JP2008011230A - 光学装置、画像読み取り装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の受光素子及び発光素子を並べて構成する光学装置において、調整箇所を低減し、温度伸縮による位置ズレを減少させる。
【解決手段】読み取り又は書き込みに使用される複数の光学素子群２０を備え、前記読み取り又は書き込み面に対して物理的に移動を伴い、前記複数の光学素子２０群のうち隣接する光学素子群２０が前記物理的移動方向に所定の距離をもって配置される光学装置において、前記光学素子群２０が実装された基板２２より小さな温度膨張係数を有する保持部材２４によって隣接する光学素子群２０が実装された基板２２を連結し、前記所定の距離Ｐｙを保持する。その際、基板２２を連結する保持部材２４の結合位置間の距離Ｑｙが前記所定の距離Ｐｙより長くなるようにする。
【選択図】図７

Description

本発明は、ＬＥＤ等の発光素子によって被照射面を照らす光学装置、及び発光素子により照らされた被照射面からの像を異なる位置に投影する光学装置、この光学装置を用いた画像読み取り装置、及び複写機、プリンタ、スキャナ、ＦＡＸ等の各機能を備えたデジタル複合機などの画像形成装置に関する。

ＬＥＤ等の発光素子を用いて被照射面を照らす光学装置、発光素子により照らされた被照射面からの像を異なる位置に投影する光学装置、前記光学装置を用いた画像読み取り装置、及びこの画像読み取り装置を用いた複写機、ＦＡＸ等の画像形成装置のように複数の受光素子及び発光素子が所定の間隔で配置されている光学系を備えた装置では、各素子を一定間隔で配置することが重要な性能の１つである。前記間隔として認識されるものに、一般的に半導体上に形成された素子の間隔、異なる半導体間の素子の間隔、更に半導体を実装した基板間の素子の間隔などがある。縮小読み取り光学系で使用されるＣＣＤなどでは、全ての画素を半導体上に形成することによって素子間隔を高精度で実現しているが、等倍光学系の場合には、例えば６００ｄｐｉの解像度でＡ３短手の読み取りを実現するには４２μｍ（小数点以下切り捨てた値）の間隔で２９４ｍｍ以上の距離を実現しなければならない。そのため、単一の半導体でこれを実現することは非現実的である。このような理由により、所定の基板上に複数の半導体を並べて更に長い距離まで読み取り可能な読み取り光学系を実現している。等倍光学系の場合、用いられているレンズも要求される幅以上の長さが必要となる（先の例で示すＡ３短手であれば２９４ｍｍ以上となる）。このため、Ａ０サイズ短手で必要となる８４１ｍｍや３６インチといった長さのレンズは当然高価なものとなる。

そこで、特許文献１には短い等倍レンズを用いた光学装置を複数組み合わせた光学装置が開示されている。また、特許文献２には、短い等倍レンズを用いた光学装置を複数組み合わせて繋ぎ目の間隔精度を向上させ、長尺のレンズを使用した等倍光学系と同等の品質を実現させた技術が開示されている。

しかしながら、これらの公知技術を実施するためには、前記繋ぎ目位置において調整機構が必要であり、調整を行うための調整装置と調整工程が必要となる。特許文献２に記載の技術は、隣接する基板（各基板には発光素子が複数並べられている）間を１点で保持することにより、主走査方向（発光素子の並び方向）への位置精度を高め、且つ副走査方向（被対象面の主走査方向に垂直な方向）を高い位置精度で固定している。このように構成すると、少なくとも隣接する基板の数ｎより１つ少ない繋ぎ目が存在することになり、主副の位置合わせはｎ−１箇所必要ということである。一方、このような繋ぎ目調整をなくすための技術が特許文献３に記載されている。
特開平７−６１０３５号公報 特開２００１−３２８２９２号公報 特開平１１−２７７７９５号公報

図２６は複数の受光素子（発光素子）を基板上に並べた光学装置の概略構成を示す図である。なお、同図において素子は受光素子もしくは発光素子を表す。図２６に示すように基板１００のｘ方向に第１の素子５０１と第２の素子５０２が並べられている。第１及び第２の素子５０１，５０２にはそれぞれＰｇ間隔でｎ画素分の受光素子５０３，５０４が設けられ、第１の素子５０１と第２の素子５０２の隣接する端部に位置する画素間の距離Ｐは
Ｐ＝（Ｐｘ^２＋Ｐｙ^２）^１／２
である。ここで、素子の画素間の間隔Ｐｇを４２［μｍ］（６００ｄｐｉ等倍１画素相当）とすると、理想的にはＰｘも４２［μｍ］とする必要があり、素子５０１及び素子５０１のＸ方向の長さはＰｇ×ｎ相当となる。

ここで温度による変動許容値１０［μｍ］（６００ｄｐｉ等倍１／４画素度相当）を達成するには、一般的な基板の材質であるガラスエポキシの場合、温度膨張係数は約２０［１０^−６／℃］であるので、５０［℃］温度が変化する環境では、第１の素子５０１と第２の素子５０２の隣接する端部に位置する画素間隔を１０［ｍｍ］以下にする必要がある。前記条件で計算すると、
１０［μｍ］／（２０［１０^−６／℃］×５０［℃］）＝１０［ｍｍ］
となるので、Ｐｘは問題ないレベルであるが、Ｐｙについては大きな制約となる。このことは、図２６では図示していないが、第１の素子５０１と第２の素子５０２をｘ方向に重なるように並べる場合や、光学素子（等倍レンズ）をレイアウトする上で問題となる。

この図２６のＰｙのように受光素子や発光素子に所定の間隔がある場合には、その間隔を形成する基板の温度伸縮による影響があるので、その対応が必要となる。一方、Ｐｘのように所定の間隔がない場合には影響が小さくほとんどの場合に問題とならない。素子が更に連続して並んでいる場合にも、各素子の端部で隣接する画素間隔では同じことがいえる。

