JP2005028763A

JP2005028763A - Optical writing unit, method of adjusting unit, image forming apparatus, and process cartridge

Info

Publication number: JP2005028763A
Application number: JP2003196838A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Ito; 昌弘伊藤; Koji Masuda; 浩二増田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2003-07-14
Filing date: 2003-07-14
Publication date: 2005-02-03

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To make a deviation of a spot position in a direction parallel to an optical axis correctable by considering a deviation of a distance between an optical writing unit and an image carrier body. <P>SOLUTION: The position of a spot is detected at two or more portions by moving a detection section in a defocus direction. The amount of the deviation of the spot position is calculated according to the detected result of the spot position at the two or more portions, and then an imaging element array is adjusted such that the optical axis of the output light from the imaging element array is to be vertical. The deviation of the spot position can be detected by a plurality of distances even when a light emitting element array is moved in the defocus direction without moving the detection section. This method of correcting the deviation of the spot position is carried out by rotating the imaging element array. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置のデジタル光書き込み技術を用いた光書き込みユニット、ユニット調整方法、画像形成装置、およびプロセスカートリッジに関し、特にＬＥＤアレイ等に代表される発光素子アレイを用いた光書き込みユニット、ユニット調整方法、画像形成装置、およびプロセスカートリッジに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的な画像形成装置の露光部として用いられている光書き込みユニットは、単光源からの光を、光偏向器をもちいて走査させながら像担持体表面に光を照射する走査方式と、像担持体の回転方向と直交する方向に並んだ複数の光源から光を、走査させることなく像担持体表面に照射させるアレイ方式とに、大別できる。
【０００３】
アレイ方式の光書き込みユニットは、光源には、ＬＥＤを複数配列させた発光素子アレイ（ＬＥＤアレイなど）を用いるのが一般である。図１１に示すようにＬＥＤアレイは、１枚の基板上に複数のＬＥＤを持ったＬＥＤＡチップと、各ＬＥＤを任意のエネルギーで駆動させるためのＩＣチップとが、並んでいる。
例えば、６００ｄｐｉのＡ４サイズのＬＥＤアレイを想定した場合、約４２．３μｍの間隔で１２８個ＬＥＤが並んでいるＬＥＤＡチップであれば、約４０個配列して作られる。
【０００４】
また、発光素子アレイからの光を像担持体表面にスポットとして照射させるのが、発光素子アレイと像担持体との間に配置された、発光素子アレイと同様に結像素子を配列して構成される結像素子アレイである。
結像素子アレイとしては、図１２に示すような屈折率分布型のロッドレンズを複数配列させたロッドレンズアレイと呼ばれるものがよく用いられている。また、ロッドレンズ間は不透明な樹脂で充填させて、ロッドレンズ間のクロストークを低減している。
【０００５】
アレイ方式は、光偏向器を持たず、騒音、消費電力、ユニット小型化の点で有利ではあるが、ロッドレンズの整列度の悪さにより、像担持体表面でのスポットがばらついてしまい、そのばらつきが画像のむらとして発生することが問題とされている。
【０００６】
この問題を解消する別の結像素子アレイとして、図１３に示したような、レンズ面が１列に配列しているレンズアレイ面を２面、ルーフプリズムが１列に配列しているルーフプリズムアレイ面が１面を有する一体で成形されているルーフプリズムレンズアレイが知られている。ルーフプリズムアレイは、各面は、１つのレンズアレイ面から入射した光をルーフプリズムアレイ面で反射し、もう片方のレンズアレイ面から出射するように構成し、配置している。このルーフプリズムレンズアレイは、一体で成形されていることにより、ロッドレンズアレイに比べて、像担持体表面上で隣接するスポットのばらつきを小さくできる。
【０００７】
このようなアレイ方式の光書き込みユニットにおける発光素子アレイと結像素子アレイとの位置調整方法として、特許２５９０００３号（特許文献１）のように、像担持体の表面を想定した面上に光撮像装置の焦点をあわせ、その仮想面上でスポットが最小になるように発光素子アレイの配列方向に沿って調整していく方法がある。
【０００８】
しかし、上述の方法だけでは、図１４に実線で示すように、スポットの位置が直線状ではなく、波を打ったようにばらついてしまい、そのばらつきが画像にも反映されてしまう。
そこで、その仮想面上でのスポット位置のばらつきを補正する方法として、特開２００１−１１３７５０号公報（特許文献２）のように、２本のアームを持つ調整装置を使って、その仮想面上でスポットの位置が整列するように結像素子アレイの部分毎に調整する方法がある。
【０００９】
また、ルーフプリズムレンズアレイを用いた光書き込みユニットの調整方法として、図１５に示す本出願人による特開２００２−２７３９２９号公報（特許文献３）のもののように、結像素子アレイを通して基準を観察し、そのマークから結像素子アレイの位置調整をする方法がある。
【００１０】
【特許文献１】
特許２５９０００３号公報
【特許文献２】
特開２００１−１１３７５０号公報
【特許文献３】
特開２００２−２７３９２９号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のルーフプリズムレンズアレイを用いる方法で、ある任意の面上のスポットの位置を調整したとしても、像担持体の表面が、常に調整した仮想面と一致させることは難しく、また、像担持体が回転しながら画像を形成していることを考慮すると像担持体の回転軸の偏心などの影響により、結像素子アレイから、像担持体までの距離が場所ごとに異なってくることは想定できる。
【００１２】
また、上述した従来のルーフプリズムレンズアレイを用いる方法は、ある任意の面上でスポットが直線に並ぶように結像素子アレイを部分ごとに変形させながら矯正していく方法であるため、結像素子アレイからある一定の距離で一直線に補正できたとしても、それ以外の距離では、スポットの位置は直線に並ばなくなってしまうため、像担持体の偏心で、場所ごとに結像素子アレイからの距離が異なると、結果として画像上の線がゆがんでしまう。
【００１３】
一例を示すと、図１６のように、発光素子アレイから出射した光がルーフプリズムレンズアレイに入射し、略直角に折り曲げられて像担持体の表面に照射される。
図１６中の一点鎖線はこの光書き込みユニットの光軸を示す。結像素子アレイから像担持体の表面までの距離が図１６のように偏心などで変わるとする。このとき、結像素子アレイの出射面からの光軸が像担持体に対して垂直であれば問題ないが、図１６の例のように曲がっていたとすると、それによりスポット位置が異なってしまうのである。
【００１４】
また、従来から知られている方法を使って仮想面上だけでスポット位置を調整する方法では、たとえ仮想面の位置では、スポットを整列させることができたとしても、光書き込みユニットから真直ぐ光束が出射される様に調整してはいない。
そのため、像担持体が回転している間に像担持体の表面までの距離が変わると、像担持体表面上でスポットの位置のばらつきを生じ、出力される画像の質を低下させる。
【００１５】
また、上述した特許文献３のものは、光書き込みユニットから像担持体までの距離のずれまでを考慮したスポットの位置ずれを補正するものではない。
【００１６】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、光書き込みユニットから像担持体の距離のずれまでを考慮して光軸と平行な方向でのスポット位置ずれを補正することができる光書き込みユニット、ユニット調整方法、画像形成装置、およびプロセスカートリッジを提供することを目的とする。
【００１７】
また、他に目的とすることは、任意の仮想面上でのスポットの大きさを調整することができる光書き込みユニット、ユニット調整方法、画像形成装置、およびプロセスカートリッジを提供することである。
【００１８】
さらに、他に目的とすることは、像担持体表面の位置変動が起きたとしてもスポットの位置のばらつきを生じない光書き込みユニット、ユニット調整方法、画像形成装置、およびプロセスカートリッジを提供することである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有する。
請求項１記載の発明は、複数の発光素子が配列されてなる発光素子アレイと、複数の結像素子が配列されてなる結像素子アレイとを備えた光書き込みユニットにおける発光素子アレイと結像素子アレイとの位置を調整するユニット調整方法であって、光書き込みユニットからの出射光の光軸方向における任意の距離でのスポットの位置を検出する検出部を用い、検出部または発光素子アレイを該光軸方向に移動させ、光書き込みユニットから複数の距離で検出部によりスポットの位置を検出するデフォーカス検出工程と、デフォーカス検出工程での検出結果に基づいて、結像素子アレイの位置ずれを補正する位置ずれ補正工程を備えたことを特徴とする。
【００２０】
請求項２記載の発明は、上記した検出部が、２次元配列の受光素子からなることを特徴とする。
【００２１】
請求項３記載の発明は、上記した位置ずれ補正工程では、検出部と光書き込みユニット間の距離を、該検出部または該光書き込みユニットを移動させて複数の距離で検出部によりスポットの位置を検出することを特徴とする。
【００２２】
請求項４記載の発明は、上記した光書き込みユニットから出射される光束の光路分離手段を用いて、該光路分離手段により分離された光路の数の検知部により複数の距離でスポットの位置を検出することを特徴とする。
【００２３】
請求項５記載の発明は、上記した光路分離手段が、ハーフミラーを備えたことを特徴とする。
【００２４】
請求項６記載の発明は、上記した位置ずれ補正工程では、結像素子アレイを回転させる回転機構により結像素子アレイの位置ずれを補正することを特徴とする。
【００２５】
請求項７記載の発明は、上記した回転機構が、結像素子アレイの少なくとも一方の端部を回転させる回転機構であることを特徴とする。
【００２６】
請求項８記載の発明は、上記した回転機構が、結像素子アレイを任意の位置で回転させる回転機構であることを特徴とする。
【００２７】
請求項９記載の発明による光書き込みユニットは、請求項１から８の何れか１項に記載のユニット調整方法を用いて調整されたことを特徴とする。
【００２８】
請求項１０記載の発明による画像形成装置は、請求項９記載の光書き込みユニットを備え、該光書き込みユニットを用いて画像形成を行うよう構成されたことを特徴とする。
【００２９】
請求項１１記載の発明によるプロセスカートリッジは、請求項９記載の光書き込みユニットと、像担持体、ないしは、帯電、現像、転写、クリーニングを担うユニットの少なくとも１つのユニットとが一体に構成されたことを特徴とする。
【００３０】
請求項１２記載の発明は、複数の発光素子を有する発光素子アレイと、複数の結像素子を有する結像素子アレイとを備えた光書き込みユニットにおける発光素子アレイと、結像素子アレイとの位置を調整するユニット調整方法であって、光書き込みユニットによる出射光の光軸方向における任意の距離でのスポットのサイズ、およびスポットの位置を検出する検出部が設けられ、検出部または発光素子アレイを該光軸方向に移動させ、当該光軸方向に複数の位置でスポットサイズおよびスポット位置を検出部が検出するデフォーカス検出工程と、デフォーカス検出工程での検出結果に基づいて結像素子アレイを調整する位置調整工程とを備えたことを特徴とする。
【００３１】
請求項１３記載の発明は、上記したデフォーカス検出工程が、検出部または発光素子アレイを光軸方向に沿って移動させて複数の距離でのスポット位置を検出する工程と、該検出によるスポット位置検出結果に基づいて検出部および発光素子アレイの位置を固定した後、さらに、固定された検出部および発光素子アレイに対し、結像素子アレイを光軸に沿って移動させてスポットサイズを検出する工程とを備えたことを特徴とする。
【００３２】
請求項１４記載の発明は、上記したデフォーカス検出工程が、検出部または発光素子アレイを光軸方向に沿って移動させて複数の距離でのスポット位置を検出する工程と、該検出によるスポット位置検出結果に基づいて検出部および発光素子アレイを任意の距離間隔で固定した後、さらに、固定された結像素子アレイに対し、検出部および発光素子アレイを同時に軸に沿って移動させてスポットサイズを検出する工程とを備えたことを特徴とする。
【００３３】
請求項１５記載の発明は、上記したデフォーカス検出工程では、発光素子アレイからの光路中に配置された光路分離手段によって光路を分離し、固定された少なくとも１つ以上の検出部と、発光素子アレイとに対して、結像素子アレイを光軸に沿って移動させることによって、任意の距離でのスポットサイズおよびスポット位置を少なくとも１つ以上の検出部により同時に検出することを特徴とする。
【００３４】
請求項１６記載の発明は、上記したデフォーカス検出工程では、発光素子アレイからの光路中に配置された光路分離手段によって光路を分離し、固定された結像素子アレイに対して、一定の距離間隔で固定された少なくとも１つ以上の検出部と、発光素子アレイとを同時に光軸に沿って移動させることによって、任意の距離でのスポットサイズ、およびスポット位置を少なくとも１つ以上の検出部により同時に検出することを特徴とする。
【００３５】
請求項１７記載の発明は、上記した光路分離手段が、ハーフミラーを有する分離手段であることを特徴とする。
【００３６】
請求項１８記載の発明は、上記した位置調整手段が、結像素子アレイの少なくともいずれか一端に取り付けられた回転機構を有することを特徴とする。
【００３７】
請求項１９記載の発明は、上記した位置調整手段が、結像素子アレイにおける結像素子の配列方向に沿った任意の位置に１つ以上取り付けられた回転機構を有することを特徴とする。
【００３８】
請求項２０記載の発明による光書き込みユニットは、請求項１２から１９の何れか１項に記載のユニット調整方法を用いて位置調整されたことを特徴とする。
【００３９】
請求項２１記載の発明による画像形成装置は、請求項２０記載の光書き込みユニットを備え、該光書き込みユニットを用いて画像形成を行うよう構成されたことを特徴とする。
【００４０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る光書き込みユニット、ユニット調整方法、画像形成装置、およびプロセスカートリッジを、図面を用いて詳細に説明する。
本発明の実施形態としての画像形成装置は、デジタル電子写真技術を用いて画像形成を行う好適なものを例示している。
まず、各実施形態としての画像形成装置に共通する構成について説明する。
【００４１】
本発明の各実施形態としての画像形成装置における画像を形成する部分は、図１に示すように、感光体と呼ばれる像担持体の回りに帯電部、露光部、現像部、転写部、クリーナ部、除電部を配置する構成をしている。
図１に示す夫々の部分について、概略の説明を示す。
【００４２】
まず、像担持体は一般に暗所において絶縁性を示し、光を照射されることにより導電性を示す物質で構成されている。基本的に、像担持体は、光の照射によって電荷を発生する層、電荷発生層と、その発生した電荷を像担持体表面まで輸送する働きをする層、電荷輸送層に大別される。
この像担持体は、任意の方向に一定の速度で回転している。図１中では右回りの回転をしている。そして、像担持体周りにある帯電部で発生した電荷を像担持体表面に帯電させる。上記に示したように、光が照射されるまで像担持体は一定の電荷を保持している。
【００４３】
露光部から、電荷を保持した像担持体の表面に向かって、画像のデータに応じた光束を照射することにより、光が照射された像担持体の部分は、電荷発生層で発生した像担持体表面の電荷と符号が逆の電荷が発生し、その電荷が像担持体表面に送られ、像担持体表面の電荷と結合する。これにより、像担持体表面に画像データに応じて電荷の存在する部分としない部分ができる。これを『静電潜像』と呼んでいる。
【００４４】
現像部では、この静電潜像の画像となる部分にトナーを付着させる為に、現像部の電位と、トナーが付着する部分の電位と間に差を発生させ、その電位差を利用して帯電しているトナーを像担持体表面に飛ばす。この像担持体表面に付着したトナーにより形成された像を『トナー像』と呼んでいる。
【００４５】
転写部は、このトナー像を記録紙表面に転写する部分である。記録紙は、図示していない給紙ボックスより、搬送ローラによって運ばれ、転写部まで輸送されると、上記のトナーを飛ばしたときと同様に、像担持体表面の電位と、記録紙の電位差を利用して記録紙上にトナー像を転写させる。
【００４６】
トナー像を転写された記録紙は、紙搬送路に従って定着部まで運ばれ、熱、圧力等を利用してトナー像が記録紙上に固着し、画像を形成される。
一方、転写部を通過した像担持体は、更に回転し、クリーナ部で記録紙上に転写されなかったトナー像が掃除される。そして、除電部で一旦像担持体表面の電荷を整えた後、再び帯電部によって一定の電荷が与えられる。
画像形成装置は、この工程を繰り返しながら画像を形成している。
【００４７】
本発明に係る光書き込みユニットは発光素子を複数並べた発光素子アレイと、結像素子を複数並んだ結像素子アレイからなる光書き込みユニットであり、上述した画像形成装置の露光部に用いられる。
【００４８】
