説明

画像形成装置

【課題】高画質化を実現する画像形成装置を提供する。
【解決手段】実施形態の画像形成装置は、複数配列された有機EL素子によって光を射出する露光部と、前記露光部の曲率と略同心状に湾曲させた状態で、内周面が前記露光部の外周面側に沿って近接若しくは接触配置され、前記露光部から射出される光によって表面に潜像が形成される感光体と、前記潜像に基づき記録媒体に画像を形成する画像形成部とを備えていることを特徴としている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来の画像形成装置では、感光体上に潜像を書き込むための露光方式として、光源に半導体レーザを用いたレーザビーム方式や、無機LEDを線上に複数配列したLEDアレイを用いたLEDアレイ方式を用いた装置がある。
【0003】
この構造の画像形成装置は、感光体ドラムの光源としてLEDを使用することが多いが、LEDチップの背高のばらつきによって生じるLEDから感光体ドラム表面までの距離のばらつきによって、焦点距離が感光体ドラムの表面と合わない虞がある。また、感光体ドラムの曲率と同心状に湾曲させてはいないが、有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL発光素子)を光源として用いる画像形成装置がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2004−195788号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明が解決しようとする課題は、光源から感光体までの距離のばらつきを防止し、焦点距離が感光体表面に一致する画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するために、実施形態の画像形成装置は、複数配列された有機EL素子によって光を射出する露光部と、前記露光部の曲率と略同心状に湾曲させた状態で、内周面が前記露光部の外周面側に沿って近接若しくは接触配置され、前記露光部から射出される光によって表面に潜像が形成される感光体と、前記潜像に基づき記録媒体に画像を形成する画像形成部とを備えていることを特徴としている。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】本実施形態の感光体ドラムを搭載したMFPを示す概略構成図。
【図2】本実施形態の感光体ドラムを搭載したプリンタを示す概略構成図。
【図3】本実施形態の画像形成装置に用いた感光体ドラムの断面を示す説明図である。
【図4】本実施形態の感光体ドラムの1画素分の構成を表す説明図。
【図5】本実施形態の露光ヘッドを示す説明図。
【図6】本実施形態の発光素子を示す図であり、(a)は発光素子を1列に配設したときの説明図であり、(b)は発光素子を千鳥状に配設したときの説明図である。
【図7】本実施形態の有機EL発光装置の等価回路図。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、発明を実施するための一実施形態を図面に基づいて説明する。
【0009】
図1は画像形成装置であるカラーのMFP(Multi Functional Peripheral)1を示す概略構成図である。MFP1は、画像形成部2と、画像形成部2に被定着媒体である用紙Pを供給する給紙部3を備えている。さらにMFP1は、上面に自動原稿送り装置4と、自動原稿送り装置4により供給される原稿Dを読取るスキャナ部5を備える。また、画像形成部2には、レジストローラ7が設けられる。
【0010】
給紙部3は、積層状に積み上げられたシートPを収納するカセット9と、カセット9に収納されたシートPの最上層のシートを画像形成部2に給紙するピックアップローラ10などを含む。
【0011】
画像形成部2は、Y(イエロ)、M(マゼンタ)、C(シアン)、K(ブラック)の4組の画像形成ステーション30Y、30M、30C及び30Kと、各画像形成ステーション30Y、30M、30C、30Kによって形成されたトナー像を転写する中間転写ベルト32などを備える。また、画像形成部2は定着装置33を含む。
【0012】
図2は画像形成装置であるモノクロプリンタを示す概略構成図である。図2に示すモノクロプリンタ6は、画像形成部2とスキャナ部5を備えている。画像形成部2の機構について説明する。画像形成部2は、感光体ドラム11周辺に、感光体ドラム11を一様に帯電する帯電チャージャ12、帯電された感光体ドラム11にスキャナ部5からの画像データに基づいて作成された潜像を現像する現像器13、感光体11に現像された画像を用紙Pに転写する転写チャージャ14、剥離チャージャ15、感光体ドラム11に残った現在剤をクリーニングするクリーナ16を備えている。帯電チャージャ12、現像器13、転写チャージャ14、剥離チャージャ15、クリーナ16は、感光体ドラム11の矢印Aの回転方向に従い順次配置されている。また画像形成部2は、感光体ドラム11の内部に有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL発光素子)を用いた露光ヘッド17を備えている。
【0013】
画像形成部2は、剥離チャージャ15より用紙搬送方向下流に対して順番にトナー像を転写された用紙Pを搬送する搬送ベルト20と、排紙搬送ガイド21を備えている路21が設けられる。画像形成部2は、排紙搬送ガイド21より用紙搬送方向下流側に対して順番に用紙Pを定着する定着装置22と、排紙ローラ24を備えている。
【0014】
次に画像形成のプロセス動作について説明する。
【0015】
