JP2008110596A - Line head and image formation device using it - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、被走査面に対して光ビームを走査するラインヘッド及びそれを用いた画像形成装置に関する。 The present invention relates to a line head that scans a surface to be scanned with a light beam and an image forming apparatus using the line head.
被走査面に対して光ビームを走査するラインヘッドとしては、例えば特許文献1に記載の画像装置のように、基板であるベースプレートに発光素子である発光ダイオード素子(LED(Light Emitting Diode))を複数個配列して構成される発光素子グループ(同特許文献における「発光ダイオード素子アレイ」)を用いたものが提案されている。 As a line head that scans a scanned surface with a light beam, a light emitting diode element (LED (Light Emitting Diode)) that is a light emitting element is provided on a base plate that is a substrate, for example, as in the image device described in Patent Document 1. A device using a plurality of light emitting element groups ("light emitting diode element array" in the same patent document) arranged in a plurality has been proposed.
特許文献1記載の画像装置は、複数の発光素子グループの各々に対して結像レンズが1つずつ対応する複数の結像レンズを有する樹脂製のレンズプレートを、スペーサを介して対向配置している。ここで、ベースプレート、レンズプレートおよびスペーサの線膨張係数を−30〜100℃の温度範囲で−2〜3×10−6/℃の範囲とし、ベースプレート、レンズプレートおよびスペーサ間の温度変化による相対位置のずれを抑えている。 In the image device described in Patent Document 1, a resin lens plate having a plurality of imaging lenses each corresponding to one imaging lens for each of a plurality of light emitting element groups is disposed to face each other with a spacer interposed therebetween. Yes. Here, the linear expansion coefficients of the base plate, the lens plate, and the spacer are set in the range of −2 to 3 × 10 −6 / ° C. in the temperature range of −30 to 100 ° C., and the relative position due to the temperature change among the base plate, the lens plate, and the spacer. The deviation is suppressed.
また、LEDアレイチップと結像レンズとの間の空間を、遮光部材である遮光板等によってボックス状に囲み、LEDアレイチップからの光が隣の空間あるいは外部に漏れて出て印字品質を悪化させる現象、いわゆるクロストークの発生を抑制する構成が知られている(特許文献2参照)。 In addition, the space between the LED array chip and the imaging lens is enclosed in a box shape by a light shielding plate or the like that is a light shielding member, and light from the LED array chip leaks into the adjacent space or outside to deteriorate print quality. The structure which suppresses generation | occurrence | production phenomenon, what is called a crosstalk, is known (refer patent document 2).
つまり、遮光部には、複数の発光素子グループの各々に対して導光孔が1つずつ対応するように複数の導光孔が設けられる。かかる導光孔は、対応する発光素子グループから、該発光素子グループに対応する結像レンズへ向けて設けられる。そして、発光素子グループから射出される光ビームは、該発光素子グループが対応する導光孔を通過して、該発光素子グループに対応する結像レンズに入射することとなる。換言すれば、発光素子グループから射出された光ビームのうち導光孔を通過した光ビームのみが、該発光素子グループに対応する結像レンズに入射する。そして、結像レンズに入射した光ビームが被走査面に結像されて、被走査面にスポットが形成される。 That is, the light shielding portion is provided with a plurality of light guide holes so that one light guide hole corresponds to each of the plurality of light emitting element groups. The light guide hole is provided from the corresponding light emitting element group toward the imaging lens corresponding to the light emitting element group. Then, the light beam emitted from the light emitting element group passes through the light guide hole corresponding to the light emitting element group and enters the imaging lens corresponding to the light emitting element group. In other words, only the light beam that has passed through the light guide hole among the light beams emitted from the light emitting element group enters the imaging lens corresponding to the light emitting element group. Then, the light beam incident on the imaging lens is imaged on the surface to be scanned, and a spot is formed on the surface to be scanned.
ラインヘッドにおいて、クロストークの発生を抑えるために、遮光部材である遮光板等を設けた場合、レンズプレートと遮光板等を全面接着すると、遮光板等とレンズプレートとの熱伸縮の違いから、温度変化が生じるとそりが生じてしまう。このそりは、本来のスポットの形成位置からのずれを生じさせる。 In the line head, in order to suppress the occurrence of crosstalk, when a light shielding plate or the like as a light shielding member is provided, if the lens plate and the light shielding plate are bonded together, the difference in thermal expansion and contraction between the light shielding plate and the lens plate, If the temperature changes, warping will occur. This warpage causes a deviation from the original spot formation position.
つまり、上述のようなラインヘッドを構成するに際して、遮光部とレンズアレイとしてのレンズプレートを全面接着すると、温度変化によってラインヘッドがそるとの問題が発生する可能性がある。すなわち、遮光部とレンズアレイとの線膨張係数の違いから、温度変化に伴う遮光部とレンズアレイとの熱伸縮に差が生じる場合があり、特に、かかる熱伸縮の差はラインヘッドの長手方向において顕著となる。その結果、ラインヘッドがそってしまう場合があった。そして、かかるそりは、スポット形成位置のずれの要因となる。 That is, when the above-described line head is configured, if the light shielding portion and the lens plate as the lens array are bonded together, there is a possibility that the line head may be deflected due to a temperature change. That is, a difference in thermal expansion / contraction between the light-shielding part and the lens array due to a temperature change may occur due to a difference in coefficient of linear expansion between the light-shielding part and the lens array. Becomes prominent. As a result, the line head may be warped. Such warpage becomes a cause of deviation of the spot forming position.
一方、遮光板等とレンズプレートとを全面接着しない場合、遮光板等とレンズプレートとの熱伸縮の違いから、温度変化が生じると結像レンズと対応する遮光板等との相対位置がずれてしまい、発光素子から射出される光ビームが対応する結像レンズ以外の位置に入射し、いわゆるゴーストを発生させ、良好なスポットが得られないという問題がある。特に、レンズプレートの基板にガラスを用い、遮光部材に金属、樹脂等を用いた場合に、この問題は顕著である。また、このようなラインヘッドを用いた画像形成装置においては、画像が劣化する。 On the other hand, when the light shielding plate and the lens plate are not adhered to the entire surface, the relative position between the imaging lens and the corresponding light shielding plate is shifted due to a difference in thermal expansion and contraction between the light shielding plate and the lens plate. Therefore, there is a problem that the light beam emitted from the light emitting element is incident on a position other than the corresponding imaging lens, so that a so-called ghost is generated, and a good spot cannot be obtained. In particular, this problem is remarkable when glass is used for the substrate of the lens plate and metal, resin, or the like is used for the light shielding member. Further, in an image forming apparatus using such a line head, the image deteriorates.
つまり、遮光部とレンズアレイとを全面接着しない場合であっても、温度変化に伴う遮光部とレンズアレイとの熱伸縮の違いから、温度変化が生じると、結像レンズと該結像レンズに対応する導光孔との相対位置がずれてしまう場合がある。そして、かかる相対位置のずれに起因して、発光素子グループから射出された光ビームが該発光素子グループに対応する結像レンズから外れた位置に入射する場合がある。その結果、いわゆるゴーストが発生して良好なスポットが得られないという問題が発生する可能性があった。特に、レンズアレイの基板の材質がガラスであって遮光部の材質が金属や炭素鋼である場合、かかるスポット形成不良が発生しやすい。なぜなら、ガラスの線膨張係数は金属や炭素鋼の線膨張係数と比較して小さく、その結果、レンズアレイと遮光部との線膨張係数の差が大きくなるからである。 In other words, even when the light shielding portion and the lens array are not adhered to the entire surface, if the temperature change occurs due to the difference in thermal expansion and contraction between the light shielding portion and the lens array due to the temperature change, the imaging lens and the imaging lens The relative position with the corresponding light guide hole may shift. In some cases, the light beam emitted from the light emitting element group is incident on a position deviated from the imaging lens corresponding to the light emitting element group due to the shift of the relative position. As a result, there is a possibility that a so-called ghost is generated and a good spot cannot be obtained. Particularly, when the material of the substrate of the lens array is glass and the material of the light shielding part is metal or carbon steel, such spot formation failure is likely to occur. This is because the linear expansion coefficient of glass is smaller than the linear expansion coefficient of metal or carbon steel, and as a result, the difference in the linear expansion coefficient between the lens array and the light shielding portion increases.
また、上述のようなラインヘッドにおいて、例えばスポット形成に関わる光ビームの光量を調整する等の目的で、絞り部が設けられる場合がある。つまり、絞り部は、発光素子グループと結像レンズとの間に配置され、結像レンズに入射する光ビームの光量を調整することができる。具体的には、絞り部は、該絞り部に設けられた絞り開口を有する。そして、発光素子グループから射出された光ビームのうち、絞り開口を通過した光ビームが結像レンズに入射可能である。そして、上述のように遮光部を備えるラインヘッドにおいては、遮光部に設けられた導光孔の内部に絞り部を配置することができる。 Further, in the line head as described above, there is a case where a diaphragm portion is provided for the purpose of adjusting the light quantity of a light beam related to spot formation, for example. In other words, the diaphragm unit is disposed between the light emitting element group and the imaging lens, and can adjust the amount of light beam incident on the imaging lens. Specifically, the aperture section has an aperture opening provided in the aperture section. Of the light beams emitted from the light emitting element group, the light beam that has passed through the aperture opening can enter the imaging lens. And in a line head provided with a light-shielding part as described above, the aperture part can be arranged inside the light guide hole provided in the light-shielding part.
しかしながら、発光素子グループが設けられている基板と遮光部との線膨張係数の違いから、温度変化に伴う基板と遮光部との熱伸縮に差が生じる場合があり、特に、かかる熱伸縮の差はラインヘッドの長手方向において顕著となる傾向にある。そして、かかる熱伸縮の違いから、発光素子グループと遮光部の絞り開口との相対位置がずれる場合がある。その結果、本来絞り開口を通過しないはずの光ビームが絞り開口を通過して迷光となる可能性がある。そして、このような迷光が結像レンズに入射すると、いわゆるゴーストが引き起こされて良好なスポットが得られないというスポット形成不良が発生する可能性がある。なお、本明細書において、本来絞り開口を通過しない光ビームのうち絞り開口を通過した光ビームを、「迷光」と称することとする。 However, a difference in the thermal expansion and contraction between the substrate and the light-shielding part due to a temperature change may occur due to the difference in linear expansion coefficient between the substrate on which the light emitting element group is provided and the light-shielding part. Tends to be prominent in the longitudinal direction of the line head. Then, due to the difference in thermal expansion and contraction, the relative position between the light emitting element group and the aperture opening of the light shielding portion may be shifted. As a result, there is a possibility that a light beam that should not pass through the aperture opening passes through the aperture opening and becomes stray light. When such stray light is incident on the imaging lens, a so-called ghost is caused and a spot formation defect that a good spot cannot be obtained may occur. In the present specification, a light beam that does not originally pass through the aperture opening and that passes through the aperture opening is referred to as “stray light”.
この発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、温度変化による遮光部とレンズアレイとの熱伸縮に違いが発生した場合であっても、ゴーストの発生を抑制して良好なスポット形成を可能とする技術の提供を第1の目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and even if a difference occurs in thermal expansion and contraction between the light-shielding portion and the lens array due to a temperature change, it is possible to suppress the occurrence of ghosts and form a favorable spot. The first object is to provide the technology.
また、この発明は、温度変化による基板と遮光部との熱伸縮に違いが発生した場合であっても、ゴーストの発生を抑制して良好なスポット形成を可能とする技術の提供を第2の目的とする。 Further, the present invention provides a second technique for suppressing the generation of ghosts and enabling good spot formation even when there is a difference in thermal expansion and contraction between the substrate and the light shielding portion due to temperature changes. Objective.
