JP4469766B2 - 電子プリンタ - Google Patents

Description

本発明は、有機・無機ＥＬパネル等のＥＬ表示体を用いた、電子プリンタ及び電子プリンタ用光源に関する。

近年、感光体上に、帯電、像露光、反転現像を繰り返して、直接カラートナー像を感光体上に重ね合わせた後、転写材へ一括転写するカラー画像形成方法が知られている（ＫＮＣプロセス）。

このプロセスの特徴は、感光体上で直接トナー像を重ねあわせる減法混色を行うことにあり、トナー像の上から次の潜像を形成し、現像を行うことになる。像露光は、感光体の外部や内部から行うことが可能である。

カラー画像を形成するには、トナー像を重ね合わせる減色混色が必要である。外部像露光方式では、既に感光体上にトナー像が有ることから、像露光波長に制約が生じる。

これに対し、２色目の像露光を感光体の内部から行う方法（内部像露光）では、感光体上のトナー層の光遮蔽の影響を受けずに潜像を形成できる特徴を有することから、トナー層電位の補正のみでよく、色補正の程度は大幅に軽減する。

内部像露光方式の感光体としては、ドラム形状とするのが標準的な使い方であり、光学系としてはレーザ光学系より、位置合わせや小型化が容易なＬＥＤヘッドが一般的である。ドラム径は、外部像露光方式と比べ３０〜４０％小径化できる。また、透明ドラム内部に配置したＬＥＤユニットによりドラム内部からの像露光するため、位置合わせ精度とトナー像の重ね合わせが向上する。

このように、内部像露光方式では、小型光学系であるＬＥＤヘッドとの組み合わせにより、位置合わせ精度と色重ねが原理的に改良された小型で高速のカラープリンタを実現できる。

また、一回転写方式は、転写方式で問題となるトナー像のちりやずれが少なく、高画質かに適している事、転写紙の制約がないなどの利点も有している。

しかしながら、ＬＥＤユニットを光源として用いた場合、ＬＥＤユニットからの光を集光し、主走査（ドラムの軸方向移動）を行う必要がある。また、外部像露光方式に比べれば、位置合わせ精度が改良されてはいるが、各色の書き出しタイミングが、ドラムの回転速度精度に依存する。また、ＬＥＤユニットをライン光源にして、主走査を省く方式もあるが、ＬＥＤ点光源の配列の精度は±５０μｍ程度と低く、さらにピッチも荒く、高精度のプリンタには不向きである。

本発明は、上記事情を考慮し、内部像露光方式における光源として、主走査等の動作が不要であり、各色の位置合わせを格段に向上させることができる電子プリンタを得ることを目的とする。

本発明の電子プリンタは、感光体ドラム本体と、感光体ドラム本体の外周面に巻回された内部光源と、内部光源の外周面に設けられた感光層と、を備える。感光体ドラム本体の外周面と内部光源との間には感光体ドラム本体に内部光源を貼り付けるための接着剤が設けられている。内部光源は、陰極を含む陰極電極層と、ＥＬ層と、正孔輸送層と、陽極を含む陽極電極層と、オンによりＥＬ層を発光させるドライブ用トランジスタとスイッチ用トランジスタとを含むＴＦＴ層と、キャパシターと、を備える。
そして、陰極電極層、ＥＬ層、正孔輸送層、陽極電極層、およびＴＦＴ層は、この順で感光体ドラム本体の外周面側から順に積層されている。感光層は、感光体ドラム本体の外周面側から順に、電荷発生層と、電荷輸送層と、を備えている。陽極、ドライブ用トランジスタ、およびスイッチ用トランジスタは、各々複数設けられており、一つの陽極に、一つのドライブ用トランジスタおよび一つのスイッチ用トランジスタが対応付けられている。陰極は、複数の陽極に対応して共通に１つ設けられている。そして、スイッチ用トランジスタがオンされるとキャパシターに電位が貯えられ、ＥＬ層からの発光により感光層に潜像を形成するように構成されている。

