【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光書込ユニットと画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、デジタル複写機、プリンタ、デジタルファクシミリなどのデジタル画像出力機器の小型化に伴い、デジタル書込を行うための光書込ユニットの小型化が要求されている。デジタル書込方式として、現在では大きく分けて２種類に分類することができる。その一つは、半導体レーザ等の光源から出射された光束を光偏向器によって偏向し、この偏向光を走査結像レンズを用い像担持体上に光スポットとして結像させるとともに像担持体上を光走査する方式である。もう一つは、ＬＥＤアレイや有機ＥＬアレイ等の発光素子アレイから出射された光束を、結像素子アレイを用いて像担持体上に光スポットを形成する固体光書込方式である（例えば、特許文献１参照。）。
光走査方式は光偏向器によって光を走査するため光路長が大きくなってしまうのに対して、固体光書込方式は光路長を非常に短くすることが可能であるため、光書込ユニットをコンパクトに構成することができ、また、光偏向器のような可動部品を用いないので、騒音を抑える（低騒音）こともできる。
【０００３】
ここで、従来の一般的な固体光書込方式の光書込ユニットについて説明する。
固体光書込方式の光書込ユニットは、複数の発光素子からなる発光素子アレイと、複数の結像素子からなる結像素子アレイとから構成される。
図１５は、結像素子アレイとしてロッドレンズアレイを用いた光書込ユニットの例を示す断面図であり、光書込ユニットは、発光素子アレイ６０とロッドレンズアレイ７０とからなる。図中の符号８０は、像担持体を示す。
【０００４】
発光素子アレイ６０の正面図を図１６（ａ）に、断面図を同図（ｂ）に示す。
発光素子アレイ６０は、基板６２上に発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイチップ６１が複数個配列されており、その両側（もしくは片側でも構わない）にＬＥＤを駆動するためのドライバＩＣ６４が実装されている。また、ドライバＩＣ６４に画像信号などの情報を与える信号ケーブルを接続するためのコネクタ部６３がある。図１６（ｃ）は、ＬＥＤアレイチップ６１の正面図であり、ＬＥＤアレイチップ６１上には、ＬＥＤ６５が複数個配列されている。
ＬＥＤアレイ６０の基板６２上には数十〜百程度のＬＥＤアレイチップ６１が実装され、各ＬＥＤアレイチップ６１上にはＬＥＤ６５が数十〜数百個程度、所定間隔に配列されている。このとき隣り合うＬＥＤアレイチップ６１は、図１６に示すように、その端部同士のＬＥＤの間隔が前記所定間隔になるように基板上に実装されている。
【０００５】
ロッドレンズアレイ７０は、屈折率分布型のロッドレンズを１列もしくは複数列に列状に複数個配列したものである。図１７は、ロッドレンズ７１を２列に俵積みした例を示す。ロッドレンズアレイ７０は、機械的強度を得るためにロッドレンズ７１の両側を側板７２によって保持されている。また、ロッドレンズ７１同士の間隙には、ロッドレンズ７１同士を固化するために接着部材７３が充填されている。接着部材７３は不透明であり、フレア光を防止する機能も持つ。
【０００６】
その他の結像素子アレイの例としては、図１８に示すような、複数の入射側レンズ面９１と複数の出射側レンズ面９２、および複数のルーフプリズム９３が列をなして一体的に形成されたルーフプリズムレンズアレイ（ＲＰＬＡ）９０などが提案されている。図中、符号９４はリブを示す。
なお、レンズ間にゴースト光となる光を遮るための光遮光部材を備えることもできる。
【０００７】
上述したロッドレンズアレイ７０やルーフプリズムレンズアレイ９０のような、いわゆる等倍結像素子アレイを用いた光書込ユニットでは、所定間隔に配列された発光素子の像をそのまま、つまり等倍で光スポットとして像担持体上に結像する。したがって、発光素子の配列間隔に誤差が生じた場合には、そのまま像担持体上の光スポットの位置誤差が発生することになる。画像形成装置において、この配列間隔の誤差が許容範囲を超えた場合には、いわゆる縦筋画像といった異常画像が発生してしまう。
【０００８】
現在、ＬＥＤアレイチップ内の隣接するＬＥＤ間隔は、その製造プロセスからほぼ理想的に製造されている。しかし、ＬＥＤアレイチップはＬＥＤアレイの基板上に接着固定（ボンディング）されるため、ＬＥＤアレイチップの実装位置を正確に制御することは難しく、実装誤差が発生してしまう。ＬＥＤアレイチップの実装誤差は、図１９に示すように、隣接するＬＥＤアレイチップの相対向する端部に位置するＬＥＤ相互の間隔Ｐａと所望のＬＥＤの配列間隔Ｐとを異ならせることとなる。
【０００９】
本願発明者らは、このようなＬＥＤアレイチップの実装誤差のある光書込ユニットを露光ユニットとして画像形成装置に搭載して画像出力を行ったところ、白筋画像や黒筋画像といった異常画像を確認している。
図２０は、隣接するＬＥＤアレイチップの端部に位置するＬＥＤ間隔Ｐａと、所望のＬＥＤ間隔Ｐとの関係について説明するための画像ドットの模式図であり、（ａ）はＰａ＜Ｐの場合、（ｂ）はＰａ＞Ｐの場合を示す。図に示す画像パターンは、例えば１ｏｎ１ｏｆｆ（１ドット発光１ドット非発光）を繰り返したパターンで、像担持体の送り方向に平行な縦線画像である。
図２０（ａ）に示すＰａ＜Ｐの場合には、ＬＥＤアレイの繋ぎ目位置を挟んだ縦線の間隔「Ｐ＋Ｐａ」は、その他の部分の縦線間隔２Ｐに比べ小さくなっており、シャープな黒筋として認識される。
一方、図２０（ｂ）に示すＰａ＞Ｐの場合には、ＬＥＤアレイの繋ぎ目位置を挟んだ縦線の間隔「Ｐ＋Ｐａ」は、その他の部分の縦線間隔２Ｐに比べ大きくなっており、シャープな白筋として認識される。
【００１０】
これまでも、上述のボンディング品位を向上させるための提案がなされている（例えば、特許文献２参照。）。特許文献２記載の発明は、ＬＥＤアレイチップの基板へのボンディングを印字品質の悪化要因を誘発することなく容易に行うことができるように、ＬＥＤアレイは、複数個のＬＥＤアレイチップを基板上長手方向にその端部同士を一定間隔離して配置するようにして構成され、光学レンズ系（結像素子アレイ）は、ＬＥＤアレイチップの配設ピッチと同ピッチで貫通開設されたレンズ保持孔を有するレンズホルダに、それぞれ光軸方向に挿入保持させた凸レンズ要素を備えている。
【００１１】
特許文献２記載の発明においては、ＬＥＤアレイチップを長手方向に密接してボンディングする必要がなくなり、ボンディング品位が向上する効果はある。また、凸レンズ要素はレンズホルダのレンズ保持孔に保持されており、光軸方向にレンズ要素を移動することによりピント調整は可能である。
【００１２】
【特許文献１】
特許第３３１８１７１号明細書
【特許文献２】
特許第２５１０４２３号明細書
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献２記載の発明によれば、ＬＥＤアレイチップが基板上に配列方向に対して傾いてボンディングされたり、配列方向に垂直な方向（配列直交方向）にシフトしてボンディングされたりした場合には、そのＬＥＤアレイチップの発光ドットによって結像された像担持体上の光スポット列も、傾いたり、配列直交方向にシフトしたりしてしまい、図２１に示すようにＬＥＤアレイチップ毎の光書込ラインがばらついてしまう。図中、符号Ｘは１つの光書込モジュールの光書込ラインの幅を示す。すなわち、所望とする連続した１ラインの光書込ラインを形成することができず、この場合、レンズ要素の光軸方向の移動だけでは調整することができないという問題がある。
【００１４】
本発明は以上のような従来技術の問題点を解消するためになされたもので、発光素子アレイチップの基板へのボンディング精度を緩和するとともに、発光素子アレイチップ毎の光書込ラインのばらつきを低減し、所望の光書込ラインを得ることができる光書込ユニットを実現することを目的とする。
また、横ラインの真直性に優れた画像が得られる画像形成装置を実現することを目的とする。
さらに、複数色の画像を形成するために各色ごとに光書込ユニットを備えた画像形成装置において、各々の光書込ユニットの光書込ラインのばらつきによる色ずれの発生を防止し、光書込ユニットに起因する色ずれを低減することができる画像形成装置を実現することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、複数の発光素子を備えた発光素子アレイ群と、発光素子からの光束を像担持体上に光スポットとして結像させるための少なくとも２枚の結像素子を備えた結像素子群と、発光素子アレイ群と結像素子群とを保持するハウジング、とを有してなる光書込モジュールを備えた光書込ユニットであって、光書込モジュールを複数備えたことを特徴とする。
この構成によれば、各光書込モジュールの配置位置や傾きを互いに独立して調整することができるため、各光書込モジュール間の光書込ラインのばらつきの低減が可能となり、所望の光書込ラインを得ることができる。
【００１６】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、複数の光書込モジュールは、発光素子の配列方向に一次元状に配列されたことを特徴とする。
この構成によれば、配列方向に光書込モジュールを一直線状に配置することが困難であっても、配列直行方向にずらすことで各光書込モジュールの位置的な干渉を避けることができる。
【００１７】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、光書込モジュールは、配列方向に対して傾けて配列されたことを特徴とする。
この構成によれば、像担持体上に形成される光スポットの間隔を発光素子の間隔よりも小さくすることができ、高密度な光書込を実現することができる。
【００１８】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、複数の光書込モジュールのそれぞれは、同一の構成であることを特徴とする。