この発明にかかるラインヘッドは、上記目的を達成するため、長手方向に複数の発光素子グループを配置し、複数の発光素子グループのそれぞれは光ビームを射出する発光素子を複数有する基板と、複数の発光素子グループのそれぞれに対して結像レンズが1つずつ対応するように設けられた複数の結像レンズを有するレンズアレイと、基板とレンズアレイとの間に配置され、複数の発光素子グループのそれぞれに対して導光孔が1つずつ対応するように設けられた複数の導光孔を有する遮光部とを備え、複数の導光孔のそれぞれは、該導光孔に対応する発光素子グループから該発光素子グループが対応する結像レンズに向けて設けられて該発光素子グループからの光ビームを該結像レンズに案内し、レンズアレイと遮光部とは相互に離間して配置され、遮光部は、複数の導光孔のそれぞれに対して、該導光孔に入射した光ビームのうち一部の光ビームを該導光孔に対応する結像レンズに通過させる絞り開口が設けられた絞り部を有し、導光孔の長手方向における内径を長手導光孔径Dsと、結像レンズの長手方向における口径を長手レンズ径Dlと、絞り開口の長手方向における内径を長手絞り開口径Ddと定義したとき、長手絞り開口径Ddは長手導光孔径Dsよりも小さく、且つ、長手導光孔径Dsは長手レンズ径Dlよりも小さいことを特徴としている。 In order to achieve the above object, a line head according to the present invention includes a plurality of light emitting element groups arranged in a longitudinal direction, each of the plurality of light emitting element groups having a plurality of light emitting elements that emit light beams, and a plurality of light emitting element groups. A lens array having a plurality of imaging lenses provided so that one imaging lens corresponds to each of the light emitting element groups, and disposed between the substrate and the lens array. A light-shielding portion having a plurality of light guide holes provided so that one light guide hole corresponds to each, and each of the plurality of light guide holes is a light emitting element group corresponding to the light guide hole. The light emitting element group is provided toward the corresponding imaging lens to guide the light beam from the light emitting element group to the imaging lens, and the lens array and the light shielding portion are separated from each other. The light-shielding portion is disposed for each of the plurality of light guide holes, and a diaphragm aperture that allows a part of the light beams incident on the light guide holes to pass through the imaging lens corresponding to the light guide holes. The aperture in the longitudinal direction of the light guide hole is the longitudinal light guide hole diameter Ds, the aperture in the longitudinal direction of the imaging lens is the longitudinal lens diameter Dl, and the aperture aperture is elongated in the longitudinal direction. When defined as the aperture diameter Dd, the longitudinal aperture diameter Dd is smaller than the longitudinal light guide hole diameter Ds, and the longitudinal light guide hole diameter Ds is smaller than the longitudinal lens diameter Dl.
この発明にかかる画像形成装置は、上記目的を達成するため、表面が副走査方向に搬送される潜像担持体と、副走査方向に直交する主走査方向に対応する長手方向に複数の発光素子グループを配置し、複数の発光素子グループのそれぞれは光ビームを射出する発光素子を複数有する基板と、複数の発光素子グループのそれぞれに対して結像レンズが1つずつ対応するように設けられた複数の結像レンズを有し、複数の結像レンズそれぞれにより光ビームを結像して潜像担持体の表面にスポットを形成するレンズアレイと、基板とレンズアレイとの間に配置され、複数の発光素子グループのそれぞれに対して導光孔が1つずつ対応するように設けられた複数の導光孔を有する遮光部とを備え、複数の導光孔のそれぞれは、該導光孔に対応する発光素子グループから該発光素子グループが対応する結像レンズに向けて設けられて該発光素子グループからの光ビームを該結像レンズに案内し、記レンズアレイと遮光部とは相互に離間して配置され、遮光部は、複数の導光孔のそれぞれに対して、該導光孔に入射した光ビームのうち一部の光ビームを該導光孔に対応する結像レンズに通過させる絞り開口が設けられた絞り部を有し、導光孔の長手方向における内径を長手導光孔径Dsと、結像レンズの長手方向における口径を長手レンズ径Dlと、絞り開口の長手方向における内径を長手絞り開口径Ddと定義したとき、長手絞り開口径Ddは長手導光孔径Dsよりも小さく、且つ、長手導光孔径Dsは長手レンズ径Dlよりも小さいことを特徴としている。 In order to achieve the above object, an image forming apparatus according to the present invention has a latent image carrier whose surface is conveyed in the sub-scanning direction, and a plurality of light emitting elements in the longitudinal direction corresponding to the main scanning direction orthogonal to the sub-scanning direction. A plurality of light emitting element groups are arranged, and each of the plurality of light emitting element groups is provided with a substrate having a plurality of light emitting elements that emit light beams, and an imaging lens corresponding to each of the plurality of light emitting element groups. A plurality of imaging lenses, each of which is disposed between a lens array that forms a spot on the surface of the latent image carrier by imaging a light beam by each of the plurality of imaging lenses; A light shielding portion having a plurality of light guide holes provided so that one light guide hole corresponds to each of the light emitting element groups, and each of the plurality of light guide holes is provided in the light guide hole. Corresponding departure The light emitting element group is provided from the element group toward the corresponding imaging lens, guides the light beam from the light emitting element group to the imaging lens, and the lens array and the light shielding portion are arranged apart from each other. The light-shielding portion has, for each of the plurality of light guide holes, a stop aperture that allows a part of the light beam incident on the light guide hole to pass through the imaging lens corresponding to the light guide hole. The aperture portion is provided, the inner diameter in the longitudinal direction of the light guide hole is the longitudinal light guide hole diameter Ds, the aperture in the longitudinal direction of the imaging lens is the longitudinal lens diameter Dl, and the inner diameter in the longitudinal direction of the aperture opening is the longitudinal aperture. When defined as the aperture diameter Dd, the longitudinal aperture diameter Dd is smaller than the longitudinal light guide hole diameter Ds, and the longitudinal light guide hole diameter Ds is smaller than the longitudinal lens diameter Dl.
このように構成された発明(ラインヘッド、画像形成装置)は、複数の発光素子グループのそれぞれに対して結像レンズが1つずつ対応するように設けられた複数の結像レンズを有するレンズアレイと、複数の発光素子グループのそれぞれに対して導光孔が1つずつ対応するように設けられた複数の導光孔を有する遮光部とを備える。そして、複数の導光孔のそれぞれは、該導光孔に対応する発光素子グループから該発光素子グループに対応する結像レンズに向けて設けられている。したがって、発光素子グループが有する発光素子から射出された光ビームは、該発光素子グループに対応する導光孔を介して、該発光素子グループに対応する結像レンズに入射する。 The invention thus configured (line head, image forming apparatus) includes a lens array having a plurality of imaging lenses provided so that one imaging lens corresponds to each of the plurality of light emitting element groups. And a light shielding portion having a plurality of light guide holes provided so that one light guide hole corresponds to each of the plurality of light emitting element groups. Each of the plurality of light guide holes is provided from the light emitting element group corresponding to the light guide hole toward the imaging lens corresponding to the light emitting element group. Accordingly, the light beam emitted from the light emitting element included in the light emitting element group enters the imaging lens corresponding to the light emitting element group through the light guide hole corresponding to the light emitting element group.
そして、上記発明では、長手導光孔径Dsは長手レンズ径Dlよりも小さい。ここで、長手導光孔径Dsは導光孔の長手方向における内径であり、長手レンズ径Dlは結像レンズの長手方向における口径である。したがって、温度変化によって遮光部と結像レンズとの相対位置がずれたとしても、導光孔が結像レンズの口径の範囲から外れるとの状況の発生は抑制される。よって、導光孔を通過する光ビームは、該導光孔に対応する結像レンズに導かれる。つまり、発光素子グループから射出された光ビームが該発光素子グループに対応する結像レンズから外れた位置に入射して、ゴーストが発生するとの問題が抑制される。よって、上記発明では、温度変化によって遮光部と結像レンズとの相対位置がずれたとしても良好なスポット形成が可能となっており、上記第1の目的が達成されている。 In the above invention, the longitudinal light guide hole diameter Ds is smaller than the longitudinal lens diameter Dl. Here, the longitudinal light guide hole diameter Ds is the inner diameter in the longitudinal direction of the light guide hole, and the longitudinal lens diameter Dl is the aperture in the longitudinal direction of the imaging lens. Therefore, even if the relative position between the light shielding portion and the imaging lens is shifted due to a temperature change, the occurrence of a situation where the light guide hole is out of the aperture range of the imaging lens is suppressed. Therefore, the light beam passing through the light guide hole is guided to the imaging lens corresponding to the light guide hole. That is, the problem that the light beam emitted from the light emitting element group is incident on the position deviated from the imaging lens corresponding to the light emitting element group and a ghost is generated is suppressed. Therefore, in the above invention, even if the relative position between the light shielding portion and the imaging lens is shifted due to a temperature change, it is possible to form a favorable spot, and the first object is achieved.
さらに、上記発明では、遮光部は、複数の導光孔のそれぞれに対して、該導光孔に入射した光ビームのうち一部の光ビームを該導光孔に対応する結像レンズに通過させる絞り開口が設けられた絞り部を有する。したがって、発光素子グループから射出された光ビームのうち結像レンズに入射する光ビームは、絞り部に設けられた絞り開口を通過する光ビームである。つまり、上記発明は、絞り部を有することで、不要な光ビームが結像レンズに入射することを抑制している。 Furthermore, in the above-described invention, the light-shielding portion passes, for each of the plurality of light guide holes, a part of the light beam incident on the light guide hole to the imaging lens corresponding to the light guide hole. And a diaphragm portion provided with a diaphragm aperture. Therefore, the light beam incident on the imaging lens among the light beams emitted from the light emitting element group is a light beam that passes through the aperture opening provided in the aperture section. In other words, the above-described invention suppresses an unnecessary light beam from entering the imaging lens by having the stop portion.
そして、上記発明では、長手絞り開口径Ddは長手導光孔径Dsよりも小さく、且つ、長手導光孔径Dsは長手レンズ径Dlよりも小さい。ここで、長手絞り開口径Ddは絞り開口の長手方向における内径である。したがって、温度変化による基板と遮光部との熱伸縮の差に起因して、発光素子グループと該発光素子グループに対応する絞り開口との相対位置が長手方向にずれて迷光が発生した場合であっても、迷光の結像レンズへの入射は抑制される。 In the above invention, the longitudinal aperture diameter Dd is smaller than the longitudinal light guide hole diameter Ds, and the longitudinal light guide hole diameter Ds is smaller than the longitudinal lens diameter Dl. Here, the longitudinal aperture diameter Dd is an internal diameter in the longitudinal direction of the aperture. Therefore, stray light is generated due to the relative position between the light emitting element group and the aperture opening corresponding to the light emitting element group being shifted in the longitudinal direction due to the difference in thermal expansion and contraction between the substrate and the light shielding portion due to temperature change. However, the incidence of stray light on the imaging lens is suppressed.
つまり上記発明では、長手導光孔径Dsは長手レンズ径Dlよりも小さい。したがって、温度変化によって遮光部と結像レンズとの相対位置がずれたとしても、導光孔が結像レンズの口径の範囲から外れるとの状況の発生は抑制される。よって、迷光が発生した場合であっても、かかる迷光は、結像レンズに至る前に、該結像レンズのレンズ口径の範囲内にある導光孔により遮断される。その結果、上記発明では、迷光の結像レンズへの入射に起因したゴーストの発生が抑制されており、上記第2の目的が達成されている。 That is, in the above invention, the longitudinal light guide hole diameter Ds is smaller than the longitudinal lens diameter Dl. Therefore, even if the relative position between the light shielding portion and the imaging lens is shifted due to a temperature change, the occurrence of a situation where the light guide hole is out of the aperture range of the imaging lens is suppressed. Therefore, even when stray light is generated, the stray light is blocked by the light guide hole within the range of the lens diameter of the imaging lens before reaching the imaging lens. As a result, in the above invention, the occurrence of ghost due to the incidence of stray light on the imaging lens is suppressed, and the second object is achieved.
