JP2002144623A

JP2002144623A - 光書込みヘッド及び画像形成装置

Info

Publication number: JP2002144623A
Application number: JP2000341337A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Fujita; 和弘藤田; Toshihiro Kanematsu; 俊宏金松; Koji Masuda; 浩二増田; Hisashi Inada; 久稲田; Masaaki Takai; 雅明高井; Kenichi Yoshimura; 研一吉村; Masayuki Kinoshita; 昌幸木下; Tomoya Osugi; 友哉大杉
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-11-09
Filing date: 2000-11-09
Publication date: 2002-05-22

Abstract

(57)【要約】【課題】ハウジングやフレームの構成を簡略化して結像
素子を簡単な構成でハウジングやフレームに保持してコ
ストダウンを図るとともに高品位な画像を形成する。【解決手段】結像素子１４を剛性部材１５で保持し、剛
性部材１５で保持した結像素子１４をフレーム１６に保
持した発光素子アレイ１３に位置合わせして剛性部材１
５をフレーム１６に結合して、結像素子１４の強度を高
め、結像素子１４の経時変化による変形を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ＬＥＤ発光素子
アレイや液晶シャッタアレイを有し、デジタル複写機や
プリンタ等に用いられる自己走査型の光書込みヘッド及
びそれを使用したデジタル複写機等の画像形成装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】デジタル複写機やプリンタ等の画像形成
部には、画素単位による微小発光セグメントアレイから
の変調光を結像光学系を介して感光体上に露光走査する
ことにより静電潜像を形成するための光書込みヘッドが
多く使用されている。これらの画素単位による微小発光
セグメントアレイには、例えば、高密度のＬＥＤ発光素
子アレイや液晶シャッタアレイ等が用いられており、そ
のため各部品の保持精度については、高精度な位置で保
持することが要求されている。また、結像素子として
は、分布屈折率型集光ファイバアレイなどの等倍結像素
子が用いられている。これらの結像素子は、必要な走査
幅を確保するために、その走査幅に応じた長手方向に長
く、例えばサイズがＡ４幅では210ｍｍ程度、Ａ０幅で
は1000ｍｍ程度が必要となっている。

【０００３】このような構成で、より高密度で高品質の
画像形成が要求された場合、結像素子自身の位置精度の
高精度化が要求されている。光書込みヘッドでは結像素
子やＬＥＤアレイ自身の反りにより、ドット形状の太り
やドット位置の直線性が損なわれ、画像劣化の原因にな
ってくる。この結像素子とＬＥＤアレイを搭載した基板
とを高精度にハウジングに組み付けるために、例えば特
開平５−147264号公報に示すように、結像素子の底面を
スペーサを介してハウジングの基準面に当接させ、頂面
をハウジングに設けた挟み込み片で押圧して結像素子の
反りを矯正しながらハウジングに固定し、ＬＥＤアレイ
基板の底面をハウジングの基準面に当接させ、頂面を挾
み込み片で押圧してハウジングに固定し反りを解消する
ようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらハウジン
グには結像素子とＬＥＤアレイのほかに感光体との位置
決め部材やその他の機能を盛り込ませる必要があり、結
像素子の反り矯正のための最適な構成を選択するために
は制約条件が多かった。そのため、ハウジングの構造が
非常に複雑になってしまう。また、ハウジング自体に剛
性や変形強度を持たせることが必要であるとともに、結
像素子の高精度な位置精度を保つために高精度が要求さ
れ、非常に高コストなものとなってしまうという短所が
ある。

【０００５】この発明はかかる短所を改善し、ハウジン
グやフレームの構成を簡略化して結像素子を簡単な構成
でハウジングやフレームに保持してコストダウンを図る
とともに高品位な画像形成を行うことができる光書込み
ヘッドとそれを使用した画像形成装置を提供することを
目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明に係る光書込み
ヘッドは、発光素子アレイと結像素子を保持するフレー
ムからなる光書込みヘッドにおいて、結像素子を剛性部
材で保持し、剛性部材で保持した結像素子を、フレーム
に保持した発光素子アレイに位置合わせして剛性部材を
フレームに結合したことを特徴とする。

