JPH0858151A - 露光装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】発光量のむらを防止することで、常に安定した
発光量が得られる露光装置を提供する。 【構成】ガラス基板２１上には真空室が形成され、その
中にはカソード電極が設けられている。カソード電極と
対向するガラス基板２１上には、カソード電極からの熱
電子が衝突することにより発光する発光素子列２６が設
けられ、発光素子列２６の各発光素子２６ａの周囲には
グリッド電極が設けられている。発光素子列２６の両側
部には複数の駆動用ＩＣ２７が配列されていて、この各
駆動用ＩＣ２７と発光素子列２６との間には、発光素子
列２６に駆動信号を供給するための配線パターン３１ａ
が形成されている。そして、配線パターン３１ａを覆う
ように絶縁部材３５が形成され、この絶縁部材３５上に
は導電性部材３６が形成されている。導電性部材３６は
一定の電位に保持されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえば、発光素子と
して蛍光体を用いた露光装置（固体走査ヘッド）、およ
び、それを用いた電子写真式プリンタ、デジタル式複写
機、ファクシミリ装置などの画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】露光装置として固体走査ヘッドを用いた
画像形成装置（電子写真式プリンタなど）は、一般的に
小形化が容易であるというメリットがあり、近年、固体
走査ヘッドおよびこれを用いた画像形成装置の開発が盛
んである。

【０００３】固体走査ヘッドには、たとえば、電子写真
学会誌１０４号のデジタル作像技術の項に記載されてい
るように、発光素子として液晶シャッタを用いたもの、
あるいは、磁気光学シャッタ、電気光学シャッタ、発光
ダイオード（ＬＥＤ）、エレクトロ・ルミネッセンス
（ＥＬ）素子、蛍光体、プラズマなどを発光素子として
用いたものが開発されている。

【０００４】また、このような固体走査ヘッドを露光装
置として複数用いることにより、複数色の画像を得、こ
れを重ね合わせることにより、カラー画像を形成する画
像形成装置の開発も盛んである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、固体走査ヘッ
ドは、多数の発光素子をライン状に配列して構成されて
いるため、個々の発光素子の発光光量がそれぞれ異なる
という欠点がある。このため、この種の固体走査ヘッド
を用いた画像形成装置の出力画像には、濃度むらが生じ
るため、この光量ばらつきを補正するために、電気的に
各発光素子の発光光量に応じて、発光時間を制御するな
どの技術が開発されている。

【０００６】ところが、上記発光時間の制御を行なって
も、固体走査ヘッド内部における、各発光素子に駆動信
号を供給するための配線パターン（配線部材）の引き回
しによる、発光素子駆動用ＩＣ配列ピッチの光量むらは
補正が非常に難しいという問題があった。

【０００７】また、発光素子は、経時により発光光量が
発光直後の数十秒間で低下し、その後、数時間で上昇す
る特性を持っている。このために、固体走査ヘッドを用
いた画像形成装置の出力画像は、時間とともに濃度が変
化するという欠点がある。このため、固体走査ヘッドで
画像を形成する前に、発光素子を一度発光させ、発光素
子の発光量を安定させた後、画像を形成するなどの技術
が開発されているが、発光素子の発光量が安定するまで
には時間が非常にかかるため、画像形成装置の印字速度
を非常に低下させるという問題や、画像形成装置の印字
速度を優先させると、発光素子の発光量を充分に安定で
きずに、出力画像の濃度変動を防止しきれないという問
題があった。

【０００８】すなわち、特に、上記のような問題を持っ
た固体走査ヘッドを複数用い、複数色の色重ねを行なう
電子写真式のカラープリンタ、デジタル式カラー複写
機、カラーファクシミリ装置などの画像形成装置は、出
力画像の濃度むらが起きることと、画像濃度や色合いが
安定しないことから、カラー画像の画質が劣化するとい
う課題があった。

【０００９】そこで、本発明は、発光素子の配線部材上
の絶縁部材上に導電性部材を設けることで、光量むらを
防止することができる露光装置を提供することを目的と
する。

【００１０】また、本発明は、発光素子の経時変化に対
し、発光素子の駆動電流を定電流化することで、光量変
動を防止することができる露光装置を提供することを目
的とする。

【００１１】また、本発明は、発光素子の経時変化に対
し、発光素子の近傍にその発光素子と同材質のガス吸着
部材を設けることで、光量変動を防止することができる
露光装置を提供することを目的とする。

【００１２】また、本発明は、むらのない良好な画像を
得ることができる画像形成装置を提供することを目的と
する。さらに、本発明は、経時変化のない良好なカラー
画像を得ることができる画像形成装置を提供することを
目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の露光装置は、真
空室の一部を構成する透明な基体と、前記真空室内に設
けられ熱電子を放出するカソード電極と、前記基体上に
設けられ前記カソード電極から放出される熱電子が衝突
することにより発光する発光素子と、前記基体上に設け
られ前記発光素子に対し駆動信号を供給するための配線
部材と、この配線部材上に設けられ前記カソード電極か
ら放出される熱電子が前記配線部材に流れ込むのを防止
する絶縁部材と、この絶縁部材上に設けられ前記真空室
内の電界を一様にする導電性部材とを具備している。

【００１４】また、本発明の露光装置は、真空室の一部
を構成する透明な基体と、前記真空室内に設けられ熱電
子を放出するカソード電極と、前記基体上に設けられ前
記カソード電極から放出される熱電子が衝突することに
より発光する発光素子と、この発光素子を定電流駆動す
る定電流駆動手段とを具備している。

【００１５】また、本発明の露光装置は、真空室の一部
を構成する透明な基体と、前記真空室内に設けられ熱電
子を放出するカソード電極と、前記基体上に設けられ前
記カソード電極から放出される熱電子が衝突することに
より発光する発光素子と、前記真空室内に設けられ前記
真空室内のガスを吸着する前記発光素子と同材質のガス
吸着部材とを具備している。

