(57)【要約】【課題】小型で高精度の光書き込みが可能な光書き込み装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】感光体・露光一体型装置はドラム型であり、一定速度で時計周りに回転する。感光体１表面上に付着している残トナーはクリーナ５により除去され、帯電器４が感光体層１の表面を主走査方向一様に帯電負荷を与え、帯電する。この発光領域２０で発光層１０が内側から感光体層１を露光し、感光体層１に潜像を形成する。感光体層１上に形成された潜像は、現像器６によってトナー現像され、潜像にトナーが付着することにより顕像となる。そして、転写器７により感光体層１上の顕像化されたトナー画像は記録媒体８上に転写される。これにより発光領域２０で露光点と結像点間での移動がないので、この移動に起因する画質の劣化が生じることはない。【選択図】  図１
2005111705.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体に光書き込みを行う光書き込み装置において、
光書き込みを行う光学素子が前記像担持体に隣接した状態で設けられていることを特徴とする光書き込み装置。
【請求項２】
像担持体に光書き込みを行う光書き込み装置において、
光書き込みを行う光学素子が前記像担持体の内面に設けられていることを特徴とする光書き込み装置。
【請求項３】
前記光学素子と前記像担持体との間に光透過性部材を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の光書き込み装置。
【請求項４】
前記光学素子が、陽極、各発光部の発光ドットを区画する枠として機能する開口部を有する絶縁層、発光層及び陰極からなることを特徴とする請求項１ないし３の何れか１項に記載の光書き込み装置。
【請求項５】
前記発光層が有機ＥＬ層からなることを特徴とする請求項４に記載の光書き込み装置。
【請求項６】
前記光学素子が可撓性を有することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の光書き込み装置。
【請求項７】
前記光学素子の発光波長が色ごとに設定されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の光書き込み装置。
【請求項８】
前記像担持体と前記光学素子がシート状に形成されていることを特徴とする１ないし７のいずれか１項に記載の光書き込み装置。
【請求項９】
前記像担持体と前記光学素子がドラム状に形成されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の光書き込み装置。
【請求項１０】
前記ドラム状に形成された前記像担持体と前記光学素子のドラム内部に前記光学素子の駆動回路を備えていることを特徴とする請求項９記載の光書き込み装置。
【請求項１１】
前記駆動回路の電源部が前記ドラム内部に設けられていることを特徴とする請求項１０記載の光書き込み装置。
【請求項１２】
前記駆動回路に駆動のための信号を伝達する手段が、前記ドラム内部に設けられたワイヤレスで通信する通信手段であることを特徴とする請求項１０記載の光書き込み装置。
【請求項１３】
請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の光書き込み装置と、
前記光書き込み装置によって書き込まれた潜像を顕像化し、記録媒体に画像を形成する作像手段と、
を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１４】
前記光書き込み装置及び前記作像手段が色ごとに並設され、１つの記録媒体上で各単色画像を順次重ね合わせることによって多色画像を形成することを特徴とする請求項１３画像形成装置。
【請求項１５】
前記光書き込み装置が作像する色ごとに単色の現像手段を備え、１つの像担持体上で各単色画像を順次重ね合わせることによって多色画像を形成することを特徴とする請求項１３記載の画像形成装置。
【請求項１６】
