CN101359212B - 行头以及使用该行头的图像形成装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种即使光写入行头的发光元件配置面、写入面在光轴方向上发生了变动也不会因发光点的位置偏移而产生不均匀的行头，通过与呈阵列状配置的多个正透镜的每一个相对应地配置行状的多个发光元件来构成光写入行头。在发光体阵列的射出侧与其平行地配置有透镜阵列。在发光体阵列中，至少在主扫描方向上隔开间隔而配置有多个发光体模块，发光体模块包括一行以上的、通过在主扫描方向上呈行状配置多个发光元件而形成的发光元件行，在透镜阵列中，对应每个发光体模块而对准配置有一个正透镜系统。在透镜阵列的成像侧配置有写入面。构成透镜阵列的正透镜系统包括将两组正透镜组配置成共焦点的长焦光学系统。在该共焦点面上配置有孔径光阑。

Description

行头以及使用该行头的图像形成装置

技术领域

本发明涉及行头以及使用该行头的图像形成装置，尤其涉及使用微透镜阵列将发光元件行投影到被照射面上而形成成像点行的行头和使用该行头的图像形成装置。

背景技术

以往，在专利文献1中提出了一种光写入行头和使其光路反向而作为光读取行头的技术，在所述光写入行头中，沿LED阵列方向配置多个LED阵列芯片，使用与各LED阵列芯片的LED阵列对应配置的正透镜而放大投影到感光体上，并使相邻的LED阵列芯片的端部的发光点的各像相互以与同一LED阵列芯片的发光点的像间间距相同的间距相邻而成像在感光体上。

此外，在专利文献2中提出了在专利文献1所述的配置中通过两个透镜来构成正透镜并使投影光接近平行光而使焦点深度深的技术。

此外，在专利文献3中提出了以下光写入行头：将LED阵列芯片隔开间隙而配置成两行，将其重复的相位错开半个周期，使各正透镜与各LED阵列芯片相对应而配置两行正透镜阵列，使感光体上的发光点阵列的像成为一行。

专利文献1：日本专利文献特开平2-4546编号公报；

专利文献2：日本专利文献特开平6-344597编号公报；

专利文献3：日本专利文献特开平6-278314编号公报。

在这些现有技术中，即使发光点阵列的像在理想像面上彼此被调准为等间距，如果由于感光体的摆动等而使像面沿透镜的光轴方向前移或后移的话，感光体上的发光点的位置也会发生偏移，从而导致由发光点阵列在副扫描方向上进行相对移动而绘出的扫描线之间的间距产生不均匀(主扫描方向的间距不均匀)。

而且，如果各正透镜的视角变大，则根据余弦照度定律，周围的光量将显著地下降(阴影(shading))。为了防止由该阴影引起的印刷图像的浓度不均匀，需要使像面上的各个像素(发光点像)的光量恒定，为此必须按照每个发光点来改变光源(发光点)的光量以修正阴影。然而，由于光源像素(发光点)的发光强度会影响寿命特性，因此即便在光学系统的阴影变大时按照每个发光点来调节光量而获得了最初时均匀的像面光量，但是随着时间的经过，发光点间距的光量也会产生不均匀，从而产生图像浓度的不均匀。

发明内容

本发明是鉴于现有技术中的上述问题而完成的，其目的在于：在通过与呈阵列状配置的多个正透镜的各透镜相对应地配置行状的多个发光元件而构成的光写入行头中，即便发光元件排列面、写入面在光轴方向上发生了变动，也能够减少由发光点像的位置偏移而引起的不均匀。本发明的另一个目的在于：在通过各透镜而形成的成像点之间减少由阴影引起的浓度不均匀。本发明的另一目的在于：在使用鼓状感光体时减少由于其曲率而产生的光轴方向上的距离的变化所带来的影响。

此外，本发明的目的还在于：提供一种使用了上述光写入行头的图像形成装置、以及使其光路反向而形成的光读取行头。

达到上述目的的本发明的行头的特征在于，

在发光体阵列的射出侧配置有透镜阵列，其中，在所述发光体阵列中，至少在第一方向上隔开间隔而配置有多个发光体模块，所述发光体模块包括一行以上的发光元件行，所述发光元件行通过在第一方向上呈行状配置多个发光元件而形成，在所述透镜阵列中，对应每个发光体模块而配置有一个正透镜系统，

在所述透镜阵列的成像侧配置有写入面，

构成所述透镜阵列的正透镜系统包括将两组正透镜组配置成共焦点的长焦光学系统，

在所述长焦光学系统的共焦点面上配置有孔径光阑。

通过如上构成，即便写入面的位置和发光元件配置面中的某一方或双方在光轴方向上偏移，成像点的位置也不会发生偏移，并且不会发生成像点间的浓度不均匀，从而能够防止形成的图像劣化。