また、遮光部は一つまたは複数の遮光部材から成り、複数の導光孔は該遮光部材に対して設けられており、遮光部材に設けられた複数の導光孔のうち、長手方向の一方端部に位置する導光孔を一方端部導光孔と、長手方向の他方端部に位置する導光孔を他方端部導光孔と定義したとき、一方端部導光孔に対応する結像レンズの光軸と他方端部導光孔に対応する結像レンズの光軸との長手方向における距離Lと、レンズアレイの長手方向における線膨張係数αmと、遮光部材の長手方向における線膨張係数αsと、使用温度変動範囲Tと、長手導光孔径Dsと、長手レンズ径Dlとが、次式
Dl−(αs−αm)・L・T≧Ds
を満たすようにラインヘッドを構成しても良い。
Further, the light shielding portion is composed of one or a plurality of light shielding members, and the plurality of light guide holes are provided for the light shielding member, and one of the plurality of light guide holes provided in the light shielding member in the longitudinal direction is provided. When the light guide hole located at the end is defined as one end light guide hole and the light guide hole located at the other end in the longitudinal direction is defined as the other end light guide hole, it corresponds to the one end light guide hole. A distance L in the longitudinal direction between the optical axis of the imaging lens and the optical axis of the imaging lens corresponding to the other end light guide hole, a linear expansion coefficient αm in the longitudinal direction of the lens array, and a line in the longitudinal direction of the light shielding member The expansion coefficient αs, the operating temperature fluctuation range T, the longitudinal light guide hole diameter Ds, and the longitudinal lens diameter Dl are expressed by the following formula: Dl− (αs−αm) · L · T ≧ Ds
The line head may be configured to satisfy the above.
上式を満たすようにラインヘッドを構成した場合、使用温度変動範囲において、長手導光孔径Dsは長手レンズ径Dlよりも小さい。しかも、使用温度変動範囲で温度変化が発生して、遮光部と結像レンズとの相対位置がずれたとしても、導光孔が結像レンズの口径の範囲から外れるとの状況の発生は抑制される。よって、発光素子グループから射出された光ビームが該発光素子グループに対応する結像レンズから外れた位置に入射してゴーストが発生するとの問題が抑制されるとともに、迷光の結像レンズへの入射に起因したゴーストの発生が抑制されている。 When the line head is configured so as to satisfy the above formula, the longitudinal light guide hole diameter Ds is smaller than the longitudinal lens diameter Dl in the operating temperature fluctuation range. In addition, even if the temperature change occurs in the operating temperature fluctuation range and the relative position between the light shielding part and the imaging lens shifts, the occurrence of the situation where the light guide hole is out of the aperture range of the imaging lens is suppressed. Is done. Therefore, the problem that the light beam emitted from the light emitting element group is incident on the position deviated from the imaging lens corresponding to the light emitting element group to generate a ghost is suppressed, and the stray light is incident on the imaging lens. Occurrence of ghosts due to the occurrence is suppressed.
また、一方端部導光孔に対応する結像レンズの光軸と、他方端部導光孔に対応する結像レンズの光軸との長手方向における中間に位置する遮光部材の部分を、遮光部材の中央部と定義したとき、遮光部材は、中央部でレンズアレイに固定されるようにラインヘッドを構成しても良い。 Further, a portion of the light shielding member located in the middle in the longitudinal direction between the optical axis of the imaging lens corresponding to the one end light guide hole and the optical axis of the imaging lens corresponding to the other end light guide hole is shielded. When defined as the central part of the member, the light shielding member may constitute the line head so as to be fixed to the lens array at the central part.
つまり、遮光部材をレンズアレイに所定の固定位置で固定した場合、遮光部材とレンズアレイとの相対位置のずれは、遮光部材の固定位置近傍では、温度変化に依らず小さく抑えられる。一方、固定位置から長手方向に遠ざかるにつれて、遮光部材とレンズアレイとの相対位置のずれは大きくなる傾向にある。したがって、遮光部材における位置のうち固定位置から最も離れた位置と該固定位置との距離(最大距離)が小さく抑えられるように、固定位置が設定されることが好適である。 That is, when the light shielding member is fixed to the lens array at a predetermined fixing position, the relative position shift between the light shielding member and the lens array can be kept small in the vicinity of the light shielding member fixing position regardless of the temperature change. On the other hand, as the distance from the fixed position increases in the longitudinal direction, the relative position shift between the light shielding member and the lens array tends to increase. Therefore, it is preferable that the fixed position is set so that the distance (maximum distance) between the position farthest from the fixed position among the positions on the light shielding member and the fixed position can be kept small.
そこで、上記構成のように、遮光部材を中央部でレンズアレイに固定する、つまり中央部を固定位置とすることが好適である。このように構成した場合、固定位置は遮光部材の長手方向の略中央部となり、最大距離は遮光部材の長手方向長さの約半分となる。つまり、例えば固定位置をラインヘッドの長手方向端部とした場合の最大距離が遮光部材の長手方向長さと略同じとなることと比較して、上記構成では最大距離が小さく抑えられるため、上記構成は好適である。しかも、上記構成では、遮光部材は中央部で固定されるため、遮光部材とレンズアレイとの相対位置のずれは、中央部に対して長手方向に略対称となる。したがって、かかる相対位置ずれは、遮光部材全体において均一化されるとともに小さく抑えられるため、ゴーストの発生が抑えられて良好なスポット形成が可能となる。 Therefore, as described above, it is preferable that the light shielding member is fixed to the lens array at the central portion, that is, the central portion is set to a fixed position. In such a configuration, the fixing position is substantially the center in the longitudinal direction of the light shielding member, and the maximum distance is approximately half the longitudinal length of the light shielding member. That is, for example, the maximum distance when the fixed position is the longitudinal end of the line head is substantially the same as the length of the light shielding member in the longitudinal direction. Is preferred. In addition, in the above configuration, since the light shielding member is fixed at the central portion, the displacement of the relative position between the light shielding member and the lens array is substantially symmetrical in the longitudinal direction with respect to the central portion. Therefore, the relative positional deviation is made uniform and suppressed in the entire light-shielding member, so that generation of ghosts is suppressed and favorable spot formation is possible.
第1実施形態
図1は、本実施形態にかかる画像形成装置1および露光手段としてのラインヘッド29を示す図である。また、図2は図1の画像形成装置1およびラインヘッド29の電気的構成を示す図である。
First Embodiment FIG. 1 is a diagram showing an image forming apparatus 1 according to the present embodiment and a
画像形成装置1は、ブラック(K),シアン(C),マゼンダ(M),イエロー(Y)の4色のトナーを重ね合わせてカラー画像を形成するカラーモードと、ブラック(K)のトナーのみを用いてモノクロ画像を形成するモノクロモードとを選択的に実行可能である。図1において、画像形成装置1は、各色に対応した画像を形成するためのラインヘッド29を備えている。なお、図1はカラーモード実行時に対応する図である。
The image forming apparatus 1 includes a color mode in which four color toners of black (K), cyan (C), magenta (M), and yellow (Y) are superimposed to form a color image, and only black (K) toner. It is possible to selectively execute a monochrome mode for forming a monochrome image using. In FIG. 1, the image forming apparatus 1 includes a
図2において、この画像形成装置1では、ホストコンピューターなどの外部装置から画像形成指令がCPUやメモリなどを有するメインコントローラMCに与えられると、このメインコントローラMCはエンジンコントローラECに制御信号などを与えるとともに画像形成指令に対応するビデオデータVDをヘッドコントローラHCに与える。また、このヘッドコントローラHCは、メインコントローラMCからのビデオデータVDとエンジンコントローラECからの垂直同期信号Vsyncおよびパラメータ値とに基づき各色のラインヘッド29を制御する。これによって、エンジン部EGが所定の画像形成動作を実行し、複写紙、転写紙、用紙およびOHP用透明シート等のシートに画像形成指令に対応する画像を形成する。
