画像形成装置
【課題】画像形成の生産性を低下させることなく、色ずれを高い精度で補正し、かつ小型化を実現可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】 複数の発光素子が配列してなる発光素子アレイチップ５２、発光素子アレイチップ５２が複数実装された基板５１、発光素子アレイチップ５２の出射光束を結像するレンズアレイ５４、及び基板５１の周囲に形成されたハウジング部材５０を少なくとも有し、被露光面１１ａを露光する光プリントヘッド１３を複数備え、
光プリントヘッド１３が配置される箇所のうち、環境温度が最も高温になる箇所に配置される光プリントヘッド１３が、予め設定された最適ピント位置に対し、被露光面１１ａから光軸に沿って遠くなる位置に設置されることを特徴とする画像形成装置。
【解決手段】 複数の発光素子が配列してなる発光素子アレイチップ５２、発光素子アレイチップ５２が複数実装された基板５１、発光素子アレイチップ５２の出射光束を結像するレンズアレイ５４、及び基板５１の周囲に形成されたハウジング部材５０を少なくとも有し、被露光面１１ａを露光する光プリントヘッド１３を複数備え、
光プリントヘッド１３が配置される箇所のうち、環境温度が最も高温になる箇所に配置される光プリントヘッド１３が、予め設定された最適ピント位置に対し、被露光面１１ａから光軸に沿って遠くなる位置に設置されることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体書込方式光学系を用い、複数色のトナー像を重ね合わせてカラー画像を形成可能な画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、レーザプリンタやデジタル複写機等の画像形成装置のカラー化が急速に進み、これらの機器に用いられる露光装置としての光プリントヘッドは、高速化のニーズから、複数の感光体に対して一度に複数の走査線を形成できるものが望まれている。このような光プリントヘッドを備え、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）に対応した四つの感光体を記録材搬送ベルトや中間転写体に沿って並べたタンデム型のカラー画像形成装置などが知られている。
【０００３】
従来、タンデム型カラー画像形成装置は、ポリゴンミラーを25,000rpm以上の高速で高精度に回転させ、半導体レーザ等の光源から出射された光束を光走査することにより、高速かつ高画質な画像形成を実現してきた。しかしながら、ポリゴンミラーの高速回転により消費電力が増加し、その発熱が走査レンズなどの光学素子の特性の劣化を招いてレーザビームのスポット位置が変動する原因となったり、騒音を発生させたりする不具合があった。
【０００４】
一方、ポリゴンミラーを高速回転するのではなく、発光素子アレイ（ＬＥＤＡ）とロッドレンズアレイを用いて光スポットを形成する固体書込方式の光プリントヘッドが知られている。
【０００５】
光プリントヘッドは、１画素毎にひとつの発光部を有し、画像書込幅を包含するように長尺（光走査方式の主走査方向）全長に渡って発光部が均一に実装される。しかしながら、発光部を基板に実装する際にばらつきが生じることにより、所望の発光領域幅、すなわち全露光幅もばらつくという問題がある。
【０００６】
また、タンデム型カラー画像形成装置においては、各々の感光体に近接するように光プリントヘッドが配置されるが、装置内のレイアウトによりそれぞれの感光体周辺の温度が異なり、光プリントヘッドの環境温度も異なることになる。
【０００７】
製造時の全露光幅のばらつき量に加え、温度環境の差により実装基板の熱膨張量に差異が生じることにより、全露光幅のばらつきが拡大し、主走査方向の色ずれが拡大する恐れがある。
【０００８】
この色ずれを補正するために、露光位置の補正処理を実行可能な画像形成装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１には、所定の画素ピッチｐ（μｍ）に応じて配列された複数のＬＥＤ発光素子を熱膨張係数ｕ（μｍ／℃）の支持体で支持したヘッド構造を有し、複数のＬＥＤ発光素子を選択的に駆動して感光体ドラムの表面を露光するプリントヘッドと、感光体ドラムの表面をプリントヘッドで露光する際の露光位置を補正する位置補正部と、プリントヘッドの温度を測定する温度センサを含み、この温度センサの測定結果から求めたプリントヘッドの温度変化量がｐ／ｕのｋ倍（ｋはゼロを除く整数）以上となった場合に、位置補正部で露光位置の補正処理を実施するように制御する補正タイミング制御部を備える装置が記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、温度変動による露光位置の位置補正は、所謂主走査方向のレジスト変動に対する効果を有するのみであり、光プリントヘッドの露光幅全体の温度変化による変動には対応できず、画像劣化を抑制できないという問題がある。
【００１０】
さらに、位置補正処理を実施する制御手段や、光プリントヘッドの温度を測定する温度センサを設けることは、装置の大型化や高コスト化の原因となり、さらに生産性の低下にもつながるおそれがある。
タンデム型カラー画像形成装置の一層の小型化の要求に対しては、感光体の小径化とともに、光プリントヘッドにも小型化（狭幅化）が必要となる。
【００１１】
そこで、本発明は上記課題を鑑み、画像形成の生産性を低下させることなく、色ずれを高い精度で補正し、かつ小型化を実現可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明に係る画像形成装置は、
複数の発光素子が配列してなる発光素子アレイチップ、前記発光素子アレイチップが複数実装された基板、前記発光素子アレイチップの出射光束を結像するレンズアレイ、及び前記基板の周囲に形成されたハウジング部材を少なくとも有し、被露光面を露光する光プリントヘッドを複数備える画像形成装置において、
前記光プリントヘッドが配置される箇所のうち、環境温度が最も高温になる箇所に配置される前記光プリントヘッドが、予め設定された最適ピント位置に対し、前記被露光面から光軸に沿って遠くなる位置に設置されることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る画像読取レンズによれば、画像形成の生産性を低下させることなく、色ずれを高い精度で補正し、かつ小型化を実現可能な画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の画像形成装置の実施態様の一例を示す断面の模式図である。
【図２】本発明の画像形成装置の実施態様の他の例を示す断面の模式図である。
【図３】光プリントヘッドの実施態様の一例を説明するための（Ａ）斜視図、（Ｂ）レンズアレイの模式図、及び（Ｃ）基板の模式図である。
【図４】光プリントヘッドの一例を示す断面図である。
【図５】デフォーカスに対するビームスポット径を示すグラフである。
【図６】光プリントヘッドの配置の一例を示す斜視図である。
【図７】光プリントヘッドの配置の一例を示す断面図である。
【図８】光プリントヘッドへのデータ伝送の一例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る画像形成装置について、図面を参照して説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
【００１６】
図１は、本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示した構成図である。
