JP2008254418A - ラインヘッド、該ラインヘッドを用いた画像形成装置および画像形成方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】レンズアレイの表面に飛散トナーが付着堆積するとの問題の発生を抑制して、良好な露光を可能とする技術をする。
【解決手段】発光素子グループ毎にグループ化された複数の発光素子と、潜像が現像されることでトナー像が形成される像面に対向するレンズ面を有するレンズを発光素子グループ毎に設け、発光素子グループが射出した光ビームをレンズを介して像面に照射して潜像を形成するレンズアレイと、レンズ面と像面との間に設けられた光透過性のカバー部材と
を備え、カバー部材のうち像面に対向する対向面は凹凸形状を有さない連続面である。
【選択図】図23
【解決手段】発光素子グループ毎にグループ化された複数の発光素子と、潜像が現像されることでトナー像が形成される像面に対向するレンズ面を有するレンズを発光素子グループ毎に設け、発光素子グループが射出した光ビームをレンズを介して像面に照射して潜像を形成するレンズアレイと、レンズ面と像面との間に設けられた光透過性のカバー部材と
を備え、カバー部材のうち像面に対向する対向面は凹凸形状を有さない連続面である。
【選択図】図23
Description
この発明は、ラインヘッドを用いて感光対等の潜像担持体表面を露光することで、画像を形成する技術に関するものである。
感光体の表面を副走査方向に搬送しつつ、該感光体表面に光ビームを露光することで静電潜像を形成する技術が知られている。つまり、かかる技術では、感光体表面を副走査方向に搬送しつつ、光ビームを主走査方向に並べて露光することで、感光体表面に対して二次元の静電潜像が形成される。また、特許文献1には、発光素子から射出された光ビームを感光体表面に向けて結像するラインヘッドが記載されるとともに、該ラインヘッドを用いて感光体表面を露光する技術が記載されている。より具体的には、かかるラインヘッドでは、複数の発光素子からなる発光素子グループが、主走査方向に対応する長手方向に複数並べられている。また、これら複数の発光素子グループに一対一で対応して複数のレンズが配置されている。そして、複数のレンズの各々は、対応する発光素子グループの発光素子から射出された光ビームを感光体表面に向けて結像する。そして、このように結像された光ビームにより、感光体表面が露光される。
このように光ビームが露光されて、感光体表面に静電潜像が形成される。そして、かかるラインヘッドを用いた画像形成装置は、この静電潜像をトナー現像して顕在化する。
ところで、各発光素子グループに毎にレンズを配置するにあたっては、次のような構成を採ることができる。つまり、レンズを複数有するレンズアレイを、複数の発光素子グループと像面(感光体表面)との間に配置して、ラインヘッドを構成することが出来る。
しかしながら、像面を露光して形成された静電潜像を現像手段によりトナー現像する場合、像面から飛散したトナー(飛散トナー)に起因して、次のような問題が発生する可能性がある。つまり、レンズアレイには複数のレンズが配置されているため、レンズアレイの表面は平面状ではなく略凹凸形状を有しており飛散トナーが堆積しやすい。そして、レンズアレイの表面に飛散トナーが付着堆積すると、レンズアレイを透過する光ビームの光量が減少し、延いては像面の露光に関わる光ビームの光量が減少して良好な露光が実行できない可能性がある。
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、レンズアレイの表面に飛散トナーが付着堆積するとの問題の発生を抑制して、良好な露光を可能とする技術の提供を目的とする。
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に、発光素子グループ毎にグループ化された複数の発光素子と、潜像が現像されることでトナー像が形成される像面に対向するレンズ面を有するレンズを発光素子グループ毎に設け、発光素子グループが射出した光ビームをレンズを介して像面に照射して潜像を形成するレンズアレイと、レンズ面と像面との間に設けられた光透過性のカバー部材とを備え、カバー部材のうち像面に対向する対向面は凹凸形状を有さない連続面であることを特徴としている。
このように構成された発明(ラインヘッド)では、像面からレンズアレイに向けて飛散するトナーは、レンズアレイに至る前にカバー部材に到達する。しかも、カバー部材のうち像面に対向する対向面は凹凸形状を有さない連続面であり、飛散トナーが付着堆積し難い形状に仕上げられている。よって、上記発明では、飛散トナーに起因して像面の露光に関わる光ビームの光量が減少するという問題の発生が抑制されており、良好な露光が可能となっている。
また、カバー部材の対向面は平面であるように構成しても良い。或いは、カバー部材の対向面は像面に対して凸であるように構成しても良い。なんとなれば、このような形状は、飛散トナーの付着堆積を抑制するのに有利に働くからである。
ところで、レンズアレイに対する飛散トナーの付着堆積のみならず、発光素子に対する飛散トナーの付着堆積をも抑制することが望ましい。そこで、発光素子は、ボトムエミッション型の有機EL素子であるように構成しても良い。かかる構成では、発光素子は基板の一方面に設けられ、しかも、この一方面は基板が有する2つの面のうち、像面に対して反対側の面である。したがって、飛散トナーが発光素子に付着する可能性が抑制されており、ボトムエミッション型の有機EL素子を用いた構成は好適である。
また、発光素子から射出された光ビームの通過領域に飛散トナーが付着堆積しないことが望ましい。そこで、複数の発光素子から射出された光ビームの通過領域を囲む囲み部材を、複数の発光素子とレンズアレイとの間に設けるように構成しても良い。
このとき、囲み部材は、発光素子グループから該発光素子グループに対応するレンズまで光ビームを導光する一方で、発光素子グループから該発光素子グループに対応しないレンズへの光ビームの入射を抑制する遮光部材であるように構成しても良い。なぜなら、囲み部材に遮光部材としての機能をも担わせることで、構成の簡素化が可能となるからである。
また、カバー部材から複数の発光素子までの領域は、ケースにより密封されているように構成しても良い。なんとなれば、このような構成は、カバー部材から複数の発光素子までの間に飛散トナーが紛れ込む可能性を、極めて小さくすることができるからである。
また、カバー部材の対向面を清掃する清掃手段を備えるように構成しても良い。なんとなれば、仮に飛散トナーがカバー部材の対向面に付着した場合であっても、この付着トナーを清掃手段により除去することが可能となるからである。
また、像面は第1方向に直交もしくは略直交する第2方向に搬送され、レンズアレイは、第1方向に対応する方向にレンズを並べたレンズ行を、第2方向に対応する方向の互いに異なる位置に設けている構成に対しては、上記発明を適用することが特に好適である。つまり、この構成は、レンズを2次元的に配置している。その結果、この構成は、レンズを1次元的に配置した構成と比較して飛散トナーが堆積しやすい。そこで、このようにレンズを2次元配置した構成では、上記発明を適用して、飛散トナーの堆積を抑制することが好適である。
ところで、レンズを2次元配置した構成では、トナー飛散とは別の理由により露光不良が発生する場合がある。つまり、像面が曲率を有するような場合、この曲率に起因して次のような問題が発生する場合がある。
複数のレンズ行を用いるラインヘッドでは、これら複数のレンズ行は像面の搬送方向である第2方向に対応する方向に並べられ、複数のレンズ行のそれぞれは像面の第2方向において互いに異なる位置に対向することとなる。したがって、異なるレンズ行に属するレンズによって結像された光ビームの結像位置は、第2方向において互いに異なる。このとき、像面が第2方向の断面において曲率を有すると、複数のレンズ行の間で結像位置と感光体表面との距離に差異が発生する場合があった。そして、このような距離の差異のために像面に形成される像がレンズ行によって異なり、結果として、良好な露光が行なえないという問題、つまり露光不良が発生する可能性があった。
そこで、複数のレンズ行を用いて像面を露光するにあたって、像面の曲率形状に依らず露光不良の発生を抑制するために、次のように構成しても良い。
つまり、像面のうちレンズアレイに対向する領域は、第2方向の断面において曲率を有しており、発光素子グループから射出された光ビームの結像位置は、像面の曲率形状に応じて調整されるように構成しても良い。このような構成では、光ビームの結像位置は、像面の曲率形状に応じて調整されている。したがって、複数のレンズ行の間で結像位置と潜像担持体表面との距離が異なるという問題の発生を抑制して、良好な露光を実現することが可能となっている。
また、レンズによる光ビームの結像位置が像面の曲率形状に応じた位置となるように、レンズのレンズ構成および/またはレンズ位置は調整されるように構成しても良い。なぜなら、このように構成することで、複数のレンズ行の間で結像位置と潜像担持体表面との距離が異なるという問題の発生を抑制して、良好な露光を実現することが可能となるからである。
また、1個の発光素子グループに対して複数枚のレンズを設けるように、レンズアレイを構成しても良い。つまり、複数枚のレンズを用いた場合、1枚のレンズを用いた場合と比較して光学設計の自由度が向上する。その結果、光ビームの結像位置の調整を容易に実現することが可能となる。
このとき、カバー部材は一様の部材厚さを有する平板状であるように構成しても良い。このようにカバー部材の構成を簡単にすることで、ラインヘッドの構成が簡単となり、ラインヘッドの低コスト化が容易となる。
また、カバー部材を通過する光ビームの結像位置が像面の曲率形状に応じた位置となるように、カバー部材の部材厚さは調整されるように構成しても良い。なぜなら、このように構成することで、複数のレンズ行の間で結像位置と潜像担持体表面との距離が異なるという問題の発生を抑制して、良好な露光を実現することが可能となっるからである。
このとき、各レンズは、同一のレンズ構成を有するとともに同一のレンズ位置にあるようにレンズアレイを構成しても良い。つまり、このようにレンズアレイの構成を簡単にすることで、ラインヘッドの構成が簡単となり、ラインヘッドの低コスト化が容易となる。
また、レンズと発光素子グループとの間に開口絞りが設けられて、レンズの像側がテレセントリックに構成されてもよい。つまり、例えば、像面として感光体ドラム表面を用いたような場合、ドラムの偏心等に起因してレンズと像面との距離が変動する場合がある。そして、後述するように、このような距離変動は潜像担持体表面に形成されるスポットの第2方向への位置変動を引き起こす可能性がある。これに対して、各レンズの像側をテレセントリックに構成した場合、かかるスポット位置の第2方向への変動を抑制することができ、良好な露光が実現可能となる。
また、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に、潜像担持体と、潜像担持体表面に光ビームを照射して潜像を形成するラインヘッドと、潜像をトナーにより現像する現像手段とを備え、ラインヘッドは、発光素子グループ毎にグループ化された複数の発光素子と、潜像担持体表面に対向するレンズ面を有するレンズを発光素子グループ毎に設け、発光素子グループが射出した光ビームをレンズを介して潜像担持体表面に照射して潜像を形成するレンズアレイと、レンズ面と像面との間に設けられた光透過性のカバー部材とを有し、カバー部材のうち潜像担持体表面に対向する対向面は凹凸形状を有さない連続面であることを特徴としている。
また、この発明にかかる画像形成方法は、上記目的を達成するために、ラインヘッドを用いて潜像担持体表面に光ビームを照射して潜像を形成する露光工程と、潜像をトナーにより現像する現像工程とを備え、ラインヘッドは、発光素子グループ毎にグループ化された複数の発光素子と、潜像担持体表面に対向するレンズ面を有するレンズを発光素子グループ毎に設け、発光素子グループが射出した光ビームをレンズを介して潜像担持体表面に照射して潜像を形成するレンズアレイと、レンズ面と像面との間に設けられた光透過性のカバー部材とを有し、カバー部材のうち潜像担持体表面に対向する対向面は凹凸形状を有さない連続面であることを特徴としている。
このように構成された発明(画像形成装置、画像形成方法)では、潜像担持体表面からレンズアレイに向けて飛散するトナーは、レンズアレイに至る前にカバー部材に到達する。しかも、カバー部材のうち像面に対向する対向面は凹凸形状を有さない連続面であり、飛散トナーが付着堆積し難い形状に仕上げられている。よって、上記発明では、飛散トナーに起因して像面の露光に関わる光ビームの光量が減少するという問題の発生が抑制されており、良好な露光が可能となっている。
ところで、帯電したトナーにより現像する現像手段を用いる構成においては、上記発明を適用することが特に好適である。なんとなれば、帯電トナーはレンズアレイに付着堆積しやすいめ、トナー堆積の問題がより顕著になる恐れがある。そこで、このような現像手段を用いる構成に対しては、上記発明を適用して、トナー堆積の問題を効果的に抑制することが好適である。
また、潜像担持体はローラに張架された感光体ベルトである装置においては、ラインヘッドは、感光体ベルトのローラへの巻き掛け部に光ビームを照射するように構成しても良い。つまり、このような感光体ベルトを用いた場合、ベルトのばたつきによりラインヘッドと感光体ベルトとの間が変動して、露光不良が引き起こされるおそれがある。特に、感光体ベルトの張り面はかかるばたつきが大きい。これに対して、比較的ばたつきが少ないローラへの巻き掛け部にラインヘッドからの光ビームを照射した場合、ラインヘッドと感光体ベルトとの距離が安定化して、良好な露光が可能となる。
