説明

露光ヘッド、露光ヘッド用光学ユニット、画像形成装置

【課題】露光ヘッドで用いられる2枚のレンズアレイの取り違いを防止することを可能とする技術の提供を目的とする。
【解決手段】光を発光する発光素子を第1の方向に配設する発光素子基板と、第1のレンズを配設する第1のレンズアレイと、第1のレンズと異なる形状を有する第2のレンズを配設し、第1の方向と直交もしくは略直交する第2の方向に第1のレンズアレイの長さと異なる長さを有する第2のレンズアレイと、を備え、発光素子基板、第1のレンズアレイ、および第2のレンズアレイは、発光素子から出た光が第1のレンズを通過した後に、第2のレンズを通過して像面に結像するように配設される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、レンズアレイを用いた露光ヘッド、露光ヘッド用光学ユニットおよび画像形成装置に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献1に記載のように、複数のレンズを長手方向にアレイ状に配列したレンズアレイを用いて露光ヘッドを構成することができる。つまり、この露光ヘッドは、レンズアレイの各レンズを透過した光を被露光面にスポットとして照射して、被露光面を露光する。
【0003】
また、特許文献1の露光ヘッドでは、所望の光学的特性を実現するために、2枚のレンズアレイを厚さ方向(同文献の「光ビームの進行方向Doa」)に対向させて配設する構成が提案されている。この構成を備えた露光ヘッドでは、2枚のレンズアレイの各レンズが厚さ方向からの平面視において重なり合うように、各レンズが配設されている。そして、該平面視において重なる2枚のレンズが協働して1つの光学系として機能する。つまり、これらの2枚のレンズを透過した光が被露光面にスポットとして照射されて、該被露光面が露光される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2009−037199号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、上述のように、1つの光学系を構成する2枚のレンズは、当該光学系に求められる光学特性に応じてそれぞれの形状が設計されている。そして、通常、これら2枚のレンズは互いに異なる形状を有しており、一方のレンズが作用を与えた光に対して他方のレンズがさらに一方のレンズと異なる作用を与えることで、被露光面にスポットが形成される。換言すれば、一方のレンズと他方のレンズとが所定の順番で光に作用するように配設されることで、一方および他方のレンズで構成される光学系が適切な光学的特性を発揮することができる。したがって、露光ヘッドにおいては、これら2枚のレンズアレイが、正しい順序で配設されていることが必要である。
【0006】
しかしながら、厚さ方向に配設される2枚のレンズアレイはいずれも複数のレンズを長手方向に並べたものであって互いに似た構成を有している。そのため、露光ヘッドの製造時にこれらのレンズアレイが取り違えられてしまうことが考えられる。そして、その結果、これら2枚のレンズアレイが正しい順序で配設されずに、露光ヘッドの光学特性が所定の特性から大幅にずれてしまうおそれがあった。
【0007】
この発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、2枚のレンズアレイの取り違いを防止することを可能とする技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
この発明にかかる露光ヘッドは、上記目的を達成するために、光を発光する発光素子を第1の方向に配設する発光素子基板と、第1のレンズを配設する第1のレンズアレイと、第1のレンズと異なる形状を有する第2のレンズを配設し、第1の方向と直交もしくは略直交する第2の方向に第1のレンズアレイの長さと異なる長さを有する第2のレンズアレイと、を備え、発光素子基板、第1のレンズアレイ、および第2のレンズアレイは、発光素子から出た光が第1のレンズを通過した後に、第2のレンズを通過して像面に結像するように配設されることを特徴としている。
【0009】
また、この発明にかかる露光ヘッド用光学ユニットは、上記目的を達成するために、第1のレンズを配設する第1のレンズアレイと、第1のレンズと異なる形状を有する第2のレンズ、及び第2のレンズの第1の方向に配設される第3のレンズを有し、第1の方向と直交する第2の方向の長さが第1のレンズアレイの第2の方向の長さと異なる第2のレンズアレイと、を備え、第1のレンズアレイ、および、第2のレンズアレイは、第1のレンズの光軸と第2のレンズの光軸とが一致または略一致するように配設されることを特徴としている。
【0010】
また、この発明にかかる画像形成装置は、上記目的を達成するために、潜像が形成される潜像担持体と、光を発光する発光素子を第1の方向に配設する発光素子基板、第1のレンズを配設する第1のレンズアレイ、及び第1のレンズと異なる形状を有する第2のレンズを配設して第1の方向と直交もしくは略直交する第2の方向に第1のレンズアレイの長さと異なる長さを有する第2のレンズアレイを備え、発光素子基板、第1のレンズアレイ、および第2のレンズアレイは、発光素子から出た光が第1のレンズを通過した後に、第2のレンズを通過して潜像担持体を照射して潜像を形成するように配設される露光ヘッドと、潜像担持体に形成された潜像を現像する現像部と、を備えることを特徴としている。
【0011】