この構成によれば、製造コストを低減することができ、また、前述の配置位置の調整や組み立てが容易となる。
【００１９】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明において、発光素子アレイ群は、発光素子アレイ群を支持するための発光素子アレイ支持部材を介してハウジングに保持されることを特徴とする。
この構成によれば、発光素子アレイ群を支持する部材とハウジングにそれぞれ別の材質を選択することができ、また、光源と結像機能を分離して組付け調整が容易となる。
【００２０】
請求項６記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明において、結像素子群を構成する少なくとも１枚の結像素子は、結像素子を支持するための結像素子支持部材を介してハウジングに保持されることを特徴とする。
この構成によれば、発光素子アレイ群と結像素子との距離を保つために、ハウジングには低い線膨張係数を持った材質を選択することが可能である。
【００２１】
請求項７記載の発明は、光書込装置から像担持体に光書込みを行い、電子写真法により、この像担持体上に静電潜像を形成する装置であって、光書込装置は、請求項１乃至６のいずれかに記載の光書込ユニットであることを特徴とする。
この構成によれば、光書込モジュール毎の光書込ラインのばらつきが低減された、真直性の優れた高品質の出力画像を得ることができる。
【００２２】
請求項８記載の発明は、複数色で共用される光書込装置から像担持体に光書込みを行い、電子写真法により、この像担持体上に静電潜像を形成する装置であって、光書込装置は、請求項１乃至６のいずれかに記載の光書込ユニットであることを特徴とする。
この構成によれば、各色に対応した光書込ラインのばらつき（色ずれ）が低減された、真直性の優れた高品質の出力画像を得ることができる。
【００２３】
請求項９記載の発明は、各色に対応した複数の光書込装置から像担持体に光書込みを行い、電子写真法により、この像担持体上に静電潜像を形成する装置であって、光書込装置は、請求項１乃至６のいずれかに記載の光書込ユニットであることを特徴とする。
この構成によれば、各色に対応した光書込ラインのばらつき（色ずれ）が低減された、真直性の優れた高品質の出力画像を得ることができ、また、特定の色の高密度化・高速出力化を図ることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明にかかる光書込ユニットと画像形成装置の実施の形態について説明する。
【００２５】
先ず、本発明にかかる光書込ユニットについて説明する。光書込ユニットは、複数の発光素子を備えた発光素子アレイ群と、上記発光素子からの光束を像担持体上に光スポットとして結像させるための少なくとも２枚の結像素子を備えた結像素子群と、上記発光素子アレイ群と結像素子群を保持するハウジング、とを有してなる。図１は、本発明にかかる光書込ユニットを構成する光書込モジュールの配列直交方向断面図である。光書込モジュールは、発光素子アレイ群１０と、結像素子群２０と、ハウジング３０とを有してなる。図中、符号４０は像担持体を示す。ここで、発光素子アレイ群１０に実装された発光ダイオードアレイチップ上の発光ダイオードが配列された方向（図１において紙面に直交する方向）を配列方向とし、配列直交方向（図１において紙面上下方向）は像担持体４０の移動方向に一致する。
【００２６】
発光素子アレイ群１０は、図２に示すように、例えば基板１１上に実装された発光ダイオードアレイチップ１２を複数有してなり、各発光ダイオードアレイチップ１２は、複数の発光ダイオード１３が所定間隔で配列されことによって構成されている。より具体的には、１２００ｄｐｉの発光ダイオードアレイチップ１２であれば、２５６個または３８４個の発光ダイオード（発光素子）１３が、２１．２μｍ間隔で配列されている。発光ダイオードアレイチップ１２の配列方向のサイズは、５．４２ｍｍまたは８．１３ｍｍ程度である。
【００２７】
結像素子群２０は、図１に示した例では３枚のレンズ、すなわち第１レンズ２１、第２レンズ２２、第３レンズ２３とから構成されている。各レンズは、発光素子アレイ群１０側から像担持体４０に向かう光軸方向に、第１レンズ２１，第２レンズ２２，第３レンズ２３の順に、それぞれ接して配設されている。
ここで、第１レンズ２１と第３レンズ２３の形状は同一であり、光軸方向において逆向きに配置されている。
また、図１に示した光学系は、ディストーション（歪曲収差）を抑えるために光軸方向において第２レンズ２２の中心に対して線対称に構成されている。
さらに、第１レンズ２１（第３レンズ２３も同形状）と第２レンズ２２は、像担持体４０上に良好な光スポットを形成するために非球面形状を採用している。
ただし、光スポットの均一化を満足する範囲であれば球面レンズでもよい。
さらにまた、図１に示した例では結像素子としてレンズを用いているが、本発明においては、結像素子として回折光学素子や結像ミラーを用いることもできる。
【００２８】
ハウジング３０は、発光素子アレイ群１０と結像素子群２０とを支持する部材であり、例えば図１に示すようなＬ字型の放熱効果を持つアルミ部材を用いる。
発光素子アレイ群１０と結像素子群２０は、発光素子アレイ群１０から像担持体４０に向けて出射された光束が結像素子群２０を通過するように、それぞれＬ字型のハウジング３０の直交する各面の内側に固定される。その際、前述の通り光軸方向において第２レンズ２２の中心に対して線対称となるように位置決めがなされた後に、発光素子アレイ群１０は光束の出射面の背面が、また、結像素子群２０を構成する各レンズ２１，２２，２３は配列直行方向の一端面が、それぞれハウジング３０に接着固定される。
なお、本発明においてハウジング３０への固定方法は接着に限定するものではなく、既知の手法を用いることができる。
【００２９】
図３は、図１に示した光書込モジュールの配列方向断面図である。この光学系は配列方向に倒立系をなしており、その結像倍率は１倍、つまり、発光素子アレイ群１０をなす発光素子列の幅と像担持体４０上に形成される光スポット列の幅とが同じである。
図３において、結像素子群２０を構成するレンズの配列方向の幅が、像担持体４０上に形成される光スポット列の幅（発光素子アレイ群１０をなす発光素子列の幅）よりも小さくしてある。これは後述するように、この光書込モジュールを配列方向に一直線状に複数個配列したときの隣り合う結像素子群の干渉を防止するためである。
なお、Ｌ字型のアルミ部材であるハウジング３０の配列方向の幅は、像担持体４０上に形成される光スポット列の幅より小さくし、さらに、結像素子群２０を構成するレンズの配列方向の幅よりも小さくしている。
【００３０】
図４は、本発明にかかる光書込ユニットの実施の形態を示す配列方向断面図である。光書込ユニットは、図１及び図３に示した光書込モジュールを一直線状に複数個配列して構成する。なお、図４には光書込モジュールを構成するハウジングは図示していない。
ここで、前述の通り、光書込ユニットを構成する各光書込モジュールの結像倍率は１であるため、発光ダイオード１３の配列間隔をａとしたとき、各々の光書込モジュールで形成される光スポットの配列間隔はａに等しい。
【００３１】
複数個の光書込モジュールを一直線状に配列するときに、良好な光書込ラインを得るためには、隣接する光書込モジュールの端部同士の光スポットの配列間隔Ａを、発光ダイオード１３の配列間隔ａと等しくすることが必要である。
ここで、本発明にかかる光書込ユニットは光書込モジュールを複数配列して構成してあるため、各光書込モジュールの配列を調整することで、間隔Ａとａとを等しくすることができる。また、各光書込モジュールにより像担持体４０上に形成される光書込ラインが一直線となるように、各光書込モジュールの傾きや配列直交方向へのシフト量も合わせて調整することができ、良好な光書込ラインを形成することが可能となる。
【００３２】
光書込ユニットは、複数の光書込モジュールを上述の調整をした後に、別部材に固定し、あるいは光書込モジュール同士を固定することにより構成される。
なお、像担持体４０上にフレア光やゴースト光が発生しないように、光書込モジュール単位でフレア光処理を施すことが必要であるが、ハウジング４０にその機能を持たせてもよい。
【００３３】
ここで、図４に示した例では、光書込ユニットを構成する複数の光書込モジュールのそれぞれを同一の構成、つまり各光書込モジュールの形状・構造を同じとすることで、製造コストの低減を図ることができ、また上述の調整や光書込ユニットの組み立てが容易となる。
ただし、本発明においては、光書込ユニットを構成するすべての光書込モジュールを必ずしも同一とする必要はなく、発光素子アレイ群１０や結像素子群２０、または光書込ライン幅の異なる光書込モジュールを組み合わせて配列して光書込ユニットを構成するようにしてもよい。
【００３４】
また、１つの光書込モジュールによる光書込ラインの幅は、５〜２０ｍｍ程度にするのが望ましい。これは、０．０５〜０．２ｃｙｃｌｅ／ｍｍの周期であり、人間の眼に感じにくい周期である。したがって、光書込ラインの幅をこのように調整することにより、光書込モジュール周期で発生する画像上の周期ムラが認識されにくくなる。
【００３５】
さらに、６００ｄｐｉ以上の発光素子アレイチップ１２のサイズは５〜１０ｍｍ程度が作りやすいこと、光学系の配列方向の結像倍率として１倍以上が望ましいこと（１倍未満では、発光素子アレイチップのサイズや結像素子のサイズより光書込ラインの幅が小さくなってしまい、光書込モジュールの配列が難しくなるため）、像担持体４０上の光スポット間隔として６００ｄｐｉ以上の高密度が望ましいことから結像倍率としては２倍以下が望ましいこと、といった条件を鑑みて、光書込ラインの幅は５〜２０ｍｍとするとよい。
【００３６】