【００１６】また、本発明の画像形成装置は、像担持体
と、この像担持体を帯電させるための帯電手段と、真空
室の一部を構成する透明な基体と、前記真空室内に設け
られ熱電子を放出するカソード電極と、前記基体上に設
けられ前記カソード電極から放出される熱電子が衝突す
ることにより発光する複数の発光素子と、前記基体上に
設けられ前記各発光素子に対し駆動信号を供給するため
の配線部材と、この配線部材上に設けられ前記カソード
電極から放出される熱電子が前記配線部材に流れ込むの
を防止する絶縁部材と、この絶縁部材上に設けられ前記
真空室内の電界を一様にする導電性部材とからなり、画
像情報に応じて前記各発光素子を選択的に発光させるこ
とにより、前記帯電された像担持体上に潜像を形成する
露光装置と、この露光装置によって形成された前記像担
持体上の潜像を現像する現像手段とを具備している。

【００１７】また、本発明の画像形成装置は、像担持体
を帯電させるための帯電手段と、真空室の一部を構成す
る透明な基体と、前記真空室内に設けられ熱電子を放出
するカソード電極と、前記基体上に設けられ前記カソー
ド電極から放出される熱電子が衝突することにより発光
する複数の発光素子と、この各発光素子を定電流駆動す
る定電流駆動手段とからなり、画像情報に応じて前記各
発光素子を選択的に発光させることにより、前記帯電さ
れた像担持体上に潜像を形成する露光装置と、この露光
装置によって形成された前記像担持体上の潜像を現像す
る現像手段とを具備している。

【００１８】また、本発明の画像形成装置は、像担持体
を帯電させるための帯電手段と、真空室の一部を構成す
る透明な基体と、前記真空室内に設けられ熱電子を放出
するカソード電極と、前記基体上に設けられ前記カソー
ド電極から放出される熱電子が衝突することにより発光
する複数の発光素子と、前記真空室内に設けられ前記真
空室内のガスを吸着する前記発光素子と同材質のガス吸
着部材とからなり、画像情報に応じて前記各発光素子を
選択的に発光させることにより、前記帯電された像担持
体上に潜像を形成する露光装置と、この露光装置によっ
て形成された前記像担持体上の潜像を現像する現像手段
とを具備している。

【００１９】また、本発明の画像形成装置は、像担持体
を帯電させるための帯電手段と、真空室の一部を構成す
る透明な基体と、前記真空室内に設けられ熱電子を放出
するカソード電極と、前記基体上に設けられ前記カソー
ド電極から放出される熱電子が衝突することにより発光
する複数の発光素子と、前記基体上に設けられ前記各発
光素子に対し駆動信号を供給するための配線部材と、こ
の配線部材上に設けられ前記カソード電極から放出され
る熱電子が前記配線部材に流れ込むのを防止する絶縁部
材と、この絶縁部材上に設けられ前記真空室内の電界を
一様にする導電性部材とからなり、画像情報に応じて前
記各発光素子を選択的に発光させることにより、前記帯
電された像担持体上に潜像を形成する露光装置と、この
露光装置によって形成された前記像担持体上の潜像を現
像する現像手段とからなる画像形成ユニットを複数具備
し、前記複数の画像形成ユニットでそれぞれ形成された
複数の画像を重ね合わせることにより、複数色の画像を
形成することを特徴とする。

【００２０】また、本発明の画像形成装置は、像担持体
を帯電させるための帯電手段と、真空室の一部を構成す
る透明な基体と、前記真空室内に設けられ熱電子を放出
するカソード電極と、前記基体上に設けられ前記カソー
ド電極から放出される熱電子が衝突することにより発光
する複数の発光素子と、この各発光素子を定電流駆動す
る定電流駆動手段とからなり、画像情報に応じて前記各
発光素子を選択的に発光させることにより、前記帯電さ
れた像担持体上に潜像を形成する露光装置と、この露光
装置によって形成された前記像担持体上の潜像を現像す
る現像手段とからなる画像形成ユニットを複数具備し、
前記複数の画像形成ユニットでそれぞれ形成された複数
の画像を重ね合わせることにより、複数色の画像を形成
することを特徴とする。

【００２１】さらに、本発明の画像形成装置は、像担持
体を帯電させるための帯電手段と、真空室の一部を構成
する透明な基体と、前記真空室内に設けられ熱電子を放
出するカソード電極と、前記基体上に設けられ前記カソ
ード電極から放出される熱電子が衝突することにより発
光する複数の発光素子と、前記真空室内に設けられ前記
真空室内のガスを吸着する前記発光素子と同材質のガス
吸着部材とからなり、画像情報に応じて前記各発光素子
を選択的に発光させることにより、前記帯電された像担
持体上に潜像を形成する露光装置と、この露光装置によ
って形成された前記像担持体上の潜像を現像する現像手
段とからなる画像形成ユニットを複数具備し、前記複数
の画像形成ユニットでそれぞれ形成された複数の画像を
重ね合わせることにより、複数色の画像を形成すること
を特徴とする。

【００２２】

【作用】本発明の露光装置によれば、発光素子の配線部
材（配線パターン）上の絶縁部材上に導電性部材を設け
ることで、絶縁部材上に帯電した電荷の影響による、カ
ーソド電極から発光素子への熱電子の流れの乱れを防止
し、一様な熱電子の流れを形成できるので、発光素子の
発光量の均一化を図ることができる。

【００２３】また、本発明の露光装置によれば、発光素
子の駆動電流を一定化する定電流駆動を行なうことで、
カーソド電極から発光素子への熱電子の移動量を制御す
ることができるので、発光素子の発光量の安定化を図る
ことができる。

【００２４】また、本発明の露光装置によれば、真空室
内の一部に真空室内のガスを吸着する発光素子と同材質
の吸着部材を設けることで、発光素子へのガスの吸着を
防止することができるので、発光素子の発光量の安定化
を図ることができる。

【００２５】また、本発明の画像形成装置によれば、上
記したような光量むらのない安定した発光量の露光装置
を用いることにより、濃度むらのない良好な画像を得る
ことができる。