前記単色の現像手段が所定の色順で前記像担持体に対向して設けられていることを特徴とする請求項１５記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像担持体に密接した位置から光書き込みを行う光書き込み装置及びこの光書き込み装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、複写機、またはマルチファンクション・ペリフェラル（ＭＦＰ）といった画像を印刷する画像形成装置として、例えば、像担持体上に画像を形成する画像形成ユニットが中間転写体上もしく記録媒体搬送装置上に配置され、画像形成ユニットで形成された単色画像が中間転写体もしくは直接記録媒体に転写され、画像の形成を行う画像形成装置が一般的である。
【０００３】
画像形成ユニットはライン状に形成された発光素子からなる露光装置に露光を受けることにより静電潜像を形成する感光体ドラムと、感光体ドラムを帯電する帯電器と、感光体ドラム上に形成された静電潜像をトナーで現像する現像器と、感光体ドラム上に残留したトナーを除去するクリーナを有して構成されている。
【０００４】
このような記録媒体の面に対して、画像形成ユニットが転写媒体上で画像を得る構成において、主走査方向に複数の発光素子が配置された露光装置が画像データに基づいて発光し、予め帯電器によって帯電された回転する感光体ドラムを露光して、感光体ドラムの表面に静電潜像を形成し、現像器においてトナーで現像され、回転する中間転写体上に画像が転写される。中間転写体上に形成された画像を搬送されている記録紙上に転写し、定着ロールにて記録紙上の画像が定着される。
【０００５】
ところが、このようなプリンタにおいて、ライン状に形成された発光素子からなる露光装置から露光される光は一般的に収束レンズなどで感光体上に露光される前に光を調整されている。これは高画質化に必要な鮮明な結像と高速化に必要な光量の確保を得るためである。しかしながらこのような露光装置で一般的なＬＥＤプリンタヘッドなどに使われているセルフォックレンズは製作する際の完成歩留まりが悪く、例えばカラープリンタの色ずれを引き起こす等、画質劣化の大きな要因となっていた。
【０００６】
また、現在使用されているＬＥＤアレイプリンタヘッドは発光源と感光体間にあるレンズの成型形上のばらつきにより感光体上に形成される潜像の画質劣化はレンズの製造精度向上以外では回避不可能とされていた。さらにセルフォックレンズは高価で大きいことから、最近のプリンタに求められている小型化、高画質化、高速化、低コスト化の要求に応えることはできなかった。すなわち、ライン状に形成された発光素子からなる露光装置の構造を残しつつ、高速化に十分な光量と、高画質化に十分な結像精度と、小型化に必要な小ささと、低コスト化に必要な安価な露光装置の要求に応えることはできなかった。
【０００７】
そこで、このような問題点を解決する発明として例えば、特許文献１に開示された発明が知られている。この発明では、有機ＥＬアレイの基板の上面側に集束性ロッドレンズアレイ、感光ドラムを配置し、有機ＥＬアレイから発した光を基板の上面側に出射し、集束性ロッドアレイレンズを通って感光ドラムに集光させて光書き込みを行う発明が開示されている。
【特許文献１】特開平１０−５５８９０公報（第４頁及び図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載された画像形成装置では、有機ＥＬアレイによって従来のＬＥＤアレイよりも十分な光量を得ることが可能であるが、ロッドレンズアレイまたはセルフォックレンズアレイを使用することから、ロッドレンズアレイまたはセルフォックレンズアレイの製造上の精度に起因する問題点までの解決には至っていない。すなわち、前記特許文献１に開示された発明においても小型化及び画像劣化の問題は残っている。
【０００９】
