JPH11192741A - 露光装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 露光時間を短縮せずに良好な潜像を得る。 【解決手段】 複数の発光素子からなる発光素子列１
ａ，１ｂを平行に配置し、複数列の発光素子列の各々が
端部で１画素分ずつ段差を持たせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はモノクロ画像および
カラー画像を形成するプリンタ，ファクシミリ，複写機
等の露光系として用いられる露光装置およびその露光装
置が搭載される画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、プリンタ，ファクシミリ，デジタ
ル複写機等の画像形成装置の多数は、電子写真方式が用
いられており、その中には、外部コンピュータ、あるい
は画像読み取り系から出力された画像信号に応じた潜像
を感光体上に形成する露光系として発光ダイオード等の
発光素子をアレイ化した光源を用いた露光装置が使用さ
れているものがある。露光装置は、小型であり、静粛な
画像形成装置を簡単に構成することが可能である。

【０００３】ここで、発光素子は発光ダイオードなどで
構成されるが、これらは或る点、あるいは或る面から拡
散光を放射するものであり、感光体上に潜像を形成する
ためには発光素子から発せられた拡散光を各々微小なス
ポットに結像する必要がある。そこで、露光装置にはロ
ッドレンズアレイに代表される結像素子列を設けてある
ものが多い。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、結像素
子列の多くは、発光素子から拡散された光の一部を集光
するもので、露光される光量は発光素子が拡散する全発
光量に対してかなり小さくなり、特に端部ではその傾向
が著しい。またその一方で画像形成装置は近年高速化が
求められており、画像形成を高速に実行しようとする
と、発光素子からの光の露光時間が短くなるため、良好
な潜像が得られない場合がある。また、画像形成装置は
小型化を求めており、装置内要素である露光装置も小型
化が求められている。

【０００５】そこで本発明の目的は、高速な画像形成装
置においても、露光時間を短縮せずに良好な潜像を形成
するとともにムラのない画像形成を行うことが可能な露
光装置および画像形成装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、複数の発光素子からなる発光素子列を複数互
いに略平行に配置して備えた発光素子チップを複数並べ
て同一の発光素子チップ実装基板上に配置して、上記複
数の発光素子チップからの光束を像担持体の上に結像す
る結像手段とを備えた露光装置において、発光素子チッ
プの発光素子列方向の両端面を発光素子配列と垂直な方
向から斜めに構成し、複数列の発光素子列の各々が発光
素子チップの端部で少なくとも１画素分づつ段差を持つ
ように構成されたことを特徴とする。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を詳細に説明する。

【０００８】（実施形態１）本発明の実施形態１を図１
〜図１０に基づいて説明する。本露光装置の全体構成の
概略を図２，図３に基づいて説明する。図２は露光装置
３０と露光装置３０が露光する像担持体２の断面図であ
る。また、図３は、露光装置３０内の発光素子チップ列
１と結像素子であるロッドレンズアレイ３と像担持体２
の位置関係を模式的に表す図である。

【０００９】図２，図３において発光素子チップ列１の
列方向は円柱状の像担持体２の回転軸と平行であり、発
光素子チップ列１と像担持体２との間には多数のロッド
レンズを、発光素子チップ列１と略平行に２列並べたロ
ッドレンズアレイ３がある。そして、発光素子チップ列
１から発散される光束を、像担持体２の表面上に微少な
スポットとして結像する位置に正確に位置決めされてい
る。

【００１０】また露光装置３０において、発光素子チッ
プ実装基板４上には、発光素子チップ列１が実装され、
図示されない各発光素子を駆動させるドライバーチッ
プ、同じく図示されない制限抵抗などが、発光素子チッ
プ実装基板４に実装されている。そして、この発光素子
チップ実装基板４は、放熱作用を兼ね備えた部材７に、
接着あるいはビス留めなどの手段で固定されている。ま
た、ロッドレンズアレイ３は、発光素子チップ列１から
の洩れ光を防止する機能を持ったカバー６に固定されて
おり、前記の通り像担持体２の表面上に微少なスポット
として結像する位置に正確に位置決めされている。

【００１１】また、露光装置３０は、図４に示すよう
に、画像形成装置に露光装置として組み込まれている。
ここでは、本発明の画像形成装置の一例として複写機を
例に挙げて動作を説明する。