図２７は複数の受光素子（発光素子）を基板上に並べた光学装置の概略構成を示す。図２７において、１つの基板５１０上に素子が実装されている素子群５１１（図２７（ａ））と、前記素子群５１１とは異なる１つの基板５２０上に素子が実装されている素子群５２１（図２７（ｂ））、あるいは同じ素材の２枚の基板５３０上に素子が実装され、異なる基板５４０で結合されている素子群５３１（図２７（ｃ））とがある場合に、これらの異なる基板５１０，５２０，５３０，５４０の温度膨張係数に差がある場合には、各素子群５１１，５２１，５３１間では位置ずれとなるので、これら素子群５１１，５２１，５３１を組み合わせる場合には問題が生じる。

例えば素子群５２１と素子群５３１の場合に、素子５２１ａと素子５２１ｂとの距離及び素子５３１ａと素子５３１ｂとの距離Ｒｘを２００［ｍｍ］とすると、素子を実装した基板をガラスエポキシ、結合される基板を鋼板とした場合、５０［℃］温度が変化する環境では画素間を２５［ｍｍ］以下にする必要がある（１０［μｍ］／｛（２０［１０^−６／℃］×５０［℃］）−（１２［１０^−６／℃］×５０［℃］）｝＝２５［ｍｍ］）。

図２８は画像読み取り装置に用いられる従来からの等倍光学装置の一例を示す図である。図２８に示すように等倍光学系は等倍センサ１と等倍レンズ（等倍結像素子）２から構成される。等倍センサ１と等倍レンズ２はコンタクトガラス３の下側の白色光源４と同じ側に配置され、コンタクトガラス３の上側である他側におかれた原稿５を前記白色光源４によって照明することにより原稿５からの反射光を等倍センサ１に導いて原稿の読み取りを行う。等倍レンズ２としてはセルフォックレンズが一般的に使用される。縮小光学系と比較してセンサの画素サイズが大きいことからＣＣＤセンサ以外にもＭＯＳセンサも一般的である。更に画素サイズが大きいことからセンサの感度が高くでき、等倍レンズ２により光路長も短いことから光源の光量を少なくすることが可能で、光源としてキセノンや蛍光灯以外にもＬＥＤや有機ＥＬなども使用される。

図２９は画像形成装置で用いられる等倍光学装置の一例を示す図である。この等倍光学装置は、同図（ａ）に示すようにＬＥＤプリンタヘッド（以下、ＬＰＨと称す）１０を用いた光書き込み装置である。この光書き込み装置は、図２９に示すように集積されたＬＥＤチップを図において基板１１の裏側に複数並べ、同図（ｂ）に示すようなセルフォックレンズ１２により結像する構成で、基板の上面側には各ＬＥＤのドライバ素子１５が設けられ、コネクタ１３によって図示しない制御回路と接続されている。なお、符号１４は放熱板である。このような形式のＬＰＨ１０は光走査装置と比較すると構成が簡素であり、省スペースが容易なことから従来からＦＡＸやプリンタで使用されている。しかしＬＥＤ自体の光量が小さいことや集積度を上げづらいことから、近年の高密度化に対応が遅れ気味である。

また、この方式の書き込み装置では、個々のＬＥＤにはバラツキがあることから光量補正が必要である。発光方式は大きく分類するとストローブ方式とダイナミック方式がある。ストローブ方式は各ＬＥＤへの発光データを転送後、ストローブ信号により一斉にＬＥＤが点灯するものであり、データ転送速度を遅くするためとＬＥＤ点灯時の入力電流変化が大きくならないようにするために分割してストローブを実施するのが一般的である。これに対してダイナミック方式は制御回路が複雑になるが個々のＬＥＤがダイナミックに点灯するため、入力電流変化が少ないメリットがある。

同図（ｃ）は従来から実施されている電子写真方式の画像形成装置の作像部を示す図である。この構成では、感光体ドラム３１の表面を帯電ユニット３２で帯電し、その表面にＬＥＤ３３から出射されたレーザ光を、レンズ３４を介して照射して光り書き込みを行い、潜像を形成する。潜像は現像ユニット３５によってトナー現像され、転写ユニット３６で用紙に転写され、分離ユニット３７で分離される。用紙上に転写された画像は、定着ユニット３８によって加圧、加熱により用紙上に定着され、排紙される。一方、感光体ドラム３１の表面に残留したトナーはクリーニングユニット３９によってクリーニングされ、さらに、除電ユニット４０によって感光体ドラム３１の表面の残留電荷が取り除かれ、帯電可能な状態に戻され、次の書き込みが可能となる。

このような従来例では、千鳥状に配置されたＬＥＤ間の基板の温度伸縮により、位置ズレが発生する欠点があるため、温度変化の大きな環境では温度の検出もしくは位置ズレ自体を検出し、フィードバックする機能が必要であった。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、複数の受光素子及び発光素子を並べて構成する光学装置において、調整箇所を低減し、温度伸縮による位置ズレを減少させることにある。

前記課題を解決するため、第１の手段は、読み取り又は書き込みに使用される複数の光学素子群を備え、前記読み取り又は書き込み面に対して物理的に移動を伴い、前記複数の光学素子群のうち隣接する光学素子群が前記物理的移動方向に所定の距離をもって配置される光学装置において、前記光学素子群が実装された基板より小さな温度膨張係数を有する連結部材によって前記隣接する光学素子群が実装された基板を連結し、前記所定の距離を保持することを特徴とする。

第２の手段は、読み取り又は書き込みに使用される複数の光学素子群を備え、前記複数の光学素子群の各群が所定の距離をもってライン状に配置される光学装置において、前記光学素子群が実装された基板と同等の温度膨張係数を有する連結部材によって前記隣接する光学素子群が実装された基板を連結し、前記所定の距離を保持することを特徴とする。

第３の手段は、第１又は第２の手段において、前記基板を連結する連結部材の結合位置間の距離が前記所定の距離より長いことを特徴とする。

第４の手段は、第１ないし第３のいずれかの手段において、前記基板を連結する連結部材の結合位置間の距離と前記所定の距離との比が、前記基板の温度膨張係数と、前記基板の温度膨張係数と前記保持部材の温度膨張係数の差分の比となるように設定されていることを特徴とする。

第５の手段は、第１ないし第４のいずれかの手段において、前記所定の距離を保持する連結部材の少なくとも１つに、前記連結部材の温度による伸縮量を小さくする手段を設けたことを特徴とする。