本発明の電子プリンタは、ドライブ用トランジスタがオン状態となることにより、複数の陽極の各々と陰極との間に電位差が生じること、を特徴とする。

本発明の電子プリンタは、さらに走査線と、信号線と、を含み、信号線から供給される信号がスイッチ用トランジスタを介してキャパシターに供給される。

光源として用いられる画素アレイは、ドラム全周に設けられているため、各画素の位置とドラム周面の位置との相対位置が常に一致するため、マトリクス状に配列される画素の管理のみで、複数の色の画像位置がずれることはない。

さらに、ドラム全周にあるため、面露光、走査露光、スリット露光等の全ての露光方式に対応することができる。なお、本発明では、所定の周方向幅の画像を一度に形成し、１つの色の現像が終了する毎に、この所定幅の画像毎に次の色に対応する画像を形成するようにしている。この結果、ドラム１回転で複数色の現像が行え、ドラム上に複数色の画像が重ねることができる。重ねられた画像は、転写部で転写材に転写され、定着部において定着させて排出するため、従来の多回転方式や、タンデム方式に比べて、１画像の処理が極めて短時間で済む。

以上説明した如く本発明に係るデジタルプリンタは、内部像露光方式における光源として、主走査等の動作が不要であり、各色の位置合わせを格段に向上することができるという優れた効果を有する。

図１には、本実施の形態に係る内部像露光式デジタルプリンタ１００が示されている。

ケーシング１０２の上部はエンジン部１０４とされ、画像形成に必要な各部品が組み付けられている。また、ケーシング１０２の下部には、給紙トレイ１０６が設けられている。給紙トレイ１０６には、シート材１０８が収容されている。この給紙トレイ１０６の上部には、積層されたシート材１０８を最上層から１枚ずつ送り出す図示しない枚葉装置が配設されている。これにより、シート材１０８は、搬送ローラ対１１０、１１２に挟持搬送され、エンジン部１０２へ送り込まれる構造である。

エンジン部１０２には、感光ドラム１１４が配設されている。この感光ドラム１１４は、図１の時計回り方向に定速で回転するようになっている。

感光ドラム１１４の周面には、電荷発生層１１６及び電荷輸送層１１８（図２参照、共に詳細後述）が層状に設けられており、電荷を蓄えることができる（帯電）。

この感光ドラム１１４の周囲には、複数の色（ＣＭＹＫ）毎の帯電部１２０と、現像部１２２が配設されている。なお、配置の順番は、感光ドラム１１４の時計回り方向に沿って、Ｙ色用帯電部１２０Ｙ、Ｙ色用の現像部１２２Ｙ、Ｍ色用帯電部１２０Ｍ、Ｍ色用の現像部１２２Ｍ、Ｃ色用帯電部１２０Ｃ、Ｃ色用の現像部１２２Ｃ、Ｋ色用帯電部１２０Ｋ、Ｋ色用の現像部１２２Ｋとなっている。各帯電部１２０では、感光ドラム１１４の表面をプラスに帯電し、現像部１２２では、マイナスに帯電されたトナーを供給するようになっている。すなわち、感光ドラム１１４には、各色の帯電部１２０と現像部１２２との間の領域において、後述する内部光源１２４によって各色の潜像が形成されるようになっている。

また、前記シート材１０８は、感光ドラム１１４の図１の下部に設けられた転写部１２６に搬送され、感光ドラム１１４の接線方向に沿って進み、転写部１２６において所定の圧力で感光ドラム１１４に押圧されながら搬送されるようになっている。なお、この押圧時には、マイナス帯電されたトナーを引き寄せるための所定のプラス電圧が印可されている。

前記転写部１２６での転写が終了すると、感光ドラム１１４は、回転を継続し、クリーナー部１２８を通過することによって、周面がクリーニングされ、前記最初の帯電位置に戻るようになっている。