【００２６】さらに、本発明の画像形成装置によれば、
上記したような光量のむらや経時変化のない安定した露
光装置を複数用いることにより、色合いの変化や濃度む
らのない良好なカラー画像を得ることができる。

【００２７】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は、本発明に係る露光装置として固体
走査ヘッド（蛍光体ヘッド）を用いた電子写真式プリン
タの作像部を概略的に示すものである。図において、１
は像担持体としての感光体ドラムで、図示矢印方向に一
定の速度で回転するようになっている。感光体ドラム１
の周囲部には、その回転方向に沿って順次、帯電器２、
固体走査ヘッド３、現像器４、転写ローラ５、除電ラン
プ６、および、クリーナ７が配設されている。

【００２８】しかして、画像形成時には、感光体ドラム
１が回転され、帯電器２を通過する際、その表面が一様
に帯電される。固体走査ヘッド３は、多数の発光素子が
ライン状に配列されたもので、たとえば、図示しないス
キャナあるいは外部から送られてくる画像データにした
がって、選択的に発光させ、その光をレンズで集光し、
帯電された感光体ドラム１上を走査露光する。

【００２９】この露光により、光の当たった感光体ドラ
ム１の表面の電位が変化し、画像データに応じた静電潜
像が形成される。この形成された感光体ドラム１上の静
電潜像は、現像器４を通過する際にトナーが付着される
ことにより現像され、可視像となる。

【００３０】一方、転写紙（図示しない）は、図示しな
い給紙部から転写ベルト８によって転写ローラ５の部分
に搬送されており、現像器４で現像された感光体ドラム
１上の可視像（トナー像）は、転写ローラ５によって転
写紙上に転写される。トナー像が転写された転写紙は、
図示しない定着部に搬送され、転写紙上のトナー像は、
加熱および加圧されることにより、転写紙にしっかりと
定着される。

【００３１】転写後の感光体ドラム１は、除電ランプ６
によって除電され、その後、転写されずに感光体ドラム
１上に残ったトナーは、クリーナ７によってクリーニン
グされ、再び帯電器２に達する。

【００３２】このように、電子写真式プリンタは、上記
したプロセスを繰り返すことによって、連続的にプリン
ト動作を行なうようになっている。図２は、図１に示し
た電子写真式プリンタの作像部に、更にもう１組の帯電
器と固体走査ヘッドと現像器を追加し、マルチカラーの
画像を形成するようにした電子写真式カラープリンタの
作像部を概略的に示すものであり、以下、その作像プロ
セスを簡単に説明する。

【００３３】感光体ドラム１は、図１と同様に矢印方向
に一定速度で回転している。まず、第１の帯電器２1 を
通過する際、感光体ドラム１の表面は第１の電位に帯電
される。この帯電された感光体ドラム１は、第１の固体
走査ヘッド３1 によって、第１の画像情報に基づき第１
の露光パターンで露光され、第１の潜像が形成される。
この感光体ドラム１上に形成された第１の潜像は、第１
の色のトナーが入っている第１の現像器４1 によって現
像され、第１の色で第１の画像情報に応じたトナー像が
形成される。

【００３４】次に、第２の帯電器２2 によって、感光体
ドラム１の表面は第２の電位に帯電される。この帯電さ
れた感光体ドラム１は、第２の固体走査ヘッド３2 によ
って、第２の画像情報に基づき第２の露光パターンで露
光され、第２の潜像が形成される。この感光体ドラム１
上に形成された第２の潜像は、第２の色のトナーが入っ
ている第２の現像器４2 によって現像され、第２の色で
第２の画像情報に応じたトナー像が形成される。

【００３５】このようにして、感光体ドラム１上には、
色の異なる２つのトナー像が重なって形成される。そし
て、転写ローラ５によって、この２色のトナー像が一括
して転写紙上に転写される。

【００３６】以上、２つの固体走査ヘッドを用いたマル
チカラーの画像を形成する電子写真式カラープリンタの
動作について簡単に説明した。ここで、得られる画像の
品質と固体走査ヘッドとの関係について簡単に説明す
る。たとえば、第１の色で中間調画像を形成し、第２の
色でも同様に中間調画像を形成し、中間調の色重ねされ
た第３の色の画像を形成したとする。この第３の色の画
像に、濃度むらや色合いの異なりのない、品質のよい画
像を得ようとすると、第１の固体走査ヘッド３1 と第２
の固体走査ヘッド３2 の光量むらが大きな問題となる。
また、経時により、固体走査ヘッドの光量が変化するこ
とも大きな問題となる。

【００３７】すなわち、濃度むらや色合いの異ならない
第３の色の画像を得るためには、少なくとも第１の固体
走査ヘッドド３1 と第２の固体走査ヘッド３2 の全発光
素子が同一の発光光量であり、かつ、発光光量は発光時
間にかかわらず常に一定であることが必要である。

【００３８】なお、ここでは、固体走査ヘッドを２つ用
いた例を示したが、固体走査ヘッドを２つ以上用いるこ
とにより、２色以上の画像を重ねる画像形成装置につい
ても同様である。

【００３９】図３は、図１に示した電子写真式プリンタ
の作像部（作像ユニット）を、たとえば、４つ用いた電
子写真式カラープリンタの作像部を概略的に示すもので
あり、図面に対し右から順次、イエロウの画像を形成す
る第１の作像ユニット９Ｙ、マゼンタの画像を形成する
第２の作像ユニット９Ｍ、シアンの画像を形成する第３
の作像ユニット９Ｃ、ブラックの画像を形成する第４の
作像ユニット９Ｂが並設されている。