図1は本発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図である。また、図2は図1の画像形成装置の電気的構成を示す図である。この装置は、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な画像形成装置である。なお図1は、カラーモード実行時に対応する図面である。この画像形成装置では、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用透明シートなどのシートに画像形成指令に対応する画像を形成する。
この実施形態にかかる画像形成装置が有するハウジング本体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。また、図1においてハウジング本体3内右側には、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は、装置本体1に対して着脱自在に構成されている。そして、該給紙ユニット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。
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は、主走査方向MDに所定長さの表面を有する円筒形の感光体ドラム21を設けている。なお、本明細書において、円筒形の周表面の形状を「曲率形状」と定義するとともに、「表面が曲率を有し」と称した場合は表面の形状が曲率形状であることを意味するものとする。また、本明細書において、「曲率形状の曲率中心」と称した場合は、該曲率中心は円筒形の中心軸上の点を意味するものとする。そして、各画像形成ステーションY,M,C,Kそれぞれは、対応する色のトナー像を、感光体ドラム21の表面に形成する。感光体ドラムは、軸方向が主走査方向MDに略平行となるように配置されている。また、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。これにより感光体ドラム21の表面が、主走査方向MDに直交もしくは略直交する副走査方向SDに搬送されることとなる。また、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。そして、これらの機能部によって帯電動作、潜像形成動作及びトナー現像動作が実行される。したがって、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。
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、この帯電ローラは帯電バイアス発生部(図示省略)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の表面を帯電させる。
ラインヘッド29は、その長手方向が主走査方向MDに対応するとともに、その幅方向が副走査方向SDに対応するように、感光体ドラム21に対して配置されている。したがって、ラインヘッド29の長手方向は、主走査方向MDと略平行である。そして、ラインヘッドは、長手方向に並べて配置された複数の発光素子を備えるとともに、感光体ドラム21から離間配置されている。そして、これらの発光素子から、帯電部23により帯電された感光体ドラム21の表面に対して光を照射して(つまり、露光して)該表面に潜像を形成する(露光工程)。なお、この実施形態では、各色のラインヘッド29を制御するためにヘッドコントローラHCが設けられ、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からの信号とに基づき各ラインヘッド29を制御している。すなわち、この実施形態では、画像形成指令に含まれる画像データが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において発光素子の作動が適切に制御されて画像形成指令に対応する潜像が形成される。
そして、この実施形態においては、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を感光体カートリッジとしてユニット化している。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。
現像部25(現像手段)は、その表面にトナーが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現像バイアス発生部(図示省略)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る(現像工程)。
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。
また、この実施形態では、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、感光体ドラムの表面に当接することで1次転写後に感光体ドラム21の表面に残留するトナーをクリーニング除去する。
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1次転写バイアス発生部(図示省略)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。
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。
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。
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、図示を省略する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に高摩擦か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(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。
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。
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、2次転写ローラ駆動機構(図示省略)により離当接駆動される。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。そして、その表面に画像が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。そして、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。また、こうして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。
また、この装置では、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とを有する。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。したがって、次に説明するようにブレード対向ローラ83が移動する場合は、ブレード対向ローラ83と一緒にクリーナブレード711及び廃トナーボックス713も移動することとなる。
図3は、本発明にかかるラインヘッドの一実施形態の概略を示す斜視図である。また、図4は、本発明にかかるラインヘッドの一実施形態の幅方向の断面図である。上述の通り、その長手方向LGDが主走査方向MDに対応するとともに、その幅方向LTDが副走査方向SDに対応するように、ラインヘッド29は感光体ドラム21に対して配置されている。なお、長手方向LGDと幅方向LTDは、互いに略直交する。本実施形態におけるラインヘッド29は、ケース291を備えるとともに、かかるケース291の長手方向LGD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感光体カバー(図示省略)に穿設された位置決め孔(図示省略)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る。そして更に、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る。
ケース291は、感光体ドラム21の表面に対向する位置にレンズアレイ299を保持するとともに、その内部に、該レンズアレイ299に近い順番で、遮光部材297及びヘッド基板293を備えている。また、ヘッド基板293の裏面(ヘッド基板293が有する2つの面のうちレンズアレイ299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。即ち、複数の発光素子グループ295は、ヘッド基板293の裏面に、長手方向LGD及び幅方向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。ここで、複数の発光素子グループ295の各々は、複数の発光素子を2次元的に配列して構成されるが、これについては後に説明する。また、本実施形態では、発光素子としてボトムエミッション型の有機EL(Electro-Luminescence)素子を用いる。つまり、本実施形態では、ヘッド基板293の裏面に有機EL素子を発光素子として配置している。これにより、全ての発光素子2951は、同一平面(ヘッド基板293の裏面)の上に配置される。そして、同ヘッド基板293に形成された駆動回路によって各発光素子が駆動されると、該発光素子から感光体ドラム21の方向に光ビームが射出される。この光ビームは、ヘッド基板293を介して遮光部材297へ向うこととなる。
遮光部材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。また、かかる導光孔2971は、ヘッド基板293の法線と平行な線を中心軸として遮光部材297を貫通する略円柱状の孔として穿設されている。よって、1つの発光素子グループ295に属する発光素子から出た光は全て同一の導光孔2971を介してレンズアレイ299へ向うとともに、異なる発光素子グループ295からでた光ビーム同士の干渉が遮光部材297により防止される。そして、遮光部材297に穿設された導光孔2971を通過した光ビームは、レンズアレイ299により、感光体ドラム21の表面にスポットとして結像されることとなる。なお、レンズアレイ299の具体的構成、及び、該レンズアレイ299による光ビームの結像状態については、後に詳述する。
図4に示すように、固定器具2914によって、裏蓋2913がヘッド基板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。
図5は、レンズアレイの概略を示す斜視図である。また、図6は、レンズアレイの長手方向LGDの断面図である。レンズアレイ299は、レンズ基板2991有する。そして、該レンズ基板2991の裏面2991BにレンズLSの第1面LSFfが形成されるとともに、レンズ基板2991の表面2991AにレンズLSの第2面LSFsが形成される。そして、互いに対向するレンズの第1面LSFfと第2面LSFsと、これら2面に挟まれるレンズ基板2991とで、1つのレンズLSとして機能する。なお、レンズLSの第1面LSFfおよび第2面LSFsは、例えば樹脂により形成することができる。
そして、レンズアレイ299は、複数のレンズLSをそれぞれの光軸OAが互いに略平行となるように配置している。また、レンズアレイ299は、レンズLSの光軸OAがヘッド基板293の裏面(発光素子2951が配置されている面)に略直交するように配置されている。このとき、これら複数のレンズLS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。つまり、複数のレンズLSは、発光素子グループ295の配置に対応して、長手方向LGD及び幅方向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。より具体的に述べると、長手方向LGDに複数のレンズLSを並べてなるレンズ行LSRを、幅方向LTDに複数行並べている。なお、本実施形態では、3行のレンズ行LSR1、LSR2、LSR3が幅方向LTDに並べられている。また、3行のレンズ行LSR1〜LSR3は、長手方向互いに所定のレンズピッチPlsだけずれて配置されている。
図7はラインヘッドにおける発光素子グループの配置を示す図である。図8は、各発光素子グループにおける発光素子の配置を示す図である。本実施形態では、各発光素子グループ295において、長手方向LGDに8個の発光素子2951が所定の素子ピッチPelで並べられている。また、本実施形態の各発光素子グループ295は、長手方向LGDに4個の発光素子2951を所定間隔(素子ピッチPelの2倍の間隔)で並べてなる発光素子行2951Rを、幅方向LTDに素子行ピッチPelrだけ間隔を空けて2行配置している。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。
つまり、発光素子グループ295を長手方向LGDに所定個数並べて構成される発光素子グループ行295Rが、幅方向LTDに3行並ぶように、複数の発光素子グループ295は配置されている。また、全ての発光素子グループ295は、互いに異なる長手方向位置に配置されている。更に、長手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295_C1と発光素子グループ295_B1)の幅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、本明細書において、発光素子2951の幾何重心を発光素子2951の位置とするとともに、同一の発光素子グループ295に属する全ての発光素子位置の幾何重心を発光素子グループ295の位置とする。また、長手方向位置及び幅方向位置とはそれぞれ注目する位置の長手方向成分及び幅方向成分を意味する。