In FIG. 2, in the image forming apparatus 1, when an image forming command is given from an external device such as a host computer to a main controller MC having a CPU, a memory, etc., the main controller MC gives a control signal to the engine controller EC. At the same time, the video data VD corresponding to the image formation command is given to the head controller HC. The head controller HC controls the
図1において、画像形成装置1は、ハウジング本体3を備えている。ハウジング本体3内には、電源回路基板、メインコントローラMC、エンジンコントローラECおよびヘッドコントローラHCを内蔵する電装品ボックス5が設けられている。また、画像形成ユニット7、転写ベルトユニット8および給紙ユニット11もハウジング本体3内に配設されている。さらに、ハウジング本体3内には、2次転写ユニット12、定着ユニット13、シート案内部材15が配設されている。なお、給紙ユニット11および転写ベルトユニット8については、それぞれ取り外して修理または交換を行うことが可能な構成になっている。
In FIG. 1, the image forming apparatus 1 includes a housing body 3. In the housing main body 3, an
画像形成ユニット7は、複数の異なる色の画像を形成する4個の画像形成ステーションY(イエロー用),M(マゼンダ用),C(シアン用),K(ブラック用)を備えている。また、各画像形成ステーションY,M,C,Kには、それぞれの色のトナー像がその表面に形成される潜像担持体としての感光体ドラム21が設けられている。各感光体ドラム21はそれぞれ専用の駆動モータに接続され、図中矢印D21の方向に所定速度で回転駆動される。これにより被走査面としての感光体ドラム21の表面211が副走査方向に搬送されることとなる。
The image forming unit 7 includes four image forming stations Y (for yellow), M (for magenta), C (for cyan), and K (for black) for forming a plurality of different color images. Each of the image forming stations Y, M, C, and K is provided with a
感光体ドラム21の周囲には、回転方向に沿って帯電部23、ラインヘッド29、現像部25および感光体クリーナ27が配設されている。これらによって、それぞれ帯電動作、静電潜像形成動作、トナー現像動作およびクリーニング動作が実行される。カラーモード実行時は、全ての画像形成ステーションY,M,C,Kで形成されたトナー像を転写ベルトユニット8が有する転写ベルト81に重ね合わせてカラー画像を形成するとともに、モノクロモード実行時は、画像形成ステーションKで形成されたトナー像のみを用いてモノクロ画像を形成する。なお、図1において、画像形成ユニット7の各画像形成ステーションは構成が互いに同一のため、図示の便宜上一部の画像形成ステーションのみに符号をつけて、他の画像形成ステーションについては符号を省略する。
A charging
帯電部23は、その表面が弾性ゴムで構成された帯電ローラを備えている。この帯電ローラは帯電位置で感光体ドラム21の表面211と当接して従動回転するように構成されており、感光体ドラム21の回転動作に伴って感光体ドラム21に対して従動方向に周速で従動回転する。また、この帯電ローラは、図示しない帯電バイアス発生部に接続されており、帯電バイアス発生部からの帯電バイアスの給電を受けて帯電部23と感光体ドラム21が当接する帯電位置で感光体ドラム21の表面211を帯電させる。
The charging
ラインヘッド29は、帯電部23により帯電された感光体ドラム21の表面211に対して光を照射して表面211に静電潜像を形成する。以下に、図2に基づいて、ラインヘッド29の制御について詳しく説明する。画像形成指令に含まれる画像データは、メインコントローラMCの画像処理部51に入力される。そして、該画像データに対して種々の画像処理が施されて各色のビデオデータVDが作成されるとともに、該ビデオデータVDがメイン側通信モジュール52を介してヘッドコントローラHCに与えられる。また、ヘッドコントローラHCでは、ビデオデータVDはヘッド側通信モジュール53を介してヘッド制御モジュール54に与えられる。このヘッド制御モジュール54には、上記したように静電潜像形成に関連するパラメータ値を示す信号と垂直同期信号VsyncがエンジンコントローラECから与えられている。そして、これらの信号およびビデオデータVDなどに基づきヘッドコントローラHCは各色のラインヘッド29に対して素子駆動を制御するための信号を作成し、各ラインヘッド29に出力する。こうすることで、各ラインヘッド29において図示しない発光素子2951(図3参照)の作動が適切に制御されて画像形成指令に対応する静電潜像が形成される。なお、発光素子2951を備えたラインヘッド29の構成については後に詳しく述べる。
The
図1において、現像部25は、その表面にトナーを担持する現像ローラ251を有する。そして、現像ローラ251と電気的に接続された図示しない現像バイアス発生部から現像ローラ251に印加される現像バイアスによって、現像ローラ251と感光体ドラム21とが当接する現像位置において、帯電トナーが現像ローラ251から感光体ドラム21に移動してラインヘッド29により形成された静電潜像が顕在化され、トナー像となる。
In FIG. 1, the developing
このように上記現像位置において顕在化されたトナー像は、感光体ドラム21の回転方向D21に搬送された後、後に詳述する転写ベルト81と各感光体ドラム21が当接する1次転写位置TR1において転写ベルト81に1次転写される。
The toner image that has been made visible at the development position in this way is conveyed in the rotational direction D21 of the
また、感光体ドラム21の回転方向D21の1次転写位置TR1の下流側で且つ帯電部23の上流側に、感光体ドラム21の表面211に当接して感光体クリーナ27が設けられている。この感光体クリーナ27は、感光体ドラム21の表面211に当接することで1次転写後に感光体ドラム21の表面211に残留するトナーをクリーニング除去する。
A
また、各画像形成ステーションY,M,C,Kの感光体ドラム21、帯電部23、現像部25および感光体クリーナ27は、感光体カートリッジとしてユニット化されている。また、各感光体カートリッジには、該感光体カートリッジに関する情報を記憶するための不揮発性メモリがそれぞれ設けられている。そして、エンジンコントローラECと各感光体カートリッジとの間で無線通信が行われる。こうすることで、各感光体カートリッジに関する情報がエンジンコントローラECに伝達されるとともに、各メモリ内の情報が更新記憶される。
The
転写ベルトユニット8は、駆動ローラ82と、図1において駆動ローラ82の左側に配設される従動ローラ83(ブレード対向ローラ)と、これらのローラに張架され図示矢印D81の方向(搬送方向)へ循環駆動される転写ベルト81とを備えている。また、転写ベルトユニット8は、転写ベルト81の内側に、感光体カートリッジ装着時において各画像形成ステーションY,M,C,Kが有する感光体ドラム21各々に対して一対一で対向配置される、4個の1次転写ローラ85Y,85M,85C,85Kを備えている。これらの1次転写ローラ85は、それぞれ図示しない1次転写バイアス発生部と電気的に接続される。そして、後に詳述するように、カラーモード実行時は、図1に示すように全ての1次転写ローラ85Y,85M,85C,85Kを画像形成ステーションY,M,C,K側に位置決めすることで、転写ベルト81を画像形成ステーションY,M,C,Kそれぞれが有する感光体ドラム21に押し遣り当接させて、各感光体ドラム21と転写ベルト81との間に1次転写位置TR1を形成する。そして、適当なタイミングで上記1次転写バイアス発生部から1次転写ローラ85に1次転写バイアスを印加することで、各感光体ドラム21の表面211上に形成されたトナー像を、それぞれに対応する1次転写位置TR1において転写ベルト81表面に転写してカラー画像を形成する。
The
一方、モノクロモード実行時は、4個の1次転写ローラ85のうち、カラー1次転写ローラ85Y,85M,85Cをそれぞれが対向する画像形成ステーションY,M,Cから離間させるとともにモノクロ1次転写ローラ85Kのみを画像形成ステーションKに当接させることで、モノクロ画像形成ステーションKのみを転写ベルト81に当接させる。その結果、モノクロ1次転写ローラ85Kと画像形成ステーションKとの間にのみ1次転写位置TR1が形成される。そして、適当なタイミングで前記1次転写バイアス発生部からモノクロ1次転写ローラ85Kに1次転写バイアスを印加することで、各感光体ドラム21の表面211上に形成されたトナー像を、1次転写位置TR1において転写ベルト81表面に転写してモノクロ画像を形成する。
On the other hand, when the monochrome mode is executed, among the four primary transfer rollers 85, the color
さらに、転写ベルトユニット8は、モノクロ1次転写ローラ85Kの下流側で且つ駆動ローラ82の上流側に配設された下流ガイドローラ86を備える。また、この下流ガイドローラ86は、モノクロ1次転写ローラ85Kが画像形成ステーションKの感光体ドラム21に当接して形成する1次転写位置TR1での1次転写ローラ85Kと感光体ドラム21との共通内接線上において、転写ベルト81に当接するように構成されている。
Further, the
給紙ユニット11は、シートを積層保持可能である給紙カセット77と、給紙カセット77からシートを一枚ずつ給紙するピックアップローラ79とを有する給紙部を備えている。ピックアップローラ79により給紙部から給紙されたシートは、レジストローラ対80において給紙タイミングが調整された後、シート案内部材15に沿って2次転写位置TR2に給紙される。
The
2次転写ユニット12は、2次転写ローラ121と駆動ローラ82とを備えている。駆動ローラ82は、転写ベルト81を図示矢印D81の方向に循環駆動するとともに、2次転写ローラ121のバックアップローラを兼ねている。駆動ローラ82の周面には、厚さ3mm程度、体積抵抗率が1000kΩ・cm以下のゴム層が形成されており、金属製の軸を介して接地することにより、図示しない2次転写バイアス発生部から2次転写ローラ121を介して供給される2次転写バイアスの導電経路としている。このように駆動ローラ82に高摩擦で、且つ衝撃吸収性を有するゴム層を設けることにより、駆動ローラ82と2次転写ローラ121との当接部分である2次転写位置TR2へのシートが進入する際の衝撃が転写ベルト81に伝達しにくく、画質の劣化を防止することができる。2次転写ローラ121は、転写ベルト81に対して離当接自在に設けられ、図示しない2次転写ローラ駆動機構により離当接駆動される。2次転写位置TR2に給紙されたシートには、転写ベルト81に転写された画像が2次転写される。
The
定着ユニット13は、ハロゲンヒータ等の発熱体を内蔵して回転自在な加熱ローラ131と、この加熱ローラ131を押圧付勢する加圧部132とを有している。加圧部132は、2つのローラ1321,1322と、これらに張架される加圧ベルト1323とで構成されている。画像が2次転写されたシートは、シート案内部材15により、加熱ローラ131と加圧部132の加圧ベルト1323とで形成するニップ部に案内され、該ニップ部において所定の温度で画像が熱定着される。加圧ベルト1323の表面のうち、2つのローラ1321,1322により張られたベルト張面を加熱ローラ131の周面に押し付けることで、加熱ローラ131と加圧ベルト1323とで形成するニップ部が広くとれるように構成されている。定着処理を受けたシートは、ハウジング本体3の上面部に設けられた排紙トレイ4に搬送される。
The fixing
また、画像形成装置1では、ブレード対向ローラ83に対向してクリーナ部71が配設されている。クリーナ部71は、クリーナブレード711と廃トナーボックス713とを備えている。クリーナブレード711は、その先端部を転写ベルト81を介してブレード対向ローラ83に当接することで、2次転写後に転写ベルト81に残留するトナーや紙粉等の異物を除去する。そして、このように除去された異物は、廃トナーボックス713に回収される。また、クリーナブレード711及び廃トナーボックス713は、ブレード対向ローラ83と一体的に構成されている。
In the image forming apparatus 1, a
以下に、ラインヘッド29を図に基づいて詳しく説明する。図3は、ラインヘッド29の概略を示す斜視図である。また、図4は、副走査方向YYに対応する幅方向LTDにおけるラインヘッド29の断面図である。図1および図3において、ラインヘッド29は、感光体ドラム21の軸方向(図1の紙面に対して垂直な方向)に配列された複数の発光素子2951からなる発光素子グループ295を備えるとともに、感光体ドラム21から離間配置されている。そして、これらの発光素子2951から、帯電部23により帯電された感光体ドラム21の被走査面である表面211に対して光を照射して表面211に静電潜像を形成する。
Below, the
図3において、ラインヘッド29は、主走査方向XXを長手方向LGDとするケース291を備えるとともに、かかるケース291の両端には、位置決めピン2911とねじ挿入孔2912が設けられている。そして、かかる位置決めピン2911を、感光体ドラム21を覆うとともに感光体ドラム21に対して位置決めされた図示しない感光体カバーに穿設された位置決め孔に嵌め込むことで、ラインヘッド29が感光体ドラム21に対して位置決めされている。そしてさらに、ねじ挿入孔2912を介して固定ねじを感光体カバーのねじ孔(図示省略)にねじ込んで固定することで、ラインヘッド29が感光体ドラム21に対して位置決め固定されている。つまり、ラインヘッド29の長手方向LGDが主走査方向XXに対応し、且つ、ラインヘッド29の幅方向LTDが副走査方向YYに対応するように、ラインヘッド29は配置されている。
In FIG. 3, the