このように構成された発明(露光ヘッド、露光ヘッド用光学ユニット、画像形成装置)では、第1のレンズを配設した第1のレンズアレイと第2のレンズアレイとが設けられており、第1のレンズから射出された光が当該第1のレンズと異なる形状を有する第2のレンズに入射することで、第1のレンズと第2のレンズとが1つの光学系として機能する。したがって、この光学系が適切な光学特性を発揮するためには、第1のレンズから射出された光が第2のレンズに入射するように第1のレンズアレイおよび第2のレンズアレイが配設されることが必要となる。しかしながら、第1のレンズアレイおよび第2のレンズアレイはいずれもレンズ(第1のレンズ、第2のレンズ)を配設したものであって互いに似た構成を有している。そのため、製造時にこれらのレンズアレイが取り違えられてしまうことが考えられる。そこで、本発明では、第1の方向に直交する第2の方向に、第1のレンズアレイの長さと第2のレンズアレイの長さとが異なっている。したがって、第1のレンズアレイおよび第2のレンズアレイとをそれぞれの第2の方向への長さの違いに基づいて容易に区別することができ、第1のレンズアレイと第2のレンズアレイとのとり違いを防止することが可能となっている。なお、第1のレンズアレイおよび第2のレンズアレイの第2方向の長さの違いは、組立作業者によって判断しても良いし、CCDセンサー(Charge Coupled Device Image Sensor)等を用いた画像認識装置によって判断しても良い。
【0012】
また、第2のレンズアレイの第2の方向の長さは第1のレンズアレイの第2の方向の長さより短いように構成しても良い。
【0013】
また、第1のレンズおよび第2のレンズは、光硬化性樹脂で形成されても良い。つまり、光硬化性樹脂は、光を照射することで速やかに硬化するため、第1のレンズおよび第2のレンズを簡便に作製することを可能とし、露光ヘッドを簡便に生産するのに有利となる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本発明を適用可能な画像形成装置の一例を示す図。
【図2】図1の画像形成装置が備える電気的構成を示すブロック図。
【図3】ラインヘッドの概略を示す部分斜視図。
【図4】厚さ方向TKDからヘッド基板を平面視した部分平面図。
【図5】ラインヘッドのA−A線における部分断面図。
【図6】ラインヘッドの部分側面図。
【図7】レンズアレイLA1の支持態様を示す部分平面図。
【図8】レンズアレイLA2の支持態様を示す部分平面図。
【図9】厚さ方向に並ぶレンズアレイの寸法関係を模式的に示す部分断面図。
【発明を実施するための形態】
【0015】
図1は本発明を適用可能な画像形成装置の一例を示す図である。また、図2は図1の画像形成装置が備える電気的構成を示すブロック図である。この装置は、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンダ(M)、イエロー(Y)の4色のトナーを重ね合わせてカラー画像を形成するカラーモードと、ブラック(K)のトナーのみを用いてモノクロ画像を形成するモノクロモードとを選択的に実行可能な画像形成装置である。なお図1は、カラーモード実行時に対応する図である。この画像形成装置では、ホストコンピューターなどの外部装置から画像形成指令がCPUやメモリーなどを有するメインコントローラーMCに与えられると、このメインコントローラーMCはエンジンコントローラーECに制御信号などを与えるとともに画像形成指令に対応するビデオデータVDをヘッドコントローラーHCに与える。このとき、メインコントローラーMCは、ヘッドコントローラーHCから水平リクエスト信号HREQを受け取る毎に、主走査方向MDに1ライン分のビデオデータVDをヘッドコントローラーHCに与える。また、このヘッドコントローラーHCは、メインコントローラーMCからのビデオデータVDとエンジンコントローラーECからの垂直同期信号Vsyncおよびパラメータ値とに基づき各色のラインヘッド29を制御する。これによって、エンジン部ENGが所定の画像形成動作を実行し、複写紙、転写紙、用紙およびOHP用透明シートなどのシートに画像形成指令に対応する画像を形成する。
【0016】
画像形成装置が有するハウジング本体3内には、電源回路基板、メインコントローラーMC、エンジンコントローラーECおよびヘッドコントローラーHCを内蔵する電装品ボックス5が設けられている。また、画像形成ユニット7、転写ベルトユニット8および給紙ユニット11もハウジング本体3内に配設されている。また、図1においてハウジング本体3内右側には、2次転写ユニット12、定着ユニット13、シート案内部材15が配設されている。なお、給紙ユニット11は、装置本体1に対して着脱自在に構成されている。そして、該給紙ユニット11および転写ベルトユニット8については、それぞれ取り外して修理または交換を行うことが可能な構成になっている。
【0017】
画像形成ユニット7は、複数の異なる色の画像を形成する4個の画像形成ステーションY(イエロー用)、M(マゼンダ用)、C(シアン用)、K(ブラック用)を備えている。また、各画像形成ステーションY,M,C,Kは、主走査方向MDに所定長さの表面を有する円筒形の感光体ドラム21を設けている。そして、各画像形成ステーションY,M,C,Kそれぞれは、対応する色のトナー像を、感光体ドラム21の表面に形成する。感光体ドラム21は、軸方向が主走査方向MDに平行もしくは略平行となるように配置されている。また、各感光体ドラム21はそれぞれ専用の駆動モーターに接続され図中矢印D21の方向に所定速度で回転駆動される。これにより感光体ドラム21の表面が、主走査方向MDに直交もしくは略直交する副走査方向SDに搬送されることとなる。また、感光体ドラム21の周囲には、回転方向に沿って帯電部23、ラインヘッド29、現像部25および感光体クリーナー27が配設されている。そして、これらの機能部によって帯電動作、潜像形成動作及びトナー現像動作が実行される。したがって、カラーモード実行時は、全ての画像形成ステーションY,M,C,Kで形成されたトナー像を転写ベルトユニット8が有する転写ベルト81に重ね合わせてカラー画像を形成するとともに、モノクロモード実行時は、画像形成ステーションKで形成されたトナー像のみを用いてモノクロ画像を形成する。なお、図1において、画像形成ユニット7の各画像形成ステーションは構成が互いに同一のため、図示の便宜上一部の画像形成ステーションのみに符号をつけて、他の画像形成ステーションについては符号を省略する。
【0018】