【００１２】原稿台２４におかれた原稿が、読み取り系
９０によって読み取られ、画像データに変換される。そ
の一方で、記録材８０が本体内の給送ローラ１３，１４
あるいは本体外部からは給送ローラ１５を介して給送さ
れ、レジストローラ１６ａ，１６ｂの位置に達した際に
不図示のセンサによって記録材８０の先端位置が検知さ
れ、あるタイミングでレジストローラ１６ａ，１６ｂに
よって給送される。一方、露光装置３０から前記画像デ
ータに応じて、帯電が前もって帯電器によって行われ、
図中矢印方向に回転させられる像担持体２に露光され、
静電潜像を形成する。この静電潜像に応じて、現像器１
８から不図示の現像材が像担持体２に付与される。そし
て、転写器１９上の位置までに現像材が付与された像担
持体２が回転すると同時に、記録材８０も転写器１９上
に到達して、現像材が記録材８０上に転写器１９によっ
て転写される。これにより、記録材８０は、搬送路２１
を通り定着器２２ａ，２２ｂまで到達し、転写された現
像材が記録材８０に定着され、トレイ２３に排出させら
れて画像形成を完了する。

【００１３】ここで、本発明で用いる発光素子について
図７，８，９，１０に基づいて説明する。

【００１４】図７は本発明のサイリスタ構造からなる自
己走査型発光体チップ内部の１つの発光素子列の等価回
路を示すものである。また、図８は複数の自己走査型発
光体チップの制御部を説明する図、図９は自己走査型発
光体チップの制御部を説明する図である。そして、図１
０は画像データがバッファ部に格納された状態を示す図
である。まず、本実施形態の発光素子部の説明を行う。
本発明の露光装置においては発光素子列はサイリスタ構
造の自己走査型の発光体を並べて構成されたものであ
る。以下に発光素子列の動作原理および制御を説明す
る。

【００１５】図７は本発明のサイリスタ構造からなる自
己走査型発光体チップ内の２列の発光素子列の等価回路
を示す図で、発光素子チップ内部の１つの発光素子列に
ついて示すが、他の発光素子列も全く同様の構成であ
る。ここで、２００１は発光素子チップ１１０１のシフ
トレジスト部であり、２００２は発光素子列の発光部で
ある。また、２００３は負荷抵抗、２００４，２００５
は各々サイリスタを示す。ここで発光動作を説明する
と、２００４および２００５のサイリスタのゲート端子
はダイオードを介してお互いに接続され、また負荷抵抗
２００３を介して電源ＶＧＡに接続される。その一方で
転送動作のための転送クロックΦ１，Φ２がカソードに
印加される。

【００１６】今２００４が転送Φ１によってオン状態で
あるとするとそのゲート電位はほぼ零ボルトになり、こ
の電位はダイオードを通して右方向に影響を与える。次
の転送クロックΦ２によって右方向の素子のみ選択的に
ターンオンされるため、右方向への転送が可能となる。
上記でアドレスされたと同時に画像情報に対応したＤＡ
ＴＡクロックをＤＡＴＡ＜Ａ＞ラインより印加すること
により２００５のサイリスタが発光する。このような動
作を繰り返すことにより所定のサイリスタを画像データ
のとおりに発光させることができる。

【００１７】図８および図９は本発明の発光体の制御部
を示す。

【００１８】図８において、１０１Ａは発光素子チップ
の１番目である発光素子チップ１０１の１列目の発光素
子列、１０１Ｂは発光素子チップ１０１の２列目の発光
素子列を示す。同様に１０２Ａは発光素子チップの２番
目である発光素子チップ１０２の１列目の発光素子列、
１０２Ｂは発光素子チップ１０２の２列目の発光素子列
を示し、１０３Ａは発光素子チップの３番目である発光
素子チップ１０３の１列目の発光素子列、１０３Ｂは発
光素子チップ１０３の２列目の発光素子列を示す。

【００１９】２１０１は発光体チップアレイのドライバ
部およびバッファ部を示す。１列目の発光素子チップ１
０１Ａ，１０２Ａ，１０３Ａには、電源であるＶｇａ，
スタートクロックであるΦｓａおよび２相の転送クロッ
クであるΦ１ａ，Φ２ａが共通に印加される。また一方
で発光素子列１０１ＡにはＤＡＴＡ１ａが、１０２Ａに
はＤＡＴＡ２ａが、１０３ＡにはＤＡＴＡ３ａが印加さ
れるというように、各チップごとに、チップ上の発光素
子の数分の発光データが順次印加される。また、同様に
２列目の発光素子チップ１０１Ｂ，１０２Ｂ，１０３Ｂ
には、電源であるＶｇａ、スタートクロックであるΦｓ
ｂおよび２相の転送クロックであるΦ１ｂ，Φ２ｂが共
通に印加される。また一方で発光素子列１０１ＢにはＤ
ＡＴＡ１ｂが、１０２ＢにはＤＡＴＡ２ｂが、１０３Ｂ
にはＤＡＴＡ３ｂが印加される。

