JP2002019176A - 露光装置ならびに露光装置を用いた画像形成装置 - Google Patents

露光装置ならびに露光装置を用いた画像形成装置

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JP2002019176A
JP2002019176A JP2000203777A JP2000203777A JP2002019176A JP 2002019176 A JP2002019176 A JP 2002019176A JP 2000203777 A JP2000203777 A JP 2000203777A JP 2000203777 A JP2000203777 A JP 2000203777A JP 2002019176 A JP2002019176 A JP 2002019176A
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light emitting
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Kenji Muto
健二 武藤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 発光素子をアレイ化した露光装置の光量増大
と、露光装置による高精細な潜像形成を目的とする。 【解決手段】 複数の発光素子を並べた発光素子列を同
一の基材上に形成した発光素子基板と、各発光素子から
発散される光束を像担持体の表面に結像する結像手段と
を備えた露光装置において、前記発光素子列と前記結像
手段との間に、前記発光素子列の列方向とは略垂直な平
面のみにおいて、前記発光素子列からの光を集光する集
光手段を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はモノクロ画像及び/
又はカラー画像を形成するプリンタ、ファクシミリ、複
写機その他の画像形成装置の露光系として用いられる露
光装置およびその露光装置が搭載される画像形成装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来、プリンタ、ファクシミリ、デジタ
ル複写機その他の画像形成装置の多数では、電子写真方
式が用いられており、その中には、外部コンピュータ、
あるいは画像読み取り系から出力された画像信号に応じ
た潜像を感光体上に形成する露光系として発光ダイオー
ド等の発光素子をアレイ化した光源を用いた露光装置が
使用されているものがある。このような光源を用いた露
光装置は、小型であり、静粛な画像形成装置を簡単に構
成することが可能である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ここで、発光素子は発
光ダイオードなどで構成されるが、これらは或る点、あ
るいは或る面から拡散光を放射するものであり、感光体
上に潜像を形成するためには発光素子から発せられた拡
散光を各々微小なスポットに結像する必要がある。そこ
で、露光装置にはロッドレンズアレイに代表される結像
素子列を設けるようにして、良好なスポットを形成する
ようにしており、このために発光素子と結像素子との相
対的な位置関係を高い位置精度となるように構成してい
る。
【0004】その一方で、より高速な画像形成が求めら
れている。そのため、一般的にロッドレンズアレイによ
る光量伝達率は低いこともあって、露光装置が感光体に
結像する光量の増大が求められている。
【0005】さらに、画像形成装置そのものに対して高
精細な画像を形成できるものが期待されている。
【0006】そこで本発明は、発光素子をアレイ化した
露光装置の光量増大と、露光装置による高精細な潜像形
成を目的とする。
【0007】また、本発明の露光装置を用いた画像形成
装置の画像形成の増速および高精細画像の形成を実現す
ることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】以上の課題に鑑みて本発
明における露光装置では、複数の発光素子を並べた発光
素子列を同一の基材上に形成した発光素子基板と、各発
光素子から発散される光束を像担持体の表面に結像する
結像手段とを備えた露光装置において、前記発光素子列
と前記結像手段との間に、前記発光素子列の列方向とは
略垂直な平面において、前記発光素子列からの光を集光
する集光手段を備える。
【0009】また、上記構成の露光装置の、前記発光素
子列の列方向の面内の光束結像点と、前記発光素子列の