光書き込みユニットは、上述した図１１に示す構成であり、ＬＥＤを発光素子として並べたＬＥＤアレイを用い、結像素子アレイには屈折率分布型の結像素子を並べたセルフォック（登録商標）レンズアレイ（ＳＬＡ：日本板硝子株式会社の商品名）を用いてよい。
ＬＥＤアレイは、基板上にＬＥＤＡチップとドライバＩＣ等が並んでいる。ＬＥＤＡチップには、複数の発光部があり、例えば、６００ｄｐｉのＬＥＤアレイ用のＬＥＤＡチップであるとすれば、ＬＥＤＡチップ上に発光部は約４２．３μｍ間隔で数百個配列している。Ａ４用のＬＥＤアレイであるとすれば、発光部の数は約５０００個になる。
また、上述した図１２にあるように、屈折率分布型の結像素子を俵積み状にならべ、その両脇を側板で保持しており、結像素子と結像素子の間は不透明な樹脂を充填し硬化している。
【００４９】
次に、本発明の第１の実施形態としての画像形成装置について説明する。
図２に、本発明の第１の実施形態について示す。
発光素子アレイと、エリアＣＣＤ等の光撮像管を用いた検出部、さらに発光素子アレイと検出部の間に結像素子アレイが配設されている。発光素子アレイ、結像素子アレイ、検出部はそれぞれ、光軸と平行な方向（以降、デフォーカス方向とよぶ）に移動可能となるようにステージや、保持具に取り付けられている。
【００５０】
まず、検出部をデフォーカス方向に移動させ、２箇所以上でスポットの位置検出を行う。そして、複数箇所の位置検出結果から、スポット位置のずれ量を算出し、結像素子アレイからの出射光軸が垂直となるように、結像素子アレイの調整を行う。
【００５１】
また、検出部の移動ではなく、発光素子アレイをデフォーカス方向に移動させても同様に複数距離でのスポット位置のずれを検出可能である。
そして、スポットの位置ずれの調整方法は、結像素子アレイを回転させることで行う。
【００５２】
一例として、図３に示すような、結像素子アレイを保持する部材に、さらに結像素子アレイの両端に保持機構Ａを設け、その保持機構Ａ、その保持機構Ａを保持する保持機構Ｂで保持されており、結像素子アレイが回転できるように、保持機構Ａは略扇形状で、その結像素子アレイを保持する保持機構Ａの一方ないしは、両方に取り付けられたねじによって、そのねじを締める量を調節することで、保持する機構は滑って結像素子アレイを結像素子アレイの回転量を変えることができ、結像素子アレイから像担持体に向かう光軸の傾きを補正することができる。
【００５３】
または、図４に示すように、結像素子アレイの任意の箇所で、ねじ締め量を調節することで、結像素子アレイの回転を部分ごとに調整できるようにすれば、光書き込みユニットの幅全域で、より精度を高く、スポットの位置調整が可能となる。
【００５４】
そして、結像素子アレイの回転量を調節し、デフォーカス方向のスポットの位置ずれを補正した後で、図５のように、発光素子アレイから結像素子アレイまでの距離Ｌ１と、結像素子アレイから検出部までの距離Ｌ２の和を一定として、任意の位置に取り付けられた結像素子アレイに対して、発光素子アレイ、検出部を同時にデフォーカス方向に±ΔＬ移動させ、スポットの位置が最小となる位置を検出する。または、スポットの最小位置の検出が難しい場合には、スポットの大きさが小さくなる距離を跨ぐように、発光素子アレイ、および検出部を同時にデフォーカス方向に移動させて、スポットのサイズがほぼ同等と思われる２箇所を求め、そのちょうど中間をスポットが最小となる位置としてもかまわない。
この方法を用いて調整することで、デフォーカス方向のスポットの位置ずれが補正され、さらに、発光素子アレイから、スポットが最小となる仮想面までの距離が、どの光書き込みユニットでも等しくすることができる。
【００５５】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
上述した第１の実施形態では、結像素子アレイとしてルーフプリズムレンズアレイを用いた例を用いたが、この第２の実施形態は、ルーフプリズムレンズアレイに替えて、ロッドレンズアレイとしたものである。
【００５６】
ロッドレンズアレイを用いる場合には、スポットサイズの検出を、発光素子アレイと検出部を同時に移動させる方法を取らなくても、発光素子アレイから検出部までの距離を固定し、その間で、図６に示すようにロッドレンズアレイだけをデフォーカス方向に移動させるだけでも可能である。
【００５７】
上述した第１の実施形態では、結像素子アレイにはデフォーカス方向に移動させる機構を取り付ける必要はなく、装置を簡素化することができるという利点があり、この第２の実施形態では、発光素子アレイと検出部を同時に移動させなくてすむという利点がある。
【００５８】
また、上述した第１または第２の実施形態によれば、デフォーカス方向でのスポット位置ずれを補正することができると共に、任意の仮想面上でのスポットの大きさの調整できる方法を提供することができる。このため、光書き込みユニットを、像担持体の偏心等による結像素子アレイから像担持体表面までの距離の変化に強くするように調整することができる。
また、デフォーカス方向のスポット位置ずれの検出、およびスポット位置ずれの補正が可能であり、かつスポットの大きさを任意の面上で一定にすることができる。
【００５９】
また、デフォーカス方向のスポット位置ずれの検出、およびスポット位置ずれの補正において、検出の機構と、補正の機構を分離させることによる調整装置の構造を簡素化することができる。
また、結像素子アレイの一端に取り付けられた回転機構により、スポット位置のデフォーカス方向でのずれを結像素子全体で補正することができる。
また、結像素子アレイの任意の箇所に複数も受けられた回転機構により、部分ごとのスポット位置のずれを精度よく補正することができる。
【００６０】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図７は、本発明の第３の実施形態を示す図である。
この図７に示す例では、検出部を２つ有し、検出部の前でハーフミラー等を用いて発光素子アレイからの光路を分離している。ハーフミラーから、各々の検出部までの距離を異なるように固定しておく。
【００６１】
したがって、デフォーカス方向に移動させなくとも複数の距離でスポット位置ずれを同時に検出することが可能となり、さらに、最小のスポットサイズ位置の検出は、第１の実施形態、または第２の実施形態のように、検出部（ここでは、ハーフミラーから複数の検出部までを含む）と発光素子アレイとを同時に、または、結像素子アレイを、デフォーカス方向に移動させながら、２つの検出部でのスポットサイズがほぼ等しくなる位置の検出結果から、その中間を導けばよい。
【００６２】
また、ハーフミラーとミラー、または、図８のように光学ブロックに半透過型の蒸着膜と、全反射膜を塗布し検出部が１つでも、複数の距離でのスポット位置、およびサイズを検出することを可能にすることができる。
【００６３】
上述した第３の実施形態によれば、上述した第１または第２の実施形態により得られる効果に加えて、複数のデフォーカスでのスポット位置ずれを同時検出することができ、調整時間を短縮することができる。
また、複数のデフォーカスでのスポット位置ずれを同時検出時において、検出の機構と、補正の機構を分離させることにより装置を簡素化できる。
また、ハーフミラーを用いることにより容易に複数のデフォーカスでのスポット位置ずれを同時検出が可能となる。
【００６４】
なお、上述した第１から第３の実施形態では、発光素子アレイはＬＥＤアレイとして説明してきたが、ＥＬ素子アレイや、液晶シャッタを等ピッチで配置したシャッタアレイを発光素子アレイとしてもよい。
【００６５】
また、これらの方法により調整された光書き込みユニットは、像担持体表面までの距離のずれに夜スポット位置ずれに強いことから、この光書き込みユニットを図１に示す画像形成装置の露光部にもちいることで、線の揺らぎの少ない良質な画像を得ることが可能となる。
このため、デフォーカス方向でのスポットの位置ずれが小さい光書き込みユニットを提供することができ、画像形成装置への取り付けを容易にすることができる。
【００６６】
また、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックといった各色ごとに別の画像形成部を有するタンデム型とよばれるカラー画像形成装置においても、本発明の方法により調整された光書き込みユニットを用いれば、それぞれのユニットについて線の揺らぎが小さくなるように高精度に調整されているので、色ずれ等の問題にも強く、高画質が得られる画像形成装置とすることができる。
このため、線の揺らぎ等、むらの少ない画像を形成できる画像形成装置を提供することができる。
【００６７】
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
この第４の実施形態では、結像素子アレイがルーフプリズムレンズアレイを用いていることとして説明する。
ルーフプリズムレンズアレイを用いた光書き込みユニットの理想的な光路は、図９のようになる。
【００６８】
しかし、先にも述べたように、仮想面上でのみスポットの位置を調整した場合、上述した図１６のように結像素子アレイからの出射光の光軸（図中の実線）が傾いていると、像担持体の軸の偏心等により、光書き込みユニットから像担持体表面までの距離が場所ごとに変わってくると、結局はスポット位置のばらつきを生じてしまうのである。
そこで、担持体表面までの距離の変化に強いスポットの位置調整方法（ユニット調整方法）が必要となってくる。
【００６９】
この第４の実施形態では、上述した図２に示すように、仮想面を１つではなく、結像素子アレイからの出射光軸にそって光撮像装置を移動させ、複数の仮想面（図２の例では２つの仮想面）を想定し、各々の場所でスポットの位置を検出する。
そして、それぞれの場所でのスポットの位置から、ルーフプリズムレンズアレイにおける結像素子の配列方向と直交する方向（以降、配列直交方向）のスポットの位置ずれを算出し、２つのスポットの位置が等しくなるように、結像素子アレイの位置を補正する。
光撮像装置には、２次元の素子配列を有するＣＣＤなどを用いることで２つの仮想面上のスポットの位置ずれを正確に検出することができる。
【００７０】
このような配列直交方向の位置ずれを補正するには、結像素子アレイを回転させる機構が必要である。
例えば、上述した図２の例の場合であれば、結像素子アレイを図２中の矢印の方向に回転すれば、結像素子アレイから出射される光束の光軸を、図２中に１点鎖線で示した理想的な光軸と平行にすることができる。
【００７１】
上述のような結像素子アレイを回転させる方法として、上述した図３に示すように結像素子アレイの保持具の端部に回転させることができる回転機構を有する部材を取り付け、調整ねじ等を使うことで結像素子アレイの傾きの角度を調整することが可能になる。
【００７２】
したがって、結像素子アレイの結像素子の配列方向における任意の箇所において、光書き込みユニットからの出射光の光軸に沿った複数箇所の仮想面上でスポットの位置ずれを検出し結像素子アレイに取りつけた回転機構により光書き込みユニットからの出射光の光軸を像担持体表面に直角にすることが可能となり、光書き込みユニットから像担持体までの距離の変化に対するスポットの位置変動に強い光書き込みユニットを提供することができる。
【００７３】
ただし、調整ねじを用いるだけでは光軸の方向を任意の方向に向けることしかできないので、像担持体表面でスポット光を最小にするための調整や、像担持体表面上でのスポット位置の傾きを調整する機構が必要となる。それらを調整機構としては、従来から知られているような、結像素子アレイの両端部に上下方向、ないしは左右方向に移動させる機構を設けてやれば良く、本発明では、その機構に回転機構を付加することで、光書き込みユニットから像担持体までの距離の変化に対するスポットの位置変動に強くすることができる位置調整方法を提供するものである。
【００７４】
また、以上に、結像素子アレイ全体の傾きを補正する方法を説明したが、上述した図４に示すように結像素子アレイの保持具の中間位置に複数の調整ねじを設け、それぞれの位置で、複数の仮想面上のスポット位置のずれを算出し調整することで、結像素子アレイの部分的な調整も可能である。
こうした結像素子アレイの位置の補正方法では、いずれの場合も結像素子アレイ自体に補正機構を有しているが、結像素子アレイの位置調整器に補正機構を設けて、位置調整器を使って補正した後に接着固定する方法であってもかまわない。
【００７５】
さらに、以上の説明では、発光部が一列に並んでいる発光素子アレイを想定して説明したが、発光部が複数列をなすような発光素子アレイであっても、それら複数のスポット位置の中心を、複数の仮想面上で一致させることで同様に調整することができる。
また、結像素子アレイとしては、ルーフプリズムレンズアレイで本発明の説明したが、本発明は結像素子アレイを限定するものではない。
【００７６】
上述した第４の実施形態によれば、光書き込みユニットから出射される光束を、光軸方向に沿って複数の距離でスポットの位置を検出し、それらスポットの位置ずれからスポットの位置ずれを補正することができる。このため、複数の距離の仮想面上でのスポット位置を検出し、その位置ずれを算出し補正することで、像担持体の偏心等による位置変動に強い光書き込みユニットの調整ができる。
【００７７】
また、光書き込みユニットにおける光軸方向のスポットの位置調整ができる。また、光書き込みユニット全体の位置調整ができる。
また、光書き込みユニット結像素子アレイ中の任意の位置でのスポットの位置ずれを補正し、任意の箇所での調整ができる。
【００７８】
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。
上述した図２に示すものでは、１つの光撮像装置を使い、その位置を移動させることによって光軸方向の複数の仮想面上のスポット位置を検出したが、この第５の実施形態は、上述した図７に示すように、光軸上にハーフミラーを設けて、光軸を２つに分離させ、２つの仮想面上のスポット位置を同時に測定する方法である。本方式を用いることにより、光撮像装置自体を移動させる時間を短縮することができる。
また、上述した図８のように、ハーフミラーの代わりにプリズム等を用いて、１つの光撮像装置で同時に２つの仮想面を測定することも可能である。
【００７９】
この第５の実施形態によれば、複数の距離の仮想面上のスポット位置を同時に検出することができ、位置調整時間を短縮することができる。
【００８０】
本発明の位置調整方法を用いて組みつけられた光書き込みユニットは、結像素子アレイからの出射光のスポットは光軸方向において位置変動が小さくすることができるので、光書き込みユニットから像担持体表面までの距離の変動におけるスポット位置の変動に強い光書き込みユニットである。
【００８１】
また、本方式の光書き込みユニットは、一つの光源からの出射光を偏向器を用いて像担持体上を走査させる方式と比較すると、偏向器のような駆動部を持たないことから、静音性に優れ、低騒音の面においてもメリットがある。
この本発明を適用した光書き込みユニットによれば、像担持体の偏心等によって位置変動が生じた場合であっても、像担持体表面のスポットの位置変動は小さくすることができる。
【００８２】
さらに、この光書き込みユニットを図１に示した画像形成装置の露光部に用いることで、得られる画像は、ドットのばらつきや、揺らぎを抑えた高品質な画像となる。
このため、画像上のドットの位置ばらつきが小さい画像を形成できる画像形成装置を提供することができる。
【００８３】
また、図１０は、本発明の光書き込みユニットを有するプロセスカートリッジを有する画像形成装置の概要図である。
この図１０に示すように、像担持体、帯電ユニット、現像ユニット、クリーニングユニット、除電ユニット、と本発明の光書き込みユニットを一体に結合して構成することで、このプロセスカートリッジを、複写機やプリンタ等の画像形成装置から着脱可能とすることができる。
このように、本発明に係る光書き込みユニットは、プロセスカートリッジと一体にしても、上述した光書き込みユニットと同様の効果が得られる。
【００８４】
なお、上述した各実施形態は、本発明の好適な実施形態であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において、種々変形して実施することが可能である。
例えば、本発明に係る光書き込みユニットを備えて画像形成を行う画像形成装置は、電子写真技術を用いたデジタル複写機、プリンタ、およびファクシミリ等のデジタル出力機器であってもよい。
【００８５】
【発明の効果】
以上のように、本発明のユニット調整方法によれば、光書き込みユニットから像担持体の距離のずれまでを考慮して光軸と平行な方向でのスポット位置ずれを補正することができる。
【００８６】
また、本発明の光書き込みユニット、画像形成装置、およびプロセスカートリッジによれば、光書き込みユニットから像担持体の距離のずれまでを考慮して位置を高精度に調整された製品を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の各実施形態としての画像形成装置における単色の画像を形成する部分の構成の概要を示す図である。
【図２】本発明の第１、第４の実施形態の概要と、各仮想面におけるスポット位置とを示す図である。
【図３】本発明の第１、第４の実施形態における結像素子アレイとその保持機構とを示す図であり、（ａ）斜視図、（ｂ）側面図、（ｃ）回転補正側面図、である。
【図４】本発明の第１、第４の実施形態における結像素子アレイと調整ネジによる固定部分とを示す図であり、（ａ）裏面斜視図、（ｂ）側面図、である。
【図５】光書き込みユニットにおける理想的な光路を得るための調整方法を説明するための側面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態におけるスポットサイズの検出方法を説明するための図である。
【図７】本発明の第３、第５の実施形態の構成の概要を示す図である。
【図８】本発明の第３、第５の実施形態で、ハーフミラーと全反射膜とを用いた構成を示す図である。
【図９】ルーフプリズムレンズアレイを用いた光書き込みユニットの理想的な光路を示す図である。
【図１０】本発明の光書き込みユニットを有するプロセスカートリッジ廻りを示す図である。
【図１１】一般的なＬＥＤアレイを示す斜視図である。
【図１２】一般的なロッドレンズアレイと呼ばれる結像素子アレイを示す（ａ）斜視図、（ｂ）平面図である。
【図１３】一般的なルーフプリズムレンズアレイと呼ばれる結像素子アレイを示す（ａ）斜視図、（ｂ）側面図である。
【図１４】従来の結像素子アレイによる位置調整での仮想面上のスポット位置の分布を示す図である。
【図１５】特許文献３による調整方法を示す図である。
【図１６】発光素子アレイから出射した光がルーフプリズムレンズアレイに入射し、折り曲げられて像担持体の表面に照射される状態を示す図である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical writing unit using a digital optical writing technique of an image forming apparatus, a unit adjustment method, an image forming apparatus, and a process cartridge, and in particular, an optical writing unit using a light emitting element array typified by an LED array, The present invention relates to a unit adjustment method, an image forming apparatus, and a process cartridge.