此外，所述正透镜系统可以包括两个正透镜。

通过如上构成，不仅每个透镜阵列的制造变得容易，而且还容易修正像差(aberration)。

此外，优选的是：构成所述透镜阵列的所有正透镜系统均相同。

通过如上构成，可以使作为发光元件的像的成像点在第一方向(主扫描方向)上的间隔均匀，并且还可以使透镜阵列的制造变得容易。

此外，所述写入面可以由平面构成。

通过如上构成，即便沿副扫描方向(第二方向)排列多个发光元件模块，也能够在所有的行都以相同的状态进行写入，从而不会发生成像点间的浓度不均匀等，防止形成的图像劣化。

此外，所述写入面可以由圆筒面构成。

通过如上构成，可以获得适于用作使用鼓状感光体的图像形成装置的曝光头的行头。

此外，优选的是：至少所述正透镜系统的像侧的正透镜组的最靠近像侧的面由平面构成。

通过如上构成，可以使最靠近像面的透镜的射出面为平面，从而能够容易地清扫掉附着在该射出面上的灰尘、调色剂等异物，提高了清洁性能。

此外，优选的是：所述孔径光阑的形状是至少限制第一方向上的孔径的形状。

通过如上构成，可以应对至少轴外的成像点的位置偏移会成为问题的主扫描方向(第一方向)。

此外，优选的是：所述发光体模块包括沿第二方向(副扫描方向)配置了多行的所述发光元件行，所述第二方向垂直于所述第一方向。

通过如上构成，可以应对成像点的密度高的图像形成。

此外，优选的是：沿第二方向配置有多个所述发光体模块，所述第二方向垂直于所述第一方向。

通过如上构成，可以应对成像点的密度高的图像形成。

此外，优选的是：所述发光元件由有机EL元件构成。

通过如上构成，可以应对面内均匀的图像形成。

此外，所述发光元件可以由LED构成。

通过如上构成，还可以应对使用LED阵列的行头。

此外，可以构成为一种图像形成装置，其特征在于，

至少设有两个以上的图像形成站，每个所述图像形成站配置有图像形成单元，所述图像形成单元在载像体的周围设有带电单元、如上所述的行头、显影单元、以及转印单元，

所述图像形成装置通过转印介质经过各站而以串列方式来进行图像形成。。

通过如上构成，可以构成小型、分辨能力高、图像劣化少的打印机等图像形成装置。

本发明还包括一种行头，其特征在于，

在受光体阵列的入射侧配置有透镜阵列，其中，在所述受光体阵列中，至少在第一方向上隔开间隔而配置有多个受光体模块，所述受光体模块包括一行以上的受光元件行，所述受光元件行通过在第一方向上呈行状配置多个受光元件而形成，在所述透镜阵列中，对应每个受光体模块而对准配置有一个正透镜系统，

在所述透镜阵列的物体侧配置有读取面，

构成所述透镜阵列的每个正透镜系统包括将两组正透镜组配置成共焦点的长焦光学系统，

在所述长焦光学系统的共焦点面上配置有孔径光阑。

通过如上构成，在光读取行头中也一样，即便读取面和受光元件配置面中的某一方或双方在光轴方向上偏移，读取点的位置也不会发生偏移，并且不会发生读取点间的浓度不均匀，从而能够防止形成的图像劣化。

根据说明书，可以理解和明白本发明的一部分其他的目的和优点。

因此，本发明包括在下文中举例说明的结构、要素组合、以及部件配置的特点，本发明的范围由权利要求来阐明。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的行头的、与一个微透镜相对应的部分的立体图；

图2是本发明的一个实施方式的行头的、与一个微透镜相对应的部分的立体图；

图3是本发明的一个实施方式的行头的、与一个微透镜相对应的部分的立体图；

图4是表示本发明的一个实施方式的发光体阵列与光学倍率为负的微透镜之间的对应关系的说明图；

图5是表示保存有图像数据的行缓冲器的存储表的例子的说明图；

图6是表示由奇数编号发光元件和偶数编号发光元件形成的成像点沿主扫描方向形成在同一行上的情况的说明图；

图7是表示用作行头的发光体阵列的例子的简要说明图；

图8是表示根据图7的结构从各发光元件输出的光穿过微透镜照射到载像体的曝光面时的成像位置的说明图；

图9是表示在图8中沿副扫描方向形成成像点的状态的说明图；

图10是表示在排列多个微透镜的情况下成像点在载像体的主扫描方向上反转形成的例子的说明图；

图11是示意性地表示图像形成装置的一个实施例的整体结构的截面图，该图像形成装置使用了本发明的电子照相处理；

图12A和图12B是用于说明本发明的原理的图；

图13是截断了一部分而得到的立体图，表示了本发明的一个实施例的光写入行头的结构；

图14是图1 3的局部放大立体图；

图15是沿图13的副扫描方向截取的截面图；

图16是表示图13的情况下的发光体阵列与微透镜阵列的配置的平面图；

图17是表示一个微透镜和与其对应的发光体模块之间的对应关系的图；

图18是与发光体阵列的发光体模块对应配置的光阑板的平面图；

图19是表示对应于一个发光体模块的光阑板的孔的图；

图20是配置2行发光体模块的情况下的与图16相同的图；

图21是配置4行发光体模块的情况下的与图16相同的图；

图22是配置3行发光元件行的情况下的与图16相同的图；

图23是配置4行发光元件行的情况下的与图16相同的图；

图24是沿副扫描方向截取的截面图，表示了感光体为鼓形状时的光写入行头的光学系统与感光体鼓之间的关系；

图25是通过2个微透镜阵列来构成微透镜阵列时沿主扫描方向截取的截面图；

图26A和图26B是实施例1的与一个微透镜对应的光学系统的沿主扫描方向、副扫描方向的截面图；

图27A和图27B是实施例2的与一个微透镜对应的光学系统的沿主扫描方向、副扫描方向的截面图；

图28A和图28B是实施例3的与一个微透镜对应的光学系统的沿主扫描方向、副扫描方向的截面图；

图29是实施例4的与3行微透镜对应的光学系统的沿副扫描方向的截面图；

图30是表示实施例4的发光体阵列与微透镜阵列的配置的平面图。

具体实施方式

在详细地说明本发明的行头的光学系统之前，先简单地说明其发光元件的配置和发光定时。

图4是表示本发明的一个实施方式的发光体阵列1与光学倍率为负的微透镜5之间的对应关系的说明图。在本实施方式的行头中，一个微透镜5对应于2行发光元件。但是，由于微透镜5是光学倍率为负(倒立成像)的成像元件，因此发光元件的位置在主扫描方向和副扫描方向上反转。即，在图1的结构中，在载像体的移动方向的上游侧(第一行)排列有偶数编号的发光元件(8、6、4、2)，在载像体的移动方向的下游侧(第二行)排列有奇数编号的发光元件(7、5、3、1)。另外，在主扫描方向的开头侧排列有编号大的发光元件。

图1～图3是本实施方式的行头的与一个微透镜对应的部分的立体图。如图2所示，与排列在载像体41的下游侧的奇数编号的发光元件2对应的载像体41的成像点8a形成于在主扫描方向上反转后的位置。R是载像体41的移动方向。此外，如图3所示，与排列在载像体41的上游侧(第一行)的偶数编号的发光元件2对应的载像体41的成像点8b形成于在主扫描方向上反转后的下游侧的位置。然而，在主扫描方向上，从开头一侧开始的成像点的位置按照发光元件1～8的编号顺序对应。因此，由此可知，在本例中，通过调节载像体的副扫描方向上的成像点形成的定时，可以将成像点沿主扫描方向形成为一行。