【０００７】上記剛性部材の結像素子の固定面に高真直
性を持たせ、結像素子を剛性部材の固定面に倣わせて密
接して固定すると良い。

【０００８】また、剛性部材に結像素子と結合する結合
部材を設け、結合部材により結像素子に高真直性を持た
せて結像素子を剛性部材に保持しても良い。

【０００９】さらに、剛性部材を金属材料又はエンジニ
アリングプラスチックで形成することが望ましい。

【００１０】また、結像素子としては等倍結像素子を使
用して強度を高める。

【００１１】この発明の画像形成装置は、上記いずれか
の光書込みヘッドを使用したことを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】この発明の画像形成装置は、感光
体と現像ユニットと転写ユニットと書込ユニットと給紙
ユニットと転写紙搬送路及び定着ユニットを有する。書
込ユニットは画像情報に応じた光を感光体に照射して書
込みを行ない感光体に潜像を形成する。感光体に形成さ
れた潜像は現像ユニットで可視化してトナー像を形成
し、形成したトナー像を転写ユニットで給紙ユニットか
ら転写紙搬送路を介して送られた記録紙に転写して定着
ユニットで定着して排出する。

【００１３】書込ユニットには発光素子アレイと結像素
子と剛性部材及びフレームからなる光書込みヘッドを有
する。剛性部材は高い剛性を有する金属材料又はエンジ
ニアリングプラスチックで一定厚さを有する平板状に形
成され、結像素子を固定する固定面と、固定面と直交し
た下面にフレームに固定する固定基準面を有する。この
剛性部材の固定面に結像素子を固定して結像素子の強度
を高め、結像素子の反りや経時変化による変形を防止す
る。この剛性部材に固定した結像素子を、フレームに保
持した発光素子アレイに位置合わせして剛性部材をフレ
ームに固定し、発光素子アレイと結像素子との間隔を一
定に保つ。

【００１４】

【実施例】図１はこの発明の一実施例の構成図である。
図に示すように、画像形成装置の画像形成・転写動作を
行うプリンタ部１は感光体２とリボルバユニット３と転
写ユニット４と書込ユニット５と給紙ユニット６と転写
紙搬送路７及び定着ユニット８を有する。感光体２の周
囲には、感光体２の回転方向に沿って除電ランプ９と帯
電チャージャ１０とリボルバユニット３と転写ユニット
４及びドラムクリ−ニングブ１１が設けられている。リ
ボルバユニット３は黒（Ｂｋ），シアン（Ｃ），マゼン
タ（Ｍ），黄（Ｙ）の各色の現像器３１，３２，３３，
３４を有する。転写ユニット４は複数のロ−ラに巻き回
され、ベルトマーク４２を有する中間転写ベルト４１と
１次転写ローラ４３とベルトマ−ク４２を読み取る位置
合わせセンサ４４と２次転写ローラ４５及びベルトクリ
−ニング部４６を有する。

【００１５】この画像形成装置でホスト装置から送られ
た画像や原稿読取ユニットで読み取った原稿の画像形成
サイクルが始まり、形成する画像が１色の場合は転写ユ
ニット４の中間転写ベルト４１のベルトマーク４２を検
出する必要がないので、書込ユニット５により書き込ま
れて感光体２に形成されたトナー像をベルトマーク４２
の位置とは関係なく中間転写ベルト４１に１次転写す
る。２次転写ローラ４５は中間転写ベルト４１に転写さ
れたトナー像の先端に合わせて順次給紙された転写紙に
トナー像を２次転写し、定着ユニット８で転写紙に転写
されたトナー像を定着して排出する。中間転写ベルト４
１に残留しているトナーはクリーニング部４６で回収す
る。

【００１６】形成する画像が２色以上の場合には、作像
工程を開始して中間転写ベルト４１上のベルトマーク４
２を位置合せセンサ４４で検知したことを基準にして書
込ユニット５で感光体２に書込みを開始し感光体２に第
１色目の画像を形成し、形成した画像を中間転写ベルト
４１に１次転写する。この感光体２に対する画像形成と
中間転写ベルト４１に対する１次転写を各色毎にベルト
マーク４２の検出を基準にして繰返し、中間転写ベルト
４１に所定のカラー画像を重ね合わせ、中間転写ベルト
４１に形成したカラー画像を転写紙に２次転写する。

