JP4626247B2

JP4626247B2 - ラインヘッド及び画像形成装置

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Publication number: JP4626247B2
Application number: JP2004289224A
Authority: JP
Inventors: 幸行北澤
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2004-09-30
Filing date: 2004-09-30
Publication date: 2011-02-02
Anticipated expiration: 2024-09-30
Also published as: JP2006108176A

Description

本発明は、ラインヘッド及び画像形成装置に関する。

複写機やプリンタ等、電子写真方式の画像形成装置に組み込まれ、感光体の表面に静電潜像を形成（露光）する装置としてラインヘッドがある。このラインヘッドは、多数の発光素子を基板上に一次元状に配列させ、基板上にパターニングされた配線を介して各発光素子を駆動するものである。このようなラインヘッドの発光素子としては、発光ダイオード（ＬＥＤ）や有機ＥＬ素子等が用いられる。例えば下記の公知文献には、このようなラインヘッドに相当する発光素子アレイや画像形成装置について開示されている。
特開平１１−２７４５６９号公報

ところで、このようなラインヘッドに用いられる有機ＥＬパネルでは、通常、発光素子の配列に沿ってデータ線および制御信号線を配線する。したがって、これら配線の配線長は例えば数十ｃｍにも及ぶために、静電気が重畳し易く、入力バッファ以外の回路でも静電破壊が起き易いという問題がある。また、入力部も静電破壊対策を施す必要がある。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、データ線および制御信号線に接続された回路の静電破壊を防止することができるラインヘッドおよび画像形成装置を提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明では、ラインヘッドに係わる第１の手段として、１ラインに複数の発光素子を配列した発光素子ラインを設けると共に、データ信号を前記発光素子に供給するデータ線及び前記発光素子の発光を制御するための制御信号を伝送する制御信号線を前記発光素子ラインに沿って設けたラインヘッドであって、前記データ線あるいは／及び制御信号線の少なくとも終端に静電保護回路を設ける、という解決手段を採用する。この発明によれば、データ線あるいは／及び制御信号線に接続された回路の静電破壊を防止することができる。

また、ラインヘッドに係わる第２の手段として、上記第１の手段において、前記静電保護回路を前記データ線に介挿されている入力バッファの前段にもさらに設けるという解決手段を採用する。この発明によれば、データ線あるいは／及び制御信号線に接続された回路の静電破壊をさらに確実に防止することができる。

ラインヘッドに係わる第３の手段として、上記第１または第２の手段において、前記静電保護回路を前記データ線に介挿されている入力バッファの後段にもさらに設けるという解決手段を採用する。この発明によれば、データ線あるいは／及び制御信号線に接続された回路の静電破壊をさらに確実に防止することができる。

ラインヘッドに係わる第４の手段として、上記第１〜第３いずれかの手段において、発光素子が薄膜プロセスで形成される薄膜トランジスタで駆動される場合、前記静電保護回路は、薄膜プロセスで形成される薄膜トランジスタをダイオード接続したものであるという解決手段を採用する。この発明によれば、発光素子を駆動するための薄膜トランジスタと同じ薄膜プロセスで異常電圧保護回路を容易に形成することができる。

一方、本発明では、画像形成装置に係わる第１の手段として、感光体と、該感光体を一様に帯電させる帯電手段と、上記第１〜第４いずれかのラインヘッドを備え、前記感光体を露光することにより形成対象画像の静電潜像を前記感光体上に形成する露光手段と、前記感光体上の静電潜像をトナー像として現像する現像手段と、前記感光体上のトナー像を転写材に転写させる転写手段と、前記転写材上のトナー像を定着させる定着手段とを具備する、という解決手段を採用する。このような発明によれば、クロック信号線の静電破壊を防止することができるので、不具合発生の防止、安定動作を実現することができる。

また、画像形成装置に係わる第２の手段として、上記第１の手段において、カラー画像を形成するという解決手段を採用する。このような発明によっても、カラー画像を形成するためのラインヘッドにおけるクロック信号線の静電破壊を防止することができるので、不具合発生の防止、安定動作を実現することができる。

以下、本発明の一実施形態によるラインヘッド及び画像形成装置を、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態によるラインヘッドの一部回路構成を示す回路図である。図１では、ランドヘッド１のデータ線および１つの発光素子を示している。なお、図１では、１つの発光素子３２１についてのみ示しているが、実際のランドヘッド１は、ｎ（例えば５１２０）個の発光素子が一列に配設されている。