上記した発光素子グループ295の配置に対応して、遮光部材297に導光孔2971が穿設されるとともに、レンズLS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、レンズLSの光軸OAとは、略一致するように構成されている。そして、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を介してレンズアレイ299に入射するとともに、該レンズアレイ299により感光体ドラム21の表面にスポットとして結像される。
図9は、長手方向と光軸とを含む断面におけるレンズの結像状態を示す図である。また、同図は、レンズLSの結像状態を示すために、ヘッド基板293の裏面にある仮想物点OM0、OM1、OM2からの光ビームの軌跡を表している。ここで、仮想物点OM0は、光軸OAの上にある。また、仮想物点OM1、OM2は、光軸OAに対して互いに対称な位置に位置する。かかる軌跡が示すように、仮想物点から射出された光ビームは、ヘッド基板293の裏面に入射した後、該ヘッド基板293の表面から射出される。そして、ヘッド基板293の表面から射出された光ビームはレンズLSを介して像面IP(感光体ドラム21の表面)に到達する。ここで、ヘッド基板293及びレンズLSは、それぞれ所定の屈折率を有する。
図9が示すように、仮想物点OM0から射出される光ビームは、像面IPと光軸OAとの交点IM0に結像される。また、仮想物点OM1,OM2から射出される光ビームは、それぞれ像面の位置IM1,IM2に結像される。つまり、仮想物点OM1から射出される光ビームは、長手方向LGDにおいて光軸OAを挟んで逆側の位置IM1に結像されるとともに、仮想物点OM2から射出される光ビームは、長手方向LGDにおいて光軸OAを挟んで逆側の位置I2に結像される。このように、本実施形態における、レンズLSは反転特性を有するいわゆる反転光学系である。また、同図が示すように、仮想物点OM1,OM0の間の距離と比較して、光ビームが結像される位置IM1,IM0の間の距離は短い。即ち、本実施形態におけるヘッド基板293とレンズLSからなる光学系の倍率の絶対値は1未満である。また、ヘッド基板293とレンズLSの第1面LSFfとの間(つまり、物体空間)の前側焦点には、開口絞りDIAが配置されている。その結果、像空間において光ビームの主光線PRM0〜PRM2はいずれも光軸OAに対して平行となっている。即ち、レンズLSの像側がテレセントリックに構成されている。
図10は、幅方向と光軸とを含む断面におけるレンズの結像状態を示す図である。また、同図は、レンズLSの結像状態を示すために、ヘッド基板293の裏面にある仮想物点OS0、OS1、OS2からの光ビームの軌跡を表している。ここで、仮想物点OS0は、光軸OAの上にある。また、仮想物点OS1、OS2は、光軸OAに対して互いに対称な位置に位置する。かかる軌跡が示すように、仮想物点から射出された光ビームは、ヘッド基板293の裏面に入射した後、該ヘッド基板293の表面から射出される。そして、ヘッド基板293の表面から射出された光ビームはレンズLSを介して像面IP(感光体ドラム21の表面)に到達する。上述の通り、ヘッド基板293及びレンズLSは、それぞれ所定の屈折率を有する。
図10が示すように、仮想物点OS0から射出される光ビームは、像面IPと光軸OAとの交点IS0に結像される。また、仮想物点OS1,OS2から射出される光ビームは、それぞれ像面の位置IS1,IS2に結像される。つまり、仮想物点OS1から射出される光ビームは、幅方向LTDにおいて光軸OAを挟んで逆側の位置IS1に結像されるとともに、仮想物点OS2から射出される光ビームは、幅方向LTDにおいて光軸OAを挟んで逆側の位置I2に結像される。このように、本実施形態における、レンズLSは反転特性を有するいわゆる反転光学系である。また、同図が示すように、仮想物点OS1,OS0の間の距離と比較して、光ビームが結像される位置IS1,IS0の間の距離は短い。即ち、本実施形態におけるヘッド基板293とレンズLSからなる光学系の倍率の絶対値は1未満である。また、ヘッド基板293とレンズLSの第1面LSFfとの間(つまり、物体空間)の前側焦点には、開口絞りDIAが配置されている。その結果、像空間において光ビームの主光線PRS0〜PRS2はいずれも光軸OAに対して平行となっている。即ち、レンズLSの像側がテレセントリックに構成されている。
図11、図12は、本明細書で用いる用語の説明図である。ここで、これらの図を用いて本明細書において用いる用語について整理する。本明細書では、上述の通り、感光体ドラム21の表面(像面IP)の搬送方向を副走査方向SDと定義し、該副走査方向SDに略直交する方向を主走査方向MDと定義している。また、ラインヘッド29は、その長手方向LGDが主走査方向MDに対応し、その幅方向LTDが副走査方向SDに対応するように、感光体ドラム21の表面(像面IP)に対して配置されている。
レンズアレイ299が有する複数のレンズLSに一対一の対応関係でヘッド基板293に配置された、複数(図11、12においては8個)の発光素子2951の集合を、発光素子グループ295と定義する。つまり、ヘッド基板293において、複数の発光素子グループ295は複数のレンズに対応して配置されている。そして、複数の発光素子グループ295のそれぞれは、複数の発光素子2951からなる。また、発光素子グループ295からの光ビームを該発光素子グループ295に対応するレンズLSにより像面IPに向けて結像することで、像面IPに形成される複数のスポットSPの集合を、スポットグループSGと定義する。つまり、複数の発光素子グループ295に一対一で対応して、複数のスポットグループSGを形成することができる。また、各スポットグループSGにおいて、主走査方向MDおよび副走査方向SDに最上流のスポットを、特に第1のスポットと定義する。そして、第1のスポットに対応する発光素子2951を、特に第1の発光素子と定義する。
なお、図11、12は、発光素子グループ295とレンズLSとスポットグループSGとの対応関係が理解しやすいように、像面が静止した状態でスポットSPを形成した場合を表した。したがって、スポットグループSGにおけるスポットSPの形成位置は、発光素子グループ295における発光素子2951の配置位置に略相似する。しかしながら、後述するように、実際のスポット形成動作は、像面IP(感光体ドラム21の表面)を副走査方向SDに搬送しつつ実行する。その結果、ヘッド基板293が有する複数の発光素子2951により形成されるスポットSPは、主走査方向MDに略平行な直線上に形成される。
また、図12の「像面上」の欄に示すように、スポットグループ行SGR、スポットグループ列SGCを定義する。つまり、主走査方向MDに並ぶ複数のスポットグループSGをスポットグループ行SGRと定義する。そして、複数行のスポットグループ行SGRは、所定のスポットグループ行ピッチPsgrで副走査方向SDに並んで配置される。また、副走査方向SDにスポットグループ行ピッチPsgrで且つ主走査方向MDにスポットグループピッチPsgで並ぶ複数(同図においては3個)のスポットグループSGをスポットグループ列SGCと定義する。なお、スポットグループ行ピッチPsgrは、同ピッチで並ぶ2つのスポットグループ行SGRそれぞれの幾何重心の、副走査方向SDにおける距離である。また、スポットグループピッチPsgは、同ピッチで並ぶ2つのスポットグループSGそれぞれの幾何重心の、主走査方向MDにおける距離である。
同図の「レンズアレイ」の欄に示すように、レンズ行LSR、レンズ列LSCを定義する。つまり、長手方向LGDに並ぶ複数のレンズLSをレンズ行LSRと定義する。そして、複数行のレンズ行LSRは、所定のレンズ行ピッチPlsrで幅方向LTDに並んで配置される。また、幅方向LTDにレンズ行ピッチPlsrで且つ長手方向LGDにレンズピッチPlsで並ぶ複数(同図においては3個)のレンズLSをレンズ列LSCと定義する。なお、レンズ行ピッチPlsrは、同ピッチで並ぶ2つのレンズ行LSRそれぞれの幾何重心の、幅方向LTDにおける距離である。また、レンズピッチPlsは、同ピッチで並ぶ2つのレンズLSそれぞれの幾何重心の、長手方向LGDにおける距離である。
同図の「ヘッド基板」の欄に示すように、発光素子グループ行295R、発光素子グループ列295Cを定義する。つまり、長手方向LGDに並ぶ複数の発光素子グループ295を発光素子グループ行295Rと定義する。そして、複数行の発光素子グループ行295Rは、所定の発光素子グループ行ピッチPegrで幅方向LTDに並んで配置される。また、幅方向LTDに発光素子グループ行ピッチPegrで且つ長手方向LGDに発光素子グループピッチPegで並ぶ複数(同図においては3個)の発光素子グループ295を発光素子グループ列295Cと定義する。なお、発光素子グループ行ピッチPegrは、同ピッチで並ぶ2つの発光素子グループ行295Rそれぞれの幾何重心の、幅方向LTDにおける距離である。また、発光素子グループピッチPegは、同ピッチで並ぶ2つの発光素子グループ295それぞれの幾何重心の、長手方向LGDにおける距離である。
同図の「発光素子グループ」の欄に示すように、発光素子行2951R、発光素子列2951Cを定義する。つまり、各発光素子グループ295において、長手方向LGDに並ぶ複数の発光素子2951を発光素子行2951Rと定義する。そして、複数行の発光素子行2951Rは、所定の発光素子行ピッチPelrで幅方向LTDに並んで配置される。また、幅方向LTDに発光素子行ピッチPelrで且つ長手方向LGDに発光素子ピッチPelで並ぶ複数(同図においては2個)の発光素子2951を発光素子列2951Cと定義する。なお、発光素子行ピッチPelrは、同ピッチで並ぶ2つの発光素子行2951Rそれぞれの幾何重心の、幅方向LTDにおける距離である。また、発光素子ピッチPelは、同ピッチで並ぶ2つの発光素子2951それぞれの幾何重心の、長手方向LGDにおける距離である。
同図の「スポットグループ」の欄に示すように、スポット行SPR、スポット列SPCを定義する。つまり、各スポットグループSGにおいて、長手方向LGDに並ぶ複数のスポットSPをスポット行SPRと定義する。そして、複数行のスポット行SPRは、所定のスポット行ピッチPsprで幅方向LTDに並んで配置される。また、幅方向LTDにスポットピッチPsprで且つ長手方向LGDにスポットピッチPspで並ぶ複数(同図においては2個)のスポットをスポット列SPCと定義する。なお、スポット行ピッチPsprは、同ピッチで並ぶ2つのスポット行SPRそれぞれの幾何重心の、副走査方向SDにおける距離である。また、スポットピッチPspは、同ピッチで並ぶ2つのスポットSPそれぞれの幾何重心の、長手方向LGDにおける距離である。
また、ここで、本明細書において用いる、レンズLSのレンズ構成、レンズ枚数およびレンズ位置について定義しておく。まず、「レンズ構成」は、レンズLSのレンズ形状・レンズLSのレンズ厚さ・レンズLSのレンズ材質等を含む概念である。そして、レンズLSのレンズ位置、レンズ厚さ、レンズ形状、およびレンズの枚数は、それぞれ次のとおりである。
図13は、レンズの位置等についての説明図である。まず、レンズLSのレンズ位置は、該レンズLSが対応する発光素子グループ295の配置平面(本実施形態においては、ヘッド基板293の裏面)と光軸OAとの交点を原点とした場合における、レンズLSの第1面LSFfの頂点VTfの位置である。ここで、頂点VTfは、レンズLSの第1面LSFfと光軸OAとの交点である。また、レンズLSのレンズ厚さTHKは、レンズLSの第1面LSFfと第2面LSFsとの面間距離である。つまり、同図が示すように、レンズ厚さTHKは、レンズLSの第1面LSFfの頂点VTfと、レンズLSの第2面LSFsの頂点VTsとの距離である。なお、頂点VTsは、レンズLSの第2面LSFsと光軸OAとの交点である。また、レンズLSのレンズ形状は、レンズLSの第1面LSFf・第2面LSFsの形状である。よって、第1面LSFfおよび第2面LSFsのいずれかが異なるレンズ同士は、互いにレンズ形状が異なることとなる。また、レンズLSの枚数は、1個の発光素子グループ295に対して設けられるレンズLSの枚数であり、図13ではレンズLSの枚数は1枚である。
図14は、上述のラインヘッド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14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MD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(潜像担持体)の表面を副走査方向SD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MDに伸びる直線上に複数のスポットを並べて形成する。
つまり、本実施形態のラインヘッドでは、幅方向位置LTD1〜LTD6の各位置に対応して、幅方向LTDに6個の発光素子行2951Rが並べて配置されている(図7)。そこで、本実施形態では、同一の幅方向位置にある発光素子行2951Rは、略同一のタイミングで発光させるとともに、異なる副幅方向位置にある発光素子行2951R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、幅方向位置LTD1〜LTD6の順番で、発光素子行2951Rを発光させる。そして、感光体ドラム21の表面を幅方向LTDに対応する副走査方向SDに搬送しながら、上述の順番で発光素子行2951Rを発光させることで、該表面の主走査方向MDに伸びる直線上に複数のスポットを並べて形成する。
かかる動作を、図7、14を用いて説明する。まず最初に、副走査方向SDに対応する幅方向LTDに最上流の発光素子グループ295_C1,295_C2,295_C3…に属する幅方向位置LTD1の発光素子行2951R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、上述の反転特性を有するレンズLSにより、反転されて感光体表面に結像される。つまり、図14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295_C1,295_B1,295_A1,295_C2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。
