JP4171872B2 - Image forming apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置に関し、特に、有機ELアレイ露光ヘッドを用いて小型化した画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、電子写真法を用いる複写機、プリンター、ファックス等の画像形成装置においては、書き込み手段としてレーザ走査光学系を用いるのが一般的にであった。
【0003】
このような中、特開平2−273258号においては、書込み手段としてLEDアレイを用いた画像形成装置が提案されている。
【0004】
また、特開平11−198433号においては、有機ELアレイを用いたワンチップ発光素子を用いた画像形成装置が提案されている。
【0005】
また、特開2000−127489においては、画像形成装置の書き込み手段用の有機ELヘッドで、素子内部に温度センサーと発熱体を設けて素子温度を一定に保つものが提案されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のレーザ走査光学系を用いた画像形成装置は、走査光学系が必要なため、書き込みヘッドが大型化し、小型な画像形成装置を実現することは困難である。また、タンデム配置のカラー画像形成装置においては、4本の走査ビームの走査位置精度を高めることが困難で、色ずれが発生し、画質が劣化する問題がある。
【0007】
また、LEDアレイを用いた画像形成装置の場合、複数のチップを一列に繋ぎ合せて構成するため、チップ毎にその発光特性が異なり、出力画像に筋ムラが発生する。画素位置精度については、レーザ走査光学系よりは有利であるが、繋ぎ合わせ部で素子の相対位置精度が悪くなり、色ずれが発生する。
【0008】
また、本体とヘッドとの電気配線数を減らすために、通常発光素子の近傍にドライバー回路が設けられるが、LEDでは発光部と駆動回路を同一基板に形成することが困難である。このため、通常はドライバーICを素子の横の配置する必要があり、素子の幅がドライバーICの分だけ大型化する。これは、小径のOPC(有機半導体)ドラムを用いた場合に、帯電装置と現像装置間に配置することが困難となり、装置の小型化の支障となる。
【0009】
画像形成装置の書込み手段として有機ELアレイを用いた特開平11−198433号においては、単一基板上に発光部と駆動部を構成できるため、LEDよりさらに素子位置精度が高く、素子の幅も小さくすることができる。しかし、素子周辺の湿度の影響を受けて素子が劣化し、発光光量や発光効率が低下するという問題がある。特に、画像形成装置に用いた場合には、定着器から発生する湿度の高い熱風により素子が劣化してしまう。
【0010】
また、素子内部に温度センサーと発熱体を設けて素子温度を一定に保つ特開2000−127489の場合は、温度センサー、発熱体も素子に設ける必要があり、素子構造が複雑化、大型化し、LEDと同様に、小径の感光体を用いることが困難である。
【0011】
本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、有機EL書き込みヘッドに用いて、超小型な画像形成装置を実現することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の画像形成装置は、像担持体の周囲に帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段を配した画像形成ステーションを少なくとも1つ以上設け、前記画像形成ステーションで形成されたトナー像を転写媒体に転写させる画像形成装置において、
前記露光手段として有機ELアレイ露光ヘッドを備え、
装置の少なくとも1つの熱源が前記有機ELアレイ露光ヘッドの相対的な下方に配置されていることを特徴とするものである。
【0013】
本発明においては、露光手段として有機ELアレイ露光ヘッドを備え、装置の少なくとも1つの熱源がその有機ELアレイ露光ヘッドの相対的な下方に配置されているので、有機ELアレイ露光ヘッドがその熱源により加熱されることによりその露光ヘッド近傍の相対湿度が低下することになり、有機ELアレイ露光ヘッドの有機EL発光部が湿度で劣化するのが防止される。また、その熱源により有機EL発光部が加熱され温度が上がることにより、露光ヘッドの発光効率が上がる。
【0014】
【発明の実施の形態】
電子写真方式の画像形成装置は、像担持体(感光体)と、その周囲に配置された帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段と、記録媒体(用紙)に転写されたトナー像を定着する定着手段とを備えている。
【0015】
このような電子写真方式の画像形成装置の露光手段(書き込み手段)として、有機EL素子(ヘッド)を使用する上で、湿度により有機EL素子が劣化する問題がある。また、温度により有機EL素子が耐久劣化する問題もあるが、その反面、温度により有機EL素子の発光効率が上がるメリットもある。
【0016】
そこで、本発明においては、上記のような電子写真方式の画像形成装置の湿度発生源である定着器から有機ELヘッドを隔離することにより、湿度により劣化する問題を防止する。また、有機ELヘッド周辺を加熱してその周辺の相対湿度を下げることにより湿度により劣化する問題を避けると同時にその発光効率も上げるようにする。
【0017】
また、必要に応じて有機ELヘッド周辺の温度が上がらないようにする。
【0018】
そして、このような工夫を図ると同時に、露光手段として有機ELヘッドを用いることで、画像形成装置の小型化を実現するものである。
【0019】
以下、本発明の画像形成装置を実施例に基づいて説明する。
【0020】
図2は、本発明において使用する有機ELアレイ露光ヘッドの1実施例の模式的な平面図であり、図3に図2の直線A−A’に沿うアレイの1画素の断面図を示す。
【0021】
この実施例の有機ELアレイ露光ヘッド1は、2列のアレイ2、2’が平行で相互の画素が千鳥状になるように配列されたもので、各アレイ2、2’は直線状に配置された多数の画素3からなり、各画素3の構成は同じで、有機EL発光部4とその有機EL発光部4の発光を制御するTFT(薄膜トランジスタ)5とからなる。
【0022】
図3に1画素3の有機EL発光部4とTFT5とを含む断面図を示すが、その作製順に説明する。ガラス基板6上にまずTFT5を作製する。TFT5の作製方法は種々知られているが、例えば、ガラス基板6上に最初にシリコン酸化膜を堆積し、さらにアモルファスシリコン膜を堆積する。次に、このアモルファスシリコン膜に対してエキシマレーザ光を照射して結晶化を行い、チャネルとなるポリシリコン膜を形成する。このポリシリコン膜をパタニング後、ゲート絶縁膜を堆積し、さらに窒化タンタルからなるゲート電極を形成する。続いて、NチャンネルTFTのソース・ドレイン部をリンのイオン注入により、PチャンネルTFTのソース・ドレイン部をボロンのイオン注入によりそれぞれ形成する。イオン注入した不純物を活性化後、第1層間絶縁膜の堆積、第1コンタクトホールの開口、ソース線の形成、第2層間絶縁膜の堆積、第2コンタクトホールの開口、金属画素電極の形成を順次行い、TFT5のアレイが完成する(例えば、第8回電子ディスプレイ・フォーラム(2001.4.18)「高分子型有機ELディスプレイ」参照。)。ここで、この金属画素電極は、有機EL発光部4の陰極7となるもので、有機EL発光部4の反射層を兼用するものであり、Mg、Ag、Al、Li等の金属薄膜電極で形成される。
【0023】
次いで、有機EL発光部4に対応する穴8を有し所定の高さの隔壁(バンク)9を形成する。この隔壁9は、特開2000−353594に開示されているように、フォトリソグラフィ法や印刷法等、任意の方法で作成することができる。例えば、リソグラフィ法を使用する場合は、スピンコート、スプレーコート、ロールコート、ダイコート、ディップコート等所定の方法でバンクの高さに合わせて有機材料を塗布し、その上にレジスト層を塗布する。そして、隔壁9形状に合わせてマスクを施し、レジストを露光・現像することにより隔壁9形状に合わせたレジストを残す。最後に隔壁材料をエッチングしてマスク以外の部分の隔壁材料を除去する。また、下層が無機物で上層が有機物で構成された2層以上でバンク(凸部)を形成してもよい。また、特開2000−323276に開示されているように、隔壁9を構成する材料としては、EL材料の溶媒に対し耐久性を有するものえあれば特に限定されないが、フロロカーボンガスプラズマ処理によりテフロン化できることから、例えばアクリル樹脂、エポキシ樹脂、感光性ポリイミド等の有機材料が好ましい。液状ガラス等の無機材料を下層にした積層隔壁であってもよい。また、隔壁9は、上記材料にカーボンブラック等を混入してブラックあるいは不透明にすることが望ましい。
【0024】
次いで、有機ELの発光層用インク組成物を塗布する直前に、隔壁9を設けた基板を酸素ガスとフロロカーボンガスプラズマの連続プラズマ処理を行う。これにより例えば隔壁9を構成するポリイミド表面は撥水化、陰極7表面は親水化され、インクジェット液滴を微細にパターニングするための基板側の濡れ性の制御ができる。プラズマを発生する装置としては、真空中でプラズマを発生する装置でも、大気中でプラズマを発生する装置でも同様に用いることができる。
【0025】
次に、隔壁9の穴8内に発光層用のインク組成物をインクジェット方式プリント装置20のヘッド21から吐き出し、各画素の陰極7上にパターニング塗布を行う。塗布後、溶媒を除去し、熱処理して発光層10を形成する。
【0026】
ここで、本発明で言うインクジェット方式とは、圧電素子等の機械的エネルギーを利用してインク組成物を吐き出すピエゾジェット方式、ヒータの熱エネルギーを利用して気泡を発生させ、その気泡の生成に基づいてインク組成物を吐き出すサーマル方式の何れでもよい((社)日本写真学会・日本画像学会合同出版委員会編「ファインイメージングとハードコピー」1999.1.7発行((株)コロナ社)p.43)。