列方向に垂直な面内の光束結像点との略中間点に前記像
担持体の表面が位置するように露光装置を配置してもよ
い。
【0010】また、前記結像手段と前記像担持体の表面
との間にも、前記発光素子列の列方向とは略垂直な平面
のみにおいて、前記発光素子列からの光を集光するもう
一つの集光手段を備えてもよい。
【0011】また、少なくとも一つの前記集光手段をシ
リンドリカルレンズで構成してもよい。
【0012】また、前記発光素子列と前記結像手段の間
に配置される前記集光手段の片面を平面としてもよい。
【0013】さらに、前記結像手段と前記像担持体の表
面の間に配置される前記集光手段の片面を平面として構
成してもよい。
【0014】また、各発光素子を有機EL素子で構成し
てもよい。
【0015】一方、各発光素子を無機EL素子で構成し
てもよい。
【0016】一方、各発光素子をLEDで構成してもよ
い。
【0017】また、前記結像手段をロッドレンズアレイ
で構成してもよい。
【0018】[作用]本発明の露光装置においては、光
量増大と、露光装置による高精細な潜像形成が可能とな
る。
【0019】また、本発明の露光装置を用いた画像形成
装置においては、画像形成の増速および高精細画像の形
成が可能となる。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、図面に沿って、本発明の実
施形態について説明する。
【0021】[実施形態1]以下より本発明の第一の実
施形態を図1〜図9に基づいて説明する。
【0022】まず、本発明の露光装置の全体構成の概略
を図1、2、3、4に基づいて説明する。図1は露光装
置30と露光装置30が露光する像担持体である略円筒
状の感光ドラム2の断面図である。図2は図1の4の平
面図で、発光素子基板(EL素子基板4)を示す模式
図、図3は図1の3の斜視図でロッドレンズアレイ3を
説明する図、そして図4は図1の55の斜視図で、シリ
ンドリカルレンズ55を説明する図である。
【0023】図1においてEL素子基板4上には複数の
発光部を紙面垂直方向に略直線状に並べた発光素子列4
aが備えられている。また、発光素子列4aの列方向は
円柱状の感光ドラム2の回転軸100と平行であり、発
光素子列4aと感光ドラム2との間には多数のロッドレ
ンズをEL素子基板4上の発光素子列4aの列方向と略
同一の方向に並べたロッドレンズアレイ3がある。ここ
で、発光素子列4aから発散させられる光束は、ロッド
レンズアレイ3側に出射されるよう構成されている。ま
た、EL素子基板4とロッドレンズアレイ3との間には
図4で示されるシリンドリカルレンズ55が接して設け
られている。このシリンドリカルレンズ55は、図1の
面内のみに集光作用がある。この様な構成にすることで
露光装置の幅、つまり長尺方向と直交する幅、を狭くで
きる。また、このシリンドリカルレンズ55はEL素子
基板4側が平面として構成されており、図示されない接
着剤あるいは固定具などでEL基板4に平面側を密着し
て固定されている。また、ロッドレンズアレイ3は図3
に示すように円柱状のロッドレンズが2列複数に並べら
れて構成されている。その結果、より光量伝達を高める
ことができる。
【0024】また、発光素子列4aからの光束がロッド
レンズアレイ3およびシリンドリカルレンズ55によっ
て結像される状態については後述する。
【0025】また、EL素子基板4を図2を用いて説明
すると、透明なガラス基板上に一つ一つの発光部EMが
画素ピッチPを持って隣接して並べられて発光部列4a
が形成されている。
【0026】また露光装置30において、EL素子基板
4上には、発光素子部4aの他に各発光素子を駆動させ
る図示されないドライバー部などが形成されている。そ
してそれらの電気的駆動部を外部の水分などから保護す
るべく、封止部51がEL素子基板の発光部列4a側に
設けられている。そして、ロッドレンズアレイ3は、洩
れ光を防止するカバー6に接着させられており、そのう
えで、カバー6と基板側保持部材52とがEL素子基板
4を挟みつつ板バネ部材53で挟持させられる。シリン
ドリカルレンズ55とロッドレンズアレイ3との間の領
域Aは、必要に応じてほこりが侵入しないように守られ
ており、カバー6がロッドレンズアレイ3と接するよう
に固定されている。
【0027】また、露光装置30は、図5に示すよう
に、画像形成装置に露光装置として組み込まれている。
【0028】ここでは、図5を用いて、本実施形態の露
光装置が組み込まれる画像形成装置として複写機を例に
挙げて動作を説明する。
【0029】原稿台24におかれた原稿が、読み取り系