【００１７】この作像工程で感光体２に画像情報を書き
込む書込ユニット５に設けられた光書込みヘッド１２
は、図２（ａ），（ｂ）の断面図に示すように、発光素
子アレイ１３と、結像素子１４と、結像素子１４を固定
する剛性部材１５及び発光素子アレイ１３と、結像素子
１４を固定した剛性部材１５を位置合わせして固定する
フレーム１６を有する。剛性部材１５は高い剛性を有す
る材料により、例えば図３の斜視図に示すように、一定
厚さｈを有する平板状に形成され、結像素子１４として
例えば分布屈屈折率型集光素子アレイを使用した場合、
剛性部材１５の厚さｈは結像素子１４のレンズ径方向の
厚さｔよりも大きく形成され、結像素子１４を固定する
固定面１７と、固定面１７と直交した下面にフレーム１
６に固定する固定基準面１８を有する。このように剛性
部材１５を剛性を有する材料で形成し、厚さｈを大きく
することにより剛性をより高めることができる。すなわ
ち剛性部材１５を幅Ｗで厚さｈの長方形の平板状に形成
した場合、剛性部材１５の両端部を自由端にして中央に
加重を加えた場合のたわみ量はＷ×ｈ³に反比例し、厚
さｈの３乗に比例した強度が得られる。

【００１８】また、剛性部材１５を形成する材料として
は金属材料が最も適しており、例えばアルミニウムや
鉄，黄銅等が適している。特にアルミニウムは押し出
し、引き抜き工法により量産性に富み、剛性部材１５を
低コストで製作できる。また、剛性部材１５を形成する
材料としてエポキシ樹脂やポリカーボネート，ナイロ
ン，ポリアセタール，ポリブチレンテレフタレートなど
のエンジニアリングプラスチックを使用しても良い。ま
た、エンジニアリングプラスチックにガラス繊維や炭素
繊維などの添加物を補強剤にすることにより、より強度
を増すことができる。特にガラス繊維入りポリカーボネ
ート等は量産性に富む成形により剛性部材１５を作成で
きるとともに高精度な形状に形成することができる。

【００１９】この剛性部材１５を金属材料で形成する場
合、結像素子１４の走査幅に応じて長く形成された固定
面１７は平面度に高真直性を持たせる必要がある。この
ため、形成した剛性部材１５の固定面１７に機械加工に
よる２次加工を施し、高真直性を持たせる。例えばアル
ミニウムの押出し品では、押し出したときの精度として
は0.1ｍｍから0.5ｍｍ程度であり、図４（ａ）に示すよ
うに、固定面１７の表面に微小湾曲が生じたりしてい
る。この状態で結像素子１４を固定すると、結像素子１
４が固定面１７の微小湾曲に倣って変形してしまう。そ
こで図４（ｂ）の破線に示す剛性部材１５の固定面１７
の微小湾曲した部分１９に対して、例えばフライス加工
や研磨加工などの２次加工を行い、固定面１７の平面度
に高真直性を持たせる。この平面度に高真直性を持たせ
た固定面１７に、図４（ｃ）に示すように、結像素子１
４を接着固着したりネジ止めあるいは板バネによる押さ
えやクリップ等の適切な方法で固定することにより、結
像素子１４に反りや変形を与えずに剛性部材１５と一体
化することができるとともに、結像素子１４にも剛性を
持たせることができ、長手方向にわたってレンズ配列の
直線性を高め、発光素子アレイ１３との間隔を一定に保
つことができる。

【００２０】また、剛性部材１５の固定面１７に、図５
に示すように、複数個の凸部からなる結像素子組立基準
面２０を設け、結像素子組立基準面２０の微小湾曲した
部分１９に対して、例えばフライス加工や研磨加工など
の２次加工を行い、結像素子組立基準面２０の平面度に
高真直性を持たせても良い。

【００２１】また、図６（ｂ）に示すように、剛性部材
１５に、長手方向に沿って配置され、位置を可変できる
複数のピン２１からなる結合部材を設け、ピン２１の結
像素子１４との接触位置を調節してピン２１の結像素子
１４との接触位置を高精度な平面基準を有するように配
置し、結像素子１４に反りや変形を与えことを防止する
ようにしても良い。この場合、剛性部材１５とピン２１
の連結方法は、ピン２１を剛性部材１５の孔に圧入して
固定しても良いし、接着剤で固着したり融着や溶接など
により固定しても良い。また、剛性部材１５とピン２１
に一定ピッチのネジを設け、ピン２１の結像素子１４と
の接触位置を調節するようにしても良い。また、ピン２
１と結像素子１４との固定は接着で固着したり、ネジ止
めや板バネによる押さえあるいはクリップ止め等適切な
方法で保持すればよい。さらに、結合部材として、図６
（ｂ）に示すように接着剤２２を使用したり、図６
（ｃ）に示すように高さの異なるスペーサ２３を使用し
ても良い。