【0027】
穴8内に発光層10を形成した後、正孔注入層用インク組成物を穴8内の発光層10上にインクジェットプリント装置20のヘッド21から吐き出し、各画素の発光層10上にパターニング塗布を行う。塗布後、溶媒を除去し、熱処理して正孔注入層11を形成する。
【0028】
なお、以上の発光層10と正孔注入層11の順番は反対であってもよい。水分に対してより耐性のある層を表面側(基板6からより離れた側)に配置するようにすることが望ましい。
【0029】
また、発光層10と正孔注入層11は、上記のようにインクジェット方式でインク組成物を塗布することにより作成する代わりに、公知のスピンコート法、ディップ法あるいは蒸着法で作成することもできる。
【0030】
また、発光層10に用いる材料、正孔注入層11に用いる材料については、例えば、特開平10−12377号、特開2000−323276等で公知の種々のものが利用でき、詳細は省く。
【0031】
隔壁9の穴8内に発光層10と正孔注入層11を順に形成した後、基板の表面全面に真空蒸着法により有機ELの陽極となる透明電極12を被着させる。この透明電極12の材料としては、酸化すず膜、ITO膜、酸化インジウムと酸化亜鉛との複合酸化物膜等があり、真空蒸着法以外に、フォトリソグラフィ法やスパッタ法、パイロゾル法等が採用できる。このような方法により、隔壁9の上面と穴8の内面全面に透明電極12が形成される。
【0032】
次いで、透明電極12表面を撥水処理し、隔壁9の穴8内にマイクロレンズ用の透明インク組成物をインクジェット方式プリント装置20のヘッド21から吐き出し、パターニング塗布を行い、塗布後硬化させて、各画素の有機EL発光部4上に凸マイクロレンズ13を形成する。凸マイクロレンズ13の表面の曲率半径、すなわち、焦点距離は、インク組成物の吐き出し量、穴8の径、マイクロレンズ用透明インク組成物の表面張力、透明電極12に対する撥水性の度合い、インク組成物の硬化の際の収縮量等で決まる。
【0033】
以上のように、基板上6上に有機EL発光部4のアレイが設けられ、かつ、各有機EL発光部4の発光制御用のTFT5のアレイが設けられ、各有機EL発光部4上にインクジェット方式で所定の焦点距離の凸マイクロレンズ13が形成された本発明の1実施例の有機ELアレイ露光ヘッド1は、図4に側面図を示すように、有機ELアレイ露光ヘッド1から所定距離Lだけ離れた面S上に、有機ELアレイ露光ヘッド1の画素3配列と同じ配列パターンで各有機EL発光部4からの発光光束を集光する。したがって、有機ELアレイ露光ヘッド1の長手方向に直交する方向にこの面Sを相対的に移動させ、かつ、有機ELアレイ露光ヘッド1の各有機EL発光部4の発光をTFT5により制御することで、面S上に所定のパターンを記録することができる。
【0034】
そこで、本発明においては、上記の実施例のような有機ELアレイ露光ヘッド1を電子写真方式の画像形成装置の露光ヘッドに用いることにする。このような有機ELアレイ露光ヘッド1を用いた画像形成装置の実施例を説明する前に、有機ELアレイの各発光部4の駆動方式について説明しておく。
【0035】
この駆動方式は、電流プログラム階調と呼ばれるもので、発光ポリマーディスプレイ用に開発されたものである(工業調査会「電子材料」7月号別冊「液晶ディスプレイ技術2001年」(2001年7月発行)「低温poly-Si 薄膜トランジスタ駆動発光ポリマーディスプレイ」)。電流プログラム階調は、全ての特性バラツキに起因する発光輝度バラツキを抑制するためのものである。電流プログラム階調の画素回路を図5に示す。また、電流プログラム階調の動作原理を図6に示す。電流プログラム期間には、TFTのゲート電極とドレイン電極を短絡させてVgs=Vdsとし、階調信号はアナログ電流としてTFTに供給され、このときのVgsをキャパシタC1に記憶させる。保持期間には、アナログ電流は定電圧VDDに切り換えられて、動作点はTFTと発光素子OLEDのI−V特性の交点となる。TFTは電流プログラム期間・保持期間とも飽和領域で動作しているので、プログラム電流と同量の電流が保持期間にも供給される。
【0036】
この電流プログラム階調の特徴は、TFTの飽和領域を利用しているので、TFT・発光素子の全ての特性バラツキに起因する発光輝度バラツキの抑制が可能なことである。また、定電流制御でありながら、発光部の数だけ定電流源を必要とせず、1つの定電圧源VDDに接続すればよいものである。
【0037】
図1に、本発明の1実施例の画像形成装置の全体構成を示す模式的断面図を示す。図1において、この実施例の画像形成装置は中間転写方式の縦型タンデム配置のカラー画像形成装置であり、ハウジング本体31と、ハウジング本体31の前面に開閉自在に装着された開閉部材(扉体)32と、開閉部材32の上部に形成された排紙トレイ(排紙部)33とを有し、ハウジング本体31内には、本画像形成装置の駆動・制御のための電装基板34、画像形成ユニット35、冷却のための送風ファン36、転写ベルトユニット37、給紙ユニット38が配設され、開閉部材32内には紙搬送手段39が配設されている。画像形成ユニット35及び給紙ユニット38内の消耗品は、本体に対して着脱可能な構成であり、その場合には、転写ベルトユニット37を含めて取り外して修理又は交換を行うことが可能な構成になっている。
【0038】
転写ベルトユニット37は、ハウジング本体31の下方に配設され図示しない駆動源により回転駆動される駆動ローラ40と、駆動ローラ40の上方に配設されるテンションローラ41と、この2本のローラ間に張架されて図示矢印方向(反時計方向)へ循環駆動される中間転写ベルト42と、中間転写ベルト42の表面に当接するクリーニング手段43とを備え、テンションローラ41及び中間転写ベルト42が駆動ローラ40に対して図の上方に配設されている。
【0039】
駆動ローラ40は、二次転写ローラ44のバックアップローラを兼ねている。また、テンションローラ41はクリーニング手段43のバックアップローラとして兼用させている。
【0040】
中間転写ベルト42の裏面には、各画像形成ステーションY、M、C、Kの像担持体(感光体ドラム)46に対向して板バネ電極からなる一次転写部材45がその弾性力で当接されている。
【0041】
画像形成ユニット35は、複数(本実施形態では4つ)の異なる色の画像を形成する画像形成ステーションY(イエロー用)、M(マゼンタ用)、C(シアン用)、K(ブラック用)を備え、各画像形成ステーションY、M、C、Kにはそれぞれ、感光ドラムからなる像担持体46と、像担持体46の周囲にその回転方向の上流から下流にかけて配設された、コロナ帯電手段からなる帯電手段47、図2〜図4で説明したような露光手段(書き込み手段)としての有機ELアレイ露光ヘッド1、及び、現像手段48を有している。なお、各画像形成ステーションY、M、C、Kの配置順序は任意である。
【0042】
そして、各画像形成ステーションY、M、C、Kの像担持体46が中間転写ベルト42の搬送方向下向きのベルト面に当接されるようにされ、その結果、各画像形成ステーションY、M、C、Kも駆動ローラ40に対して図で左側に配設されることになる。像担持体46は、図示矢印に示すように、中間転写ベルト42の搬送方向に回転駆動される。
【0043】
また、現像手段48は、トナー(図のハッチング部)を貯留するトナー貯留容器49と、トナー貯留容器49内に配設されたトナー撹拌部材50と、トナー供給ローラ51と、現像ローラ52と、規制ブレード53とから構成されている。
【0044】
給紙ユニット38は、記録媒体Pが積層保持されている給紙カセット54と、給紙カセット54から記録媒体Pを一枚ずつ給送するピックアップローラ55とからなる給紙部を備えている。
【0045】
紙搬送手段39は、二次転写部への記録媒体Pの給紙タイミングを規定するレジストローラ対56と、駆動ローラ40及び中間転写ベルト42に圧接される二次転写手段としての二次転写ローラ44と、記録紙搬送経路57と、定着ユニット58と、排紙ローラ対59と、両面プリント用搬送路60を備えていえる。
【0046】
定着ユニット58は、少なくも一方にハロゲンヒータ等の発熱体を内蔵して回転自在な定着ローラ対58aと、この定着ローラ対58aの少なくも一方側のローラを他方側に押圧付勢してシート材に二次転写された二次画像を記録媒体Pに押圧する押圧手段を有し、記録媒体に二次転写された二次画像は、定着ローラ対58aの形成するニップ部で所定の温度で記録媒体に定着される。
【0047】
このような構成において、各画像形成ステーションY、M、C、Kにおいて、現像手段48は、現像剤として例えば非磁性一成分トナーを用いるもので、トナー貯留容器49内に蓄えられたそのような一成分現像剤をトナー撹拌部材50で攪拌してトナー供給ローラ51で現像ローラ52へ搬送し、現像ローラ52表面に付着した現像剤の膜厚を規制ブレード53で規制し、その現像ローラ52を像担持体46に接触あるいは押圧させて像担持体46の電位レベルに応じて現像剤を付着させるもので、像担持体46に帯電手段47によって一様に帯電され、露光ヘッド1で露光放電されることにより形成された静電潜像は、現像手段48でトナー像として現像される。このようにして画像形成ステーションY、M、C、Kで形成されたイエロー、マゼンタ、シアン、黒の各トナー像は、一次転写部材45に印加される一次転写バイアスにより中間転写ベルト42上に順次一次転写され、中間転写ベルト42上で順次重ね合わされてフルカラーとなったトナー像は、二次転写ローラ44において用紙等の記録媒体Pに二次転写され、定着ユニット58の定着ローラ対58aを通ることで記録媒体P上に定着され、排紙ローラ対59によって、装置上部に形成された排紙トレイ33上へ排出される。
【0048】