图5是表示保存有图像数据的行缓冲器的存储表10的例子的说明图。在图5的存储表10中，在主扫描方向上反转后保存了图4的发光元件的编号。在图5中，在行缓冲器的存储表10所保存的图像数据中，先读出与载像体41的上游侧(第一行)的发光元件对应的第一图像数据(1、3、5、7)，并使发光元件发光。接着，在经过了T时间之后，读出保存于存储器地址的与载像体41的下游侧(第二行)的发光元件对应的第二图像数据(2、4、6、8)，并使发光元件发光。这样，如图6中的8个位置所示的那样，载像体上的第一行的成像点和第二行的成像点在主扫描方向上形成为一行。

图1是概念性地表示了以图5的定时读出图像数据来形成成像点的例子的立体图。如参考图5而进行了说明的那样，先使载像体41的上游侧(第一行)的发光元件发光，在载像体41上形成成像点。接着，在经过了预定的定时T之后，使载像体41的下游侧(第二行)的奇数编号的发光元件发光，在载像体上形成成像点。此时，由奇数编号的发光元件形成的成像点如图6所示那样沿主扫描方向形成在一行上的8个位置上，而不是形成在图2所述的8a的位置上。

图7是表示用作行头的发光体阵列的例子的简要说明图。在图7中，在发光体阵列1中，将沿主扫描方向排列多个发光元件2而构成的发光元件行3沿副扫描方向设置多行，形成发光体模块4(参考图4)。在图7的例子中，在发光体模块4中，沿副扫描方向形成有2行发光元件行3，该发光元件行3通过沿主扫描方向排列4个发光元件2而构成(参考图4)。在发光体阵列1中配置有许多所述发光体模块4，各发光体模块4与微透镜5对应配置。

沿发光体阵列1的主扫描方向和副扫描方向设置多个微透镜5而形成了微透镜阵列(MLA)6。该MLA 6在副扫描方向上错开主扫描方向上的开头位置而进行排列。MLA 6的这种排列对应于在发光体阵列1中将发光元件设置成锯齿状的情况。在图7的例子中，沿副扫描方向配置有3行MLA 6，为了便于说明，将与MLA 6的副扫描方向上的3行的各位置相对应的各单位模块4区分为A组、B组、C组。

如上所述，当在光学倍率为负的微透镜5内配置有多个发光元件2并沿副扫描方向配置多行该透镜时，为了形成沿载像体41的主扫描方向排成一行的成像点，需要进行如下的图像数据控制。(1)在副扫描方向上进行反转、(2)在主扫描方向上进行反转、(3)调节透镜内的多行发光元件的发光定时、(4)调节组间的发光元件的发光定时。

图8是表示根据图7的结构从各发光元件2输出的光穿过微透镜5照射到载像体的曝光面时的成像位置的说明图。在图8中，如通过图7而进行了说明的那样，在发光体阵列1中配置有区分为A组、B组、C组的单位模块4。将A组、B组、C组的各单位模块4的发光元件行分为载像体41的上游侧(第一行)和下游侧(第二行)，在第一行中分配偶数编号的发光元件，在第二行中分配奇数编号的发光元件。

在A组中，通过如根据图1～图3而进行了说明的那样使各发光元件2动作，在载像体41上的、在主扫描方向和副扫描方向上反转后的位置处形成成像点。这样，在载像体41上，按照1～8的顺序在主扫描方向的同一行上形成成像点。然后，在使载像体41沿副扫描方向进行了预定时间的移动之后，对B组进行同样的处理。然后，在使载像体41沿副扫描方向进行了预定时间的移动之后，对C组进行处理，由此按照1～24…的顺序在主扫描方向的同一行上形成基于所输入的图像数据的成像点。

图9是表示在图8中沿副扫描方向形成成像点的状态的说明图。S是载像体41的移动速度，d1是A组的第一行发光元件与第二行发光元件的间隔，d2是A组的第二行发光元件与B组的第二行发光元件的间隔，d3是B组的第二行发光元件与C组的第二行发光元件的间隔，T1是在A组的第二行发光元件发光之后直到A组的第一行发光元件发光之前的时间，T2是A组的第二行发光元件所形成的成像位置移动到B组的第二行发光元件的成像位置的时间，T3是A组的第二行发光元件所形成的成像位置移动到C组的第二行发光元件的成像位置的时间。

可以如下来求出T1。T2、T3也可以通过用d2、d3替换d1而同样地求出。

T1＝|(d1×β)/S|。

这里，各参数如下。

d1：发光元件在副扫描方向上的距离；

S：成像面(载像体)的移动速度；

β：透镜的倍率。

在图9中，在从A组的第二行发光元件进行了发光的时刻起经过了T2时间之后，使B组的第二行发光元件发光。并且，在从T2经过了T3时间之后，使C组的第二行发光元件发光。各组的第一行发光元件在从第二行发光元件发光起经过了T1时间之后进行发光。通过该处理，如图8所示，可以使由二维配置在发光体阵列1中的发光体形成的成像点在载像体上形成为一行。图10是在排列有多个微透镜5的情况下成像点在载像体的主扫描方向上反转形成的例子的说明图。

可以使用上述行头来形成图像形成装置。在该图像形成装置的一个实施方式中，可以将上述行头用于以下串列式彩色打印机(图像形成装置)：通过4个行头对4个感光体进行曝光，同时形成4种颜色的图像，并将这些图像转印到一个环状的中间转印带(中间转印介质)上。图11是表示发光元件使用了有机EL元件的串列式图像形成装置的一个例子的纵截侧视图。该图像形成装置将具有相同结构的4个行头101K、101C、101M、101Y分别配置在各自对应的具有相同结构的4个感光体鼓(载像体)41K、41C、41M、41Y的曝光位置处，从而构成串列式图像形成装置。

如图11所示，该图像形成装置设有驱动辊51、从动辊52、以及张紧辊53，并具有中间转印带(中间转印介质)50，该中间转印带50由张紧辊53施加张力而被张紧架设，并被向图示的箭头方向(逆时针方向)循环驱动。对该中间转印带50配置有4个作为载像体的感光体41K、41C、41M、41Y，这些感光体41K、41C、41M、41Y以预定的间隔配置，在其外周面具有感光层。