次に、同発光素子グループ295_C1,295_C2,295_C3…に属する幅方向位置LTD2の発光素子行2951R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、上述の反転特性を有するレンズLSにより、反転されて感光体表面に結像される。つまり、図14の「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の表面の搬送方向が副走査方向SDであるのに対して、副走査方向SDに対応する幅方向LTDの下流側の発光素子行2951Rから順番に(つまり、幅方向位置LTD1,LTD2の順番に)発光させたのは、レンズLSが反転特性を有することに対応するためである。
次に、幅方向上流側から2番目の発光素子グループ295_B1,295_B2,295_B3…に属する幅方向位置LTD3の発光素子行2951R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、上述の反転特性を有するレンズLSにより、反転されて感光体表面に結像される。つまり、図13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。
次に、同発光素子グループ295_B1,295_B2,295_B3…に属する幅方向位置LTD4の発光素子行2951R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、上述の反転特性を有するレンズLSにより、反転されて感光体表面に結像される。つまり、図14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。
次に、幅方向最下流の発光素子グループ295_A1,295_A2,295_A3…に属する幅方向位置LTD5の発光素子行2951R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、上述の反転特性を有するレンズLSにより、反転されて感光体表面に結像される。つまり、図14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。
そして最後に、同発光素子グループ295_A1,295_A2,295_A3…に属する幅方向位置LTD6の発光素子行2951R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、上述の反転特性を有するレンズLSにより、反転されて感光体表面に結像される。つまり、図14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MDに伸びる直線上に複数のスポットを並べて形成する。
以上のように、本実施形態では、発光素子グループ内において、複数の発光素子2951を長手方向LGDにおいて互いに異なる位置に配置するとともに、互いに隣接するスポットを形成するために発光する2つの発光素子を幅方向LTDにおいて互いに異なる位置に配置している。そして、発光素子2951をそれぞれ感光体ドラム21の副走査方向SDの移動に応じたタイミングで発光させて発光素子2951から射出される光ビームを主走査方向MDにおいて互いに異なる位置で感光体表面に結像してスポットSPを主走査方向MDに並んで形成している。
図15は、ラインヘッドと感光体ドラムとの配置関係を示す副走査断面図である。なお、同図上段は、同図下段の破線四角部分を拡大して表示したものである。図16は、ラインヘッドが有するレンズアレイと感光体ドラムとの配置関係を示す副走査断面図である。つまり、図15、図16ともに、ラインヘッドと感光体ドラムとの配置関係を長手方向LGDから見た場合を表している。以下に、ラインヘッド29と感光体ドラム21との配置関係の説明を通じて、上述のラインヘッド29により感光体ドラム21の表面にスポットを形成する際に発生する問題について説明する。
3行のレンズ行LSR1〜LSR3は、幅方向LTDの互いに異なる配置位置AP1〜AP3に配置されている。より具体的には、3行のレンズ行LSR1〜LSR3は、幅方向LTDにレンズ行ピッチPlsrで並ぶとともに、対称軸SAに対して幅方向LTDに略対称に配置されている。また、レンズ行LSR1〜LSR3は、それぞれに属するレンズLS1〜LS3の光軸OA1〜OA3が互いに平行となるように配置されている。なお、同図において、レンズLS2の光軸OAは、対称軸SAと一致する。そして、レンズアレイ299は、対称軸SAが感光体ドラム21の表面形状の曲率中心CC21を通るように配置されている。よって、対称軸SAは、感光体ドラム21の回転軸を通ることとなる。
レンズ行LSR1〜LSR3は、いずれも感光体ドラム21の表面に対向して配置されている。このとき、レンズ行LSR1〜LSR3それぞれは、感光体ドラム表面(潜像担持体表面)の副走査方向SDにおいて互いに異なる対向位置FCP1〜FCP3に対向する。したがって、レンズ行LSR1に属するレンズLS1は、該レンズLS1が対向する発光素子グループ295から射出された光ビームLB1を、対向位置FCP1に向けて結像する。その結果、光ビームLB1は、結像位置FP1に結像される。また、レンズ行LSR2に属するレンズLS2は、該レンズLS2が対向する発光素子グループ295から射出された光ビームLB2を、対向位置FCP2に向けて結像する。その結果、光ビームLB2は、結像位置FP2に結像される。また、レンズ行LSR3に属するレンズLS3は、該レンズLS3が対向する発光素子グループ295から射出された光ビームLB3を、対向位置FCP3に向けて結像する。その結果、光ビームLB3は、結像位置FP3に結像される。つまり、異なるレンズ行LSRに属するレンズLSによって結像された光ビームの結像位置FPは、副走査方向SDにおいて互いに異なる。ここで、結像位置FPとは、レンズLSを通過した光ビームLBが、最も小さいスポット径で像を形成する位置とその近傍である。
ここで、レンズアレイ299が有する全てのレンズLSのレンズ位置およびレンズ構成が同一である場合における、光ビームLB1〜LB3それぞれの結像位置FP1〜FP3について考える。この場合、光ビームLB1〜LB3それぞれの結像位置FP1〜FP3は、副走査断面において副走査方向SD(幅方向LTD)に略平行な同一平面SPL_fpに位置することとなる。一方、図15、図16が示すように、感光体ドラム21(潜像担持体)の表面のうちレンズアレイ299と対向する表面領域FCRは、副走査断面において曲率を有している。したがって、結像位置FP1〜FP3のそれぞれと感光体ドラム21の表面との距離を像感光体距離fd1〜fd3としたとき、像感光体距離fd1〜fd3の間で差異が発生する。つまり、複数のレンズ行LSR1〜LSR3の間で、結像位置FPと感光体表面との像感光体距離に差異が発生する。そして、このような像感光体距離の差異のため、感光体ドラム21の表面に形成する像がレンズ行LSRによって異なり、結果として、良好な露光が行なえないという露光不良が発生する可能性がある。ここで、像感光体距離fd1〜fd3のそれぞれは、対応するレンズLSの光軸OAの方向における、結像位置FPと感光体ドラム表面との距離とした。
次に、発明の理解を容易にするために、上述の露光不良についてより具体的な比較例1を用いて説明する。つまり、図15、図16で示したような感光体ドラム21とラインヘッド29との配置関係において、全てのレンズLSのレンズ構成およびレンズ位置を同じとした場合のシミュレーション結果を通じて、露光不良の具体的内容を説明する。
比較例1
表1は、比較例1のシミュレーションで用いたレンズLSのレンズデータである。面番号S1〜S6について、図9、図10を用いて説明する。面番号S1は、物体面、即ち発光素子2951が配置されるヘッド基板293の裏面に対応する。面番号S2は、ヘッド基板293の表面に対応する。面番号S3は、開口絞りDIAが配置された面(絞り面)に対応する。上述の通り、開口絞りDIAはレンズLSの前側焦点に配置されており、像側テレセントリックが実現されている。面番号S4は、レンズLSの第1面LSFfに対応する。面番号S5は、レンズLSの第2面LSFsに対応する。面番号S6は、像面IP、即ち感光体ドラム(潜像担持体)の表面に対応する。ここで、面番号S1〜S3までの面間隔の和がレンズ位置を与える。また、面番号S4の面間隔がレンズ厚さを与える。
表1は、比較例1のシミュレーションで用いたレンズLSのレンズデータである。面番号S1〜S6について、図9、図10を用いて説明する。面番号S1は、物体面、即ち発光素子2951が配置されるヘッド基板293の裏面に対応する。面番号S2は、ヘッド基板293の表面に対応する。面番号S3は、開口絞りDIAが配置された面(絞り面)に対応する。上述の通り、開口絞りDIAはレンズLSの前側焦点に配置されており、像側テレセントリックが実現されている。面番号S4は、レンズLSの第1面LSFfに対応する。面番号S5は、レンズLSの第2面LSFsに対応する。面番号S6は、像面IP、即ち感光体ドラム(潜像担持体)の表面に対応する。ここで、面番号S1〜S3までの面間隔の和がレンズ位置を与える。また、面番号S4の面間隔がレンズ厚さを与える。
表2は、非球面S4、S5の非球面係数である。また、数1は、非球面の形状を与える式である。つまり、非球面S4、S5の形状(換言すれば、レンズLSのレンズ形状)は、表2および数1で決まる。
表3は、比較例1におけるシミュレーションにおいて用いた光学系諸元である。ここで、波長は、発光素子から射出される光ビームの波長である。レンズ径は、レンズLSの射出面、即ち第2面LSFsの直径である。また、光源径は、発光素子2951の直径である。また、同諸元において物体高0.6mmとあるのは、シミュレーションを物体高0.6mmにある仮想発光素子から光ビームが射出されたとの条件で行なったことを意味する。このとき、倍率は−0.5であるので、像高は−0.3mmとなる。
表4は、上述の表1〜3および数1で与えられるデータに基づいて、全てのレンズLS1〜LS3を構成した場合における、シミュレーション結果である。なお、同シミュレーションにおいて、レンズ行ピッチPlsrおよび発光素子グループ行ピッチPegrは、1.65mmとした。また、感光体ドラム21の径は80mmとした。同表が示す、差異Δfdは、レンズLS1〜LS3に対応する像感光体距離fd1〜fd3と、像感光体距離fd2との差である。つまり、像感光体距離fd1〜fd3の間における差異Δfdを、像感光体距離fd2を基準として求めている。
表4によると、レンズLS1に対応する像感光体距離fd1と、レンズLS2に対応する像感光体距離fd2との間には、0.034mmの差異Δfdが発生している。また、レンズLS3に対応する像感光体距離fd3と、レンズLS2に対応する像感光体距離fd2との間には、0.034mmの差異Δfdが発生している。なお、像感光体距離fd1〜fd3の間で差異Δfdが発生する原因は、上述の通り、感光体ドラム21が副走査断面において曲率を有していることにある。そして、同表のスポット径が示すように、像感光体距離fd1〜fd3の差異に起因して、感光体ドラム21の表面に形成されるスポットの径が、レンズLS1〜LS3の間で異なることがわかる。具体的には、レンズLS2により形成されるスポットの径は29.1μmである一方、レンズLS1、LS3により形成されるスポットの径は32.3μmである。したがって、レンズLS2によるスポットの径と、レンズLS1、LS3によるスポットの径とは、3.2μm(=32.3μm−29.1μm)異なる。つまり、複数のレンズ行LSR1〜LSR3の間で、形成するスポットの径が異なるという、露光不良が発生している。
比較例1を用いて説明したように、副走査断面において感光体ドラム21が曲率を有していることに起因して像感光体距離fd1〜fd3に差異が発生し、その結果、感光体ドラム21の表面に形成されるスポットの径に差異が発生する。かかる問題に対して、本発明に用いるラインヘッド29では、複数のレンズLSに対応して複数の透明部材CMが配置されている。ここで、本発明の理解を容易とするために、具体的な実施例1を用いて説明する。
実施例1
図17は、本発明の実施例1における、ラインヘッドと感光体ドラムとの配置関係を示す副走査断面図である。同図上段は、同図下段の破線四角部分を拡大して表示したものである。同図下段における、レンズLS1〜LS3は、それぞれ互いに異なるレンズ行LSR1〜LSR3に属するレンズである。図18は、実施例1におけるラインヘッドの斜視図である。図18に示すラインヘッドは、透明基板292(詳細は後述する)を有する点でのみ図3に示したラインヘッドと異なり、その他の点では図3に示したラインヘッド29と共通する。
図17は、本発明の実施例1における、ラインヘッドと感光体ドラムとの配置関係を示す副走査断面図である。同図上段は、同図下段の破線四角部分を拡大して表示したものである。同図下段における、レンズLS1〜LS3は、それぞれ互いに異なるレンズ行LSR1〜LSR3に属するレンズである。図18は、実施例1におけるラインヘッドの斜視図である。図18に示すラインヘッドは、透明基板292(詳細は後述する)を有する点でのみ図3に示したラインヘッドと異なり、その他の点では図3に示したラインヘッド29と共通する。
また、実施例1における、レンズアレイ299と感光体ドラム21との配置関係は、比較例1と同様である。つまり、図16を用いて説明したとおり、3行のレンズ行LSR1〜LSR3は、幅方向LTDにレンズ行ピッチPlsrで並ぶとともに、対称軸SAに対して幅方向LTDに略対称に配置されている。また、レンズ行LSR1〜LSR3は、それぞれに属するレンズLS1〜LS3の光軸OA1〜OA3が互いに平行となるように配置されている。そして、レンズアレイ299は、対称軸SAが感光体ドラム21の曲率中心CC21(つまり、感光体ドラム21の回転軸)を通るように配置されている。