帯電部23は、その表面が弾性ゴムで構成された帯電ローラーを備えている。この帯電ローラーは帯電位置で感光体ドラム21の表面と当接して従動回転するように構成されており、感光体ドラム21の回転動作に伴って感光体ドラム21に対して従動方向に周速で従動回転する。また、この帯電ローラーは帯電バイアス発生部(図示省略)に接続されており、帯電バイアス発生部からの帯電バイアスの給電を受けて帯電部23と感光体ドラム21が当接する帯電位置で感光体ドラム21の表面を帯電させる。
【0019】
ラインヘッド29は感光体ドラム21に対して離間して配置されており、ラインヘッド29の長手方向は主走査方向MDに平行もしくは略平行であるとともに、ラインヘッド29の幅方向は副走査方向SDに平行もしくは略平行である。つまり、長手方向LGDと幅方向LTDとは互いに直交もしくは略直交している。このラインヘッド29は複数の発光素子を備えており、各発光素子はヘッドコントローラーHCからのビデオデータVDに応じて発光する。そして、帯電した感光体ドラム21表面に発光素子からの光が照射されることで、感光体ドラム21表面に静電潜像が形成される。
【0020】
現像部25は、その表面にトナーを担持する現像ローラー251を有する。そして、現像ローラー251と電気的に接続された現像バイアス発生部(図示省略)から現像ローラー251に印加される現像バイアスによって、現像ローラー251と感光体ドラム21とが当接する現像位置において、帯電トナーが現像ローラー251から感光体ドラム21に移動してラインヘッド29により形成された静電潜像が顕在化される。
【0021】
このように上記現像位置において顕在化されたトナー像は、感光体ドラム21の回転方向D21に搬送された後、転写ベルト81と各感光体ドラム21が当接する1次転写位置TR1において転写ベルト81に1次転写される。
【0022】
また、この実施形態では、感光体ドラム21の回転方向D21の1次転写位置TR1の下流側で且つ帯電部23の上流側に、感光体ドラム21の表面に当接して感光体クリーナー27が設けられている。この感光体クリーナー27は、感光体ドラムの表面に当接することで1次転写後に感光体ドラム21の表面に残留するトナーをクリーニング除去する。
【0023】
転写ベルトユニット8は、駆動ローラー82と、図1において駆動ローラー82の左側に配設される従動ローラー83(ブレード対向ローラー)と、これらのローラーに張架され図示矢印D81の方向(搬送方向)へ循環駆動される転写ベルト81とを備えている。また、転写ベルトユニット8は、転写ベルト81の内側に、感光体カートリッジ装着時において各画像形成ステーションY,M,C,Kが有する感光体ドラム21各々に対して一対一で対向配置される、4個の1次転写ローラー85Y,85M,85C,85Kを備えている。これらの1次転写ローラー85は、それぞれ1次転写バイアス発生部(図示省略)と電気的に接続される。そして、カラーモード実行時は、図1に示すように全ての1次転写ローラー85Y,85M,85C,85Kを画像形成ステーションY,M,C,K側に位置決めすることで、転写ベルト81を画像形成ステーションY,M,C,Kそれぞれが有する感光体ドラム21に押し遣り当接させて、各感光体ドラム21と転写ベルト81との間に1次転写位置TR1を形成する。そして、適当なタイミングで上記1次転写バイアス発生部から1次転写ローラー85に1次転写バイアスを印加することで、各感光体ドラム21の表面上に形成されたトナー像を、それぞれに対応する1次転写位置TR1において転写ベルト81表面に転写してカラー画像を形成する。
【0024】
一方、モノクロモード実行時は、4個の1次転写ローラー85のうち、カラー1次転写ローラー85Y,85M,85Cをそれぞれが対向する画像形成ステーションY,M,Cから離間させるとともにモノクロ1次転写ローラー85Kのみを画像形成ステーションKに当接させることで、モノクロ画像形成ステーションKのみを転写ベルト81に当接させる。その結果、モノクロ1次転写ローラー85Kと画像形成ステーションKとの間にのみ1次転写位置TR1が形成される。そして、適当なタイミングで前記1次転写バイアス発生部からモノクロ1次転写ローラー85Kに1次転写バイアスを印加することで、各感光体ドラム21の表面上に形成されたトナー像を、1次転写位置TR1において転写ベルト81表面に転写してモノクロ画像を形成する。
【0025】
さらに、転写ベルトユニット8は、モノクロ1次転写ローラー85Kの下流側で且つ駆動ローラー82の上流側に配設された下流ガイドローラー86を備える。また、この下流ガイドローラー86は、モノクロ1次転写ローラー85Kが画像形成ステーションKの感光体ドラム21に当接して形成する1次転写位置TR1での1次転写ローラー85Kと感光体ドラム21との共通内接線上において、転写ベルト81に当接するように構成されている。
【0026】
駆動ローラー82は、転写ベルト81を図示矢印D81の方向に循環駆動するとともに、2次転写ローラー121のバックアップローラーを兼ねている。駆動ローラー82の周面には、厚さ3mm程度、体積抵抗率が1000kΩ・cm以下のゴム層が形成されており、金属製の軸を介して接地することにより、図示を省略する2次転写バイアス発生部から2次転写ローラー121を介して供給される2次転写バイアスの導電経路としている。このように駆動ローラー82に高摩擦かつ衝撃吸収性を有するゴム層を設けることにより、駆動ローラー82と2次転写ローラー121との当接部分(2次転写位置TR2)へのシートが進入する際の衝撃が転写ベルト81に伝達しにくく、画質の劣化を防止することができる。
【0027】
給紙ユニット11は、シートを積層保持可能である給紙カセット77と、給紙カセット77からシートを一枚ずつ給紙するピックアップローラー79とを有する給紙部を備えている。ピックアップローラー79により給紙部から給紙されたシートは、レジストローラー対80において給紙タイミングが調整された後、シート案内部材15に沿って2次転写位置TR2に給紙される。
【0028】