感光体ドラム11上に形成された静電潜像は、現像装置13から供給されるトナー(現像剤)によって現像される。トナー像を形成された感光体ドラム13は、転写チャージャ14によって、静電潜像を用紙P上に転写する。
【0016】
用紙への転写が終了した感光層18は、その表面の残留トナーがクリーナ16によって取り除かれて、初期状態に復帰し、次の画像形成の待機状態となる。
【0017】
以上のプロセス動作を繰り返すことにより、画像形成動作が連続的に行なわれる。
【0018】
次に図3(a)(b)を用いて感光体ドラム11の周辺について説明する。
【0019】
図3(b)に示すように、感光層18は、ドラム状の透光性支持体18aを最内層とした3層構造である。透光性支持体18aに透光性導電層18bを積層し、さらに光導電体層18cを積層する。透光性支持体18a、透光性導電層18b、光導電体層18cはいずれも光透過性である。
【0020】
透光性支持体18aは透明あるいは半透明のものが良く、例えば、ガラス、石英、樹脂(プラスチック、プラスチックフィルム)等が挙げられる。
【0021】
感光層18の内側には露光ヘッド17が配設されている。露光装置17は、帯電チャージャ12と現像器13との間の感光体ドラム11の内側に配置されている。露光装置17の透光性支持体18aと接する部分の曲率は、透光性支持体18aの内側の曲率と同じになっている。露光装置17は、感光体ドラム11の内周面全体に設けられ、感光体ドラム11の回転とともに回転してもよい。また、露光装置17は、帯電チャージャ12と現像器13との間のみに配置され、感光体ドラム11が回転する場合に一緒に回転を行わず、固定されていてもよい。
【0022】
露光ヘッド17の詳細な構成について、図4を用いて説明する。有機EL発光素子の構成として、発光層から発生する光を基板側から取り出す下面発光型(ボトムエミッション型)と、発光層から発生する光を基板側とは反対側から装置外部に取り出す上面発光型(トップエミッション型)とがある。ボトムエミッション型、トップエミッション型のどちらを用いてもよいが、図4においては、ボトムエミッション型の有機EL発光素子の例で説明をする。
【0023】
露光ヘッド17は、基板30と、薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor、以下TFTという。)52と、陽極70と、発光層である有機EL発光体アレイ50と、陰極71と、封止部材53を備えている。基板30は湾曲された最外郭に配置し、基板30と接して内側に薄膜トランジスタ52が配置している。
【0024】
すなわち、感光層18の透光性支持体18aの内周面に、透光性支持体18aと等しい曲率である感光体TFT点灯回路アレイ52が形成され、さらにその内周面に有機EL発光体アレイ50が形成されている。この時、透光性支持体18aと感光体TFT点灯回路アレイ52の中心は、同心になっている。またそれらを封止する封止基板30が設けられる。
【0025】
有機EL発光体アレイ50は、両側に陽極70と陰極71が配置されている。陽極70の両端部は、有機EL発光体アレイ50と接しているが、陽極70の中央部分は、有機EL発光体アレイ50と接していない。
【0026】
TFT回路アレイ52は、例えば低温ポリシリコンやアモルファスシリコンで形成され、厚みは非常に薄い。さらに精度も非常に高い。このため、有機EL発光体アレイ50から感光体までの距離のばらつきは極めて小さく、焦点距離のばらつきも小さいため、高精細露光が可能である。
【0027】
また、このTFT回路のスペースが、各画素の発光面積率及び開口率を下げるため、面光源である有機EL発光素子51を備えた感光体ドラム11に必須であったロッドレンズアレイやマイクロレンズアレイ等の集束化手段がなくても、高精細な画像を形成できる。
【0028】
有機EL発光体アレイ50は例えば蒸着や塗布で形成し、ナノオーダの薄膜であるうえに、精度が非常に高い。このため、有機EL発光体アレイ50から感光体までの距離のばらつきは極めて小さく、焦点距離のばらつきも小さいため、高精細露光が可能である。
【0029】
有機EL発光体アレイ50は、正孔を注入する陽極70と、電子を注入する電極である陰極71と、さらに有機物質からなる有機EL発光体アレイ50が両極に接して挟まれている構成である。陽極70を正極(+極)として、陰極71を負極(−極)として直流電圧又は直流電流を印加すると、有機EL発光体アレイ50には、陽極70から正孔が注入されるとともに陰極71からは電子が注入される。有機EL発光体アレイ50では、注入された正孔と電子との再結合によって生成された励起子が励起状態から基底状態へ移行する際に発光現象が起こる。陽極70の電極はITO(インジウムスズ酸化物)等の透明電極であるため、発光した光と、陰極71から反射された光が、陽極70および基板30を透過して放射される。
【0030】
図5および図6(a)(b)を用いて、感光層18の内側に配設される露光ヘッド17について説明する。
【0031】
露光ヘッド17は感光層18の内周面と略等しい曲率で形成される。感光層18の長手方向に沿って複数の有機EL発光素子51が並ぶことにより、ライン状の発光部である有機EL発光体アレイ50が形成されている。有機EL発光体アレイ50の光出射方向は感光層18の外周側に向けられた構成である。
【0032】
有機EL発光体アレイ50は図6(a)に示すように、例えば主走査方向の解像度が1200dpiのA3サイズの画像形成に対応したヘッドであれば、有機EL発光素子51がおよそ21μm(=25.4mm/1200)間隔で、一直線上に、合計15,360個配設されている。
【0033】
露光ヘッド17の配線構造について、図7の等価回路図を参照して説明する。複数のゲート線60と、ゲート線60に対し交差する方向に延びる複数の信号線61と、信号線61に並列に延びる複数の電源線62とがそれぞれ配線された構造を備えている。発光素子領域Sは、ゲート線60と信号線61とに囲まれる領域に対応している。