第６の手段は、第１ないし第５のいずれかの手段において、前記所定の距離をもって配置される基板の前記連結部材で結合された位置近傍に温度による伸縮量を逃がす手段を設けたことを特徴とする。

第７の手段は、第６の手段において、前記伸縮量を逃がす手段が隙間又はスリットであることを特徴とする。

第８の手段は、第１ないし第７のいずれかの手段において、前記光学素子群の各光学素子が焦点位置に位置するように前記各光学素子毎に結像機能を有する光学素子を設けたことを特徴とする。

第９の手段は、第１ないし第８のいずれかの手段において、前記結像機能を有する光学素子の光軸が前記読み取り面又は書き込み込み面の読み取り又は書き込み位置の接平面に対して垂直になるように保持することを特徴とする。

第１０の手段は、第９の手段において、前記読み取り又は書き込みに使用される光学素子を、前記結像機能を有する光学素子の焦点深度内の所望の位置に位置させる調整手段を備えていることを特徴とする。

第１１の手段は、第１ないし第１０のいずれかの手段において、前記光学素子が実装された基板を前記光学素子の光軸に対して垂直に保持することを特徴とする。

第１２の手段は、第１ないし第１１のいずれかの手段において、前記連結部材に温度検知手段を設け、当該温度検知手段の検知信号に基づいて前記連結部材の伸縮量を求め、当該伸縮量から前記所定の距離分に対応した補正を行う補正手段を備えていることを特徴とする。

第１３の手段は、第１ないし第１２のいずれかの手段において、前記連結部材が鋼板からなることを特徴とする。

第１４の手段は、第１ないし第１３のいずれかの手段において、前記光学素子が読み取りに使用される受光素子からなることを特徴とする。

第１５の手段は、第１ないし第１３のいずれかの手段において、前記光学素子が書き込みに使用される発光素子からなることを特徴とする。

第１６の手段は、第１４の手段に係る光学装置を画像読み取り装置が備えていることを特徴とする。

第１７の手段は、第１５の手段に係る光学装置を画像形成装置が備えていることを特徴とする。

なお、後述の実施形態では、光学素子群は受光素子群２１，３１、発光素子群４１，５１に、基板は符号２２，２３，３２，３３、連結部材は保持部材２４，３４に、伸縮量を小さくする手段はファン６１及びダクト６２に、伸縮量を逃がす手段は隙間６３、スリット２９に、結像機能を有する光学素子はレンズ１２に、調整手段は調整ネジ８４に、結像機能を有する光学素子はレンズ１２に、光軸は１２ａに、接平面は１２ｂにそれぞれ対応する。

本発明によれば、受光素子を実装する基板より温度膨張係数が小さい部材によって所定の距離を保持するので、調整箇所を低減し、温度伸縮による位置ズレを減少させることができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は本発明の実施形態に係る画像形成装置としての広幅デジタル複写機の概略構成を示す図である。同図において、給紙部１００の上に画像形成部２００が、更に画像形成部２００の上に読取部（スキャナ部）３００が装着され、全体としてデジタル複写機を構成している。以下、動作とともに各部の構成について述べていく。

まず、読取部３００の原稿台３０１上に原稿をおき、この原稿を１枚ずつ読取部３００に給紙する。給紙された原稿は密着イメージセンサ（ＣＩＳ）３０２により画像情報が読み取られ、画像読み取り後に排紙トレイ上に排紙される。原稿台３０１上の原稿は、図示省略のサイドフェンスにより幅方向（搬送方向に直交する方向の端部）が揃えられ、給紙ローラ３０３により給紙され、密着イメージセンサ３０２下に搬送される。原稿台３０１上には、原稿幅検知センサ及び原稿長さ検知センサが設けられている。両センサにより、原稿台３０１から送られる原稿のサイズを検知する。密着イメージセンサ３０２下の原稿はＬＥＤアレイや蛍光灯などの光源により露光され、反射光がロッドレンズアレイに通してイメージセンサ上に結像され、イメージセンサによって光電変換が行われる。原稿読み取り終了後は、原稿は搬送ローラ３０４及び排紙ローラ３０５によって排紙トレイ上に排紙される。

画像形成部２００は現像部２０１、定着部２０２、排紙部２０３を備え、密着イメージセンサ３０２に読み取られた画像信号は画像処理され、ＬＥＤ書き込み部２０４により、帯電器よって一様に帯電された感光体２０５上に光書き込みが行われる。この光書き込みによって感光体２０５上に静電潜像が形成さる。静電潜像はＬＥＤ書き込み部２０４の感光体回転方向下流側に設けられた現像器２０１によってトナー現像され、給紙部１００から給送された記録用紙に対して前記トナー現像されたトナー画像が転写部２０９で転写され、分離部２１０で感光体２０５から分離された後、搬送ベルト２１１によって定着器２０２に搬送される。記録用紙上に転写されたトナー画像は定着器２０２で転写されて、原稿画像の複写が行われ、表面に画像が形成された記録用紙は排紙部２０３を経て、画像形成部２００上面、あるいは画像形成部２００後方の排紙トレイ２０６、２０７に排出される。

給紙部１００は、上下２段のロール紙トレイ１０１、１０２を有している。このロール紙トレイ１０１、１０２は、装置筐体から図の左方向に引き出し可能となっており、トレイを引き出した状態でロール紙のセットやジャム処理を行うように構成されている。ロール紙トレイ１０１、１０２には、それぞれ２つずつロール紙をセットすることができる。紙管の周囲に巻装された各ロール紙１０３〜１０６は、一対のペーパーホルダ１０７〜１１０を介して給紙部１００にセットされる。各ロール紙に対する給紙ローラ１１１〜１１４がロール紙近傍に配設されている。各給紙ローラ１１１〜１１４により送り出されたロール紙は、トレイ前面側（図の左側）に設けられたロールカッターユニット１１５、１１６で一定の長さに切断され、画像形成部２００へと送り込まれる。このカットされて送り込まれたロール紙は、レジストローラ２０８にて作像タイミングとの同期を取り、感光体２０５に導かれ、感光体２０５上に形成された画像を転写部２０９により転写され、分離部２１０により感光体２０５から分離されて搬送ベルト２１１で定着部２０２へ導かれ、熱的に画像を定着される。画像を定着されたロール紙は、排紙部２０３をなす排紙ローラ２１２、２１３によって排紙される。排紙方向は分岐爪２１４により切り替えられ、画像形成部２００上面の排紙トレイ２０６、または画像形成部２００後方の図示しない排紙トレイとなる。