光書込ユニットを構成する複数の光書込モジュールは、配列方向に対して一次元状に配列する。図５は、光書込ユニットにより像担持体４０上に書き込まれる光書込ラインについて説明した図であり、（ａ）は像担持体４０上の光書込ラインが一直線状となるように光書込モジュールを配列した場合、（ｂ）は像担持体４０上の光書込ラインが配列直交方向に所定の間隔を有するように光書込モジュールを配列した場合である。図中、符号Ｙは１つの光書込モジュールによる光書込ライン、つまり光スポット列の幅を示す。
【００３７】
結像素子群２０を構成するレンズの配列方向の幅が像担持体上に形成される光スポット列の幅と同程度もしくは大きい場合には、光書込モジュールを一直線状に配置することが難しいため、図５（ｂ）に示すように、光書込モジュールを配列直交方向（像担持体の移動方向）に交互にずらすことによって、位置的な干渉を避けることが可能となる。なお、この場合には、上ラインを構成する光書込モジュールと下ラインを構成する光書込モジュールの発光素子の発光タイミングを像担持体４０の移動速度に合わせて変化させることで、稼動する像担持体４０上に一直線状の光書込ラインを形成することができる。
【００３８】
このように、本発明にかかる光書込ユニットの場合、像担持体４０上に形成される光スポット列の幅と、発光素子アレイ群１０、結像素子群２０、またはハウジング３０の配列方向の幅との大小に関わらず、移動する像担持体４０上に一直線状の光書込ラインを形成することができる。
【００３９】
ここで、光書込モジュールの像担持体４０に対する配置（レイアウト）について説明する。図６は、光書込モジュール（図中、太線で簡略化している）の像担持体４０に対する配置について説明した配列直交方向断面図であり、（ａ）は各光書込モジュールの光束が平行となる場合、（ｂ）は各光書込モジュールの光束が非平行となる場合、の２個の光書込モジュールの配置例である。
図６（ａ）に示す配置の場合、像担持体４０上の光書込ラインは、図５（ｂ）に示したように配列直交方向に所定の間隔を有して形成することができる。また図６（ｂ）に示す配置の場合、像担持体４０上の光書込ラインは、各光書込モジュールの光束が像担持体４０の表面で交わる場合には図５（ａ）に示したように一直線状となり、上記光束が像担持体４０の表面で交わらない場合には図５（ｂ）に示したように配列直交方向に所定の間隔を有して形成することになる。
【００４０】
光書込モジュールは、像担持体上に形成される光書込ラインが配列方向に対して所定の角度傾くように配列してもよい。図７は、像担持体４０上に書き込まれる光書込ラインについて説明した別の図であり、（ａ）はすべての光書込ラインの配列方向に対する傾きが同一方向となるようにした場合、（ｂ）は隣り合う光書込ラインの配列方向に対する傾きが互いに逆方向、いわゆるジグザグとなるようにした場合、を示す。
【００４１】
図７（ａ）に示すように光書込モジュールを配置することで、像担持体４０上に形成する光スポット列の配列間隔を発光素子の配列間隔よりも小さくすることができ、その結果、高密度な光書込を実現することができる。
なお、この場合、各光書込モジュール内の発光素子の発光タイミングを像担持体４０の移動速度に合わせて変化させることで、移動する像担持体４０上に一直線状の光書込ラインを形成することができる。
【００４２】
また、図７（ｂ）に示すように光書込モジュールを配置した場合であっても、各光書込モジュール内の発光素子の発光タイミングを像担持体４０の移動速度に合わせて変化させることで、移動する像担持体４０上に一直線状の光書込ラインを形成することができる。
【００４３】
なお、図５や図７に示した例では、像担持体４０上に書き込まれる光書込ラインが１列の場合であったが、図８に示すように、２列またはそれ以上の光書込ラインを像担持体４０に書き込むように光書込ユニットを構成してもよい。
【００４４】
以上説明した実施の形態によれば、複数の光書込モジュールを配列方向に配列して光書込ユニットが構成されるため、各光書込モジュールに実装される発光ダイオードアレイチップ１２の基板１１への配列方向のボンディング精度を緩和することができ、発光ダイオードアレイチップ１２毎の光書込ラインのばらつきの低減が可能となり、良好な光書込ラインを得ることができる。
【００４５】
次に、本発明にかかる光書込ユニットの別の実施の形態について、先に説明した実施の形態と異なる部分を中心に説明する。図９は、本実施の形態にかかる光書込ユニットを構成する光書込モジュールの配列方向断面図である。光書込ユニットは、発光素子アレイ群１０と結像素子群１２０とハウジング３１とを有してなる。
【００４６】
結像素子群１２０は、図９に示す例では、第１レンズ１２１，第２レンズ１２２，第３レンズ１２３の３枚のレンズから構成されていて、発光素子アレイ群１０側から像担持体４０に向かって第１レンズ１２１，第２レンズ１２２，第３レンズ１２３と配設されている。なお、第１レンズ１２１，第２レンズ１２２，第３レンズ１２３は、互いに異なった形状のレンズである。また、図１に示した例と異なり、第１レンズ１２１は、第２レンズ１２２とは接しておらず、第２レンズ１２２と第３レンズ１２３のみが光軸方向に接して配設されている。
【００４７】
図９に示した光学系も、ディストーションを抑える構成になっており、光スポット列の配列間隔を確保している。また、いずれのレンズとも良好な光スポットを形成するために非球面形状を採用している。もちろん、光スポットの均一化を満足する範囲であれば、球面レンズであってよい。
さらに、図示したように、この光学系は配列方向に倒立系をなしており、その結像倍率は２倍である。この場合、発光ダイオードは２１．２μｍ間隔で配置されているが、像担持体４０上の光スポット列の配列間隔は４２．４μｍ（６００ｄｐｉの書込密度）となる。
【００４８】
ハウジング３１は、例えば図９に示すような筒状（円柱や四角柱）のアルミ部材であって、片側に側板が貼りついてその反対側が開放した構成である。発光素子アレイ群１０はその側板に支持され、結像素子群１２０は筒状部材に支持され、各々位置合わせをした後に、接着固定されている。なお、固定方法は接着に限定するものではなく、既知の手法を用いることができる。
【００４９】
図１０は、本発明にかかる光書込ユニットの別の実施の形態を示す配列方向断面図である。光書込ユニットは、図９に示した光書込モジュールを一直線状に複数配列して構成される。ここで、発光素子の配列間隔をａとしたとき、結像倍率が２であるため、各々の光書込モジュールで形成される光スポットの配列間隔は２ａに等しい。
複数個の光書込モジュールを一直線状に配列するときに、隣り合う光書込モジュールの端部同士の光スポットの配列間隔Ｂを、発光素子の配列間隔ａの２倍と等しくすることが必要である。
ここで、本発明にかかる光書込ユニットは光書込モジュールを複数配列することによって構成してあるため、各光書込モジュールの配列を調整することで、間隔Ｂを２ａと等しくすることができる。さらにこのときに、各光書込モジュールによる光書込ラインが一直線となるように、傾きや配列直交方向へのシフトも合わせて調整することができ、良好な光書込ラインを形成することが可能となる。
【００５０】
ここで、図１０に示した実施の形態では、ハウジング３１の配列方向の幅は、当該ハウジング３１により構成された光書込モジュールによって像担持体４０上に形成される光スポット列の幅よりもわずかだけ小さくしてある。したがって、光書込ユニットは、前述の調整した後に、隣り合う光書込モジュールを構成する筒状のハウジング３１の一部同士を接着して固定することで構成される。
【００５１】
次に、本発明にかかる光書込ユニットのさらに別の実施の形態について、先に説明した実施の形態と異なる部分を中心に説明する。
図１１は、本実施の形態にかかる光書込ユニットを構成する光書込モジュールの配列直交方向断面図である。この光学系を構成する各光学部品の配置は、図９に示した光学系と同じものである。
【００５２】
発光素子アレイ群１０は、発光素子アレイ支持部材１１に支持されている。発光素子アレイ支持部材１１は、板状のハウジング３２に固定されている。一方、結像素子群１２０はハウジング３２に直接固定されている。この光書込モジュールを、所望の光書込ラインが得られるように調整し、ハウジング３２同士を固定し、あるいは、ハウジング３２を別部材に固定することによって、光書込ユニットが構成される。
【００５３】
以上説明した実施の形態によれば、発光素子アレイ群１０を支持する発光素子アレイ支持部材１１と、結像素子群１２０を支持するハウジング３２とを別体とすることで、各支持部材の材質を異ならせることが可能となる。すなわち、例えば、発光素子アレイ支持部材１１には放熱効果を持たせるためにアルミ材質を用い、ハウジング３２には成形しやすく、低コストで、しかも結像素子材質との固着もしやすい樹脂材質を用いることができる。さらに、発光素子アレイ群１０を支持する部材と、結像素子群１２０が位置決めされるハウジング３２を別体とすることで、光源と結像機能を分離して組付け調整が容易となる。
【００５４】
ここで、発光素子アレイ群を支持する部材と、結像素子群を支持する部材とを別体とする別の例を図１２に示す。この光学系自体の構成は、図９に示した光学系と同じものである。発光素子アレイ群１０は、凹状のハウジング３３の底面に相当する位置に固定されている。一方、結像素子群１２０はハウジング３３に固定された筒状の結像素子支持部材２２０に支持されている。光書込ユニットは、この光書込モジュールを、所望の光書込ラインが得られるように調整した後に、ハウジング３３同士を固定し、あるいは、ハウジング３３を別部材に固定することにより構成する。
【００５５】
発光素子アレイ群を支持する部材と、結像素子群を支持する部材とを別体とするさらに別の例を図１３に示す。この光学系自体の構成は、図９に示した光学系と同じものである。発光素子アレイ群１０は、平板状の発光素子アレイ支持部材１１に支持されている。一方、結像素子群１２０は筒状の結像素子支持部材２２０に支持されている。そして、各々の支持部材１１と２２０が互いに離間してハウジング３４に固定されている。光書込ユニットは、この光書込モジュールを、所望の光書込ラインが得られるように調整した後に、ハウジング３４同士を固定し、あるいは、ハウジング３４を別部材に固定することにより構成する。
