JP2006159455A - Optical writing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、結像面積の変動に伴う画像筋の発生を防止した光書込装置に関するものである。 The present invention relates to an optical writing device that prevents image streaks from occurring due to fluctuations in the imaging area.
光書込みを行う画像形成装置においては、露光装置として走査光学系を設ける方式と、発光素子アレイを用いる方式が知られている。例えば特許文献1には、発光素子を単一基板上に集積させた発光素子アレイを用いる例が記載されている。この例では、発光素子として繋ぎ型LED素子を用いている。
In an image forming apparatus that performs optical writing, a method of providing a scanning optical system as an exposure device and a method of using a light emitting element array are known. For example,
発光素子アレイのような光学系を用いる場合に、ラインヘッドの結像光学系としてはロッドレンズを有するロッドレンズアレイを用いた等倍光学系が一般的に用いられる。図6はこのようなラインヘッド(光書込装置)を用いた例を示す説明図である。図6(a)において、ラインヘッド30は、屈折率分布型ロッドレンズアレイ(SLA)を用いる。2は発光素子、3は発光素子2を主走査方向に複数配列した発光素子ライン、4はロッドレンズである。
When an optical system such as a light emitting element array is used, an equal-magnification optical system using a rod lens array having a rod lens is generally used as an imaging optical system for the line head. FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example using such a line head (optical writing device). In FIG. 6A, the
C.LはSLAの中心線、Dはロッドレンズ4の直径である。図6(b)に示すように、発光素子2の出射光は、ロッドレンズ4を通して像担持体のような被照射面にスポット5、6の形状で結像する。ここで、スポット5は径がdの正常な形状であり、スポット6は径が主走査方向にd+aに拡大した形状である。スポット5は、隣接するロッドレンズとは離れている位置に配列された発光素子による被照射面が対応し、スポット6は隣接するロッドレンズの境界付近の位置に配列された発光素子による被照射面が対応している。このように、発光素子2が同じ大きさであっても、発光素子2とロッドレンズ4との主走査方向の相対的な位置関係、すなわち、発光素子2の出射光が透過するロッドレンズの位置により、主走査方向のスポットの形状が異なっている。
C. L is the center line of the SLA, and D is the diameter of the
図6のように、発光素子2とロッドレンズ4との相対的な位置関係により、スポット5、6の形状が異なる理由を図7の特性図で説明する。図7(a)の横軸は距離x、縦軸はスポットの主走査方向の幅sを示している。Dは図6で説明したようにロッドレンズ4の直径であり、特性Gの周期に相当する。
The reason why the shapes of the
図7(b)に示されているように、特性Gの谷の部分ではスポット5の形状は径がdである。また、特性Gの山の部分ではスポット6の径はd+aに拡大している。すなわち、ロッドレンズ4の直径のピッチでスポットの形状(光線の広がり形状)が異なっている。このように、発光素子2とロッドレンズ4との相対的な位置関係により、光線の広がり形状が相違すると、結像面積にむらが生じて画像筋として現れることになり、画質が劣化するという問題があった。なお、ロッドレンズ4の半径のピッチでスポットの形状(光線の広がり形状)が異なることがあるという問題もあった。
As shown in FIG. 7B, the
本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、発光素子とロッドレンズとの主走査方向の相対的な位置関係により、結像面積にむらが生じて画質が劣化することを防止した光書込装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and the object of the present invention is that the imaging area is uneven due to the relative positional relationship between the light emitting element and the rod lens in the main scanning direction. An object of the present invention is to provide an optical writing device that prevents image quality from deteriorating.
上記目的を達成するために、本発明の光書込装置は、発光素子を主走査方向に複数配列した発光素子ラインを形成した透明基板と、前記発光素子の出射光を被照射面に結像させるレンズアレイとを備えた光書込装置であって、前記レンズアレイに対する前記発光素子の主走査方向の相対的な位置に応じて、前記発光素子の大きさを異ならせたことを特徴とする。この構成によれば、発光素子とロッドレンズとの主走査方向の相対的な位置関係により、被照射面において光線の広がり形状が相違する事態の発生を抑制し、結像面積にむらが生じて画像筋として現れることによる画質劣化を防止することができる。 In order to achieve the above object, an optical writing apparatus of the present invention forms an image on a surface to be irradiated with a transparent substrate on which a plurality of light emitting elements are arranged in the main scanning direction and formed with light emitting element lines. An optical writing device including a lens array to be operated, wherein the size of the light emitting element is made different according to a relative position of the light emitting element in the main scanning direction with respect to the lens array. . According to this configuration, the relative positional relationship between the light emitting element and the rod lens in the main scanning direction suppresses the occurrence of a situation where the light spreading shape is different on the irradiated surface, resulting in uneven imaging area. It is possible to prevent image quality deterioration due to appearance as an image streak.