【００４０】転写紙は、給紙カセット１０から給紙ロー
ラ１１によって供給され、転写ベルト８によって図面に
対し右から左（第１の作像ユニット９Ｙから第４の作像
ユニット９Ｂ）へと搬送される。この搬送される転写紙
には、まず、第１の作像ユニット９Ｙの転写ローラ５に
おいて第１の作像ユニット９Ｙの固体走査ヘッド３で形
成されたイエロウの画像（トナー像）が転写され、次に
第２の作像ユニット９Ｍの転写ローラ５では、第２の作
像ユニット９Ｍの固体走査ヘッド３で形成されたマゼン
タの画像が、第３の作像ユニット９Ｃの転写ローラ５で
は、第３の作像ユニット９Ｃの固体走査ヘッド３で形成
されたシアンの画像が、第４の作像ユニット９Ｂの転写
ローラ５では、第４の作像ユニット９Ｂの固体走査ヘッ
ド３で形成されたブラックの画像が、それぞれ転写され
る。

【００４１】このように、４色分のトナー像が転写紙に
転写された後、その転写紙が定着ユニット１２を通過す
る際に４色分のトナー像が転写紙に定着される。このよ
うな構造をした電子写真式カラープリンタでは、正確な
色重ねを行なうための必要条件として、４つの固体走査
ヘッド３の発光素子の配列が正確でなくてはならないこ
とは図２の説明で述べた通りである。

【００４２】次に、固体走査ヘッド３の構成について詳
細に説明する。図４は、固体走査ヘッド３の構成を一部
切欠して模式的に示す斜視図である。図において、２１
は長尺状の透明なガラス基板（基体）で、このガラス基
板２１上は、サイドガラス２２およびカバーガラス２３
によって気密に囲まれており、この囲まれている空間
は、高真空（たとえば、１０^-8Ｔｏｒｒ以下）に維持さ
れて、真空室２４となっている。真空室２４内の単尺方
向のほぼ中心部には、長尺方向に沿って電子放射性物質
が塗布された１本のワイヤ状のカソード電極（フィラメ
ント）２５が張設されている。

【００４３】ガラス基板２１上のカソード電極２５と対
向する部位で、発光点に相当する箇所には、たとえば、
真空蒸着によって形成されたアルミニウム薄膜配線から
なるアノード電極と一体となった蛍光体ドットを多数配
列してなる発光素子列２６が設けられている。発光素子
列２６の両側には、アノード電極の電位を制御して発光
素子の点灯、非点灯を決定するための駆動用ＩＣ（集積
回路）２７が配設されている。

【００４４】発光素子列２６からの光は、ガラス基板２
１を透過し、ガラス基板２１の下方近傍に配置されてい
る光学手段としてのセルフォックレンズ２８によって集
光され、その下方に位置する感光体ドラム１を露光する
ようになっている。

【００４５】図５は、図４の発光素子列２６の部分を拡
大して示すものである。図に示すように、１つの発光素
子２６ａは、たとえば、一対のアノード電極３１と蛍光
体３２とから構成されていて、２列の千鳥配置となって
いる。各発光素子２６ａの周囲には、それぞれグリッド
電極３３が配設されている。アノード電極３１およびグ
リッド電極３３は、たとえば、真空蒸着によって形成さ
れたアルミニウム薄膜である。蛍光体３２は、たとえ
ば、厚膜印刷（スクリーン印刷）法、あるいは、フォト
リソ法、リフトオフ法などの電着法によって、一対のア
ノード電極３１間にアノード電極３１を覆う形で形成さ
れている。

【００４６】各発光素子２６ａのアノード電極３１から
延びている配線パターン３１ａは、各発光素子２６ａに
対して駆動信号を供給するためのもので、ガラス基板２
１上に形成されており、ガラス基板２１上のアルミニウ
ム薄膜３４上に実装された駆動用ＩＣ２７と接続されて
いる。そして、配線パターン３１ａ上は、カーソド電極
２５から飛び出した熱電子が配線パターン３１ａに流れ
込むのを防止するために、絶縁部材３５で覆われてい
る。

【００４７】なお、本実施例で使用される蛍光体３２
は、たとえば、高速発光応答性と高輝度発光特性を持つ
ＺｎＯ：Ｚｎである。また、アノード電極３１から延び
ている配線パターン３１ａは、駆動用ＩＣ２７とワイヤ
ーボンティングなどで電気的に接続されている。さら
に、配線パターン３１ａ上を覆っている絶縁部材３５
は、たとえば、鉛硼硅酸ガラスの粉末と耐熱性顔料など
の無機材料粉末およびビークルとからなるペーストであ
る。

【００４８】次に、図６を用いて、発光素子２６ａの発
光原理と感光体ドラム１上での配光パターンについて簡
単に説明する。図６（ａ）は、蛍光体３２の中心部をカ
ソード電極２５の方向（ガラス基板２１の長尺方向）に
沿って切った断面図である。カソード電極２５の両端に
は、たとえば、周波数が１００ＫＨz の５ボルト程度の
交流電圧が印加されており、この電圧によってカソード
電極２５は加熱される。カソード電極２５は、加熱され
ることにより熱電子Ｅを放出する。

【００４９】一方、発光する発光素子２６ａのアノード
電極３１には、カソード電極２５の中心電位に対し、３
０ボルト程度の直流電圧が駆動用ＩＣ２７によって供給
される。この電位差によって、カソード電極２５から放
出された熱電子Ｅは、アノード電極３１の方向に加速
し、蛍光体３２に衝突する。この熱電子Ｅの衝突によ
り、蛍光体３２は発光する。発光した光のうち、ガラス
基板２１を透過したものがセルフォックレンズ２８によ
って集光され、感光体ドラム１を露光する。

【００５０】このように、駆動用ＩＣ２７によって電圧
が印加されたアノード電極３１上の蛍光体３２のみが発
光するので、駆動用ＩＣ２７に画像データを入力するこ
とにより、画像データに応じて選択的に蛍光体３２を発
光させることができる。

【００５１】グリッド電極３３は、発光素子２６ａ同士
の干渉（クロストーク）を防ぐためのものである。すな
わち、グリッド電極３３に対して、常に３５ボルト程度
の直流電圧が印加することにより、常にカソード電極２
５からグリッド電極３３への熱電子Ｅの流れを作り、隣
接の蛍光体３２が発光状態か非発光状態かに関わりな
く、一定の光量を得るためのものである。