【００５６】
図１３に示した例の場合、発光素子アレイ群と結像素子との距離を保つために、ハウジング３４の材質として低い線膨張係数を持った材質を選択することが可能である。
なお、図１３に示した例では、結像素子群１２０を構成するすべてのレンズ１２１，１２２，１２３が結像素子支持部材２２０を介してハウジング３４に保持されているが、結像素子群１２０を構成する少なくとも１枚の結像素子が、結像素子を支持するための結像素子支持部材２２０を介してハウジング３４に保持されるようにしてもよい。
【００５７】
次に、本発明にかかる画像形成装置について説明する。図１４は、本発明にかかる画像形成装置の中央断面図である。画像形成装置は、像担持体としての感光体ドラム５８の周囲に配置された、帯電ユニット５０、露光ユニット５１、現像ユニット５２、転写ユニット５３、クリーナユニット５５、除電ユニット５６、及び定着ユニット５４を有してなる。
【００５８】
画像形成装置において画像を形成する画像形成プロセスの１つとして、電子写真プロセスがある。以下、電子写真プロセスについて説明する。
先ず、帯電ユニット５０により感光体ドラム５８を一様に帯電し、露光ユニット５１からの光スポットを感光体ドラム５８上に照射することにより感光体ドラム５８上に静電潜像を形成し、現像ユニット５２により感光体ドラム５８上の静電潜像にトナーを付着させてトナー像をつくる。
次に、感光体ドラム５８上のトナー像を転写ユニット５３により記録紙５７に転写し、定着ユニット５４により記録紙５７に融解固着する。クリーナユニット５５により感光体ドラム５８上の残留トナーは除去され、除電ユニット５６により感光体ドラム５８を除電する。
【００５９】
ここで、光書込装置である露光ユニット５１として、これまで説明した本発明にかかる光書込ユニットを適用することで、前述の効果、すなわち、光書込モジュール毎の光書込ラインのばらつきの低減が可能となり、所望の光書込ラインを形成することができるため、高品質の出力画像を得ることができる。
【００６０】
なお、以上説明した画像形成プロセスは、単色の画像形成におけるプロセスを想定して説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、複数色の画像を重ねて形成するカラー画像形成装置に適用することも可能である。その場合、光書込ユニットを複数色で共用する画像形成装置に適用することができる。すなわち、一つの光書込ユニットと像担持体を有し、一色ごとの画像信号で光書き込みを行って対応する色のトナーで現像し、これを転写紙に転写し、次に、別の色の画像信号で光書き込みを行って対応する色のトナーで現像し、これを上記転写紙に転写する、というように、色ごとに画像形成を実行して１枚の転写紙に重ねて転写する方式の画像形成装置である。
【００６１】
また、前記光書込ユニットは、これを露光ユニットとして各色毎に配置した、いわゆるタンデム型の画像形成装置に適用することもできる。すなわち、色ごとに対応した複数の光書込ユニットと像担持体を有し、各色の画像信号で対応する光書込ユニットで対応する像担持体に画像を書き込み、対応する色のトナーで現像し、各色のトナー像を１枚の転写紙に重ねて転写するように構成する。タンデム型の画像形成装置によれば、画像の光束書込み、高速画像形成に有利である。
【００６２】
さらに、例えば、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂ）に対応する露光ユニットを設けるような場合においては、ブラックに対応する露光ユニットに、他の色に対応する露光ユニットよりも高密度書込可能なものを用いることで、文字画像を高精細に出力することができる。
【００６３】
さらにまた、ブラックに対応する露光ユニットを他の色に対応する露光ユニットよりも光出力の大きいものを用いることで、ブラック単色画像においては、より高速な出力を可能とすることもできる。
【００６４】
【発明の効果】
本発明によれば、複数の光書込モジュールを配列方向に配列して光書込ユニットが構成されるため、各光書込モジュールに実装される発光素子アレイチップの基板への配列方向のボンディング精度を緩和することができ、発光素子アレイチップ毎の光書込ラインのばらつきの低減が可能となり、良好な光書込ラインを得ることができる。
【００６５】
また、本発明によれば、光書込モジュール毎の光書込ラインのばらつきが低減された、真直性の優れた高品質の出力画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図４に示す本発明にかかる光書込ユニットを構成する光書込モジュールの配列直交方向断面図である。
【図２】上記光書込モジュールを構成する発光素子アレイ群を示す平面図である。
【図３】上記光書込モジュールの配列方向断面図である。
【図４】本発明にかかる光書込ユニットの実施の形態を示す光学配置図である。
【図５】上記光書込ユニットにより像担持体上に書き込まれる光書込ラインについて説明した図であり、（ａ）は一直線状の場合、（ｂ）は配列直交方向に所定の間隔を有する場合、を示す。
【図６】上記光書込モジュールの像担持体に対する配置の例を示す配列直交方向断面図である。
【図７】上記光書込ユニットにより像担持体上に書き込まれる光書込ラインについて説明した別の図であり、（ａ）はすべての光書込ラインの傾きが配列方向に対して同一方向の場合、（ｂ）は隣り合う光書込ラインの傾きが配列方向に対して互いに逆方向となる場合、を示す。
【図８】上記光書込ユニットにより像担持体上に書き込まれる光書込ラインについて説明したさらに別の図であり、（ａ）は一直線状のラインが配列直交方向に２列の場合、（ｂ）は同一方向に傾くラインが配列直交方向に２列の場合、を示す。
【図９】図１０に示す本発明にかかる光書込ユニットを構成する光書込モジュールの配列直交方向断面図である。
【図１０】本発明にかかる光書込ユニットの別の実施の形態を示す配列方向断面図である。
【図１１】さらに別の本発明にかかる光書込ユニットを構成する光書込モジュールの配列直行方向断面図である。
【図１２】さらに別の本発明にかかる光書込ユニットを構成する光書込モジュールの配列直行方向断面図である。
【図１３】さらに別の本発明にかかる光書込ユニットを構成する光書込モジュールの配列直行方向断面図である。
【図１４】本発明にかかる画像形成装置の実施の形態を示す中央断面図である。
【図１５】従来の結像素子アレイとしてロッドレンズアレイを用いた光書込ユニットの例を示す図である。
【図１６】上記光書込ユニットを構成するＬＥＤアレイの（ａ）は概略図、（ｂ）は断面図であり、（ｃ）はＬＥＤアレイを構成する発光ダイオードチップの概略図、である。
【図１７】上記ロッドレンズアレイの構成についての説明図である。
【図１８】上記結像素子アレイの別の例であるルーフプリズムの構成についての説明図である。
【図１９】上記発光ダイオードアレイチップにおける発光ダイオードの間隔についての説明図である。
【図２０】像担持体上に形成される光スポットについての説明図であり、（ａ）は発光ダイオードの間隔が所定間隔より小さい場合、（ｂ）は発光ダイオードの間隔が所定間隔より大きい場合、を示す。
【図２１】従来の光書込ユニットを用いて形成される像担持体上の光書込ラインについての説明図である。
【符号の説明】
１０ 発光素子アレイ群
２０，１２０ 結像素子群
３０，３１，３２，３３，３４ ハウジング
４０ 像担持体[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical writing unit and an image forming apparatus.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with the miniaturization of digital image output devices such as digital copying machines, printers, and digital facsimiles, there has been a demand for miniaturization of an optical writing unit for performing digital writing. Currently, digital writing methods can be broadly classified into two types. One of them is that a light beam emitted from a light source such as a semiconductor laser is deflected by an optical deflector, and this deflected light is imaged as a light spot on the image carrier using a scanning imaging lens, and on the image carrier. This is an optical scanning method. The other is a solid-state optical writing system in which a light beam emitted from a light emitting element array such as an LED array or an organic EL array is used to form a light spot on an image carrier using an imaging element array (for example, (See Patent Document 1).