画像形成装置１０は、イエロー（Ｙ）用、マゼンタ（Ｍ）用、シアン（Ｃ）用、及びブラック（Ｋ）用の感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋを並列に配置したタンデム型のカラー画像形成装置である。中間転写ベルト２１には各色に対応した感光体１１Ｋ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｙが並列順に等間隔で配設されている。感光体１１Ｋ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｙは同一径に形成されたもので、その周囲には電子写真プロセスに従い各部材が順に配設されている。
【００１７】
感光体１１Ｙを例に説明すると、帯電器１２Ｙ、光プリントヘッド（露光装置）１３Ｙ、光プリントヘッド１３Ｙから出射された画像データに基づく出射光ＬＹ、現像装置１４Ｙ、転写ローラ１５Ｙ、クリーニング手段１６Ｙが順に配設されている。これら１１〜１６で構成される単位を画像形成ユニットという。他の感光体１Ｍ，１Ｃ，１Ｋについても同様である。
【００１８】
本実施形態では、感光体１１（１１Ｋ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｙ）を各色毎に設定された被露光面とするものであり、各々に対して光プリントヘッド１３（１３Ｋ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｙ）から出射光Ｌ（ＬＫ、ＬＭ，ＬＣ、ＬＹ）が各々に対応するように設けられている。
なお、光プリントヘッド１３は、感光体１１との間隔を所望の長さにするため、調整可能な間隔調整部材を介し、感光体１１の回転軸受保持部材等に接触させ固定されている。
【００１９】
帯電器１２Ｙ（図１では帯電ローラを用いた方式を想定して示しているが、この態様に限定するものではない）により表面を均一に帯電された感光体１１Ｙは、矢印の方向に回転することによって出射光ＬＹを副走査し、感光体１１Ｙ上に静電潜像が形成される。
また、光プリントヘッド１３Ｙによる出射光ＬＹの照射位置よりも感光体１１Ｙの回転方向下流側には、感光体１１Ｙにトナーを供給する現像器１４Ｙが配設され、イエローのトナーが供給される。現像器１４Ｙから供給されたトナーは、静電潜像が形成された部分に付着し、トナー像が形成される。同様に感光体１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋには、それぞれＭ、Ｃ、Ｋの単色トナー像が形成される。
【００２０】
各感光体１１の現像器１４の配設位置よりもさらに回転方向下流側には、中間転写ベルト２１が配置されている。中間転写ベルト２１は、両端にある複数のローラに巻付けられ、図示しないモータの駆動により矢印方向に移動搬送されるようになっている。中間転写ベルト２１は各感光体１１で現像された各々単色画像を順次重ねあわせて転写し、中間転写ベルト２１上にカラー画像を形成するようになっている。
【００２１】
転写ローラ１５はバイアスを印加して、感光体１１上のトナーを中間転写ベルト２１に転写し、４色のトナー像が中間転写ベルト２１上で重ね合わされる。
その後、２次転写ローラ２３にバイアスを印加し、給紙トレイ２５から搬送ベルト２２により破線の矢印の方向に搬送された転写紙に４色のトナー像を一括して転写する。
カラー画像が形成された転写紙等の媒質は定着器２４へ送られて定着処理された後、排紙される。
【００２２】
画像形成装置１０内部は、運転を続けることにより温度分布が生じる。運転開始直後（初期プリント時）には温度分布は少ないが、連続してプリントを行った場合、定着ユニット２４が発熱する時間が増加することに伴い、経時的に定着ユニット２４周囲の温度が上昇する。図１に示す実施態様では、４色の画像形成ユニットの並びは、中間転写ベルト２１に対して上流から下流に向かってＫ，Ｍ，Ｃ，Ｙの順としており、Ｙの画像形成ユニットの温度が最も高く（例えば、光プリントヘッド１３の配置箇所における環境温度の上昇が最大３〜５℃）、他のＫ，Ｍ，Ｃの画像形成ユニットの温度はほぼ同等（例えば、光プリントヘッド１３の配置箇所における環境温度の上昇が０〜１℃）である。
【００２３】
図２は、本発明に係る画像形成装置の他の実施形態を示した構成図である。
画像形成装置１０は、図１に示したイエロー（Ｙ）用、マゼンタ（Ｍ）用、シアン（Ｃ）用、ブラック（Ｋ）用に加え、さらに透明色（Ｔ）用の感光体１１Ｔを並列に配置したタンデム型のカラー画像形成装置である。透明トナーを使用することにより、形成される画像の光沢感を向上させることができる。画像形成方法としては、図１に示した画像形成装置による方法と同様である。
【００２４】
図３（Ａ）〜（Ｃ）、及び図４に光プリントヘッド１３の一実施態様を示す。
図３（Ａ）に示すように、光プリントヘッド１３は、複数の発光素子（以下、「ＬＥＤ素子」、「発光部」ともいう。）が配列してなる発光素子アレイチップ（ＬＥＤＡ）５２、発光素子アレイチップ５２が複数実装された基板５１、発光素子アレイチップ５２の出射光束を結像するレンズアレイ（以下、「結像光学素子」ともいう。）５４を有し、図４に示すように基板５１の周囲にはハウジング部材５０が形成されている。また、図３（Ｃ）に示すように、基板５１には、発光素子アレイチップ５２が感光体１１の長手方向に沿うようにライン状に実装されており、さらに発光素子５２ａを駆動する駆動ＩＣ５３も複数実装されている。
【００２５】
ＬＥＤ素子５２ａは、所定の点あるいは所定の面から拡散光を放射するものであるため、感光体１１の被露光面上に集光し、潜像を形成するためには、該拡散光を結像光学素子５４により微少なスポットに結像する必要がある。結像光学素子５４としては、例えば、マイクロレンズアレイや、屈折率分布型ロッドレンズアレイ等を用いることができる。
【００２６】
図３（Ｂ）に示す結像光学素子５４は、屈折率分布を有するロッドレンズ５４ａを束ねたガラス製のロッドレンズアレイの例を示したものである。ロッドレンズアレイ５４は、ロッドレンズ５４ａを２列の千鳥配列状に束ねたものであり、半径方向に２次曲線分布状の屈折率分布を有する円柱状の屈折率分布型ロッドレンズの例として図示している。ロッドレンズ５４ａの隙間５４ｂは、不透明樹脂が充填され硬化されており、ロッドレンズ５４ａ間を漏れるフレア光を抑えている。ロッドレンズ５４ａの両側からレンズと同等の線膨張係数をもつガラスを分散させた樹脂製の部材５４ｃでロッドレンズ５４ａを保持している。
【００２７】
図３（Ｃ）に示す基板５１上には、発光素子アレイチップ５２が書込幅に対応して数十〜数百個程度実装されている。各発光素子アレイチップ５２内には、ＬＥＤ素子５２ａが間隔Ｐｉで数十〜数百個程度配列されている。主走査方向に隣り合う発光素子アレイチップ５２は、その端部に位置するＬＥＤ素子５２ａの隣接間隔Ｐｔが所定の間隔（例えば、Ｐｉと同じ値）になるように配置され実装される。
【００２８】
なお、発光素子アレイチップ５２の幅（主走査方向の長さ）は、ウェハからの採り個数が最大となるように生産上設定される定型幅となる。
例えば、６００ｄｐｉ、Ａ４幅（２１０ｍｍ）では、ＬＥＤ素子５２ａの全数として４２．３μｍ（＝Ｐｉ＝Ｐｔ）間隔で４，９６０個配列する必要があり、ＬＥＤ素子５２ａが１００個からなる発光素子アレイチップ５２の場合、５０個実装されることになる。
同様に１２００ｄｐｉ、Ａ３幅（２９７ｍｍ）では、ＬＥＤ素子５２ａの全数として１４，０００個程度配列する必要があり、ＬＥＤ素子５２ａが１００個からなる発光素子アレイチップ５２の場合、１４０個実装されることになる。
【００２９】
また、駆動トランジスタが集積化された駆動ＩＣ５３は、点灯させるＬＥＤ素子５２ａと駆動トランジスタとが１対１で対応するため、ＬＥＤ素子５２ａに応じた所望の個数が実装される。
【００３０】