【００２０】図９において、１Ａ，１Ｂはそれぞれ１番
目の発光素子チップの発光素子列、２Ａ，２Ｂはそれぞ
れ２番目の発光素子列を示す。また、２１０１は発光体
アレイのドライバ部およびバッファ部、２２０１はそれ
ぞれの発光素子チップに対応したバッファ部、２２０３
はデータ分配部２２０２が画像データ格納部を示す。

【００２１】図１０は２２０２に格納された画像データ
を示す図でＡ１からＡ１２７は１列目の１番目の発光チ
ップが印字すべき印字データ、Ａ１２８からＡ２５５は
１列目の２番目の発光チップが印字すべき画像データ、
Ｂ１からＢ１２７は２列目の１番目の発光チップが印字
すべき印字データを示す。これを２２０３のデータ分配
部でそれぞれの発光チップに対応したバッファ部に配分
し、必要なクロックを上記のとおり付け加え印字データ
クロックと共にそれぞれの発光チップに転送する。

【００２２】ここで発光素子チップ列の実装状態につい
て図１，図５，図６に基づいて説明する。

【００２３】図１は発光素子チップが並べて配置されて
いるある２つのチップの境界部付近を説明する図であ
り、図５は発光素子チップ列と発光素子チップ列が実装
される発光素子チップ実装基板の配置を説明する図であ
る。図５に示すように、発光素子チップ１０１，１０
２，１０３，…が発光素子チップ実装基板４上の導電パ
ターン４ａ上に図示されない導電性の接着剤で固定され
ており、前述の発光素子チップ列１を形成する。一方で
発光素子チップ１０１，１０２，１０３，…は上記導電
パターン４ａから、チップ内回路の接地を行う。その一
方で各発光素子チップは、発光素子チップ１０１を例に
取ると発光素子列１０１Ａ側に対しては図７を用いて説
明したＶＧＡ，Φｓ，Φ１，Φ２、ＤＡＴＡの外部から
の入力ラインが必要であるため、１５５１，１５５２，
１５５３，１５５４，１５５５のボンディングワイヤが
設けられる。このボンディングワイヤは１５５１で例示
するとチップ１１０１上のボンディングパッド１０１ｃ
と発光素子チップ実装基板４上の図示されないボンディ
ングパッド４ｃとに電気的に接続されており、発光素子
チップ基板４上の不図示の導電パターンに接続される。
また、一方で発光素子チップ１０１上の発光素子列１０
１Ｂも同様にして１６５１，１６５２，１６５３，１６
５４，１６５５のボンディングワイヤが設けられる。こ
こで、各チップ上の発光素子からの光束を遮らぬよう
に、各チップ上のボンディングパッドは、各発光素子チ
ップ上の発光素子列に対して、互いに略平行に並べられ
た一方の発光素子チップの反対側に設けられ、各チップ
上から発光素子チップ実装基板４上に伸ばされるボンデ
ィングワイヤは、ボンディングパッドからさらに発光素
子列に対して外側に位置するよう配置される。

【００２４】また、このように発光素子チップが実装さ
れた発光素子チップ実装基板４は前述の通り、放熱作用
を兼ね備えた部材７の像担持体２への対向面に接着材あ
るいはビス留めあるいは両面テープなどの手段で固定さ
れている。

【００２５】図１において、１０１，１０２は発光素子
チップを表し、１０１１〜１０１７は発光素子チップ１
０１の１列目の発光素子列１０１Ａを形成する発光素子
の発光部であり、１０１８〜１０２３は発光素子チップ
１０１の２列目の発光素子列１０１Ｂを形成する発光素
子の発光部である。同様に、２０２１〜２０２６は発光
素子チップ１０２の１列目の発光素子列１０２Ａを形成
する発光素子の発光部であり、２０２７〜２０３３は発
光素子チップ１０２の２列目の発光素子列１０２Ｂを形
成する発光素子の発光部である。