【００５２】図６（ｂ）は、発光素子２６ａからの光が
セルフォックレンズ２８で集光され、感光体ドラム１を
露光した場合の感光体ドラム１上での配光パターンを相
対輝度で表したグラフである。このグラフは、前述の２
列の発光素子列２６のうちの１列の様子を表したもので
あるが、実際には、位相のずれたもう１列の発光素子列
も同様の配光パターンを有している。

【００５３】次に、図７を用いて発光形状について説明
する。図７は、ある発光素子２６ａのアノード電極３１
と蛍光体３２との位置関係を示した図である。図に示す
ように、蛍光体３２の発光形状は、アノード電極３１に
よって規制されており、発光素子２６ａの発光形状は均
一化されている。このため、発光形状の違いによる光量
ばらつきがなくなっている。

【００５４】ここで、固体走査ヘッド３について、さら
に詳細に説明する。図８（ａ）は、固体走査ヘッド３の
真空室２４内を上面から見た模式図である。ガラス基板
２１上の発光素子列２６の両側部には、発光素子列２６
の駆動用ＩＣ２７が等間隔でガラス基板２１の長尺方向
に配列されている。この場合、たとえば、駆動用ＩＣ２
７は、１つで発光素子２６ａを８０個駆動しているとす
ると、Ａ４サイズの固体走査ヘッド３では、駆動用ＩＣ
２７は、片側１列に１６個、反対側１列に１６個配置さ
れていることになる。

【００５５】したがって、１つの駆動用ＩＣ２７から、
配線パターン３１ａ（８０本）が発光素子列２６に向か
って放射状にガラス基板２１上に形成されており、この
ような放射状の配線パターン３１ａがガラス基板２１の
長尺方向に沿って連続的に形成される。

【００５６】また、ガラス基板２１上には、配線パター
ン３１ａを覆うように、ガラス基板２１の長尺方向に絶
縁部材３５が形成されている。そして、絶縁部材３５上
には、導電性部材３６が形成されている。導電性部材３
６は、一定の電位に保持されており、この実施例では、
たとえば、接地されている。

【００５７】なお、導電性部材３６に正の一定電圧を供
給することも可能であるが、その場合、熱電子Ｅは導電
性部材３６へも流れることになるので、発光素子２６ａ
に供給される電圧よりも低く設定し、導電性部材３６へ
は電流があまり流れないようにする必要がある。

【００５８】また、導電性部材３６に負の一定電圧を供
給することも可能であるが、その場合、熱電子Ｅは導電
性部材３６による負電界の影響を受け、全体的に光量が
低下する。

【００５９】ここに、導電性部材３６は、たとえば、ア
ルミニウムの薄膜で形成されているものとする。なお、
導電性部材３６は、導電性物質である発光素子２６ａと
同様な材質の蛍光体で形成されていてもよい。

【００６０】図８（ｂ）は、上記のように構成された固
体走査ヘッド３の発光量分布のグラフを示すものであ
る。図に示すように、発光量は、配線パターン３１ａの
粗、密に関係なく、ガラス基板２１の長尺方向に対して
むらがなく、均一である。これは、導電性部材３６の設
置により、配線パターン３１ａと接している絶縁部材３
５上に負の電荷が蓄積されなくなったからである。

【００６１】なお、導電性部材３６が設置されていない
場合には、図８（ｂ）に破線で示すように、配線パター
ン３１ａの粗、密により発光量にむらが生じている。次
に、図９を用いて、アノード電極３１からの配線パター
ン３１ａ上の絶縁部材３５上に導電性部材３６を設けた
場合の、カソード電極２５から放出された熱電子Ｅの流
れと、発光素子２６ａの発光量との関係について説明す
る。

【００６２】図９（ａ）は、ガラス基板２１上の駆動用
ＩＣ２７付近のアノード電極３１の配線パターン３１ａ
が密になっている箇所の蛍光体３２の中心部をガラス基
板２１の短尺方向に沿って切った断面図である。図に示
すように、導電性部材３６の設置により、配線パターン
３１ａ上の絶縁部材３５上に負の電荷の蓄積がなくな
り、配線パターン３１ａが粗の部分と同様な熱電子Ｅの
流れとなる。

【００６３】図９（ｂ）は、ガラス基板２１上の駆動用
ＩＣ２７付近のアノード電極３１の配線パターン３１ａ
が粗になっている箇所の蛍光体３２の中心部をガラス基
板２１の短尺方向に沿って切った断面図である。図に示
すように、導電性部材３６が設けられても、熱電子Ｅの
流れには影響がほとんどない。したがって、配線パター
ン３１ａの有無にかかわらず、各発光素子２６ａの発光
量は同一となる。

【００６４】なお、導電性部材３６は、絶縁部材３５上
に対する電荷の蓄積を防止するものであるから、カソー
ド電極２５と絶縁部材３５との中間に位置すればよい。
たとえば、図１０に示すように、絶縁部材３５の上部に
導電性部材３６が位置し、絶縁部材３５と非接触状態で
あっても、熱電子Ｅの流れには影響を与えず、光量むら
が生じない。したがって、配線パターン３１ａの有無に
かかわらず、各発光素子２６ａの発光量は同一となる。

【００６５】また、たとえば、図１１に示すように、ガ
ラス基板２１上の発光素子列２６以外の部分を絶縁部材
３５で覆ってしまえば、発光素子列２６以外の部分を導
電性部材３６で覆うことができ、真空室２４内の特異箇
所を完全になくすことができ、図９に示すような熱電子
Ｅと同様な熱電子Ｅの流れとなる。したがって、配線パ
ターン３１ａの有無にかかわらず、各発光素子２６ａの
発光量は同一となる。