2次転写ローラー121は、転写ベルト81に対して離当接自在に設けられ、2次転写ローラー駆動機構(図示省略)により離当接駆動される。定着ユニット13は、ハロゲンヒータ等の発熱体を内蔵して回転自在な加熱ローラー131と、この加熱ローラー131を押圧付勢する加圧部132とを有している。そして、その表面に画像が2次転写されたシートは、シート案内部材15により、加熱ローラー131と加圧部132の加圧ベルト1323とで形成するニップ部に案内され、該ニップ部において所定の温度で画像が熱定着される。加圧部132は、2つのローラー1321,1322と、これらに張架される加圧ベルト1323とで構成されている。そして、加圧ベルト1323の表面のうち、2つのローラー1321,1322により張られたベルト張面を加熱ローラー131の周面に押し付けることで、加熱ローラー131と加圧ベルト1323とで形成するニップ部が広くとれるように構成されている。また、こうして定着処理を受けたシートはハウジング本体3の上面部に設けられた排紙トレイ4に搬送される。
【0029】
また、この装置では、ブレード対向ローラー83に対向してクリーナー部71が配設されている。クリーナー部71は、クリーナーブレード711と廃トナーボックス713とを有する。クリーナーブレード711は、その先端部を転写ベルト81を介してブレード対向ローラー83に当接することで、2次転写後に転写ベルトに残留するトナーや紙粉等の異物を除去する。そして、このように除去された異物は、廃トナーボックス713に回収される。
【0030】
図3は、ラインヘッドの概略を示す部分斜視図である。同図では、ラインヘッド29の厚さ方向TKDの構成を理解しやすくするために、ラインヘッド29の長手方向LGDの端部(図3の左下端部)が断面で示されている。ここで、厚さ方向TKDは、長手方向LGDおよび幅方向LTDに垂直もしくは略垂直な方向であり、後述する発光素子Eが光を射出する側(つまり、ラインヘッド29から感光体ドラム21に向う側)を向いた方向とする。また、以後の実施形態の説明において、厚さ方向TKDの下流側(図3の上側)を「(厚さ方向TKDの)一方側」と称し、厚さ方向TKDの上流側(図3の下側)を「(厚さ方向TKDの)他方側」と称する。また、基板あるいは平板の一方側の面を表面と称し、基板あるいは平板の他方側の面を裏面と称することとする。
【0031】
なお、この厚さ方向TKDは、後述するレンズアレイLA1のレンズLS1とレンズアレイLA2のレンズLS2とが構成する結像光学系の光軸OA(図5)に平行である。ここで、光軸は次のように定義される。結像光学系は多くの場合、主走査方向MDに垂直な対称面に関して面対称(鏡映対称)であり、かつ、副走査方向SDに垂直な対称面に関して面対称(鏡映対称)である。このように、結像光学系は、主走査方向に垂直な第1対称面、および当該主走査方向MDと直交する副走査方向SDに垂直な第2対称面を有し、第1対称面と第2対称面の交線が定まる。結像光学系が回転対称である場合には、前述の第1対称面と第2対称面の交線は光軸と一致する。結像光学系が回転対称でない場合、厳密には結像光学系の光軸が定義されない場合があるが、そのような場合には、前述の交線を光軸として取り扱えばよい。
【0032】
ラインヘッド29は、ヘッド基板293、遮光部材297、レンズアレイLA1およびレンズアレイLA2をこの順番で厚さ方向TKDに配置した概略構成を備えている。ヘッド基板293の裏面には、複数の発光素子Eが所定個数毎に発光素子グループEGとしてグループ化されて二次元的かつ離散的に配置されている。また、ヘッド基板293の裏面には、これら複数の発光素子Eを封止するための封止部材294が取り付けられており、さらに、この封止部材294の裏面にはラインヘッド29を構成する上記各部材を支持するための剛性部材299が取り付けられている。
【0033】
ヘッド基板293とレンズアレイLA1との間にはスペーサーSP1が設けられており、このスペーサーSP1がヘッド基板293とレンズアレイLA1との間隔を規定する。なお、ヘッド基板293とレンズアレイLA1との間には遮光部材297が配置されており、スペーサーSP1は、遮光部材297に対して厚さ方向TKD一方側で若干の間隔を空けてレンズアレイLA1を支持する。また、レンズアレイLA1とレンズアレイLA2との間にはスペーサーSP2が設けられており、このスペーサーSP2がレンズアレイLA1とレンズアレイLA2との間隔を規定しながらレンズアレイLA2を支持する。
【0034】
こうしてラインヘッド29では、ヘッド基板293、遮光部材297およびレンズアレイLA1、LA2がこの順番で並んでいる。そして、ヘッド基板293の発光素子Eからの光が、遮光部材297の導光孔2971を通過して、レンズアレイLA1、LA2のレンズLS1、LS2により結像される。次に、各部材の詳細な構成について、図3、図4および図5を用いつつ説明する。
【0035】
図4は、厚さ方向TKDからヘッド基板293を平面視した部分平面図であり、厚さ方向TKDの一方側(図3の上側)からヘッド基板293の裏面293−tを透視した場合に相当する。図5は、ラインヘッドのA−A線における部分断面図であり、該断面を長手方向LGD(主走査方向MD)から見た場合に相当する。このA−A線断面は、長手方向LGDに距離Dgを空けるとともに幅方向LTDに距離Dtを空けて、一列に並ぶ3個の発光素子グループEG(あるいは、3枚のレンズLS1等)の各幾何重心(あるいは、各レンズ中心)を通る。また、図4に示す方向Dlscは、A−A線に平行な方向である。さらに、図4では、ヘッド基板293に形成された発光素子グループEG、レンズアレイLA1に形成されたレンズLS1およびレンズアレイLA2に形成されたレンズLS2の位置関係を示すために、レンズLS1およびレンズLS2がそれぞれ一点鎖線で併記されている。ちなみに、レンズLS1およびレンズLS2についての図中記載は、これらの位置関係を示すためのものであり、レンズLS1およびレンズLS2がヘッド基板裏面293−t(図5)に形成されていることを示すものではない。また、図5において、光透過性(つまり透明)である部材には、点の集合からなるハッチングが施されている。
【0036】