【００２６】また、図に示すように各発光素子チップの
端部は発光素子列の列方向に対して垂直方向ではなく斜
めに構成してある。各発光素子チップの端部の発光素子
の発光部について説明すると、発光素子チップ１０２の
２０２１について注目すると、発光部１０２１に対して
ドラム回転方向に対応する２列目発光素子列１０２Ｂの
発光部は２０２８であり、発光素子チップ１０２の端部
に位置する発光部２０２７ではない。同様に、発光素子
チップ１０１の発光部１０２３に対してドラム回転方向
に対応する２列目の発光素子列１０１ａの発光部は１０
１６である。このように、１画素分だけ、第一，第二の
発光素子列がずれるように各発光素子チップの端部がド
ラム回転方向に対して斜めに構成されている。

【００２７】このように構成したことによる効果を図６
を用いて説明する。

【００２８】図６は図５における１列目の発光素子列の
各発光部の光量の例を横軸に画素位置、縦軸に光量をと
って示したものである。

【００２９】ここで発光部２０２１の光量は他の画素よ
りも下がっているが、発光部２０２１は発光素子チップ
１０２、発光素子チップの端部であり、ダイシングなど
の影響で光量低下が生じることがある。端部で生じた光
量低下は、同一チップ１０２の同一端部の２列目の発光
部２０２７でも生じている場合がある。ここで、ドラム
回転方向に対応する位置に端部の発光部が無いことで、
露光して像担持体に形成される潜像上で、この光量低下
が重ねられることがない。つまりここで光量低下の生じ
た発光部２０２１に対して、ドラム回転方向に対応する
２列目の発光部は端部ではない２０２８であり、端部の
影響を受けないため、１，２列をもって潜像を形成する
ことで端部の影響が低減される。

【００３０】同様に発光素子チップ１０１の発光部１０
２３についても同様に光量低下の軽減が図られる。

【００３１】以上の構成により、発光素子チップをその
発光素子配列方向と鉛直な方向に２列並べることで、画
像形成が高速となっても十分な光量をもって像担持体に
露光が行われることで良好に潜像が形成され、かつ、発
光素子チップの端部での光量低下を軽減できる効果があ
る。

【００３２】（実施形態２）本発明の実施形態２につい
て、図１１，図１２に基づいて説明する。本実施例にお
いては、第１の実施例における発光素子列を発光ダイオ
ードとして構成するもので、本実施例の露光装置が組み
込まれる画像形成装置および像担持体との位置関係など
は同等なので省略する。

【００３３】図１１には、本実施例の発光素子チップの
実装状態が示してあり、実施形態２と同様にチップ実装
基板２００４に発光素子チップ２１０１，２１０２が実
装されている。実施形態２と同様に発光素子チップの発
光素子列は発光素子チップの両側に伸ばされるボンディ
ングワイヤの挟まれる位置に２列設けられている。

【００３４】ここで、実施形態では実施形態１とは異な
り、発光素子を発光ダイオードで構成しており、発光素
子チップ内にシフトレジスタ部のような転送機能は備え
ないために、各発光素子１個１個に対して１本づつボン
ディングワイヤが発光素子チップより伸ばされており、
その各々が図示されないドライバーチップに接続されて
いる。

【００３５】図１２は発光素子チップ２１０１と２１０
２の境界部を説明する図である。

【００３６】２１０１Ａは発光素子チップ１０１の１列
目の発光素子列であり、３０１７はその端部に位置する
発光素子の発光部の一つである。２１０１Ｂは発光素子
チップ２１００の２列目の発光素子列であり、３０２３
は２１０１Ｂの中で端部に位置する発光素子の発光部で
ある。同様に２１０２Ａは発光素子チップ１０２の１列
目の発光素子列であり、４０２１は２１０１Ａの端部に
位置する発光素子の発光部の一つである。また、２１０
１Ｂは発光素子チップ２１０２の２列目の発光素子列で
あり、４０２７は２１０２Ｂの端部に位置する発光素子
の発光部であり、４０２８は発光部２０２７に隣接する
発光部である。

【００３７】また、実施形態１と同様に図に示すように
各発光素子チップの端部は発光素子列の列方向に対して
垂直方向ではなく、１画素分だけ第一，第二の発光素子
列がずれるように各発光素子チップの端部がドラム回転
方向に対して斜めに構成されている。

【００３８】このように構成したことにより、実施形態
１と同様の効果があげられる。

【００３９】例えば発光部４０２１の光量が他の画素よ
りも下がっている場合には、同一チップ２１０２の同一
端部の２列目の発光部４０２７でも生じている場合があ
る。ここで、ドラム回転方向に対応する位置に端部の発
光部が無いことで、露光して像担持体に形成される潜像
上で、この光量低下が重ねられることがない。つまりこ
こで光量低下の生じた発光部４０２１に対して、ドラム
回転方向に対応する２列目の発光部は端部ではない４０
２８であり、端部の影響を受けないため、１，２列をも
って潜像を形成することで端部の影響が低減される。こ
のことは発光素子チップ２１０１の発光部３０２３につ
いても同様である。

