JP7080736B2 - 露光ヘッド及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
(画像形成装置全体の構成)
図1を用いて、本実施例における電子写真方式の画像形成装置について簡単に説明する。図1に画像形成装置全体の構成を示す。本画像形成装置は、スキャナ部100、作像部103、定着部104、給紙/搬送部105及び、これらを制御するプリンタ制御部(不図示)から構成される。
図2を用いて、感光体ドラム102に露光を行う露光ヘッド106について説明する。図2(a)及び図2(b)に感光体ドラム102に対する露光ヘッド106の配置の様子と面発光素子アレイ光の感光体ドラムに対する集光状態を示す。露光ヘッド106及び感光体ドラム102は、不図示の取り付け部材によって、各々、画像形成装置に取り付けられている。露光ヘッド106は、複数の面発光素子アレイチップからなる面発光素子アレイ素子群201と、面発光素子アレイ素子群201を実装したプリント基板202と、ロッドレンズアレイ203と、ロッドレンズアレイ203とプリント基板202を取り付けるハウジング204で構成されている。露光ヘッド106は、工場では露光ヘッド106単体で組み立て調整作業を行い、各スポットのピント調整、光量調整が行われる。ここで、感光体ドラム102とロッドレンズアレイ203の間の距離、ロッドレンズアレイ203と面発光素子アレイ素子群201の間の距離は、所定の間隔となるように配置されることで、面発光素子アレイ光(光束)が感光体ドラム102上に結像される。このため、ピント調整時においては、ロッドレンズアレイ203と面発光素子アレイ素子群201との距離が所望の値となるように、ロッドレンズアレイ203の取り付け位置の調整が行われる。また、光量調整時においては、各面発光素子アレイチップを順次発光させていき、ロッドレンズアレイ203を介して集光させた光が、所定の光量になるように各発光素子の駆動電流が調整される。
図3に面発光素子アレイ素子群201を配列したプリント基板202を示す。図3(a)はプリント基板202の面発光素子アレイ素子群201が実装されている一方の面とは反対側の他方の面(以降、面発光素子アレイ非実装面と呼称)を示す。図3(b)はプリント基板202の面発光素子アレイ素子群201が実装されている一方の面(以降、面発光素子アレイ実装面と呼称)を示す。
図4に、装置側のコントローラ基板415、露光ヘッド106のプリント基板202の制御ブロック図を示す。本例においては、面発光素子アレイチップ1~15とドライバIC303aについて説明するが、不図示の面発光素子アレイチップ16~29、ドライバIC303bについても同様の動作を行うものとする。また説明を簡易化するために単色の処理について説明するが、同様の処理を4色同時に並列処理するものとする。コントローラ基板415に実装された画像処理IC401は、露光ヘッド106に対して露光ヘッド106を制御するための信号を送信する。前記信号は、画像データ、Line同期信号、CPU400の通信信号であり、各々の信号は、装置側のコントローラ基板415に実装されたコネクタ416から、信号を伝送するケーブル402を介して、露光ヘッド106側のプリント基板202に実装されたコネクタ305に入力される。
図12は本発明に係る自己走査型発光素子アレイの一部分を抜き出した等価回路である。図12において、Ra、Rgはそれぞれアノード抵抗、ゲート抵抗であり、Tnはシフトサイリスタ、Dnは転送ダイオード、Lnは発光サイリスタを示す。また、Gnは対応するシフトサイリスタTn及びTnに接続されている発光サイリスタの共通ゲートを表す。ここで、nは2以上の整数とする。Φ1は奇数番目のシフトサイリスタの転送ライン、Φ2は偶数番目のシフトサイリスタの転送ライン、ΦW1~ΦW4は発光サイリスタの点灯信号ラインであり、それぞれ抵抗RW1~RW4を備えている。VGKはゲートラインであり、Φsはスタートパルスラインである。図12に示されるように1個のシフトサイリスタTnに対し、発光サイリスタはL4n-3からL4nまでの4個が接続されており、同時に4個の発光サイリスタが点灯可能な構成となっている。
ここで図12の回路の動作について説明する。尚、VGKのラインには5Vが印加されているものとし、Φ1、Φ2、ΦW1~ΦW4に供給される電圧も同じく5Vとする。シフトサイリスタTnがオン状態にあるとき、Tn及びTnに接続されている発光サイリスタの共通ゲートGnの電位は約0.2Vまで引き下げられる。GnとGn+1の間は結合ダイオードDnで接続されているため結合ダイオードDnの拡散電位にほぼ等しい電位差が発生する。本実施例では結合ダイオードの拡散電位は約1.5Vであるので、Gn+1の電位はGnの電位の0.2Vに拡散電位の1.5Vを加えた1.7Vとなる。以下同様にGn+2の電位は3.2V、Gn+3の電位は4.7Vとなる。ただし、Gn+4以降はVGKが5Vであり、これ以上にはなれないので5Vとなる。また、Gnより前(図12の左側)に関しては、結合ダイオードが逆バイアスになっているためVGKの電圧がそのままかかっており、5Vとなっている。
図15は本実施例の面発光サイリスタ部の概略図である。図15(b)はメサ922に形成された発光素子が複数配列されている発光素子アレイの平面図であり、図15(a)は図15(b)のB-B部の断面概略図である。発光素子が形成されたメサ922は所定のピッチ(例えば1200dpi)に配置されており、各メサは素子分離溝924にて互いに分離されている。