In the optical scanning method, the optical path length increases because the light is scanned by the optical deflector, whereas in the solid optical writing method, the optical path length can be very short. It can be configured compactly, and since no moving parts such as an optical deflector are used, noise can be suppressed (low noise).
[0003]
Here, a conventional general solid-state optical writing type optical writing unit will be described.
The solid-state optical writing type optical writing unit includes a light emitting element array including a plurality of light emitting elements and an imaging element array including a plurality of imaging elements.
FIG. 15 is a cross-sectional view showing an example of an optical writing unit using a rod lens array as an imaging element array. The optical writing unit includes a light emitting element array 60 and a rod lens array 70. Reference numeral 80 in the figure denotes an image carrier.
[0004]
A front view of the light emitting element array 60 is shown in FIG. 16A, and a sectional view thereof is shown in FIG.
In the light emitting element array 60, a plurality of light emitting diode (LED) array chips 61 are arranged on a substrate 62, and driver ICs 64 for driving LEDs are mounted on both sides (or one side). Further, there is a connector portion 63 for connecting a signal cable for giving information such as an image signal to the driver IC 64. FIG. 16C is a front view of the LED array chip 61, and a plurality of LEDs 65 are arranged on the LED array chip 61.
Several tens to hundreds of LED array chips 61 are mounted on the substrate 62 of the LED array 60, and several tens to several hundreds of LEDs 65 are arranged on the LED array chips 61 at predetermined intervals. At this time, as shown in FIG. 16, the adjacent LED array chips 61 are mounted on the substrate so that the LED interval between the end portions is the predetermined interval.
[0005]
The rod lens array 70 includes a plurality of gradient index rod lenses arranged in a line or a plurality of lines. FIG. 17 shows an example in which rod lenses 71 are stacked in two rows. The rod lens array 70 is held by side plates 72 on both sides of the rod lens 71 in order to obtain mechanical strength. The gap between the rod lenses 71 is filled with an adhesive member 73 in order to solidify the rod lenses 71. The adhesive member 73 is opaque and has a function of preventing flare light.
[0006]
As another example of the imaging element array, as shown in FIG. 18, a plurality of incident side lens surfaces 91, a plurality of exit side lens surfaces 92, and a plurality of roof prisms 93 are integrally formed in a row. A roof prism lens array (RPLA) 90 has been proposed. In the figure, reference numeral 94 denotes a rib.
A light blocking member for blocking light that becomes ghost light may be provided between the lenses.
[0007]
In an optical writing unit using a so-called equal-magnification imaging element array such as the rod lens array 70 and the roof prism lens array 90 described above, images of light-emitting elements arranged at a predetermined interval are light as they are, that is, at an equal magnification. An image is formed on the image carrier as a spot. Therefore, when an error occurs in the arrangement interval of the light emitting elements, a position error of the light spot on the image carrier is generated as it is. In the image forming apparatus, when the error in the arrangement interval exceeds the allowable range, an abnormal image such as a so-called vertical stripe image is generated.
[0008]
Currently, the spacing between adjacent LEDs in an LED array chip is almost ideally manufactured from its manufacturing process. However, since the LED array chip is bonded and fixed (bonded) on the substrate of the LED array, it is difficult to accurately control the mounting position of the LED array chip, resulting in a mounting error. As shown in FIG. 19, the LED array chip mounting error varies the spacing Pa between the LEDs located at opposite ends of adjacent LED array chips and the desired LED array spacing P.
[0009]
The inventors of the present application mounted an optical writing unit having such an LED array chip mounting error on an image forming apparatus as an exposure unit and performed image output. As a result, an abnormal image such as a white streak image or a black streak image was displayed. I have confirmed.
FIG. 20 is a schematic diagram of image dots for explaining the relationship between the LED interval Pa located at the end of the adjacent LED array chip and the desired LED interval P. FIG. 20A is a case where Pa <P. (B) shows the case of Pa> P. The image pattern shown in the figure is a vertical line image parallel to the feed direction of the image carrier, for example, a pattern in which 1 on 1 off (one dot emission, one dot non-emission) is repeated.
In the case of Pa <P shown in FIG. 20A, the vertical line interval “P + Pa” sandwiching the joint position of the LED array is smaller than the vertical line interval 2P of other parts, and is sharp. Recognized as black streaks.
On the other hand, in the case of Pa> P shown in FIG. 20B, the vertical line interval “P + Pa” sandwiching the joint position of the LED array is larger than the vertical line interval 2P of the other parts. It is recognized as a sharp white line.
[0010]
Until now, proposals for improving the above-described bonding quality have been made (see, for example, Patent Document 2). In the invention described in Patent Document 2, the LED array has a plurality of LED array chips arranged longitudinally on the substrate so that the bonding of the LED array chips to the substrate can be easily performed without inducing a deterioration factor of the print quality. The optical lens system (imaging element array) has lens holding holes penetrating and opened at the same pitch as the LED array chip arrangement pitch. Each lens holder includes a convex lens element inserted and held in the optical axis direction.
[0011]
In the invention described in Patent Document 2, there is no need to bond the LED array chip closely in the longitudinal direction, and the bonding quality is improved. The convex lens element is held in the lens holding hole of the lens holder, and focus adjustment is possible by moving the lens element in the optical axis direction.
[0012]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 3318171
[Patent Document 2]
Japanese Patent No. 2510423
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the invention described in Patent Document 2, the LED array chip is bonded to the substrate while being tilted with respect to the arrangement direction, or is shifted and bonded in a direction perpendicular to the arrangement direction (direction orthogonal to the arrangement). In this case, the light spot array on the image carrier formed by the light emitting dots of the LED array chip is also tilted or shifted in the direction orthogonal to the arrangement, and as shown in FIG. The optical writing line varies. In the figure, symbol X indicates the width of the optical writing line of one optical writing module. That is, a desired continuous one-line optical writing line cannot be formed. In this case, there is a problem that adjustment cannot be performed only by moving the lens element in the optical axis direction.
[0014]
The present invention has been made in order to solve the above-described problems of the prior art, and relaxes the bonding accuracy of the light emitting element array chip to the substrate and reduces the variation in the optical writing line for each light emitting element array chip. An object of the present invention is to realize an optical writing unit that can reduce and obtain a desired optical writing line.
Another object of the present invention is to realize an image forming apparatus capable of obtaining an image with excellent horizontal line straightness.
Further, in an image forming apparatus having an optical writing unit for each color in order to form an image of a plurality of colors, occurrence of color misregistration due to variations in optical writing lines of each optical writing unit can be prevented. An object of the present invention is to realize an image forming apparatus capable of reducing color misregistration caused by a built-in unit.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The invention described in claim 1 includes a light emitting element array group including a plurality of light emitting elements, and at least two image forming elements for forming light beams from the light emitting elements as light spots on the image carrier. An optical writing unit including an optical writing module having an imaging element group, and a housing for holding the light emitting element array group and the imaging element group, the optical writing unit including a plurality of optical writing modules It is characterized by that.