データ線３１２は、保護抵抗３１０及び入力バッファ３１１を介してデータ信号を伝送するものである。上記データ信号は、データ線３１２から引き出し線３１３を経由して薄膜トランジスタとして形成された保持トランジスタＴＦＴ１に供給される。また、このようなデータ信号は、ゲート線３０６を伝送される選択信号に同期したものである。上記データ線３１２において、入力バッファ３１１の前段にはＥＳＤ保護素子６０が、また先端にはＥＳＤ保護素子６１が設けられている。これらＥＳＤ保護素子６０、６１は、各々に直列接続してダイオード接続とした薄膜トランジスタＴＦＴ−Ａ、ＴＦＴ−Ｂからなり、静電保護回路として動作する。

保持トランジスタＴＦＴ１は、ゲート線３０６を介して供給される選択信号に従ってオン／オフし、駆動トランジスタＴＦＴ２をスイッチングさせる。発光素子３２１は、駆動トランジスタＴＦＴ２のＯＮ／ＯＦＦ状態及びデータ信号のＬ（ロー）／Ｈ（ハイ）状態に応じて発光／非発光は制御される。

すなわち、上記選択信号は、後述するシフトレジスタにスタート信号を入力し、クロック信号に同期させてスタート信号を転送させることにより生成される。そして、このように生成された選択信号は、ゲート線３０６を介して保持トランジスタＴＦＴ１に供給されて発光素子３２１を選択する。そして、データ信号が保持トランジスタＴＦＴ１を介して駆動トランジスタＴＦＴ２に入力されることにより、選択信号によって選択された発光素子３２１を点灯／非点灯させるようになっている。

なお、図２に示すように、入力バッファ３１１の後段にもＥＳＤ保護素子６２を設けるようにしても良い。ＥＳＤ保護素子６２は、前述したＥＳＤ保護素子６０、６１と同様に、直列接続してダイオード接続とした薄膜トランジスタＴＦＴ−Ａ、ＴＦＴ−Ｂからなり、静電保護回路として動作する。

次に、図３は、本ラインヘッド１の回路レイアウトを示す模式図である。なお、図１に対応する部分には同一の符号を付けている。この図３に示すように、シフトレジスタ３０３は、制御信号線であるスタート信号線３０４とクロック信号線３０５との間に配置されている。また、スタート信号線３０４に隣接して、データ線３１２および保持トランジスタＴＦＴ１が発光素子３２１の配列方向に沿って配置されている。さらに、データ線３１２および保持トランジスタＴＦＴ１に隣接して、発光素子３２１および駆動トランジスタＴＦＴ２が一列状態で配置されている。

そして、発光素子３２１及び駆動トランジスタＴＦＴ２に隣接して、電源配線３０１が配置され、電源配線３０１に隣接して、グランド配線３０２が配置されている。また、発光素子３２１および駆動トランジスタＴＦＴ２の裏側には、グランド配線３０２を裏側に引き出すためのグランドコンタクト部３０２ａと、背面陰極３０２ｂが配置されている。また、ＥＳＤ保護素子６０は入力バッファ３１１に隣接して、またＥＳＤ保護素子６１はデータ線３１２の終端近傍に配置されている。

本ラインヘッド１の構成において特徴的な点は、データ線３１２の各所にＥＳＤ保護素子６０，６１，６２を設けたことにある。図３に示したように、データ線３１２は発光素子３２１の配列方向に沿って長く設けられるので、データ線３１２の先端に近いほどインピーダンスが高くなり、静電気が重畳したときに高電圧が発生する。したがって、少なくともデータ線３１２の先端にＥＳＤ保護素子６１を設けることによってデータ線３１２に接続する回路の静電破壊を防止することが可能となる。また、このＥＳＤ保護素子６１に加えて、ＥＳＤ保護素子６０，６２を設けることにより、さらに確実に静電破壊を防止することが可能となる。

次に、本実施形態に係る画像形成装置、つまり上述したラインヘッド１を４つのラインヘッド１１Ｋ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙとして用いた画像形成装置について説明する。

最初に、図４に示すブロック図を参照して、本画像形成装置の画像データの処理に関する機能構成を説明する。本画像形成装置の全体動作を制御する全体制御部には、ＣＰＵ、画像処理回路等で構成されるデータ処理ブ９と、元画像データ等を記憶する記憶部１０が設けられている。また、本画像形成装置は白黒画像に加えてカラー画像をも形成するものであり、画像を形成する際の原色である「黒」、「シアン」、「マゼンタ」、「イエロー」に対応する４つのラインヘッド１１Ｋ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙが設けられている。