また、実施例1では、複数のレンズLSに対応して複数の透明部材が配置されている。つまり、実施例1におけるラインヘッド29は、複数の透明部材CMのそれぞれを、該透明部材CMが対応するレンズLSと感光体ドラム表面(潜像担持体表面)との間に配置する。したがって、複数のレンズLSのそれぞれは、該レンズLSが対応する発光素子グループ295の発光素子2951から射出された光ビームを、該レンズLSが対応する透明部材CMを介して該レンズLSが対向する感光体ドラム表面に向けて結像する。ここで、複数の透明部材CMのぞれぞれは、該透明部材CMが対応するレンズLSの光軸方向に所定の部材厚さを有している。
つまり、図17に示すように、レンズLS1に対応して透明部材CM1が配置され、レンズLS2に対応して透明部材CM2が配置され、レンズLS3に対応して透明部材CM3が配置されている。そして、透明部材CM1〜CM3は、それぞれ部材厚さCMt1〜CMt3を有する。また、同図が示すように、実施例1では、複数の透明部材CM1〜CM3は、相互に一体的に接合されており、1つの透明基板292を構成している。しかも、複数の透明部材CM1〜CM3は、それぞれの感光体ドラム表面側の透明部材面CMa1〜CMa3が互いに面一となるように形成されている。
また、レンズ行LSR1〜LSR3は、いずれも感光体ドラム21の表面に対向して配置されている。このとき、レンズ行LSR1〜LSR3それぞれは、感光体ドラム表面(潜像担持体表面)の副走査方向SDにおいて互いに異なる対向位置FCP1〜FCP3に対向する。したがって、レンズ行LSR1に属するレンズLS1は、該レンズLS1が対向する発光素子グループ295から射出された光ビームLB1を、透明部材CM1を介して対向位置FCP1に向けて結像する。また、レンズ行LSR2に属するレンズLS2は、該レンズLS2が対向する発光素子グループ295から射出された光ビームLB2を、透明部材CM2を介して対向位置FCP2に向けて結像する。また、レンズ行LSR3に属するレンズLS3は、該レンズLS3が対向する発光素子グループ295から射出された光ビームLB3を、透明部材CM3を介して対向位置FCP3に向けて結像する。つまり、異なるレンズ行LSRに属するレンズLSによって結像された光ビームの結像位置は、副走査方向SDにおいて互いに異なる。したがって、比較例1で示したのと同様の露光不良が発生する可能性がある。
これに対して、本発明の実施例1は、レンズLS1〜LS3による光ビームの結像位置FP1〜FP3を感光体ドラム21の表面の曲率形状に応じた位置としている(図17)。そして、このように結像位置FP1〜FP3を曲率形状に対応させるべく、複数の透明部材の部材厚さCMt1〜CMt3は、複数の透明部材CM1〜CM3のそれぞれを透過する光ビームLB1〜LB3の結像位置FP1〜FP3が感光体ドラム表面の曲率形状に応じた位置となるように、調整されている。具体的には、次の通りである。
表5はレンズLS2のレンズデータであり、表6はレンズLS2の非球面係数である。一方、表7は、レンズLS1、LS3のレンズデータであり、表8は、レンズLS1、LS3の非球面係数である。図19は、実施例における面番号と対応する面との説明図である。面番号S1は、物体面、即ち発光素子2951が配置されるヘッド基板293の裏面に対応する。面番号S2は、ヘッド基板293の表面に対応する。面番号S3は、開口絞りDIAが配置された面(絞り面)に対応する。上述の通り、開口絞りDIAはレンズLSの前側焦点に配置されており、像側テレセントリックが実現されている。面番号S4は、レンズLSの第1面LSFfに対応する。面番号S5は、レンズLSの第2面LSFsに対応する。面番号S6は、透明部材CMの裏面(つまり、レンズ側の透明部材面)に対応する。面番号S7は、透明部材CMの表面(つまり、潜像担持体側の透明部材面)に対応する。したがって、面番号S6の面間距離が、透明部材CMの部材厚さCMtを与える。また、面番号S8は、像面IP、即ち感光体ドラム(潜像担持体)の表面に対応する。
表5〜8から判るように、実施例1は、レンズLS2とレンズLS1、LS3とで、対応する透明部材CMの部材厚さCMtを変えている。具体的には、レンズLS2に対応する透明部材CM2の部材厚さCMt2は、0.1455mmである。一方、レンズLS1、LS3に対応する透明部材CM1、CM3の部材厚さCMt1、CMt3は、0.2458mmである。なお、レンズLS1〜LS3の全てにおいて、レンズ構成およびレンズ位置は同じである。また、表9は、実施例1におけるシミュレーションで用いた光学系諸元である。
表10は、上述の表5〜9で与えられるデータに基づいて実行したシミュレーションの結果である。なお、同シミュレーションにおいて、レンズ行ピッチPlsr、発光素子グループ行ピッチPegrおよび感光体ドラム径等のその他の条件は、比較例1と同様である。表10における光路長は、0.6mmの物体高の位置から、それぞれのレンズLS1〜LS3が対応する像高−0.3mmの位置までの光路長である。表10が示す、差異Δfdは、レンズLS1〜LS3に対応する像感光体距離fd1〜fd3と、像感光体距離fd2との差である。つまり、像感光体距離fd1〜fd3の間における差異Δfdを、像感光体距離fd2を基準として求めている。同表が示すように、実施例1では差異Δfdは0となっている。つまり、像感光体距離fd1〜fd3は、互いに等しい。これは、図17に示すように、レンズLS1〜LS3による光ビームの結像位置FP1〜FP3が、感光体ドラム21の曲率形状に応じた位置(実施例1においては、同図が示すように感光体ドラム21の略表面)に調整されていることによる。そして、表10の「スポット径」の欄が示すように、像感光体距離fd1〜fd3の差異を抑制することで、感光体ドラム21の表面に形成されるスポットのスポット径の差異が抑制されていることがわかる。具体的には、レンズLS2により形成されるスポットの径は29.1μmである一方、レンズLS1、LS3により形成されるスポットの径は28.7μmである。したがって、実施例1におけるスポット径の差異は0.4μm(=29.1μm−28.7μm)であり、比較例1におけるスポット径の差異3.2μmと比較して、改善されていることがわかる。つまり、実施例1では、比較例1と比べて、複数のレンズ行LSR1〜LSR3の間で形成するスポットの径が異なるという露光不良の発生が抑制されている。
このように、実施例1では、複数の透明部材CM1〜CM3の部材厚さCMt1〜CMt3は、該複数の透明部材CMt1〜CMt3のそれぞれを透過する光ビームLB1〜LB3の結像位置FP1〜FP3が感光体ドラム表面の曲率形状に応じた位置となるように、調整されている。したがって、上述のような、複数のレンズ行LSR1〜LSR3の間で、結像位置FP1〜FP3と感光体ドラム表面との距離(像感光体距離fd)が異なるという問題の発生を抑制することが可能となっている。その結果、上記発明は、良好な露光を実現することが可能となっており、好適である。
また、実施例1では、各レンズLSが同一のレンズ構成を有するとともに同一のレンズ位置にあるように、レンズアレイ299は構成されている。つまり、実施例1では、レンズアレイ299の構成が簡単化されている。その結果、ラインヘッドの構成が簡単となり、ラインヘッド29の低コスト化が容易となっている。
ところで、上記のように、感光体ドラム表面を露光して形成された静電潜像を現像部25(現像手段)によりトナー現像する画像形成装置においては、感光体ドラム表面から飛散したトナー(飛散トナー)に起因して、次のような問題が発生する可能性がある。つまり、図6に示すように、レンズアレイ299には複数のレンズLSが配置されているため、レンズアレイ299の表面は平面状ではなく略凹凸形状を有する。したがって、レンズアレイ299の表面のうち特に凹部(互いに隣り合うレンズLSとレンズLSとの間の領域CON)に飛散トナーが堆積しやすい。しかも、図1に示すように、感光体ドラム21の鉛直下方にラインヘッド29を配置する構成においては、このような飛散トナーの堆積が発生しやすい。そして、レンズアレイ299の表面に飛散トナーが付着堆積すると、レンズアレイ299を透過する光ビームLBの光量が減少し、延いては感光体ドラム表面の露光に関わる光ビームLBの光量が減少して良好な露光が実行できない可能性がある。
このような問題に対して、実施例1では、感光体ドラム表面と、この感光体ドラム21に対向するレンズLSの第2面LSFs(レンズ面)との間に光透過性の透明基板292が配置されている。この透明基板292のうち感光体ドラム表面に対向する対向面292Fは、凹凸形状を有さない連続面である。ここで、凹凸形状とは凸と凹の組合せからなる形状であり、凸および凹のいずれか一方のみからなる形状を含まない。
つまり、感光体ドラム表面からレンズアレイ299に向けて飛散するトナーは、レンズアレイ299に至る前に透明基板292に到達する、しかも、透明基板292の対向面292Fは、凹凸形状を有さない連続面であり、飛散トナーが付着堆積し難い形状に仕上げられている。よって、実施例1では、飛散トナーに起因して感光体ドラム表面の露光に関わる光ビームの光量が減少するという問題の発生が抑制されており、良好な露光が可能となる。
また、実施例1では、透明基板292の対向面292Fは平面であり、飛散トナーの付着堆積を抑制するのに有利な形状を有している。つまり、例えば対向面292Fが凹状である場合と比較して、実施例1での対向面292Fは飛散トナーが付着堆積し難い形状であり、好適である。
ところで、上述の比較例1、実施例1では、レンズ行LSRが幅方向LTDに3行並ぶラインヘッド29を用いて、本発明についての説明を行なった。しかしながら、レンズ行の行数はこれに限られず、4行以上であっても良い。そこで、レンズ行が4行であるラインヘッド29を用いた場合について説明する。以下の説明では、まず、レンズ行が4行である場合において、上述したような露光不良が発生することを、シミュレーション結果を示しつつ説明する(比較例2)。かかる比較例2の説明に続いて、本発明の具体的な実施例について、シミュレーション結果を示しつつ説明する(実施例2)。
比較例2
図20は、比較例2におけるラインヘッドと感光体ドラムとの配置関係を示す副走査断面図である。なお、同図上段は、同図下段の破線四角部分を拡大して表示したものである。図21は、ラインヘッドが有するレンズアレイと感光体ドラムとの配置関係を示す副走査断面図である。つまり、図20、図21ともに、ラインヘッドと感光体ドラムとの配置関係を長手方向LGDから見た場合を表している。以下に、ラインヘッド29と感光体ドラム21との配置関係の説明を通じて、上述のラインヘッド29により感光体ドラム21の表面にスポットを形成する際に発生する問題について説明する。
図20は、比較例2におけるラインヘッドと感光体ドラムとの配置関係を示す副走査断面図である。なお、同図上段は、同図下段の破線四角部分を拡大して表示したものである。図21は、ラインヘッドが有するレンズアレイと感光体ドラムとの配置関係を示す副走査断面図である。つまり、図20、図21ともに、ラインヘッドと感光体ドラムとの配置関係を長手方向LGDから見た場合を表している。以下に、ラインヘッド29と感光体ドラム21との配置関係の説明を通じて、上述のラインヘッド29により感光体ドラム21の表面にスポットを形成する際に発生する問題について説明する。
4行のレンズ行LSR1〜LSR4は、幅方向LTDの互いに異なる配置位置AP1〜AP4に配置されている。より具体的には、4行のレンズ行LSR1〜LSR4は、幅方向LTDにレンズ行ピッチPlsrで並ぶとともに、対称軸SAに対して幅方向LTDに略対称に配置されている。また、レンズ行LSR1〜LSR4は、それぞれに属するレンズLS1〜LS4の光軸OA1〜OA4が互いに平行となるように配置されている。そして、レンズアレイ299は、対称軸SAが感光体ドラム21の表面形状の曲率中心CC21を通るように配置されている。よって、対称軸SAは、感光体ドラム21の回転軸を通ることとなる。
また、レンズ行LSR1〜LSR4は、いずれも感光体ドラム21の表面に対向して配置されている。このとき、レンズ行LSR1〜LSR4それぞれは、感光体ドラム表面(潜像担持体表面)の副走査方向SDにおいて互いに異なる対向位置FCP1〜FCP4に対向する。したがって、レンズ行LSR1に属するレンズLS1は、該レンズLS1が対向する発光素子グループ295から射出された光ビームLB1を、対向位置FCP1に向けて結像する。また、レンズ行LSR2に属するレンズLS2は、該レンズLS2が対向する発光素子グループ295から射出された光ビームLB2を、対向位置FCP2に向けて結像する。また、レンズ行LSR3に属するレンズLS3は、該レンズLS3が対向する発光素子グループ295から射出された光ビームLB3を、対向位置FCP3に向けて結像する。また、レンズ行LSR4に属するレンズLS4は、該レンズLS4が対向する発光素子グループ295から射出された光ビームLB4を、対向位置FCP4に向けて結像する。つまり、異なるレンズ行LSRに属するレンズLSによって結像された光ビームの結像位置は、副走査方向SDにおいて互いに異なる。
ここで、レンズアレイ299が有する全てのレンズLSのレンズ位置およびレンズ構成が同一である場合における、光ビームLB1〜LB4それぞれの結像位置FP1〜FP4について考える。この場合、光ビームLB1〜LB4それぞれの結像位置FP1〜FP4は、副走査断面において副走査方向SD(幅方向LTD)に略平行な同一平面SPL_fpに位置することとなる。一方、図20、図21が示すように、感光体ドラム21(潜像担持体)の表面のうちレンズアレイ299と対向する表面領域FCRは、副走査断面において曲率を有している。したがって、結像位置FP1〜FP4のそれぞれと感光体ドラム21の表面との距離を像感光体距離fd1〜fd4としたとき、像感光体距離fd1〜fd4の間で差異が発生する。つまり、複数のレンズ行LSR1〜LSR4の間で、結像位置FPと感光体表面との像感光体距離に差異が発生する。そして、このような像感光体距離の差異のため、感光体ドラム21の表面に形成する像がレンズ行LSRによって異なり、結果として、良好な露光が行なえないという露光不良が発生する可能性がある。ここで、像感光体距離fd1〜fd4のそれぞれは、対応するレンズLSの光軸OAの方向における、結像位置FPと感光体ドラム表面との距離とした。