定着部２０２と排紙ローラ２１２の間、及び排紙ローラ２１２と排紙ローラ２１３の間には、それぞれ排紙センサ２１５、２１６が設けられ、この排紙センサ２１５、２１６によってロール紙が排紙部２０３にあるか否かを判別できるようになっている。

また図示は省略するが、画像形成部２００には、排紙ローラ２１２、２１３を駆動する駆動制御手段を備えるとともに、読取部３００には動作のスタート指示や、搬送するロール紙の情報であるリピートコピーや長尺通紙情報を入力するための操作部を設けてある。

定着部２０２は金属管に離型層を配置した定着ローラと、金属管にゴム層と離型層を配置した加圧ローラと、ＡＣ電力を供給するＡＣ電力供給手段からＡＣ電力が供給されて加熱する主加熱部と、補助電源と、補助電力から供給される電力が供給されて加熱する補助発熱部と、定着ローラに回転駆動力を与えるための電磁モータと、前記補助電源の充電電圧を検出する電圧センサと、前記定着ローラ・加圧ローラの表面温度を検出する温度検出手段と、電磁モータの回転駆動を定着ローラに伝達するための中継ギヤと、電磁モータから中継ギヤを経由して得られる回転力を定着ローラに伝えるための定着駆動ギヤで構成されている。

図２は本実施例に係る画像形成装置の制御構成を示すブロック図である。
本実施例に係る画像形成装置は、制御装置６００と原稿送り及び読み取り装置６０３とからなる。制御装置６００はプリンタエンジン６０１とプリンタエンジン６０１の制御回路６０２とからなる。

本実施例に係る画像形成装置は前述のように広幅原稿を読み取り、複写する機能を有する。原稿送り及び読み取り装置６０３は、装置部６０３Ａと画像処理部６０３Ｂとからなり、装置部６０３Ａで読み取った画像（原稿）情報を画像処理部６０３Ｂでデジタル処理し、さらに、必要な画像処理を行って制御装置６００側に画像データを出力する。装置部６０３Ａでは、原稿入り口６０３Ａ１から原稿を挿入し、原稿は搬送ローラ６０３Ａ２によって搬送路６０３Ａ３を排紙トレイまで搬送される。原稿はこの搬送の過程で読み取り位置を通り、読み取り位置で前述の図２８に示した光学装置の等倍センサ１によって読み取られる。

画像処理部６０３Ｂは、画像増幅部Ｂ１、Ａ／Ｄ変換回路Ｂ２、シェーディング補正回路Ｂ３、画像処理回路Ｂ４、同期制御回路Ｂ５及び読み取り制御回路Ｂ６からなる。ＣＣＤ１によって原稿上の光学画像が電気信号に変換された画像信号は画像増幅回路Ｂ１によって増幅され、Ａ／Ｄ変換回路Ｂ２、同期制御回路Ｂ５及び読み取り制御回路Ｂ６にそれぞれ入力される。Ａ／Ｄ変換回路Ｂ２に入力された画像信号はシェーディング補正回路Ｂ３でシェーディング補正が行われ、画像処理回路Ｂ４でガンマ補正などの必要な画像処理が行われた後、画像ページメモリ部６０２Ａ１−１に転送され、記憶される。

同期制御回路Ｂ５では、画像増幅回路Ｂ１から入力された画像信号に基づいてＦＧＡＴＥ信号、ＬＳＹＮＣ信号を生成し、発光素子書き込み制御回路６０２Ａ２−１に出力する。読み取り制御回路Ｂ６では、同期制御回路Ｂ５からの信号を受けて読み取り制御を実行し、制御信号をシステム制御装置６０２Ａ１−２に出力する。

制御回路６０２は画像情報記憶装置６０２Ａ１、複写回路６０２Ａ２からなる。画像情報記憶装置６０２Ａ１はさらに画像ページメモリ部６０２Ａ１−１とシステム制御部６０２Ａ１−２を備え、複写回路６０２Ａ２は書き込み装置に含まれる発光素子書き込み制御回路６０２Ａ２−１とプリンタ駆動制御回路６０２Ａ２−２を備えている。また、プリンタエンジン６０１は駆動回路６０５、発光素子２１、発光素子駆動回路２１ｃ、および制御装置６０４を備え、操作装置６０４はさらに操作制御回路６０４Ｂ及び操作パネル６０４Ａを含んでいる。

このように構成されたプリンタエンジン６０１とその制御回路６０２では、操作パネル６０４Ａからの操作入力により操作制御回路６０４Ｂが作動し、画像ページメモリ部６０２Ａ１−１からの画像データの読み出し、発光素子書き込み制御回路６０２Ａ２−１による発光素子２１への制御信号の出力、プリンタ駆動制御回路６０２Ａ２−２による書き込みに伴う用紙搬送、現像装置の駆動などプリンタエンジン６０１に対する制御信号の出力などが行われる。プリンタエンジン６０１側では、発光素子書き込み制御回路６０２Ａ２−１からの制御信号に基づいて発光素子ヘッド制御回路２１ｃが発光素子２１の駆動制御を行い、感光体に光り書き込みを行う。一方、駆動装置６０５はプリンタ駆動制御回路６０２Ａ２−２からの制御信号に基づいて、用紙搬送、帯電、現像、転写、定着などの作像ユニットを駆動し、用紙に対して可視画像を形成させる。

図３は前述のように構成された画像形成装置の原稿画像の読み取りに使用される本発明の実施例１に係る光学装置の構成を示す平面図である。この光学装置は、照らされた原稿面上の画像を電気信号に変換するための複数の光学素子２１ａからなる受光素子群２１を備えた光学装置である。原稿面に対して物理的に移動を伴い（図示ｙ方向）、前記受光素子群２１における各素子２１ａが前記物理的移動方向に所定の距離をもって配置されており、前記受光素子２１ａを実装する基板より温度膨張係数が小さい部材によって前記所定の距離を保持するように構成されている。