【００２２】このように結像素子１４に反りや変形を与
えずに剛性部材１５と一体化し、結像素子１４を固定し
た剛性部材１５を発光素子アレイ１３を固定したフレー
ム１６に位置合わせして固定し光書込みヘッド１２を形
成し、この光書込みヘッド１２により感光体２に画像を
書込み潜像を形成することにより、高品質で高信頼性の
ある画像を安定して形成することができる。

【００２３】上記実施例は剛性部材１５を一定厚さｈを
有する平板状に形成した場合について説明したが、図７
の斜視図に示すように、結像素子１４の光軸方向の端部
に段差１５１を設け、この段差１５１を利用して結像素
子１４の端部を固定することにより、結像素子１４を高
精度に位置決めできるとともに、結像素子１４の剛性を
高めることができる。

【００２４】また、図８（ａ）に示すように、剛性部材
１５の結像素子１４を固定する領域の厚さを厚くした
り、図８（ｂ）に示すように、剛性部材１５に１又は複
数のリブ１５２を設けたり、図８（ｃ）に示すように、
剛性部材１５をＬ字状又はＵ字状とし、下部に結像光を
通す開口部１５３を設けて、剛性部材１５の剛性を高め
るようにしても良い。また、図９（ａ），（ｂ）に示す
ように、剛性部材１５を、両端部又は両端部と中央部に
曲げ構造を設けた板材で形成して剛性を持たせるように
したり、図１０（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、
剛性部材１５を結像素子１４を包込む板材で形成し、結
像素子１５を通る結像光の光路に開口部１４３を設けて
も良い。

【００２５】また、上記実施例は結像素子１４として分
布屈折率型集光素子アレイを用いた場合について説明し
たが、結像素子１４は等倍結像素子であればどのような
構造でも良く、ルーフミラーレンズアレイやルーフプリ
ズムレンズアレイレイなどでの良い。特にプラスチック
で成形された変形し易いルーフプリズムレンズアレイや
ルーフミラーレンズアレイを剛性部材１５で保持するこ
とにより、結像素子１４の剛性を高め、結像素子１４の
変形を防止してフレーム１６との位置合わせを正確に行
なうことができる。

【００２６】例えば図１１の斜視図に示すように、ルー
フミラーアレイ５１と絞り板５２とレンズアレイ５３及
びフード５４を有するルーフミラーレンズアレイ５５
と、光路分離ミラー５６を有する結像素子１４で物体５
８の像５９を分離して結像する場合、図１２（ａ）〜
（ｉ）に示すように、ルーフミラーレンズアレイ５５を
剛性部材１５で保持することにより、変形し易いルーフ
ミラーレンズアレイ５５の強度を高めて変形を防止し、
ルーフミラーレンズアレイ５５を精度良くフレーム１６
に位置合わせすることができる。

【００２７】また、図１３に示すように、２組レンズア
レイとプリズムアレイで一体構成されたルーフプリズム
レンズアレイ６１とアパーチャアレイ６２とで構成され
た結像素子１４を使用して物体５８の像５９を結像する
場合、図１４（ａ）〜（ｅ）に示すように、ルーフプリ
ズムレンズアレイ６１の傾斜角に応じて傾斜した固定面
１７と、下面にフレーム１６に固定する固定基準面１８
を有する剛性部材１５ａにルーフプリズムレンズアレイ
６１を固定して保持する。このルーフプリズムレンズア
レイ６１を保持した剛性部材１５ａを、図１５（ａ），
（ｂ）に示すように、アパーチャアレイ６２とともに発
光素子アレイ１３を保持したフレーム１６ａに固定する
ことにより、ルーフプリズムレンズアレイ６１の強度を
高めて変形を防止し、ルーフプリズムレンズアレイ６１
を発光素子アレイ１３とアパーチャアレイ６２に対して
精度良く位置合わせすることができる。

【００２８】また、図１６（ａ），（ｂ）に示すよう
に、ルーフプリズムレンズアレイ６１をアパーチャアレ
イ６２に固定し、アパーチャアレイ６２を平板状又はＬ
字状の剛性部材１５ｂに固定し、剛性部材１５ｂを発光
素子アレイ１３を固定したフレーム１６ｂに固定するよ
うにしても良い。