[0002]
[Prior art]
An optical writing unit used as an exposure unit of a general image forming apparatus includes a scanning method in which light from a single light source is scanned using an optical deflector while irradiating the surface of the image carrier, and an image carrier. It can be roughly classified into an array system in which light from a plurality of light sources arranged in a direction orthogonal to the rotation direction of the body is irradiated on the surface of the image carrier without scanning.
[0003]
In an array type optical writing unit, a light emitting element array (LED array or the like) in which a plurality of LEDs are arranged is generally used as a light source. As shown in FIG. 11, the LED array includes LEDA chips each having a plurality of LEDs on a single substrate and IC chips for driving the LEDs with arbitrary energy.
For example, assuming an A4 size LED array of 600 dpi, about 40 LEDA chips with 128 LEDs arranged at an interval of about 42.3 μm are arranged.
[0004]
Also, the light from the light emitting element array is irradiated as a spot on the surface of the image carrier, and the imaging elements are arranged in the same manner as the light emitting element array arranged between the light emitting element array and the image carrier. An imaging element array.
As the imaging element array, a so-called rod lens array in which a plurality of gradient index rod lenses are arranged as shown in FIG. 12 is often used. Further, the rod lens is filled with an opaque resin to reduce crosstalk between the rod lenses.
[0005]
The array method does not have an optical deflector and is advantageous in terms of noise, power consumption, and unit miniaturization. However, due to the poor alignment of the rod lenses, spots on the surface of the image carrier vary, and the variation Is a problem that occurs as image unevenness.
[0006]
As another imaging element array that solves this problem, as shown in FIG. 13, a roof prism in which two lens array surfaces with lens surfaces arranged in one row and a roof prism in one row are arranged. There is known a roof prism lens array in which an array surface is integrally formed and has one surface. Each surface of the roof prism array is configured and arranged so that light incident from one lens array surface is reflected by the roof prism array surface and emitted from the other lens array surface. Since this roof prism lens array is integrally formed, it is possible to reduce variations in adjacent spots on the surface of the image carrier as compared with the rod lens array.
[0007]
As a method of adjusting the position of the light emitting element array and the imaging element array in such an array type optical writing unit, as shown in Japanese Patent No. 2590003 (Patent Document 1), optical imaging is performed on the surface assuming the surface of the image carrier. There is a method in which the apparatus is focused and adjusted along the arrangement direction of the light emitting element array so that the spot is minimized on the virtual plane.
[0008]
However, with the above method alone, as indicated by a solid line in FIG. 14, the spot positions are not linear, but vary as if they are waved, and the variation is reflected in the image.
Therefore, as a method of correcting the variation of the spot position on the virtual surface, an adjustment device having two arms is used as in the method of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-113750 (Patent Document 2). There is a method of adjusting each part of the imaging element array so that the positions of the spots are aligned.
[0009]
Further, as a method of adjusting the optical writing unit using the roof prism lens array, the reference is observed through the imaging element array as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-273929 (Patent Document 3) by the present applicant shown in FIG. There is a method of adjusting the position of the imaging element array from the mark.
[0010]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 2590003
[Patent Document 2]
JP 2001-113750 A
[Patent Document 3]
JP 2002-273929 A
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, even if the position of the spot on an arbitrary surface is adjusted by the method using the conventional roof prism lens array described above, it is difficult for the surface of the image carrier to always coincide with the adjusted virtual surface. Considering that the image carrier is forming an image while rotating, the distance from the imaging element array to the image carrier varies from place to place due to the influence of the eccentricity of the rotation axis of the image carrier. I can assume that.
[0012]
In addition, the above-described method using the conventional roof prism lens array is a method in which the imaging element array is deformed for each part so that the spots are arranged in a straight line on an arbitrary surface. Even if it can be corrected to a straight line at a certain distance from the child array, at other distances, the spot positions will not be aligned in a straight line. Different distances result in distorted lines on the image.
[0013]
As an example, as shown in FIG. 16, the light emitted from the light emitting element array enters the roof prism lens array, is bent at a substantially right angle, and is irradiated onto the surface of the image carrier.
A chain line in FIG. 16 indicates the optical axis of the optical writing unit. Assume that the distance from the imaging element array to the surface of the image carrier changes due to eccentricity as shown in FIG. At this time, there is no problem as long as the optical axis from the exit surface of the imaging element array is perpendicular to the image carrier. However, if the optical axis is bent as in the example of FIG. 16, the spot position differs accordingly. is there.
[0014]
In addition, in the method of adjusting the spot position only on the virtual surface using a conventionally known method, even if the spot can be aligned at the position of the virtual surface, a straight light beam is emitted from the optical writing unit. It is not adjusted to be emitted.
Therefore, if the distance to the surface of the image carrier changes while the image carrier is rotating, the spot position varies on the surface of the image carrier and the quality of the output image is lowered.
[0015]
Further, the above-mentioned Patent Document 3 does not correct the spot position deviation considering the deviation of the distance from the optical writing unit to the image carrier.
[0016]
The present invention has been made in view of such a situation, and is capable of correcting a spot position deviation in a direction parallel to the optical axis in consideration of a deviation in the distance between the optical writing unit and the image carrier. An object is to provide a writing unit, a unit adjustment method, an image forming apparatus, and a process cartridge.
[0017]
Another object of the present invention is to provide an optical writing unit, a unit adjustment method, an image forming apparatus, and a process cartridge that can adjust the size of a spot on an arbitrary virtual plane.
[0018]
Another object of the present invention is to provide an optical writing unit, a unit adjustment method, an image forming apparatus, and a process cartridge that do not cause spot position variations even if the position of the image carrier surface changes. is there.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention has the following features.
According to a first aspect of the present invention, there is provided a light emitting element array and an image forming element in an optical writing unit including a light emitting element array in which a plurality of light emitting elements are arranged and an image forming element array in which a plurality of image forming elements are arranged. A unit adjustment method for adjusting a position with a child array, wherein a detection unit that detects the position of a spot at an arbitrary distance in the optical axis direction of light emitted from an optical writing unit is used, and a detection unit or a light emitting element array is A defocus detection step in which the position of the spot is detected by the detection unit at a plurality of distances from the optical writing unit by moving in the optical axis direction, and the position shift of the imaging element array based on the detection result in the defocus detection step It is characterized in that a misalignment correction step for correcting the above is provided.