ここで、上記ラインヘッド１１Ｋ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙの符号の末尾に付されたアルファベットＫ、Ｃ、Ｍ、Ｙは、それぞれ画像を形成する際の原色である黒、シアン、マゼンタ、イエローを意味している。このようなアルファベットＫ、Ｃ、Ｍ、Ｙの付記は、以下に説明する他の部材についても同様である。

データ処理部９は、外部のホストコンピュータから画像形成装置に送信されて記憶部１０に記憶されている元画像データ（ビットマップデータ）を読み出して、スクリーン処理、色変換処理、データ変換処理、データ転送処理を行うものである。スクリーン処理は、画像形成装置のプロセス条件とのマッチングを取り、階調再現性を確保することを目的として行われるものであり、万線パタ−ン、誤差拡散パターン、網点パターン等を組み合わせた処理である。

色変換処理は、スクリーン処理された画像データを各ラインヘッド１１Ｋ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙに対応した色に分解したデータに変換するものである。データ変換処理は、色変換処理された画像データを各ラインヘッド１１Ｋ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙへの送信用データ信号に変換する処理である。データ転送処理は、上記送信用データを各ラインヘッド１１Ｋ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙに転送する処理である。

図５は、本実施形態に係る画像形成装置の機構構成を示す縦断側面図である。この画像形成装置は、同様な構成の４個のラインヘッド１１Ｋ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙを、対応する同様な構成である４個の感光体ドラム１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙの露光位置にそれぞれ配置したものであり、タンデム方式の画像形成装置として構成されている。

この画像形成装置は、駆動ローラ１３と従動ローラ１４とテンションローラ１５が設けられており、テンションローラ１５によりテンションを加えて張架されて、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１６を備えている。この中間転写ベルト１６に対して所定間隔で配置された４個の像担持体としての外周面に感光層を有する感光体１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙが配置される。

感光体ドラム１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙは、中間転写ベルト１６の駆動と同期して図示矢印方向（時計方向）へ回転駆動される。また、各感光体ドラム１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙの周囲には、各感光体ドラム１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙの外周面を一様に帯電させるコロナ帯電器１７Ｋ、１７Ｃ、１７Ｍ、１７Ｙと、このコロナ帯電器１７Ｋ、１７Ｃ、１７Ｍ、１７Ｙによって一様に帯電させられた各感光体ドラム１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙの外周面を当該各感光体ドラム１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙの回転に同期して順次ライン走査するラインヘッド１１Ｋ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙが設けられている。

さらに、各感光体ドラム１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙの周囲には、上記ラインヘッド１１Ｋ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙで形成された静電潜像に現像剤であるトナーを付与してトナー像とする現像装置１８Ｋ、１８Ｃ、１８Ｍ、１８Ｙと、この現像装置１８Ｋ、１８Ｃ、１８Ｍ、１８Ｙによって現像されたトナー像を一次転写対象である中間転写ベルト１６に順次転写する転写手段としての一次転写ローラ１９Ｋ、１９Ｃ、１９Ｍ、１９Ｙと、転写された後に各感光体ドラム１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙの表面に残留しているトナーを除去するクリーニング装置２０Ｋ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｙとが設けられている。

ここで、各ラインヘッド１１Ｋ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙは、上述した有機ＥＬ発光素子の配列方向が各感光体ドラム１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙの母線に並行となるように固定されている。また、各ラインヘッド１１Ｋ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙの発光エネルギーのピーク波長と各感光体ドラム１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙの感度ピーク波長とは、略一致するように設定されている。

現像装置１８Ｋ、１８Ｃ、１８Ｍ、１８Ｙは、例えば、現像剤として非磁性一成分トナーを用いるもので、その一成分現像剤を例えば供給ローラで現像ローラへ搬送し、現像ローラ表面に付着した現像剤の膜厚を規制ブレードで規制し、その現像ローラを各感光体ドラム１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙに接触あるいは押厚させることにより、各感光体ドラム１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙの電位レベルに応じて現像剤を付着させることによりトナー像として現像するものである。