According to this configuration, since the arrangement position and inclination of each optical writing module can be adjusted independently of each other, it is possible to reduce variations in the optical writing line between each optical writing module, and to achieve the desired light A write line can be obtained.
[0016]
According to a second aspect of the invention, in the first aspect of the invention, the plurality of optical writing modules are arranged one-dimensionally in the arrangement direction of the light emitting elements.
According to this configuration, even if it is difficult to arrange the optical writing modules in a straight line in the arrangement direction, positional interference between the optical writing modules can be avoided by shifting in the direction perpendicular to the arrangement.
[0017]
According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the optical writing modules are arranged to be inclined with respect to the arrangement direction.
According to this configuration, the interval between the light spots formed on the image carrier can be made smaller than the interval between the light emitting elements, and high-density optical writing can be realized.
[0018]
According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects, each of the plurality of optical writing modules has the same configuration.
According to this configuration, the manufacturing cost can be reduced, and the above-described arrangement position adjustment and assembly are facilitated.
[0019]
The invention according to claim 5 is the invention according to any one of claims 1 to 4, wherein the light emitting element array group is held in the housing via a light emitting element array support member for supporting the light emitting element array group. It is characterized by that.
According to this configuration, different materials can be selected for the member that supports the light emitting element array group and the housing, and the light source and the imaging function can be separated to facilitate assembly adjustment.
[0020]
According to a sixth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fifth aspects, at least one imaging element constituting the imaging element group is an imaging element support for supporting the imaging element. It is characterized by being held in the housing via a member.
According to this configuration, in order to maintain the distance between the light emitting element array group and the imaging element, it is possible to select a material having a low linear expansion coefficient for the housing.
[0021]
The invention according to claim 7 is an apparatus for performing optical writing from an optical writing device to an image carrier and forming an electrostatic latent image on the image carrier by electrophotography, wherein the optical writing device comprises: An optical writing unit according to any one of claims 1 to 6.
According to this configuration, it is possible to obtain a high-quality output image with excellent straightness in which variations in optical writing lines for each optical writing module are reduced.
[0022]
The invention according to claim 8 is an apparatus for performing optical writing on an image carrier from an optical writing device shared by a plurality of colors and forming an electrostatic latent image on the image carrier by electrophotography. The optical writing device is an optical writing unit according to any one of claims 1 to 6.
According to this configuration, it is possible to obtain a high-quality output image with excellent straightness in which variations (color shifts) in the optical writing line corresponding to each color are reduced.
[0023]
The invention according to claim 9 is an apparatus for performing optical writing on an image carrier from a plurality of optical writing devices corresponding to respective colors and forming an electrostatic latent image on the image carrier by electrophotography. The optical writing device is an optical writing unit according to any one of claims 1 to 6.
According to this configuration, it is possible to obtain a high-quality output image with excellent straightness in which variations (color shifts) in the optical writing line corresponding to each color are reduced, and the density of a specific color is increased.・ High-speed output can be achieved.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of an optical writing unit and an image forming apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0025]
First, an optical writing unit according to the present invention will be described. The optical writing unit includes a light emitting element array group including a plurality of light emitting elements, and at least two imaging elements for forming an image of the light flux from the light emitting elements on the image carrier as a light spot. An image element group, and a housing for holding the light emitting element array group and the image element group. FIG. 1 is a cross-sectional view in the direction perpendicular to the arrangement of an optical writing module constituting an optical writing unit according to the present invention. The optical writing module includes a light emitting element array group 10, an imaging element group 20, and a housing 30. In the figure, reference numeral 40 denotes an image carrier. Here, the direction in which the light emitting diodes on the light emitting diode array chip mounted on the light emitting element array group 10 are arranged (the direction orthogonal to the paper surface in FIG. 1) is the arrangement direction, and the direction orthogonal to the arrangement (the vertical direction on the paper surface in FIG. 1). ) Matches the moving direction of the image carrier 40.
[0026]
As shown in FIG. 2, the light emitting element array group 10 includes, for example, a plurality of light emitting diode array chips 12 mounted on a substrate 11. Each light emitting diode array chip 12 includes a plurality of light emitting diodes 13 at predetermined intervals. It is composed by being arranged in. More specifically, if the light-emitting diode array chip 12 has 1200 dpi, 256 or 384 light-emitting diodes (light-emitting elements) 13 are arranged at intervals of 21.2 μm. The size of the light emitting diode array chip 12 in the arrangement direction is about 5.42 mm or 8.13 mm.
[0027]
In the example shown in FIG. 1, the imaging element group 20 includes three lenses, that is, a first lens 21, a second lens 22, and a third lens 23. The respective lenses are arranged in contact with each other in the order of the first lens 21, the second lens 22, and the third lens 23 in the optical axis direction from the light emitting element array group 10 toward the image carrier 40.
Here, the first lens 21 and the third lens 23 have the same shape, and are disposed in opposite directions in the optical axis direction.
Further, the optical system shown in FIG. 1 is configured to be line-symmetric with respect to the center of the second lens 22 in the optical axis direction in order to suppress distortion (distortion aberration).
Furthermore, the first lens 21 (the third lens 23 has the same shape) and the second lens 22 have an aspherical shape in order to form a good light spot on the image carrier 40.
However, a spherical lens may be used as long as the light spot is uniform.
Furthermore, in the example shown in FIG. 1, a lens is used as the imaging element, but in the present invention, a diffractive optical element or an imaging mirror can also be used as the imaging element.
[0028]
The housing 30 is a member that supports the light emitting element array group 10 and the imaging element group 20, and for example, an aluminum member having an L-shaped heat dissipation effect as shown in FIG. 1 is used.
The light emitting element array group 10 and the imaging element group 20 are respectively provided in the L-shaped housing 30 so that the light beam emitted from the light emitting element array group 10 toward the image carrier 40 passes through the imaging element group 20. It is fixed inside each orthogonal surface. At this time, as described above, the light emitting element array group 10 is positioned on the back surface of the light emission surface after the positioning so as to be line symmetric with respect to the center of the second lens 22 in the optical axis direction. One end surface of each lens 21, 22, 23 constituting the group 20 in the direction orthogonal to the array is adhesively fixed to the housing 30.
In the present invention, the fixing method to the housing 30 is not limited to adhesion, and a known method can be used.
[0029]
FIG. 3 is a sectional view of the optical writing module shown in FIG. 1 in the arrangement direction. This optical system is an inverted system in the arrangement direction, and its imaging magnification is 1, that is, the width of the light emitting element array constituting the light emitting element array group 10 and the light spot array formed on the image carrier 40. The width is the same.
In FIG. 3, the width of the lens constituting the imaging element group 20 in the arrangement direction is larger than the width of the light spot array formed on the image carrier 40 (the width of the light emitting element array forming the light emitting element array group 10). It is small. As described later, this is to prevent interference between adjacent imaging element groups when a plurality of optical writing modules are arranged in a straight line in the arrangement direction.
Note that the width in the arrangement direction of the housing 30 that is an L-shaped aluminum member is made smaller than the width of the light spot array formed on the image carrier 40, and further, the arrangement of lenses constituting the imaging element group 20 It is smaller than the width in the direction.
[0030]
FIG. 4 is a cross-sectional view in the arrangement direction showing an embodiment of an optical writing unit according to the present invention. The optical writing unit is configured by arranging a plurality of optical writing modules shown in FIGS. 1 and 3 in a straight line. Note that FIG. 4 does not show the housing constituting the optical writing module.
Here, as described above, since the imaging magnification of each optical writing module constituting the optical writing unit is 1, when the arrangement interval of the light emitting diodes 13 is a, each optical writing module is formed. The arrangement interval of the light spots is equal to a.
[0031]
In order to obtain a good optical writing line when arranging a plurality of optical writing modules in a straight line, the arrangement interval A of the light spots between the ends of the adjacent optical writing modules is set to the light emitting diode 13. It is necessary to make it equal to the arrangement interval a.
Here, since the optical writing unit according to the present invention is configured by arranging a plurality of optical writing modules, the intervals A and a can be made equal by adjusting the arrangement of each optical writing module. it can. Further, the inclination of each optical writing module and the shift amount in the orthogonal direction of the array can be adjusted so that the optical writing lines formed on the image carrier 40 by each optical writing module become a straight line. This makes it possible to form a good optical writing line.
[0032]
The optical writing unit is configured by fixing a plurality of optical writing modules to the separate members after the above adjustment or fixing the optical writing modules to each other.
Although it is necessary to perform flare light processing in units of optical writing modules so that flare light and ghost light are not generated on the image carrier 40, the housing 40 may be provided with the function.
[0033]
Here, in the example shown in FIG. 4, each of the plurality of optical writing modules constituting the optical writing unit has the same configuration, that is, the shape and structure of each optical writing module are the same. The above-described adjustment and assembly of the optical writing unit are facilitated.