また、本発明の光書込装置は、前記発光素子の大きさを、前記レンズアレイに配列されたレンズの直径のピッチで異ならせたことを特徴とする。この構成によれば、図1で説明したような、主走査方向にレンズの直径のピッチで隣接するレンズ近傍の位置に配列された発光素子による光線の広がりが抑制され、結像面積のむらに起因する画質劣化を防止することができる。 The optical writing device of the present invention is characterized in that the size of the light emitting element is varied depending on the pitch of the diameters of the lenses arranged in the lens array. According to this configuration, as described with reference to FIG. 1, the spread of light rays by the light emitting elements arranged in the vicinity of adjacent lenses at a pitch of the diameter of the lens in the main scanning direction is suppressed, resulting in uneven imaging area. Image quality deterioration can be prevented.
また、本発明の光書込装置は、前記発光素子の大きさを、前記レンズアレイに配列されたレンズの直径の1/2ピッチで異ならせたことを特徴とする。この構成によれば、図2で説明したような、主走査方向にレンズの直径の1/2ピッチで隣接するレンズ近傍の位置にに配列された発光素子による光線の広がりが抑制され、結像面積のむらに起因する画質劣化を防止することができる。 The optical writing device of the present invention is characterized in that the size of the light emitting element is made different at a 1/2 pitch of the diameter of the lenses arranged in the lens array. According to this configuration, as described with reference to FIG. 2, the spread of light rays by the light emitting elements arranged in the vicinity of adjacent lenses at a pitch of ½ of the diameter of the lens in the main scanning direction is suppressed, thereby forming an image. It is possible to prevent image quality deterioration due to the unevenness of the area.
また、本発明の光書込装置は、前記発光素子の大きさを、通常の発光素子よりも小さくしたことを特徴とする。このように、通常の発光素子よりも小さくした発光素子を設けているので、この発光素子による出射光が、レンズ同士が隣接している位置のレンズアレイを透過する際に、被照射面の結像面積が縮小し通常の大きさの発光素子による結像面積と同じ大きさに形成される。したがって、結像面積のむらに起因する画質劣化を防止することができる。 In the optical writing device of the present invention, the size of the light emitting element is smaller than that of a normal light emitting element. As described above, since the light emitting element smaller than the normal light emitting element is provided, when the light emitted from the light emitting element passes through the lens array at the position where the lenses are adjacent to each other, the connection of the irradiated surface is performed. The image area is reduced and formed to have the same size as the image formation area by the light emitting element having a normal size. Therefore, it is possible to prevent image quality deterioration due to unevenness of the imaging area.
また、本発明の光書込装置は、前記発光素子ラインを副走査方向に1列形成したことを特徴とする。この構成によれば、図1、図2で説明したような、発光素子ラインが副走査方向に1列形成され、レンズアレイが副走査方向に1列、または2列形成された光書込装置において、結像面積のむらに起因する画質劣化を防止することができる。 The optical writing device of the present invention is characterized in that the light emitting element lines are formed in one column in the sub-scanning direction. According to this configuration, as described with reference to FIGS. 1 and 2, the optical writing device in which the light emitting element lines are formed in one row in the sub-scanning direction and the lens array is formed in one or two rows in the sub-scanning direction. In this case, it is possible to prevent image quality deterioration caused by unevenness of the imaging area.
また、本発明の光書込装置は、前記発光素子ラインを副走査方向に2列形成したことを特徴とする。この構成によれば、図3で説明したような、発光素子ラインが副走査方向に2列形成され、レンズアレイが副走査方向に2列形成された光書込装置において、結像面積のむらに起因する画質劣化を防止することができる。なお、図3の変形例で説明したように、発光素子ラインが副走査方向に2列形成され、レンズアレイが副走査方向に1列形成された光書込装置においても同様の作用効果が得られる。 The optical writing device of the present invention is characterized in that the light emitting element lines are formed in two rows in the sub-scanning direction. According to this configuration, in the optical writing apparatus in which the light emitting element lines are formed in two rows in the sub-scanning direction and the lens array is formed in two rows in the sub-scanning direction as described in FIG. The resulting image quality degradation can be prevented. As described in the modification of FIG. 3, the same effect can be obtained in the optical writing device in which the light emitting element lines are formed in two rows in the sub-scanning direction and the lens array is formed in one row in the sub-scanning direction. It is done.