図3および図4において、ケース291は、感光体ドラム21の表面211に対向する位置に結像レンズとしてのマイクロレンズMLが配列されたマイクロレンズアレイ299を保持するとともに、その内部に、マイクロレンズアレイ299に近い順番で、遮光部297と基板としてのガラス基板293とを備えている。ガラス基板293は透明基板である。マイクロレンズアレイ299、遮光部297およびガラス基板293は、主走査方向XXを長手方向LGDとする略直方体の外形状を有している。遮光部297には、マイクロレンズMLが配列された領域と対向する面に、段差部298が設けられている。段差部298によって、マイクロレンズMLと対向する導光孔2971が形成された遮光部297の領域とは離間している。ガラス基板293のうら面2932(ガラス基板293が有する2つの面のうち遮光部297に対向するおもて面2931と逆側の面)には、複数の発光素子グループ295が設けられている。図3に示すように、複数の発光素子グループ295は、ガラス基板293のうら面2932に、主走査方向XXに対応する長手方向LGD及び副走査方向YYに対応する幅方向LTDに互いに所定間隔だけ離れて2次元的に、離散的に並べて配置されている。ここで、複数の発光素子グループ295の各々は、図3内の円で囲んだ部分に示すように、複数の発光素子2951を2次元的に配列して構成されている。また、発光素子として有機EL素子が用いられる。つまり、ガラス基板293のうら面2932に有機EL素子が発光素子2951として配置されている。そして、複数の発光素子2951それぞれから感光体ドラム21の方向に射出される光ビームは、ガラス基板293を介して遮光部297へ向かう。なお、発光素子には、LED素子を用いることもできる。
3 and 4, the
図3および図4において、遮光部297には、複数の発光素子グループ295に対して一対一で複数の導光孔2971が穿設されている。つまり、複数の導光孔2971は、複数の発光素子グループ295のそれぞれに対して導光孔2971が1つずつ対応するように、遮光部297に対して設けられている。導光孔2971は、ガラス基板293に対する垂線と平行な線(図4中一点差線で示した)を中心軸として遮光部297を貫通する略円柱状の孔として穿設されている。つまり、発光素子グループ295に属する発光素子2951から出た光は、該発光素子グループ295に対応する導光孔2971によって、マイクロレンズMLに導かれる。そして、遮光部297に穿設された導光孔2971を通過した光ビームは、2点鎖線で示すように、マイクロレンズMLにより、感光体ドラム21の表面211にスポットとして結像されることとなる。
In FIG. 3 and FIG. 4, a plurality of
図4に示すように、固定器具2914によって、裏蓋2913がガラス基板293を介してケース291に押圧されている。つまり、固定器具2914は、裏蓋2913をケース291側に押圧する弾性力を有するとともに、かかる弾性力により裏蓋2913を押圧することで、ケース291の内部を光密に(つまり、ケース291内部から光が漏れないように、及び、ケース291の外部から光が侵入しないように)密閉している。なお、固定器具2914は、ケース291の長手方向LGDに複数箇所設けられている。また、発光素子グループ295は、封止部材294により覆われている。
As shown in FIG. 4, the
図5は、マイクロレンズアレイ299の概略を示す斜視図である。また、図6は、主走査方向XXに対応する長手方向LGDにおけるマイクロレンズアレイ299の断面図である。マイクロレンズアレイ299は、ガラス基板2991を有するとともに、ガラス基板2991を挟むように一対一で配置された2枚のレンズ2993A,2993Bにより構成されるレンズ対を複数有している。なお、これらレンズ2993A,2993Bは樹脂により形成することができる。
FIG. 5 is a perspective view showing an outline of the
以下に、マイクロレンズMLについて詳しく説明する。図6において、ガラス基板2991の表面2991Aには複数のレンズ2993Aが配置されるとともに、複数のレンズ2993Aに一対一で対応するように、複数のレンズ2993Bがガラス基板2991の裏面2991Bに配置されている。また、レンズ対を構成する2枚のレンズ2993A,2993Bは、相互に図中一点差線で示した光軸OAを共通にする。また、これら複数のレンズ対は、複数の発光素子グループ295に一対一で配置されている。なお、この明細書では、一対一の対を成すレンズ2993A,2993Bと、かかるレンズ対によって挟まれたガラス基板2991とから成る光学系を「マイクロレンズML」と称することとする。結像レンズとしてのマイクロレンズMLは、発光素子グループ295の配置に対応して、主走査方向XXに対応する長手方向LGD及び副走査方向YYに対応する幅方向LTDに互いに所定間隔だけ離れて2次元的に配置されている。
Hereinafter, the microlens ML will be described in detail. In FIG. 6, a plurality of
図7は、複数の発光素子グループ295の配置を示す図である。本実施形態では、主走査方向XXに対応する長手方向LGDに4個の発光素子2951を所定間隔毎に並べて構成される発光素子列L2951を、副走査方向YYに対応する幅方向LTDに2列並べて、1つの発光素子グループ295を構成している。つまり、同図の2点鎖線で示される円形の1つのマイクロレンズMLの位置に対応して8個の発光素子2951が、発光素子グループ295を構成している。そして、複数の発光素子グループ295は次のように配置されている。
FIG. 7 is a diagram showing an arrangement of a plurality of light emitting element groups 295. In the present embodiment, two light emitting element rows L2951 configured by arranging four
主走査方向XXに対応する長手方向LGDに発光素子グループ295を所定個数(2個以上)並べて構成される発光素子グループ列L295(グループ列)が副走査方向YYに対応する幅方向LTDに3列並ぶように、発光素子グループ295は2次元的に配置されている。また、全ての発光素子グループ295は、互いに異なる主走査方向位置に配置されている。さらに、主走査方向位置が隣り合う発光素子グループ(例えば、発光素子グループ295C1と発光素子グループ295B1)の副走査方向位置が互いに異なるように、複数の発光素子グループ295は配置されている。なお、主走査方向位置及び副走査方向位置とはそれぞれ注目する位置の主走査方向成分及び副走査方向成分を意味する。また、本明細書において「発光素子グループの幾何重心」とは、同一の発光素子グループ295に属する全ての発光素子2951の位置の幾何重心を意味する。
A light emitting element group row L295 (group row) configured by arranging a predetermined number (two or more) of light emitting
そして、図4に示すように、かかる発光素子グループ295の配置に対応して、遮光部297に導光孔2971が穿設されるとともに、マイクロレンズMLが配置される。つまり、本実施形態においては、発光素子グループ295の重心位置と、導光孔2971の中心軸と、マイクロレンズMLの光軸OAとは、略一致するように構成されている。そして、図4に示すように、発光素子グループ295の発光素子2951から射出された光ビームは、対応する導光孔2971を介してマイクロレンズアレイ299に入射するとともに、マイクロレンズアレイ299により感光体ドラム21の表面211にスポットとして結像される。
Then, as shown in FIG. 4, corresponding to the arrangement of the light emitting
図8は、ケース291に収められた状態でのラインヘッド29の平面図である。遮光部297は、一つの遮光部材で構成されている。図9は、マイクロレンズアレイ299による結像状態を示す図である。図8において、マイクロレンズアレイ299の下に位置し、図示しない遮光部297の中央部は、固定用接着剤2977でマイクロレンズアレイ299に固定されている。マイクロレンズアレイ299の長手方向LGD(主走査方向XX)の両端部のマイクロレンズMLの光軸OA間の長さをLとする(つまり、長手方向LGDにおける光軸OA1と光軸OA2との距離をLとする)。図9において、導光孔2971の長手方向の内径をDs、マイクロレンズの長手方向の口径をDlとする。Lが決まれば、DsとDlとの関係は、マイクロレンズアレイ299の長手方向の線膨張係数をαm、遮光部297の長手方向の線膨張係数をαsとし、ラインヘッド29の使用温度変動範囲をTとすると式1の関係を満たすように決める。
Dl−(αs− αm)・L・T≧Ds ・・・式1
例えば、Lを320mm、使用温度変動範囲Tとして30℃、遮光部297の材質を鉄、チタン、ステンレス、マイクロレンズアレイ299のガラス基板2991の材質をガラス、耐熱ガラスにした場合のDs、Dlの値を以下の表に示す。
FIG. 8 is a plan view of the
Dl− (αs−αm) · L · T ≧ Ds Equation 1
For example, when L is 320 mm, the operating temperature variation range T is 30 ° C., the
以下に、マイクロレンズアレイ299による感光体ドラム21の表面211へのスポットの結像状態について説明する。図9において、ガラス基板293のうら面2932に、発光素子グループ295が設けられている。そして、この発光素子グループ295に対して、マイクロレンズMLが配置されている。また、遮光部297は、その一方面がガラス基板293のおもて面2931に対向するとともにその他方面が複数のマイクロレンズMLに対向するように配置されている。そして、遮光部297には、発光素子グループ295に対して、導光孔2971が、遮光部297の一方面から他方面に貫通して穿設されている。また、この導光孔2971は、対応するマイクロレンズMLの光軸OAに対して軸対称に穿設されている。さらに、遮光部297のマイクロレンズMLに対向する面には、図3および図4にも示したように段差部298が設けられ離間して配置されているので、マイクロレンズアレイ299および遮光部297が温度変化によって伸縮し、これらの相対位置がずれたとしても、互いが接触しないようになっている。例えば、マイクロレンズMLの口径が900μm、長手方向の長さが300mmの場合、20〜 30μmのずれが生じる。温度変化による相対位置のずれは、マイクロレンズアレイ299、遮光部297およびガラス基板293の長手方向LGDである主走査方向XXの長さが長いほど大きい。
Hereinafter, the state of image formation of spots on the
また、これらの図では、マイクロレンズアレイ299の結像特性を示すために、発光素子グループ295の幾何重心位置E0と、幾何重心位置E0より所定間隔だけ離れた位置E1,E2とから射出された光ビームの主光線の軌跡を1点鎖線で表している。かかる軌跡が示すように、各位置から射出された光ビームは、ガラス基板293のうら面2932に入射した後、ガラス基板293のおもて面2931から射出される。そして、ガラス基板293のおもて面2931から射出された光ビームは、マイクロレンズアレイ299を介して被走査面である感光体ドラム21の表面211に到達する。
In these figures, in order to show the imaging characteristics of the
発光素子グループ295の幾何重心位置E0から射出される光ビームは、感光体ドラム21の表面211と図6に示したマイクロレンズMLの光軸OAとの交点I0に結像される。これは、上述の通り、本実施形態では、発光素子グループ295の幾何重心位置E0がマイクロレンズMLの光軸OAの上に在ることに起因するものである。また、位置E1,E2から射出される光ビームは、それぞれ感光体ドラム21の表面211の位置I1,I2に結像される。つまり、位置E1から射出される光ビームは、主走査方向XXにおいてマイクロレンズMLの光軸OAを挟んで逆側の位置I1に結像されるとともに、位置E2から射出される光ビームは、主走査方向XXにおいてマイクロレンズMLの光軸OAを挟んで逆側の位置I2に結像される。即ち、マイクロレンズMLは、反転特性を有するいわゆる倒立光学系である。
The light beam emitted from the geometric gravity center position E0 of the light emitting
また、位置E1,E0の間の距離と比較して、光ビームが結像される位置I1,I0の間の距離は長い。即ち、本実施形態における上記光学系の倍率(光学倍率)の絶対値は1より大きい。つまり、本実施形態における上記光学系は、拡大特性を有するいわゆる拡大光学系である。このように本実施形態では、マイクロレンズMLが、本発明における「結像レンズ」として機能している。 Further, the distance between the positions I1 and I0 where the light beam is imaged is longer than the distance between the positions E1 and E0. That is, the absolute value of the magnification (optical magnification) of the optical system in the present embodiment is greater than 1. That is, the optical system in the present embodiment is a so-called magnifying optical system having magnifying characteristics. Thus, in this embodiment, the microlens ML functions as the “imaging lens” in the present invention.
図10は、ラインヘッド29によるスポット形成動作を示す図である。以下に、図2、図7、図10を用いて本実施形態におけるラインヘッドによるスポット形成動作を説明する。また、発明の理解を容易にするため、ここでは主走査方向XXに伸びる直線上に複数のスポットを並べて形成する場合について説明する。本実施形態では、感光体ドラム21の表面211を副走査方向YYに搬送しながら、ヘッド制御モジュール54により複数の発光素子を所定のタイミングで発光させることで、主走査方向XXに伸びる直線上に複数のスポットを並べて形成する。
FIG. 10 is a diagram showing a spot forming operation by the
図7において、本実施形態のラインヘッド29では、副走査方向位置Y1〜 Y6の各位置に対応して、副走査方向YY(幅方向LTD)に6組の発光素子列L2951が並べて配置されている。本実施形態では、同一の副走査方向位置にある発光素子列L2951は、略同一のタイミングで発光させるとともに、異なる副走査方向位置にある発光素子列L2951は、互いに異なるタイミングで発光させる。より具体的には、副走査方向位置Y1〜 Y6の順番で、発光素子列L2951を発光させる。そして、感光体ドラム21の表面211を副走査方向YYに搬送しながら、上述の順番で発光素子列L2951を発光させることで、表面211の主走査方向XXに伸びる直線上に複数のスポットを並べて形成する。
In FIG. 7, in the