そして、この実施例においては、定着ユニット58で記録媒体(用紙)Pを加熱することにより用紙に含まれるている水分が蒸発し、高湿度で高温の空気が発生するが、図1のように、有機ELアレイ露光ヘッド1と定着ユニット58の間に中間転写ベルト42が配置されているので、この高湿度で高温の空気を中間転写ベルト42がブロックするため、定着ユニット58で発生する湿度により有機ELアレイ露光ヘッド1の有機EL発光部が劣化するのを防止することができる。
【0049】
また、有機ELアレイ露光ヘッド1は、図2〜図3を用いて説明したように、有機EL発光部4は単一基板6上に形成されているため、画素位置精度を高めて、色ずれや色ムラを防止することができる。
【0050】
さらに、有機EL発光部4とその素子の駆動回路(TFT)5を同じ単一基板6上に一体に容易に形成することができ、有機ELアレイ露光ヘッド1の小型化を図ることができ、画像形成装置を小型化することができる。
【0051】
また、有機ELアレイ露光ヘッド1の各発光部4は、図5〜図6を用いて説明したように、定電流制御で駆動させることが望ましい。図1のように、有機ELアレイ露光ヘッド1と定着ユニット58の間に中間転写ベルト42を介在させて湿度の影響は防げたとしても、定着ユニット58からの発熱により有機ELアレイ露光ヘッド1周辺の多少の加熱は避けられない。このような露光ヘッド1の温度変動は有機EL発光部4の発光効率を変化させて発光光量を変えてしまうが、定電流制御により駆動することにより、温度変動があっても発光光量を一定することができ、安定した画像形成が可能になる。
【0052】
また、中間転写ベルト42の材質は熱伝導率の低いポリエステル(熱伝導率:0.16Wm-1K-1)、ポリイミド、PET、ポリウレタン等の樹脂製であることが望ましい。図1のように、有機ELアレイ露光ヘッド1と定着ユニット58の間に中間転写ベルト42を介在させる場合、中間転写ベルト42の回動動作により、定着ユニット58側で温められ、露光ヘッド1側で冷やされるために、中間転写ベルト42が定着側で結露し、結露した水分は像担持体46へ移り、露光ヘッド1近傍へ運ばれてしまうという問題がある。こうした結露は、中間転写ベルト42に熱伝導率が高い金属ベルト(10〜200Wm-1K-1)を用いた場合に顕著であるが、中間転写ベルト42の材質に樹脂(0.5Wm-1K-1)を用いることによって、中間転写ベルト42に金属を用いた場合と比較して、熱伝導率が低くなるため中間転写ベルト42表面の外気温に対する温度応答性が速くなることで、このような結露を防止することができる。なお、後記の実施例のように、紙搬送ベルトを用いて二次転写を行わない場合にも、その紙搬送ベルトとして同様の熱伝導率の低い樹脂製のものを用いることが望ましい。
【0053】
また、中間転写ベルト42あるいは紙搬送ベルトとしてポリエステル(吸水率:0.8%(試験方法 ASTM570-63 ))等の吸湿性の材料を用いることが望ましい。転写ベルトの材質に吸湿性の材料(吸水率:0.5%以上)を用いることにより、中間転写ベルト42あるいは紙搬送ベルトが結露したとしても、結露した水分を吸水して有機ELアレイ露光ヘッド1に悪影響を及ぼすことを防止することができる。
【0054】
また、中間転写ベルト42あるいは紙搬送ベルトは、放射率(=吸収率)が略0.8以上、望ましくは0.9以上で1に近く黒体と見なせるものを用いることが望ましい。そのようにするためには、樹脂等にカーボンブラックを分散させる等すればよい。中間転写ベルト42あるいは紙搬送ベルトの放射率を高めることにより、輻射による定着ユニット58から中間転写ベルト42あるいは紙搬送ベルトへの伝熱量を増加させることができ、中間転写ベルト42あるいは紙搬送ベルトを効率良く加熱させることができ、その結果露光ヘッド1周辺の温度上げることができ、露光ヘッド1周辺を加熱してその周辺の相対湿度を下げることにより露光ヘッド1の劣化を避けると同時に、その発光効率も上げるようにすることができる。
【0055】
また、中間転写ベルト42あるいは紙搬送ベルトは、図1のように、2本のローラ(駆動ローラ40とテンションローラ41)により張架される構成が、中間転写ベルト42あるいは紙搬送ベルトの画像形成装置に占める体積を最小にすることができ、装置の小型化の観点から望ましい。
【0056】
なお、図1の画像形成装置は中間転写方式であるが、後記の紙搬送ベルトを用いた画像形成装置の場合は、用紙を紙搬送ベルトから剥離後に定着器に導くため、紙搬送経路が複雑になる。一方、図1のような中間転写方式では、二次転写後の方向に定着ユニット58を設けることができ、紙搬送経路39がシンプルになるメリットがある。
【0057】
図7は、本発明の画像形成装置の他の実施例の全体構成を示す模式的断面図を示す。なお、図1の実施例と同一の構成については同一番号を付して説明を省略する。本実施例は上述した紙搬送ベルトを用いる紙搬送方式の例で、斜め型タンデム配置のカラー画像形成装置であり、図1の中間転写ベルト42の代わりに紙搬送ベルト42’を用いている。
【0058】
本実施例においては、開閉部材32内に転写ユニット37’と紙搬送手段39が設けられている。転写ユニット37’は、ハウジング本体31の上方に配設され、図示しない駆動源により回転駆動される駆動ローラ40と、駆動ローラ40の斜め下方に配設されるテンションローラ41及びバックアップローラ61と、この3本のローラに張架されて図示矢印方向(時計方向)へ循環駆動される紙搬送ベルト42’と、バックアップローラ61に対向して紙搬送ベルト42’の表面に当接するクリーニング手段62とを備え、駆動ローラ40及び紙搬送ベルト42’がテンションローラ41に対して図で左側に傾斜する方向に配設されている。また、紙搬送ベルト42’の裏面には、各画像形成ステーションY、M、C、Kの像担持体46に対向して板バネ電極からなる転写部材63がその弾性力で当接されている。
【0059】
この実施例においても、高湿度で高温の空気が発生する定着ユニット58と有機ELアレイ露光ヘッド1の間に紙搬送ベルト42’が配置されているので、この高湿度で高温の空気を紙搬送ベルト42’がブロックするため、定着ユニット58で発生する湿度により有機ELアレイ露光ヘッド1の有機EL発光部が劣化するのを防止することができる。
【0060】
また、図7の例では、有機ELアレイ露光ヘッド1より定着ユニット58が相対的に上方に位置しているので、定着ユニット58で加熱され吸水した空気は上部に移動するため、有機ELアレイ露光ヘッド1近傍に湿度の高い空気が移動することがなく、有機EL発光部の劣化をより確実に防止することができる。
【0061】
図8は、本発明の画像形成装置の他の実施例の全体構成を示す模式的断面図を示す。なお、図1の実施例と同一の構成については同一番号を付して説明を省略する。
【0062】
この実施例は、図1のように画像形成ステーションをタンデム配置する代わりに、単一の像担持体(感光体ドラム)46を用い、その像担持体46の周囲にその回転方向の上流から下流にかけて配設された、単一のコロナ帯電手段からなる帯電手段47と、単一の露光手段(書き込み手段)としての有機ELアレイ露光ヘッド1と、Y(イエロー用)現像器48Y、M(マゼンタ用)現像器48M、C(シアン用)現像器48C、K(ブラック用)現像器48Kを回転中心の周りで回転切り換え可能に配置したロータリー現像装置64とを配置してなるもので、像担持体46に帯電手段47によって一様に帯電され、露光ヘッド1で露光放電されることにより形成された静電潜像は、ロータリー現像装置64の順に選択した何れかの現像器48Y、48M、48C、48Kでトナー像として現像される。このようにして順に形成されたイエロー、マゼンタ、シアン、黒の各トナー像は、一次転写部材(転写ローラ)45’に印加される一次転写バイアスにより中間転写ベルト42上に順次一次転写が繰り返すされ、中間転写ベルト42上で順次重ね合わされてフルカラーとなったトナー像は、二次転写ローラ44において用紙等の記録媒体Pに二次転写され、定着ユニット58の定着ローラ対58aを通ることで記録媒体P上に定着され、排紙ローラ対59によって、装置上部に形成された排紙トレイ33上へ排出される。
【0063】
このような単一の像担持体46と単一の有機ELアレイ露光ヘッド1と複数の現像器48Y、48M、48C、48Kを順に切り換えて用いるロータリー現像装置64とを用いる画像形成装置においても、定着ユニット58で記録媒体(用紙)Pを加熱することにより用紙に含まれるている水分が蒸発し、高湿度で高温の空気が発生するが、図1のように、有機ELアレイ露光ヘッド1と定着ユニット58の間に中間転写ベルト42が配置されているので、この高湿度で高温の空気を中間転写ベルト42がブロックするため、定着ユニット58で発生する湿度により有機ELアレイ露光ヘッド1の有機EL発光部が劣化するのを防止することができる。
【0064】
次に、図1に示したようなカラー画像形成装置において、用紙の交換、消耗品の交換、露光ヘッド1の位置決め等のための具体的な構成例を図9〜図15を参照にして説明する。なお、図1の実施例と同一の構成については同一番号を付して説明を省略する。
【0065】
図9に、この実施例の画像形成装置の全体構成を示す模式的断面図を示す。また、図10に、図9の転写ベルトユニット37及び画像形成ユニット35の拡大図を示す。この実施例は、図1の実施例と構成は実質的に同じで、タンデム配置の画像形成ステーションY、M、C、Kがこの例の場合は、斜めに配置されている点のみで図1と異なる(図1の場合は、縦に配置された縦型)。この例でも、有機ELアレイ露光ヘッド1と定着ユニット58の間に中間転写ベルト42が配置されており、定着ユニット58で発生する湿度により有機ELアレイ露光ヘッド1の有機EL発光部が劣化するのを防止している。
【0066】
このような画像形成装置において、記録媒体Pが積層保持されている給紙カセット54は、図11に示すように、ハウジング本体31の前方(図の右側)から抜き差しして交換するように構成することができる。
【0067】