すなわち、本実施の形態では、感光ドラム１１４の１回転でフルカラー画像に必要な複数の色の現像、転写を行うことができる。

転写部１２６を通過したシート材１０８は、定着部１３０へと搬送され、所定温度の熱と、所定の圧力で転写されたトナーを定着させ、ケーシング１０２外から排出され、排出トレー１３２上に送られる。

前記感光ドラム１１４の周面に設けられた電荷発生層１１６及び電荷輸送層１１８の内側には、これらの層に沿うように、面状の前記内部光源アレイ１２４が設けられている。
（内部光源の構造）
図２には、感光ドラム１１４の外周の一部の断面構造が示されている。

ドラム本体の外周部１１４Ａには、接着剤層１３２を介して内部光源アレイ１２４としてのＥＬ画素アレイ１３４が巻回されて貼り付けられている。

ＥＬ画素アレイ１３４は、前記接着剤層１３２側から陰極電極層１３６（アルミニウムリチウム合金製）、蛍光物質層１３７、正孔（ホール）輸送層１３８（発光物質層１３７と正孔輸送層１３８をベース層と呼ぶ。）、層間絶縁膜１４０、接着剤層１４２（ＳｉＯ₂）、陽極電極層１４３、ＴＦＴ層１４４が順次設けられている。ドラム本体にＥＬ画素アレイが貼り付けられた後、その表面にコート層１４５が形成され、電荷発生層１１６、電荷輸送層１１８が順次形成されて感光ドラム１１４が出来上がる。

ＴＦＴ層１４４は、図３及び図５に示すように、画素部１４４Ｐと回路部１４４Ｃとに分けられており、画素部１４４Ｐは、マトリクス状に分割され、独立して蛍光物質の発光制御が可能な画素の集合体である。また、回路部１４４Ｃは、この画素の発光制御を行うためのドライバであり、ＴＦＴ層１４４の隣り合う２辺（Ｘドライバ部１４４ＣＸ及びＹドライバ部１４４ＣＹ）に跨がって配設されている。なお、ＴＦＴ層１４４の回路部１４４ＣにおけるＸドライバ部１４４ＣＸはＥＬ表示体１３４の巻回したときの重ね合わせ下側とすることにより、ドラムのほぼ全周を帯電可能領域としている（図３参照）。なお、重ね合わせた部分は、通常であると周回段差が生ずるが、重ねの層構造を工夫することにより、段差のないスムーズな面を得ている。この継ぎ目の箇所は、殆どギャップはないが、継ぎ目線をドラム回転初期位置とすることが好ましい。

ＴＦＴ層１４４の画素部１４４Ｐには、図４R>４に示す回路１４４Ａが込み込まれている。

この回路１４４Ａにおいて、走査線１４６がＹドライバ部１４４ＣＹからの信号を伝達する線であり、信号線１４８がＸドライバ部１４４ＣＸからの信号を伝達する線であり、座標ｘ,ｙに基づいて発光する画素を選択することによって、所望の画素を所定の階調で発光させることができる。キャパシター線１５０は、キャパシターの基準電位を与えるための手段であり、信号線からの電位がキャパシター１５１に蓄えられる。

ここで、図５に示される如く、ＴＦＴ層１４４の回路部１４４Ｃで、画素部１４４Ｐ上の各回路１４４Ａが制御される。すなわち、スイッチ用トランジスタ１５２がオンされ、キャパシター１５１に信号電位が蓄えられ、それがドライブ用トランジスタ１５４をオンさせる。このようにして、ドライブＴＦＴ１５４上の陽極と陰極電極層１３６との間に電位差が生じ、この部分に挟持されている蛍光物質層１３７が発光する構造となっている。正孔輸送層１３８は、陽極からのホールをＥＬ層１３７に注入し易くするための層である。なお、本実施の形態では、発色色は可視光であり、それぞれの信号線からの電圧情報に基づいて階調が表現されるようになっている。