[0020]
The invention described in claim 2 is characterized in that the above-described detecting section is composed of a two-dimensional array of light receiving elements.
[0021]
According to a third aspect of the present invention, in the above-described misalignment correction step, the distance between the detection unit and the optical writing unit is set such that the detection unit or the optical writing unit is moved and the spot position is determined by the detection unit at a plurality of distances. It is characterized by detecting.
[0022]
According to a fourth aspect of the present invention, the position of the spot is detected at a plurality of distances by using the optical path separating means for the light beam emitted from the optical writing unit as described above, by the detector for the number of optical paths separated by the optical path separating means. It is characterized by doing.
[0023]
The invention according to claim 5 is characterized in that the above-mentioned optical path separating means includes a half mirror.
[0024]
The invention according to claim 6 is characterized in that, in the positional deviation correction step, the positional deviation of the imaging element array is corrected by a rotating mechanism that rotates the imaging element array.
[0025]
The invention described in claim 7 is characterized in that the rotating mechanism described above is a rotating mechanism for rotating at least one end of the imaging element array.
[0026]
The invention described in claim 8 is characterized in that the rotating mechanism described above is a rotating mechanism that rotates the imaging element array at an arbitrary position.
[0027]
An optical writing unit according to a ninth aspect of the invention is characterized by being adjusted using the unit adjustment method according to any one of the first to eighth aspects.
[0028]
An image forming apparatus according to a tenth aspect of the present invention includes the optical writing unit according to the ninth aspect, and is configured to perform image formation using the optical writing unit.
[0029]
A process cartridge according to an eleventh aspect of the present invention comprises the optical writing unit according to the ninth aspect and at least one unit of an image carrier or a unit responsible for charging, developing, transferring, and cleaning. It is characterized by.
[0030]
The invention according to claim 12 is a light emitting element array in an optical writing unit including a light emitting element array having a plurality of light emitting elements, and an image forming element array having a plurality of image forming elements, and positions of the image forming element arrays. Is a unit adjustment method for adjusting the spot size, and a detection unit for detecting the spot size and the spot position at an arbitrary distance in the optical axis direction of the emitted light by the optical writing unit is provided. A defocus detection step in which the detection unit detects spot sizes and spot positions at a plurality of positions in the optical axis direction, and the imaging element array is moved based on the detection result in the defocus detection step. And a position adjusting step for adjusting.
[0031]
According to a thirteenth aspect of the present invention, the defocus detection step described above includes a step of moving the detection unit or the light emitting element array along the optical axis direction to detect spot positions at a plurality of distances, and a spot position by the detection. After the positions of the detection unit and the light emitting element array are fixed based on the detection result, the spot size is detected by moving the imaging element array along the optical axis with respect to the fixed detection unit and the light emitting element array. And a process.
[0032]
According to a fourteenth aspect of the present invention, the defocus detection step described above includes a step of moving the detection unit or the light emitting element array along the optical axis direction to detect spot positions at a plurality of distances, and a spot position by the detection. After fixing the detector and the light emitting element array at an arbitrary distance based on the detection result, the spot size is further increased by simultaneously moving the detector and the light emitting element array along the axis with respect to the fixed imaging element array. And a step of detecting.
[0033]
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the defocus detection step, the light path is separated by the light path separating means disposed in the light path from the light emitting element array, and the fixed at least one detection unit, and the light emitting element The spot size and the spot position at an arbitrary distance are simultaneously detected by at least one detection unit by moving the imaging element array along the optical axis with respect to the array.
[0034]
According to a sixteenth aspect of the present invention, in the defocus detection step described above, the optical path is separated by the optical path separating means arranged in the optical path from the light emitting element array, and a fixed distance from the fixed imaging element array is obtained. By moving at least one detection unit fixed at an interval and the light emitting element array along the optical axis at the same time, the spot size and spot position at an arbitrary distance can be changed by at least one detection unit. It is characterized by detecting simultaneously.
[0035]
The invention described in claim 17 is characterized in that the optical path separating means described above is a separating means having a half mirror.
[0036]
The invention according to claim 18 is characterized in that the position adjusting means has a rotation mechanism attached to at least one end of the imaging element array.
[0037]
According to a nineteenth aspect of the present invention, the position adjusting means includes one or more rotation mechanisms attached at arbitrary positions along the arrangement direction of the imaging elements in the imaging element array.
[0038]
The optical writing unit according to the twentieth aspect of the invention is characterized in that the position is adjusted by using the unit adjustment method according to any one of the twelfth to nineteenth aspects.
[0039]
According to a twenty-first aspect of the present invention, an image forming apparatus includes the optical writing unit according to the twentieth aspect, and is configured to perform image formation using the optical writing unit.
[0040]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, an optical writing unit, a unit adjustment method, an image forming apparatus, and a process cartridge according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
The image forming apparatus as an embodiment of the present invention is exemplified by a suitable one that forms an image using digital electrophotographic technology.
First, a configuration common to the image forming apparatuses as the embodiments will be described.
[0041]
As shown in FIG. 1, an image forming portion in the image forming apparatus according to each embodiment of the present invention includes a charging portion, an exposure portion, a developing portion, a transfer portion, and a cleaner portion around an image carrier called a photosensitive member. The static elimination unit is arranged.
An outline of each part shown in FIG. 1 will be described.
[0042]
First, the image carrier is generally made of a material that exhibits insulating properties in a dark place and exhibits conductivity when irradiated with light. Basically, the image carrier is roughly divided into a layer that generates charges by irradiation of light, a charge generation layer, a layer that functions to transport the generated charges to the surface of the image carrier, and a charge transport layer.
The image carrier rotates at a constant speed in an arbitrary direction. In FIG. 1, it rotates clockwise. Then, the surface of the image carrier is charged with the charge generated by the charging unit around the image carrier. As described above, the image carrier holds a constant charge until light is irradiated.