However, in the present invention, it is not always necessary to make all the optical writing modules constituting the optical writing unit the same, and the light emitting element array group 10, the imaging element group 20, or light having different optical writing line widths. An optical writing unit may be configured by combining writing modules.
[0034]
The width of the optical writing line by one optical writing module is preferably about 5 to 20 mm. This is a cycle of 0.05 to 0.2 cycle / mm, and is a cycle that is difficult to be felt by human eyes. Therefore, by adjusting the width of the optical writing line in this way, it is difficult to recognize the periodic unevenness on the image that occurs in the optical writing module period.
[0035]
Furthermore, the light emitting element array chip 12 having a size of 600 dpi or more should be easily formed to have a size of about 5 to 10 mm, and the image forming magnification in the arrangement direction of the optical system should be preferably 1 or more. And the width of the optical writing line becomes smaller than the size of the imaging element, which makes it difficult to arrange the optical writing module), and a high density of 600 dpi or more is desirable as the distance between the light spots on the image carrier 40. Considering the condition that the imaging magnification is preferably 2 times or less, the width of the optical writing line is preferably 5 to 20 mm.
[0036]
The plurality of optical writing modules constituting the optical writing unit are arranged one-dimensionally in the arrangement direction. FIG. 5 is a diagram for explaining the optical writing line written on the image carrier 40 by the optical writing unit. FIG. 5A shows the optical writing line on the image carrier 40 in a straight line. When the writing modules are arranged, (b) shows the case where the optical writing modules are arranged so that the optical writing lines on the image carrier 40 have a predetermined interval in the direction orthogonal to the arrangement. In the figure, symbol Y indicates the width of an optical writing line by one optical writing module, that is, an optical spot column.
[0037]
When the width in the arrangement direction of the lenses constituting the imaging element group 20 is about the same as or larger than the width of the light spot array formed on the image carrier, it is difficult to arrange the optical writing modules in a straight line. Therefore, as shown in FIG. 5B, positional interference can be avoided by alternately shifting the optical writing module in the direction orthogonal to the arrangement (moving direction of the image carrier). In this case, the operation is performed by changing the light emission timing of the light emitting elements of the optical writing module constituting the upper line and the light writing module constituting the lower line in accordance with the moving speed of the image carrier 40. A straight optical writing line can be formed on the image carrier 40.
[0038]
As described above, in the case of the optical writing unit according to the present invention, the width of the light spot array formed on the image carrier 40 and the arrangement direction of the light emitting element array group 10, the imaging element group 20, or the housing 30. Regardless of the width, the linear optical writing line can be formed on the moving image carrier 40.
[0039]
Here, the arrangement (layout) of the optical writing module with respect to the image carrier 40 will be described. FIG. 6 is a cross-sectional view in the array orthogonal direction for explaining the arrangement of the optical writing module (simplified by a thick line in the figure) with respect to the image carrier 40, and FIG. (B) is an arrangement example of two optical writing modules when the light beams of the respective optical writing modules are non-parallel.
In the arrangement shown in FIG. 6A, the optical writing lines on the image carrier 40 can be formed with a predetermined interval in the array orthogonal direction as shown in FIG. 5B. In the arrangement shown in FIG. 6B, the optical writing lines on the image carrier 40 are shown in FIG. 5A when the light beams of the respective optical writing modules intersect on the surface of the image carrier 40. When the light beams do not intersect on the surface of the image carrier 40 as shown in FIG. 5B, they are formed with a predetermined interval in the direction orthogonal to the arrangement.
[0040]
The optical writing module may be arranged so that an optical writing line formed on the image carrier is inclined at a predetermined angle with respect to the arrangement direction. FIG. 7 is another view for explaining the optical writing lines written on the image carrier 40. FIG. 7A shows a case where the inclinations of all the optical writing lines with respect to the arrangement direction are the same direction. (B) shows the case where the inclinations of the adjacent optical writing lines with respect to the arrangement direction are opposite to each other, that is, so-called zigzag.
[0041]
By arranging the optical writing module as shown in FIG. 7A, the arrangement interval of the light spot columns formed on the image carrier 40 can be made smaller than the arrangement interval of the light emitting elements. High density optical writing can be realized.
In this case, a linear optical writing line is formed on the moving image carrier 40 by changing the light emission timing of the light emitting element in each optical writing module according to the moving speed of the image carrier 40. can do.
[0042]
Further, even when the optical writing module is arranged as shown in FIG. 7B, the light emission timing of the light emitting element in each optical writing module is changed in accordance with the moving speed of the image carrier 40. Thus, a linear optical writing line can be formed on the moving image carrier 40.
[0043]
In the examples shown in FIGS. 5 and 7, the optical writing line written on the image carrier 40 is one column. However, as shown in FIG. 8, two or more optical writing lines are written. The optical writing unit may be configured to write the embedded line on the image carrier 40.
[0044]
According to the embodiment described above, since the optical writing unit is configured by arranging a plurality of optical writing modules in the arrangement direction, the substrate 11 of the light emitting diode array chip 12 mounted on each optical writing module. The bonding accuracy in the direction of alignment of the light-emitting diodes can be relaxed, and variations in the optical writing line for each light-emitting diode array chip 12 can be reduced, so that a good optical writing line can be obtained.
[0045]
Next, another embodiment of the optical writing unit according to the present invention will be described with a focus on differences from the above-described embodiment. FIG. 9 is a sectional view in the arrangement direction of the optical writing module constituting the optical writing unit according to the present embodiment. The optical writing unit includes a light emitting element array group 10, an imaging element group 120, and a housing 31.
[0046]
In the example shown in FIG. 9, the imaging element group 120 includes three lenses, a first lens 121, a second lens 122, and a third lens 123, and the image carrier 40 from the light emitting element array group 10 side. A first lens 121, a second lens 122, and a third lens 123 are disposed toward the front. The first lens 121, the second lens 122, and the third lens 123 are lenses having different shapes. Further, unlike the example shown in FIG. 1, the first lens 121 is not in contact with the second lens 122, and only the second lens 122 and the third lens 123 are disposed in contact with the optical axis direction. .
[0047]
The optical system shown in FIG. 9 is also configured to suppress distortion, and ensures the arrangement interval of the light spot arrays. Moreover, in order to form a favorable light spot with any lens, an aspherical shape is adopted. Of course, a spherical lens may be used as long as the light spot is uniform.
Further, as shown in the figure, this optical system is an inverted system in the arrangement direction, and its imaging magnification is 2 times. In this case, the light emitting diodes are arranged at an interval of 21.2 μm, but the arrangement interval of the light spot arrays on the image carrier 40 is 42.4 μm (600 dpi writing density).
[0048]
The housing 31 is, for example, a cylindrical (cylindrical or quadrangular) aluminum member as shown in FIG. 9, and has a configuration in which a side plate is attached to one side and the opposite side is opened. The light emitting element array group 10 is supported on its side plate, and the imaging element group 120 is supported on a cylindrical member, and after being aligned, they are bonded and fixed. The fixing method is not limited to adhesion, and a known method can be used.
[0049]
FIG. 10 is a cross-sectional view in the arrangement direction showing another embodiment of the optical writing unit according to the present invention. The optical writing unit is configured by arranging a plurality of optical writing modules shown in FIG. 9 in a straight line. Here, when the arrangement interval of the light emitting elements is a, since the imaging magnification is 2, the arrangement interval of the light spots formed by each optical writing module is equal to 2a.
When arranging a plurality of optical writing modules in a straight line, it is necessary to make the arrangement interval B of the light spots between the ends of the adjacent optical writing modules equal to twice the arrangement interval a of the light emitting elements. It is.
Here, since the optical writing unit according to the present invention is configured by arranging a plurality of optical writing modules, the interval B can be made equal to 2a by adjusting the arrangement of each optical writing module. it can. Further, at this time, the optical writing line by each optical writing module can be adjusted in accordance with the inclination and the shift in the array orthogonal direction so that a good optical writing line can be formed. It becomes possible.
[0050]
Here, in the embodiment shown in FIG. 10, the width in the arrangement direction of the housings 31 is larger than the width of the light spot array formed on the image carrier 40 by the optical writing module constituted by the housings 31. Slightly smaller. Therefore, the optical writing unit is configured by adhering and fixing a part of the cylindrical housing 31 constituting the adjacent optical writing module after the adjustment described above.
[0051]
Next, still another embodiment of the optical writing unit according to the present invention will be described with a focus on differences from the above-described embodiment.
FIG. 11 is a cross-sectional view in the direction orthogonal to the array of the optical writing module constituting the optical writing unit according to the present embodiment. The arrangement of the optical components constituting this optical system is the same as that of the optical system shown in FIG.
[0052]
The light emitting element array group 10 is supported by a light emitting element array support member 11. The light emitting element array support member 11 is fixed to a plate-shaped housing 32. On the other hand, the imaging element group 120 is directly fixed to the housing 32. The optical writing unit is configured by adjusting the optical writing module so as to obtain a desired optical writing line, and fixing the housings 32 to each other or fixing the housing 32 to another member.