また、本発明の光書込装置は、前記レンズアレイを副走査方向に1列形成したことを特徴とする。この構成は、図1および図3の変形例の実施形態が対応する。レンズアレイを副走査方向に1列形成した際に、発光素子ラインが副走査方向に1列、または2列形成されたいずれの光書込装置においても、結像面積のむらに起因する画質劣化を防止することができる。 The optical writing device of the present invention is characterized in that the lens array is formed in one row in the sub-scanning direction. This configuration corresponds to the modified embodiment of FIGS. 1 and 3. When one lens array is formed in the sub-scanning direction, any optical writing device in which the light-emitting element lines are formed in one or two rows in the sub-scanning direction can degrade image quality due to uneven imaging area. Can be prevented.
また、本発明の光書込装置は、前記レンズアレイを副走査方向に2列形成したことを特徴とする。この構成は、図2および図3の実施形態が対応する。レンズアレイを副走査方向に2列形成した際に、発光素子ラインが副走査方向に1列、または2列形成されたいずれの光書込装置においても、結像面積のむらに起因する画質劣化を防止することができる。 The optical writing device of the present invention is characterized in that the lens array is formed in two rows in the sub-scanning direction. This configuration corresponds to the embodiment of FIGS. When the lens array is formed in two rows in the sub-scanning direction, in any optical writing device in which the light emitting element lines are formed in one or two rows in the sub-scanning direction, image quality deterioration due to uneven imaging area is reduced. Can be prevented.
また、本発明の光書込装置は、前記発光素子ラインを副走査方向に3列以上形成したことを特徴とする。この構成によれば、光書込装置を多様な用途に適用することができるという利点がある。 The optical writing device of the present invention is characterized in that the light emitting element lines are formed in three or more columns in the sub-scanning direction. According to this configuration, there is an advantage that the optical writing device can be applied to various uses.
また、本発明の光書込装置は、前記発光素子は有機EL素子であることを特徴とする。この構成によれば、工程上直線性を良好に製造できる有機EL素子を発光素子として用いているので、発光素子自身の光量ムラがレンズアレイの透過光量ムラに比べて小さいという利点がある。 In the optical writing device of the present invention, the light emitting element is an organic EL element. According to this configuration, since the organic EL element that can be manufactured with good linearity in the process is used as the light emitting element, there is an advantage that the light amount unevenness of the light emitting element itself is smaller than the transmitted light amount unevenness of the lens array.
また、本発明の光書込装置は、前記発光素子は、2重環構造であることを特徴とする。この構成によれば、2重環構造の発光素子を用いた光書込装置において、結像面積のむらを低減し、画質を向上させることができる。この場合には、発光素子ライン、およびレンズアレイの副走査方向の配列数を1列、または2列のいずれとするかは任意に選定できる。また、発光素子ラインを副走査方向に3列以上配列することも可能である。 In the optical writing device of the present invention, the light emitting element has a double ring structure. According to this configuration, in an optical writing device using a light emitting element having a double ring structure, unevenness in the imaging area can be reduced and image quality can be improved. In this case, it can be arbitrarily selected whether the number of arrangements of the light emitting element lines and the lens arrays in the sub-scanning direction is one column or two columns. It is also possible to arrange three or more light emitting element lines in the sub-scanning direction.
本発明の光書込装置によれば、発光素子とレンズアレイとの主走査方向の相対的な位置関係により発光素子の大きさを異ならせている。このような構成により、被照射面において光線の広がり形状が相違する事態の発生が抑制されるので、結像面積のむらを低減して画像筋の発生を防止し、画質を向上させることができる。 According to the optical writing device of the present invention, the size of the light emitting element is varied depending on the relative positional relationship between the light emitting element and the lens array in the main scanning direction. With such a configuration, occurrence of a situation in which the light spreading shape is different on the irradiated surface is suppressed, so that unevenness in the imaging area can be reduced to prevent image streaks and improve image quality.