[0043]
By irradiating the light beam according to the image data from the exposure unit toward the surface of the image carrier holding the charge, the portion of the image carrier irradiated with the light is the image carrier generated in the charge generation layer. A charge having a sign opposite to the charge on the surface of the body is generated, and the charge is sent to the surface of the image carrier and combined with the charge on the surface of the image carrier. As a result, there are portions on the surface of the image carrier where there is a charge and no portion depending on the image data. This is called an “electrostatic latent image”.
[0044]
In the developing unit, in order to attach the toner to the portion of the electrostatic latent image, a difference is generated between the potential of the developing unit and the potential of the portion to which the toner adheres, and charging is performed using the potential difference. The toner being discharged is blown to the surface of the image carrier. An image formed by toner adhering to the surface of the image carrier is called a “toner image”.
[0045]
The transfer portion is a portion that transfers this toner image onto the surface of the recording paper. When the recording paper is transported by a transport roller from a paper feed box (not shown) and transported to the transfer section, the potential difference between the surface of the image carrier and the potential of the recording paper is the same as when the toner is blown off. Is used to transfer the toner image onto the recording paper.
[0046]
The recording paper to which the toner image has been transferred is conveyed to the fixing unit along the paper conveyance path, and the toner image is fixed on the recording paper using heat, pressure, etc., and an image is formed.
On the other hand, the image carrier that has passed through the transfer portion further rotates, and the toner image that has not been transferred onto the recording paper by the cleaner portion is cleaned. Then, after the charge on the surface of the image carrier is once adjusted by the charge eliminating portion, a constant charge is again given by the charging portion.
The image forming apparatus forms an image while repeating this process.
[0047]
The optical writing unit according to the present invention is an optical writing unit including a light emitting element array in which a plurality of light emitting elements are arranged and an imaging element array in which a plurality of imaging elements are arranged, and is used in the exposure unit of the image forming apparatus described above.
[0048]
The optical writing unit has the configuration shown in FIG. 11 described above, and uses an LED array in which LEDs are arranged as light emitting elements, and a SELFOC (registered trademark) lens in which refractive index distribution type imaging elements are arranged in the imaging element array. An array (SLA: trade name of Nippon Sheet Glass Co., Ltd.) may be used.
In the LED array, LEDA chips and driver ICs are arranged on a substrate. The LEDA chip has a plurality of light emitting portions. For example, if it is an LEDA chip for a 600 dpi LED array, hundreds of light emitting portions are arranged on the LEDA chip at intervals of about 42.3 μm. If it is an LED array for A4, the number of light emitting parts is about 5000.
Further, as shown in FIG. 12 described above, the gradient index type imaging elements are arranged in a stacked manner, and both sides thereof are held by side plates, and an opaque resin is provided between the imaging elements and the imaging elements. Filled and cured.
[0049]
Next, an image forming apparatus as a first embodiment of the present invention will be described.
FIG. 2 shows a first embodiment of the present invention.
A light emitting element array, a detection unit using an optical imaging tube such as an area CCD, and an imaging element array are disposed between the light emitting element array and the detection unit. Each of the light emitting element array, the imaging element array, and the detection unit is attached to a stage and a holder so as to be movable in a direction parallel to the optical axis (hereinafter referred to as a defocus direction).
[0050]
First, the detection unit is moved in the defocus direction, and spot positions are detected at two or more locations. Then, the amount of deviation of the spot position is calculated from the position detection results at a plurality of positions, and the imaging element array is adjusted so that the optical axis emitted from the imaging element array is vertical.
[0051]
Further, it is possible to detect the deviation of the spot position at a plurality of distances similarly by moving the light emitting element array in the defocus direction instead of moving the detection unit.
Then, the method for adjusting the positional deviation of the spot is performed by rotating the imaging element array.
[0052]
As an example, as shown in FIG. 3, a holding mechanism A is provided at both ends of the imaging element array on a member that holds the imaging element array, and the holding mechanism A and the holding mechanism B that holds the holding mechanism A are provided. The holding mechanism A is substantially fan-shaped so that the imaging element array can be rotated, and the screw is attached by a screw attached to one or both of the holding mechanisms A that hold the imaging element array. By adjusting the tightening amount, the holding mechanism can slide to change the rotation amount of the imaging element array and correct the tilt of the optical axis from the imaging element array to the image carrier. Can do.
[0053]
Alternatively, as shown in FIG. 4, if the rotation of the imaging element array can be adjusted for each part by adjusting the screw tightening amount at an arbitrary position of the imaging element array, the width of the optical writing unit The spot position can be adjusted with higher accuracy in the entire area.
[0054]
Then, after adjusting the rotation amount of the imaging element array and correcting the positional deviation of the spot in the defocus direction, as shown in FIG. 5, the distance L1 from the light emitting element array to the imaging element array, and the imaging element With the sum of the distance L2 from the array to the detection unit being constant, the light emitting element array and the detection unit are simultaneously moved by ± ΔL in the defocus direction with respect to the imaging element array attached at an arbitrary position, and the spot position is The minimum position is detected. Or, when it is difficult to detect the minimum spot position, the spot size is almost the same by moving the light emitting element array and the detector in the defocus direction at the same time so as to straddle the distance where the spot size becomes small. It is possible to obtain two positions that are considered to be the same, and to set the spot at the minimum in the middle.
By adjusting using this method, the positional deviation of the spot in the defocus direction is corrected, and the distance from the light emitting element array to the virtual surface where the spot is minimized can be made equal in any optical writing unit. it can.
[0055]
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
In the first embodiment described above, an example in which a roof prism lens array is used as the imaging element array is used. However, in the second embodiment, a rod lens array is used instead of the roof prism lens array. is there.
[0056]
In the case of using a rod lens array, the distance from the light emitting element array to the detection unit is fixed without detecting the spot size by moving the light emitting element array and the detection unit at the same time. It is also possible to move only the rod lens array in the defocus direction as shown in FIG.
[0057]
In the first embodiment described above, it is not necessary to attach a mechanism for moving in the defocus direction to the imaging element array, and there is an advantage that the apparatus can be simplified. In the second embodiment, light emission is performed. There is an advantage that it is not necessary to move the element array and the detection unit at the same time.
[0058]