附加在上述标号后的K、C、M、Y分别代表黑色、青色、品红色、黄色，分别表示为黑色、青色、品红色、黄色用的感光体。其他部件也相同。感光体41K、41C、41M、41Y与中间转印带50的驱动同步地被向图中所示的箭头方向(顺时针方向)旋转驱动。在各感光体41(K、C、M、Y)的周围设有带电装置(电晕带电器)42(K、C、M、Y)和本发明的上述行头101(K、C、M、Y)，所述带电装置42(K、C、M、Y)使各感光体41(K、C、M、Y)的外周面均匀带电，行头101(K、C、M、Y)与感光体41(K、C、M、Y)的旋转同步地依次对通过上述带电装置42(K、C、M、Y)而被均匀带电的外周面进行行扫描。

此外，还包括显影装置44(K、C、M、Y)、作为转印单元的一次转印辊45(K、C、M、Y)、以及作为清洁单元的清洁装置46(K、C、M、Y)，所述显影装置44(K、C、M、Y)通过向利用上述行头101(K、C、M、Y)而形成的静电潜像提供作为显影剂的调色剂来形成可视像(调色剂像)，所述一次转印辊45(K、C、M、Y)将被上述显影装置44(K、C、M、Y)显影的调色剂像依次转印到作为一次转印对象的中间转印带50上，清洁装置46(K、C、M、Y)除去转印后残留在感光体41(K、C、M、Y)的表面上的调色剂。

这里，按照使行头101(K、C、M、Y)的阵列方向沿感光体鼓41(K、C、M、Y)的母线的方式来设置各行头101(K、C、M、Y)。并且，将各行头101(K、C、M、Y)的发光能量峰值波长与感光体41(K、C、M、Y)的感光度峰值波长设定为基本一致。

显影装置44(K、C、M、Y)例如是将非磁性单组分调色剂用作显影剂的装置，该显影装置44(K、C、M、Y)例如通过供应辊向显影辊运送所述单组分显影剂，通过限制刮板限制附着在显影辊表面上的显影剂的膜厚，使该显影辊接触或挤压感光体41(K、C、M、Y)，由此使显影剂根据感光体41(K、C、M、Y)的电位电平而进行附着，从而显影为调色剂像。

由这样的4种颜色的单色调色剂像形成站(station)形成的黑色、青色、品红色、黄色的各调色剂像通过施加于一次转印辊45(K、C、M、Y)的一次转印偏压而依次被一次转印到中间转印带50上，并在中间转印带50上依次重叠而形成为全色调色剂像，该全色调色剂像在二次转印辊66处被二次转印到纸张等记录介质P上，并通过经过作为定影部的定影辊对61而被定影在记录介质P上，然后被排纸辊对62排出到形成在装置上部的排纸盘68上。

在图11中，标号63是层叠保存有多张记录介质P的供纸盒，标号64是从供纸盒63一张一张地供应记录介质P的拾取辊，标号65是用于规定向二次转印辊66的二次转印部供应记录介质P的供应定时的闸辊对，标号66是作为在与中间转印带50之间形成二次转印部的二次转印单元的二次转印辊，标号67是作为除去二次转印后残留在中间转印带50的表面上的调色剂的清洁单元的清洁刮板。

本发明涉及上述行头(光写入行头)的光学系统。首先，说明其原理。

图12A和图12B是用于说明本发明的原理的图。图12A和图12B表示了在行头中呈行状配置在发光体阵列1的发光元件配置面55上的发光元件行的端部发光元件2x、对该发光元件行进行投影的微透镜5、以及该发光元件行被投影的感光体(载像体)41之间的关系，图12A是本发明的情况，图12B是现有例子的情况。在图12B的现有例子中，由于微透镜5的孔径通常由其形状规定，因而作为由端部发光元件2x在感光体41上形成的像的成像点8x被成像在通过端部发光元件2x和微透镜5的中心的直线上，因此当作为像面的感光体41的面由于感光体的摆动等沿透镜光轴O-O’方向前移或后移并由此移动到图中标号41’所示的位置时，感光体41上的成像点8x的位置变为该直线上的位置8x’，成像点的位置发生偏移，由该成像点8x在副扫描方向上进行相对移动而绘出的扫描线之间的间距变得不均匀(主扫描方向上的成像点的间距的不均匀)。

同样，当作为物体面的发光元件配置面55由于发光体阵列1的安装等原因沿透镜光轴O-O’方向前移或后移并由此移动到图中标号55’所示的位置时，感光体41上的作为端部发光元件2x的像的成像点8x的位置变为通过端部发光元件2x和微透镜5的中心的直线上的位置8x”，成像点的位置发生偏移，由该成像点8x在副扫描方向上进行相对移动而绘出的扫描线之间的间距变得不均匀(主扫描方向上的成像点的间距的不均匀)。

因此，在本发明中，如图12A所示，微透镜5被构成为长焦镜头系统，该长焦镜头系统通过从物体侧与光轴O-O’同轴地依次配置的第一正透镜L1和第二正透镜L2组合而成，第一正透镜L1的像侧(后侧)焦点和第二正透镜L2的物体侧(前侧)焦点在点(共焦点)F一致，并且微透镜5在该共焦点F的位置处与光轴O-O’同轴地配置有孔径光阑11。当这样通过由两个正透镜L1、L2构成的长焦镜头系统来构成微透镜5并在其共焦点F的位置处配置孔径光阑11时，从端部发光元件2x射出并通过孔径光阑11的中心的主光线12与光轴O-O’平行地行进至第一正透镜L1，被第一正透镜L1折射后通过孔径光阑11的中心，向第二正透镜L2入射并被折射后与光轴O-O’平行地行进，因而即便感光体41移动到光轴O-O’方向上的标号41’的位置，感光体41上的成像点8x的位置也会成为主光线12被微透镜5折射后的位置8x’，因此即便感光体41的位置前后摆动，成像点8x的位置也不会发生偏移。

同样，即便发光元件配置面55移动到透镜光轴O-O’方向上的标号55’的位置，感光体41上的成像点8x的位置也会成为主光线12被微透镜5折射后的位置8x”，因此即便发光元件配置面55的位置前后摆动，成像点8x的位置也不会发生偏移。