ヘッド基板293は光を透過するガラス基板(光透過性基板)で構成されており、ヘッド基板裏面293−tでは、ボトムエミッション型の有機EL(Electro-Luminescence)素子である発光素子Eが複数形成されて、封止部材294により封止されている(図3、図5)。これら複数の発光素子Eは、互いに同一の発光スペクトルを有しており、光ビームを感光体ドラム21表面へ向けて射出する。また、図4に示すように、ヘッド基板裏面293−tに形成された複数の発光素子Eの配置態様は、グループ構造を有している。つまり、15個の発光素子Eが長手方向LGDに2行千鳥で配置されて1個の発光素子グループEGが構成されており、さらに複数の発光素子グループEGが長手方向LGDに3行千鳥で離散的に配置されている。
【0037】
より詳しくは、この配置態様は次のように説明することができる。つまり、各発光素子グループEG内では、15個の発光素子Eが長手方向LGDの互いに異なる位置に配置されており、しかも長手方向LGDにおける位置が隣り合う2つの発光素子E、Eの長手方向LGDへの距離は素子間距離Pelとなっている(言い換えれば、各発光素子グループEG内では、15個の発光素子EがピッチPelで長手方向LGDに配置されている)。そして、素子間距離Pelよりも長いグループ間距離Pegを空けて複数の発光素子グループEGが長手方向LGDに沿って離散的に並んで、1行の発光素子グループ行GRa等が構成されている。さらに、3行の発光素子グループ行GRa、GRb、GRcが距離Dtだけ空けて幅方向LTDの異なる位置に離散的に配置されており、しかも、発光素子グループ行GRa、GRb、GRcのそれぞれは、長手方向LGDに距離Dgだけ相互にシフトされている。こうして、3個の発光素子グループEGが、長手方向LGDに距離Dgを空けるとともに幅方向LTDに距離Dtを空けて、方向Dlscに一列に並ぶ。
【0038】
ここで、素子間距離Pelは、対象となる2個の発光素子Eの幾何重心間の長手方向LGDにおける距離として求めることができる。また、グループ間距離Pegは、対象となる2個の発光素子グループEGのうち、長手方向LGDの一方側の発光素子グループEGの他方側端部にある発光素子Eの幾何重心と、長手方向LGDの他方側の発光素子グループEGの一方側端部にある発光素子Eの幾何重心との長手方向LGDにおける距離として求めることができる。また、距離Dgは、長手方向LGDにおける位置が隣り合う2個の発光素子グループEGそれぞれの幾何重心間の長手方向LGDにおける距離として求めることができる。また、距離Dtは、幅方向LTDにおける位置が隣り合う2個の発光素子グループEGそれぞれの幾何重心間の幅方向LTDにおける距離として求めることができる。
【0039】
このようにヘッド基板293の裏面293−tには、複数の発光素子グループEGが二次元的かつ離散的に配置されている。一方、ヘッド基板293の表面293−hには、遮光部材297が配置されている。遮光部材297には厚さ方向TKDに貫通する導光孔2971が複数形成されている。各導光孔2971は厚さ方向TKDからの平面視において円形状を有しており、その内壁には黒色メッキが施されている。この導光孔2971は、発光素子グループEG毎に1個ずつ形成されており、すなわち、1個の発光素子グループEGに対して1個の導光孔2971が開口している。こうして、遮光部材297は、導光孔2971を発光素子グループEGに開口させた状態でヘッド基板表面293−hに当接して固定されている。
【0040】
このような遮光部材297を設ける目的は、いわゆる迷光がレンズLS1、LS2に入射するのを抑制するためである。つまり、各発光素子グループEGには、レンズLS1、LS2の対からなる結像光学系がそれぞれ専用に設けられている。このような構成では、光ビームは、それ自身の射出源である発光素子グループEGに設けられた結像光学系LS1、LS2にのみ入射して結像されることが望ましい。しかしながら、光ビームの一部には、その射出源である発光素子グループEGに設けられた結像光学系LS1、LS2に向わずに迷光となってしまうものもある。そして、このような迷光が、それ自身の射出源でない発光素子グループEGに設けられた結像光学系LS1、LS2に入射してしまうと、いわゆるゴーストが発生してしまうおそれがある。これに対して、この実施形態では、発光素子グループEGと結像光学系LS1、LS2との間に遮光部材297が設けられている。この遮光部材297には、内壁に黒色メッキが施された導光孔2971が発光素子グループEGに開口して設けられているため、迷光の多くは導光孔2971の内壁で吸収されることとなる。その結果、先ほどのゴーストを抑制して、良好な露光動作の実現が図られる。
【0041】
そして、上述のとおり、これらヘッド基板293および遮光部材297の厚さ方向TKDの一方側には、レンズアレイLA1、LA2が設けられており、これらレンズアレイLA1、LA2はスペーサーSP1、SP2により支持されている。以下に、これらレンズアレイLA1、LA2の支持構造の詳細について、図3〜図5に加えて図6、図7、図8を用いて説明する。
【0042】
図6は、ラインヘッドの部分側面図であり、幅方向LTDからラインヘッド29を平面視した場合に相当する。図7は、レンズアレイLA1の支持態様を示す部分平面図であり、厚さ方向TKDから平面視した場合に相当する。図8は、レンズアレイLA2の支持態様を示す部分平面図であり、厚さ方向TKDから平面視した場合に相当する。
【0043】
ヘッド基板293の表面では、互いに同一の形状・大きさを有する複数のスペーサーSP1が長手方向LGDに間隔CL1を空けて一列に並んでいる。また、このスペーサーSP1の列は、幅方向LTDの両側に設けられている(図3、図5、図7)。こうして、厚さ方向TKDからの平面視において、スペーサーSP1の列が、ヘッド基板裏面293−tの発光素子Eが形成された領域を幅方向LTDから挟んで2列配置されることとなる(換言すれば、遮光部材297を幅方向LTDから挟んで2列配置されることとなる)。なお、これらのスペーサーSP1は、ヘッド基板293の表面293−hに接着剤等により固定されている。