【００６６】また、たとえば、図１２に示すように、発
光素子２６ａに駆動用ＩＣ２７の出力電圧Ｖ１を供給
し、配線パターン３１ａ上の絶縁部材３５上の導電性部
材３６に電圧Ｖ２を供給した場合、Ｖ１＞Ｖ２＞（カー
ソド電極２５に供給される電圧）の関係としておけば、
熱電子Ｅが導電性部材３６に過剰に流れ込むことを抑制
することができ、しかも、導電性部材３６にも熱電子Ｅ
が流れることから、発光素子２６ａへの熱電子Ｅはより
流れやすくなる。したがって、配線パターン３１ａの有
無にかかわらず、各発光素子２６ａの発光量を一定とす
ることができる。

【００６７】図１３は、蛍光体３２の数十秒間の経時特
性を補正する回路を示すものである。一般に、蛍光体３
２を数分間連続的に発光させた場合の発光量の特性は、
図１４（ａ）に破線で示すような特性を示す。たとえ
ば、光パワーメータを用いて発光量の測定を行なうと、
発光時間に対する発光量は、図示のように発光開始から
３０〜６０秒程度の間に発光量が５〜１０％程度低下す
る。また、同様に、アノード電極３１に流れる電流を測
定すると、図１４（ｂ）に破線で示すように、発光量と
同様な特性となっていることがわかる。

【００６８】これは、発光素子２６ａを発光制御してい
る駆動用ＩＣ２７は定電圧駆動を行なっており、蛍光体
３２が経時変化により発光量が変化しても、アノード電
極３１に供給する電圧を一定に制御しているために、発
光量の制御はできない。

【００６９】したがって、図１３に示すように、駆動用
ＩＣ２７の出力段を定電流回路３８で構成し、アノード
電極３１に流れる電流を定電流駆動とし、図１４（ｂ）
に実線で示すように、アノード電流を一定値に制御する
ことにより、図１４（ａ）に実線で示すようにな発光量
の発光特性が得られる。したがって、定電流駆動しない
場合、図１４に破線で示すように数％低下していた発光
量が、低下せずに経時的に安定した発光量が得られる。

【００７０】定電流回路３８は、各発光素子２６ａに接
続されており、たとえば、図１５に示すような電子回路
で構成されている。すなわち、オペアンプ３９に供給さ
れる駆動用ＩＣ２７の出力電圧Ｖ１を基準電圧として、
抵抗４２の一端に発生する電位をオペアンプ３９にフィ
ードバックし、トランジスタ４１を制御することによ
り、アノード電極３１に流れる電流Ｉ１は定電流化でき
る。このときの関係式は、（Ｉ１）＝（Ｖ１）／（抵抗
４２の抵抗値）となる。なお、ダイオード４０は、トラ
ンジスタ４１の逆バイアス保護用である。

【００７１】このような定電流回路３８を駆動用ＩＣ２
７内に組込むことにより、ガラス基板２１上に容易に形
成可能である。次に、固体走査ヘッド３の更に他の実施
例について説明する。

【００７２】図１６の実施例は、導電性部材３６とし
て、導電性のガス吸着部材３７を用いたもので、こうす
ることにより、発光時間をマクロ的に捉えたときの発光
量の上昇という問題を解決できる。発光量が上昇する原
因は、蛍光体３２のガスの吸着と放出によるものである
こが知られており、真空室２６内に発光素子２６ａと同
様な材料からなるガス吸着部材３７を設けておくことに
より、発光素子２６ａに熱電子Ｅが衝突した際に発生し
たガスは、ガスの吸着作用を持つガス吸着部材３７に吸
着される。

【００７３】したがって、発光素子２６ａから放出され
たガスは、そのほとんどがガス吸着部材３７に吸着さ
れ、一度吸着されたガスは、ガス吸着部材３７が接地さ
れているために、熱電子Ｅが衝突せずに吸着されたまま
であり、したがって、安定した発光量特性が得られる。
なお、ガス吸着部材３７は、たとえば、ＺｎＯ：Ｚｎの
蛍光体である。

【００７４】この場合の発光素子２６ａの発光量と発光
素子２６ａに吸着したガスとの関係について、図１７を
用いて説明する。図に示すように、発光素子２６ａを発
光させると、発光素子２６ａに吸着していたガスは放出
を開始する。放出したガスは上述したようにガス吸着部
材３７に吸着され、保持される。

【００７５】しばらく放置した後、再発光させると、発
光量は図の実線で示すようになり、立ち上がり時から１
００％の発光量となる。これは、発光素子２６ａが吸着
ガスを全て放出したからである。ガス吸着部材３７がな
い場合は、図の破線で示すようにガスの再吸着が行なわ
れ、立ち上がり時の発光量は低下している。発光素子２
６ａはガス吸着部材３７により、これ以降、発光素子２
６ａのオン／オフを繰り返してもガスの影響を受けない
ことから光量は変化しない。

【００７６】図１８の実施例は、ガラス基板２１上の発
光素子列２６と配線パターン３１ａ、駆動用ＩＣ２７な
どの部材が存在する箇所以外の場所に、発光素子２６ａ
と同様な材料からなるガス吸着部材３７を形成しておく
ことにより、図１６の場合と同様に、発光素子２６ａか
ら放出されたガスは、そのほとんどがガス吸着部材３７
に吸着される。一度吸着されたガスは、ガス吸着部材３
７に熱電子Ｅが衝突しないことから放出されずに、図１
７に示すような数時間にわたり安定した発光量特性が得
られる。

【００７７】なお、ガス吸着部材３７として、発光素子
２６ａと同様な材料を用いることにより、蛍光体３２を
ガラス基板２１上に形成する際に、同一行程で簡単に形
成することができる。

【００７８】図１９の実施例は、駆動用ＩＣ２７の外側
に、ガラス基板２１の外周部に沿ってガス吸着部材３７
を環状に形成することにより、ガス吸着部材３７と全て
の発光素子２６ａとの距離がほぼ等しくなる。したがっ
て、ガスが吸着され易くなり、図１６、図１８と同様な
効果が得られる。