Further, according to the first or second embodiment described above, a method is provided that can correct the spot position deviation in the defocus direction and adjust the spot size on an arbitrary virtual plane. be able to. Therefore, the optical writing unit can be adjusted so as to be resistant to changes in the distance from the imaging element array to the surface of the image carrier due to the eccentricity of the image carrier.
In addition, spot position deviation in the defocus direction can be detected and spot position deviation can be corrected, and the spot size can be made constant on an arbitrary surface.
[0059]
Further, in the detection of the spot position deviation in the defocus direction and the correction of the spot position deviation, the structure of the adjusting device can be simplified by separating the detection mechanism and the correction mechanism.
Further, the shift of the spot position in the defocus direction can be corrected by the entire imaging element by a rotation mechanism attached to one end of the imaging element array.
In addition, it is possible to accurately correct the deviation of the spot position for each portion by using a plurality of rotating mechanisms received at an arbitrary position of the imaging element array.
[0060]
Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 7 is a diagram showing a third embodiment of the present invention.
In the example shown in FIG. 7, two detection units are provided, and the optical path from the light emitting element array is separated using a half mirror or the like in front of the detection unit. The distance from the half mirror to each detection unit is fixed to be different.
[0061]
Accordingly, it is possible to simultaneously detect spot position deviations at a plurality of distances without moving in the defocus direction. Further, detection of the minimum spot size position is performed in the first embodiment or the second embodiment. As described above, the detection unit (including from the half mirror to a plurality of detection units here) and the light emitting element array simultaneously or while moving the imaging element array in the defocus direction What is necessary is just to derive | lead-out the middle from the detection result of the position where spot size becomes substantially equal.
[0062]
Also, spot positions and sizes at multiple distances can be detected by applying a half mirror and mirror, or a semi-transmissive deposition film and a total reflection film on the optical block as shown in FIG. Can be made possible.
[0063]
According to the third embodiment described above, in addition to the effects obtained by the first or second embodiment described above, spot position shifts at a plurality of defocuss can be detected simultaneously, and the adjustment time is shortened. can do.
In addition, the apparatus can be simplified by separating the detection mechanism and the correction mechanism at the time of simultaneous detection of spot position deviations at a plurality of defocuses.
Further, by using a half mirror, it is possible to easily detect spot position deviations at a plurality of defocuses simultaneously.
[0064]
In the first to third embodiments described above, the light emitting element array has been described as an LED array. However, an EL element array or a shutter array in which liquid crystal shutters are arranged at an equal pitch may be used as the light emitting element array.
[0065]
In addition, the optical writing unit adjusted by these methods is resistant to the night spot position shift against the distance shift to the surface of the image carrier, so that the optical writing unit is used in the exposure unit of the image forming apparatus shown in FIG. Therefore, it is possible to obtain a high-quality image with little line fluctuation.
For this reason, it is possible to provide an optical writing unit with a small spot displacement in the defocus direction, and to facilitate attachment to the image forming apparatus.
[0066]
Further, in a color image forming apparatus called a tandem type having a separate image forming unit for each color such as cyan, magenta, yellow, and black, each unit can be obtained by using the optical writing unit adjusted by the method of the present invention. Since the line is adjusted with high accuracy so that the fluctuation of the line becomes small, the image forming apparatus is resistant to problems such as color misregistration and can obtain high image quality.
Therefore, it is possible to provide an image forming apparatus capable of forming an image with less unevenness such as line fluctuation.
[0067]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
In the fourth embodiment, the imaging element array is described as using a roof prism lens array.
The ideal optical path of the optical writing unit using the roof prism lens array is as shown in FIG.
[0068]
However, as described above, when the position of the spot is adjusted only on the virtual plane, the optical axis (solid line in the figure) of the outgoing light from the imaging element array is inclined as shown in FIG. If the distance from the optical writing unit to the surface of the image carrier varies from place to place due to the eccentricity of the axis of the image carrier, the spot position will eventually vary.
Therefore, a spot position adjustment method (unit adjustment method) that is resistant to changes in the distance to the surface of the carrier is required.
[0069]
In the fourth embodiment, as shown in FIG. 2 described above, the optical imaging device is moved along the optical axis emitted from the imaging element array instead of one virtual surface, and a plurality of virtual surfaces (FIG. In the example of 2, two virtual planes) are assumed, and the spot position is detected at each location.
Then, from the spot position at each location, the positional deviation of the spot in the direction orthogonal to the array direction of the imaging elements in the roof prism lens array (hereinafter, the array orthogonal direction) is calculated, and the positions of the two spots are equal. Thus, the position of the imaging element array is corrected.
By using a CCD or the like having a two-dimensional element array in the optical imaging device, it is possible to accurately detect the positional deviation of the spots on the two virtual surfaces.
[0070]
In order to correct such misalignment in the direction orthogonal to the arrangement, a mechanism for rotating the imaging element array is necessary.
For example, in the case of the example of FIG. 2 described above, if the imaging element array is rotated in the direction of the arrow in FIG. 2, the optical axis of the light beam emitted from the imaging element array is set to 1 in FIG. It can be made parallel to the ideal optical axis indicated by the dotted line.
[0071]
As a method of rotating the imaging element array as described above, a member having a rotation mechanism that can be rotated is attached to the end of the holder of the imaging element array as shown in FIG. By using it, it becomes possible to adjust the inclination angle of the imaging element array.
[0072]
Therefore, at any place in the arrangement direction of the imaging elements of the imaging element array, the position deviation of the spot is detected on a plurality of virtual planes along the optical axis of the emitted light from the optical writing unit. The rotation mechanism attached to the optical writing unit makes it possible to make the optical axis of the light emitted from the optical writing unit perpendicular to the surface of the image carrier, and tolerate spot position fluctuations with respect to changes in the distance from the optical writing unit to the image carrier. A writing unit can be provided.
[0073]
However, since only the adjustment screw can be used to direct the optical axis to an arbitrary direction, adjustment to minimize the spot light on the surface of the image carrier and the inclination of the spot position on the surface of the image carrier A mechanism for adjusting the angle is required. As a mechanism for adjusting them, it is only necessary to provide a mechanism for moving in the vertical direction or the horizontal direction at both ends of the imaging element array as conventionally known. In the present invention, the mechanism is a rotating mechanism. By adding the above, a position adjustment method is provided that can make the spot position fluctuations strong against changes in the distance from the optical writing unit to the image carrier.
[0074]