本発明は、このような背景に鑑みてなされたもので、その目的は、小型で高精度の光書き込みが可能な光書き込み装置及びその光書き込み装置を備えた画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本来、プリンタにおいて、複数の発光素子からなる露光装置は低コスト化のため、感光体と露光装置を別体にし、感光体と露光装置間に移動が行われることにより発光素子数を主走査方向に１ライン分設けることが多い。しかしながら、このような構成において感光体・露光装置間の速度誤差によって起こる画質劣化の回避は困難である。たとえば高精度な速度制御装置を感光体もしくは露光装置に設けることができるが、制御で速度誤差を抑える限界があるとともに、このような制御装置は複雑かつ高価である。しかも感光体・露光装置間に移動があるため、クリアランスを設けるか、接触させながら移動させなければならない。集束レンズをもたない露光装置にとってクリアランスによる感光体到達光量が低減するのは必至である。そのため、高価な感光体あるいは高電力消費露光装置を必要とする。または感光体・露光装置を接触させながら移動させると、摩擦による速度変動や表面が削れることにより起きる部品劣化を招くことになり、いずれも画像劣化の要因を増やすことになり、高画質化が望めない。
【００１１】
そこで、本発明では、高価かつ画質劣化の要因である集束レンズを用いることなく十分な光量を複数の発光素子などで形成された露光装置と感光体とを一体化し、露光点・結像点間での移動を設けない画像形成装置を提供するものである。
【００１２】
上記目的は、高価かつ画質劣化の要因であるセルフォックレンズを用いることなく十分な光量を複数の有機ＥＬ発光素子などで形成された露光装置と感光体を一体化し、露光点・結像点間で相対的な移動が生じないようにしたことで達成される。
【００１３】
具体的には、第１の手段は、像担持体に光書き込みを行う光書き込み装置において、光書き込みを行う光学素子が前記像担持体に隣接した状態で設けられていることを特徴とする。
【００１４】
第２の手段は、像担持体に光書き込みを行う光書き込み装置において、光書き込みを行う光学素子が前記像担持体の内面に設けられていることを特徴とする。
【００１５】
第３の手段は、第１または第２の手段において、前記光学素子と前記像担持体との間に光透過性部材を備えていることを特徴とする。
【００１６】
第４の手段は、第１ないし第３の手段において、前記光学素子が、陽極、各発光部の発光ドットを区画する枠として機能する開口部を有する絶縁層、発光層及び陰極からなることを特徴とする。
【００１７】
第５の手段は、第４の手段において、前記発光層が有機ＥＬ層からなることを特徴とする。
【００１８】
第６の手段は、第１ないし第５の手段において、前記光学素子が可撓性を有することを特徴とする。
【００１９】
第７の手段は、第１ないし第６の手段において、前記光学素子の発光波長が色ごとに設定されていることを特徴とする。
【００２０】
第８の手段は、第１ないし第７の手段において、前記像担持体と前記光学素子がシート状に形成されていることを特徴とする。
【００２１】
第９の手段は、第１ないし第７の手段において、前記像担持体と前記光学素子がドラム状に形成されていることを特徴とする。
【００２２】
第１０の手段は、第９の手段において、前記ドラム状に形成された前記像担持体と前記光学素子のドラム内部に前記光学素子の駆動回路を備えていることを特徴とする。
【００２３】
第１１の手段は、第１０の手段において、前記駆動回路の電源部が前記ドラム内部に設けられていることを特徴とする。
【００２４】
第１２の手段は、第１０の手段において、前記駆動回路に駆動のための信号を伝達する手段が、前記ドラム内部に設けられたワイヤレスで通信する通信手段であることを特徴とする。
【００２５】
第１３の手段は、第１ないし第１２の手段に係る書き込み装置と、前記光書き込み装置によって書き込まれた潜像を顕像化し、記録媒体に画像を形成する作像手段とから画像形成装置を構成したことを特徴とする。
【００２６】
第１４の手段は、第１３の手段において、前記光書き込み装置及び前記作像手段が色ごとに並設され、１つの記録媒体上で各単色画像を順次重ね合わせることによって多色画像を形成することを特徴とする。
【００２７】
第１５の手段は、第１３の手段において、前記光書き込み装置が作像する色ごとに単色の現像手段を備え、１つの像担持体上で各単色画像を順次重ね合わせることによって多色画像を形成することを特徴とする。