【００７９】なお、ガス吸着部材３７は、発光素子２６
ａから放出されたガスを全て吸着できなくてはならない
ので、発光素子２６ａに比較して充分に大きくガスの吸
着能力が高いものとする。具体的には、ガスが放出され
る全蛍光体３２の総面積に対して、少なくともガス吸着
部材（蛍光体）３７の総面積が等しければ、ガスを吸着
できるため、ガス吸着部材３７は全蛍光体３２の総面積
以上の面積が必要とされる。

【００８０】たとえば、Ａ４サイズの解像度１２ドット
／ｍｍの固体走査ヘッド３では、発光素子２６ａの蛍光
体３２の大きさは７０×８０μｍ程度であり、発光素子
数は２５６０ドットあるから、蛍光体３２の総面積を計
算すると、１４．３ｍｍ² となる。このことから、ガス
吸着部材３７は、４．３ｍｍ² 以上の面積が必要とな
る。

【００８１】以上説明したような構造の固体走査ヘッド
３を、図１に示した構造の電子写真式プリンタの露光装
置として用いることにより、むらのない安定した良好な
画像を得ることができる。

【００８２】また、以上説明したような構造の固体走査
ヘッド３を、図２や図３に示した構造の電子写真式カラ
ープリンタの露光装置として用いることにより、むらの
ない安定した良好な画像のみならず、色合いの変化しな
いカラー画像を得ることができる。

【００８３】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、発
光素子の配線部材（配線パターン）上の絶縁部材上に導
電性部材を設け、発光素子付近の電界に特異点を作らな
いことにより、カソード電極から発光素子への熱電子の
流れを均一化させ、発光量のむらを防止することで、常
に安定した発光量が得られる露光装置を提供できる。

【００８４】また、本発明によれば、発光素子の駆動電
流を定電流化することにより、カソード電極から発光素
子への熱電子の移動量を制御することができるので、簡
単に発光量の経時変化の影響を抑え、常に安定した発光
量が得られる露光装置を提供できる。

【００８５】また、本発明によれば、たとえば、発光素
子と同様な材料のガス吸着部材を設け、発光素子から放
出されたガスの影響を除くことにより、簡単に発光量の
経時変化の影響を抑え、安定した発光量の露光装置を提
供できる。

【００８６】また、本発明によれば、上記したような光
量ばらつきのない安定した発光量の露光装置を用いるこ
とにより、むらのない安定した良好な画像を得ることが
できる画像形成装置を提供できる。

【００８７】さらに、本発明によれば、上記したような
経時変化の影響が少ない露光装置を複数用いることによ
り、連続印刷時にも色合いの変化しない色再現性の高い
良好なカラー画像を得ることができる画像形成装置を提
供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】露光装置として固体走査ヘッドを用いた電子写
真式プリンタの作像部を概略的に示す構成図。