【0044】
このようにして、2列に配置されたスペーサーSP1に対して、レンズアレイLA1が幅方向LTDに架設されており、これにより、レンズアレイLA1がヘッド基板293の厚さ方向TKDの一方側で位置決めされる。このとき、レンズアレイLA1のレンズLS1が形成された領域が、幅方向LTDに並ぶ2列のスペーサーSP1の列の間に位置するように、レンズアレイLA1は配置される。このレンズアレイLA1は、長手方向LGDの両端が斜めに(方向Dlscと平行に)カットされた平行四辺形形状のガラス基板SBを有している。そして、このガラス基板SBの裏面には、光硬化性樹脂で形成された複数のレンズLS1がアレイ配置されている。これら複数のレンズLS1は、対向する発光素子グループEGの配置に対応して3行千鳥で配置されており(図4)、対向する発光素子グループEGに対して凸である。
【0045】
そして、図3、図6、図7に示すように、複数のレンズアレイLA1が長手方向LGDに並んで配設されている。つまり、この実施形態では、長手方向LGDに並ぶ複数のレンズアレイLA1をスペーサーSP1が支持して、1つの長尺レンズアレイL−LA1が構成されている。ちなみに、直方形状を有するスペーサーSP1の長さLsp1は、レンズアレイLA1の幅方向LTDの端辺の長手方向LGDの長さLla1より短く、1枚のレンズアレイLA1は、長手方向LGDに並ぶ複数のスペーサーSP1で支持される。具体的には、これらスペーサーSP1のうち、中央スペーサーSP1−bはレンズアレイLA1の長手方向LGDの略中央を支持し、端部スペーサーSP1−aは長手方向LGDに隣り合う2枚のレンズアレイLA1、LA1の隙間BD1を跨いで、該レンズアレイLA1、LA1を支持する。なお、スペーサーSP1とレンズアレイLA1とは接着剤等により固定されている。
【0046】
このようにして構成された長尺レンズアレイL−LA1の厚さ方向TKDの一方面には、互いに同一の形状・大きさを有する複数のスペーサーSP2が長手方向LGDに間隔CL2を空けて一列に並んでいる。また、このスペーサーSP2の列は、幅方向LTDの両側に設けられている(図3、図5、図8)。こうして、厚さ方向TKDからの平面視において、スペーサーSP2の列が、レンズアレイLA1のレンズLS1が形成された領域を幅方向LTDから挟んで2列配置されることとなる。なお、これらのスペーサーSP2は、レンズアレイLA1のガラス基板SBの表面に接着剤等により固定されている。
【0047】
このようにして、2列に配置されたスペーサーSP2に対して、レンズアレイLA2が幅方向LTDに架設されており、これにより、レンズアレイLA2がレンズアレイLA1の厚さ方向TKDの一方側で位置決めされる。このとき、レンズアレイLA2のレンズLS2が形成された領域が、幅方向LTDに並ぶ2列のスペーサーSP2の列の間に位置するように、レンズアレイLA2は配置される。このレンズアレイLA2は、長手方向LGDの両端が斜めに(方向Dlscと並行に)カットされた平行四辺形形状のガラス基板SBを有している。そして、このガラス基板SBの裏面には、光硬化性樹脂で形成された複数のレンズLS2がアレイ配置されている。これら複数のレンズLS2は、対向する発光素子グループEGの配置に対応して3行千鳥で配置されており(図4)、対向する発光素子グループEGに対して凸である。
【0048】
そして、図3、図6、図8に示すように、複数のレンズアレイLA2が長手方向LGDに並んで配設されている。つまり、この実施形態では、長手方向LGDに並ぶ複数のレンズアレイLA2をスペーサーSP2が支持して、1つの長尺レンズアレイL−LA2が構成されている。ちなみに、直方形状を有するスペーサーSP2の長さLsp2は、レンズアレイLA2の幅方向LTDの端辺の長手方向LGDの長さLla2より短く、1枚のレンズアレイLA2は、長手方向LGDに並ぶ複数のスペーサーSP2で支持される。具体的には、これらスペーサーSP2のうち、中央スペーサーSP2−bはレンズアレイLA2の長手方向LGDの略中央を支持し、端部スペーサーSP2−aは長手方向LGDに隣り合う2枚のレンズアレイLA2、LA2の隙間BD2を跨いで、該レンズアレイLA2、LA2を支持する。なお、スペーサーSP2とレンズアレイLA2とは接着剤等により固定されている。
【0049】
こうして2枚のレンズアレイLA1およびレンズアレイLA2は厚さ方向TKDに対向して配置されている。その結果、レンズアレイLA1の複数のレンズLS1とレンズアレイLA2の複数のレンズLS2とは一対一の対応関係で対向しており、互いに対向するレンズLS1とレンズLS2とは厚さ方向TKDからの平面視において重なり合うように、レンズアレイLA1、LA2は位置調整がされている。
【0050】
また、このように厚さ方向TKDに並べられた2枚のレンズアレイLA1、LA2は、図9に示すような寸法関係を備えている。ここで、図9は、厚さ方向に並ぶレンズアレイの寸法関係を模式的に示す部分断面図であり、A−A線部分断面図を長手方向LGD(主走査方向MD)から見た場合に相当する。同図に示すように、本実施形態では、幅方向LTDにおけるレンズアレイLA2の幅Wla2は、幅方向LTDにおけるレンズアレイLA1の幅Wla1よりも狭い(幅Wla2<幅Wla1)。そして、幅方向LTDにおいて、レンズアレイLA2の両端がレンズアレイLA1の両端の内側に収まるように、レンズアレイLA1、LA2は配設されている。ちなみに、図7、図8で示した長さLla1および長さLla2、すなわち、レンズアレイLA1の幅方向LTDの端辺の長手方向LGDの長さLla1およびレンズアレイLA2の幅方向LTDの端辺の長手方向LGDの長さLla2とは互いに等しい(長さLla1=長さLla2)。
【0051】