すなわち、受光素子２１ａをライン状に配置して搭載し、距離Ｐｙで平行かつ千鳥状に配置された第１の基板２２及び第２の基板２３を両基板２２，２３に対して直交する方向に配置された保持部材２４によって結合した例である。保持部材２４と第１及び第２の基板２２，２３は、保持部材２４の両端部に前記第１及び第２の基板２２，２３の異なる側の端部を結合し、第１及び第２の基板２２，２３が平行であって、主走査方向に伸びるように受光素子の並び位置２６が設定されている。図２では符号２５で結合位置を示す。

図４は実施例２を説明するための基板部の平面図である。従来は図４（ａ）に示すように同一の基板３２′上に受光素子３１を並設していた。これに対し、本実施例２では、図４（ｂ）に示すように従来、１枚の基板３２′で構成していたものを２枚の基板３２，３３とし、両者を結合部材３４によって一体に結合したものである。

この実施例２に係る光学装置は、照らされた原稿面上の画像を電気信号に変換するための複数の受光学素子３１ａからなる受光素子群３１を備えた光学装置である。前記受光素子群３１における各素子３１ａが、その並び方向に所定の距離をもって配置される光学装置であって、前記受光素子３１ａを実装する基板３２，３３と同じ温度膨張係数もしくは近い温度膨張係数の部材（結合部材）３４によって前記所定の距離を保持するように結合され、一体にとなるように構成されている。

すなわち、受光素子３１ａを基板３２，３３上にライン状に配置して搭載し、中央部で同じ材質の部材３４、あるいは近い温度膨張係数の部材３４によって前記所定の距離Ｒｘを保持するように構成したものである。

その他、特に説明しない各部は前述の実施例１と同等に構成されているので、重複する説明は省略する。

図５は前述のように構成された画像形成装置のＬＥＤ書き込み部２０４の構成を示す平面図である。この実施例は実施例１（図３参照）における受光素子２１ａを発光素子４１ａに置き換え、受光素子群４１としたものである。その他の各部は実施例１と同等なので、同等な各部には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。

前記実施例１及び３のように構成すると、保持部材２４の温度膨張係数が小さいことから、図３の説明で用いた温度による変動許容値に対してＰｙの距離余裕度が増加する。後述の実施例１３で例示した鋼板の温度膨張係数は約１２［１０^−６／℃］であり、この場合には図４の説明と同じ条件での距離は１６．６［ｍｍ］以下とすることができ、距離が大きくなるレイアウトが可能となる。

図６は前述のように構成された画像形成装置のＬＥＤ書き込み部２０４の構成を示す平面図である。この実施例は実施例２（図４参照）における受光素子３１ａを発光素子５１ａに置き換え、受光素子群５１としたものである。その他の各部は実施例１と同等なので、同等な各部には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。

また、前記実施例２及び４のようにｘ方向において基板３２，３３を他の基板３４で結合する構成すると、温度膨張係数の差がなくなるもしくは小さくなることから、図４の説明で用いた温度による変動許容値に対してＲｘの距離余裕度が増加する。温度膨張係数約２４［１０^−６／℃］のアルミ板材を用いた場合には図４の説明と同じ条件での距離は５０［ｍｍ］以下とすることができ、距離が大きくなるレイアウトが可能となり、同じ温度膨張係数の場合には制約がなくすことができる。

この実施例は、前記基板と前記保持部材とを結合する位置間隔と、前記所定の距離との比が、前記基板材の温度膨張係数と、前記基板の温度膨張係数と前記保持部材の温度膨張係数の差分の比となるようにした例である。

まず、図７に示すように実施例１における素子の並びのｙ方向の距離をＰｙ、各基板２２，２３と保持部材２４との結合間隔をＱｙとする。今基板２２，２３をガラスエポキシ、保持部材２４を鋼板で構成し、温度変化が５０［℃］の条件で、仮に距離Ｐｙで結合した場合と距離Ｑｙで結合した場合のそれぞれの素子並び位置の変動を比較すると、距離Ｑｙで結合した場合の変動が小さくなることがわかる。すなわち、仮に距離Ｐｙで結合した場合の変動距離Δｐｙ０をそれぞれ
Δｐｙ０＝Ｐｙ×１２［１０^−６／℃］×５０［℃］
Ｐｙ＝１５［ｍｍ］
とすると
Δｐｙ０＝９［μｍ］
となり、距離Ｑｙで結合した場合の変動距離Δｐｙは、
Δｐｙ＝Ｑｙ×１２［１０^−６／℃］×５０［℃］−（Ｑｙ−Ｐｙ）×２０［１０^−６／℃］×５０［℃］
で、Ｐｙ＝１５［ｍｍ］、Ｑｙ＝２０［ｍｍ］とすると
Δｐｙ＝７［μｍ］
となる。

更に上記距離Ｐｙと距離Ｑｙを基板２２，２３の温度膨張係数ｋと保持部材２４の温度膨張係数ｋｇからなる比（Ｐｙ：Ｑｙ＝ｋ−ｋｇ：ｋ）で構成することにより変動をなくすことができる。すなわち、距離Ｑｙで結合した部分での変動距離Δｑｙは、
Δｑｙ＝Ｑｙ×１２［１０^−６／℃］×５０［℃］
となり、結合位置から並び位置までの変動距離Δｓｙは、
Δｓｙ＝（１／２）×（Ｑｙ−Ｐｙ）×２０［１０^−６／℃］×５０［℃］
となる。Ｐｙ＝８［ｍｍ］、Ｑｙ＝２０［ｍｍ］とすると
Δｑｙ＝１２［μｍ］
Δｓｙ＝６［μｍ］
となり結合位置から並び位置までの変動距離は２箇所なので、
Δｑｙ＝Δｓｙ×２
となり、変動がキャンセルされていることが分かる。

その他、特に説明しない各部は前述の実施例１ないし５と同等に構成されているので、重複する説明は省略する。

図８は少なくとも１つの前記所定の距離を保持する保持部材に、温度変動を小さくする機構を備えた実施例６の構成を示す図である。この実施例では、前記各実施例における保持部材２４，３４の温度変動を小さくするためにファン６１とダクト６２を備え、ダクト６２の吹き出し口を保持部材２４，３４に対向させたものである。これにより、ファン６１によって吸引されたエアがダクト６２によって案内されて保持部材２４，３４に当たり、保持部材２４，３４を冷却することができる。なお、符号２２，３２，２３，３３は実施例２ないし５で示した基板であり、符号１２は等倍レンズである。