以下、図を参照して本発明を説明する。図5は、光書込装置50を拡大して示す概略の斜視図である。図5においては、光書込装置50の細部が示されている。有機EL素子アレイ61は、長尺のハウジング60中に保持されている。長尺のハウジング60の両端に設けた位置決めピン69をケースの対向する位置決め穴に嵌入させると共に、長尺のハウジング60の両端に設けたねじ挿入孔68を通して固定ねじをケースのねじ穴にねじ込んで固定することにより、光書込装置50が所定位置に固定される。
The present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 5 is a schematic perspective view showing the
光書込装置50は、ガラス基板(透明基板)62上に有機EL素子アレイ61の発光部63を載置し、同じガラス基板62上に形成されたTFT71により駆動される。発光部63は、図示を省略した封止部材により覆われている。屈折率分布型ロッドレンズアレイ(SLA)65は結像光学系を構成し、発光部63の前面に配置される屈折率分布型ロッドレンズ66を俵積みしている。60はハウジング、67は固定板バネである。
In the
ハウジング60は、ガラス基板62の周囲を覆い、像担持体に面した側は開放する。このようにして、屈折率分布型ロッドレンズ66から像担持体に光線を射出する。したがって、屈折率分布型ロッドレンズ66は、発光素子の出射光を被照射面に結像させる手段として機能している。ハウジング60のガラス基板62の端面と対向する面には、光吸収性の部材(塗料)が設けられている。
The
図1は、本発明の実施形態を示す説明図である。図1(a)、(b)は図6(a)、(b)と対応している。図6と同じところには同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。図1(a)に示されているように、この例では発光素子ライン3を副走査方向に1列、SLAも副走査方向に1列配列している。図6で説明したように、発光素子2とロッドレンズ4との主走査方向の相対的な位置関係により、被照射面においてスポット5、6のような光線のひろがり形状が相違し、結像面積に差が生じる。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an embodiment of the present invention. 1 (a) and 1 (b) correspond to FIGS. 6 (a) and 6 (b). The same parts as those in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. As shown in FIG. 1A, in this example, the light emitting
図1(c)は、本発明により発光素子の形状を変えた例を示している。すなわち、図1(b)のように、レンズの直径のピッチで主走査方向に隣接するロッドレンズの位置に近い位置で配列されている発光素子は、図1(c)の図示番号11で示したように大きさを小さくして、光線の広がり形状を修正している。この場合のスポット形状は、図1(d)に示すように発光素子2によるスポット5の形状と同じになる。
FIG.1 (c) has shown the example which changed the shape of the light emitting element by this invention. That is, as shown in FIG. 1B, a light emitting element arranged at a position close to the position of the rod lens adjacent in the main scanning direction at the pitch of the diameter of the lens is indicated by the
図1(c)に示したように、通常の発光素子2よりも大きさを小さくした発光素子11を設けている。このため、この発光素子11による出射光が、レンズ同士が主走査方向に隣接している位置のレンズアレイを透過する際に、被照射面の結像面積が縮小し通常の大きさの発光素子2による結像面積と同じ大きさに形成される。したがって、結像面積のむらに起因する画質劣化を防止することができる。
As shown in FIG. 1C, a
図2は、本発明の他の実施形態を示す説明図である。図2においては、発光素子ライン3を副走査方向に1列、SLAは副走査方向に2列配列している。4、14は、各SLAのロッドレンズである。図2の例では、ロッドレンズの半径(1/2)Dのピッチでスポット6の形状がスポット5の形状と相違している。
FIG. 2 is an explanatory view showing another embodiment of the present invention. In FIG. 2, the light emitting
この場合には、図2(c)に示すように、レンズの直径の1/2ピッチで主走査方向に隣接するロッドレンズの位置に近い位置で配列されている発光素子11の形状を、発光素子2の形状よりも小さくして、結像位置における光線の広がり形状を修正している。このため、図2(d)に示すように発光素子11によるスポットの形状は、発光素子2によるスポット5の形状と同じになる。
In this case, as shown in FIG. 2C, the shape of the
図3は、本発明の他の実施形態を示す説明図である。図3(a)に示すように、発光素子ライン3を副走査方向に2列、SLAは副走査方向に2列配列している。図3(b)は、発光素子の部分的な拡大図である。図3の例では、図2の例と同様にロッドレンズの半径(1/2)Dのピッチで発光素子11の形状を発光素子2の形状よりも小さくしている。したがって、図3の例でも図2の例で説明したように、主走査方向に隣接するロッドレンズに近い位置の発光素子による結像面積の広がり形状を修正することができる。
FIG. 3 is an explanatory view showing another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3A, the light emitting
なお、図3の構成ではSLAは副走査方向に2列配列されているが、SLAを副走査方向に1列配列しても良い。この場合には、発光素子ライン3を副走査方向に2列、SLAは副走査方向に1列配列される。このため、図1で説明したように、ロッドレンズの直径Dのピッチで発光素子11の形状を発光素子2の形状とは異ならせることになる。
In the configuration shown in FIG. 3, two rows of SLA are arranged in the sub-scanning direction, but one row of SLA may be arranged in the sub-scanning direction. In this case, the light emitting