ここで、発明の理解を容易にするため、上述の露光不良について、より具体的なシミュレーション結果を用いて説明する。つまり、図20、図21で示したような感光体ドラム21とラインヘッド29との配置関係において、全てのレンズLSのレンズ構成およびレンズ位置を同じとした場合のシミュレーション結果を通じて、露光不良の具体的内容を説明する。
比較例2のシミュレーションで用いたレンズLSのレンズデータ、非球面係数および光学系諸元は、実施例1と同様に上述の表1〜3よび数1で与えられる。表11は、上述の表1〜3および数1で与えられるデータに基づいて、全てのレンズLS1〜LS4を構成した場合における、シミュレーション結果である。なお、同シミュレーションにおいて、レンズ行ピッチPlsrおよび発光素子グループ行ピッチPegrは、1.65mmとした。また、感光体ドラム21の径は80mmとした。同表が示す、差異Δfdは、レンズLS1〜LS4に対応する像感光体距離fd1〜fd4と、像感光体距離fd2との差である。つまり、像感光体距離fd1〜fd4の間における差異Δfdを、像感光体距離fd2を基準として求めている。
レンズLS1に対応する像感光体距離fd1と、レンズLS2に対応する像感光体距離fd2との間には、0.068mmの差異Δfdが発生している。また、レンズLS4に対応する像感光体距離fd4と、レンズLS2に対応する像感光体距離fd2との間には、0.068mmの差異Δfdが発生している。また、レンズLS3に対応する像感光体距離fd3とレンズLS2に対応する像感光体距離fd2との間には、差異Δfdは無い。なお、このように像感光体距離fd1〜fd4の間で差異Δfdが発生する原因は、上述の通り、感光体ドラム21が副走査断面において曲率を有していることにある。そして、同表のスポット径が示すように、像感光体距離fd1〜fd4の差異に起因して、感光体ドラム21の表面に形成されるスポットの径が、レンズLS1〜LS4の間で異なることがわかる。具体的には、具体的には、レンズLS2、LS3により形成されるスポットの径は29.1μmである一方、レンズLS1、LS4により形成されるスポットの径は40.2μmである。したがって、レンズLS2(または、レンズLS3)によるスポットの径と、レンズLS1またはレンズLS4によるスポットの径は、11.1μm(=40.2μm−29.1μm)異なる。つまり、複数のレンズ行LSR1〜LSR4の間で、形成するスポットの径が異なるという、露光不良が発生している。
比較例2を用いて説明したように、副走査断面において感光体ドラム21が曲率を有していることに起因して像感光体距離fd1〜fd4に差異が発生し、その結果、感光体ドラム21の表面に形成されるスポットの径に差異が発生する。かかる問題に対して、本発明に用いるラインヘッド29では、複数のレンズLSに対応して複数の透明部材CMが配置されている。ここで、本発明の理解を容易とするために、具体的な実施例2を用いて説明する。
実施例2
図22は、本発明の実施例2における、ラインヘッドと感光体ドラムとの配置関係を示す副走査断面図である。同図上段は、同図下段の破線四角部分を拡大して表示したものである。同図下段における、レンズLS1〜LS4は、それぞれ互いに異なるレンズ行LSR1〜LSR4に属するレンズである。
図22は、本発明の実施例2における、ラインヘッドと感光体ドラムとの配置関係を示す副走査断面図である。同図上段は、同図下段の破線四角部分を拡大して表示したものである。同図下段における、レンズLS1〜LS4は、それぞれ互いに異なるレンズ行LSR1〜LSR4に属するレンズである。
また、実施例2における、レンズアレイ299と感光体ドラム21との配置関係は、比較例2と同様である。つまり、図21を用いて説明したとおり、4行のレンズ行LSR1〜LSR4は、幅方向LTDにレンズ行ピッチPlsrで並ぶとともに、対称軸SAに対して幅方向LTDに略対称に配置されている。また、レンズ行LSR1〜LSR4は、それぞれに属するレンズLS1〜LS4の光軸OA1〜OA4が互いに平行となるように配置されている。そして、レンズアレイ299は、対称軸SAが感光体ドラム21の曲率中心CC21(つまり、感光体ドラム21の回転軸)を通るように配置されている。
また、実施例2では、複数のレンズLSに対応して複数の透明部材CMが配置されている。つまり、実施例2におけるラインヘッド29は、複数の透明部材CMのそれぞれを、該透明部材CMが対応するレンズLSと感光体ドラム表面(潜像担持体表面)との間に配置する。したがって、複数のレンズLSのそれぞれは、該レンズLSが対応する発光素子グループ295の発光素子2951から射出された光ビームを、該レンズLSが対応する透明部材CMを介して該レンズLSが対向する感光体ドラム表面に向けて結像する。ここで、複数の透明部材CMのぞれぞれは、該透明部材CMが対応するレンズLSの光軸方向に所定の部材厚さを有している。
つまり、図22に示すように、レンズLS1に対応して透明部材CM1が配置され、レンズLS2に対応して透明部材CM2が配置され、レンズLS3に対応して透明部材CM3が配置され、レンズLS4に対応して透明部材CM4が配置されている。そして、透明部材CM1〜CM4は、それぞれ部材厚さCMt1〜CMt4を有する。また、同図が示すように、実施例2では、複数の透明部材CM1〜CM4は、相互に一体的に接合されており、1つの透明基板292を構成している。しかも、複数の透明部材CM1〜CM4は、それぞれの感光体ドラム表面側の透明部材面CMa1〜CMa4が互いに面一となるように形成されている。
また、レンズ行LSR1〜LSR4は、いずれも感光体ドラム21の表面に対向して配置されている。このとき、レンズ行LSR1〜LSR4のそれぞれは、感光体ドラム表面(潜像担持体表面)の副走査方向SDにおいて互いに異なる対向位置FCP1〜FCP4に対向する。したがって、レンズ行LSR1に属するレンズLS1は、該レンズLS1が対向する発光素子グループ295から射出された光ビームLB1を、透明部材CM1を介して対向位置FCP1に向けて結像する。また、レンズ行LSR2に属するレンズLS2は、該レンズLS2が対向する発光素子グループ295から射出された光ビームLB2を、透明部材CM2を介して対向位置FCP2に向けて結像する。また、レンズ行LSR3に属するレンズLS3は、該レンズLS3が対向する発光素子グループ295から射出された光ビームLB3を、透明部材CM3を介して対向位置FCP3に向けて結像する。また、レンズ行LSR4に属するレンズLS4は、該レンズLS4が対向する発光素子グループ295から射出された光ビームLB4を、透明部材CM4を介して対向位置FCP3に向けて結像する。つまり、異なるレンズ行LSRに属するレンズLSによって結像された光ビームの結像位置は、副走査方向SDにおいて互いに異なる。したがって、比較例2で示したのと同様の露光不良が発生する可能性がある。
これに対して、本発明の実施例2は、レンズLS1〜LS4による光ビームの結像位置FP1〜FP4を感光体ドラム21の表面の曲率形状に応じた位置としている(図22)。そして、このように結像位置FP1〜FP4を曲率形状に対応させるべく、複数の透明部材の部材厚さCMt1〜CMt4は、複数の透明部材CM1〜CM4のそれぞれを透過する光ビームLB1〜LB4の結像位置FP1〜FP4が感光体ドラム表面の曲率形状に応じた位置となるように、調整されている。具体的には、次の通りである。
表12はレンズLS2、LS3のレンズデータであり、表13はレンズLS2、LS3の非球面係数である。一方、表14は、レンズLS1、LS4のレンズデータであり、表15は、レンズLS1、LS4の非球面係数である。各面番号に対応する面は、実施例1と同様(つまり、図19を用いて説明したのと同様)である。したがって、面番号S6の面間距離が、透明部材CMの部材厚さCMtを与える。
表12〜15から判るように、実施例2は、レンズLS2、LS3とレンズLS1、LS4とで、対応する透明部材CMの部材厚さCMtを変えている。具体的には、レンズLS2、LS3に対応する透明部材CM2、CM3の部材厚さCMt2、CMt3は、0.1455mmである。一方、レンズLS1、LS4に対応する透明部材CM1、CM4の部材厚さCMt1、CMt4は、0.3455mmである。なお、レンズLS1〜LS4の全てにおいて、レンズ構成およびレンズ位置は同じである。また、表16は、実施例2におけるシミュレーションで用いた光学系諸元である。
表17は、上述の表12〜16で与えられるデータに基づいて実行したシミュレーションの結果である。なお、同シミュレーションにおいて、レンズ行ピッチPlsr、発光素子グループ行ピッチPegrおよび感光体ドラム径等のその他の条件は、比較例2と同様である。表17における光路長は、0.6mmの物体高の位置から、それぞれのレンズLS1〜LS4が対応する像高−0.3mmの位置までの光路長である。表17が示す、差異Δfdは、レンズLS1〜LS4に対応する像感光体距離fd1〜fd4と、像感光体距離fd2との差である。つまり、像感光体距離fd1〜fd4の間における差異Δfdを、像感光体距離fd2を基準として求めている。同表が示すように、実施例2では差異Δfdは0となっている。つまり、像感光体距離fd1〜fd4は、互いに等しい。これは、図22に示すように、レンズLS1〜LS4による光ビームの結像位置FP1〜FP4が、感光体ドラム21の曲率形状に応じた位置(実施例2においては、同図が示すように感光体ドラム21の略表面)に調整されていることによる。そして、表17の「スポット径」の欄が示すように、像感光体距離fd1〜fd4の差異を抑制することで、感光体ドラム21の表面に形成されるスポットのスポット径の差異が抑制されていることがわかる。具体的には、レンズLS2、LS3により形成されるスポットの径は29.1μmである一方、レンズLS1、LS4により形成されるスポットの径は28.7μmである。したがって、実施例1におけるスポット径の差異は0.4μm(=29.1μm−28.7μm)であり、比較例2におけるスポット径の差異11.1μmと比較して、改善されていることがわかる。つまり、実施例2では、比較例2と比べて、複数のレンズ行LSR1〜LSR4の間で形成するスポットの径が異なるという露光不良の発生が抑制されている。
このように、実施例2では、複数の透明部材CM1〜CM4の部材厚さCMt1〜CMt4は、該複数の透明部材CMt1〜CMt4のそれぞれを透過する光ビームLB1〜LB4の結像位置FP1〜FP4が感光体ドラム表面の曲率形状に応じた位置となるように、調整されている。したがって、上述のような、複数のレンズ行LSR1〜LSR4の間で、結像位置FP1〜FP4と感光体ドラム表面との距離(像感光体距離fd)が異なるという問題の発生を抑制することが可能となっている。その結果、上記発明は、良好な露光を実現することが可能となっており、好適である。
また、実施例2では、各レンズLSが同一のレンズ構成を有するとともに同一のレンズ位置にあるように、レンズアレイ299は構成されている。つまり、実施例2では、レンズアレイ299の構成が簡単化されている。その結果、ラインヘッドの構成が簡単となり、ラインヘッド29の低コスト化が容易となっている。
また、実施例2では、レンズLSの第2面LSFs(LSFs1〜LSFs4)が感光体ドラム表面に対向しており、レンズLSの第2面LSFs(レンズ面)と感光体ドラム表面との間に光透過性の透明基板292が配置されている。この透明基板292のうち感光体ドラム表面に対向する対向面292Fは、凹凸形状を有さない連続面である。したがって、感光体ドラム表面からレンズアレイ299に向けて飛散するトナーは、レンズアレイ299に至る前に透明基板292に到達する、しかも、透明基板292の対向面292Fは、凹凸形状を有さない連続面であり、飛散トナーが付着堆積し難い形状に仕上げられている。よって、実施例2では、飛散トナーに起因して感光体ドラム表面の露光に関わる光ビームの光量が減少するという問題の発生が抑制されており、良好な露光が可能となる。
また、実施例2では、透明基板292の対向面292Fは平面であり、飛散トナーの付着堆積を抑制するのに有利な形状を有している。つまり、例えば対向面292Fが凹状である場合と比較して、実施例2での対向面292Fは飛散トナーが付着堆積し難い形状であり、好適である。
実施例3
ところで、実施例1、2は、透明基板292の部材厚さを調整して結像位置FPを調整している。しかしながら、レンズLSのレンズの枚数・レンズ構成・レンズ位置を調整することによっても、結像位置FPを調整することが可能である。そこで、実施例3は、複数枚のレンズLSを用いるとともに、これらのレンズLSのレンズ構成を調整して、結像位置FPを調整している。
ところで、実施例1、2は、透明基板292の部材厚さを調整して結像位置FPを調整している。しかしながら、レンズLSのレンズの枚数・レンズ構成・レンズ位置を調整することによっても、結像位置FPを調整することが可能である。そこで、実施例3は、複数枚のレンズLSを用いるとともに、これらのレンズLSのレンズ構成を調整して、結像位置FPを調整している。