95によって読み取られ、画像データに変換される。そ
の一方で、記録材80が本体内の給送ローラ13,14
あるいは本体外部からは給送ローラ15を介して給送さ
れ、レジストローラ16a,16bの位置に達した際に
不図示のセンサによって記録材80の先端位置が検知さ
れ、あるタイミングでレジストローラ16a,16bに
よって給送される。一方、図中矢印方向に回転させられ
る像担持体(感光体)2の帯電が前もって帯電器17に
よって行われ、その後露光装置30から前記画像データ
に応じて、像担持体2を露光することにより、像担持体
2に静電潜像を形成する。この静電潜像に応じて、現像
器18から不図示の現像材が像担持体2に付与される。
そして、転写器19上の位置までに現像材が付与された
像担持体2が回転すると同時に、記録材80も転写器1
9上に到達して、現像材が記録材80上に転写器19に
よって転写される。これにより、記録材80は、搬送路
21を通り定着器22a,22bまで到達し、転写され
た現像材が記録材80に定着され、トレイ23に排出さ
せられて画像形成を完了する。
【0030】ここで、本発明の発光部であるEL素子に
ついて図6、図7を用いて説明する。
【0031】図6はEL素子による発光素子の構成を層
積層方向から見た図であり、図7は層積層方向に垂直な
断面を示す図である。図6、図7中の基板4の構成は、
発光波長に対して透明な透明基板1101上にITO等
で構成される。これも発光波長に対して透明なプラス電
極が1102a,1102b,1102c,1102
d...というように発光素子ごとに分割して形成され
ている。そのプラス電極の一部の上に有機物のホール輸
送層1103、有機物のエレクトロン輸送層1104が
積層され、有機物層1103,1104の上にMg、A
l等のマイナス電極層1105が積層されている。ここ
で、プラス電極1102a,1102b,1102c,
1102d...とマイナス電極1105との間に最適
な電圧を印加することにより良好な発光が行え、透明基
材1101方向に光量が得られる。また、図7中でプラ
ス電極が並列に電源につながれているとしてあるがこれ
は電圧が印加されることを模式的に示す図であり、各電
極ごとにスイッチングしてもよく、時間ごとに各電極を
スイッチングしてもよい。また、ここでは、エレクトロ
ン輸送層ならびにホール輸送層を有機物として限定して
説明したが、これらは無機物で構成して、このような有
機物層よりなるEL素子の代わりに、無機EL素子を用
いてもよい。
【0032】ここで、本発明の実施形態におけるロッド
レンズアレイ3およびシリンドリカルレンズ55による
発光素子の結像の関係を感光ドラム2の軸断面方向およ
び発光素子列方向のそれぞれについて図8、図9により
説明する。
【0033】図8、9中3はロッドレンズアレイ、4は
EL素子基板であり、55はシリンドリカルレンズであ
る。
【0034】まず、図8により示される感光ドラム断面
方向の結像状態について説明する。発光素子列4aから
出射される光束は、EL素子基板4を通過し、シリンド
リカルレンズ55にて図8で示される面内においてのみ
集光された後にロッドレンズアレイ3を通り、そして感
光ドラム2表面からa1/2だけEL素子基板4より遠
ざかった位置P1に結像される。ここで、この結像状態
でロッドレンズアレイ3の両端が空気である場合の物点
−像点間の距離をT1とし、さらにロッドレンズアレイ
3の両端が空気である場合の物点位置をQ1とする。こ
こでロッドレンズアレイ3で結像する手前において、シ
リンドリカルレンズ55で一旦集光することによって、
露光装置として感光ドラムに結像する光量を増大させる
ことができる。
【0035】また、図9により示される発光素子列配列
方向での結像状態において、発光素子列4aから出射さ
れた光束はEL素子基板4を通過し、さらにシリンドリ
カルレンズ55も通過する。ここでシリンドリカルレン
ズ55は図9で示される面内においては集光しないた
め、EL素子基板4の基材とシリンドリカルレンズ55
を通過するだけでロッドレンズアレイ3側へ出射され
る。そして光束はロッドレンズアレイ3にて感光ドラム
表面からa1/2だけEL素子基板4側に近い位置であ
るP2に結像される。つまり、ドラム軸断面方向および
発光素子列方向の各々の結像点P1,P2の中間点に感
光ドラム表面を位置させる構成としている。ここで、こ
の結像状態でロッドレンズアレイ3の両端が空気である
場合の物点−像点間の距離をT2とし、さらにロッドレ
ンズアレイ3の両端が空気である場合の物点位置をQ2
とする。