そして、この実施例の画像形成装置において、消耗品の交換をするには、まず、図12に示すように、図9のハウジング本体31から開閉部材32を第1回動軸65を回動支点として前方へ回転させて、開閉部材32に一体に取り付けらている紙搬送手段39、定着ユニット58、二次転写ローラ44、レジストローラ対56、排紙ローラ対59と共に前方に倒すことにより、ハウジング本体31内の転写ベルトユニット37が露出する。
【0068】
その状態で、図13に示すように、ハウジング本体31から第2回動軸66を回動支点として、転写ユニット37と像担持体ユニット68(図14)とを保持するフレーム67を前方へ回転させて、画像形成ユニット35を露出するようにして、画像形成ユニット35中の交換すべき例えばKの現像手段48をハウジング本体31から抜き出して新しい現像手段48と交換する。この際、その現像手段48に対応する露光手段の有機ELアレイ露光ヘッド1は、ハウジング本体31に残っており、交換はされない。
【0069】
また、フレーム67を前方へ倒した状態で、図14に示すように、フレーム67から転写ユニット37と像担持体ユニット68を外して新しいものと交換できる。なお、像担持体ユニット68には、各画像形成ステーションY、M、C、Kの像担持体(感光体ドラム)46と帯電手段47とが一体に取り付けられており、図13の状態で各画像形成ステーションY、M、C、Kから分離される。
【0070】
ところで、図15に、像担持体ユニット68に取り付けられた像担持体(感光体ドラム)46に対して各有機ELアレイ露光ヘッド1を正確に位置決めするための機構の1例を示す。像担持体46は、その軸69で像担持体ユニット68のフレーム70に回転可能に取り付けられており、一方、有機ELアレイ露光ヘッド1は、長尺のヘッド保持部材71に保持されており、ヘッド保持部材71は両端で拡張性のバネ72でフレーム70にその弾性力により押し付けられている。したがって、有機ELアレイ露光ヘッド1は像担持体46の両端のフレーム70に対して正確に位置決めされるので、像担持体46とフレーム70との相互位置が正確であれば、露光ヘッド1は像担持体46に対して正確に位置決めされる。したがって、このようにして像担持体46に対して露光ヘッド1を位置決めすることができ、画像の位置精度が向上して、色ずれ、色ムラを防止することができる。
【0071】
なお、図12〜図14のように、消耗品の交換時に定着ユニット58が回動すると、現像手段48や像担持体46等の消耗品交換時には、露光ヘッド1から湿度の発生源である定着ユニット58を遠ざけることができ、消耗品交換時における定着ユニット58からの湿度や温度の露光ヘッド1への影響をなくすことができる。
【0072】
また、像担持体ユニット68がハウジング本体31に対して各像担持体46の半径方向への移動によって着脱されるので、像担持体46を保持するフレームを像担持体46の軸方向に切り欠いて干渉を避ける必要がなくなる。
【0073】
ところで、画像形成ステーションY、M、C、Kをタンデム配置する場合に、図1のように縦に配置する縦型、図7、図9のように斜めに配置する斜め型があるが、その他に、図16に示すように、水平に配置する水平型がある。この実施例も、図1の実施例と構成は実質的に同じで、有機ELアレイ露光ヘッド1と定着ユニット58の間に中間転写ベルト42が配置されており、定着ユニット58で発生する湿度により有機ELアレイ露光ヘッド1の有機EL発光部が劣化するのを防止している。
【0074】
図1、図7、図9、図16に示すように、タンデム型でカラー画像形成装置を構成すると、高速印字が可能であるが、通常4つの露光手段48を用いる必要があるため、その露光手段として有機ELアレイ露光ヘッド1と組み合わせることにより小型化の効果が大きい。
【0075】
その中、図1のように縦型タンデム配置とすると、プロセスが縦型となり、小型で設置面積の小さい画像形成装置を構成することができる。
【0076】
また、図7、図9のように、中間転写ベルト42あるいは紙搬送ベルト42’を垂直方向に対して斜め方向に張架し、下側となる方向にプロセス手段を配設する斜め型タンデム配置とすると、中間転写ベルト42あるいは紙搬送ベルト42’を傾斜させることにより、その斜め上方に定着ユニット58の配置スペースが設けられ、設置面積の小さい小型の画像形成装置を構成することができる。さらに、中間転写ベルト42あるいは紙搬送ベルト42’に対して定着ユニット58を上に、有機ELアレイ露光ヘッド1を下に配置できるため、定着ユニット58からの発熱の影響を露光ヘッド1が受け難くなり、露光ヘッド1の温度変動を小さくすることができる。
【0077】
また、図16に示すように、水平型タンデム配置とすると、垂直方向の高さを低く抑えた小型の画像形成装置が構成できる。
【0078】
また、タンデム型でカラー画像形成装置を構成する場合、像担持体46が4本共通のフレームに固定され、一体で交換可能に構成できる。こうすると、感光体のフレームを共通化でき、フレーム構成がシンプルとなって小型化が可能となる。また、メンテナンスも容易となる。
【0079】
さらに、図7の例のように、縦型あるいは斜め型タンデム配置の画像形成装置において、中間転写ベルト42あるいは紙搬送ベルト42’の回転方向が下側を通って露光ヘッド1がある側に移動する場合、定着ユニット58で温められた中間転写ベルト42あるいは紙搬送ベルト42’が下方から露光ヘッド1がある側に移動することにより、露光ヘッド1は下方から温められることになり、効率良く露光ヘッド1を加熱でき、また、4本の露光ヘッド1をより均一に加熱することができるため、露光ヘッド1周辺を加熱してその周辺の相対湿度を下げることにより露光ヘッド1の劣化を避けると同時に、その発光効率も上げるようにすることができる。
【0080】
ところで、画像形成装置には、定着ユニット58以外の熱源として、電装基板34や、像担持体46及び中間転写ベルト42あるいは紙搬送ベルト42’を回転駆動するための駆動モータがある。そのような熱源は、図1、図7、図9、図16の実施例のように、有機ELアレイ露光ヘッド1の下方に配置することが望ましい。このような配置だと、熱源(これらの図の場合は、電装基板34)が有機ELアレイ露光ヘッド1を加熱すことになり、露光ヘッド1近傍の相対湿度を低下させことにより露光ヘッド1の劣化を避けると共に、露光ヘッド1の温度が上がることで露光ヘッド1の発光効率が上がることになる。
【0081】
また、そのような画像形成装置に本来備わっている電装基板34や駆動モータから発生する熱を利用することにより、ヒータ等の専用の熱源を設ける必要もない。
【0082】
図17は、図9の実施例で、点線で示した2段ギア74、感光体駆動ギア75、アイドルギア76、中間転写ベルト駆動ギア77からなる歯車列を駆動して、像担持体46と駆動ローラ40を同期して回転させる駆動モータ73を熱源として、本発明に従って、有機ELアレイ露光ヘッド1の下方に配置した実施例を示す図である。ただし、この実施例においては、図9の配置に対して駆動ローラ40とテンションローラ41とを入れ換えている。
【0083】
また、これらの熱源は、特にタンデム配置のカラー画像形成装置においては、有機ELアレイ露光ヘッド1の背面側(中間転写ベルト42あるいは紙搬送ベルト42’側とは反対側)に配置することにより、露光ヘッド1間の温度ムラによる問題を防止することができる。すなわち、露光ヘッド1の長手方向の片側にこのような熱源を設けると、露光ヘッド1の長手方向片方のみ加熱することとなり、露光ヘッド1に軸方向に温度分布が生じてしまい、発光効率の不均一等が発生する。また、このような熱源を露光ヘッド1の下方に設けると、露光ヘッド1の配置場所の違いにより露光ヘッド1の温度に違いが生じ、発光効率の不均一等が発生する。これに対して、露光ヘッド1の背面側にこのような熱源を設けると4本の露光ヘッド1はその長手方向に均一に等しく加熱することが可能となり、露光ヘッド1の劣化のバラツキ、発光効率のムラ等も生じなくなり、色ずれや色ムラを防止することができる。
【0084】
図18、図19、図20にそれぞれ図1の縦型タンデム配置で中間転写方式の場合、図7の斜め型タンデム配置で紙搬送方式の場合、図9の斜め型タンデム配置で中間転写方式の場合のカラー画像形成装置において、熱源の電装基板34を何れも画像形成ステーションY、M、C、Kの中間転写ベルト42あるいは紙搬送ベルト42’側とは反対側に配置してある。その他の構成は、それぞれ図1、図7、図9と同様であり、説明は省く。
【0085】
また、これらの熱源は、有機ELアレイ露光ヘッド1の上方に配置してもよい。このように有機ELアレイ露光ヘッド1の上方に熱源を配置することにより、露光ヘッド1が熱源から加熱されるのを防止することができる。特にタンデム配置のカラー画像形成装置の場合に、4本の露光ヘッド1を均一に加熱されることは容易ではなく、色によって露光ヘッド1の温度が異なってしまう。温度の違いは、線膨張による画素位置や発光光量の違いとなり、色ずれや色ムラが発生する。有機ELアレイ露光ヘッド1の上方に熱源を配置することによりこれを防止することができる。
【0086】
図21、図22、図23、図24にそれぞれ図1の縦型タンデム配置で中間転写方式の場合、図7の斜め型タンデム配置で紙搬送方式の場合、図9の斜め型タンデム配置で中間転写方式の場合、図16の水平型タンデム配置で中間転写方式の場合のカラー画像形成装置において、熱源の電装基板34を何れも画像形成ステーションY、M、C、Kの垂直方向上方に配置してある。その他の構成は、それぞれ図1、図7、図9、図16と同様であり、説明は省く。
【0087】
また、図25は、図9の実施例で、点線で示した2段ギア74、感光体駆動ギア75、アイドルギア76、中間転写ベルト駆動ギア77からなる歯車列を駆動して、像担持体46と駆動ローラ40を同期して回転させる駆動モータ73からなる熱源を、本発明に従って、有機ELアレイ露光ヘッド1の上方に配置した実施例を示す図である。その他の構成は、図9と同様であり、説明は省く。
【0088】
これらにおいては、熱源は電装基板34あるいは駆動モータ73を有機ELアレイ露光ヘッド1の上方に配置してあるので、これらの熱源から発生する熱により露光ヘッド1が加熱されるのを防止することができる。