此外，当微透镜5如上所述使用由共焦点的两个正透镜L1、L2构成并在其共焦点F的位置配置孔径光阑11而构成的长焦镜头系统时，从发光元件配置面55上的任意位置处的发光元件2射出并通过孔径光阑11的孔的光束的自发光元件2的发散立体角(divergent solid angle)Ω(在图12A中图示了自端部发光元件2x的发散立体角Ω)在发光元件配置面55上的任何位置都相同，该发散光束的中心光线都是垂直于发光元件配置面55的光线，因而不会产生周围的光量根据透镜的余弦照度定律而显著地下降的阴影现象，因此只要发光元件2的光量相同，在发光体阵列1中呈行状配置的发光元件行的任意的发光元件2在感光体41上形成的成像点8的浓度就会相同，不会产生不均匀。

因此，如果将本发明的上述行头的光学系统用于光写入行头，则成像点8在主扫描方向上的间距不会产生以往那样的不均匀，从而由成像点8沿副扫描方向移动而绘出的扫描线之间的间距也不会产生不均匀。

此外，不会如以往那样由于微透镜5的阴影现象而导致成像点8之间的浓度产生不均匀，由成像点8沿副扫描方向移动而绘出的扫描线之间的浓度也不会产生不均匀。

即，本发明提供一种行头，该行头沿主扫描方向呈行状配置有多个发光元件，并对应于所述多个发光元件配置一个正透镜系统，将该发光元件的行的像(成像点的阵列)投影到投影面(感光体)上，由此形成图像，其中，使所述投影光学系统在两侧具有所谓远心的结构，由此即便投影面(感光体)的位置和发光元件配置面中的某一方或双方在光轴方向上产生了偏移，成像点的位置也不会发生偏移，另外成像点间的浓度也不会变得不均匀，从而防止了形成的图像的劣化。

并且，作为孔径光阑11的功能，形成为至少限制轴外的成像点的位置偏移会成为问题的方向(主扫描方向)上的孔径的形状即可，因此当如现有例子(专利文献1、3)那样对一个正透镜系统配置一行的发光元件的阵列时，只要形成为限制主扫描方向上的孔径的形状即可。此外，当如本发明的上述实施方式那样在副扫描方向非常接近地配置2行的阵列时(图4)，也可以形成为限制主扫描方向上的孔径的形状，当然也可以是同时还限制副扫描方向上的孔径的形状。为此，可以是圆形、椭圆形、矩形中的任意一种孔形状。

在图12A和图12B的说明中，构成微透镜5的各正透镜L1、L2分别由一个透镜构成，但也可以分别由正光焦度的透镜系统构成，该正光焦度的透镜系统通过同轴配置2个以上的透镜而构成。

以上说明了光写入行头的光学系统，但是使光路反向，沿主扫描方向呈行状配置多个受光元件，对应于所述多个受光元件配置一个正透镜，将该受光元件的行的像(读取点的阵列)反向投影到读取面上，由此来读取图像的光读取行头中，通过使所述投影光学系统在两侧具有所谓远心的结构，或者通过使用由共焦点的2个正透镜构成并在其共焦点的位置处配置孔径光阑而构成的长焦镜头系统，即便读取面和发光元件配置面中的某一方或者双方在光轴方向上产生偏移，读取点的位置也不会发生偏移，并且成像点间的浓度也不会产生不均匀，从而能够防止读取图像的劣化。此时，在图12A中，标号41为读取面，标号2x为端部受光元件，其原理与光写入行头的光学系统相同。

接着，对应用上述本发明的原理的一个实施例的光写入行头进行说明。

图13是截断了一部分而得到的立体图，表示了本实施例的光写入行头的结构，图14是其局部放大立体图，图15是沿该光写入行头的副扫描方向截取的截面图(各行的微透镜5的中心不在副扫描方向上的同一平面内，但在图15中截取了通过各行的微透镜的中心的沿副扫描方向的截面图。以下相同。)。此外，图16是表示此时的发光体阵列和微透镜阵列的配置的平面图。另外，图17是表示一个微透镜和与其对应的发光体模块之间的对应关系的图。

在本实施例中，与图4、图7的情况相同，将沿主扫描方向排列4个发光元件2(在本例中由有机EL元件构成)而构成的发光元件行3沿副扫描方向形成2行以作为一个发光元件模块4，沿主扫描方向和副扫描方向设置多个所述发光元件模块4而形成发光体阵列1，发光元件模块4在副扫描方向上错开主扫描方向上的开头位置而被配置成锯齿状。在图16的例子中，沿副扫描方向配置了3行发光元件模块4。这种发光体阵列1被形成在玻璃基板20的背面上，并由同样形成在玻璃基板20的背面上的驱动电路驱动。另外，玻璃基板20的背面上的有机EL元件(发光元件2)被密封部件27密封。

玻璃基板20被嵌入到设置在长的壳体21上的接纳孔22中，用背盖23覆盖该玻璃基板20后通过固定件24进行固定。将设置在长的壳体21的两端的定位销25嵌入到相对的图像形成装置主体的定位孔中并在使固定螺钉穿过设置在长的壳体21的两端上的螺钉插入孔26之后将其拧入到图像形成装置主体的螺孔中进行固定，由此将光写入行头101固定在预定的位置处。

此外，在壳体21的玻璃基板20的表面侧，间隔着第一隔离物71，按照使正透镜L1与发光体阵列1的各发光体模块4的中心对准的方式配置有以正透镜L1为构成要素的第一微透镜阵列61，在该第一微透镜阵列61上间隔着第二隔离物72而配置有对准发光体阵列1的各发光体模块4的中心而设有孔31(图18、图19)的光阑板30，并且在该光阑板30上，间隔着第三隔离物73，按照使正透镜L2与发光体阵列1的各发光体模块4的中心对准的方式配置有以正透镜L2为构成要素的第二微透镜阵列62。

这样，对各发光体模块4的发光元件行进行投影的微透镜5的透镜阵列由第一微透镜阵列61和第二微透镜阵列62的组合构成。

另外，根据本发明，设定第二隔离物72和第三隔离物73的厚度，使构成第一微透镜阵列61的正透镜L1的像侧(后侧)焦点与构成第二微透镜阵列62的正透镜L2的物体侧(前侧)焦点一致并使光阑板30配置在该一致面上。在图18和图19中表示了光阑板30的详细情况。图18是与发光体阵列1的发光体模块4对应配置的光阑板30的平面图，图19是表示对应于一个发光体模块4的光阑板30的孔31的图。在光阑板30上，对准由正透镜L1和正透镜L2构成的微透镜5的各自的中心(光轴)和发光体模块4的中心而设有孔31，在本实施例中，各孔31的形状被形成为将主扫描方向上的孔径限制为大于等于副扫描方向上的孔径的形状的近似椭圆形状，但如上所述，也可以是圆形、椭圆形、矩形等的孔形状(在图13和图14中表示为圆形)。