かかる動作を、図7、図10を用いて説明する。最初に、副走査方向YYに最上流の発光素子グループ295A1,295A2,295A3,…に属する副走査方向位置Y1の発光素子列L2951の発光素子2951を発光させる。そして、かかる発光動作により射出される複数の光ビームは、上述の反転拡大特性を有する「結像レンズ」により、反転されつつ拡大されて感光体ドラム21の表面211に結像される。つまり、図10の「1回目」のハッチングパターンの位置にスポットが形成される。なお、同図において、白抜きの丸印は、未だ形成されておらず今後形成される予定のスポットを表す。また、同図において、符号295C1,295B1,295A1,295C2でラベルされたスポットは、それぞれに付された符号に対応する発光素子グループ295により形成されるスポットであることを示す。
Such an operation will be described with reference to FIGS. First, the
次に、同発光素子グループ295A1,295A2,295A3,…に属する副走査方向位置Y2の発光素子列L2951の発光素子2951を発光させる。そして、かかる発光動作により射出される複数の光ビームは、マイクロレンズMLにより、反転されつつ拡大されて感光体ドラム21の表面211に結像される。つまり、図10において、「2回目」のハッチングパターンの位置にスポットが形成される。ここで、感光体ドラム21の表面211の搬送方向が副走査方向YYであるのに対して、副走査方向YYの下流側の発光素子列L2951から順番に(つまり、副走査方向位置Y1,Y2の順番に)発光させたのは、マイクロレンズMLが反転特性を有することに対応するためである。
Next, the
次に、副走査方向YYの上流側から2番目の発光素子グループ295B1,295B2,295B3,…に属する副走査方向位置Y3の発光素子列L2951の発光素子2951を発光させる。そして、かかる発光動作により射出される複数の光ビームは、マイクロレンズMLより、反転されつつ拡大されて感光体ドラム21の表面211に結像される。つまり、図10の「3回目」のハッチングパターンの位置にスポットが形成される。
Next, the
次に、同発光素子グループ295B1,295B2,295B3,…に属する副走査方向位置Y4の発光素子列L2951の発光素子2951を発光させる。そして、かかる発光動作により射出される複数の光ビームは、マイクロレンズMLにより、反転されつつ拡大されて感光体ドラム21の表面211に結像される。つまり、図10の「4回目」のハッチングパターンの位置にスポットが形成される。
Next, the
次に、副走査方向YY最下流の発光素子グループ295C1,295C2,295C3,…に属する副走査方向位置Y5の発光素子列L2951の発光素子2951を発光させる。そして、かかる発光動作により射出される複数の光ビームは、マイクロレンズMLにより、反転されつつ拡大されて感光体ドラム21の表面211に結像される。つまり、図10の「5回目」のハッチングパターンの位置にスポットが形成される。
Next, the
そして最後に、同発光素子グループ295C1,295C2,295C3,…に属する副走査方向位置Y6の発光素子列L2951の発光素子2951を発光させる。そして、かかる発光動作により射出される複数の光ビームは、マイクロレンズMLにより、反転されつつ拡大されて感光体ドラム21の表面211に結像される。つまり、図10の「6回目」のハッチングパターンの位置にスポットが形成される。このように、1〜 6回目までの発光動作を実行することで、主走査方向XXに伸びる直線上に複数のスポットを並べて形成する。
Finally, the
このような本実施形態によれば、以下の効果がある。つまり、マイクロレンズアレイ299の材質の熱膨張率と遮光部297の材質の熱膨張率の差による相対位置のずれの大きな長手方向において、導光孔2971の長手方向の内径Dsが、マイクロレンズMLの長手方向の口径Dlよりも小さい。ここで、温度変化によって遮光部297が伸縮して、導光孔2971と対向するマイクロレンズMLとの相対位置がずれても、導光孔2971がマイクロレンズMLの口径の範囲から外れる可能性を少なくできる。したがって、導光孔2971を通過する光ビームは対向するマイクロレンズMLに導かれ、対向するマイクロレンズML以外の位置に入射することが少なくなり、ゴーストの発生を抑えることができ、良好なスポットが形成されるラインヘッド29を得ることができる。
According to this embodiment, there are the following effects. That is, the inner diameter Ds of the
また、遮光部297の導光孔2971の内径DsとマイクロレンズMLの口径Dlとが、式1で決められた値で形成される。式1によれば、ラインヘッド29の使用温度変動範囲において、温度変化が生じても、導光孔2971の内径Dsが結像レンズの口径Dlより小さくなるので、遮光部297が伸縮して導光孔2971の対向するマイクロレンズMLに対する相対位置がずれて導光孔2971がマイクロレンズMLの口径の範囲から外れる可能性をより少なくできる。
Dl−(αs− αm)・L・T≧Ds ・・・式1
In addition, the inner diameter Ds of the
Dl− (αs−αm) · L · T ≧ Ds Equation 1
また、遮光部297のマイクロレンズアレイ299に対する相対位置を、遮光部297の長手方向の両端部から略同距離の位置である中心部付近で固定することによって、より正確に決めることができる。また、遮光部297の端部付近で固定した場合と比較して、中心部付近で固定されているため、両端部2980までの距離を略同じで短くでき、固定部からの温度変化による伸縮を略同じ大きさで小さくできる。したがって、伸縮によるずれも略均一で小さくなり、ゴーストの発生を抑えることができ、良好なスポットが形成されるラインヘッド29を得ることができる。
In addition, the relative position of the
また、前述の効果を有するラインヘッド29と同一構成を有する露光手段を備えているので、クロストークおよびゴーストの発生を抑制できる。したがって、本来の位置に結像したスポットから画像を形成でき、画質の劣化の少ない画像形成装置1を得ることができる。
In addition, since the exposure unit having the same configuration as the
第2実施形態
図11は、ケース291に収められた状態でのラインヘッド29の別の構成を示す平面図である。マイクロレンズアレイ299は省略してある。遮光部297は、遮光部材297Aと遮光部材297Bとを備えている。遮光部材297A,297Bは、間隙2975を介して主走査方向XXに対応する長手方向LGDに配置されている。間隙2975は、副走査方向YYに対応する幅方向LTDに位置をずらして並んだ3個の導光孔2971を斜めに串刺しするように設けられている。各遮光部材297A,297Bの長手方向の両端部2980から略同距離にある各遮光部材297A,297Bの中央部は、固定用接着剤2977で図示しないマイクロレンズアレイ299に固定されている。
Second Embodiment FIG. 11 is a plan view showing another configuration of the
遮光部材297Aの長手方向の両端部の導光孔2971に対向するマイクロレンズMLの光軸OA間の長さをL1とする(つまり、長手方向LGDにおける光軸OAa1と光軸OAa2との距離をL1とする)。遮光部材297Bの長手方向の両端部の導光孔2971に対向するマイクロレンズMLの光軸OA間の長さをL2とする(つまり、長手方向LGDにおける光軸OAb1と光軸OAb2との距離をL2とする)。ここで、導光孔2971は、対応するマイクロレンズMLの光軸OAに対して軸対称に穿設されている。それぞれの遮光部材297A、297Bについても、L1、L2に対応して、式2,式3をそれぞれ満たすように導光孔2971の内径Ds、マイクロレンズMLの口径Dlを形成する。
Dl−(αs−αm)・L1・T≧Ds ・・・式2
Dl−(αs−αm)・L2・T≧Ds ・・・式3
The length between the optical axes OA of the microlenses ML facing the
Dl− (αs−αm) · L1 · T ≧
Dl− (αs−αm) · L2 · T ≧ Ds Equation 3
このような本実施形態によれば、以下の効果がある。つまり、一つの長い遮光部材から構成される場合の相対位置のずれと比較して、分割された遮光部材297Aおよび297Bの一つ当たりの相対位置のずれは、長さが短いので小さくできる。したがって、発光素子2951から射出された光ビームが、対向するマイクロレンズML以外の位置に入射することを少なくなり、ゴーストの発生を抑えることができ、良好なスポットが形成されるラインヘッド29を得ることができる。特に、マイクロレンズアレイ299の材質の熱膨張率と遮光部297の材質の熱膨張率の差が大きく、温度変化によって内径Dsと口径Dlとの大きさの違いが大きくなり、内径Dsを極端に小さく、あるいは口径Dlを極端に大きくしなければならない場合に有効である。
According to this embodiment, there are the following effects. That is, compared to the relative position shift in the case of a single long light blocking member, the relative position shift per one of the divided
第3実施形態
図12および図13は、第3実施形態での主走査方向XXに対応する長手方向LGDにおけるラインヘッド29を示す断面図である。図12および図13に示すラインヘッド29は、上述したラインヘッド29と同様に、ガラス基板293と遮光部297とマイクロレンズアレイ299とを備える。そして、ガラス基板293の裏面2932には、複数の発光素子グループ295が配置されている。そして、各発光素子グループ295から射出される光ビームは、ガラス基板293の裏面2932から表面2931へ向いて進行する。
Third Embodiment FIGS. 12 and 13 are cross-sectional views showing a
マイクロレンズアレイ299は、発光素子グループ295からの光の進行方向で、ガラス基板293に対向して配置されている。マイクロレンズアレイ299は、複数のマイクロレンズMLを有している。かかる複数のマイクロレンズMLは、複数の発光素子グループ295のそれぞれに対してマイクロレンズMLが1つずつ対応するように設けられている。
The
遮光部297は、一方面がヘッド基板293に対向するとともに他方面がマイクロレンズアレイ299に対向するように配置される。このとき、遮光部297は、ヘッド基板293に対して当接する一方、マイクロレンズアレイ299に対して離間している。つまり、遮光部297には、マイクロレンズMLが配列された領域と対向する面に、段差部298が設けられている。そして、段差部298によって、マイクロレンズMLと対向する導光孔2971が形成された遮光部297の領域とは離間している。また、遮光部297には、複数の導光孔2971が設けられている。これら複数の導光孔2971は、複数の発光素子グループ295のそれぞれに対して導光孔2971が1つずつ対応するように設けられている。つまり、複数の導光孔2971のそれぞれは、該導光孔2971が対応する発光素子グループ295から該発光素子グループ295が対応するマイクロレンズMLに向けて穿設して設けられている。したがって、発光素子グループ295から射出された光ビームは、該発光素子グループ295が対応する導光孔297により、該発光素子グループ295が対応するマイクロレンズMLに導かれる。
The
図12および図13に示すラインヘッド29は、次の点で上述してきたラインヘッド29と異なる。つまり、図12および図13に示すラインヘッドは、導光孔2971の内部に絞り部Dpを備える。絞り部Dpは、絞り開口Dpaが設けられている。かかる絞り開口Dpaは、図12および図13に示すように、マイクロレンズMLに対して開口しているとともに、発光素子グループ295に対して開口している。したがって、発光素子グループ295から射出された光ビームの一部は、絞り開口Dpaを通過してマイクロレンズMLに入射する一方、該光ビームのその他は、絞り部Dpに遮断されてマイクロレンズMLに入射しない。
The
図12では、マイクロレンズアレイ299の結像特性を示すために、発光素子グループ295の幾何重心位置E0と、幾何重心位置E0より所定間隔だけ離れた位置E1,E2とから射出された光ビームの主光線の軌跡を1点鎖線で表している。かかる軌跡が示すように、各位置から射出された光ビームは、ガラス基板293のうら面2932に入射した後、ガラス基板293のおもて面2931から射出される。また、位置E0〜E2から射出された光ビームは、何れも絞り開口Dpaの中心を通過する。そして、ガラス基板293のおもて面2931から射出された光ビームは、マイクロレンズアレイ299を介して被走査面である感光体ドラム21の表面211に到達する。
In FIG. 12, in order to show the imaging characteristics of the
発光素子グループ295の幾何重心位置E0から射出される光ビームは、感光体ドラム21の表面211とマイクロレンズMLの光軸OAとの交点I0に結像される。これは、発光素子グループ295の幾何重心位置E0がマイクロレンズMLの光軸OAの上に在ることに起因するものである。また、位置E1,E2から射出される光ビームは、それぞれ感光体ドラム21の表面211の位置I1,I2に結像される。つまり、位置E1から射出される光ビームは、主走査方向XXにおいてマイクロレンズMLの光軸OAを挟んで逆側の位置I1に結像されるとともに、位置E2から射出される光ビームは、主走査方向XXにおいてマイクロレンズMLの光軸OAを挟んで逆側の位置I2に結像される。即ち、マイクロレンズMLは、反転特性を有するいわゆる倒立光学系である。
The light beam emitted from the geometric gravity center position E0 of the light emitting
また、位置E1,E0の間の距離と比較して、光ビームが結像される位置I1,I0の間の距離は長い。即ち、本実施形態における上記光学系の倍率(光学倍率)の絶対値は1より大きい。つまり、本実施形態における上記光学系は、拡大特性を有するいわゆる拡大光学系である。 Further, the distance between the positions I1 and I0 where the light beam is imaged is longer than the distance between the positions E1 and E0. That is, the absolute value of the magnification (optical magnification) of the optical system in the present embodiment is greater than 1. That is, the optical system in the present embodiment is a so-called magnifying optical system having magnifying characteristics.