その他、特に説明しない各部は前述の実施例１と同等に構成されているので、重複する説明は省略する。

図９は所定の距離Ｐｙをもって配置される受光素子及び発光素子（以下、両者をともに指すときは光学素子２０と称す）を実装した基板２２，３２の少なくとも前記保持部材２４で固定された位置近傍が、温度による伸縮分逃げる構造とした実施例７の構成を示す図である。

基板２２，３２の温度膨張係数が大きくとも、保持部材２４として温度膨張係数が小さい材質のものを選択すると、基板２２，２３に設けられた素子間のｙ方向の距離をＰｙとして隙間（空間）６３を設けておくと、素子列に直交する方向の伸縮量が大であったとしても結合部を中心に両側に膨張するので、前記距離Ｐｙの変動距離は保持部材２４の伸縮量に依存することになり、伸縮量は最小で済むことになる。

その他、特に説明しない各部は前述の実施例１ないし６と同等に構成されているので、重複する説明は省略する。

図１０は前記所定の距離をもって配置される受光素子又は発光素子（光学素子２０）を実装した基板２８の少なくとも前記保持部材２４で固定された位置近傍にスリット２９を設けた実施例８の構成を示す図である。このようにスリット２９を設けると、保持部材２４で結合した近傍に温度による伸縮した基板分の保持部材２４への応力を、基板２８上のスリット２９によってなくすことができ、保持部材２４で結合した距離を保持部材２４の精度で保持することができる。この実施例８では図６に示した実施例５の結合位置２５でスリット間を結合している。これにより実施例５で説明したように保持部材２４の保持位置では、変動もキャンセルすることができる。

その他、特に説明しない各部は前述の実施例１と同等に構成されているので、重複する説明は省略する。

図１１は原稿面及び被走査面に焦点をもつ前記受光素子又は発光素子（光学素子２０）の光路が、前記原稿面及び前記被走査面の接平面（図１２符号１２ｂ）方向に対して垂直となるように保つ機構を備えた実施例９の構成を示す図である。図１１（ａ）は図８に示した実施例８の構成と実施例１の構成を組み合わせたもので、素子群を千鳥状に配置し、保持部材２４で基板２２，２３の１箇所を保持したものである。これにより１つの素子群がＡ４縦対応だとすると、その３倍の幅の広幅まで読み取り、あるいは書き込むことができる。その際、実施例１，３あるいは５の効果を得ることができる。

図１１（ｂ）は図１０に示した実施例８の構成と図９に示した実施例８の構成を組み合わせたもので、素子群を千鳥状に配置し、保持部材２４でスリット２９の入った基板２８の１箇所を保持したものである。このように構成すると、実施例８と同様の効果を得ることができる。

図１２は図１１のレンズ保持機構を被走査面との関係で示す図で、前記基板の受光素子又は発光素子（光学素子２０）の実装面と前記光学素子２０の光軸が垂直になるように保持している。図１２において、レンズ１２はフレーム８１に支持され、前記レンズ１２の出射側にはそれぞれ発光素子２１が２列に設けられている。発光素子２１は基板８２に搭載され、保持部材８３によって保持されている。この実施例では、原稿面又は被走査面８６（感光体ドラム表面）に焦点をもつ前記光学素子２０の光軸２０ａが、前記原稿面又は前記被走査面８６の接平面１２ｂに対して垂直となるように前記フレーム８１に保持される。

なお、この実施例では、被走査面８６が円筒面に、具体的には感光体ドラムによって構成されているので、前記レンズ１２は被走査面８６に対して垂直、言い換えればレンズ１２の光軸が円筒の軸心（軸線）で交わるように配置されているが、例えば原稿読み取りに使用する場合には原稿は平面の場合が多いため、そのときには、レンズ１２の光軸１２ａが原稿面に垂直になるように保持される。従って、この場合には、レンズ１２は光軸１２ａが平行になるように配置される。

図１３は前記基板と前記光学素子２０が、レンズ１２の光軸１２ａ方向に焦点深度を調整する機構を有する実施例９の変形例を示す図である。

この例では、図１２における光学素子レンズ１２に対して基板８２を光軸１２方向に移動可能に保持できるようにした。このようにレンズ１２の光軸１２ａ方向に光学素子２０を移動可能に保持すると、レンズ１２の焦点深度内の適切な位置に光学素子２０を位置させることができる。

この移動可能に保持する機構として、この実施例では、基板８２の中央部を固定ネジ８５で保持部材８３に固定し、両側（光学素子２０配設側）の調整ネジ８４によって前記保持部材８３に対して移動可能に保持させ、基板８２の両側を調整ネジ８４によって進出後退させ、前記基板８２によって一体的に調整できるようにしている。このように構成すると、調整ネジ８４によって前記固定ネジ８５によって固定された部分を中心にレンズ１２の光軸に沿ってほぼ進出後退させることができる。

図１３のように構成した場合、レンズ１２の光軸１２ａ方向に距離を調整することができるが、調整量が多い場合には光軸１２ａに対して垂直性が保持できなくなる。そこで、図１４に示した変形例では、垂直性を保持した状態でレンズ１２の光軸１２ａ方向の焦点深度調整を行うことができるようにした。すなわち、図１３の例では基板８２がフレーム８１に対して移動できるようにしているが、図１４の例では、基板８２をレンズ１２の光軸１２ａに対して垂直に位置させて保持し、２列に並んだ光学素子２０のそれぞれを独立して調整ネジ８４によって調整できるようにした。これにより、調整ネジ８４を回転させることにより、基板８２が光軸１２ａに対して垂直状態を保持したまま、レンズ１２に対して進出後退することができる。その結果、レンズ１２の焦点深度内の適切な位置に光学素子２０を位置させることができる。その際、進出後退の距離に関係なく、基板８２の光軸１２ａに対する垂直性を保持できるので、実施例１１に比べて調整幅が非常に大きくなる。