在图13和图14中图示了从发光体模块4的中心射出并到达像面(感光体41)的光线，但是在本例中，由于不在发光体模块4的中心配置发光元件2(图17)，因此从该发光体模块4的中心射出的光线是假设的。在图14中，与从该中心射出的光线相邻而射出的光线是从发光体模块4的两端的发光元件2射出的光线。

以上的实施例是将设置在玻璃基板20的背面上的有机EL元件用作发光元件2并利用向该玻璃基板20的表面侧发出的光的所谓底部发光型的光写入行头101，但也可以使用在基板的表面侧配置有发光元件2的EL元件或LED。

在上述实施例中，由图16可知，使发光体阵列1的发光体模块4错开主扫描方向上的开头位置而沿副扫描方向配置了3行发光体模块4，微透镜5的阵列也同样是错开主扫描方向上的开头位置而沿副扫描方向配置了3行。在副扫描方向上配置沿主扫描方向排成一行的发光体模块4的行的行数不限于3行，也可以是2行以上的任意行。在图20中表示了配置2行的情况下的与图16相同的图，在图21中表示了配置4行的情况下的与图16相同的图。在这些情况下，微透镜5的阵列也同样通过在副扫描方向上配置2行或4行的沿主扫描方向排成一行而成的微透镜5的行而构成。

而且，在图16的例子中，通过将朝向主扫描方向的发光元件行3沿副扫描方向配置2行来构成一个发光体模块4，但该发光元件行3的行数不限于2行，也可以是一行以上的任意行。在图22中表示了配置3行发光元件行3的情况下的与图16相同的图，在图23中表示了配置4行发光元件行3的情况下的与图16相同的图(发光体模块4的行不为3行时也相同)。

在以上的例子中，如图15所示，假定像面41是与发光体阵列1的面和微透镜5的阵列的面平行的平面，并假定所有的微透镜5具有相同的特性。但是，本发明中的微透镜5如上所述在两侧具有远心的结构，因此即便从微透镜5到像面41的距离根据微透镜5的沿主扫描方向排成一行而形成的每一行稍有不同，成像点的位置也不会发生偏移，并且成像点间的浓度也不会发生不均匀。因此，即使在构成像面的感光体41为鼓形状(图9～图11)等曲面形状的情况下，使用本发明的光写入行头101，由每行发光体模块4在感光体41上形成的成像点不会产生位置偏移或浓度不均匀而会成为均匀的情况。

图24是沿副扫描方向截取的截面图，表示了感光体41为鼓形状时的光写入行头101的光学系统与感光体鼓41之间的关系。此时，发光体模块4的行为3行，分别通过4₁、4₂、4₃来表示第一、第二、第三行的发光体模块4，通过5₁、5₂、5₃来表示与其相对应的微透镜5。微透镜5₁、5₂、5₃具有相同的结构，距发光体模块4₁、4₂、4₃的物体侧距离均相同，但由于感光体41形成为具有沿主扫描方向的母线的圆筒形状，因此例如当设定成中心的微透镜5₂的光轴穿过感光体鼓41的轴时，两侧的微透镜5₁、5₃的像侧距离会多少有些差异。

但是，如上所述，微透镜5₁、5₂、5₃在两侧具有远心的结构，因此即便像侧距离多少有些差异，成像倍率也相同，成像点的位置不会发生偏移，另外由于上述原因成像点间的浓度也不会产生不均匀。

在本发明的光写入行头101中使用的微透镜阵列61、61可以使用具有以往公知的任意结构的阵列。图25表示了在按照各微透镜L1、L2同轴排列的方式组合第一微透镜阵列61和第二微透镜阵列62而构成微透镜5的阵列的情况下(图13、图15)沿主扫描方向截取的截面图。在本例中，一体成形排列在各微透镜阵列61、62的玻璃基板34的一个面(物体侧)上并由透明树脂形成的透镜面部35来构成各微透镜L1、L2。此时，通过使第二微透镜阵列62的像侧的面为平面，例如当用作图像形成装置的行头的微透镜阵列时，即便显影剂的调色剂飞散并附着在微透镜阵列的所述平面上，也能够简单地将其清扫掉，从而提高了清洁性能。

接着，将用于上述实施例的光学系统的具体数值例作为实施例1～4来进行说明。实施例1～3是像面41为平面时的各微透镜5的实施例，实施例4是像面41使用感光体鼓41时的微透镜5₁、5₂、5₃的实施例。

图26A和图26B是实施例1的与一个微透镜5对应的光学系统的分别沿主扫描方向、副扫描方向截取的截面图，表示了以下例子：在发光元件2的射出侧没有配置玻璃基板，微透镜5是由共焦点的平凸正透镜L1和平凸正透镜L2构成的长焦镜头系统，将光阑板30配置于平凸正透镜L1与平凸正透镜L2之间的共焦点面(平凸正透镜L1的像侧(后侧)焦点与平凸正透镜L2的物体侧(前侧)焦点一致的面)。

本实施例的数值数据如下所示，从发光体模块4侧开始向感光体(像面)41侧依次为：r₁、r₂、…是各光学面的曲率半径(mm)，d₁、d₂、…是各光学面之间的间隔(mm)，n_d1、n_d2、…是各透明介质的d线的折射率，υ_d1、υ_d2、…是各透明介质的阿贝数。另外，r₁、r₂、…还表示光学面，光学面r₁是发光体模块(物体面)4，光学面r₂、r₃是平凸正透镜L1的物体侧的面、像侧的面，光学面r₄是光阑板30的孔31，光学面r₅、r₆是平凸正透镜L2的物体侧的面、像侧的面，光学面r₇是感光体(像面)41。此外，像面像素组总宽是指像在作为物体的发光体模块4的像面上的沿主扫描方向的宽度(以下相同)。