【0036】上述したように像点側および物点側では、
ドラム軸断面方向および発光素子列方向において物点Q
1,Q2間、そして結像点P1,P2間ともにaだけ距
離がある。ただし、これはロッドレンズアレイ3の焦点
深度がこの距離aに比較して十分広ければよい。また、
潜像形成面である感光ドラム2の表面を結像点P1,P
2間の中間に置くことにより、各方向における結像状態
が一方だけが悪化しないような状態とできる。
【0037】結像状態に関して、上述したような構成を
とることで、シリンドリカルレンズによる露光装置とし
ての光量増大と、結像状態の良好化を保つことが両立で
きる。
【0038】ここで、シリンドリカルレンズの片面を平
面としたが、これは両面がシリンドリカル面でもよく、
シリンドリカルレンズの材質はガラスあるいは発光波長
に対して略透明な樹脂でもよい。また、発光素子をEL
素子としたが、LEDなどの発光素子を用いてもよい。
【0039】以上説明したように、本発明の第一の実施
形態の露光装置においては、露光装置としての光量増大
と、結像状態の良好化を保つことが両立できる。また、
本実施形態の露光装置を用いた画像形成装置は露光装置
の光量増大による潜像形成の増速、ひいては画像形成自
体の増速、および結像状態の良好化を保つことによる高
精細画像の形成が可能となる。そして、300dpiの
画像形成ができるだけでなく1400dpiの画像形成
もこの露光装置を用いることで達成される。
【0040】[実施形態2]以下より本発明の第二の実
施形態を図10、図11、図12に基づいて説明する。
【0041】本実施形態は、第一の実施形態において、
ロッドレンズアレイの光束出射側にシリンドリカルレン
ズを追加したものであり、EL素子の構成、ロッドレン
ズアレイおよび本実施形態の露光装置を用いた画像形成
装置については第一の実施形態と同様のため説明を省略
する。
【0042】まず、本発明の露光装置の全体構成の概略
を図10に基づいて説明する。図10は露光装置230
と露光装置230が露光する像担持体である感光ドラム
202の断面図である。
【0043】図10においてEL素子基板204上には
複数の発光部を紙面垂直方向に略直線状に並べた発光素
子列204aが備えられている。また、発光素子列20
4aの列方向は円柱状の感光ドラム202の回転軸10
0と平行であり、発光素子列204aと感光ドラム20
2との間には多数のロッドレンズをEL素子基板204
上の発光素子列204aの列方向と略平行に並べた第一
の実施形態と同様なロッドレンズアレイ203がある。
ここで、発光素子列204aから発散させられる光束
は、ロッドレンズアレイ203側に出射されるよう構成
されている。また、EL素子基板204とロッドレンズ
アレイ203との間には第一の実施形態と同様な第一シ
リンドリカルレンズ255が設けられている。この第一
シリンドリカルレンズ255は、図10で示される面内
のみに集光作用がある。また、この第一シリンドリカル
レンズ255はEL素子基板204側が平面として構成
されており、図示されない接着剤あるいは固定具などで
EL基板204に平面側を密着して固定されている。ま
た、ロッドレンズアレイ203の光束出射側にはもう一
つの第二シリンドリカルレンズ256が設けられてお
り、この第二シリンドリカルレンズ256も第一シリン
ドリカルレンズ255と同様に図10で示される面内の
みに集光作用がある。一方、この第二シリンドリカルレ
ンズ256のロッドレンズアレイ203側の端面に接す
る面が平面として構成されており、この平面部をロッド
レンズアレイ203に接して、図示されない接着剤もし
くは固定具によって密着して固定されている。
【0044】また露光装置230において、EL素子基
板204上には、発光素子部204aの他に各発光素子
を駆動させる図示されないドライバー部などが形成され
ている。そしてそれらの電気的駆動部を外部の水分など
から保護するべく、封止部251がEL素子基板の発光
部列204a側に設けられている。そして、ロッドレン
ズアレイ203は、洩れ光を防止するカバー206に接
着させられており、そのうえで、カバー206と基板側
保持部材252とがEL素子基板204を挟みつつ板バ
ネ部材253で挟持させられる。
【0045】ここで、本発明の実施形態におけるロッド
レンズアレイ203、第一シリンドリカルレンズ255
および第二シリンドリカルレンズ256による発光素子
からの光束の結像関係を感光ドラム202の軸断面方向
および発光素子列方向のそれぞれについて図11、図1
2により説明する。
【0046】図11、12中203はロッドレンズアレ