図23は実施例3におけるラインヘッドの構成を示す幅方向部分断面図である。図24は実施例3におけるラインヘッドの光学系の構成を示す図である。実施例3においても、比較例1および実施例1と同様に、幅方向LTDにおいて互いに異なる位置に3個の発光素子グループ295が配置されている。各発光素子グループ295に対する構成は同様であるので、ここでは、図24の左端の発光素子グループ295により代表してかかる構成を説明するとともに、他の発光素子グループ295に対する構成の説明は相当符号を付して省略する。実施例3では、1個の発光素子グループ295に対して2枚のレンズLS、すなわち第1レンズLSa1と第2レンズLSb1とが光軸OA方向に並んで配置されている。第1レンズLSa1は、レンズ曲率を有するレンズ面LSFa1を、第2レンズLSb1に対向して備える。また、第2レンズLSb1は、レンズ曲率を有するレンズ面LSFb1を、感光体ドラム21に対向して備える。このレンズ面LSFb1と感光体ドラム21との間には、透明部材CM1が配置されている。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、第1レンズLSa1、第2レンズLSb1および透明部材CM1を介して感光体ドラム21の表面に照射される。
実施例3においても上述と同様に、図24の紙面垂直方向(つまり、長手方向LGD)に並ぶ複数の発光素子グループ295により発光素子グループ行295Rが構成されており、このような発光素子グループ行295Rの構成に対応して、第1レンズLSa1および第2レンズLSb1も、それぞれ第1レンズ行LSRa1および第2レンズ行LSRb1を構成している。つまり、長手方向LGDに並ぶ複数の第1レンズLSa1により第1レンズ行LSRa1が構成され、長手方向LGDに並ぶ複数の第2レンズLSb1により第2レンズ行LSRb1が構成されている。
また、3行の発光素子グループ行295Rが幅方向LTDに並んでおり、これに対応して、3行の第1レンズ行LSRa1〜LSRa3が幅方向に並ぶとともに、3行の第2レンズ行LSRb1〜LSRb3が幅方向に並ぶ。幅方向LGDに並ぶ3行のレンズ行は、対称軸SAを中心に対称に配置されており、当ピッチで並んでいる。また、この対称軸SAは感光体ドラム21の曲率中心CC21を通る。3行の第1レンズ行LSRa1〜LSRa3は一体的に接合されており、第1レンズアレイ299aを構成する。また、3行の第2レンズ行LSRb1〜LSRb3は同じく一体的に接合されており、第2レンズアレイ299bを構成する。そして、第1レンズアレイ299aと第2レンズアレイ299bとで1つのレンズアレイ299として機能する。
実施例3では、透明部材CM1〜CM3は、いずれも同じ部材厚さCMtを有する。また、複数の透明部材CM1〜CM3は一体的に構成されており、透明基板292を構成している。しかも、複数の透明部材CM1〜CM3は、それぞれの感光体ドラム表面側の透明部材面CMa1〜CMa3が互いに面一となるように形成されている。つまり、透明基板292は、一様の部材厚さCMtを有する平板状である。
そして、実施例3においても、レンズ行LSR1〜LSR3は何れも感光体ドラム21の表面に対向して配置されており、レンズ行LSR1〜LSR3のそれぞれは感光体ドラム表面の副走査方向SDにおいて互いに異なる対向位置FCP1〜FCP3に対向する。したがって、レンズ行LSR1に属するレンズLS1は、該レンズLS1が対向する発光素子グループ295から射出された光ビームLB1を、透明部材CM1を介して対向位置FCP1に向けて結像する。また、レンズ行LSR2に属するレンズLS2は、該レンズLS2が対向する発光素子グループ295から射出された光ビームLB2を、透明部材CM2を介して対向位置FCP2に向けて結像する。また、レンズ行LSR3に属するレンズLS3は、該レンズLS3が対向する発光素子グループ295から射出された光ビームLB3を、透明部材CM3を介して対向位置FCP3に向けて結像する。つまり、異なるレンズ行LSRに属するレンズLSによって結像された光ビームの結像位置は、副走査方向SDにおいて互いに異なる。したがって、比較例1で示したのと同様の露光不良が発生する可能性がある。
これに対して、本発明の実施例3は、レンズLS1〜LS3による光ビームの結像位置FP1〜FP3を感光体ドラム21の表面の曲率形状に応じた位置としている(図23)。そして、このように結像位置FP1〜FP3を曲率形状に対応させるべく、複数のレンズLS1〜LS3の構成が調整されている。具体的には、次の通りである。
図25は、面番号と対応する面との説明図である。表18はレンズLSa2,LSb2のレンズデータであり、表19はレンズLSa2,LSb2の非球面係数である。一方、表20は、レンズLSa1,LSb1,LSa2,LSb2のレンズデータであり、表21は、レンズLSa1,LSb1,LSa2,LSb2の非球面係数である。なお、この実施例3においては、レンズLSa1,LSb1からなるレンズ対をレンズ対LSP1と、レンズLSa2,LSb2からなるレンズ対をLSP2と、レンズLSa3,LSb3からなるレンズ対をLSP3と表した。
面番号S1は、物体面、即ち発光素子2951が配置されるヘッド基板293の裏面に対応する。面番号S2は、ヘッド基板293の表面に対応する。面番号S3は、開口絞りDIAが配置された面(絞り面)に対応する。開口絞りDIAは第1レンズLSaと第2レンズLSbとから成る光学系の前側焦点に配置されており、像側テレセントリックが実現されている。面番号S4は第1レンズ基板2991aの入射面に対応し、面番号S5は第1レンズ基板2991aの射出面に対応する。また、面番号S6は第1レンズLSaのレンズ面LSFaに対応する。このように、第1レンズLSaは、第1レンズ基板2991aと、該基板の射出面に形成されたレンズ面LSFaから構成されている。面番号S7は第2レンズ基板2991bの入射面に対応し、面番号S8は第2レンズ基板2991bの射出面に対応する。また、面番号S9は第2レンズLSbのレンズ面LSFbに対応する。このように、第2レンズLSaは、第2レンズ基板2991bと、該基板の射出面に形成されたレンズ面LSFbから構成されている。面番号S10は、透明部材CMの裏面(つまり、レンズ側の透明部材面)に対応する。面番号S11は、透明部材CMの表面(つまり、潜像担持体側の透明部材面)に対応する。したがって、面番号S10の面間距離が、透明部材CMの部材厚さCMtを与える。また、面番号S12は、像面IP、即ち感光体ドラム(潜像担持体)の表面に対応する。表18〜表21から判るように実施例3は、レンズ対LSP2とレンズ対LSP1,LSP3とで、レンズ面LSFa,LSFbの形状(曲率)を変えている。また、表22は、実施例3におけるシミュレーションで用いた光学系諸元である。
表23は、上述の表18〜表22で与えられるデータに基づいて実行したシミュレーションの結果である。表22における光路長は、0.5775mmの物体高の位置から、それぞれのレンズが対応する像高−0.291mmの位置までの光路長である。表22の「スポット径」の欄が示すように、感光体ドラム21の表面に形成されるスポットのスポット径の差異が抑制されていることがわかる。具体的には、レンズ対LSP2により形成されるスポットの径は21.6μmである一方、レンズ対LSP1、LSP3により形成されるスポットの径は22.4μmである。したがって、実施例3におけるスポット径の差異は0.8μm(=22.4μm−21.6μm)であり、比較例1におけるスポット径の差異3.2μmと比較して、改善されていることがわかる。つまり、実施例3では、比較例1と比べて、複数のレンズ行の間で形成するスポットの径が異なるという露光不良の発生が抑制されている。
このように、実施例3では、光ビームLB1〜LB3の結像位置FP1〜FP3が感光体ドラム表面の曲率形状に応じた位置となるように、レンズLSの構成が調整されている。その結果、良好な露光を実現することが可能となっている。
また、実施例3では、1個の発光素子グループ295に対して複数枚(2枚)のレンズLSが設けられており、1枚のレンズを用いた場合と比較して光学設計の自由度が向上されている。その結果、実施例3は、光ビームの結像位置の調整を容易に実現することが可能となっており、好適である。
また、実施例3では、光透過性の透明基板292は一様の部材厚さCMtを有する平板状である。実施例3では、このように透明基板292の構成を簡単にすることで、ラインヘッド29の構成が簡単となり、ラインヘッド29の低コスト化が容易となっている。
また、実施例3では、レンズLSの第2面LSFs(LSFs1〜LSFs3)が感光体ドラム表面に対向しており、レンズLSの第2面LSFs(レンズ面)と感光体ドラム表面との間に透明基板292が配置されている。この透明基板292のうち感光体ドラム表面に対向する対向面292Fは、凹凸形状を有さない連続面である。
したがって、感光体ドラム表面からレンズアレイ299に向けて飛散するトナーは、レンズアレイ299に至る前に透明基板292に到達する、しかも、透明基板292の対向面292Fは、凹凸形状を有さない連続面であり、飛散トナーが付着堆積し難い形状に仕上げられている。よって、実施例3では、飛散トナーに起因して感光体ドラム表面の露光に関わる光ビームの光量が減少するという問題の発生が抑制されており、良好な露光が可能となる。
また、実施例3では、透明基板292の対向面292Fは平面であり、飛散トナーの付着堆積を抑制するのに有利な形状を有している。つまり、例えば対向面292Fが凹状である場合と比較して、実施例3での対向面292Fは飛散トナーが付着堆積し難い形状であり、好適である。
また、上記実施形態では、発光素子2951は、ボトムエミッション型の有機EL素子である。したがって、発光素子2951はヘッド基板293の裏面に設けられ、しかも、この裏面はヘッド基板293が有する2つの面のうち、感光体ドラムに対して反対側のである。したがって、飛散トナーが発光素子2951に付着する可能性が抑制されており、上記実施形態は好適である。
また、上記実施形態では、発光素子グループ295から該発光素子グループ295に対応するレンズLSまで光ビームを導光する一方で、発光素子グループ295から該発光素子グループ295に対応しないレンズLSへの光ビームの入射を抑制する遮光部材297が、本発明の「囲み部材」として機能している。つまり、発光素子2951から射出された光ビームの通過領域に対応して、遮光部材297には導光孔2971が穿設されている。換言すれば、この通過領域は遮光部材297により囲まれている。こうして、遮光部材297により、発光素子から射出された光ビームの通過領域に飛散トナーが付着堆積するとの問題の発生が抑制されている。つまり、上記実施形態では、遮光部材297は、遮光部材としての本来の機能のみならず、光ビームの通過領域へのトナー堆積を抑制する機能をも併せ持つ。この結果、ラインヘッドの構成の簡素化が図られている。
また、上記実施形態では、透明基板292から複数の発光素子2951までの領域は、ケース291により密封されている。したがって、透明基板292から発光素子2951までの間に飛散トナーが紛れ込む可能性が極めて低く、上記実施形態は好適である。
また、上記実施形態の画像形成装置は帯電したトナーにより現像する現像部25を用いているが、このような装置に対しては上述の発明を適用して飛散トナーの堆積を浴せうすることが好適である。なんとなれば、帯電トナーはレンズアレイ299に付着堆積しやすいめ、トナー堆積の問題がより顕著になる恐れがあるからである。
また、上記実施形態ではレンズLSを2次元的に配置している。その結果、この構成は、レンズを1次元的に配置した構成と比較して飛散トナーが堆積しやすい。そこで、上記実施形態のようにレンズLSを2次元配置した構成では、本発明を適用して、飛散トナーの堆積を抑制することが好適である。
このように上記実施形態では、主走査方向MDが本発明の「第1方向」に相当するとともに、副走査方向SDが本発明の「第2方向」に相当している。また、透明基板292が本発明の「カバー部材」に相当している。また、感光体ドラム21が本発明の「潜像担持体」に相当するとともに、感光体ドラム21の表面が本発明の「像面」に相当している。
結像位置の求め方の例
ところで、結像位置FPはレンズLSを通過した光ビームLBが最も小さいスポット径で像を形成する位置とその近傍であると上述したが、ここで、この結像位置を求め方の一例を紹介する。図26は、結像位置の求め方の一例を示す図である。この例は、スポットSPの面積から結像位置を求めており、スポットSPを同図(a)に示すように定義している。つまり、光ビームの光強度Intの頂点の高さを「1」としたとき、光強度Intが「1/e2」となる領域がスポットSPである。ここで、「e」は自然対数の底である。そして、このスポットSPの面積が最小値minとなる位置を結像位置FPとして求めることが出来る。
ところで、結像位置FPはレンズLSを通過した光ビームLBが最も小さいスポット径で像を形成する位置とその近傍であると上述したが、ここで、この結像位置を求め方の一例を紹介する。図26は、結像位置の求め方の一例を示す図である。この例は、スポットSPの面積から結像位置を求めており、スポットSPを同図(a)に示すように定義している。つまり、光ビームの光強度Intの頂点の高さを「1」としたとき、光強度Intが「1/e2」となる領域がスポットSPである。ここで、「e」は自然対数の底である。そして、このスポットSPの面積が最小値minとなる位置を結像位置FPとして求めることが出来る。
或いは、結像位置FPを次のようにして求めても良い。つまり、上述の方法では、スポットSPの面積が最小となる位置を結像位置FPとして求めたが、スポットSPの主走査方向MDにおけるスポット径Dmが最小となる位置を結像位置FPとして求めても良い。
その他
なお、本発明は上記した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。例えば、上記実施例1〜3では、透明基板292の対向面292Fは平面であるが、次のように構成しても良い。図27は、透明基板の対向面の別の形状を示す図である。同図では、透明基板292の対向面292Fは、感光体ドラム21の表面に対して凸である。その他の構成は、上述の実施例1〜3と同様であるので、説明を省略する。対向面292Fのこのような形状は、飛散トナーの付着堆積を抑制するのに有利である。つまり、例えば対向面292Fが凹状である場合と比較して図27に示す対向面292Fは飛散トナーが付着堆積し難い形状であり、好適である。