その他、特に説明しない各部は前述の実施例１ないし８と同等に構成され、同等に機能する。

この実施例は、保持部材に温度検知素子を設け、この温度検知素子からの検知信号に基づいて前記保持部材の伸縮長を求め、被走査面上の距離に基づいて画像読み取りデータ及び画像形成データの繋ぎ目処理に前記伸縮長を反映するようにした例である。

図１５ないし図１８は前述の図３ないし図６の保持部材２４，３４のほぼ中央部分に温度検知素子４０１を設けた例を示す図である。温度検知素子４０１は図１９の要部分解斜視図に示すように、保持部材２４，３４の表面に接するように設けられた導熱材４０２上に配置され、押さえ部材４０３によって導熱材４０２上に押さえ付けた状態で、ねじなどの固定材４０４によって固定される。また、図２０に示すように温度検知素子４０１に取り付け部４０５が一体的に設けられているものでは、前記取り付け部４０５を保持部材２４，３４に固定材４０４によって直接取り付けるようにすることもできる。

なお、図１６（ａ）、図１８（ａ）は従来例を、図１６（ｂ）、図１８（ｂ）は本実施例をそれぞれ示す。

図２１は温度検出回路の回路構成を示す図で、温度検知素子４０１と抵抗４０６間の電圧（分圧）Ｖａを取り込んでＡ／Ｄ変換器でＡ／Ｄ変換し、変換されたデジタル値をマイコン４０８に取り込んで処理するようにしている。図２２（ａ）は本実施例に係る温度検知素子の温度と抵抗値との関係を示す特性図、図２２（ｂ）は温度検出回路の温度と電圧との関係を示す特性図である。図２２（ａ）では、２５℃の抵抗値を１としたときの特性を示し、図２２（ｂ）では、温度が２５℃のときの電圧が１Ｖ、１００℃のときの電圧が４Ｖとなる特性で、マイコン４０８で検出した電圧によって温度検知素子４０１によって検知されている温度が分かる。

図２３はマイコン４０８によって処理される温度検出処理の処理手順を示すフローチャートである。同図において、電圧Ｖａを検出し（ステップＳ１０１）、この電圧Ｖａから図２２（ｂ）の特性図を参照して温度を算出する（ステップＳ１０２）。温度が算出できれば、この温度から保持部材２４，３４の伸びを当該保持部材の線膨張係数に基づいて算出し（ステップＳ１０３）、その伸びから被走査面上の距離を算出し（ステップＳ１０４）、さらに画像の遅延量を算出（ステップＳ１０５）して処理を終える。保持部材２４はｙ方向で基板２２，２３を保持し、保持部材３４はｘ方向で基板３２，３３を保持しているので、前記被走査面上の距離とは、前者は距離Ｐｙ、後者は距離Ｐｘのことを意味する。そのため、ライン遅延量は前者に対応する副走査方向の遅延量のことである。

このようにして得られた遅延量は読み取りあるいは書き込み時の補正に使用される。図２４は読み取り装置における読み取り処理の処理手順を示すフローチャートである。読み取り装置では、千鳥状に配された受光素子群Ａと受光素子群Ｂとによって読み取られる。その際、受光素子群Ａが原稿移動方向に対して相対的に上流側に、受光素子群Ｂが下流側に位置している。この前提で、図２４のフローチャートに示した処理が実行される。

すなわち、画像読み取り方向上流側に位置する受光素子群３１の各素子３１ａによって受光した画像情報は受光回路で光電変換され（ステップＳ２０１）、画像増幅回路Ｂ１で増幅された後（ステップＳ２０２）、Ａ／Ｄ変換回路Ｂ２でＡ／Ｄ変換される（ステップＳ２０３）。一方、画像読み取り方向下流側に位置する受光素子群３２の各素子３２ａによって受光した画像情報は受光回路で光電変換され（ステップＳ２０５）、画像増幅回路Ｂ１で増幅された後（ステップＳ２０６）、Ａ／Ｄ変換回路Ｂ２でＡ／Ｄ変換される（ステップＳ２０７）。

受光素子群３１で受光し、Ａ／Ｄ変換された画像情報は図示しないライン遅延回路で、前記受光素子群３１，３２間のライン数だけ遅延され（ステップＳ２０４）、画像領域合成回路２０８で前記受光素子群３２のＡ／Ｄ変換回路後の画像信号と合成して１ラインの画像信号とし、下流の処理回路に渡す。なお、ステップＳ２０４のライン遅延処理では、ステップＳ１０５で算出された温度による伸縮量を考慮した遅延量に基づいて処理される。

図２５は画像書き込み装置側の処理手順を示すフローチャートである。画像書き込み装置、この実施形態では、図２における複写回路６０２Ａ２及びプリンタエンジン６０１に対応するが、この画像書き込み装置では、上流側の処理回路から渡された画像信号を千鳥状に配置された発光素子群２１に分ける必要から発光素子書き込み制御回路６０２Ａ２−１に含まれる画像領域分割回路によって分割される（ステップＳ３０１）。そして、画像書き込み方向上流側の発光素子群２１側がライン遅延回路で遅延され（ステップＳ３０２）、光変調回路で書き込み情報に応じて光変調し（ステップＳ３０３）、発光素子回路（発光素子ヘッド制御回路２１ｃ）によって発光素子２１を発光させ（ステップＳ３０４）、光書き込みを行う。一方、画像書き込み方向下流側の発光素子群２２については、画像領域分割回路で分割された画像領域の発光素子に対して、書き込み情報に応じて光変調回路で光変調し（ステップＳ３０５）、発光素子回路（発光素子ヘッド制御回路２１ｃ）によって発光素子２１を発光させ（ステップＳ３０６）、光書き込みを行う。これにより、千鳥状に配置された発光素子群２１、２２によって１ラインの書き込みが可能となる。

本実施例によれば、温度検知素子４０１を保持部材２４，３４に配置し、温度検知素子４０１からの検知信号に基づいて前記保持部材２４，３４の伸縮長を求めると共に、前記所定の距離Ｐｙ、Ｒｘ分の画像読み取りデータ及び画像形成データの繋ぎ処理に前記伸縮長を反映する。読み取り側（画像読み取り装置）では画像処理部Ｂ４で繋ぎ目処理を行い、その際に伸縮量に基づく補正を実施する。書き込み側（プリンタエンジン６０１）では発光素子書き込み制御回路６０２Ａ２−１で繋ぎ目処理を行い、その際に伸縮量に基づく補正を実施する。これにより、千鳥状に光学素子を配置し、隣接する光学素子群を保持部材で結合したときに、読み取り側でも書き込み側でも熱膨張によるズレを確実に補正することが可能となり、精度の良い継ぎ目処理を行うことができる。