【００４０】以上の構成により、発光素子を発光ダイオ
ードとしても、その発光素子配列方向と鉛直な方向に２
列並べることで、画像形成が高速となっても十分な光量
をもって像担持体に露光が行われることで良好に潜像が
形成され、かつ、発光素子チップの端部での光量低下を
軽減できる効果がある。

【００４１】

【発明の効果】請求項１〜６の発明によれば、発光素子
チップをその発光素子配列方向と鉛直な方向に複数並べ
ることで、画像形成が高速となっても十分な光量をもっ
て像担持体に露光が行われ、良好に潜像が形成されるこ
とで、露光装置自体の大型化を伴わず上記高速化が実現
できる。

【００４２】また、各発光素子チップの端部は発光素子
列の列方向に対して垂直方向ではなく、各発光素子列が
ずれるように各発光素子チップの端部が、発光素子列の
垂直方向に対して斜めに構成することで、発光素子チッ
プの端部での光量低下を軽減できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施形態１の発光素子チップ列の境界部
を説明する図である。

【図２】本発明実施形態１の露光装置と像担持体の断面
図である。

【図３】本発明実施形態１の発光素子チップと結像素子
および像担持体の位置関係をあらわす模式図である。

【図４】本発明実施形態１の露光装置が搭載される画像
形成装置の一例を示す図である。

【図５】本発明実施形態１の発光素子チップの実装形態
を説明する図である。

【図６】本発明実施形態１の発光素子チップの光量の一
例を示す図である。

【図７】本発明実施形態１の発光素子チップ内回路の等
価回路を示す図である。

【図８】本発明実施形態１の複数の発光素子チップの制
御部を示す図である。

【図９】本発明実施形態１の発光素子チップの制御部を
示す図である。

【図１０】本発明実施形態１の画像データがバッファ部
に格納された状態を示す図である。

【図１１】本発明実施形態２の発光素子チップの実装形
態を説明する図である。

【図１２】本発明実施形態２の発光素子チップ列の境界
部を説明する図である。

【符号の説明】

１０１，１０２，１０３，２１０１，２１０２ 発光素
子チップ ２ 像担持体 ３ 結像素子列 ４ 発光素子チップ実装基板 ２１０１ ドライバーおよびバッファ部 ２００３ 制限抵抗 ２００４，２００５ サイリスタ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の発光素子からなる発光素子列を複
   数互いに略平行に配置して備えた発光素子チップを複数
   並べて同一の発光素子チップ実装基板上に配置して、上
   記複数の発光素子チップからの光束を像担持体の上に結
   像する結像手段とを備えた露光装置において、発光素子
   チップの発光素子列方向の両端面を発光素子配列と垂直
   な方向から斜めに構成し、複数列の発光素子列の各々が
   発光素子チップの端部で少なくとも１画素分づつ段差を
   持つように構成されたことを特徴とする露光装置。
2. 【請求項２】 上記複数の発光素子チップが発光素子チ
   ップ実装基板上の共通の導電パターン上に実装されるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 【請求項３】 発光素子チップアレーが２列であり、各
   発光素子チップの発光素子チップ上のボンディングパッ
   ドが各列の発光素子チップ上の発光素子列に対して、対
   向するボンディングパッドとは反対側に位置するように
   各発光素子チップを構成したことを特徴とする請求項１
   または２に記載の露光装置。
4. 【請求項４】 各発光素子チップにはしきい電圧もしく
   はしきい電流を電気的に制御可能な発光サイリスタを多
   数配列し、近傍の発光サイリスタを互いに、電圧もしく
   は電流の一方向性を持つ電気素子で接続することによっ
   て駆動部を形成し、２相の転送クロックによって自己走
   査を行う発光素子列を設けたことを特徴とする請求項１
   〜３のいずれかに記載の露光装置。
5. 【請求項５】 各発光素子が発光ダイオードからなるこ
   とを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の露光装
   置。
6. 【請求項６】 結像手段を設けた光源から光束を像担持
   体上に露光することによって顕像化する電子写真式の画
   像形成装置であって、請求項１〜５のいずれかに記載の
   露光装置を前記光源として設け、発光素子列の配列方向
   が前記像担持体の回転方向に直交する方向となるように
   当該露光装置を配置したことを特徴とする画像形成装
   置。