図３（Ｃ）に示す基板５１の例では、主にガラスエポキシからなるプリント基板に複数のＬＥＤ素子５２ａが配列してなる発光素子アレイチップ５２が画素密度に合致するように所望の間隔で実装されている。具体的には、６００ｄｐｉの場合、発光素子アレイチップ５２内のＬＥＤ素子５２ａの間隔Ｐｉと、主走査方向に隣接する発光素子アレイチップ５２のＬＥＤ素子５２ａの間隔Ｐｔがともに４２．３μｍとなっている。なお、１２００ｄｐｉでは２１．２μｍとなる。
【００３１】
図３（Ｃ）中に示す光プリントヘッド１３の全露光幅をＤは、主走査方向のレジスト調整幅や、発光素子アレイチップ５２の取付誤差のマージン分を考慮して、画像書込幅Ｗよりも広く設定されている。例えば、Ａ４サイズでは、画像書込幅Ｗ＝２９７ｍｍに対し、全露光幅Ｄは５ｍｍ以上広く設定され、３０２ｍｍ以上とされる。なお、発光素子アレイチップ５２の幅が定型幅であることから、３０２ｍｍ以上で該定型幅の整数倍の値となる。
【００３２】
光プリントヘッド１３の主走査方向の露光幅Ｄは、ＬＥＤ素子５２ａの配列間隔Ｐｉ及びＰｔの誤差に起因する差異を有する。
配列間隔の誤差とは、具体的には、製造時に発生する光源配列誤差であって、製造時に各々ウェハ内の素子分割精度と実装装置の精度によるものである。
製造時の光源配列誤差のある初期状態（以降「初期」という）の間隔のばらつきは、装置の温度上昇に伴う熱膨張によって変化量が加算されるので、初期のばらつき量と光プリントヘッド１３が配置される環境温度により、主走査方向の全露光幅Ｄが大きく異なり、色ずれ等の画像劣化を生じる原因となる。特に、色ずれは、発光位置の変化量が問題となるため、熱膨張による変化の累積による全露光幅Ｄの温度変化量の最大値を極力小さくする必要がある。
【００３３】
図４の断面図に示すように、発光素子アレイチップ５２が実装された基板５１の周囲にはハウジング部材５０が形成され、発光素子アレイチップ５２とロッドレンズアレイ５４とが所望の配置（位置及び向き）となるように該ハウジング部材５０に包囲され固定されている。ここでいう包囲とは、基板５１の少なくとも３方向（図の下側、左側、右側）を囲み、基板５１の実装部品の上端がハウジング上端よりも低い位置となるよう配置された状態をいう。
【００３４】
ハウジング部材５０の内部に基板５１が収納されることにより、耐ノイズ性が向上する。具体的には、ハウジング部材５０を、導電性を有する材質としたり、導電性の表面処理加工を施すことにより、ハウジング部材５０の外部からの電気的な外乱ノイズ(例えば、装置内で隣接する帯電器１２からの高電圧ノイズ)を遮蔽することができる。
【００３５】
装置の温度上昇により、ハウジング部材５０にも熱膨張が生じる。基板５１とロッドレンズアレイ５４とを所望の位置に保持するハウジング部材５０が熱膨張することにより、図４中Ａで示す基板５１とロッドレンズアレイ５４との距離が広がる。そして、共役関係にあることから、ロッドレンズアレイ５４と感光体１１の結像面との間Ｂにおいてピント位置のずれが発生する。ピント位置のずれにより、集光ビームが劣化して所望のプロファイルが得られず、画像のドット形成に劣化が生じる。
【００３６】
図５に、１２００ｄｐｉの光プリントヘッド１３におけるデフォーカスに対するビーム径の変化を示す。
光プリントヘッド１３が最適ピント位置（ベストピント位置）であるデフォーカス０の位置にあるとき、ビーム径は３０μｍである。デフォーカスすることによりビーム径が拡大し、デフォーカス＋５０μｍまたは−５０μｍを超えると、レンズ特性の劣化によりサイドローブが大きくなリ（メインローブのビーム径を破線で示す）、画像のドット再現性が悪くなる。このため、光プリントヘッド１３は、熱膨張による変位を考慮するなどして、矢印で示すデフォーカス＋５０μｍから−５０μｍの範囲内となるように配置される必要がある。なお、デフォーカスの「＋」は感光体へ近づく方向、「−」は感光体から遠ざかる方向を示している。
【００３７】
本発明の画像形成装置の光プリントヘッド１３は、配置される箇所のうち、環境温度が最も高温になる箇所に配置される光プリントヘッド１３が、予め設定された最適ピント位置に対し、感光体１１の被露光面から光軸に沿って遠くなる位置に設置される。
感光体１１の被露光面から光軸に沿って遠くなる位置に設置するとは、図４の矢印Ｃの方向へシフトさせて配置することであり、図５に示すデフォーカスの「−」方向へシフトさせて配置することである。
【００３８】
配置される箇所のうち環境温度が最も高温になる箇所に配置される光プリントヘッド１３を、予め設定された最適ピント位置に対し、感光体１１の被露光面から光軸に沿って遠くなる位置に設置する方法としては、例えば、光プリントヘッド１３を固定する際に、シム（金属製の薄板）等を用いて感光体１１の被露光面から光軸に沿って遠ざける方法が挙げられる。これにより、温度上昇によるピント位置のずれの発生を防止して、集光ビームの劣化、画像のドット形成の劣化を抑制することができる。
【００３９】
図６及び図７に、光プリントヘッド１３の配置図を示す。
図６に示すように、光プリントヘッド１３を保持する位置決め部（図７に示す）と、感光体１１の回転中心を軸受保持する支持部とを有する側面板１７ａ，１７ｂが両側面（前後）に配置され、光プリントヘッド１３は、側面板１７に両端を支持される。
図７は側面板（前）１７ａ側から見た図である。図７に示すように、光プリントヘッド１３はピント方向位置決め部３１と副走査方向位置決め部３２に保持され、板バネ等の手段により作用されるピント方向からの押圧力３１ａ、副走査方向の押圧力３２ａを受け、感光体１１の表面に対し所定の位置に当接固定される。
【００４０】
一方、色ずれを高い精度で補正するためには、発光位置の変化量が問題となるため、熱膨張による変化の累積による全露光幅Ｄの温度変化量の最大値を極力小さくする必要がある。
そこで、本発明の画像形成装置の光プリントヘッド１３は、複数の光プリントヘッド１３のうち、主走査方向の露光幅である全露光幅Ｄが最も小さい光プリントヘッド１３が、環境温度が最も高温になる箇所に配置される。
全露光幅Ｄが最も小さい光プリントヘッド１３が、環境温度が最も高温になる箇所に配置されることにより、経時の温度変化における画像劣化（色ずれ）の少ないカラー画像形成装置を実現できる。
ここで、全露光幅Ｄの温度変化量は、プリント基板５１の熱膨張係数が発光素子アレイチップ５２の熱膨張係数よりも数倍高いので、実質的には主走査方向の複数の発光素子アレイチップ５２の間隔、すなわち図３（Ｃ）に示したＰｔの変化の累積による膨張変化量が支配的となる。
【００４１】
なお、間隔Ｐｉは、発光素子アレイチップ５２のベース部材の熱膨張係数（例えば、Ｓｉ：０．３×１０−５／℃や、ＡｌＧａＡｓ：０．６×１０−５／℃）に従い膨張し、間隔Ｐｔは、プリント基板５１の熱膨張係数（例えば、ＦＲ−４：２．５×１０−５／℃や、ＣＥＭ−３：１．３×１０−５／℃）に従い膨張する。
【００４２】
そこで、本発明の画像形成装置おける光プリントヘッド１３は、複数の光プリントヘッド１３のうち、初期の全露光幅Ｄが最大である光プリントヘッドの全露光幅をＤmax、初期の全露光幅Ｄが最小である光プリントヘッドの全露光幅をＤminとするとき、下記式（１）を満足するように配置される。
Ｄmax−Ｄmin≦Ｗ×α×ｔp ・・・式（１）
ただし、Ｗは画像書込幅、αは基板の長尺方向の熱膨張係数、ｔpは光プリントヘッドが配置された複数の箇所における環境温度の差異の最大値を表わす。
上記式（１）を満足することにより、初期及び経時の温度変化における画像劣化（色ずれ）のないカラー画像形成装置を実現できる。
【００４３】
図１に示すタンデム型カラー画像形成装置の例により説明する。
定着ユニット２４周囲の温度が上昇することにより、Ｙの画像形成ユニットの温度が最も高く、他のＫ，Ｍ，Ｃの画像形成ユニットの温度はほぼ同等であって、温度差が５℃（Ｋ，Ｍ，Ｃの画像形成ユニットに対し、Ｙの画像形成ユニットが５℃高温）とする。