【0034】
信号線61には、シフトレジスタ、レベルシフタ、ビデオライン及びアナログスイッチを備えるデータ側駆動回路63が接続されている。また、ゲート線60には、シフトレジスタ及びレベルシフタを備える走査側駆動回路64が接続されている。発光素子領域Sの各々には、ゲート線60を介して走査信号がゲートに供給されるスイッチング用薄膜トランジスタ65と、スイッチング用TFT65を介して信号機61から供給される画素信号を保持する保持容量cap66と、保持容量cap66によって保持された画素信号がゲートに供給される駆動用TFT67と、駆動用TFT67を介して電源68に電気的に接続したときに電源線62から駆動電流が流れ込む陽極70と、この陽極70と陰極71との間に挟みこまれた有機EL発光体アレイ50とが設けられている。陽極70と陰極71と有機EL発光体アレイ50により構成される素子が有機EL発光素子51である。
【0035】
上記回路構成において、ゲート線60から供給される駆動信号によりスイッチング用TFT65がオンになっていると、そのときの信号線61の電位が保持容量cap66に保持され、この保持容量cap66の状態に応じて、駆動用TFT67のオン・オフ状態が制御される。そして、駆動用TFT67のチャネルを介して、電源線62から陽極70に電圧が印加され、陰極71との間に電流が流れる。有機EL発光体アレイ50は、この電流量に応じて発光する。
【0036】
有機EL発光体アレイ50は、図6(b)に示すように有機EL発光素子51を千鳥状に配設しても良い。有機EL発光素子51を千鳥状に配設した場合には、解像度を2倍に向上させることができる。また、解像度はそのままで、有機EL発光素子51の面積を大きくすることが可能であるため、印加する電流を大きくし、発光光量を大きくすることができる。
【0037】
以上説明した実施形態によれば、露光ヘッド17と感光層18の光導電体層18cが近接して配置されるため、ロッドレンズアレイやマイクロレンズアレイ等の光学系を使用せずに高精細露光が可能となる。
【0038】
また、TFT回路部のスペースが発光面積率及び開口率を小さくすることができるため、さらに高精細露光が可能となる。
【0039】
さらには、小型で高画質の画像形成装置を提供することができる。
【0040】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。本実施形態では、有機EL発光素子として、ボトムエミッション型であるとして説明したが、トップエミッション型であっても良い。トップエミッション型とは、発光層から発生する光を基板と反対側から取り出す有機EL発光素子のことである。
【0041】
トップエミッション型の有機EL発光素子は、反射層、陽極、正孔注入層、発光層、陰極、封止層、の順で基板に形成される。発光層は陽極と陰極との間に配置される。
【0042】
反射層は基板表面に厚さ約150nmで形成される。反射層は発光層からの光を発光層側に反射する。反射層の材料としては例えばAl、Ag、Mo、W、Ni、Cr等が用いられる。
【0043】
また、トップエミッション型の有機EL発光素子を用いた場合は、基板の対向側である封止基板側から発光光を取り出す構成となるので、基板は光を透過しないものであっても良い。不透明基板としては、例えば、アルミナ等のセラミックス、ステンレススチール等の金属シートに表面酸化等の絶縁処理を施したものの他に、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等が挙げられる。また、陽極も光透過性を有さなくとも良い。
【0044】
本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行なうことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0045】
11…感光体ドラム
17…露光ヘッド
18…感光層
30…基板
50…有機EL発光体アレイ
70…陽極
71…陰極

【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数配列された有機EL素子によって光を射出する露光部と、
前記露光部の曲率と略同心状に湾曲させた状態で、内周面が前記露光部の外周面側に沿って近接若しくは接触配置され、前記露光部から射出される光によって表面に潜像が形成される感光体と、
前記潜像に基づき記録媒体に画像を形成する画像形成部とを備えた画像形成装置。
【請求項2】
前記露光部は、
薄膜トランジスタが形成された透明基板と、
前記薄膜トランジスタと接合された陽極と、
前記陽極と接合された前記有機EL素子による発光体と、
前記有機EL素子と接合された陰極と、
からなる、請求項1に記載の画像形成装置。
【請求項3】
前記画像形成部は、帯電チャージャと現像器を有し、
前記露光部の外周面と前記感光体の内周面が近接若しくは接触している部分の前記感光体の外周面は、前記帯電チャージャと現像器の間のみに位置している請求項1に記載の画像形成装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2013−111926(P2013−111926A)
【公開日】平成25年6月10日(2013.6.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−262207(P2011−262207)
【出願日】平成23年11月30日(2011.11.30)
【出願人】(000003562)東芝テック株式会社 (5,631)
【Fターム(参考)】