次に図16、図17、及び図18を用いて実施例2に係る露光ヘッドについて説明する。図16はドライバICの入出力端子の配置を示す図である。図17はプリント基板の第4層の配線パターンを示す図である。図18はプリント基板の第2層の配線パターンを示す図である。
信号周波数=(面発光素子数×階調数)÷(1ライン周期×データ配線数)
なお、前述した実施例では、基板層数が4層のプリント基板を例示して説明したが、これに限定されるものではなく、プリント基板の基板層数は必要に応じて適宜設定されるべきものである。
102 …感光体ドラム
106 …露光ヘッド
14a,14a1,14a2,15a …ワイヤボンディングパッド
14b,15b …転送部
14c,15c …発光素子
201 …面発光素子アレイ素子群
202 …プリント基板
202a …第1層
202b …第2層
202c …第3層
202d …第4層
203 …ロッドレンズアレイ
204 …ハウジング
303a,303b …ドライバIC
304a,304b …制御信号線
305 …コネクタ
306,307a,307b,308 …端子
310a,310b,311a,311b,312a,312b …駆動信号線
400 …CPU
401 …画像処理IC
402 …ケーブル
Claims (10)
- 感光体を露光する露光ヘッドであって、
基板と、
前記基板の一方の面に実装され、前記基板の長手方向に配列された複数の発光素子アレイチップと、
前記基板の一方の面とは反対側の他方の面に実装され、前記発光素子アレイチップが実装された基板とは異なる基板に実装された画像処理ICと接続するためのコネクタと、
前記基板の一方の面とは反対側の他方の面に実装され、前記コネクタと接続され、前記発光素子アレイチップを駆動するための複数のドライバICと、
を有し、
前記ドライバICおよび前記コネクタの実装位置は、前記基板の長手方向における前記複数の発光素子アレイチップが実装された領域に含まれ、
前記複数のドライバICは、前記基板の長手方向において前記コネクタの両側に配置され、
前記基板の長手方向に配列された複数の発光素子アレイチップのうち、前記コネクタに対して前記長手方向の一方側に実装されたドライバICは、前記長手方向の中央から一方側に配列された複数の発光素子アレイチップからなる素子群を駆動し、前記コネクタに対して前記長手方向の他方側に実装されたドライバICは、前記長手方向の中央から他方側に配列された複数の発光素子アレイチップからなる素子群を駆動することを特徴とする露光ヘッド。 - 前記基板は第1層、第2層、第3層、第4層の順に積層された4層の基板であり、
前記発光素子アレイチップが実装された面を第1層、前記ドライバIC及び前記コネクタが実装された面を第4層とすると、
前記コネクタを通して前記複数のドライバICに接続される前記画像処理ICからの制御信号線は第4層を配線され、
前記ドライバICから各発光素子アレイチップに配線される駆動信号線は第2層を配線され、
前記第2層と前記4層の間の前記第3層には電源あるいはグランドパターンが配線されることを特徴とする請求項1に記載の露光ヘッド。 - 前記ドライバICは、前記ドライバICから前記発光素子アレイチップへ駆動信号を出力する前記ドライバICの出力端子が、前記基板の長手方向において前記ドライバICの両側の端部に配置され、使用する端子の選択機能を有する請求項1又は2に記載の露光ヘッド。
- 前記ドライバICは、1つのドライバICから前記基板の長手方向の両側への配線の引き出し本数の差が、前記発光素子アレイチップの1チップ分の配線数以下となる位置に配置されることを特徴とする請求項3に記載の露光ヘッド。
- 前記ドライバICは、前記画像処理ICからの制御信号線を通して制御信号を入力する前記ドライバICの入力端子が、前記基板の長手方向において前記ドライバICの両側の端部に配置され、コネクタ側の入力端子を選択する選択機能を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の露光ヘッド。
- 前記ドライバICは、前記画像処理ICからの制御信号線を通して制御信号を入力する前記ドライバICの入力端子が、前記基板の長手方向において前記ドライバICのコネクタ側の端部に配置されることを特徴とする請求項5に記載の露光ヘッド。
- 前記複数のドライバICは、各ドライバICが駆動する1つの素子群をなす複数の発光素子アレイチップのうち、2つの発光素子アレイチップの間を長手方向に跨ぐ位置に配置されることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の露光ヘッド。
- 前記コネクタの両側に配置された前記複数のドライバICは、前記基板の長手方向において前記コネクタに対して略等しい距離に配置されることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の露光ヘッド。
- 前記コネクタは、前記基板の長手方向の中央部に配置されることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の露光ヘッド。
- 画像データを生成し、露光ヘッドに対して前記画像データを送信する画像処理ICと、
感光体と、
前記画像データに応じて発光し前記感光体に静電潜像を形成する請求項1乃至9のいずれか一項に記載の露光ヘッドと、
前記感光体に形成された静電潜像に対してトナーを現像する現像器と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
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