そして、図12および図13が示すように、長手導光孔径Dsは長手レンズ径Dlよりも小さい。ここで、長手導光孔径Dsは、導光孔2951の長手方向LGDにおける内径である。また、長手レンズ径DlはマイクロレンズMLの長手方向LGDにおける口径である。したがって、温度変化によって遮光部297とマイクロレンズMLとの相対位置がずれたとしても、次の図14に示すように、導光孔2971がマイクロレンズMLの口径の範囲から外れるとの状況の発生は抑制される。
As shown in FIGS. 12 and 13, the longitudinal light guide hole diameter Ds is smaller than the longitudinal lens diameter Dl. Here, the longitudinal light guide hole diameter Ds is an inner diameter in the longitudinal direction LGD of the
図14は、導光孔2971とマイクロレンズMLとの位置関係を示す図である。図14は、マイクロレンズMLの光軸OAの方向から、マイクロレンズMLと導光孔2971を見た場合を示している。そして、同図が示すように、長手導光孔径Dsが長手レンズ径Dlがよりも小さいため、導光孔2971はマイクロレンズMLの口径の範囲にある。ここで、導光孔2971がマイクロレンズMLの口径の範囲にある状況とは、同図に示すように、マイクロレンズMLの光軸方向から見たときに、導光孔2971のレンズ側開口部2971aの全部がマイクロレンズMLの内部にある状況である。
FIG. 14 is a diagram showing a positional relationship between the
よって、導光孔2971を通過する光ビームは、該導光孔2971に対応するマイクロレンズMLに導かれる。つまり、発光素子グループ295から射出された光ビームが該発光素子グループ295に対応するマイクロレンズMLから外れた位置に入射して、ゴーストが発生するとの問題が抑制される。よって、図12および図13で示した実施形態では、温度変化によって遮光部297とマイクロレンズMLとの相対位置がずれたとしても良好なスポット形成が可能となっている。また、図14を用いた本実施形態の効果の説明から理解できるように、長手導光孔径Dsは、即ち、導光孔2971のレンズ側開口部2971aの長手方向LGDにおける内径である。
Therefore, the light beam passing through the
さらに、図12および図13で示した実施形態では、遮光部297は、導光孔2971の内部に、該導光孔2971に対応する発光素子グループ295から該導光孔2971に対応するマイクロレンズMLに向う光ビームのうち一部の光ビームが通過する絞り開口Dpaが穿設された絞り部Dpを有する。したがって、発光素子グループ295から射出された光ビームのうちマイクロレンズMLに入射する光ビームは、絞り部Dpに穿設された絞り開口Dpaを通過する光ビームである。つまり、図12および図13で示す実施形態は、絞り部Dpを有することで、不要な光ビームがマイクロレンズMLに入射することを抑制している。
Further, in the embodiment shown in FIG. 12 and FIG. 13, the
そして、長手絞り開口径Ddは長手導光孔径Dsよりも小さく、且つ、長手導光孔径Dsは長手レンズ径Dlよりも小さい。ここで、長手絞り開口径Ddは絞り開口Dpaの長手方向LGDにおける内径である。したがって、温度変化によるガラス基板293と遮光部297との熱伸縮の差に起因して、発光素子グループ295と該発光素子グループ295に対応する絞り開口Dpとの相対位置が長手方向LGDにずれて迷光が発生した場合であっても、迷光のマイクロレンズMLへの入射は抑制される。
The longitudinal aperture diameter Dd is smaller than the longitudinal light guide hole diameter Ds, and the longitudinal light guide hole diameter Ds is smaller than the longitudinal lens diameter Dl. Here, the longitudinal aperture diameter Dd is the inner diameter in the longitudinal direction LGD of the aperture opening Dpa. Accordingly, the relative position between the light emitting
上述の通り、長手導光孔径Dsは長手レンズ径Dlよりも小さい。したがって、温度変化によって遮光部297とマイクロレンズMLとの相対位置がずれたとしても、導光孔2971がマイクロレンズMLの口径の範囲から外れるとの状況の発生は抑制される。よって、迷光が発生した場合であっても、かかる迷光は、マイクロレンズMLに至る前に、該マイクロレンズMLのレンズ口径の範囲内にある導光孔2971により遮断される。
As described above, the longitudinal light guide hole diameter Ds is smaller than the longitudinal lens diameter Dl. Therefore, even if the relative position between the
図15は、迷光のマイクロレンズMLの入射が抑制される様子を示す図である。つまり、図15は、温度変化に起因してガラス基板293と遮光部297との間で熱伸縮の差が発生した場合を示している。そして、かかる熱伸縮の差の発生により、図15では、発光素子グループ295は、導光孔2971に対して同図の左方向(長手方向LGDの矢印方向と逆の方向)にずれている。その結果、図15では、位置E2にある発光素子2951から射出された光ビームの一部が、迷光SLとなって絞り開口Dpaを通過している。しかしながら、長手導光孔径Dsは長手レンズ径Dlよりも小さいため、迷光SLはマイクロレンズMLに至る前に導光孔2971によりその進行が遮断されている。具体的には、図15に示すように、迷光SLは、導光孔2971の内壁面上の位置BLPに入射し、それ以上の進行が妨げられている。このようにして、迷光SLのマイクロレンズMLへの入射に起因したゴーストの発生が抑制されている。なお、ここで迷光SLとは、発光素子グループ295と該発光素子グループ295に対応する導光孔2971との間にずれが無ければ本来絞り開口Dpaを通過しない光ビームのうち、発光素子グループ295と導光孔2971とのずれにより絞り開口Dpaを通過してしまった光ビームである。
FIG. 15 is a diagram illustrating how stray light is prevented from entering the microlens ML. That is, FIG. 15 shows a case where a difference in thermal expansion / contraction occurs between the
ところで、図12および図13に示した実施形態においても、図8または図11で示したように、遮光部297または遮光部材297A、297B(遮光部297等)は、中央部でレンズアレイ299に固定されることが好適である。つまり、遮光部297等をレンズアレイ299に所定の固定位置で固定した場合、遮光部297等とレンズアレイ299との相対位置のずれは、遮光部297等の固定位置近傍では、温度変化に依らず小さく抑えられる。一方、固定位置から長手方向LGDに遠ざかるにつれて、遮光部297等とレンズアレイ299との相対位置のずれは大きくなる傾向にある。したがって、遮光部297等における位置のうち固定位置から最も離れた位置と該固定位置との距離(最大距離)が小さく抑えられるように、固定位置が設定されることが好適である。
In the embodiment shown in FIGS. 12 and 13, as shown in FIG. 8 or FIG. 11, the
ここで、遮光部297の中央部は、次のとおりである。まず、遮光部297に穿設された複数の導光孔2971のうち、主走査方向XXに対応する長手方向LGDの一方端部に位置する導光孔2971を一方端部導光孔と、該長手方向LGDの他方端部に位置する導光孔2971を他方端部導光孔と称することとする。そして、中央部は、一方端部導光孔に対応するマイクロレンズ1の光軸OA1と、他方端部導光孔に対応するマイクロレンズ2の光軸OA2との長手方向LGDにおける中間に位置する、遮光部材の部分である。
Here, the central part of the
また、遮光部材297Aの中央部は、次の通りである。まず、遮光部材297Aに穿設された複数の導光孔2971のうち、主走査方向XXに対応する長手方向LGDの一方端部に位置する導光孔2971を一方端部導光孔と、該長手方向LGDの他方端部に位置する導光孔2971を他方端部導光孔と称することとする。そして、「遮光部材297Aの中央部」は、一方端部導光孔に対応するマイクロレンズa1の光軸OAa1と、他方端部導光孔に対応するマイクロレンズa2の光軸OAa2との長手方向LGDにおける中間に位置する、遮光部材297Aの部分である。また、遮光部材297Bの中央部も同様である。
The central part of the
そこで、図8または図11で示したように、遮光部297等を中央部等でレンズアレイ299に固定する、つまり中央部を固定位置とすることが好適である。このように構成した場合、固定位置は遮光部299等の長手方向LGDの略中央部となり、最大距離は遮光部297等の長手方向長さの約半分となる。つまり、例えば固定位置をラインヘッド29の長手方向端部とした場合の最大距離が遮光部297等の長手方向長さと略同じとなることと比較して、上記構成では最大距離が小さく抑えられるため、上記構成は好適である。しかも、上記構成では、遮光部297等は中央部等で固定されるため、遮光部297等とレンズアレイ299との相対位置のずれは、中央部等に対して長手方向LGDに略対称となる。したがって、かかる相対位置ずれは、遮光部297等全体において均一化されるとともに小さく抑えられるため、ゴーストの発生が抑えられて良好なスポット形成が可能となる。
Therefore, as shown in FIG. 8 or FIG. 11, it is preferable to fix the
また、図12および図13で示した実施形態においても、上述の式1を満たすように、あるいは式2および式3を満たすようにラインヘッドを構成することが好適である。この理由について、次に説明する。
Also in the embodiment shown in FIGS. 12 and 13, it is preferable that the line head is configured so as to satisfy the above-described expression 1, or to satisfy the
図16および図17は、式1を満たすことで奏される効果の説明図である。図16では、レンズアレイ299と遮光部297との対応関係を示すため、レンズアレイ299と遮光部297とが並べて記載されている。つまり、図16において、レンズアレイ299と遮光部297とを並べて記載しているのは説明の便宜のためであり、実際には、説明してきた通りレンズアレイ299と遮光部297とは相互に重ね合わされて固定されている。具体的には、図16および図17は、長手方向LGDの一方端部EP1で、レンズアレイ299と遮光部297とを固定した場合を想定している。すなわち、マイクロレンズMLと導光孔2971との相対位置のずれに対して、最も不利な位置でレンズアレイ299と遮光部297とを固定した場合を、図16および図17は想定している。また図16においては、遮光部297に穿設された複数の導光孔2971のうち、長手方向LGDの一方端部に位置する一方端部導光孔に符号2971_1を付し、長手方向LGDの他方端部に位置する他方端部導光孔に符合2971_2を付している。そして図16は、一方端部導光孔2971_1に対応するマイクロレンズML1の光軸OA1と他方端部導光孔2971_2に対応するマイクロレンズML2の光軸OA2との長手方向LGDにおける距離を距離Lとしている。
FIG. 16 and FIG. 17 are explanatory diagrams of the effects achieved by satisfying the expression 1. FIG. In FIG. 16, in order to show the correspondence between the
このように一方端部EP1で遮光部297をレンズアレイ299に固定した場合、熱伸縮に伴う長手方向LGDへの移動量が最大となるのは他方端部EP2である。そこで、使用温度変動範囲Tにおいて、他方端部EP2に最も近い導光孔2971_2が、該導光孔2971_2に対応するマイクロレンズMLの範囲内にある条件について考える。つまり、使用温度変動範囲Tにおける最低温度時と最高温度時の何れの場合においても、導光孔2971_2のレンズ側開口部2971aがマイクロレンズML2の範囲内にある条件について考える。
In this way, when the
図17の「マイクロレンズ」の欄は導光孔2971_2に対応するマイクロレンズML2を示し、「最低温度時」の欄は最低温度時における導光孔2971_2のマイクロレンズMLに対する相対位置を示し、「最高温度時」の欄は最高温度時における導光孔2971_2のマイクロレンズMLに対する相対位置を示す。つまり、導光孔2971_2は、温度上昇に伴って、同図の長手方向LGDの矢印方向に移動する。そして、最低温度から最高温度に温度が変動した場合における、マイクロレンズML2の長手方向LGDへの移動量はαm・L・Tとなり、導光孔2971_2の移動量はαs・L・Tとなる。ここで、線膨張係数αmは、レンズアレイ299の長手方向LGDにおける線膨張係数であり、線膨張係数αsは、遮光部297の長手方向LGDにおける線膨張係数である。したがって、マイクロレンズML2に対する導光孔2971_2の移動量ΔLは、次式
ΔL=(αs−αm)・L・T
で与えられる。そして、図17に示すように、レンズアレイ299に対して遮光部297が移動しても導光孔2971_2の内径(つまり、導光孔2971_2のレンズ側開口部2971_aの内径)が、マイクロレンズMLの口径の範囲から外れないためには、マイクロレンズML2の口径Dlから移動量ΔLを引いた値よりも導光孔2971_2の内径Dsが小さければ良い。したがって、式1即ち次式
Dl−(αs− αm)・L・T≧Ds
を満たすようにラインヘッド29を構成することで、使用温度変動範囲Tにおいて、導光孔2971がマイクロレンズMLの口径の範囲から外れるとの状況の発生は抑制される。よって、発光素子グループ295から射出された光ビームが該発光素子グループ295に対応するマイクロレンズMLから外れた位置に入射してゴーストが発生するとの問題が抑制されるとともに、迷光SLのマイクロレンズMLへの入射に起因したゴーストの発生が抑制される。
The column “microlens” in FIG. 17 indicates the microlens ML2 corresponding to the light guide hole 2971_2, and the column “at the lowest temperature” indicates the relative position of the light guide hole 2971_2 to the microlens ML at the lowest temperature. The column “at the highest temperature” indicates the relative position of the light guide hole 2971_2 to the microlens ML at the highest temperature. That is, the light guide hole 2971_2 moves in the arrow direction of the longitudinal direction LGD in FIG. When the temperature fluctuates from the lowest temperature to the highest temperature, the movement amount of the microlens ML2 in the longitudinal direction LGD is αm · L · T, and the movement amount of the light guide hole 2971_2 is αs · L · T. Here, the linear expansion coefficient αm is a linear expansion coefficient in the longitudinal direction LGD of the
Given in. As shown in FIG. 17, even if the
By configuring the
なお、本発明は上記した各実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。つまり、図11に示した実施形態において、遮光部297は、遮光部材297Aおよび遮光部材297Bの二つの部材から構成されていたが、三つ以上の部材から構成されていてもよい。より多くの部材で構成すれば、より相対位置のずれを小さくできる。また、間隙2975の形状はどのような形状であってもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications other than those described above can be made without departing from the spirit of the present invention. In other words, in the embodiment shown in FIG. 11, the
また、上記各実施形態では、透明基板をガラスで構成しているが、透明基板の材質がガラスに限られないことは言うまでもない。つまり、光ビームを透過可能である材質により透明基板を構成することができる。 Moreover, in each said embodiment, although the transparent substrate is comprised with glass, it cannot be overemphasized that the material of a transparent substrate is not restricted to glass. That is, the transparent substrate can be made of a material that can transmit a light beam.