さらに、この実施形態では、長手方向LGDに長尺な平板形状を有する支持ガラスSSが設けられている。詳述すると、長手方向LGDにおいて、この支持ガラスSSはレンズアレイLA2よりも長く形成されて、長尺レンズアレイL−LA2と略同じ長さを備えている。そして、この支持ガラスSSが長尺レンズアレイL−LA2の一方面に取り付けられており、言わば、支持ガラスSSが複数のレンズアレイLA2をスペーサーSP2の逆側から支持している。そして、この支持ガラスSSの表面(一方平面)が、感光体ドラム21の表面にクリアランスを空けて対向する。こうして、本実施形態では、スペーサーSP1、レンズアレイLA1、スペーサーSP2、レンズアレイLA2および支持ガラスSSから光学ユニットOUが構成されている(図9)。
【0052】
そして、この実施形態では、厚さ方向TKDに互いに対向するレンズLS1とレンズLS2とは、レンズLS1の光軸とレンズLS2の光軸とが一致または略一致するように配設されている、そして、これらレンズLS1とレンズLS2とが、反転した縮小像を形成する1つの結像光学系を構成する。より具体的には、横倍率が負であるとともに当該横倍率の絶対値が1未満である光学特性を結像光学系が有するように、レンズLS1およびレンズLS2それぞれの形状が設計されており、その結果、レンズLS1とレンズLS2とは互いに異なる形状を有している。そして、発光素子Eから射出された光ビームは、レンズLS1、LS2を透過した後に支持ガラスSSの表面から射出されてスポットSTとして感光体ドラム21表面に照射される(図5)。そして、特開2008−036937号公報の図11等に記載のように、感光体ドラム21表面の副走査方向SDへの移動に応じて各発光素子Eの発光を制御することで、主走査方向MDに伸びるライン潜像を形成することができる。
【0053】
以上のように、本実施形態のラインヘッド29では、複数のレンズLS1をアレイ状に配列したレンズアレイLA1と、複数のレンズLS2をアレイ状に配列したレンズアレイLA2とが厚さ方向TKD(光軸方向OA)に対向して配置しており、レンズLS1とレンズLS2とが1つの光学系として機能する。したがって、この光学系が適切な光学特性を発揮するためには、レンズLS1から射出された光がレンズLS2に入射するように(つまり、光がレンズLS1、LS2の順に透過するように)レンズアレイLA1およびレンズアレイLA2が厚さ方向TKDに並ぶことが必要となる。しかしながら、レンズアレイLA1およびレンズアレイLA2はいずれも長手方向LGDにレンズLS1、LS2を配列したものであって互いに似た構成を有している。そのため、製造時にこれらのレンズアレイLA1、LA2が取り違えられてしまうことが考えられる。そこで、本実施形態では、レンズアレイLA1の幅Wla1とレンズアレイLA2の幅Wla2とが異なっている。したがって、レンズアレイLA1およびレンズアレイLA2とをそれぞれの幅Wla1、Wla2の違いに基づいて容易に区別することができ、レンズアレイLA1とレンズアレイLA2とのとり違いを防止することが可能となっている。なお、レンズアレイLA1およびレンズアレイLA2の幅Wla1、Wla2の違いは、組立作業者によって判断しても良いし、CCDセンサー(Charge Coupled Device Image Sensor)等を用いた画像認識装置によって判断しても良い。
【0054】
また、本実施形態では、レンズアレイLA2の幅Wla2はレンズアレイLA1の幅Wla1より狭い。そのため、次のような効果が期待できる。つまり、画像形成装置内部においてラインヘッド29は、感光体ドラム21の表面にスポットSTを照射するために、感光体ドラム21に近接して配置される。したがって、レンズアレイLA2が感光体ドラム21に近接して対向配置される。そこで、この実施形態では、レンズアレイLA2の幅Wla2を、レンズアレイLA1の幅Wla1よりも狭く構成しているのである。すなわち、このように構成した場合、感光体ドラム21に近接して対向するレンズアレイLA2の感光体ドラム21周方向(副走査方向SD)への幅を抑えることができるため、ラインヘッド29周りに他の機能部(帯電部23)等の配置スペースを十分に確保して、感光体ドラム21に対するラインヘッド29のレイアウトの自由度を向上させることができる。
【0055】
また、本実施形態では、レンズLS1、LS2は光硬化性樹脂で形成されており、好適である。なぜなら、光硬化性樹脂は、光を照射することで速やかに硬化するため、レンズLS1、LS2を簡便に作製することを可能とし、ラインヘッドを簡便に生産するのに有利となるからである。
【0056】
その他
以上のように、上記実施形態では、ラインヘッド29が本発明の「露光ヘッド」に相当し、感光体ドラム21が本発明の「像担持体」に相当する。また、スペーサーSP1、レンズアレイLA1、スペーサーSP2、レンズアレイLA2および支持ガラスSSから光学ユニットOUが構成されている。また、長手方向LGDが本発明の「第1の方向」に相当し、幅方向LTDが本発明の「第2の方向」に相当し、レンズアレイLA1が本発明の「第1のレンズアレイ」に相当し、レンズアレイLA2が本発明の第2のレンズアレイに相当し、レンズLS1が本発明の「第1のレンズ」に相当し、レンズLS2が本発明の「第2のレンズ」に相当し、レンズアレイLA1の幅Wla1が本発明の「第2の方向への第1のレンズアレイの長さ」に相当し、レンズアレイLA2の幅Wla2が本発明の「第2の方向への第2のレンズアレイの長さ」に相当する。
【0057】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したものに対して種々の変更を加えることが可能である。そこで、例えば、上記実施形態では、レンズアレイLA2の幅Wla2がレンズアレイLA1の幅Wla1より狭い。しかしながら、これとは逆に、レンズアレイLA2の幅Wla2がレンズアレイLA1の幅Wla1より広くても良い。要するに、レンズアレイLA2の幅Wla2とレンズアレイLA1の幅Wla1とが異なれば、レンズアレイLA1およびレンズアレイLA2とをそれぞれの幅Wla1、Wla2の違いに基づいて容易に区別することができ、ラインヘッド29の製造時におけるレンズアレイLA1とレンズアレイLA2とのとり違いを防止することが可能となる。
【0058】