図4は、本発明の他の実施形態を示す説明図である。図4においては、発光素子ライン3を副走査方向に1列、SLAは副走査方向に2列配列している。図4(b)は、発光素子の部分的な拡大図であり、発光素子12、13として2重環構造のものを用いている。図4の例では、図3の例と同様にロッドレンズの半径(1/2)Dのピッチで発光素子12の形状を発光素子13の形状よりも小さくしている。この場合にも、主走査方向に隣接するロッドレンズに近い位置の発光素子による結像面積の広がり形状を修正することができる。
FIG. 4 is an explanatory view showing another embodiment of the present invention. In FIG. 4, the light emitting
なお、図4の構成では、発光素子ライン3を副走査方向に1列、SLAは副走査方向に2列配列されているが、発光素子ライン3を副走査方向に2列配列しても良い。また、図1で説明したように、発光素子ライン3を副走査方向に1列、SLAも副走査方向に1列配列する構成としても良い。
In the configuration of FIG. 4, the light emitting
さらには、図3の変形例で説明したように、発光素子ライン3を副走査方向に2列、SLAは副走査方向に1列配列する構成としても良い。SLAを副走査方向に1列配列する構成の場合には、ロッドレンズの直径Dのピッチで発光素子12の形状を発光素子13の形状とは異ならせるものとする。また、発光素子ラインを副走査方向に3列以上配列することも可能である。
Furthermore, as described in the modification of FIG. 3, the light emitting
このように、本発明の光書込装置においては、発光素子ラインを副走査方向に1列、または2列配列する。また、SLAも副走査方向に1列、または2列配列する。発光素子ラインの列数と、SLAの列数の組み合わせは任意に選択できる。また、発光素子ラインを副走査方向に3列以上配列して多重露光などの用途に適用することも可能である。発光素子ラインを副走査方向に3列以上配列した場合に、SLAを副走査方向に1列、または2列の配列とすることは適宜選択できる。 Thus, in the optical writing device of the present invention, the light emitting element lines are arranged in one or two rows in the sub-scanning direction. SLA is also arranged in one or two rows in the sub-scanning direction. The combination of the number of light emitting element lines and the number of SLA columns can be arbitrarily selected. It is also possible to arrange light emitting element lines in three or more rows in the sub-scanning direction and to apply to uses such as multiple exposure. When three or more light emitting element lines are arranged in the sub-scanning direction, it is possible to appropriately select the SLA to be arranged in one or two rows in the sub-scanning direction.
光書込装置の発光部に有機EL素子を用いた場合には、発光画素列は単一の基板上に半導体プロセスを用いて製造されるため、その直線性は、従来のLEDに比べて極めて高精度に構成することが可能となる。さらに、発光素子自身の光量ムラもレンズアレイの透過光量ムラに比べて小さいという利点がある。なお、発光素子ラインの中心とレンズアレイの中心線との位置合わせを簡単に行うことができる。 When an organic EL element is used for the light-emitting portion of the optical writing device, the light-emitting pixel column is manufactured on a single substrate using a semiconductor process, so its linearity is much higher than that of a conventional LED. It is possible to configure with high accuracy. Furthermore, there is an advantage that the unevenness of the light amount of the light emitting element is smaller than the unevenness of the transmitted light amount of the lens array. Note that the alignment of the center of the light emitting element line and the center line of the lens array can be easily performed.
以上、本発明の光書込装置をいくつかの実施例に基づいて説明したが、本発明はこれら実施例に限定されず種々の変形が可能である。 The optical writing apparatus of the present invention has been described based on some embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made.
1、1a〜1c・・・光書込装置、2、11〜13・・・発光素子、3・・・発光素子ライン、4、14・・・屈折率分布型ロッドレンズアレイ(SLA)、5・・・スポット形状、6・・・スポット形状、
50・・・光書込装置、61・・・有機EL素子アレイ、62・・・ガラス基板(透明基板)、63・・・発光部、64・・・カバーガラス、65・・・屈折率分布型ロッドレンズアレイ(SLA)、66・・・屈折率分布型ロッドレンズ
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (11)
11. The optical writing device according to claim 1, wherein the light emitting element has a double ring structure.
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