主走査１２００ｄｐｉ（Ｐｉ＝２１．２μｍ）、発光素子アレイチップ５２の定型幅５．４ｍｍ（＝２５６素子×２１．２μｍ）、画像書込幅Ｗ＝３００ｍｍ、全露光幅Ｄ＝３０７．８ｍｍ（５７チップ分）、基板５１（材質ＣＥＭ−３）の熱膨張係数α＝１．３×１０−５／℃であるとき、式（１）は、
Ｄmax−Ｄmin≦１９．５μｍ
となる。
すなわち、４つの光プリントヘッド１３の初期のばらつき差を最大でも１９．５μm以内に抑える。
さらに、初期の全露光幅Ｄmax＝３０７．８１９５ｍｍのとき、Ｄmin＝３０７．８０００〜３０７．８１９５ｍｍの光プリントヘッド１３をカラー画像形成装置１０の製造組立前に予め選択しておき、全露光幅が最小Ｄminとなる光プリントヘッド１３を、環境温度が最も高温になる箇所として定着ユニット２４に一番近い箇所に選択的に配置する。
【００４４】
なお、上記式（１）の右辺が２０μｍ以下となることが好ましい。２０μm超えると、主走査方向の色ずれとして視覚認知できることがある。
初期はチップ配列数が多いほどばらつき累積量が大きくなり、上記のような５７チップ有する全露光幅３０７．８μmに対して、ばらつき量は最大±２５０μmほど発生する。このばらつき量を選択せずにランダムに使用してしまうと、色ずれが生じる。
【００４５】
なお、環境温度の上昇により最も変化量の大きくなる位置に配置される画像形成ユニットは、最も視覚認知し難い色の画像形成ユニットであることが好ましい。
図１に示す画像形成装置においては、４色中で最も視覚認知し難いのはイエローであるため、イエローのトナーによる画像を形成する画像形成ユニットに対応する光プリントヘッド１３が、環境温度が最も高温になる箇所、すなわち定着装置２４に最も近接した位置に配置されることが好ましい。
また、透明トナーを使用して光沢感を向上させるため、透明色Ｔを追加して５色とした図２に示す画像形成装置においては、透明色のトナーによる画像を形成する画像形成ユニットに対応する前記光プリントヘッドが、環境温度が最も高温になる箇所に配置されることが好ましい。
このように、タンデムを構成している色成分の中で最も視覚認知し難い色の画像形成ユニットを環境温度が最も高温になる箇所に配置することにより、経時の温度変化における画像劣化が生じたとしても認知しにくいカラー画像形成装置を実現できる。
さらに、タンデムを構成している色成分の中で最も視覚認知し難い色の画像形成ユニットに全露光幅Ｄが最も小さい光プリントヘッド１３を配置することにより、画像劣化が生じたとしても、より認知しにくいカラー画像形成装置を実現できる。
【００４６】
図８に、光プリントヘッド１３へのデータ伝送の一例を示す。
図８に示すように、画像書込ＡＳＩＣ６３は、画像形成装置１０内のメイン制御ＡＳＩＣ（図示せず）から画像データが送られてくると、光プリントヘッド１３内のＬＥＤ素子５２ａへの発光パターンに則してデータ並び替えを行い、必要に応じて発光部のレジスト補正や曲がり、傾き補正したデータに加工して光プリントヘッド１３側へ伝送する。
光プリントヘッド１３内には駆動ＩＣ５３、発光素子アレイチップ５２のほかに、データ保持ＩＣ５５が実装されている。データ保持ＩＣ５５は、画像書込ＡＳＩＣ６３から伝送されてきたデータを、感光体１１の回転速度に合わせて１ライン分毎に画像パターンにあわせて発光できるように、１ライン分の全データを一端保持する。保持されたデータを書込む発光タイミング信号に従い、ＬＥＤ素子５２ａは発光する。
【００４７】
例えば、６００ｄｐｉ、Ａ４幅（２１０ｍｍ）では、ＬＥＤ素子５２ａの全数４９６０個に対し、駆動ＩＣ５３から発光素子アレイチップ５２への伝送路の線数は同数の４９６０本となり、データ保持ＩＣ５５から出力される駆動ＩＣ５３へも同数の４９６０本である。
この本数のデータを伝送するために、デジタル化（例えば８ｂｉｔ）低減しているが、伝送路の線数は、８ｂｉｔのパラレルでデータ線８本、クロック線１本、発光タイミング信号線１本で合計１０本となる。
【００４８】
基板５１のＬＥＤ素子実装面と反対側の面（裏面）に実装されたコネクタ６１（６１ａ，６１ｂ）に、伝送ケーブル６２が挿入嵌合される。
伝送ケーブル６２は、ＦＦＣ（Flexible Flat Cable）またはＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）のフラットケーブルからなり、全周にわたってシールド部材で包囲されている。このシールド部材により、画像データが高速で伝送される際に放出される電磁波をシールド部材内に閉じ込め放射電磁界を低減することができる。さらに、伝送ケーブル外から侵入する電磁波を遮断することができるので、伝送データの劣化もなくデータ品質が維持される。
【符号の説明】
【００４９】
１０ 画像形成装置
１１ 感光体
１２ 帯電器
１３ 光プリントヘッド
１４ 現像器
１５ 転写ローラ
１６ クリーニング手段
２１ 中間転写ベルト
２２ 搬送ベルト
２３ ２次転写ローラ
２４ 定着ユニット
２５ 給紙トレイ
５０ ハウジング
５１ 基板
５２ 発光素子アレイチップ
５２ａ 発光素子（ＬＥＤ素子）
５３ 駆動ＩＣ
５４ レンズアレイ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５０】
【特許文献１】特開２００７−２９６８１９号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体書込方式光学系を用い、複数色のトナー像を重ね合わせてカラー画像を形成可能な画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、レーザプリンタやデジタル複写機等の画像形成装置のカラー化が急速に進み、これらの機器に用いられる露光装置としての光プリントヘッドは、高速化のニーズから、複数の感光体に対して一度に複数の走査線を形成できるものが望まれている。このような光プリントヘッドを備え、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）に対応した四つの感光体を記録材搬送ベルトや中間転写体に沿って並べたタンデム型のカラー画像形成装置などが知られている。
【０００３】
従来、タンデム型カラー画像形成装置は、ポリゴンミラーを25,000rpm以上の高速で高精度に回転させ、半導体レーザ等の光源から出射された光束を光走査することにより、高速かつ高画質な画像形成を実現してきた。しかしながら、ポリゴンミラーの高速回転により消費電力が増加し、その発熱が走査レンズなどの光学素子の特性の劣化を招いてレーザビームのスポット位置が変動する原因となったり、騒音を発生させたりする不具合があった。
【０００４】
一方、ポリゴンミラーを高速回転するのではなく、発光素子アレイ（ＬＥＤＡ）とロッドレンズアレイを用いて光スポットを形成する固体書込方式の光プリントヘッドが知られている。
【０００５】
光プリントヘッドは、１画素毎にひとつの発光部を有し、画像書込幅を包含するように長尺（光走査方式の主走査方向）全長に渡って発光部が均一に実装される。しかしながら、発光部を基板に実装する際にばらつきが生じることにより、所望の発光領域幅、すなわち全露光幅もばらつくという問題がある。
【０００６】
また、タンデム型カラー画像形成装置においては、各々の感光体に近接するように光プリントヘッドが配置されるが、装置内のレイアウトによりそれぞれの感光体周辺の温度が異なり、光プリントヘッドの環境温度も異なることになる。
【０００７】
製造時の全露光幅のばらつき量に加え、温度環境の差により実装基板の熱膨張量に差異が生じることにより、全露光幅のばらつきが拡大し、主走査方向の色ずれが拡大する恐れがある。