图27A和图27B是实施例2的与一个微透镜5对应的光学系统的分别沿主扫描方向、副扫描方向截取的截面图，表示了以下例子：在发光元件2的射出侧没有配置玻璃基板，微透镜5是由平凸正透镜L1和平凸正透镜L2构成的长焦镜头系统，将光阑板30配置于平凸正透镜L1与平凸正透镜L2之间的共焦点平面(平凸正透镜L1的像侧(后侧)焦点与平凸正透镜L2的物体侧(前侧)焦点一致的面)。

本实施例的数值数据如下所示，从发光体模块4侧开始向感光体(像面)41侧依次为：r₁、r₂、…是各光学面的曲率半径(mm)，d₁、d₂、…是各光学面之间的间隔(mm)，n_d1、n_d2、…是各透明介质的d线的折射率，υ_d1、υ_d2、…是各透明介质的阿贝数。另外，r₁、r₂、…还表示光学面，光学面r₁是发光体模块(物体面)4，光学面r₂、r₃是平凸正透镜L1的物体侧的面、像侧的面，光学面r₄是光阑板30的孔31，光学面r₅、r₆是平凸正透镜L2的物体侧的面、像侧的面，光学面r₇是感光体(像面)41。此外，平凸正透镜L1的物体侧的面、平凸正透镜L2的物体侧的面均为非球面，当将离光轴的距离设为r时，非球面形状如下来表示：

cr²/[1+√{1-(1+K)c²r²}]。

其中，c是光轴轴向曲率(1/r)，K是二次曲面系数。在下述的数值数据中，K₂是平凸正透镜L1的物体侧的面的二次曲面系数，K₅是平凸正透镜L2的物体侧的面的二次曲面系数。

图28A和图28B是实施例3的与一个微透镜5对应的光学系统的分别沿主扫描方向、副扫描方向截取的截面图，表示了以下例子：在发光元件2的射出侧没有配置玻璃基板，微透镜5是由双凸正透镜L1和平凸正透镜L2构成的长焦镜头系统，将光阑板30配置于双凸正透镜L1与平凸正透镜L2之间的共焦点面(双凸正透镜L1的像侧(后侧)焦点与平凸正透镜L2的物体侧(前侧)焦点一致的面)。

本实施例的数值数据如下所示，从发光体模块4侧开始向感光体(像面)41侧依次为：r₁、r₂、…是各光学面的曲率半径(mm)，d₁、d₂、…是各光学面之间的间隔(mm)，n_d1、n_d2、…是各透明介质的d线的折射率，υ_d1、υ_d2、…是各透明介质的阿贝数。另外，r₁、r₂、…还表示光学面，光学面r₁是发光体模块(物体面)4，光学面r₂、r₃是双凸正透镜L1的物体侧的面、像侧的面，光学面r₄是光阑板30的孔31，光学面r₅、r₆是平凸正透镜L2的物体侧的面、像侧的面，光学面r₇是感光体(像面)41。此外，双凸正透镜L1的物体侧的面、平凸正透镜L2的物体侧的面均为非球面，当将离光轴的距离设为r时，非球面形状如下来表示：

cr²/[1+√{1-(1+K)c²r²}]。

其中，c是光轴轴向曲率(1/r)，K是二次曲面系数。在下述的数值数据中，K₂是双凸正透镜L1的物体侧的面的二次曲面系数，K₅是平凸正透镜L2的物体侧的面的二次曲面系数。

图29是实施例4的与3行微透镜5₁、5₂、5₃对应的光学系统的沿副扫描方向截取的截面图，图30是表示该实施例的发光体阵列1和微透镜阵列的配置的平面图，在这些图中均记载了所需的尺寸(mm)。构成本实施例的微透镜5₁、5₂、5₃的透镜L1、L2的形状相同，并且透镜L1、L2之间的间隔、光阑板30的位置、以及发光体模块(物体面)4₁、4₂、4₃与透镜L1的间隔相同，只有透镜L2与感光体(像面)41的间隔、感光体(像面)41的倾角不同，因此在图29中，仅在微透镜5₁上标出了各光学面的曲率半径r₁、r₂、…(mm)、以及各光学面之间的间隔d₁、d₂、…。

在本实施例中给出了如下的微透镜5₁、5₂、5₃的例子：在发光元件2的射出侧没有配置玻璃基板，微透镜5是由平凸正透镜L1和平凸正透镜L2构成的长焦镜头系统，将光阑板30配置于平凸正透镜L1与平凸正透镜L2之间的共焦点面(平凸正透镜L1的像侧(后侧)焦点与平凸正透镜L2的物体侧(前侧)焦点一致的面)。

并且，各微透镜5₁、5₂、5₃的光轴彼此平行。此外，如上所述，第一行、第二行、第三行的微透镜5₁、5₂、5₃均使用了相同结构的透镜，仅透镜L2与感光体(像面)41的间隔根据感光体41的曲率(半径20mm)而不同。两侧的第一行和第三行的微透镜5₁、5₃的透镜L2与感光体(像面)41的间隔比中间的第二行的微透镜5₂的所述间隔大32μm(图29)。像面41相对于光轴的倾角α在中间的第二行的微透镜5₂处取0.0°，在两侧的第一行和第三行的微透镜5₁、5₃处取3.24°(图29)。此外，圆筒状的感光体41的直径为40mm(图29)，微透镜5₁、5₂、5₃的行之间的间距为1.13137mm(图30)。

本实施例的微透镜5₁、5₂、5₃的数值数据如下所示，从发光体模块4侧开始向感光体(像面)41侧依次为：r₁、r₂、…是各光学面的曲率半径(mm)，d₁、d₂、…是各光学面之间的间隔(mm)，n_d1、n_d2、…是各透明介质的d线的折射率，υ_d1、υ_d2、…是各透明介质的阿贝数。另外，r₁、r₂、…还表示光学面，光学面r₁是发光体模块(物体面)4，光学面r₂、r₃是平凸正透镜L1的物体侧的面、像侧的面，光学面r₄是光阑板30的孔31，光学面r₅、r₆是平凸正透镜L2的物体侧的面、像侧的面，光学面r₇是感光体(像面)41。此外，平凸正透镜L1的物体侧的面、平凸正透镜L2的物体侧的面均为非球面，当将离光轴的距离设为r时，非球面形状来如下表示：

cr²/[1+√{1-(1+K)c²r²}]。

其中，c是光轴轴向曲率(1/r)，K是二次曲面系数。在下述的数值数据中，K₂是平凸正透镜L1的物体侧的面的二次曲面系数，K₅是平凸正透镜L2的物体侧的面的二次曲面系数。另外，用α₇来表示像面的倾角。