【0089】
ところで、有機ELアレイ露光ヘッド1の熱源からの加熱を防止する意味では、タンデム配置のカラー画像形成装置において、中間転写ベルト42あるいは紙搬送ベルト42’の回転方向は、図21、図23、図25のように、上側を通って露光ヘッド1がある側に移動するようにすることが望ましい。すなわち、定着ユニット58で温められた中間転写ベルト42あるいは紙搬送ベルト42’が上方から露光ヘッド1側へ移動することにより、加熱された中間転写ベルト42あるいは紙搬送ベルト42’が上方を通過するときに放熱させることが容易となり、露光ヘッド1が加熱されることを防止することができるようになる。
【0090】
この場合は、中間転写ベルト42あるいは紙搬送ベルト42’は、放射率(=吸収率)が略0、望ましくは0.2以下のものを用いることが望ましい。中間転写ベルト42あるいは紙搬送ベルト42’の放射率を小さくすることにより、定着ユニット58からの輻射による伝熱量を少なくすることができ、中間転写ベルト42あるいは紙搬送ベルト42’の加熱を防止することがことができ、露光ヘッド1の加熱が防止できる。このような放射率の小さいベルトとしては、例えばNi電鋳管ベルト(放射率0.05)を用いればよい。
【0091】
なお、有機ELアレイ露光ヘッド1を用いて単色トナー像を現像・転写・定着する画像形成装置においても、図26に示すようい、有機ELアレイ露光ヘッド1の垂直方向上方に定着ユニット58を配置するようにすると、定着ユニット58で発生した高温高湿度の空気は対流により定着ユニット58の上部へ移動し、露光ヘッド1周辺へその高湿度の空気が移動することはなく、また、露光ヘッド1に近接して定着ユニット58を配置できるため、この場合は、定着ユニット58の輻射熱により露光ヘッド1へ熱伝達が行われ、露光ヘッド1を加熱してその発光効率を上げるようにすることができる。
【0092】
なお、図26においては、矢印方向に回転する像担持体(感光体ドラム)46の外周面が帯電ローラ78によって一様に帯電され、有機ELアレイ露光ヘッド1で露光放電されることにより形成された静電潜像は、現像手段48でトナー像として現像される。そのトナー像は転写ローラ79に印加される転写バイアスにより給紙カセット54から給送された記録媒体P上に転写され、記録媒体Pが定着ユニット58の定着ローラ対58aを通ることで記録媒体P上に定着され、トナー像が定着された記録媒体Pは装置上部に形成された排紙トレイ33上へ排出される。像担持体(感光体ドラム)46上の残留トナーはクリーナ80でクリーニングされる。
【0093】
以上、本発明の画像形成装置をいくつかの実施例に基づいて説明したが、本発明はこれら実施例に限定されず種々の変形が可能である。
【0094】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の画像形成装置においては、露光手段として有機ELアレイ露光ヘッドを備え、装置の少なくとも1つの熱源がその有機ELアレイ露光ヘッドの相対的な下方に配置されているので、有機ELアレイ露光ヘッドがその熱源により加熱されることによりその露光ヘッド近傍の相対湿度が低下することになり、有機ELアレイ露光ヘッドの有機EL発光部が湿度で劣化するのが防止される。また、その熱源により有機EL発光部が加熱され温度が上がることにより、露光ヘッドの発光効率が上がる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施例の画像形成装置の全体構成を示す模式的断面図である。
【図2】本発明において使用する有機ELアレイ露光ヘッドの1実施例の模式的な平面図である。
【図3】図2の直線A−A’に沿うアレイの1画素の断面図である。
【図4】有機ELアレイ露光ヘッドの集光の様子を示す側面図である。
【図5】有機ELアレイ露光ヘッドの電流プログラム階調の画素回路を示す図である。
【図6】図5の電流プログラム階調の動作原理を示す図である。
【図7】本発明の画像形成装置の他の実施例の全体構成を示す模式的断面図である。
【図8】本発明の画像形成装置の他の実施例の全体構成を示す模式的断面図である。
【図9】本発明の画像形成装置において、用紙の交換、消耗品の交換、露光ヘッドの位置決め等のための具体的な構成例を説明するための実施例の全体構成を示す模式的断面図である。
【図10】図9の転写ベルトユニット及び画像形成ユニットの拡大図である。
【図11】図9において給紙カセットの交換の様子を説明するための図である。
【図12】図9において開閉部材を前方へ回転させて転写ベルトユニットを露出させる様子を説明するための図である。
【図13】図12の次の操作で現像手段を交換する様子を説明するための図である。
【図14】図12の次の操作で転写ユニットと像担持体ユニットを交換する様子を説明するための図である。
【図15】像担持体に対して有機ELアレイ露光ヘッドを位置決めするための機構の1例を示す図である。
【図16】本発明の画像形成装置の他の実施例の全体構成を示す模式的断面図である。
【図17】本発明の画像形成装置の他の実施例の全体構成を示す模式的断面図である。
【図18】本発明の画像形成装置の他の実施例の全体構成を示す模式的断面図である。
【図19】本発明の画像形成装置の他の実施例の全体構成を示す模式的断面図である。
【図20】本発明の画像形成装置の他の実施例の全体構成を示す模式的断面図である。
【図21】本発明の画像形成装置の他の実施例の全体構成を示す模式的断面図である。
【図22】本発明の画像形成装置の他の実施例の全体構成を示す模式的断面図である。
【図23】本発明の画像形成装置の他の実施例の全体構成を示す模式的断面図である。
【図24】本発明の画像形成装置の他の実施例の全体構成を示す模式的断面図である。
【図25】本発明の画像形成装置の他の実施例の全体構成を示す模式的断面図である。
【図26】本発明の画像形成装置の他の実施例の全体構成を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
1…有機ELアレイ露光ヘッド
1(K、C、M、Y)…有機ELアレイ露光ヘッド
2、2’…アレイ
3…画素
4…有機EL発光部
5…TFT
6…ガラス基板
7…金属画素電極(陰極)
8…穴
9…隔壁(バンク)
10…発光層
11…正孔注入層
12…透明電極
13…凸マイクロレンズ
20…インクジェット方式プリント装置
21…ヘッド
31…ハウジング本体
32…開閉部材(扉体)
33…排紙トレイ(排紙部)
34…電装基板
35…画像形成ユニット
36…送風ファン
37…転写ベルトユニット
38…給紙ユニット
39…紙搬送手段
40…駆動ローラ
41…テンションローラ
42…中間転写ベルト
42’…紙搬送ベルト
43…クリーニング手段
44…二次転写ローラ
45…一次転写部材
45’…一次転写部材(転写ローラ)
46…像担持体(感光体ドラム)
47…帯電手段
48…現像手段
48Y、48M、48C、48K…現像器
49…トナー貯留容器
50…トナー撹拌部材
51…トナー供給ローラ
52…現像ローラ
53…規制ブレード
54…給紙カセット
55…ピックアップローラ
56…レジストローラ対
57…記録紙搬送経路
58…定着ユニット
58a…定着ローラ対
59…排紙ローラ対
60…両面プリント用搬送路
61…バックアップローラ
62…クリーニング手段
63…転写部材
64…ロータリー現像装置
65…第1回動軸
66…第2回動軸
67…フレーム
68…像担持体ユニット
69…像担持体の軸
70…フレーム
71…ヘッド保持部材
72…バネ
73…駆動モータ
74…2段ギア
75…感光体駆動ギア
76…アイドルギア
77…中間転写ベルト駆動ギア
78…帯電ローラ
79…転写ローラ
80…クリーナ
S…面
P…記録媒体
Y、M、C、K…画像形成ステーション[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus, and more particularly to an image forming apparatus miniaturized using an organic EL array exposure head.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a fax machine using electrophotography, a laser scanning optical system is generally used as a writing unit.
[0003]
Under such circumstances, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-273258 proposes an image forming apparatus using an LED array as writing means.
[0004]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-198433 proposes an image forming apparatus using a one-chip light emitting element using an organic EL array.