その他、特に説明しない各部は前述の実施例１ないし８と同等に構成され、同等に機能する。

本発明の実施形態に係る画像形成装置としての広幅デジタル複写機の概略構成を示す図である。 本実施例に係る画像形成装置の制御構成を示すブロック図である。 実施例１に係る光学装置の構成を示す平面図である。 実施例２に係る光学装置の構成を示す平面図である。 実施例３における画像形成装置のＬＥＤ書き込み部の構成を示す平面図である。 実施例４における画像形成装置のＬＥＤ書き込み部の構成を示す平面図である。 実施例５における結合位置と素子間距離との関係を示す図である。 実施例６における保持部材に温度変動を小さくする送風手段を設けた例を示す図である。 実施例７における温度による伸縮分逃げる構造とした基板を示す図である。 実施例８におけるスリットを持った基板構造の一例を示す図である。 実施例９におけるレンズの光軸が被走査面の接平面方向に対して垂直となるように保持する構成を示す図である。 図１１の構成を発光素子として感光体の被走査面に光り書き込みを行う構造として示した図である。 図１２の変形例で発光素子のレンズ光軸方向の位置調整を可能とした例を示す図である。 図１３の変形例で発光素子のレンズ光軸と垂直にレンズ光軸方向の位置調整を可能とした例を示す図である。 実施例１０における温度検知素子の取り付け状態を示す図である。 実施例１０における温度検知素子の取り付け状態の他の例を示す図である。 実施例１０における温度検知素子の取り付け状態のさらに他の例を示す図である。 実施例１０における温度検知素子の取り付け状態のさらに他の例を示す図である。 温度検知素子の保持部材への取り付け例を示す図である。 温度検知素子の保持部材への取り付けの他の例を示す図である。 実施例１０における温度検知回路の回路構成を示す図である。 実施例１０における温度検知素子の特性図である。 実施例１０における温度検出処理の処理手順を示すフローチャートである。 実施例１０における千鳥状に配した受光素子を使用して読み取る場合の処理手順を示すフローチャートである。 実施例１０における千鳥状に配した発光素子を使用して発光する場合の処理手順を示すフローチャートである。 従来例に係る複数の受光素子（発光素子）を基板上に並べた光学装置の概略構成を示す図である。 他の従来例に係る複数の受光素子（発光素子）を基板上に並べた光学装置の概略構成を示す図である。 画像読み取り装置に用いられる従来からの等倍光学装置の一例を示す図である。 画像形成装置で用いられる従来からの等倍光学装置の一例を示す図である。

符号の説明

１２ レンズ
１２ａ 光軸
１２ｂ 接平面
２１，３１ 受光素子群
２９ スリット
４１，５１ 発光素子群
２２，２３，３２，３３ 基板
２４，３４ 連結部材
６１ ファン
６２ ダクト
６３ 隙間
８４ 調整ネジ

Claims (17)

1. 読み取り又は書き込みに使用される複数の光学素子群を備え、前記読み取り又は書き込み面に対して物理的に移動を伴い、前記複数の光学素子群のうち隣接する光学素子群が前記物理的移動方向に所定の距離をもって配置される光学装置において、
   前記光学素子群が実装された基板より小さな温度膨張係数を有する連結部材によって前記隣接する光学素子群が実装された基板を連結し、前記所定の距離を保持することを特徴とする光学装置。
2. 読み取り又は書き込みに使用される複数の光学素子群を備え、前記複数の光学素子群の各群が所定の距離をもってライン状に配置される光学装置において、
   前記光学素子群が実装された基板と同等の温度膨張係数を有する連結部材によって前記隣接する光学素子群が実装された基板を連結し、前記所定の距離を保持することを特徴とする光学装置。
3. 前記基板を連結する連結部材の結合位置間の距離が前記所定の距離より長いことを特徴とする請求項１又は２記載の光学装置。
4. 前記基板を連結する連結部材の結合位置間の距離と前記所定の距離との比が、前記基板の温度膨張係数と、前記基板の温度膨張係数と前記保持部材の温度膨張係数の差分の比となるように設定されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光学装置。
5. 前記所定の距離を保持する連結部材の少なくとも１つに、前記連結部材の温度による伸縮量を小さくする手段を設けたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の光学装置。
6. 前記所定の距離をもって配置される基板の前記連結部材で結合された位置近傍に温度による伸縮量を逃がす手段を設けたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の光学装置。
7. 前記伸縮量を逃がす手段が隙間又はスリットであることを特徴とする請求項６記載の光学装置。
8. 前記光学素子群の各光学素子が焦点位置に位置するように前記各光学素子毎に結像機能を有する光学素子を設けたことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の光学装置。
9. 前記結像機能を有する光学素子の光軸が前記読み取り面又は書き込み込み面の読み取り又は書き込み位置の接平面に対して垂直になるように保持することを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の光学装置。
10. 前記読み取り又は書き込みに使用される光学素子を、前記結像機能を有する光学素子の焦点深度内の所望の位置に位置させる調整手段を備えていることを特徴とする請求項９記載の光学装置。
11. 前記光学素子が実装された基板を前記光学素子の光軸に対して垂直に保持することを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の光学装置。
12. 前記連結部材に温度検知手段を設け、当該温度検知手段の検知信号に基づいて前記連結部材の伸縮量を求め、当該伸縮量から前記所定の距離分に対応した補正を行う補正手段を備えていることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の光学装置。
13. 前記連結部材が鋼板からなることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の光学装置。
14. 前記光学素子が読み取りに使用される受光素子からなることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の光学装置。
15. 前記光学素子が書き込みに使用される発光素子からなることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の光学装置。
16. 請求項１４記載の光学装置を備えていることを特徴とする画像読み取り装置。
17. 請求項１５記載の光学装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。

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