【００２８】
第１６の手段は、第１５の手段において、前記単色の現像手段が所定の色順に並設されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、光書き込みを行う光学素子が前記像担持体に隣接した状態で設けられているので、露光点と結像点の相対的な位置が変化しないので、小型で高精度の光書き込みが可能となる。
【００３０】
さらには、感光体と光学素子を一体形成することにより高価な光学部品を排除することができ、装置の低価格化及び省スペース化を行うことができる。
【００３１】
また、感光体と光学素子間に移動が生じないので、速度差や位置ずれによる画像劣化を原理的に無くすことができる。
【００３２】
加えて、各露光スポットを前もって調整することができるので、高精細、高画質画像形成が可能となり、低価格、小型、高精度プリントに適した画像形成装置が提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、図面を参照し、本発明の実施例に係る光書き込み装置及び画像形成装置について説明する。
【００３４】
図１は画像形成装置の作像部の概略構成を示す図である。同図において、作像部は、像担持体（感光層）１及び感光体層１と一体化して形成された発光層（有機ＥＬ層）１０を備えた芯金２と、感光体層１の外周に沿って設けられた感光体層１の表面を一様に帯電する帯電器４と、トナーを感光体層１表面に付着させる現像器６と、感光体層１表面に付着した残トナーを清掃するクリーナ５と、感光体層１表面のトナー画像を記録媒体（中間転写体、記録紙）８上に転写する転写器７とから基本的に構成されている。この作像部では、感光体層１を発光層１０によって内側から露光する。発光層１０以外は、基本的に従来からの電子写真方式のものである。
【００３５】
このように構成された画像形成装置では、以下のようにして画像が形成される。  
図１において、感光体・露光一体型装置はドラム型であり、一定速度で時計周りに回転する。感光体１表面上に付着している残トナーをクリーナ５により除去する。次いで、帯電器４が感光体層１の表面を主走査方向一様に帯電負荷を与え、帯電する。符号２０は、このプロセスにおいての発光領域を示す。この発光領域２０で発光層１０が内側から感光体層１を露光し、感光体層１に潜像を形成する。感光体層１上に形成された潜像は、現像器６によってトナー現像され、潜像にトナーが付着することにより顕像となる。そして、転写器７により感光体層１上の顕像化されたトナー画像は記録媒体８上に転写される。その後、記録媒体が記録紙である場合には、図示しない定着器等で記録媒体上のトナー画像は定着され、画像の形成プロセスは終わる。記録媒体が中間転写体である場合には、後段で記録紙に再度転写され、定着される。
【００３６】
図２は芯金２上に形成される感光体・露光一体型装置６０の要部断面図、図３は要部平面図である。なお、後述する成膜及びエッチングの工程は低分子またはポリマーベース有機ＥＬディスプレイパネルを製造するときに一般的に用いられる手法を簡単に説明したものである。
【００３７】
図２において、感光体・露光一体型装置６０は、陰極層１４、この陰極層１４の図において下面側に形成された有機ＥＬ層１３、有機ＥＬ層１３の反陰極層１４側に形成された陽極層１１、この陽極層１１の反有機ＥＬ層側に形成された保護膜１５、及びこの保護膜１５の反陽極層側に形成された感光体層１とからなり、陰極層１４と保護膜１５との間には絶縁層１２が設けられている。
【００３８】
感光体層１の下面に形成された保護膜１５は感光体層１を保護する透過性の高い保護膜である。感光体層１表面を帯電するにあたって、この保護膜１５が導電部材で構成されていることが必要である。そのため、この保護膜１５として例えば一般的に液晶タッチパネルの導電性保護膜として使用されている材料が使用できる。そして、この保護膜１５の上に陽極層１１を成膜し、図２と図３のようにエッチング（パターニング）により形成する。一般的にこの陽極層２２は光を感光体層１まで露光するための光を通す必要から透過性の高い材料、例えばＩＴＯなどが使用される。更に保護膜１５の表面の凹凸は１００ｎｍ以下に抑えることが必要である。同じようにその上に絶縁層１２を成膜し、図２及び図３に示すようにエッチングし、形成する。１３は有機ＥＬ層であり、一般的にはインクジェット方式などで陽極層１１上に成膜する。つぎに有機ＥＬ層１１の上に陰極層１４を図２と図３が示すように形成する。有機ＥＬの劣化を防ぐために乾燥材を有機部材上に設けたり、有機部材層を密閉する時に空気を抜くというような手法も一般的に用いられる。なお、絶縁層１２により各発光部の発光ドットを区画する枠として機能する開口部が形成される。