また、上記各実施形態では、図7で示すように、複数の発光素子グループ295を配置している。つまり、主走査方向XXに4個の発光素子2951を所定間隔毎に並べて構成される発光素子列L2951を、副走査方向YYに2列並べて、1つの発光素子グループ295を構成している。しかしながら、発光素子グループ295を構成する発光素子2951の個数や、これら複数の発光素子2951の配置方法はこれに限られるものではなく、適宜変更が可能である。ただし、複数の発光素子2951の配置については、上記対称配置を採用することで良好なスポット形成が簡易に実現されるという点で好適であるということは、上述の通りである。
In each of the above embodiments, a plurality of light emitting
また、上記各実施形態では、主走査方向XXに発光素子グループ295を所定個数(2個以上)並べて構成される発光素子グループ列L295(グループ列)が副走査方向YYに3列並ぶように、発光素子グループ295は2次元的に配置されている。しかし、複数の発光素子グループ295の配置の態様は、これに限られるものではなく適宜変更が可能である。
Further, in each of the above embodiments, the light emitting element group row L295 (group row) configured by arranging a predetermined number (two or more) of the light emitting
また、上記各実施形態では、結像レンズとして拡大光学系を採用したが、これは本発明に必須の要件ではない。つまり、倍率(光学倍率)が1未満の縮小光学系や、倍率が略1である等倍光学系を結像レンズとして用いても良い。 In each of the above embodiments, the magnifying optical system is used as the imaging lens, but this is not an essential requirement for the present invention. That is, a reduction optical system having a magnification (optical magnification) of less than 1 or a 1 × optical system having a magnification of approximately 1 may be used as the imaging lens.
また、上記各実施形態では、本発明にかかるラインヘッドを用いて、図10に示すような主走査方向XXに直線状に複数個のスポットを並べて形成している。しかしながら、かかるスポット形成動作は、本発明にかかるラインヘッドの動作の一例を示すものであり、該ラインヘッドが実行可能な動作はこれに限られるものではない。つまり、形成されるスポットは、主走査方向XXに並んで直線状に形成される必要は無く、例えば、主走査方向XXに所定の角度を有するように並べて形成しても良いし、ジグザグ状或いは波状に形成しても良い。 In each of the above embodiments, a plurality of spots are arranged in a straight line in the main scanning direction XX as shown in FIG. 10 using the line head according to the present invention. However, the spot forming operation is an example of the operation of the line head according to the present invention, and the operation that can be executed by the line head is not limited thereto. That is, the formed spots do not need to be formed in a straight line along the main scanning direction XX. For example, the spots may be formed side by side with a predetermined angle in the main scanning direction XX, You may form in a waveform.
また、上記各実施形態では、カラー画像形成装置に本発明が適用されているが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、いわゆる単色画像を形成するモノクロ画像形成装置に対しても本発明を適用することができる。 In each of the above embodiments, the present invention is applied to a color image forming apparatus. However, the application target of the present invention is not limited to this, and a monochrome image forming apparatus that forms a so-called monochromatic image. The present invention can also be applied.
1…画像形成装置、21…潜像担持体としての感光体ドラム、211…被走査面として
の感光体ドラムの表面、29…露光手段としてのラインヘッド、293…基板および透明
基板としてのガラス基板、2931…おもて面、2932…うら面、295…発光素子グ
ループ、2951…発光素子としての有機EL素子、297…遮光部、297A,297
B…遮光部材、2971…導光孔、299…結像レンズの集まりであるマイクロレンズア
レイ、295C1,295B1,295A1,295C2…スポットの集まり、Dp…絞り部、Dpa…絞り開口
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Image forming apparatus, 21 ... Photosensitive drum as latent image carrier, 211 ... Surface of photosensitive drum as scanning surface, 29 ... Line head as exposure means, 293 ... Glass substrate as substrate and transparent substrate , 2931 ... front surface, 2932 ... back surface, 295 ... light emitting element group, 2951 ... organic EL element as light emitting element, 297 ... light shielding part, 297A, 297
B ... light shielding member, 2971 ... light guide hole, 299 ... microlens array that is a collection of imaging lenses, 295C1, 295B1, 295A1, 295C2 ... spot collection, Dp ... diaphragm, Dpa ... diaphragm aperture
Claims (4)
前記複数の発光素子グループのそれぞれに対して結像レンズが1つずつ対応するように設けられた複数の結像レンズを有するレンズアレイと、
前記基板と前記レンズアレイとの間に配置され、前記複数の発光素子グループのそれぞれに対して導光孔が1つずつ対応するように設けられた複数の導光孔を有する遮光部と
を備え、
前記複数の導光孔のそれぞれは、該導光孔に対応する発光素子グループから該発光素子グループが対応する結像レンズに向けて設けられて該発光素子グループからの光ビームを該結像レンズに案内し、
前記レンズアレイと前記遮光部とは相互に離間して配置され、
前記遮光部は、前記複数の導光孔のそれぞれに対して、該導光孔に入射した光ビームのうち一部の光ビームを該導光孔に対応する結像レンズに通過させる絞り開口が設けられた絞り部を有し、
前記導光孔の前記長手方向における内径を長手導光孔径Dsと、前記結像レンズの前記長手方向における口径を長手レンズ径Dlと、前記絞り開口の前記長手方向における内径を長手絞り開口径Ddと定義したとき、
前記長手絞り開口径Ddは前記長手導光孔径Dsよりも小さく、且つ、前記長手導光孔径Dsは前記長手レンズ径Dlよりも小さいことを特徴とするラインヘッド。 A plurality of light emitting element groups are arranged in a longitudinal direction, and each of the plurality of light emitting element groups has a substrate having a plurality of light emitting elements that emit light beams;
A lens array having a plurality of imaging lenses provided so that one imaging lens corresponds to each of the plurality of light emitting element groups;
A light-shielding portion that is disposed between the substrate and the lens array and has a plurality of light guide holes provided so that one light guide hole corresponds to each of the plurality of light emitting element groups. ,
Each of the plurality of light guide holes is provided from a light emitting element group corresponding to the light guide hole toward an imaging lens corresponding to the light emitting element group, and transmits a light beam from the light emitting element group to the imaging lens. Guided to
The lens array and the light-shielding part are arranged apart from each other,
The light-shielding portion has, for each of the plurality of light guide holes, a stop aperture that allows a part of the light beam incident on the light guide hole to pass through an imaging lens corresponding to the light guide hole. Having a throttle part provided,
The inner diameter of the light guide hole in the longitudinal direction is the longitudinal light guide hole diameter Ds, the aperture diameter of the imaging lens in the longitudinal direction is the longitudinal lens diameter Dl, and the inner diameter of the diaphragm aperture in the longitudinal direction is the longitudinal aperture diameter Dd. When defined as
The line head characterized in that the longitudinal aperture diameter Dd is smaller than the longitudinal light guide hole diameter Ds, and the longitudinal light guide hole diameter Ds is smaller than the longitudinal lens diameter Dl.
前記遮光部材に設けられた前記複数の導光孔のうち、前記長手方向の一方端部に位置する前記導光孔を一方端部導光孔と、前記長手方向の他方端部に位置する前記導光孔を他方端部導光孔と定義したとき、
前記一方端部導光孔に対応する前記結像レンズの光軸と前記他方端部導光孔に対応する前記結像レンズの光軸との前記長手方向における距離Lと、前記レンズアレイの前記長手方向における線膨張係数αmと、前記遮光部材の前記長手方向における線膨張係数αsと、使用温度変動範囲Tと、前記長手導光孔径Dsと、前記長手レンズ径Dlとが、次式
Dl−(αs−αm)・L・T≧Ds
を満たす請求項1記載のラインヘッド。 The light shielding portion is composed of one or a plurality of light shielding members, and the plurality of light guide holes are provided for the light shielding members,
Of the plurality of light guide holes provided in the light shielding member, the light guide hole located at one end in the longitudinal direction is arranged at one end light guide hole and the other end in the longitudinal direction. When the light guide hole is defined as the other end light guide hole,
A distance L in the longitudinal direction between the optical axis of the imaging lens corresponding to the one end light guide hole and the optical axis of the imaging lens corresponding to the other end light guide hole; The linear expansion coefficient αm in the longitudinal direction, the linear expansion coefficient αs in the longitudinal direction of the light-shielding member, the operating temperature variation range T, the longitudinal light guide hole diameter Ds, and the longitudinal lens diameter Dl are expressed by the following formula: (Αs−αm) · L · T ≧ Ds
The line head according to claim 1, wherein:
前記遮光部材は、前記中央部で前記レンズアレイに固定されている請求項2記載のラインヘッド。 The light shielding member positioned in the middle in the longitudinal direction between the optical axis of the imaging lens corresponding to the one end light guide hole and the optical axis of the imaging lens corresponding to the other end light guide hole; When the part is defined as the central part of the light shielding member,
The line head according to claim 2, wherein the light shielding member is fixed to the lens array at the central portion.
前記副走査方向に直交する主走査方向に対応する長手方向に複数の発光素子グループを配置し、前記複数の発光素子グループのそれぞれは光ビームを射出する発光素子を複数有する基板と、
前記複数の発光素子グループのそれぞれに対して結像レンズが1つずつ対応するように設けられた複数の結像レンズを有し、前記複数の結像レンズそれぞれにより光ビームを結像して前記潜像担持体の表面にスポットを形成するレンズアレイと、
前記基板と前記レンズアレイとの間に配置され、前記複数の発光素子グループのそれぞれに対して導光孔が1つずつ対応するように設けられた複数の導光孔を有する遮光部と
を備え、
前記複数の導光孔のそれぞれは、該導光孔に対応する発光素子グループから該発光素子グループが対応する結像レンズに向けて設けられて該発光素子グループからの光ビームを該結像レンズに案内し、
前記レンズアレイと前記遮光部とは相互に離間して配置され、
前記遮光部は、前記複数の導光孔のそれぞれに対して、該導光孔に入射した光ビームのうち一部の光ビームを該導光孔に対応する結像レンズに通過させる絞り開口が設けられた絞り部を有し、
前記導光孔の前記長手方向における内径を長手導光孔径Dsと、前記結像レンズの前記長手方向における口径を長手レンズ径Dlと、前記絞り開口の前記長手方向における内径を長手絞り開口径Ddと定義したとき、
前記長手絞り開口径Ddは前記長手導光孔径Dsよりも小さく、且つ、前記長手導光孔径Dsは前記長手レンズ径Dlよりも小さいことを特徴とする画像形成装置。 A latent image carrier whose surface is conveyed in the sub-scanning direction;
A plurality of light emitting element groups arranged in a longitudinal direction corresponding to a main scanning direction orthogonal to the sub-scanning direction, each of the plurality of light emitting element groups each having a plurality of light emitting elements that emit light beams;
A plurality of imaging lenses provided so that one imaging lens corresponds to each of the plurality of light emitting element groups; A lens array that forms spots on the surface of the latent image carrier;
A light-shielding portion that is disposed between the substrate and the lens array and has a plurality of light guide holes provided so that one light guide hole corresponds to each of the plurality of light emitting element groups. ,
Each of the plurality of light guide holes is provided from a light emitting element group corresponding to the light guide hole toward an imaging lens corresponding to the light emitting element group, and transmits a light beam from the light emitting element group to the imaging lens. Guided to
The lens array and the light-shielding part are arranged apart from each other,
The light-shielding portion has, for each of the plurality of light guide holes, a stop aperture that allows a part of the light beam incident on the light guide hole to pass through an imaging lens corresponding to the light guide hole. Having a throttle part provided,
The inner diameter of the light guide hole in the longitudinal direction is the longitudinal light guide hole diameter Ds, the aperture diameter of the imaging lens in the longitudinal direction is the longitudinal lens diameter Dl, and the inner diameter of the diaphragm aperture in the longitudinal direction is the longitudinal aperture diameter Dd. When defined as
The image forming apparatus, wherein the longitudinal aperture diameter Dd is smaller than the longitudinal light guide hole diameter Ds, and the longitudinal light guide hole diameter Ds is smaller than the longitudinal lens diameter Dl.
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