【０００８】
この色ずれを補正するために、露光位置の補正処理を実行可能な画像形成装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１には、所定の画素ピッチｐ（μｍ）に応じて配列された複数のＬＥＤ発光素子を熱膨張係数ｕ（μｍ／℃）の支持体で支持したヘッド構造を有し、複数のＬＥＤ発光素子を選択的に駆動して感光体ドラムの表面を露光するプリントヘッドと、感光体ドラムの表面をプリントヘッドで露光する際の露光位置を補正する位置補正部と、プリントヘッドの温度を測定する温度センサを含み、この温度センサの測定結果から求めたプリントヘッドの温度変化量がｐ／ｕのｋ倍（ｋはゼロを除く整数）以上となった場合に、位置補正部で露光位置の補正処理を実施するように制御する補正タイミング制御部を備える装置が記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、温度変動による露光位置の位置補正は、所謂主走査方向のレジスト変動に対する効果を有するのみであり、光プリントヘッドの露光幅全体の温度変化による変動には対応できず、画像劣化を抑制できないという問題がある。
【００１０】
さらに、位置補正処理を実施する制御手段や、光プリントヘッドの温度を測定する温度センサを設けることは、装置の大型化や高コスト化の原因となり、さらに生産性の低下にもつながるおそれがある。
タンデム型カラー画像形成装置の一層の小型化の要求に対しては、感光体の小径化とともに、光プリントヘッドにも小型化（狭幅化）が必要となる。
【００１１】
そこで、本発明は上記課題を鑑み、画像形成の生産性を低下させることなく、色ずれを高い精度で補正し、かつ小型化を実現可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明に係る画像形成装置は、
複数の発光素子が配列してなる発光素子アレイチップ、前記発光素子アレイチップが複数実装された基板、前記発光素子アレイチップの出射光束を結像するレンズアレイ、及び前記基板の周囲に形成されたハウジング部材を少なくとも有し、被露光面を露光する光プリントヘッドを複数備える画像形成装置において、
前記光プリントヘッドが配置される箇所のうち、環境温度が最も高温になる箇所に配置される前記光プリントヘッドが、予め設定された最適ピント位置に対し、前記被露光面から光軸に沿って遠くなる位置に設置されることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る画像読取レンズによれば、画像形成の生産性を低下させることなく、色ずれを高い精度で補正し、かつ小型化を実現可能な画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の画像形成装置の実施態様の一例を示す断面の模式図である。
【図２】本発明の画像形成装置の実施態様の他の例を示す断面の模式図である。
【図３】光プリントヘッドの実施態様の一例を説明するための（Ａ）斜視図、（Ｂ）レンズアレイの模式図、及び（Ｃ）基板の模式図である。
【図４】光プリントヘッドの一例を示す断面図である。
【図５】デフォーカスに対するビームスポット径を示すグラフである。
【図６】光プリントヘッドの配置の一例を示す斜視図である。
【図７】光プリントヘッドの配置の一例を示す断面図である。
【図８】光プリントヘッドへのデータ伝送の一例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る画像形成装置について、図面を参照して説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
【００１６】
図１は、本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示した構成図である。
画像形成装置１０は、イエロー（Ｙ）用、マゼンタ（Ｍ）用、シアン（Ｃ）用、及びブラック（Ｋ）用の感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋを並列に配置したタンデム型のカラー画像形成装置である。中間転写ベルト２１には各色に対応した感光体１１Ｋ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｙが並列順に等間隔で配設されている。感光体１１Ｋ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｙは同一径に形成されたもので、その周囲には電子写真プロセスに従い各部材が順に配設されている。
【００１７】
感光体１１Ｙを例に説明すると、帯電器１２Ｙ、光プリントヘッド（露光装置）１３Ｙ、光プリントヘッド１３Ｙから出射された画像データに基づく出射光ＬＹ、現像装置１４Ｙ、転写ローラ１５Ｙ、クリーニング手段１６Ｙが順に配設されている。これら１１〜１６で構成される単位を画像形成ユニットという。他の感光体１Ｍ，１Ｃ，１Ｋについても同様である。
【００１８】
本実施形態では、感光体１１（１１Ｋ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｙ）を各色毎に設定された被露光面とするものであり、各々に対して光プリントヘッド１３（１３Ｋ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｙ）から出射光Ｌ（ＬＫ、ＬＭ，ＬＣ、ＬＹ）が各々に対応するように設けられている。
なお、光プリントヘッド１３は、感光体１１との間隔を所望の長さにするため、調整可能な間隔調整部材を介し、感光体１１の回転軸受保持部材等に接触させ固定されている。
【００１９】
帯電器１２Ｙ（図１では帯電ローラを用いた方式を想定して示しているが、この態様に限定するものではない）により表面を均一に帯電された感光体１１Ｙは、矢印の方向に回転することによって出射光ＬＹを副走査し、感光体１１Ｙ上に静電潜像が形成される。
また、光プリントヘッド１３Ｙによる出射光ＬＹの照射位置よりも感光体１１Ｙの回転方向下流側には、感光体１１Ｙにトナーを供給する現像器１４Ｙが配設され、イエローのトナーが供給される。現像器１４Ｙから供給されたトナーは、静電潜像が形成された部分に付着し、トナー像が形成される。同様に感光体１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋには、それぞれＭ、Ｃ、Ｋの単色トナー像が形成される。
【００２０】
各感光体１１の現像器１４の配設位置よりもさらに回転方向下流側には、中間転写ベルト２１が配置されている。中間転写ベルト２１は、両端にある複数のローラに巻付けられ、図示しないモータの駆動により矢印方向に移動搬送されるようになっている。中間転写ベルト２１は各感光体１１で現像された各々単色画像を順次重ねあわせて転写し、中間転写ベルト２１上にカラー画像を形成するようになっている。
【００２１】
転写ローラ１５はバイアスを印加して、感光体１１上のトナーを中間転写ベルト２１に転写し、４色のトナー像が中間転写ベルト２１上で重ね合わされる。
その後、２次転写ローラ２３にバイアスを印加し、給紙トレイ２５から搬送ベルト２２により破線の矢印の方向に搬送された転写紙に４色のトナー像を一括して転写する。
カラー画像が形成された転写紙等の媒質は定着器２４へ送られて定着処理された後、排紙される。
【００２２】
画像形成装置１０内部は、運転を続けることにより温度分布が生じる。運転開始直後（初期プリント時）には温度分布は少ないが、連続してプリントを行った場合、定着ユニット２４が発熱する時間が増加することに伴い、経時的に定着ユニット２４周囲の温度が上昇する。図１に示す実施態様では、４色の画像形成ユニットの並びは、中間転写ベルト２１に対して上流から下流に向かってＫ，Ｍ，Ｃ，Ｙの順としており、Ｙの画像形成ユニットの温度が最も高く（例えば、光プリントヘッド１３の配置箇所における環境温度の上昇が最大３〜５℃）、他のＫ，Ｍ，Ｃの画像形成ユニットの温度はほぼ同等（例えば、光プリントヘッド１３の配置箇所における環境温度の上昇が０〜１℃）である。