Further, the method for correcting the inclination of the entire imaging element array has been described above. However, as shown in FIG. 4 described above, a plurality of adjustment screws are provided at intermediate positions of the holder of the imaging element array, and the respective positions are adjusted. Thus, it is possible to partially adjust the imaging element array by calculating and adjusting the deviation of the spot positions on the plurality of virtual planes.
In any of these methods for correcting the position of the imaging element array, the imaging element array itself has a correction mechanism. However, a correction mechanism is provided in the position adjustment unit of the imaging element array, It is also possible to use an adhesive fixing method after correcting by using.
[0075]
Furthermore, in the above description, the light-emitting element array in which the light-emitting portions are arranged in a row has been described. However, even in a light-emitting element array in which the light-emitting portions form a plurality of rows, the centers of the plurality of spot positions are described. Can be adjusted in the same manner by matching them on a plurality of virtual planes.
Further, although the present invention has been described with the roof prism lens array as the imaging element array, the present invention does not limit the imaging element array.
[0076]
According to the above-described fourth embodiment, the position of the spot of the light beam emitted from the optical writing unit is detected at a plurality of distances along the optical axis direction, and the spot position deviation is corrected from the spot position deviation. can do. Therefore, by detecting the spot positions on the virtual plane at a plurality of distances, calculating and correcting the positional deviation, it is possible to adjust the optical writing unit that is resistant to positional fluctuations due to the eccentricity of the image carrier.
[0077]
Further, the position of the spot in the optical axis direction in the optical writing unit can be adjusted. Further, the position of the entire optical writing unit can be adjusted.
Further, it is possible to correct the positional deviation of the spot at an arbitrary position in the optical writing unit imaging element array and to adjust at an arbitrary position.
[0078]
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described.
In the above-described one illustrated in FIG. 2, the spot position on the plurality of virtual planes in the optical axis direction is detected by using one optical imaging device and moving the position. As shown in FIG. 7, a half mirror is provided on the optical axis, the optical axis is separated into two, and the spot positions on the two virtual planes are measured simultaneously. By using this method, the time for moving the optical imaging apparatus itself can be shortened.
Further, as shown in FIG. 8 described above, it is also possible to measure two virtual planes simultaneously with one optical imaging device using a prism or the like instead of the half mirror.
[0079]
According to the fifth embodiment, spot positions on a virtual surface at a plurality of distances can be detected at the same time, and the position adjustment time can be shortened.
[0080]
In the optical writing unit assembled by using the position adjusting method of the present invention, the position of the spot of the emitted light from the imaging element array can be reduced in the optical axis direction. This is an optical writing unit that is resistant to fluctuations in spot position due to fluctuations in the distance to the surface.
[0081]
In addition, the optical writing unit of this system does not have a drive unit like a deflector compared to a system in which the light emitted from one light source is scanned on the image carrier using a deflector. Excellent in terms of low noise.
According to the optical writing unit to which the present invention is applied, even when the position variation occurs due to the eccentricity of the image carrier, the position variation of the spot on the surface of the image carrier can be reduced.
[0082]
Further, by using this optical writing unit in the exposure unit of the image forming apparatus shown in FIG. 1, the obtained image becomes a high-quality image with suppressed dot variations and fluctuations.
Therefore, it is possible to provide an image forming apparatus that can form an image with small dot position variation on the image.
[0083]
FIG. 10 is a schematic view of an image forming apparatus having a process cartridge having the optical writing unit of the present invention.
As shown in FIG. 10, an image carrier, a charging unit, a developing unit, a cleaning unit, a charge eliminating unit, and an optical writing unit of the present invention are integrally combined to form the process cartridge into a copying machine, It can be made detachable from an image forming apparatus such as a printer.
As described above, even if the optical writing unit according to the present invention is integrated with the process cartridge, the same effects as those of the optical writing unit described above can be obtained.
[0084]
Each of the above-described embodiments is a preferred embodiment of the present invention, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, the image forming apparatus that includes the optical writing unit according to the present invention and forms an image may be a digital output device such as a digital copying machine, a printer, and a facsimile using an electrophotographic technique.
[0085]
【The invention's effect】
As described above, according to the unit adjustment method of the present invention, it is possible to correct the spot position deviation in the direction parallel to the optical axis in consideration of the distance deviation between the optical writing unit and the image carrier.
[0086]
In addition, according to the optical writing unit, the image forming apparatus, and the process cartridge of the present invention, it is possible to provide a product whose position is adjusted with high accuracy in consideration of the deviation of the distance between the optical writing unit and the image carrier. it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an outline of a configuration of a portion for forming a monochrome image in an image forming apparatus as each embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an overview of first and fourth embodiments of the present invention and spot positions on each virtual plane.
FIGS. 3A and 3B are diagrams showing an imaging element array and a holding mechanism thereof in the first and fourth embodiments of the present invention, and FIG. 3A is a perspective view, FIG. 3B is a side view, and FIG. .
FIGS. 4A and 4B are diagrams showing an imaging element array and a fixing portion by an adjusting screw in the first and fourth embodiments of the present invention, and FIG. 4A is a rear perspective view, and FIG. 4B is a side view.
FIG. 5 is a side view for explaining an adjustment method for obtaining an ideal optical path in the optical writing unit.
FIG. 6 is a diagram for explaining a spot size detection method according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing an outline of the configuration of third and fifth embodiments of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing a configuration using a half mirror and a total reflection film in the third and fifth embodiments of the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing an ideal optical path of an optical writing unit using a roof prism lens array.
FIG. 10 is a view showing around a process cartridge having the optical writing unit of the present invention.
FIG. 11 is a perspective view showing a general LED array.
12A is a perspective view and FIG. 12B is a plan view showing an imaging element array called a general rod lens array. FIG.
FIG. 13A is a perspective view and FIG. 13B is a side view showing an imaging element array called a general roof prism lens array.
FIG. 14 is a diagram showing a spot position distribution on a virtual surface in position adjustment by a conventional imaging element array.
15 is a diagram illustrating an adjustment method according to Patent Document 3. FIG.
FIG. 16 is a diagram illustrating a state in which light emitted from the light emitting element array enters the roof prism lens array, is bent, and is irradiated onto the surface of the image carrier.