[实施例1]

r₁＝∞(物体面)      d₁＝3.2325

r₂＝1.5993          d₂＝0.7000     n_d1＝1.5168  υ_d1＝64.2

r₃＝∞              d₃＝2.6200

r₄＝∞(光阑)        d₄＝1.5106

r₅＝0.8003          d₅＝0.7000     n_d2＝1.5168  υ_d2＝64.2

r₆＝∞              d₆＝1.0000

r₇＝∞(像面)

  使用波长              632.5nm

  光学倍率β            -0.5

  像面像素组总宽        0.2mm

  物体侧数值孔径        0.08

[实施例2]

r₁＝∞(物体面)      d₁＝1.7324

r₂＝1.030207        d₂＝0.7000     n_d1＝1.5168  υ_d1＝64.2

    K₂＝-1.41 32

r₃＝∞              d₃＝1.5380

r₄＝∞(光阑)        d₄＝2.0000

r₅＝1.030207        d₅＝0.7000     n_d2＝1.5168  υ_d2＝64.2

    K₅＝-0.97399

r₆＝∞              d₆＝1.7892

r₇＝∞(像面)

  使用波长              632.5nm

  光学倍率β            -1.0

  像面像素组总宽        0.4mm

  物体侧数值孔径        0.16。

[实施例3]

r₁＝∞(物体面)       d₁＝0.9621

r₂＝2.3131           d₂＝0.7000            n_d1＝1.5168  υ_d1＝64.2

    K₂＝-38.3122

r₃＝-1.0438          d₃＝1.3482

r₄＝∞(光阑)         d₄＝2.0000

r₅＝1.5453           d₅＝0.7000            n_d2＝1.5168  υ_d2＝64.2

    K₅＝-1.1520

r₆＝∞               d₆＝3.3375

r₇＝∞(像面)

  使用波长               632.5nm

  光学倍率β             -2.0

  像面像素组总宽         0.6mm

  物体侧数值孔径         0.16。

[实施例4]

r₁＝∞(物体面)       d₁＝1.7324

r₂＝1.0302           d₂＝0.7000            n_d1＝1.5 1 68  υ_d1＝64.2

    K₂＝-1.41 329

r₃＝∞               d₃＝1.538

r₄＝∞(光阑)         d₄＝2.000

r₅＝1.0302           d₅＝0.7000            n_d2＝1.5168    υ_d2＝64.2

    K₅＝-0.97399

r₆＝∞               d₆＝1.7572(第二行)

                         1.7892(第一、三行)

r₇＝∞(主扫描方向)   α₇＝0.0°  (第二行)

    20.0(副扫描方向)      3.24°(第一、三行)

(像面：圆筒面)

使用波长               632.5nm

光学倍率β             -1.0

像面像素组总宽         0.4mm

物体侧数值孔径         0.16。

以上根据其原理和实施例对本发明的行头和使用该行头的图像形成装置进行了说明，但是本发明不限于这些实施例，可以进行各种变形。

Claims (13)

1. 一种行头，其特征在于，

在发光体阵列的射出侧配置有透镜阵列，其中，在所述发光体阵列中，至少在第一方向上隔开间隔而配置有多个发光体模块，所述发光体模块包括一行以上的发光元件行，所述发光元件行通过在第一方向上呈阵列状配置多个发光元件而形成，在所述透镜阵列中，对应每个发光体模块而配置有一个正透镜系统，

在所述透镜阵列的成像侧配置有写入面，

构成所述透镜阵列的正透镜系统包括将两组正透镜组配置成共焦点的长焦光学系统，

在所述长焦光学系统的共焦点面上配置有孔径光阑。

2. 根据权利要求1所述的行头，其特征在于，所述正透镜系统包括两个正透镜。

3. 根据权利要求1或2所述的行头，其特征在于，构成所述透镜阵列的所有正透镜系统均相同。

4. 根据权利要求1至3中任一项所述的行头，其特征在于，所述写入面由平面构成。

5. 根据权利要求1至3中任一项所述的行头，其特征在于，所述写入面由圆筒面构成。

6. 根据权利要求1至5中任一项所述的行头，其特征在于，至少所述正透镜系统的像侧的正透镜组的最靠近像侧的面由平面构成。

7. 根据权利要求1至6中任一项所述的行头，其特征在于，所述孔径光阑的形状是至少限制第一方向上的孔径的形状。

8. 根据权利要求1至7中任一项所述的行头，其特征在于，所述发光体模块包括沿第二方向配置了多行的所述发光元件行，所述第二方向垂直于所述第一方向。

9. 根据权利要求1至7中任一项所述的行头，其特征在于，沿第二方向配置有多个所述发光体模块，所述第二方向垂直于所述第一方向。

10. 根据权利要求1至9中任一项所述的行头，其特征在于，所述发光元件由有机EL元件构成。

11. 根据权利要求1至9中任一项所述的行头，其特征在于，所述发光元件由LED构成。

12. 一种图像形成装置，其特征在于，

至少设有两个以上的图像形成站，每个所述图像形成站配置有图像形成单元，所述图像形成单元在载像体的周围设有带电单元、权利要求1至11中任一项所述的行头、显影单元、以及转印单元，

所述图像形成装置通过转印介质经过各站而以串列方式来进行图像形成。

13. 一种行头，其特征在于，

在受光体阵列的入射侧配置有透镜阵列，其中，在所述受光体阵列中，至少在第一方向上隔开间隔而配置有多个受光体模块，所述受光体模块包括一行以上的受光元件行，所述受光元件行通过在第一方向上呈行状配置多个受光元件而形成，在所述透镜阵列中，对应每个受光体模块而对准配置有一个正透镜系统，

在所述透镜阵列的物体侧配置有读取面，

构成所述透镜阵列的每个正透镜系统包括将两组正透镜组配置成共焦点的长焦光学系统，

在所述长焦光学系统的共焦点面上配置有孔径光阑。

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