【００２９】

【発明の効果】この発明は以上説明したように、結像素
子を剛性部材で保持し、剛性部材で保持した結像素子
を、フレームに保持した発光素子アレイに位置合わせし
て剛性部材をフレームに結合するようにしたから、結像
素子の強度を高め、結像素子の経時変化による変形を防
止することができる。

【００３０】また、剛性部材の結像素子の固定面に高真
直性を持たせ、結像素子を剛性部材の固定面に倣わせて
密接して固定したり、剛性部材に結像素子と結合する結
合部材を設け、結合部材により結像素子に高真直性を持
たせて結像素子を剛性部材に保持することにより、結像
素子の反りや変形を防止するとともに、発光素子アレイ
と結像素子との間隔を一定に保つことができ、高画質の
画像を安定して書き込むことができる。

【００３１】さらに、剛性部材を金属部材又はエンジニ
アリングプラスチックで形成することにより剛性を高め
て結像素子を安定して保持するとともに、結像素子の反
りや変形を確実に防止することができる。

【００３２】また、結像素子として等倍結像素子を使用
することにより、等倍結像素子の変形等を確実に防止す
ることができ、長期間安定した書込みを行なうことがで
きる。

【００３３】さらに、発光素子アレイと反りや変形を防
止した結像素子とを有する光書込みヘッドを画像形成装
置に使用することにより、高画質の画像を長期間安定し
て形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例のプリンタ部の構成図であ
る。

【図２】光書込みヘッドの構成を示す断面図である。

【図３】剛性部材と結像素子を示す斜視図である。

【図４】剛性部材の結像素子の結合面の加工を示す平面
図である。

【図５】剛性部材の他の構成を示す平面図である。

【図６】剛性部材と結像素子を結合部材で連結した場合
を示す平面図である。

【図７】段差付きの剛性部材と結像素子を示す斜視図で
ある。

【図８】剛性部材の各種形状を示す側面図である。

【図９】板材を使用した剛性部材の各種形状を示す側面
図である。

【図１０】板材を使用した他の剛性部材の各種形状を示
す側面図である。

【図１１】ルーフミラーレンズアレイを有する結像素子
の構成を示す斜視図である。

【図１２】各種の剛性部材にルーフミラーレンズアレイ
を固定した状態を示す側面図である。

【図１３】ルーフプリズムレンズアレイを有する結像素
子の構成を示す斜視図である。

【図１４】各種の剛性部材にルーフプリズムレンズアレ
イを固定した状態を示す側面図である。

【図１５】ルーフプリズムレンズアレイを有する光書込
みヘッドの構成を示す断面図である。

【図１６】ルーフプリズムレンズアレイを有する光書込
みヘッドの他の構成を示す断面図である。

【符号の説明】

１；プリンタ部、２；感光体、３；リボルバユニット、
４；転写ユニット、５；書込ユニット、６；給紙ユニッ
ト、７；転写紙搬送路、８；定着ユニット、１２；光書
込みヘッド、１３；発光素子アレイ、１４；結像素子、
１５；剛性部材、１６；フレーム。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者増田浩二東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者稲田久東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者高井雅明東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者吉村研一東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者木下昌幸東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者大杉友哉東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内Ｆターム(参考） 2C162 AE28 AE47 FA04 FA17 FA54 FA60

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発光素子アレイと結像素子を保持するフ
レームからなる光書込みヘッドにおいて、結像素子を剛性部材で保持し、剛性部材で保持した結像
素子を、フレームに保持した発光素子アレイに位置合わ
せして剛性部材をフレームに結合したことを特徴とする
光書込みヘッド。
【請求項２】上記剛性部材の結像素子の固定面に高真
直性を持たせ、結像素子を剛性部材の固定面に倣わせて
密接して固定した請求項１記載の光書込みヘッド。
【請求項３】上記剛性部材に結像素子と結合する結合
部材を設け、結合部材により結像素子に高真直性を持た
せて結像素子を剛性部材に保持する請求項１記載の光書
込みヘッド。
【請求項４】上記剛性部材を金属部材又はエンジニア
リングプラスチックで形成する請求項１，２又は３記載
の光書込みヘッド。
【請求項５】上記結像素子は等倍結像素子である請求
項１乃至４のいずれかに記載の光書込みヘッド。
【請求項６】請求項１乃至５のいずれかの光書込みヘ
ッドを使用したことを特徴とする画像形成装置。