[0005]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-127489 proposes an organic EL head for writing means of an image forming apparatus, in which a temperature sensor and a heating element are provided inside the element to keep the element temperature constant.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, since a conventional image forming apparatus using a laser scanning optical system requires a scanning optical system, it is difficult to realize a small-sized image forming apparatus with a large writing head. Further, in a color image forming apparatus having a tandem arrangement, it is difficult to improve the scanning position accuracy of the four scanning beams, and there is a problem in that color misregistration occurs and image quality deteriorates.
[0007]
In addition, in the case of an image forming apparatus using an LED array, a plurality of chips are connected in a row, so that the light emission characteristics are different for each chip, and streaks are generated in the output image. Although the pixel position accuracy is more advantageous than the laser scanning optical system, the relative position accuracy of the element deteriorates at the joint portion, and color misregistration occurs.
[0008]
Further, in order to reduce the number of electric wires between the main body and the head, a driver circuit is usually provided in the vicinity of the light emitting element, but it is difficult to form the light emitting portion and the driving circuit on the same substrate in the LED. For this reason, it is usually necessary to arrange the driver IC beside the element, and the width of the element is increased by the size of the driver IC. This is because when a small-diameter OPC (organic semiconductor) drum is used, it is difficult to dispose the drum between the charging device and the developing device, which hinders downsizing of the device.
[0009]
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-198433 using an organic EL array as a writing means of an image forming apparatus, a light emitting unit and a driving unit can be configured on a single substrate. Can be small. However, there is a problem that the element deteriorates under the influence of humidity around the element, and the amount of emitted light and the light emission efficiency are lowered. In particular, when used in an image forming apparatus, the element deteriorates due to high-humidity hot air generated from the fixing device.
[0010]
Further, in the case of Japanese Patent Laid-Open No. 2000-127489 in which a temperature sensor and a heating element are provided inside the element to keep the element temperature constant, it is necessary to provide the element with a temperature sensor and a heating element, and the element structure is complicated and enlarged. As with LEDs, it is difficult to use a small-diameter photoreceptor.
[0011]
The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and an object of the present invention is to realize an ultra-small image forming apparatus using an organic EL write head.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The image forming apparatus of the present invention that achieves the above object is provided with at least one image forming station in which a charging unit, an exposure unit, a developing unit, and a transfer unit are arranged around an image carrier, and is formed by the image forming station. In the image forming apparatus for transferring the toner image to the transfer medium,
An organic EL array exposure head is provided as the exposure means,
At least one heat source of the apparatus is arranged relative to the organic EL array exposure head.
[0013]
In the present invention, an organic EL array exposure head is provided as an exposure means, and at least one heat source of the apparatus is disposed below the organic EL array exposure head. By heating, the relative humidity in the vicinity of the exposure head is lowered, and the organic EL light emitting portion of the organic EL array exposure head is prevented from being deteriorated by humidity. Further, the organic EL light emitting portion is heated by the heat source and the temperature rises, so that the light emission efficiency of the exposure head increases.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An electrophotographic image forming apparatus fixes an image carrier (photosensitive member), a charging unit, an exposure unit, a developing unit, a transfer unit, and a toner image transferred to a recording medium (paper) disposed around the image bearing member (photosensitive member). Fixing means.