イ、204はEL素子基板であり、255は第一シリン
ドリカルレンズおよび256は第二シリンドリカルレン
ズである。
【0047】まず、図11により示される感光ドラム断
面方向の結像状態について説明する。発光素子列204
aから出射された光束は、EL素子基板204を通過
し、第一シリンドリカルレンズ255にて、図11で示
される面内のみ集光された後にロッドレンズアレイ20
3を通り集光され、さらに第二シリンドリカルレンズ2
56によって、図11で示される面内において感光ドラ
ム202表面に結像される。ここで、この結像状態でロ
ッドレンズアレイ203の両端が空気である場合の物点
−像点間の距離をT3とし、さらにロッドレンズアレイ
203の両端が空気である場合の物点位置をQ3とす
る。またロッドレンズアレイ203の両端が空気である
場合の物点Q3に対する結像点をP3とする。
【0048】ここでロッドレンズアレイ203で結像す
る手前において、第一シリンドリカルレンズ255で一
旦集光することによって、露光装置として感光ドラムに
結像する光量を増大させることができる。
【0049】また、図12により示される発光素子列配
列方向での結像状態において、発光素子列204aから
出射された光束はEL素子基板204を通過し、さらに
第一シリンドリカルレンズ255も通過する。ここで第
一シリンドリカルレンズ255はこの図12で示される
面内においては集光作用がない。第一シリンドリカルレ
ンズ255を通過した光束はロッドレンズアレイ203
によって集光され、さらに第二シリンドリカルレンズ2
56を通過する。ここで第一シリンドリカルレンズ25
5と同様に第二シリンドリカルレンズ256によっても
この面内では集光されずに出射される。そして感光ドラ
ム202の表面上にロッドレンズアレイ203の作用の
みで結像される。ここで、この結像状態でロッドレンズ
アレイ203の両端が空気である場合の物点−像点間の
距離をT4とし、さらにロッドレンズアレイ203の両
端が空気である場合の、物点位置をQ4、その物点Q4
が結像される像点をP4とする。
【0050】物点側では、ドラム軸断面方向および発光
素子列方向において物点Q3、Q4間にaだけ距離があ
る。これはロッドレンズアレイ203の焦点深度が双方
の物点間距離aに比較して十分広ければよい。また、第
二シリンドリカルレンズ256を設けることによって、
ドラム軸断面方向および発光素子列方向において、露光
系の結像点を潜像形成面である感光ドラム202上に一
致させることができるため、結像スポットが第一の実施
形態に比較して、ドラム軸断面方向および発光素子列方
向の両方においてより良好な結像状態で感光ドラム上に
結像できる。
【0051】結像状態に関して、上述したような構成を
とることで、露光装置としての光量増大と、結像状態の
さらなる良好化を図ることができる。
【0052】ここで、第一および第二シリンドリカルレ
ンズの片面を平面としたが、これは両面がシリンドリカ
ル面でもよく、また、第一および第二シリンドリカルレ
ンズの材質はガラスあるいは発光波長に対して略透明な
樹脂でもよい。また、発光素子をEL素子としたが、L
EDなどの発光素子を用いてもよい。
【0053】以上説明したように、本発明の第二の実施
形態の露光装置においては、露光装置としての光量増大
と、結像状態の良好化が両立できる。また、本実施形態
の露光装置を用いた画像形成装置は露光装置の光量増大
による潜像形成の増速、ひいては画像形成自体の増速、
および結像状態の良好化による高精細画像の形成が可能
となる。
【0054】
【発明の効果】以上述べてきたように、本発明の露光装
置では、光量増大と、本露光装置による高精細な潜像形
成が可能となる。
【0055】また、本発明の露光装置を画像形成装置に
用いることで、画像形成の増速、高精細画像の形成が可
能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の実施形態の露光装置と像担持体
の断面である。
【図2】本発明の第一の実施形態のEL素子が形成され
る基板を説明する図である。
【図3】本発明の第一の実施形態に用いるロッドレンズ
アレイを説明する図である。
【図4】本発明の第一の実施形態に用いるシリンドリカ
ルレンズを説明する図である。
【図5】本発明の第一の実施形態の露光装置を組み込ん
だ画像形成装置の例を示す図である。
【図6】本発明の第一の実施形態のEL素子を層積層方
向から見た図である。
【図7】本発明の第一の実施形態のEL素子を各層の断
面で見た図である。