【００２３】
図２は、本発明に係る画像形成装置の他の実施形態を示した構成図である。
画像形成装置１０は、図１に示したイエロー（Ｙ）用、マゼンタ（Ｍ）用、シアン（Ｃ）用、ブラック（Ｋ）用に加え、さらに透明色（Ｔ）用の感光体１１Ｔを並列に配置したタンデム型のカラー画像形成装置である。透明トナーを使用することにより、形成される画像の光沢感を向上させることができる。画像形成方法としては、図１に示した画像形成装置による方法と同様である。
【００２４】
図３（Ａ）〜（Ｃ）、及び図４に光プリントヘッド１３の一実施態様を示す。
図３（Ａ）に示すように、光プリントヘッド１３は、複数の発光素子（以下、「ＬＥＤ素子」、「発光部」ともいう。）が配列してなる発光素子アレイチップ（ＬＥＤＡ）５２、発光素子アレイチップ５２が複数実装された基板５１、発光素子アレイチップ５２の出射光束を結像するレンズアレイ（以下、「結像光学素子」ともいう。）５４を有し、図４に示すように基板５１の周囲にはハウジング部材５０が形成されている。また、図３（Ｃ）に示すように、基板５１には、発光素子アレイチップ５２が感光体１１の長手方向に沿うようにライン状に実装されており、さらに発光素子５２ａを駆動する駆動ＩＣ５３も複数実装されている。
【００２５】
ＬＥＤ素子５２ａは、所定の点あるいは所定の面から拡散光を放射するものであるため、感光体１１の被露光面上に集光し、潜像を形成するためには、該拡散光を結像光学素子５４により微少なスポットに結像する必要がある。結像光学素子５４としては、例えば、マイクロレンズアレイや、屈折率分布型ロッドレンズアレイ等を用いることができる。
【００２６】
図３（Ｂ）に示す結像光学素子５４は、屈折率分布を有するロッドレンズ５４ａを束ねたガラス製のロッドレンズアレイの例を示したものである。ロッドレンズアレイ５４は、ロッドレンズ５４ａを２列の千鳥配列状に束ねたものであり、半径方向に２次曲線分布状の屈折率分布を有する円柱状の屈折率分布型ロッドレンズの例として図示している。ロッドレンズ５４ａの隙間５４ｂは、不透明樹脂が充填され硬化されており、ロッドレンズ５４ａ間を漏れるフレア光を抑えている。ロッドレンズ５４ａの両側からレンズと同等の線膨張係数をもつガラスを分散させた樹脂製の部材５４ｃでロッドレンズ５４ａを保持している。
【００２７】
図３（Ｃ）に示す基板５１上には、発光素子アレイチップ５２が書込幅に対応して数十〜数百個程度実装されている。各発光素子アレイチップ５２内には、ＬＥＤ素子５２ａが間隔Ｐｉで数十〜数百個程度配列されている。主走査方向に隣り合う発光素子アレイチップ５２は、その端部に位置するＬＥＤ素子５２ａの隣接間隔Ｐｔが所定の間隔（例えば、Ｐｉと同じ値）になるように配置され実装される。
【００２８】
なお、発光素子アレイチップ５２の幅（主走査方向の長さ）は、ウェハからの採り個数が最大となるように生産上設定される定型幅となる。
例えば、６００ｄｐｉ、Ａ４幅（２１０ｍｍ）では、ＬＥＤ素子５２ａの全数として４２．３μｍ（＝Ｐｉ＝Ｐｔ）間隔で４，９６０個配列する必要があり、ＬＥＤ素子５２ａが１００個からなる発光素子アレイチップ５２の場合、５０個実装されることになる。
同様に１２００ｄｐｉ、Ａ３幅（２９７ｍｍ）では、ＬＥＤ素子５２ａの全数として１４，０００個程度配列する必要があり、ＬＥＤ素子５２ａが１００個からなる発光素子アレイチップ５２の場合、１４０個実装されることになる。
【００２９】
また、駆動トランジスタが集積化された駆動ＩＣ５３は、点灯させるＬＥＤ素子５２ａと駆動トランジスタとが１対１で対応するため、ＬＥＤ素子５２ａに応じた所望の個数が実装される。
【００３０】
図３（Ｃ）に示す基板５１の例では、主にガラスエポキシからなるプリント基板に複数のＬＥＤ素子５２ａが配列してなる発光素子アレイチップ５２が画素密度に合致するように所望の間隔で実装されている。具体的には、６００ｄｐｉの場合、発光素子アレイチップ５２内のＬＥＤ素子５２ａの間隔Ｐｉと、主走査方向に隣接する発光素子アレイチップ５２のＬＥＤ素子５２ａの間隔Ｐｔがともに４２．３μｍとなっている。なお、１２００ｄｐｉでは２１．２μｍとなる。
【００３１】
図３（Ｃ）中に示す光プリントヘッド１３の全露光幅をＤは、主走査方向のレジスト調整幅や、発光素子アレイチップ５２の取付誤差のマージン分を考慮して、画像書込幅Ｗよりも広く設定されている。例えば、Ａ４サイズでは、画像書込幅Ｗ＝２９７ｍｍに対し、全露光幅Ｄは５ｍｍ以上広く設定され、３０２ｍｍ以上とされる。なお、発光素子アレイチップ５２の幅が定型幅であることから、３０２ｍｍ以上で該定型幅の整数倍の値となる。
【００３２】
光プリントヘッド１３の主走査方向の露光幅Ｄは、ＬＥＤ素子５２ａの配列間隔Ｐｉ及びＰｔの誤差に起因する差異を有する。
配列間隔の誤差とは、具体的には、製造時に発生する光源配列誤差であって、製造時に各々ウェハ内の素子分割精度と実装装置の精度によるものである。
製造時の光源配列誤差のある初期状態（以降「初期」という）の間隔のばらつきは、装置の温度上昇に伴う熱膨張によって変化量が加算されるので、初期のばらつき量と光プリントヘッド１３が配置される環境温度により、主走査方向の全露光幅Ｄが大きく異なり、色ずれ等の画像劣化を生じる原因となる。特に、色ずれは、発光位置の変化量が問題となるため、熱膨張による変化の累積による全露光幅Ｄの温度変化量の最大値を極力小さくする必要がある。
【００３３】
図４の断面図に示すように、発光素子アレイチップ５２が実装された基板５１の周囲にはハウジング部材５０が形成され、発光素子アレイチップ５２とロッドレンズアレイ５４とが所望の配置（位置及び向き）となるように該ハウジング部材５０に包囲され固定されている。ここでいう包囲とは、基板５１の少なくとも３方向（図の下側、左側、右側）を囲み、基板５１の実装部品の上端がハウジング上端よりも低い位置となるよう配置された状態をいう。
【００３４】
ハウジング部材５０の内部に基板５１が収納されることにより、耐ノイズ性が向上する。具体的には、ハウジング部材５０を、導電性を有する材質としたり、導電性の表面処理加工を施すことにより、ハウジング部材５０の外部からの電気的な外乱ノイズ(例えば、装置内で隣接する帯電器１２からの高電圧ノイズ)を遮蔽することができる。
【００３５】
装置の温度上昇により、ハウジング部材５０にも熱膨張が生じる。基板５１とロッドレンズアレイ５４とを所望の位置に保持するハウジング部材５０が熱膨張することにより、図４中Ａで示す基板５１とロッドレンズアレイ５４との距離が広がる。そして、共役関係にあることから、ロッドレンズアレイ５４と感光体１１の結像面との間Ｂにおいてピント位置のずれが発生する。ピント位置のずれにより、集光ビームが劣化して所望のプロファイルが得られず、画像のドット形成に劣化が生じる。
【００３６】
図５に、１２００ｄｐｉの光プリントヘッド１３におけるデフォーカスに対するビーム径の変化を示す。
光プリントヘッド１３が最適ピント位置（ベストピント位置）であるデフォーカス０の位置にあるとき、ビーム径は３０μｍである。デフォーカスすることによりビーム径が拡大し、デフォーカス＋５０μｍまたは−５０μｍを超えると、レンズ特性の劣化によりサイドローブが大きくなリ（メインローブのビーム径を破線で示す）、画像のドット再現性が悪くなる。このため、光プリントヘッド１３は、熱膨張による変位を考慮するなどして、矢印で示すデフォーカス＋５０μｍから−５０μｍの範囲内となるように配置される必要がある。なお、デフォーカスの「＋」は感光体へ近づく方向、「−」は感光体から遠ざかる方向を示している。