このような４色の単色トナー像形成ステーションにより形成された黒、シアン、マゼンタ、イエローの各トナー像は、一次転写ローラ１９Ｋ、１９Ｃ、１９Ｍ、１９Ｙに印加される一次転写バイアスにより中間転写ベルト１６上に順次一次転写され、中間転写ベルト１６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２１において用紙等の記録媒体Ｐに二次転写され、定着部である定着ローラ対２２を通ることで記録媒体Ｐ上に定着され、排紙ローラ対２３によって、装置上部に形成された排紙トレイ２４上へ排出される。なお、二次転写ローラ２１は、中間転写ベルト１６との間で二次転写部を形成するものである。

なお、この機構構成において、符号２５は多数枚の記録媒体Ｐが積層保持されている給紙カセット、２６は給紙カセット２５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、２７は二次転写ローラ２１の二次転写部への記録媒体Ｐの供給タイミングを規定するゲートローラ対、２８は二次転写後に中間転写ベルト１６の表面に残留しているトナーを除去するクリーニングブレードである。

このような画像形成装置によれば、本実施形態に係るラインヘッド１を用いているので、ラインヘッド１における各種回路の静電破壊を防止することが可能であり、よって不具合発生の防止、安定動作を実現することが可能となる。

なお、本願発明は、上記実施形態に限定されることなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態では、データ線３１２にＥＳＤ保護素子６０，６１を設けることによりデータ線３１２に接続された各種回路の静電破壊を防止することについて説明したが、このデータ線３１２と同様に発光素子３２１の配列方向に沿って長く設けられる配線にスタート信号線３０４，クロック信号線３０５等の制御信号線がある。したがって、このような制御信号線にＥＳＤ保護素子を設けることによって、当該制御信号線に接続された回路の静電破壊を防止することが可能となる。

（２）上記実施形態ではＥＳＤ保護素子６０〜６２を保持トランジスタＴＦＴ１や駆動トランジスタＴＦＴ２と同様に薄膜トランジスタによって形成した。これは、ＥＳＤ保護素子６０〜６２を保持トランジスタＴＦＴ１及び駆動トランジスタＴＦＴ２と同様に基板上に作り込むことを可能とするためのものであるが、本発明はこれに限定されるものではない。
（３）上記実施形態ではタンデム方式の画像形成装置について説明したが、本発明はタンデム方式に限定されるものではない。

本発明の一実施形態に係わるラインヘッドの一部回路構成を示す回路図である。本発明の一実施形態の変形例に係わるラインヘッドの一部回路構成を示す回路図である。本発明の一実施形態に係わるラインヘッドの回路レイアウトを示す模式図である。本発明の一実施形態に係わる画像形成装置の画像データの処理に関するブロック図である。本発明の一実施形態に係わる画像形成装置の機構構成を示す断面図である。

符号の説明

１ラインヘッド、６０〜６２ＥＳＤ保護素子、３１１入力バッファ、３０１電源配線、３０２グランド配線、３０２ｂ背面陰極、３０３シフトレジスタ、３０４スタート信号線、３０５クロック信号線、３０６ゲート線、３１０保護抵抗、３１２データ線、３１３引き出し線、３２１発光素子、

Claims

１ラインに複数の発光素子を配列した発光素子ラインを設けると共に、データ信号を前記発光素子に供給するデータ線及び前記発光素子の発光を制御するための制御信号を伝送する制御信号線を前記発光素子ラインに沿って設けたラインヘッドであって、
前記データ線あるいは／及び制御信号線の少なくとも終端に静電保護回路を設けることを特徴とするラインヘッド。
前記静電保護回路は、前記データ線に介挿されている入力バッファの前段にもさらに設けられていることを特徴とする請求項１記載のラインヘッド。
前記静電保護回路は、前記データ線に介挿されている入力バッファの後段にもさらに設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のラインヘッド。
発光素子が薄膜プロセスで形成される薄膜トランジスタで駆動される場合、前記静電保護回路は、薄膜プロセスで形成される薄膜トランジスタをダイオード接続したものであることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載のラインヘッド。
感光体と、
該感光体を一様に帯電させる帯電手段と、
請求項１〜４いずれかに記載のラインヘッドを備え、前記感光体を露光することにより形成対象画像の静電潜像を前記感光体上に形成する露光手段と、
前記感光体上の静電潜像をトナー像として現像する現像手段と、
前記感光体上のトナー像を転写材に転写させる転写手段と、
前記転写材上のトナー像を定着させる定着手段と
を具備することを特徴とする画像形成装置。
カラー画像を形成することを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。