【図8】本発明の第一の実施形態の感光ドラム軸断面方
向の結像状態を説明する図である。
【図9】本発明の第一の実施形態の発光素子列方向の結
像状態を説明する図である。
【図10】本発明の第二の実施形態の露光装置と像担持
体の断面である。
【図11】本発明の第二の実施形態の感光ドラム軸断面
方向の結像状態を説明する図である。
【図12】本発明の第二の実施形態の発光素子列方向の
結像状態を説明する図である。
【符号の説明】
2,202 像担持体 3,203 ロッドレンズアレイ 4,404 EL素子基板 55,255,256 シリンドリカルレンズ

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の発光素子を並べた発光素子列を同
    一の基材上に形成した発光素子基板と、各発光素子から
    発散される光束を像担持体の表面に結像する結像手段と
    を備えた露光装置において、前記発光素子列と前記結像
    手段との間に、前記発光素子列の列方向とは略垂直な平
    面において、前記発光素子列からの光を集光する集光手
    段を備えたことを特徴とする露光装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の露光装置において、前
    記結像手段と前記像担持体の表面との間にも、前記発光
    素子列の列方向とは略垂直な平面のみにおいて、前記発
    光素子列からの光を集光するもう一つの集光手段を備え
    たことを特徴とする露光装置。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の露光装置において、露
    光装置の、前記発光素子列の列方向の面内の光束結像点
    と、前記発光素子列の列方向に垂直な面内の光束結像点
    との略中間点に前記像担持体の表面が位置するように前
    記像担持体を配置することを特徴とする露光装置。
  4. 【請求項4】 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の
    露光装置において、少なくとも一つの前記集光手段をシ
    リンドリカルレンズで構成したことを特徴とする露光装
    置。
  5. 【請求項5】 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の
    露光装置において、前記発光素子列と前記結像手段の間
    に配置される前記集光手段の片面を平面として構成した
    ことを特徴とする露光装置。
  6. 【請求項6】 請求項2乃至5のいずれか1項に記載の
    露光装置において、前記結像手段と前記像担持体の表面
    の間に配置される前記集光手段の片面を平面として構成
    したことを特徴とする露光装置。
  7. 【請求項7】 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の
    露光装置において、各発光素子が有機EL素子で構成さ
    れることを特徴とする露光装置。
  8. 【請求項8】 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の
    露光装置において、各発光素子が無機EL素子で構成さ
    れることを特徴とする露光装置。
  9. 【請求項9】 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の
    露光装置において、各発光素子がLEDで構成されるこ
    とを特徴とする露光装置。
  10. 【請求項10】 請求項1乃至9のいずれか1項に記載
    の露光装置において、前記結像手段をロッドレンズアレ
    イで構成することを特徴とする露光装置。
  11. 【請求項11】 光源から射出された光束を前記結像手
    段により結像し、該結像された光束を前記像担持体の表
    面に露光することによって顕像化する電子写真式の画像
    形成装置であって、請求項1乃至10のいずれか1項に
    記載の露光装置を前記光源として設け、前記発光素子列
    の配列方向が前記像担持体の回転方向に直交する方向と
    なるように当該露光装置を配置したことを特徴とする画
    像形成装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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