[0015]
When an organic EL element (head) is used as the exposure means (writing means) of such an electrophotographic image forming apparatus, there is a problem that the organic EL element deteriorates due to humidity. In addition, there is a problem that the organic EL element deteriorates due to temperature, but on the other hand, there is also a merit that the luminous efficiency of the organic EL element increases depending on the temperature.
[0016]
Therefore, in the present invention, the problem of deterioration due to humidity is prevented by isolating the organic EL head from a fixing device which is a humidity generation source of the electrophotographic image forming apparatus as described above. Further, by heating the periphery of the organic EL head and lowering the relative humidity around it, the problem of deterioration due to humidity is avoided and at the same time the luminous efficiency is increased.
[0017]
Further, the temperature around the organic EL head is prevented from rising as necessary.
[0018]
At the same time, the image forming apparatus can be reduced in size by using an organic EL head as an exposure unit.
[0019]
The image forming apparatus of the present invention will be described below based on examples.
[0020]
FIG. 2 is a schematic plan view of one embodiment of an organic EL array exposure head used in the present invention, and FIG. 3 shows a cross-sectional view of one pixel of the array along the line AA ′ of FIG.
[0021]
The organic EL
[0022]
FIG. 3 shows a cross-sectional view including the organic EL
[0023]
Next, a partition wall (bank) 9 having a
[0024]
Next, immediately before the organic EL light emitting layer ink composition is applied, the substrate provided with the partition walls 9 is subjected to continuous plasma treatment of oxygen gas and fluorocarbon gas plasma. Thereby, for example, the polyimide surface constituting the partition wall 9 is water repellent and the
[0025]
Next, the ink composition for the light emitting layer is discharged from the
[0026]
Here, the ink jet system referred to in the present invention is a piezo jet system that ejects an ink composition using mechanical energy such as a piezoelectric element, and generates bubbles using the thermal energy of a heater. Any of the thermal methods for discharging the ink composition on the basis of the above (published “Fine Imaging and Hardcopy” 1999.1.7 (Corona) .43).
[0027]
After forming the
[0028]
Note that the order of the
[0029]
Further, the
[0030]
As materials used for the
[0031]
After sequentially forming the
[0032]
Next, the surface of the
[0033]
As described above, an array of organic EL
[0034]
Therefore, in the present invention, the organic EL
[0035]
This driving method is called current program gradation, and was developed for light-emitting polymer displays (Industry Research Committee "Electronic Materials" July issue separate volume "Liquid Crystal Display Technology 2001" (issued July 2001) ) "Low-temperature poly-Si thin-film transistor driven luminescent polymer display"). The current program gradation is for suppressing variations in light emission luminance due to all characteristic variations. FIG. 5 shows a pixel circuit of current program gradation. FIG. 6 shows the operating principle of the current program gradation. In the current program period, the gate electrode and the drain electrode of the TFT are short-circuited to Vgs = Vds, and the gradation signal is supplied to the TFT as an analog current, and the Vgs at this time is stored in the capacitor C1. In the holding period, the analog current is switched to the constant voltage VDD, and the operating point is an intersection of the IV characteristics of the TFT and the light emitting element OLED. Since the TFT operates in the saturation region in both the current program period and the holding period, the same amount of current as the program current is supplied to the holding period.
[0036]
A feature of this current program gradation is that since the saturation region of the TFT is used, it is possible to suppress variations in light emission luminance caused by variations in characteristics of all TFTs and light emitting elements. In addition, although constant current control is used, it is only necessary to connect to one constant voltage source VDD without requiring constant current sources as many as the number of light emitting units.
[0037]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the overall configuration of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the image forming apparatus of this embodiment is a color image forming apparatus of an intermediate transfer type vertical tandem arrangement, and includes a
[0038]
The
[0039]
The
[0040]
A
[0041]
The
[0042]
Then, the
[0043]
The developing
[0044]
The
[0045]
The
[0046]
The fixing
[0047]
In such a configuration, in each of the image forming stations Y, M, C, and K, the developing
[0048]
In this embodiment, when the recording medium (paper) P is heated by the fixing
[0049]
Further, as described with reference to FIGS. 2 to 3, the organic EL
[0050]
Furthermore, the organic EL
[0051]
Further, it is desirable that each
[0052]
The material of the
[0053]
Further, it is desirable to use a hygroscopic material such as polyester (water absorption: 0.8% (test method ASTM 570-63)) as the
[0054]
Further, the
[0055]
Further, as shown in FIG. 1, the
[0056]
Although the image forming apparatus of FIG. 1 is an intermediate transfer system, in the case of an image forming apparatus using a paper transport belt described later, the paper transport path is complicated because the paper is guided to the fixing device after being peeled from the paper transport belt. become. On the other hand, the intermediate transfer method as shown in FIG. 1 has an advantage that the fixing
[0057]
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing the overall configuration of another embodiment of the image forming apparatus of the present invention. The same components as those in the embodiment of FIG. This embodiment is an example of a paper conveyance system using the above-described paper conveyance belt, and is a color image forming apparatus having an oblique tandem arrangement, and uses a
[0058]
In this embodiment, a
[0059]
Also in this embodiment, since the paper conveyance belt 42 'is disposed between the fixing
[0060]
In the example of FIG. 7, since the fixing
[0061]
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing the overall configuration of another embodiment of the image forming apparatus of the present invention. The same components as those in the embodiment of FIG.
[0062]
In this embodiment, instead of tandemly arranging the image forming stations as shown in FIG. 1, a single image carrier (photosensitive drum) 46 is used, and the periphery of the
[0063]
Even in such an image forming apparatus using a
[0064]
Next, in the color image forming apparatus as shown in FIG. 1, specific configuration examples for paper replacement, consumable replacement,
[0065]
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing the overall configuration of the image forming apparatus of this embodiment. FIG. 10 is an enlarged view of the
[0066]
In such an image forming apparatus, the
[0067]
In the image forming apparatus of this embodiment, in order to replace the consumables, first, as shown in FIG. 12, the opening / closing
[0068]
In this state, as shown in FIG. 13, the
[0069]
Further, with the
[0070]
FIG. 15 shows an example of a mechanism for accurately positioning each organic EL
[0071]
As shown in FIGS. 12 to 14, when the fixing
[0072]
Further, since the
[0073]
By the way, when the image forming stations Y, M, C, and K are arranged in tandem, there are a vertical type that is arranged vertically as shown in FIG. 1, and an oblique type that is arranged obliquely as shown in FIGS. In addition, as shown in FIG. 16, there is a horizontal type that is arranged horizontally. In this embodiment, the configuration is substantially the same as that of the embodiment of FIG. 1, and an
[0074]
As shown in FIG. 1, FIG. 7, FIG. 9, and FIG. 16, when a tandem type color image forming apparatus is configured, high-speed printing is possible, but usually four exposure means 48 need to be used. By combining with the organic EL
[0075]
Among them, when the vertical tandem arrangement is used as shown in FIG. 1, the process becomes a vertical type, and an image forming apparatus having a small size and a small installation area can be configured.
[0076]
Also, as shown in FIGS. 7 and 9, the oblique tandem arrangement in which the
[0077]
As shown in FIG. 16, when the horizontal tandem arrangement is used, a small-sized image forming apparatus in which the vertical height is kept low can be configured.
[0078]
Further, when a color image forming apparatus is configured in a tandem type, the
[0079]
Further, as shown in the example of FIG. 7, in the image forming apparatus of the vertical type or the oblique type tandem arrangement, the rotation direction of the
[0080]
By the way, the image forming apparatus includes a drive motor for rotationally driving the
[0081]
In addition, it is not necessary to provide a dedicated heat source such as a heater by utilizing heat generated from the
[0082]
FIG. 17 shows an embodiment of FIG. 9 in which a gear train including a two-
[0083]
Further, these heat sources are arranged on the back side of the organic EL array exposure head 1 (on the side opposite to the
[0084]
18, 19, and 20, respectively, in the case of the intermediate transfer method in the vertical tandem arrangement of FIG. 1, in the case of the paper conveyance method in the oblique tandem arrangement of FIG. 7, and in the intermediate transfer method in the oblique tandem arrangement of FIG. 9. In the case of the color image forming apparatus, the heat source
[0085]
These heat sources may be arranged above the organic EL
[0086]
21, 22, 23, and 24, respectively, in the case of the intermediate transfer method in the vertical tandem arrangement of FIG. 1, in the case of the paper conveyance method in the oblique tandem arrangement of FIG. 7, and in the middle of the oblique tandem arrangement of FIG. 9. In the case of the transfer method, in the color image forming apparatus in the case of the intermediate transfer method in the horizontal tandem arrangement shown in FIG. 16, the
[0087]
FIG. 25 shows an image carrier in the embodiment shown in FIG. 9 by driving a gear train including a two-
[0088]
In these, since the heat source has the
[0089]
By the way, in the meaning of preventing the organic EL
[0090]
In this case, it is desirable to use an
[0091]
In the image forming apparatus that develops, transfers, and fixes a monochromatic toner image using the organic EL
[0092]
In FIG. 26, the outer peripheral surface of the image carrier (photosensitive drum) 46 rotating in the direction of the arrow is uniformly charged by the charging
[0093]
The image forming apparatus of the present invention has been described based on some embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made.