上記実施の形態における、ＥＬ画素アレイ１３４は、図６の上から順番に記載されている工程を経て形成される。工程順は、剥離層形成→ＴＦＴ素子形成→層間絶縁膜形成→コンタクトホール形成→透明電極層形成→バンク形成→ホール輸送層形成→ＥＬ層形成→電極層形成となっている。

剥離層は例えば、アモルファスＳｉ：Ｈで形成され、レーザ光を照射することで、その部分が剥離してＥＬ画素アレイを基台から剥がすことができる。剥ぎ取ったＥＬ画素アレイ１３４は図３に示されるようにドラム本体上に巻回されて貼り付けられる。その後、コート層１４５、電荷発生層１１６、電荷輸送層１１８が順次形成され、感光ドラム１１４になる。

上記構成の内部光源では、感光ドラム１１４の周面に対して、それぞれ定位置の画素が存在するため、複数色の画像の位置ずれが全くない状態で潜像を形成することができる。

潜像の形成の順は、感光ドラム１１４を定速で回転しながら、感光ドラム１１４の前記初期位置がクリーナー部１２８を通過した時点で、最初の色（Ｙ色）用の帯電部１２０Ｙによって帯電していき、Ｙ色用画像信号に基づいて内部光源１２４からの光で潜像を形成し、現像部１２２Ｙによって現像した後、次の色（Ｍ色）のために帯電部１２０Ｍで帯電し、Ｍ色用画像信号に基づいて、潜像を書き換えていくことを、全ての色に対して行う。すなわち、画像形成途中において、各色の帯電と現像とを同時に進行させることができるようになっている。

以下に本実施の形態の作用を説明する。

プリント指示があると、まず、感光ドラム１１４を回転させ、初期位置、すなわちＥＬ表示体１３４を周回させたときにＸドライバ部１４４ＣＸと重なる端部の継ぎ目部がクリーナー部１２８を通過した時期を検出する。

この時点から、クロックをスタートさせ、タイミングｔｙ秒、ｔｍ秒、ｔｃ秒、ｔｋ秒後にそれぞれの色の帯電、潜像形成（ＥＬ発光）、現像（トナー供給）を開始する。このタイミングｔｙ秒、ｔｍ秒、ｔｃ秒、ｔｋ秒は、前記初期位置から各色の帯電部１２０までの移動量と、感光ドラム１１４の線速度によって決まるものであり、各帯電部１２０が等ピッチの場合は、各時間間隔差αは等しくなる。すなわち、初期位置を通過してからｔｙ秒後に帯電部１２０ｙの帯電を開始し、一定時間α経過後（初期位置を通過してからｔｍ後）に帯電部１２０Ｍの帯電を開始し、さらに一定時間α経過後（初期位置を通過してからｔｃ秒後）に帯電部１２０Ｃの帯電を開始し、さらに一定時間α経過後（初期位置を通過してからｔｋ秒後）に帯電部１２０Ｋの帯電を開始する。

感光ドラム１１４の初期位置が転写部１２６を通過するのと同期して、シート材１０８が給紙トレイ１０６から持ち出され、先端部が転写部１２６へ入り込む。このため、各色のトナーが重ねて付着した感光ドラム１１４の画像領域と重ね合わされ、所定の圧力で挟持される。このとき、転写部１２６では、プラスの電位が生じており、マイナスに帯電されたトナーがシート材１０８に転写し易くなっている。これにより、確実にトナーがシート材１０８に転写される。

シート材１０８は、次工程の定着部１３０へと搬送され、定着処理された後、排出トレイ１３２へ排出される。また、感光体ドラム１１４は、初期位置がクリーナー部１２８へと至り、次のプリント指示を待つ。