【００３７】
本発明の画像形成装置の光プリントヘッド１３は、配置される箇所のうち、環境温度が最も高温になる箇所に配置される光プリントヘッド１３が、予め設定された最適ピント位置に対し、感光体１１の被露光面から光軸に沿って遠くなる位置に設置される。
感光体１１の被露光面から光軸に沿って遠くなる位置に設置するとは、図４の矢印Ｃの方向へシフトさせて配置することであり、図５に示すデフォーカスの「−」方向へシフトさせて配置することである。
【００３８】
配置される箇所のうち環境温度が最も高温になる箇所に配置される光プリントヘッド１３を、予め設定された最適ピント位置に対し、感光体１１の被露光面から光軸に沿って遠くなる位置に設置する方法としては、例えば、光プリントヘッド１３を固定する際に、シム（金属製の薄板）等を用いて感光体１１の被露光面から光軸に沿って遠ざける方法が挙げられる。これにより、温度上昇によるピント位置のずれの発生を防止して、集光ビームの劣化、画像のドット形成の劣化を抑制することができる。
【００３９】
図６及び図７に、光プリントヘッド１３の配置図を示す。
図６に示すように、光プリントヘッド１３を保持する位置決め部（図７に示す）と、感光体１１の回転中心を軸受保持する支持部とを有する側面板１７ａ，１７ｂが両側面（前後）に配置され、光プリントヘッド１３は、側面板１７に両端を支持される。
図７は側面板（前）１７ａ側から見た図である。図７に示すように、光プリントヘッド１３はピント方向位置決め部３１と副走査方向位置決め部３２に保持され、板バネ等の手段により作用されるピント方向からの押圧力３１ａ、副走査方向の押圧力３２ａを受け、感光体１１の表面に対し所定の位置に当接固定される。
【００４０】
一方、色ずれを高い精度で補正するためには、発光位置の変化量が問題となるため、熱膨張による変化の累積による全露光幅Ｄの温度変化量の最大値を極力小さくする必要がある。
そこで、本発明の画像形成装置の光プリントヘッド１３は、複数の光プリントヘッド１３のうち、主走査方向の露光幅である全露光幅Ｄが最も小さい光プリントヘッド１３が、環境温度が最も高温になる箇所に配置される。
全露光幅Ｄが最も小さい光プリントヘッド１３が、環境温度が最も高温になる箇所に配置されることにより、経時の温度変化における画像劣化（色ずれ）の少ないカラー画像形成装置を実現できる。
ここで、全露光幅Ｄの温度変化量は、プリント基板５１の熱膨張係数が発光素子アレイチップ５２の熱膨張係数よりも数倍高いので、実質的には主走査方向の複数の発光素子アレイチップ５２の間隔、すなわち図３（Ｃ）に示したＰｔの変化の累積による膨張変化量が支配的となる。
【００４１】
なお、間隔Ｐｉは、発光素子アレイチップ５２のベース部材の熱膨張係数（例えば、Ｓｉ：０．３×１０−５／℃や、ＡｌＧａＡｓ：０．６×１０−５／℃）に従い膨張し、間隔Ｐｔは、プリント基板５１の熱膨張係数（例えば、ＦＲ−４：２．５×１０−５／℃や、ＣＥＭ−３：１．３×１０−５／℃）に従い膨張する。
【００４２】
そこで、本発明の画像形成装置おける光プリントヘッド１３は、複数の光プリントヘッド１３のうち、初期の全露光幅Ｄが最大である光プリントヘッドの全露光幅をＤmax、初期の全露光幅Ｄが最小である光プリントヘッドの全露光幅をＤminとするとき、下記式（１）を満足するように配置される。
Ｄmax−Ｄmin≦Ｗ×α×ｔp ・・・式（１）
ただし、Ｗは画像書込幅、αは基板の長尺方向の熱膨張係数、ｔpは光プリントヘッドが配置された複数の箇所における環境温度の差異の最大値を表わす。
上記式（１）を満足することにより、初期及び経時の温度変化における画像劣化（色ずれ）のないカラー画像形成装置を実現できる。
【００４３】
図１に示すタンデム型カラー画像形成装置の例により説明する。
定着ユニット２４周囲の温度が上昇することにより、Ｙの画像形成ユニットの温度が最も高く、他のＫ，Ｍ，Ｃの画像形成ユニットの温度はほぼ同等であって、温度差が５℃（Ｋ，Ｍ，Ｃの画像形成ユニットに対し、Ｙの画像形成ユニットが５℃高温）とする。
主走査１２００ｄｐｉ（Ｐｉ＝２１．２μｍ）、発光素子アレイチップ５２の定型幅５．４ｍｍ（＝２５６素子×２１．２μｍ）、画像書込幅Ｗ＝３００ｍｍ、全露光幅Ｄ＝３０７．８ｍｍ（５７チップ分）、基板５１（材質ＣＥＭ−３）の熱膨張係数α＝１．３×１０−５／℃であるとき、式（１）は、
Ｄmax−Ｄmin≦１９．５μｍ
となる。
すなわち、４つの光プリントヘッド１３の初期のばらつき差を最大でも１９．５μm以内に抑える。
さらに、初期の全露光幅Ｄmax＝３０７．８１９５ｍｍのとき、Ｄmin＝３０７．８０００〜３０７．８１９５ｍｍの光プリントヘッド１３をカラー画像形成装置１０の製造組立前に予め選択しておき、全露光幅が最小Ｄminとなる光プリントヘッド１３を、環境温度が最も高温になる箇所として定着ユニット２４に一番近い箇所に選択的に配置する。
【００４４】
なお、上記式（１）の右辺が２０μｍ以下となることが好ましい。２０μm超えると、主走査方向の色ずれとして視覚認知できることがある。
初期はチップ配列数が多いほどばらつき累積量が大きくなり、上記のような５７チップ有する全露光幅３０７．８μmに対して、ばらつき量は最大±２５０μmほど発生する。このばらつき量を選択せずにランダムに使用してしまうと、色ずれが生じる。
【００４５】
なお、環境温度の上昇により最も変化量の大きくなる位置に配置される画像形成ユニットは、最も視覚認知し難い色の画像形成ユニットであることが好ましい。
図１に示す画像形成装置においては、４色中で最も視覚認知し難いのはイエローであるため、イエローのトナーによる画像を形成する画像形成ユニットに対応する光プリントヘッド１３が、環境温度が最も高温になる箇所、すなわち定着装置２４に最も近接した位置に配置されることが好ましい。
また、透明トナーを使用して光沢感を向上させるため、透明色Ｔを追加して５色とした図２に示す画像形成装置においては、透明色のトナーによる画像を形成する画像形成ユニットに対応する前記光プリントヘッドが、環境温度が最も高温になる箇所に配置されることが好ましい。
このように、タンデムを構成している色成分の中で最も視覚認知し難い色の画像形成ユニットを環境温度が最も高温になる箇所に配置することにより、経時の温度変化における画像劣化が生じたとしても認知しにくいカラー画像形成装置を実現できる。
さらに、タンデムを構成している色成分の中で最も視覚認知し難い色の画像形成ユニットに全露光幅Ｄが最も小さい光プリントヘッド１３を配置することにより、画像劣化が生じたとしても、より認知しにくいカラー画像形成装置を実現できる。
【００４６】
図８に、光プリントヘッド１３へのデータ伝送の一例を示す。
図８に示すように、画像書込ＡＳＩＣ６３は、画像形成装置１０内のメイン制御ＡＳＩＣ（図示せず）から画像データが送られてくると、光プリントヘッド１３内のＬＥＤ素子５２ａへの発光パターンに則してデータ並び替えを行い、必要に応じて発光部のレジスト補正や曲がり、傾き補正したデータに加工して光プリントヘッド１３側へ伝送する。
光プリントヘッド１３内には駆動ＩＣ５３、発光素子アレイチップ５２のほかに、データ保持ＩＣ５５が実装されている。データ保持ＩＣ５５は、画像書込ＡＳＩＣ６３から伝送されてきたデータを、感光体１１の回転速度に合わせて１ライン分毎に画像パターンにあわせて発光できるように、１ライン分の全データを一端保持する。保持されたデータを書込む発光タイミング信号に従い、ＬＥＤ素子５２ａは発光する。
【００４７】
例えば、６００ｄｐｉ、Ａ４幅（２１０ｍｍ）では、ＬＥＤ素子５２ａの全数４９６０個に対し、駆動ＩＣ５３から発光素子アレイチップ５２への伝送路の線数は同数の４９６０本となり、データ保持ＩＣ５５から出力される駆動ＩＣ５３へも同数の４９６０本である。