また、上記実施形態では、レンズアレイLA1の幅方向LTDの端辺の長手方向LGDの長さLla1およびレンズアレイLA2の幅方向LTDの端辺の長手方向LGDの長さLla2とは互いに等しい(長さLla1=長さLla2)。しかしながら、これらの長さLla1、Lla2が互いに異なっていても良い。
【0059】
また、上記実施形態の結像光学系は、反転像を形成するものであったが、正転像(つまり、反転していない像)を形成するものであっても良い。
【0060】
また、上記実施形態の結像光学系は、縮小像を形成するものであったが、等倍像あるいは拡大像を形成するものであっても良い。
【0061】
また、上記実施形態では、レンズアレイLA2を支持するためにガラス製の平板(支持ガラスSS)を用いたが、レンズアレイLA2を支持する部材をガラス以外の材料で構成することもできる。あるいは、この支持ガラスSSを排してラインヘッド29を構成しても良い。
【0062】
また、スペーサーSP1、SP2の材料としては、種々の材料を採用することが可能であり、ガラス等の透明な部材をスペーサーSP1、SP2として用いても良い。もちろん、ガラス以外のもので構成しても良く、例えば、スペーサーSP2を鉄等の金属により構成しても良い。
【0063】
また、上記実施形態では、複数のスペーサーSP1は、同一の形状および大きさを備えていたが、これらについても種々の変更が可能である。さらに、複数のスペーサーSP2についても同様の変更が可能である。
【0064】
また、上記実施形態では、レンズアレイLA1、LA2の裏面(厚さ方向TKDの他方面)にレンズLS1、LS2が形成されていたが、レンズLS1、LS2の形成位置はこれに限られない。
【0065】
また、上記実施形態では、各レンズアレイLA1、LA2において3行千鳥でレンズが並んでいたが、レンズの配置態様はこれに限られない。
【0066】
また、上記実施形態では、レンズアレイLA1、LA2は、ガラス製の光透過性基板SBに樹脂製のレンズLS1、LS2を形成したものであった。しかしながら、レンズアレイLA1、LA2を1つの材料で一体的に構成することもできる。
【0067】
また、上記実施形態では、複数の発光素子グループEGは3行千鳥で配置されていたが、複数の発光素子グループEGの配置態様はこれに限られない。
【0068】
また、上記実施形態では、15個の発光素子Eから発光素子グループEGが構成されている。しかしながら、発光素子グループEGを構成する発光素子Eの個数はこれに限られない。
【0069】
また、上記実施形態では、発光素子グループEG内において、複数の発光素子Eが2行千鳥で配置されていたが、発光素子グループEG内での複数の発光素子Eの配置態様はこれに限られない。
【0070】
また、上記実施形態では、発光素子Eとしてボトムエミッション型の有機EL素子が用いられている。しかしながら、トップエミッション型の有機EL素子を発光素子Eとして用いても良く、あるいは有機EL素子以外のLED(Light Emitting Diode)等を発光素子Eとして用いても良い。
【符号の説明】
【0071】
LGD…長手方向、 LTD…幅方向、 LS1、LS2…レンズ、 LA1、LA2…レンズアレイ、 Wla1…(レンズアレイLA1の)幅、 Wla2…(レンズアレイLA2の)幅、 29…ラインヘッド、 OU…光学ユニット、 21…感光体ドラム

【特許請求の範囲】
【請求項1】
光を発光する発光素子を第1の方向に配設する発光素子基板と、
第1のレンズを配設する第1のレンズアレイと、
前記第1のレンズと異なる形状を有する第2のレンズを配設し、前記第1の方向と直交もしくは略直交する第2の方向に前記第1のレンズアレイの長さと異なる長さを有する第2のレンズアレイと、を備え、
前記発光素子基板、前記第1のレンズアレイ、および前記第2のレンズアレイは、前記発光素子から出た光が前記第1のレンズを通過した後に、前記第2のレンズを通過して像面に結像するように配設されることを特徴とする露光ヘッド。
【請求項2】
前記第2のレンズアレイの前記第2の方向の長さは第1のレンズアレイの前記第2の方向の長さより短い請求項1に記載の露光ヘッド。
【請求項3】
前記第1のレンズおよび前記第2のレンズは、光硬化性樹脂で形成される請求項1または2に記載の露光ヘッド。
【請求項4】
第1のレンズを配設する第1のレンズアレイと、
前記第1のレンズと異なる形状を有する第2のレンズ、及び前記第2のレンズの第1の方向に配設される第3のレンズを有し、前記第1の方向と直交する第2の方向の長さが前記第1のレンズアレイの第2の方向の長さと異なる第2のレンズアレイと、を備え、
前記第1のレンズアレイ、および、前記第2のレンズアレイは、前記第1のレンズの光軸と前記第2のレンズの光軸とが一致または略一致するように配設されることを特徴とする露光ヘッド用光学ユニット。
【請求項5】
潜像が形成される潜像担持体と、
光を発光する発光素子を第1の方向に配設する発光素子基板、第1のレンズを配設する第1のレンズアレイ、及び前記第1のレンズと異なる形状を有する第2のレンズを配設して前記第1の方向と直交もしくは略直交する第2の方向に前記第1のレンズアレイの長さと異なる長さを有する第2のレンズアレイを備え、前記発光素子基板、前記第1のレンズアレイ、および前記第2のレンズアレイは、前記発光素子から出た光が前記第1のレンズを通過した後に、前記第2のレンズを通過して前記潜像担持体を照射して潜像を形成するように配設される露光ヘッドと、
前記潜像担持体に形成された前記潜像を現像する現像部と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【公開番号】特開2011−73228(P2011−73228A)
【公開日】平成23年4月14日(2011.4.14)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−226014(P2009−226014)
【出願日】平成21年9月30日(2009.9.30)
【出願人】(000002369)セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Fターム(参考)】