本実施の形態によれば、感光ドラム１１４の周面に沿って、ＥＬ画素アレイ１３４を全周にわたって貼り付け内部光源１２４とし、感光ドラム１１４の画像形成領域の全てに、ＴＦＴ層１４４で制御可能な画素を割り付けたため、従来のＬＥＤを用いた内部光源のように、主走査方向に移動させる機構が不要となり、各色毎の画像位置がずれる要素が全くなくなる。このため、フルカラー画像において、色ずれ等が全くなく、高画質の画像を得ることができる。

また、上記画像形成制御によれば、各色が同時に帯電、潜像形成、現像を行う時期があり、その分、従来の多回転式やタンデム式の露光方式に比べ、処理時間を短縮することができる。

なお、本実施の形態では、フラットベット型の露光部とし、その下面側のＥＬ画素アレイ１３４を光源として配し、上面側に各色の帯電部及び現像部、転写部、定着部を設け、フラットベット型の露光部を左右に定速で移動させながら画像を形成するようにしてもよく、薄型のデジタルプリンタを実現することができる。

本実施の形態に係るデジタルプリンタの概略構造図である。 ドラムの外周に設けられた内部光源を含む外周部の断面図である。 （Ａ）はＴＦＴ層の周回状態を示す斜視図、（Ｂ）はＴＦＴ層の周回状態を示す正面図である。 ＴＦＴ層の各画素部に設けられた回路図である。 ドラム上の画素と回路図との配置状態を示す展開図である。 ＥＬ表示体の製造プロセス図である。

符号の説明

１００ デジタルプリンタ
１１４ 感光ドラム
１２０ 帯電部
１２２ 現像部
１２４ 内部光源
１３４ ＥＬ表示体
１４４ ＴＦＴ層
１４４Ｐ 画素部
１４４Ｃ 回路部
１４４ＣＸ Ｘドライバ部
１４４ＣＹ Ｙドライバ部

Claims (3)

1. 感光体ドラム本体と、
   前記感光体ドラム本体の外周面に巻回された内部光源と、
   前記内部光源の外周面に設けられた感光層と、を備え、
   前記感光体ドラム本体の外周面と前記内部光源との間には前記感光体ドラム本体に前記内部光源を貼り付けるための接着剤が設けられており、
   前記内部光源は、
   陰極を含む陰極電極層と、
   ＥＬ層と、
   正孔輸送層と、
   陽極を含む陽極電極層と、
   オンにより前記ＥＬ層を発光させるドライブ用トランジスタとスイッチ用トランジスタとを含むＴＦＴ層と、
   キャパシターと、を備え、
   前記陰極電極層、前記ＥＬ層、前記正孔輸送層、前記陽極電極層、および前記ＴＦＴ層は、この順で前記感光体ドラム本体の外周面側から順に積層されており、
   前記感光層は、前記感光体ドラム本体の外周面側から順に、電荷発生層と、電荷輸送層と、を備えており、
   前記陽極、前記ドライブ用トランジスタ、および前記スイッチ用トランジスタは、各々複数設けられており、一つの前記陽極に、一つの前記ドライブ用トランジスタおよび一つの前記スイッチ用トランジスタが対応付けられており、
   前記陰極は、前記複数の陽極に対応して共通に１つ設けられており、
   前記スイッチ用トランジスタがオンされると前記キャパシターに電位が貯えられ、前記ＥＬ層からの発光により前記感光層に前記潜像を形成するようにした、
   電子プリンタ。
2. 請求項１に記載の電子プリンタにおいて、
   前記ドライブ用トランジスタがオン状態となることにより、前記複数の陽極の各々と前記陰極との間に電位差が生じること、
   を特徴とする電子プリンタ。
3. 請求項２に記載の電子プリンタにおいて、
   さらに走査線と、信号線と、を含み、
   前記信号線から供給される信号が前記スイッチ用トランジスタを介して前記キャパシターに供給されること、
   を特徴とする電子プリンタ。

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