【図２】２つの固体走査ヘッドを用いた電子写真式カラ
ープリンタの作像部を概略的に示す構成図。

【図３】４つの作像ユニットを用いた電子写真式カラー
プリンタの作像部を概略的に示す構成図。

【図４】固体走査ヘッドの構成を一部切欠して模式的に
示す斜視図。

【図５】固体走査ヘッドの発光素子列の一部分を拡大し
て模式的に示す斜視図。

【図６】固体走査ヘッドの要部断面図と該固体走査ヘッ
ドによる感光体ドラム上での光量分布の関係を説明する
ための図。

【図７】固体走査ヘッドのアノード電極と蛍光体との位
置関係と発光形状との関係を説明するための図。

【図８】固体走査ヘッドの内部構成を示す上面から見た
模式図と該固体走査ヘッドの発光量分布の関係を説明す
る図。

【図９】固体走査ヘッドの光量のむら防止と導電性部材
の関係を説明する模式図。

【図１０】他の実施例に係る固体走査ヘッドを模式的に
示す図。

【図１１】他の実施例に係る固体走査ヘッドの内部構成
を示す上面から見た模式図。

【図１２】他の実施例に係る固体走査ヘッドを模式的に
示す図。

【図１３】他の実施例に係る固体走査ヘッドの発光量の
経時特性を補正する回路を概略的に示すブロック図。

【図１４】他の実施例に係る固体走査ヘッドの発光量の
経時特性の改善を説明する図。

【図１５】他の実施例に係る固体走査ヘッドの発光素子
を定電流駆動する定電流回路の一例を示す構成図。

【図１６】他の実施例に係る固体走査ヘッドの内部構成
を示す上面から見た模式図。

【図１７】他の実施例に係る固体走査ヘッドの発光量と
蛍光体に付着したガスの関係を説明する図。

【図１８】他の実施例に係る固体走査ヘッドの内部構成
を示す上面から見た模式図。

【図１９】他の実施例に係る固体走査ヘッドの内部構成
を示す上面から見た模式図。

【符号の説明】

１……感光体ドラム（像担持体）、２，２1 ，２2 ……
帯電器、３，３1 ，３2 ……固体走査ヘッド（露光装
置）、４，４1 ，４2 ……現像器（現像手段）、５……
転写ローラ、７……クリーナ、８……転写ベルト、９
Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｂ……作像ユニット（画像形成ユニ
ット）、１０……給紙カセット、１１……給紙ローラ、
１２……定着ユニット、２１……ガラス基板（基体）、
２４……真空室、２５……カソード電極、２６……発光
素子列、２６ａ……発光素子、２８……セルフォックレ
ンズ（光学手段）、３１……アノード電極、３１ａ……
配線パターン（配線部材）、３２……蛍光体、３３……
グリッド電極、３５……絶縁部材、３６……導電性部
材、３７……ガス吸着部材、３８……定電流回路、Ｅ…
…熱電子。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空室の一部を構成する透明な基体と、 前記真空室内に設けられ熱電子を放出するカソード電極
   と、 前記基体上に設けられ前記カソード電極から放出される
   熱電子が衝突することにより発光する発光素子と、 前記基体上に設けられ前記発光素子に対し駆動信号を供
   給するための配線部材と、 この配線部材上に設けられ前記カソード電極から放出さ
   れる熱電子が前記配線部材に流れ込むのを防止する絶縁
   部材と、 この絶縁部材上に設けられ前記真空室内の電界を一様に
   する導電性部材と、 を具備したことを特徴とする露光装置。
2. 【請求項２】 真空室の一部を構成する透明な基体と、 前記真空室内に設けられ熱電子を放出するカソード電極
   と、 前記基体上に設けられ前記カソード電極から放出される
   熱電子が衝突することにより発光する発光素子と、 この発光素子を定電流駆動する定電流駆動手段と、 を具備したことを特徴とする露光装置。
3. 【請求項３】 真空室の一部を構成する透明な基体と、 前記真空室内に設けられ熱電子を放出するカソード電極
   と、 前記基体上に設けられ前記カソード電極から放出される
   熱電子が衝突することにより発光する発光素子と、 前記真空室内に設けられ前記真空室内のガスを吸着する
   前記発光素子と同材質のガス吸着部材と、 を具備したことを特徴とする露光装置。
4. 【請求項４】 像担持体を帯電させるための帯電手段
   と、 真空室の一部を構成する透明な基体と、前記真空室内に
   設けられ熱電子を放出するカソード電極と、前記基体上
   に設けられ前記カソード電極から放出される熱電子が衝
   突することにより発光する複数の発光素子と、前記基体
   上に設けられ前記各発光素子に対し駆動信号を供給する
   ための配線部材と、この配線部材上に設けられ前記カソ
   ード電極から放出される熱電子が前記配線部材に流れ込
   むのを防止する絶縁部材と、この絶縁部材上に設けられ
   前記真空室内の電界を一様にする導電性部材とからな
   り、画像情報に応じて前記各発光素子を選択的に発光さ
   せることにより、前記帯電された像担持体上に潜像を形
   成する露光装置と、 この露光装置によって形成された前記像担持体上の潜像
   を現像する現像手段と、 を具備したことを特徴とする画像形成装置。
5. 【請求項５】 像担持体を帯電させるための帯電手段
   と、 真空室の一部を構成する透明な基体と、前記真空室内に
   設けられ熱電子を放出するカソード電極と、前記基体上
   に設けられ前記カソード電極から放出される熱電子が衝
   突することにより発光する複数の発光素子と、この各発
   光素子を定電流駆動する定電流駆動手段とからなり、画
   像情報に応じて前記各発光素子を選択的に発光させるこ
   とにより、前記帯電された像担持体上に潜像を形成する
   露光装置と、 この露光装置によって形成された前記像担持体上の潜像
   を現像する現像手段と、 を具備したことを特徴とする画像形成装置。
6. 【請求項６】 像担持体を帯電させるための帯電手段
   と、 真空室の一部を構成する透明な基体と、前記真空室内に
   設けられ熱電子を放出するカソード電極と、前記基体上
   に設けられ前記カソード電極から放出される熱電子が衝
   突することにより発光する複数の発光素子と、前記真空
   室内に設けられ前記真空室内のガスを吸着する前記発光
   素子と同材質のガス吸着部材とからなり、画像情報に応
   じて前記各発光素子を選択的に発光させることにより、
   前記帯電された像担持体上に潜像を形成する露光装置
   と、 この露光装置によって形成された前記像担持体上の潜像
   を現像する現像手段と、 を具備したことを特徴とする画像形成装置。
7. 【請求項７】 像担持体を帯電させるための帯電手段
   と、 真空室の一部を構成する透明な基体と、前記真空室内に
   設けられ熱電子を放出するカソード電極と、前記基体上
   に設けられ前記カソード電極から放出される熱電子が衝
   突することにより発光する複数の発光素子と、前記基体
   上に設けられ前記各発光素子に対し駆動信号を供給する
   ための配線部材と、この配線部材上に設けられ前記カソ
   ード電極から放出される熱電子が前記配線部材に流れ込
   むのを防止する絶縁部材と、この絶縁部材上に設けられ
   前記真空室内の電界を一様にする導電性部材とからな
   り、画像情報に応じて前記各発光素子を選択的に発光さ
   せることにより、前記帯電された像担持体上に潜像を形
   成する露光装置と、 この露光装置によって形成された前記像担持体上の潜像
   を現像する現像手段とからなる画像形成ユニットを複数
   具備し、 前記複数の画像形成ユニットでそれぞれ形成された複数
   の画像を重ね合わせることにより、複数色の画像を形成
   することを特徴とする画像形成装置。
8. 【請求項８】 像担持体を帯電させるための帯電手段
   と、 真空室の一部を構成する透明な基体と、前記真空室内に
   設けられ熱電子を放出するカソード電極と、前記基体上
   に設けられ前記カソード電極から放出される熱電子が衝
   突することにより発光する複数の発光素子と、この各発
   光素子を定電流駆動する定電流駆動手段とからなり、画
   像情報に応じて前記各発光素子を選択的に発光させるこ
   とにより、前記帯電された像担持体上に潜像を形成する
   露光装置と、 この露光装置によって形成された前記像担持体上の潜像
   を現像する現像手段とからなる画像形成ユニットを複数
   具備し、 前記複数の画像形成ユニットでそれぞれ形成された複数
   の画像を重ね合わせることにより、複数色の画像を形成
   することを特徴とする画像形成装置。
9. 【請求項９】 像担持体を帯電させるための帯電手段
   と、 真空室の一部を構成する透明な基体と、前記真空室内に
   設けられ熱電子を放出するカソード電極と、前記基体上
   に設けられ前記カソード電極から放出される熱電子が衝
   突することにより発光する複数の発光素子と、前記真空
   室内に設けられ前記真空室内のガスを吸着する前記発光
   素子と同材質のガス吸着部材とからなり、画像情報に応
   じて前記各発光素子を選択的に発光させることにより、
   前記帯電された像担持体上に潜像を形成する露光装置
   と、 この露光装置によって形成された前記像担持体上の潜像
   を現像する現像手段とからなる画像形成ユニットを複数
   具備し、 前記複数の画像形成ユニットでそれぞれ形成された複数
   の画像を重ね合わせることにより、複数色の画像を形成
   することを特徴とする画像形成装置。