間の空間において前記光源基板の長手方向と平行する方向に沿った姿勢で保持するレンズアレイ保持手段と、
を備え、
前記レンズアレイ保持手段は、
前記レンズアレイを挟んで当該レンズアレイの長手方向に直交する幅方向両側のうち一方の側に位置するレンズホルダーと、
前記レンズアレイを挟んで前記幅方向両側のうち他方の側かつ前記レンズアレイの長手方向両端側のそれぞれに位置し、前記レンズアレイを前記レンズホルダーに押圧する第3と第4の押圧部材と、
前記レンズアレイの幅方向の側面のうち、前記有機EL素子の実装領域の長手方向中央と当該長手方向の位置が同じ部位を当該長手方向に動かないように固定する固定手段と、
を備えることを特徴とする請求項2に記載の光書込装置。 - 前記第1と第2の押圧位置のうち、前記光源基板における前記ドライバーICが実装されている側の押圧位置が、前記未実装領域において前記ドライバーICよりも前記光源基板の長手方向中央寄りの位置であることを特徴とする請求項2または3に記載の光書込装置。
- 前記ドライバーICは、前記光源基板の前記第1主面に実装されており、
前記第1と第2の押圧部材のうち、前記光源基板における前記ドライバーICが実装されている側を押圧する押圧部材は、前記光源基板の長手方向に平行する方向に長い板バネであり、当該長手方向に沿った姿勢で前記ドライバーICの上を跨ぐように配置され、当該ドライバーICとは非接触であることを特徴とする請求項4に記載の光書込装置。 - 前記光源基板を挟んで前記ドライバーICと対向するように前記光源基板の第1主面と第2主面のうち前記ドライバーICが実装されている側の主面とは反対側の主面に、または前記ドライバーICに、ヒートシンクが配置されていることを特徴とする請求項2〜5のいずれか1項に記載の光書込装置。
- 前記光源基板の第1主面と第2主面のうち前記ドライバーICが実装されている側の主面とは反対側の主面において、前記光源基板の長手方向における前記ドライバーICの中央位置よりも前記光源基板の長手方向中央寄りの位置にヒートシンクが配置されていることを特徴とする請求項2〜5のいずれか1項に記載の光書込装置。
- 前記ホルダーは、前記光源基板の長手方向に沿って長尺状であり、
前記複数の突起部には、
前記ホルダーの長手方向一方の端部側に設けられた第1の突起部と、前記長手方向他方の端部側であり当該長手方向とは直交する幅方向に間隔を開けて設けられた第2と第3の突起部が含まれることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の光書込装置。 - 前記接着材は、前記光源基板の前記一の位置において、前記光源基板の長手方向とは直交する当該光源基板の幅方向両側の部分のみを前記ホルダーに接着固定することを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の光書込装置。
- 請求項1〜9のいずれか1項に記載の光書込装置を備える
ことを特徴とする画像形成装置。
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