Claims

A position of the light emitting element array and the imaging element array in an optical writing unit including a light emitting element array in which a plurality of light emitting elements are arranged and an imaging element array in which a plurality of imaging elements are arranged. A unit adjustment method for adjusting,
Using a detection unit that detects the position of the spot at an arbitrary distance in the optical axis direction of the light emitted from the optical writing unit,
A defocus detection step of moving the detection unit or the light emitting element array in the optical axis direction, and detecting a spot position by the detection unit at a plurality of distances from the optical writing unit;
A unit adjustment method comprising a positional deviation correction step of correcting a positional deviation of the imaging element array based on a detection result in the defocus detection step.

The unit adjustment method according to claim 1, wherein the detection unit includes a two-dimensional array of light receiving elements.

In the misalignment correction step, a distance between the detection unit and the optical writing unit is detected, and the detection unit or the optical writing unit is moved to detect a spot position by the detection unit at a plurality of distances. The unit adjustment method according to claim 1.

The spot position is detected at a plurality of distances by using the optical path separation means of the light beam emitted from the optical writing unit, by the detection unit for the number of optical paths separated by the optical path separation means. The unit adjustment method according to 1.

The unit adjustment method according to claim 4, wherein the optical path separating unit includes a half mirror.

6. The unit adjustment method according to claim 1, wherein in the misalignment correction step, misalignment of the imaging element array is corrected by a rotation mechanism that rotates the imaging element array. .

The unit adjustment method according to claim 6, wherein the rotation mechanism is a rotation mechanism that rotates at least one end of the imaging element array.

The unit adjustment method according to claim 6, wherein the rotation mechanism is a rotation mechanism that rotates the imaging element array at an arbitrary position.

An optical writing unit, which is adjusted using the unit adjustment method according to claim 1.

An image forming apparatus comprising the optical writing unit according to claim 9 and configured to perform image formation using the optical writing unit.

10. A process cartridge comprising the optical writing unit according to claim 9 and at least one unit of an image carrier or a unit responsible for charging, developing, transferring, and cleaning.

Unit adjustment method for adjusting the positions of the light emitting element array and the imaging element array in an optical writing unit including a light emitting element array having a plurality of light emitting elements and an imaging element array having a plurality of imaging elements Because
A detection unit for detecting a spot size at an arbitrary distance in the optical axis direction of the emitted light by the optical writing unit, and a spot position;
A defocus detection step in which the detection unit or the light emitting element array is moved in the optical axis direction, and the detection unit detects spot sizes and spot positions at a plurality of positions in the optical axis direction;
A unit adjustment method comprising: a position adjustment step of adjusting the imaging element array based on a detection result in the defocus detection step.

The defocus detection step includes
A step of detecting spot positions at a plurality of distances by moving the detector or the light emitting element array along the optical axis direction;
After fixing the position of the detection unit and the light emitting element array based on the spot position detection result by the detection, the imaging element array is further moved to the optical axis with respect to the fixed detection unit and the light emitting element array. The unit adjusting method according to claim 12, further comprising a step of detecting the spot size by moving along the line.

The defocus detection step includes
A step of detecting spot positions at a plurality of distances by moving the detector or the light emitting element array along the optical axis direction;
After the detection unit and the light emitting element array are fixed at an arbitrary distance interval based on the spot position detection result by the detection, the detection unit and the light emitting element array are further attached to the fixed imaging element array. The unit adjusting method according to claim 12, further comprising a step of detecting the spot size by simultaneously moving along the axis.

In the defocus detection step, the optical path is separated by an optical path separating unit disposed in the optical path from the light emitting element array, and the fixed at least one or more detection units and the light emitting element array, The spot size and spot position at an arbitrary distance are simultaneously detected by the at least one detection unit by moving the imaging element array along the optical axis. Unit adjustment method.

In the defocus detection step, the optical path is separated by an optical path separating unit arranged in the optical path from the light emitting element array, and at least one fixed at a fixed distance interval with respect to the fixed imaging element array By simultaneously moving two or more of the detection units and the light emitting element array along the optical axis, a spot size and a spot position at an arbitrary distance are simultaneously detected by the at least one detection unit. The unit adjustment method according to claim 12, wherein:

17. The unit adjusting method according to claim 15, wherein the optical path separating unit is a separating unit having a half mirror.

The unit adjustment method according to any one of claims 12 to 17, wherein the position adjustment unit includes a rotation mechanism attached to at least one end of the imaging element array.

18. The position adjustment means has a rotation mechanism attached to one or more arbitrary positions along the arrangement direction of the imaging elements in the imaging element array. The unit adjustment method described in 1.

20. An optical writing unit, the position of which is adjusted using the unit adjusting method according to claim 12.

21. An image forming apparatus comprising the optical writing unit according to claim 20, and configured to perform image formation using the optical writing unit.