【００３９】
図４はシート状に形成された感光体・露光一体型装置６０全体の構成を示す平面図である。図４において、感光体・露光一体型装置６０の前記有機ＥＬ層１３からなる発光部１８は、図３からも分かるように感光体・露光一体型装置６０表面上にマトリックス状に形成され、長手方向の端部に副走査方向の駆動回路５１が設けられ、軸方向の端部に主走査方向の駆動回路５２が設けられている。したがって、発光する場合には、前述の発光部で主走査方向に１ラインずつ発光し、１ラインずつ感光体層１で感光し、副走査方向に走査することになる。この場合、エッチングで形成するので、エッチングの形成限界まで書き込み密度は（ｄｐｉ）を細かく設定することができ、一般に精細と称される６００ｄｐｉあるいは１２００ｄｐｉで露光することは極めて容易である。
【００４０】
このように有機ＥＬ層１３を図２及び図３に示すように感光体層１の内側に層として形成すると、両者の相対的な位置ずれは皆無なので、露光点・結像点間での移動は全く生じない。これにより、これまでの光書き込み装置における露光点と結像点間の相対的な移動による速度差や位置ずれによる画質劣化は原理的に生じない。更に露光点が図３及び図４に示すように感光体層１上にマトリックス状に形成されているので、事前に各発光部（発光点）１８の光量や発光時間などを調整し、あるいはリアルタイムで制御することにより、感光体層１上の潜像時の帯電量を均一にすることができ、高精細かつ高精度な潜像を感光体層１上に形成することが可能となる。
【００４１】
また、図４のように長方形の積層膜として形成された感光体・露光一体型装置６０は、有機ＥＬの特徴の１つである可撓性を利用し、ドラム型に形成することができる。図５は円筒状に形成された感光体・露光一体型装置６０の斜視図である。この様な円筒状の感光体・露光一体型装置６０では、主走査方向駆動回路５２はドラム（芯金２）の内側に装着し、副走査方向駆動回路５１はドラム（芯金２）の片端（端部の一方）に沿って形成する。このドラム型の感光体・露光一体型装置６０は回転体となるので、画像情報を送るための配線が難しくなる。そこで例えば上記ドラム型の感光体・露光一体型装置６０内に無線で情報交換が行える送受信制御装置を設け、画像情報を一時的にドラム内に装着されているメモリなどに蓄え、各駆動回路に信号を送るように構成する。電源は無線で送ることが困難であるため、スリーブリング等をドラム端に装着し、回転しながらも電力を供給可能な構成をとる。
【００４２】
また、シートをドラム状に形成する場合、シーム（発光部が無い領域）が存在する。このシーム間を紙間の無画像領域に合うように制御して画像を形成することで、シームによる画像の途切れを無くすことが可能になる。
【００４３】
このようなドラム型の感光体・露光一体型装置６０を用いて、モノクロ画像のみならず、多色画像を形成することも可能となる。図６は上記ドラム状感光体・露光一体型装置を用いたタンデム型の４色カラープリンタの概略構成を示す図である。図６において、このカラープリンタは４色の作像部と、各色のドラム型の感光体・露光一体型装置６０から各色の画像が転写される中間転写ベルト４０と、中間転写ベルト４０が張架され、これを回転駆動するローラ３１，３１，３１と、中間転写ベルト４０上で重畳されたフルカラーのトナー画像を記録紙８上に転写する転写器７とから基本的に構成されている。
【００４４】