[0053]
According to the embodiment described above, the light emitting element array support member 11 that supports the light emitting element array group 10 and the housing 32 that supports the imaging element group 120 are separated from each other. Can be made different. That is, for example, an aluminum material is used for the light emitting element array support member 11 to provide a heat dissipation effect, and a resin material is used for the housing 32 that is easy to mold, low in cost, and easy to be fixed to the imaging element material. be able to. Further, by separating the member that supports the light emitting element array group 10 and the housing 32 in which the imaging element group 120 is positioned, the light source and the imaging function are separated and assembly adjustment is facilitated.
[0054]
Here, FIG. 12 shows another example in which the member that supports the light emitting element array group and the member that supports the imaging element group are separated. The configuration of the optical system itself is the same as that of the optical system shown in FIG. The light emitting element array group 10 is fixed at a position corresponding to the bottom surface of the concave housing 33. On the other hand, the imaging element group 120 is supported by a cylindrical imaging element support member 220 fixed to the housing 33. The optical writing unit is configured by fixing the optical writing module so that a desired optical writing line is obtained, and then fixing the housings 33 to each other, or fixing the housing 33 to another member.
[0055]
FIG. 13 shows still another example in which the member supporting the light emitting element array group and the member supporting the imaging element group are separated. The configuration of the optical system itself is the same as that of the optical system shown in FIG. The light emitting element array group 10 is supported by a flat light emitting element array support member 11. On the other hand, the imaging element group 120 is supported by a cylindrical imaging element support member 220. The support members 11 and 220 are fixed to the housing 34 so as to be separated from each other. The optical writing unit is configured by fixing the optical writing module so that a desired optical writing line is obtained, and then fixing the housings 34 to each other, or fixing the housing 34 to another member.
[0056]
In the case of the example shown in FIG. 13, a material having a low linear expansion coefficient can be selected as the material of the housing 34 in order to maintain the distance between the light emitting element array group and the imaging element.
In the example shown in FIG. 13, all the lenses 121, 122, and 123 constituting the imaging element group 120 are held in the housing 34 via the imaging element support member 220. May be held by the housing 34 via an imaging element support member 220 for supporting the imaging element.
[0057]
Next, the image forming apparatus according to the present invention will be described. FIG. 14 is a central sectional view of the image forming apparatus according to the present invention. The image forming apparatus includes a charging unit 50, an exposure unit 51, a development unit 52, a transfer unit 53, a cleaner unit 55, a charge removal unit 56, and a fixing unit 54 disposed around a photosensitive drum 58 as an image carrier. Have.
[0058]
One of image forming processes for forming an image in an image forming apparatus is an electrophotographic process. Hereinafter, the electrophotographic process will be described.
First, the photosensitive drum 58 is uniformly charged by the charging unit 50, and an electrostatic latent image is formed on the photosensitive drum 58 by irradiating the photosensitive drum 58 with a light spot from the exposure unit 51. The unit 52 creates a toner image by attaching toner to the electrostatic latent image on the photosensitive drum 58.
Next, the toner image on the photosensitive drum 58 is transferred to the recording paper 57 by the transfer unit 53, and is fused and fixed to the recording paper 57 by the fixing unit 54. Residual toner on the photosensitive drum 58 is removed by the cleaner unit 55, and the photosensitive drum 58 is neutralized by the neutralizing unit 56.
[0059]
Here, by applying the optical writing unit according to the present invention described so far as the exposure unit 51 which is an optical writing device, the above-described effects, that is, variations in optical writing lines for each optical writing module are obtained. Since a desired optical writing line can be formed, a high-quality output image can be obtained.
[0060]
The above-described image forming process has been described assuming a single color image forming process. However, the present invention is not limited to this, and a color image forming apparatus that forms a plurality of color images in an overlapping manner is described. It is also possible to apply. In that case, the optical writing unit can be applied to an image forming apparatus sharing a plurality of colors. That is, it has one optical writing unit and an image carrier, performs optical writing with an image signal for each color, develops it with the corresponding color toner, transfers it to transfer paper, and then another color The image signal is written with light, developed with the toner of the corresponding color, and transferred to the transfer paper, and image formation is performed for each color and transferred onto one transfer paper. This is an image forming apparatus of the type.
[0061]
The optical writing unit can also be applied to a so-called tandem type image forming apparatus in which this is used as an exposure unit for each color. In other words, it has a plurality of optical writing units and image carriers corresponding to each color, and an image is written on the corresponding image carrier by the corresponding optical writing unit with the image signal of each color, and developed with the toner of the corresponding color The toner images of the respective colors are transferred so as to overlap each other on one transfer sheet. The tandem type image forming apparatus is advantageous for light beam writing of images and high-speed image formation.
[0062]
Further, for example, when an exposure unit corresponding to yellow (Y), cyan (C), magenta (M), and black (B) is provided, the exposure unit corresponding to black corresponds to another color. By using a device capable of writing at a higher density than the exposure unit, a character image can be output with high definition.
[0063]
Furthermore, by using an exposure unit corresponding to black having a larger light output than exposure units corresponding to other colors, it is possible to output at a higher speed in a black monochrome image.
[0064]
【The invention's effect】
According to the present invention, since the optical writing unit is configured by arranging a plurality of optical writing modules in the arrangement direction, bonding of the light emitting element array chip mounted on each optical writing module to the substrate in the arrangement direction The accuracy can be relaxed, the variation of the optical writing line for each light emitting element array chip can be reduced, and a good optical writing line can be obtained.
[0065]
In addition, according to the present invention, it is possible to obtain a high-quality output image with excellent straightness in which variations in optical writing lines for each optical writing module are reduced.
[Brief description of the drawings]
1 is a cross-sectional view in the direction perpendicular to the arrangement of an optical writing module constituting the optical writing unit according to the present invention shown in FIG. 4;
FIG. 2 is a plan view showing a light emitting element array group constituting the optical writing module.
FIG. 3 is a cross-sectional view in the arrangement direction of the optical writing module.
FIG. 4 is an optical layout diagram showing an embodiment of an optical writing unit according to the present invention.
FIGS. 5A and 5B are diagrams for explaining an optical writing line written on an image carrier by the optical writing unit, where FIG. 5A is a straight line, and FIG. 5B has a predetermined interval in an array orthogonal direction; If you indicate.
FIG. 6 is a cross-sectional view in the direction orthogonal to the array showing an example of the arrangement of the optical writing module with respect to the image carrier.
FIG. 7 is another diagram for explaining an optical writing line written on an image carrier by the optical writing unit, in which (a) shows the inclination of all the optical writing lines in the same direction with respect to the arrangement direction; In this case, (b) shows a case where the inclinations of the adjacent optical writing lines are opposite to each other in the arrangement direction.
FIG. 8 is still another diagram illustrating an optical writing line written on an image carrier by the optical writing unit. FIG. 8A is a diagram in the case where two straight lines are arranged in the direction perpendicular to the array; b) shows the case where there are two lines inclined in the same direction in the direction orthogonal to the arrangement.
9 is a cross-sectional view in the direction orthogonal to the arrangement of the optical writing module constituting the optical writing unit according to the present invention shown in FIG.
FIG. 10 is a sectional view in the arrangement direction showing another embodiment of the optical writing unit according to the present invention.
FIG. 11 is a cross-sectional view in an orthogonal direction of an optical writing module constituting an optical writing unit according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a cross-sectional view in the direction orthogonal to the array of an optical writing module constituting another optical writing unit according to the present invention.
FIG. 13 is a cross-sectional view in the direction perpendicular to the array of an optical writing module constituting another optical writing unit according to the present invention.
FIG. 14 is a central sectional view showing an embodiment of an image forming apparatus according to the present invention.
FIG. 15 is a diagram showing an example of an optical writing unit using a rod lens array as a conventional imaging element array.
16A is a schematic diagram, FIG. 16B is a cross-sectional view, and FIG. 16C is a schematic diagram of a light-emitting diode chip that constitutes the LED array.
FIG. 17 is an explanatory diagram of a configuration of the rod lens array.
FIG. 18 is an explanatory diagram of a configuration of a roof prism which is another example of the imaging element array.
FIG. 19 is an explanatory diagram of the interval between light emitting diodes in the light emitting diode array chip;
20A and 20B are explanatory diagrams of light spots formed on the image carrier, where FIG. 20A is a case where the interval between the light emitting diodes is smaller than a predetermined interval, and FIG. , Indicate.
FIG. 21 is an explanatory diagram of an optical writing line on an image carrier formed using a conventional optical writing unit.
[Explanation of symbols]
10 Light emitting element array group
20,120 Imaging element group
30, 31, 32, 33, 34 Housing
40 Image carrier