なお、本発明は上記した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。例えば、上記実施例1〜3では、透明基板292の対向面292Fは平面であるが、次のように構成しても良い。図27は、透明基板の対向面の別の形状を示す図である。同図では、透明基板292の対向面292Fは、感光体ドラム21の表面に対して凸である。その他の構成は、上述の実施例1〜3と同様であるので、説明を省略する。対向面292Fのこのような形状は、飛散トナーの付着堆積を抑制するのに有利である。つまり、例えば対向面292Fが凹状である場合と比較して図27に示す対向面292Fは飛散トナーが付着堆積し難い形状であり、好適である。
また、例えば、実施例1〜3は、図16、図21,図24を示して説明したように、感光体ドラム21に対してラインヘッド29を配置している。つまり、幅方向LTDに並んで配置された複数のレンズ行LSRの対称軸SAが感光体ドラム21の曲率中心CC21を通るように、ラインヘッド29は感光体ドラム21に対して配置されている。しかしながら、ラインヘッド29の感光体ドラム21に対する配置態様はこれに限られない。つまり、対称軸SAが感光体ドラム21の表面形状の曲率中心CC21を外れた位置を通るように、ラインヘッド29を感光体ドラム21に対して配置しても良い。
また、図9、図10を用いて説明したとおり、上述の実施形態では、開口絞りDIAがレンズLSの前側焦点に配置されており、レンズLSの像側がテレセントリックに構成されている。しかしながら、レンズLSの像側をテレセントリックに構成することは、本発明に必須の要件ではない。しかしながら、感光体ドラム21の偏心等に起因してレンズLSと感光体ドラム表面との距離とが、変動する場合がある。そして、このような変動は、感光体ドラム表面に形成されるスポットの位置の副走査方向SDへの変動を引き起こす可能性がある。これに対して、レンズLSのテレセントリックに構成した場合、かかるスポット位置の副走査方向SDへの変動を抑制するという効果を奏することができ、良好な露光が実現され、好適である。これについて詳述する。
図28は、レンズの像側をテレセントリックに構成した場合における効果を示す副走査断面図である。表面DSFは、偏心が無い場合の感光体ドラム21の表面を表す。表面DSFeは、感光体ドラム21に偏心が存在して、レンズLSの光軸OAの方向に距離CHoaだけずれた該感光体ドラム21の表面である。また、主光線PRMtは、像側テレセントリックが実現されている場合において、感光体ドラム表面の位置IMにスポットを形成する光ビームの主光線である。一方、主光線PRMntは、像側テレセントリックが実現されていない場合において、感光体ドラム表面の位置IMにスポットを形成する光ビームの主光線である。つまり、感光体ドラム21に偏心が無い場合は、主光線PRMtと主光線PRMntの感光体ドラム21の表面における位置は同じである。
ここで、感光体ドラム21に偏心が存在して、感光体ドラム21の表面がレンズLSの光軸OAの方向に距離CHoaだけずれた場合について考える。このとき、主光線PRMtの光ビームによるスポットの位置は位置IMeである。一方、主光線PRMntの光ビームによるスポットの位置は位置IMechである。同図が示すように、像側テレセントリックが実現されている場合は、光ビームの主光線PRMtはレンズLSの光軸OAに対して平行である。したがって、感光体ドラム21の表面が光軸OAの方向に変動した場合であっても、形成されるスポットの位置は光軸OAの方向に変動するのみであって、副走査方向SDには略変動しない。一方、像側テレセントリックが実現されていない場合は、光ビームの主光線PRMntはレンズLSの光軸OAに対して平行では無い。したがって、感光体ドラム21の表面が光軸OAの方向に変動した場合、形成されるスポットの位置は副走査方向SDに距離CHsだけ変動する。このように、レンズLSのテレセントリックに構成した場合、かかるスポット位置の副走査方向SDへの変動を抑制するという効果を奏することができ、良好な露光が実現され、好適である。
また、上述の実施形態は、潜像担持体として感光体ドラム21を用いた。しかしながら、本発明が適用可能である潜像担持体は、感光体ドラム21に限られない。要は、レンズアレイ299と対向する表面領域が副走査断面において曲率を有する潜像担持体全般に対して本発明を適用可能である。
図29は、本発明にかかるラインヘッドを装備した画像形成装置を示す副走査断面図である。この実施形態が図1の実施形態と大きく相違する点は、感光体の態様である。すなわち、この実施形態では、感光体ドラム21の代わりに感光体ベルト21Bが用いられている。なお、その他の構成は上記実施形態と同様であるため、同一構成については同一または相当符号を付して構成説明を省略する。
この実施形態では、主走査方向MDに伸びる2本のローラ28に感光体ベルト21Bが張架されている。この感光体ベルト21Bは図示を省略する駆動モータによって所定の回転方向D21に回転移動される。また、この感光体ベルト21Bの周囲には、回転方向D21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。そして、これらの機能部によって帯電動作、潜像形成動作及びトナー現像動作が実行される。
この実施形態では、ラインヘッド29は、感光体ベルト21Bのローラ28への巻き掛け部に対して対向配置されている。ローラ28は円筒形である。したがって、感光体ベルト21Bの巻き掛け部は曲率形状を有する。このようにラインヘッド29を巻き掛け部に対して対向配置する理由は、次の通りである。つまり、感光体ベルト21Bの張り面は、ローラ28への巻き掛け部と比較してばたつきが大きい。そこで、感光体ベルト21Bの表面のうち比較的ばたつきが少ないローラ28への巻き掛け部にラインヘッド29を対向配置することで、ラインヘッド29と感光体ベルト21Bの表面との距離を安定化させている。
しかしながら、ローラ28への巻き掛け部における感光体ベルト21Bの表面形状は、副走査断面において曲率を有している。したがって、上述してきたような露光不良が発生する可能性がある。そこで、図29のような構成を備える画像形成装置においては、本発明を適用して、光ビームの結像位置を、感光体ベルト21Bの表面の曲率形状に応じた位置とすることで、良好な露光を実現可能であり好適である。
また、次のような清掃手段を設けるように構成しても良い。図30は、清掃手段の斜視図である。清掃手段60は、複数の透明部材CMの感光体ドラム表面側の透明部材面を清掃する。具体的には、清掃手段は、清掃パッド601と取手部602とを備える。清掃パッド601の材質は人工皮革である。ここで、人工皮革としては、東レ株式会社製のエクセーヌ(登録商標)を用いることができる。また、清掃パッド601と取手部602とは、接続部材603により接続されている。さらに、接続部材603には、中空部6031が穿設されている。
図31は、清掃手段による清掃動作を示す図である。同図が示すように、清掃手段60は、接続部材603の伸びる方向が長手方向LGDと平行となるように、ラインヘッド29に対して配置される。また、清掃パッド601は、透明基板292、つまり透明部材CMの感光体ドラム表面側(潜像担持体表面側)の透明部材面(感光体側透明部材面)に当接する。そして、作業者が取手部602を長手方向LGDに動かすことで、清掃パッド601は、感光体側透明部材面(対向面292F)に当接しながら長手方向LGDに移動する。したがって、感光体側透明部材面に付着した飛散トナーは、清掃パッド601により掻き取られて除去される。
図32は、潜像形成動作中における清掃手段の位置を示す断面図である。清掃手段60のうち、ハッチングが施されていない部分が中空部6031であり、ハッチングが施されている部分が中空部6031以外の部分(清掃パッド601、取手部602、接続部材603のうち中空部6031以外の部分)である。このように、潜像形成動作中においては、清掃手段60は、中空部6031が透明部材CM(透明基板292)に対向するように、ラインヘッド29に対して配置される。これにより、発光素子グループ295から射出された光ビームLBは、清掃手段60に阻害されることなく感光体ドラム21の表面を露光する。
このように、複数の透明部材CMの感光体ドラム表面側(潜像担持体表面側)の透明部材面を清掃する清掃手段60をさらに備える構成は、仮に飛散トナーが透明部材CMの感光体ドラム表面側の透明部材面(対向面292F)に付着した場合であっても、該透明部材面に付着したトナーを清掃手段60により除去することが可能であり、好適である。
21…感光体ドラム(潜像担持体)、 25…現像部(現像手段)、 MD…主走査方向(第1方向)、 SD…副走査方向(第2方向)、 29…ラインヘッド、 291…ケース、 292…透明基板(カバー部材)、 293…ヘッド基板、 295…発光素子グループ、 2951…発光素子、 297…遮光部材(囲み部材)、 299…レンズアレイ、 60…清掃手段、 CM,CM1,CM2,CM3,CM4…透明部材、 LS,LS1,LS2,LS3,LS4…レンズ、 LSR…レンズ行、 LGD…長手方向、 LTD…幅方向
Claims (20)
- 発光素子グループ毎にグループ化された複数の発光素子と、
潜像が現像されることでトナー像が形成される像面に対向するレンズ面を有するレンズを前記発光素子グループ毎に設け、前記発光素子グループが射出した光ビームを前記レンズを介して前記像面に照射して前記潜像を形成するレンズアレイと、
前記レンズ面と前記像面との間に設けられた光透過性のカバー部材と
を備え、
前記カバー部材のうち前記像面に対向する対向面は凹凸形状を有さない連続面であることを特徴とするラインヘッド。 - 前記カバー部材の前記対向面は平面である請求項1記載のラインヘッド。
- 前記カバー部材の前記対向面は前記像面に対して凸である請求項1記載のラインヘッド。
- 前記発光素子は、ボトムエミッション型の有機EL素子である請求項1ないし3のいずれか一項に記載のラインヘッド。
- 前記複数の発光素子から射出された光ビームの通過領域を囲む囲み部材を、前記複数の発光素子と前記レンズアレイとの間に設けた請求項1ないし4のいずれか一項に記載のラインヘッド。
- 前記囲み部材は、前記発光素子グループから該発光素子グループに対応する前記レンズまで光ビームを導光する一方で、前記発光素子グループから該発光素子グループに対応しない前記レンズへの光ビームの入射を抑制する遮光部材である請求項5記載のラインヘッド。
- 前記カバー部材から前記複数の発光素子までの領域は、ケースにより密封されている請求項1ないし6のいずれか一項に記載のラインヘッド。
- 前記カバー部材の前記対向面を清掃する清掃手段を備えた請求項1ないし7のいずれか一項に記載のラインヘッド。
- 前記像面は第1方向に直交もしくは略直交する第2方向に搬送され、
前記レンズアレイは、前記第1方向に対応する方向に前記レンズを並べたレンズ行を、前記第2方向に対応する方向の互いに異なる位置に設けている請求項1ないし8のいずれか一項に記載のラインヘッド。 - 前記像面のうち前記レンズアレイに対向する領域は、前記第2方向の断面において曲率を有しており、
前記発光素子グループから射出された光ビームの結像位置は、前記像面の曲率形状に応じて調整されている請求項9記載のラインヘッド。 - 前記レンズによる光ビームの結像位置が前記像面の曲率形状に応じた位置となるように、前記レンズのレンズ構成および/またはレンズ位置は調整されている請求項10記載のラインヘッド。
- 前記レンズアレイは、1個の前記発光素子グループに対して、複数枚の前記レンズを設けている請求項11記載のラインヘッド。
- 前記カバー部材は一様の部材厚さを有する平板状である請求項11または12に記載のラインヘッド。
- 前記カバー部材を通過する光ビームの結像位置が前記像面の曲率形状に応じた位置となるように、前記カバー部材の部材厚さは調整されている請求項10記載のラインヘッド。
- 前記各レンズは、同一のレンズ構成を有するとともに同一のレンズ位置にある請求項14記載のラインヘッド。
- 前記レンズと前記発光素子グループとの間に開口絞りが設けられて、前記レンズの像側がテレセントリックに構成されている請求項1ないし15のいずれか一項に記載のラインヘッド。
- 潜像担持体と、
前記潜像担持体表面に光ビームを照射して潜像を形成するラインヘッドと、
前記潜像をトナーにより現像する現像手段と
を備え、
前記ラインヘッドは、発光素子グループ毎にグループ化された複数の発光素子と、前記潜像担持体表面に対向するレンズ面を有するレンズを前記発光素子グループ毎に設け、前記発光素子グループが射出した光ビームを前記レンズを介して前記潜像担持体表面に照射して前記潜像を形成するレンズアレイと、前記レンズ面と前記像面との間に設けられた光透過性のカバー部材とを有し、
前記カバー部材のうち前記潜像担持体表面に対向する対向面は凹凸形状を有さない連続面であることを特徴とする画像形成装置。 - 前記現像手段は、帯電した前記トナーにより現像する請求項17記載の画像形成装置。
- 前記潜像担持体はローラに張架された感光体ベルトであり、
前記ラインヘッドは、前記感光体ベルトの前記ローラへの巻き掛け部に光ビームを照射する請求項17または18に記載の画像形成装置。 - ラインヘッドを用いて潜像担持体表面に光ビームを照射して潜像を形成する露光工程と、
前記潜像をトナーにより現像する現像工程と
を備え、
前記ラインヘッドは、発光素子グループ毎にグループ化された複数の発光素子と、前記潜像担持体表面に対向するレンズ面を有するレンズを前記発光素子グループ毎に設け、前記発光素子グループが射出した光ビームを前記レンズを介して前記潜像担持体表面に照射して前記潜像を形成するレンズアレイと、前記レンズ面と前記像面との間に設けられた光透過性のカバー部材とを有し、
前記カバー部材のうち前記潜像担持体表面に対向する対向面は凹凸形状を有さない連続面であることを特徴とする画像形成方法。
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