各作像部は、現像器６Ｋ，６Ｃ，６Ｍ，６Ｙを含む各部は、図１に示した転写器７と記録媒体８を除いて同一の構成であり、トナーの色が異なるのみなので、各色に対応する色を符号に付して重複する説明は省略する。この図６に示したタンデム型の４色カラープリンタでは、中間転写ベルト４０は図示時計方向に回転し、ブラックＫ、シアンＣ、マゼンタＭ、イエローＹの順で現像し、４色重畳されたカラー画像を転写器７によって記録紙８に転写し、後段の図示しない定着器で定着して排出する。この図６の例の場合、各ドラム型の感光体・露光一体型装置６０で各色の光書き込みを行うので、光書き込み装置の設置スペースが不要となり、感光体回りのスペースが最少で済む。また、感光体層１と有機ＥＬ層１３の相対的な位置は絶対にずれないので、書き込み時のずれが問題となる色ずれが生じることはない。なお、このように単色で露光し、現像を行う場合、有機ＥＬ層の光感受性を色に合わせて設定し、製造するようにするとよい。
【００４５】
このように感光体・露光一体型装置６０を用いた画像形成装置の場合、感光体層１を内側から露光するので、感光体層１上にてカラー画像を形成することが可能となる。図７は、感光体層１上でカラー画像を形成してフルカラーの画像を形成する画像形成装置のがい略構成を示す図である。
【００４６】
この例は、図１に示した現像器６をＫＣＭＹの各現像器６Ｋ，６Ｃ，６Ｍ，６Ｙの４色のカラー現像器に置き換えたもので、そのたの各部は図１の例と同等である。ただし、発光領域２０が各色の現像器６Ｋ，６Ｃ，６Ｍ，６Ｙの回転方向直前に設定されている。これらの各部は、時計回りに一定速度で回転するドラム型の感光体・露光一体型装置６０の外周部に設けられている。したがって、図６のタンデム型の構成と異なり、図７の構成ではドラム型の感光体・露光一体型装置６０、クリーナ５、帯電器４は１個ずつ設けられている。
【００４７】
従来の一般的な構成では、感光体表面側から露光していたが、この実施例の場合、感光体表面上に形成された単色トナー画像（例えば図７において、ブラックトナー画像）が次の単色画像（例えば図７において、シアン画像）を露光する時に邪魔になり、画像の劣化につながっていた。しかし、感光体・露光一体型装置６０を用いた画像形成装置の場合、感光体を内側から露光するため、他の単色トナー画像が露光時に妨げとならないので、高精彩、高精度画像を感光体上に形成することが可能となる。感光体上で色を重ねることができれば、中間転写体等の余計な装置を設けなくて良くなるので、小型化を促進することができるとともに装置コストを低く抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施例に係る画像形成装置の作像部の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例に係る芯金上に形成される感光体・露光一体型装置の要部断面図である。
【図３】本発明の実施例に係る芯金上に形成される感光体・露光一体型装置の要部平面図である。
【図４】本発明の実施例に係るシート状に形成された感光体・露光一体型装置全体の構成を示す平面図である。
【図５】本発明の実施例に係る円筒状に形成された感光体・露光一体型装置の斜視図である。
【図６】本発明の実施例に係る感光体・露光一体型装置を使用したタンデム型の画像形成装置の概略構成を示す図である。
【図７】本発明の実施例に係る感光体・露光一体型装置を使用した像担持体上で多色を重畳する画像形成装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  感光体層
２  ドラム芯金
４  帯電器
５  クリーナ
６  現像器
７  転写器
８  記録媒体（中間転写体、記録紙）
１０  有機ＥＬ発光層
１１  陽極層
１２  絶縁層
１３  有機ＥＬ層
１４  陰極層
１５  保護膜
２０  発光領域
５１  副走査方向駆動回路
５２  主走査方向駆動回路
６０  感光体・露光一体型装置
【図１】
2005111705.tif 000003
【図２】
2005111705.tif 000004
【図３】
2005111705.tif 000005
【図４】
2005111705.tif 000006
【図５】
2005111705.tif 000007
【図６】
2005111705.tif 000008
【図７】
2005111705.tif 000009