この本数のデータを伝送するために、デジタル化（例えば８ｂｉｔ）低減しているが、伝送路の線数は、８ｂｉｔのパラレルでデータ線８本、クロック線１本、発光タイミング信号線１本で合計１０本となる。
【００４８】
基板５１のＬＥＤ素子実装面と反対側の面（裏面）に実装されたコネクタ６１（６１ａ，６１ｂ）に、伝送ケーブル６２が挿入嵌合される。
伝送ケーブル６２は、ＦＦＣ（Flexible Flat Cable）またはＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）のフラットケーブルからなり、全周にわたってシールド部材で包囲されている。このシールド部材により、画像データが高速で伝送される際に放出される電磁波をシールド部材内に閉じ込め放射電磁界を低減することができる。さらに、伝送ケーブル外から侵入する電磁波を遮断することができるので、伝送データの劣化もなくデータ品質が維持される。
【符号の説明】
【００４９】
１０ 画像形成装置
１１ 感光体
１２ 帯電器
１３ 光プリントヘッド
１４ 現像器
１５ 転写ローラ
１６ クリーニング手段
２１ 中間転写ベルト
２２ 搬送ベルト
２３ ２次転写ローラ
２４ 定着ユニット
２５ 給紙トレイ
５０ ハウジング
５１ 基板
５２ 発光素子アレイチップ
５２ａ 発光素子（ＬＥＤ素子）
５３ 駆動ＩＣ
５４ レンズアレイ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５０】
【特許文献１】特開２００７−２９６８１９号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光素子が配列してなる発光素子アレイチップ、前記発光素子アレイチップが複数実装された基板、前記発光素子アレイチップの出射光束を結像するレンズアレイ、及び前記基板の周囲に形成されたハウジング部材を少なくとも有し、被露光面を露光する光プリントヘッドを複数備える画像形成装置において、
前記光プリントヘッドが配置される箇所のうち、環境温度が最も高温になる箇所に配置される前記光プリントヘッドが、予め設定された最適ピント位置に対し、前記被露光面から光軸に沿って遠くなる位置に設置されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
複数の前記光プリントヘッドの主走査方向の露光幅が、前記発光素子の配列間隔の誤差に起因する差異を有し、
複数の前記光プリントヘッドのうち、主走査方向の露光幅が最も小さい前記光プリントヘッドが、環境温度が最も高温になる箇所に配置されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
複数の前記光プリントヘッドのうち、主走査方向の露光幅の最大値をＤmax、最小値をＤminとするとき、下記式（１）を満足することを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
Ｄmax−Ｄmin≦Ｗ×α×ｔp ・・・式（１）
ただし、Ｗは画像書き込み幅、αは前記基板の長尺方向の熱膨張係数、ｔｐは前記光プリントヘッドが配置された箇所の環境温度の差異の最大値をそれぞれ表わす。
【請求項４】
複数の前記光プリントヘッドが配置される箇所のうち、環境温度が最も高温になる箇所が、定着ユニットに最も近接した箇所であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
ブラック、マゼンタ、シアン、及びイエローのトナーによる画像を形成する各色の画像形成ユニットを備え、
前記イエローのトナーによる画像を形成する画像形成ユニットに対応する前記光プリントヘッドが、環境温度が最も高温になる箇所に配置されることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
透明トナーによる画像を形成する画像形成ユニットを備え、
前記透明トナーによる画像を形成する画像形成ユニットに対応する前記光プリントヘッドが、環境温度が最も高温になる箇所に配置されることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１】
複数の発光素子が配列してなる発光素子アレイチップ、前記発光素子アレイチップが複数実装された基板、前記発光素子アレイチップの出射光束を結像するレンズアレイ、及び前記基板の周囲に形成されたハウジング部材を少なくとも有し、被露光面を露光する光プリントヘッドを複数備える画像形成装置において、
前記光プリントヘッドが配置される箇所のうち、環境温度が最も高温になる箇所に配置される前記光プリントヘッドが、予め設定された最適ピント位置に対し、前記被露光面から光軸に沿って遠くなる位置に設置されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
複数の前記光プリントヘッドの主走査方向の露光幅が、前記発光素子の配列間隔の誤差に起因する差異を有し、
複数の前記光プリントヘッドのうち、主走査方向の露光幅が最も小さい前記光プリントヘッドが、環境温度が最も高温になる箇所に配置されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
複数の前記光プリントヘッドのうち、主走査方向の露光幅の最大値をＤmax、最小値をＤminとするとき、下記式（１）を満足することを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
Ｄmax−Ｄmin≦Ｗ×α×ｔp ・・・式（１）
ただし、Ｗは画像書き込み幅、αは前記基板の長尺方向の熱膨張係数、ｔｐは前記光プリントヘッドが配置された箇所の環境温度の差異の最大値をそれぞれ表わす。
【請求項４】
複数の前記光プリントヘッドが配置される箇所のうち、環境温度が最も高温になる箇所が、定着ユニットに最も近接した箇所であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
ブラック、マゼンタ、シアン、及びイエローのトナーによる画像を形成する各色の画像形成ユニットを備え、
前記イエローのトナーによる画像を形成する画像形成ユニットに対応する前記光プリントヘッドが、環境温度が最も高温になる箇所に配置されることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
透明トナーによる画像を形成する画像形成ユニットを備え、
前記透明トナーによる画像を形成する画像形成ユニットに対応する前記光プリントヘッドが、環境温度が最も高温になる箇所に配置されることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図７】
【図８】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図７】
【図８】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−５９９４３（Ｐ２０１３−５９９４３Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２００７７７（Ｐ２０１１−２００７７７）
【出願日】平成２３年９月１４日（２０１１．９．１４）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１４日（２０１１．９．１４）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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