[0094]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, the image forming apparatus of the present invention includes an organic EL array exposure head as exposure means, and at least one heat source of the apparatus is disposed below the organic EL array exposure head. Therefore, when the organic EL array exposure head is heated by the heat source, the relative humidity in the vicinity of the exposure head is lowered, and the organic EL light emitting portion of the organic EL array exposure head is prevented from being deteriorated by humidity. Is done. Further, the organic EL light emitting portion is heated by the heat source and the temperature rises, so that the light emission efficiency of the exposure head increases.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an overall configuration of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic plan view of one embodiment of an organic EL array exposure head used in the present invention.
3 is a cross-sectional view of one pixel of the array along the line AA ′ in FIG. 2;
FIG. 4 is a side view showing a state of light collection by the organic EL array exposure head.
FIG. 5 is a diagram showing a pixel circuit of a current program gradation of an organic EL array exposure head.
6 is a diagram illustrating an operation principle of the current program gradation of FIG. 5;
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing an overall configuration of another embodiment of the image forming apparatus of the present invention.
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing the overall configuration of another embodiment of the image forming apparatus of the present invention.
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing an overall configuration of an embodiment for explaining a specific configuration example for replacement of paper, replacement of consumables, positioning of an exposure head, and the like in the image forming apparatus of the present invention. It is.
10 is an enlarged view of the transfer belt unit and the image forming unit of FIG.
FIG. 11 is a diagram for explaining a state of replacing a paper feed cassette in FIG. 9;
12 is a view for explaining a state in which a transfer belt unit is exposed by rotating an opening / closing member forward in FIG. 9;
13 is a diagram for explaining how the developing means is replaced in the next operation of FIG. 12. FIG.
14 is a diagram for explaining how the transfer unit and the image carrier unit are exchanged by the next operation of FIG.
FIG. 15 is a view showing an example of a mechanism for positioning an organic EL array exposure head with respect to an image carrier.
FIG. 16 is a schematic cross-sectional view showing an overall configuration of another embodiment of the image forming apparatus of the present invention.
FIG. 17 is a schematic cross-sectional view showing the overall configuration of another embodiment of the image forming apparatus of the present invention.
FIG. 18 is a schematic cross-sectional view showing the overall configuration of another embodiment of the image forming apparatus of the present invention.
FIG. 19 is a schematic cross-sectional view showing the overall configuration of another embodiment of the image forming apparatus of the present invention.
FIG. 20 is a schematic cross-sectional view showing the overall configuration of another embodiment of the image forming apparatus of the present invention.
FIG. 21 is a schematic cross-sectional view showing an overall configuration of another embodiment of the image forming apparatus of the present invention.
FIG. 22 is a schematic cross-sectional view showing the overall configuration of another embodiment of the image forming apparatus of the present invention.
FIG. 23 is a schematic cross-sectional view showing an overall configuration of another embodiment of the image forming apparatus of the present invention.
FIG. 24 is a schematic cross-sectional view showing an overall configuration of another embodiment of the image forming apparatus of the present invention.
FIG. 25 is a schematic cross-sectional view showing the overall configuration of another embodiment of the image forming apparatus of the present invention.
FIG. 26 is a schematic cross-sectional view showing the overall configuration of another embodiment of the image forming apparatus of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 ... Organic EL array exposure head
1 (K, C, M, Y): Organic EL array exposure head
2, 2 '... array
3 ... Pixel
4 ... Organic EL light emitting part
5 ... TFT
6 ... Glass substrate
7 ... Metal pixel electrode (cathode)
8 ... Hole
9 ... Bank (bank)
10 ... Light emitting layer
11 ... hole injection layer
12 ... Transparent electrode
13 ... Convex micro lens
20 ... Inkjet printer
21 ... Head
31 ... Housing body
32 ... Opening / closing member (door)
33 ... Paper discharge tray (paper output unit)
34 ... Electric circuit board
35. Image forming unit
36 ... Blower fan
37. Transfer belt unit
38 ... Paper feed unit
39: Paper conveying means
40 ... Driving roller
41 ... Tension roller
42. Intermediate transfer belt
42 '... paper transport belt
43. Cleaning means
44. Secondary transfer roller
45. Primary transfer member
45 '... Primary transfer member (transfer roller)
46: Image carrier (photosensitive drum)
47. Charging means
48. Developing means
48Y, 48M, 48C, 48K ... Developer
49. Toner storage container
50. Toner stirring member
51. Toner supply roller
52. Developing roller
53 ... Regulator blade
54. Paper cassette
55 ... Pickup roller
56 ... Registration roller pair
57 ... Recording paper transport path
58. Fixing unit
58a ... Fusing roller pair
59 ... Discharge roller pair
60 ... Conveying path for double-sided printing
61 ... Backup roller
62. Cleaning means
63 ... Transfer member
64. Rotary developing device
65 ... 1st rotation axis
66. Second rotation axis
67 ... Frame
68. Image carrier unit
69 ... axis of image carrier
70 ... Frame
71: Head holding member
72 ... Spring
73 ... Drive motor
74 ... Two-stage gear
75 ... Photoconductor drive gear
76 ... Idol Gear
77 ... Intermediate transfer belt drive gear
78 ... Charging roller
79. Transfer roller
80 ... cleaner
S ... surface
P ... Recording medium
Y, M, C, K ... Image forming station
Claims (8)
前記露光手段として陰極電極がMg、Al、Liの何れかの金属膜からなる有機ELアレイ露光ヘッドを備え、
装置の少なくとも1つの熱源である装置の駆動・制御のための電装基板が画像形成装置のハウジング内の前記有機ELアレイ露光ヘッドの背面下部に配されており、
前記転写媒体が中間転写ベルト又は紙搬送ベルトによって搬送される記録媒体からなり、
前記中間転写ベルトからトナー像が二次転写された記録媒体、又は、前記紙搬送ベルトから剥離された記録媒体上のトナー像を記録媒体に定着する定着手段を備えており、
前記有機ELアレイ露光ヘッドと前記定着手段の間に前記中間転写ベルト又は紙搬送ベルトが配置されており、
前記有機ELアレイ露光ヘッドより前記定着手段が相対的に上方に位置し、
前記中間転写ベルト又は紙搬送ベルトが傾斜した斜め方向に走行するように配置された斜め型配置であり、
前記中間転写ベルト又は紙搬送ベルトの放射率(=吸収率)が0.8以上の材料からなること特徴とする画像形成装置。An image forming apparatus in which at least one image forming station having a charging unit, an exposing unit, a developing unit, and a transfer unit arranged around an image carrier is provided, and a toner image formed at the image forming station is transferred to a transfer medium. ,
As the exposure means, the cathode electrode comprises an organic EL array exposure head composed of a metal film of Mg, Al, Li,
At least one electrical component mounting board for driving and controlling apparatus which is a heat source of the device has been coordinating the bottom rear of the organic EL array exposure head in the housing of the image forming apparatus,
The transfer medium consists of a recording medium conveyed by an intermediate transfer belt or a paper conveyance belt,
A recording medium on which the toner image is secondarily transferred from the intermediate transfer belt, or a fixing means for fixing the toner image on the recording medium peeled off from the paper transport belt to the recording medium,
The intermediate transfer belt or the paper conveyance belt is disposed between the organic EL array exposure head and the fixing unit,
The fixing means is positioned relatively above the organic EL array exposure head,
The intermediate transfer belt or the paper transport belt is an oblique type arrangement arranged to run in an inclined oblique direction,
An image forming apparatus, wherein the intermediate transfer belt or the paper conveying belt is made of a material having an emissivity (= absorption rate) of 0.8 or more.
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