JP2009186981A - Line head and image forming apparatus - Google Patents
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Description
この発明は、光透過性基板の第1方向に第1レンズと第2レンズを配設したレンズアレイを備えたラインヘッド、および該ラインヘッドを用いた画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to a line head including a lens array in which a first lens and a second lens are arranged in a first direction of a light-transmitting substrate, and an image forming apparatus using the line head.
このようなラインヘッドとしては、複数の発光素子に対して一つのレンズを設けるとともに、発光素子からの光をレンズにより結像して、潜像担持体表面等の像面を露光するラインヘッドが知られている。例えば、特許文献1に記載のラインヘッドでは、複数の発光素子をグループ化した発光素子グループ(同特許文献における発光ダイオード素子アレイに設けられた複数の発光ダイオードに相当)が、長手方向に複数並べられている。そして、レンズアレイでは各発光素子グループ毎にレンズが設けられており、発光素子グループはレンズに向けて光ビームを射出する。
As such a line head, there is a line head that provides a single lens for a plurality of light emitting elements and forms an image of light from the light emitting elements with the lens to expose an image surface such as a latent image carrier surface. Are known. For example, in the line head described in
ところで、より高精細な露光動作等を目的として、複数の発光素子グループを長手方向(第1方向)に並べて発光素子グループ行を構成するとともに、複数の発光素子グループ行を幅方向(第2方向)に並べたラインヘッドを用いることができる。つまり、このラインヘッドでは、発光素子グループが2次元的に配置されている。また、このような発光素子グループの配置に対応して、レンズアレイにおいてレンズも2次元的に配置されることとなり、その結果、レンズアレイは2次元的な凹凸形状を有することとなる。 By the way, for the purpose of higher-definition exposure operation and the like, a plurality of light emitting element groups are arranged in the longitudinal direction (first direction) to form a light emitting element group row, and the plurality of light emitting element group rows are arranged in the width direction (second direction). ) Can be used. That is, in this line head, the light emitting element groups are two-dimensionally arranged. Corresponding to the arrangement of the light emitting element groups, the lenses are also two-dimensionally arranged in the lens array. As a result, the lens array has a two-dimensional uneven shape.
しかしながら、このように2次元的な凹凸形状を有するレンズアレイを作成するにあたっては、次のような問題が発生する場合があった。つまり、レンズアレイの作成は、レンズ形状に応じて凹部が形成された、いわゆる金型を用いて行なうことができる。詳述すると、例えば特許文献2では、ガラス基板と金型(同文献の型112)とを当接させた状態で凹部に光硬化性樹脂が充填されるとともに、光硬化性樹脂が光照射により固められることで、ガラス基板にレンズが形成される。そして、光硬化性樹脂が固まったところで、金型がレンズおよびガラス基板から離される(離型)。このような工程を経て、複数のレンズを設けたレンズアレイが形成される。これに対して、レンズアレイが2次元的な凹凸形状を有していると、金型を離型する際にレンズアレイが金型から適切に離れずに、レンズアレイの離型性が悪化する場合があった。
However, in producing a lens array having a two-dimensional uneven shape as described above, the following problems may occur. That is, the lens array can be created using a so-called mold in which concave portions are formed according to the lens shape. More specifically, in
この発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、光透過性基板の表面に複数のレンズが形成されたレンズアレイの離型性向上を可能とする技術の提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a technique capable of improving the releasability of a lens array in which a plurality of lenses are formed on the surface of a light-transmitting substrate.
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、光透過性基板の第1方向に第1レンズと第2レンズを配設したレンズアレイと、発光素子が第1方向に配設された発光素子基板と、を備え、第1レンズは、第1レンズで構成された結像光学系の光軸を含む第1方向の断面で、第1レンズの外周部の曲率は第1レンズの光軸上の曲率と逆の符号を有する、あるいは第1レンズの光軸上の曲率よりも小さい絶対値を有することを特徴としている。 In the line head according to the present invention, in order to achieve the above object, a lens array in which a first lens and a second lens are arranged in a first direction of a light-transmitting substrate, and a light emitting element are arranged in the first direction. The first lens is a cross-section in the first direction including the optical axis of the imaging optical system constituted by the first lens, and the curvature of the outer periphery of the first lens is that of the first lens. It has a sign opposite to the curvature on the optical axis, or has an absolute value smaller than the curvature on the optical axis of the first lens.
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、光透過性基板の第1方向に第1レンズと第2レンズを配設したレンズアレイ、及び発光素子が第1方向に配設された発光素子基板を有する露光部と、露光部により潜像が形成される潜像担持体と、潜像担持体に形成された潜像を現像する現像と、を有し、第1レンズは、第1レンズで構成された結像光学系の光軸を含む第1方向の断面で、第1レンズの外周部の曲率は第1レンズの光軸上の曲率と逆の符号を有する、あるいは第1レンズの光軸上の曲率よりも小さい絶対値を有する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 lens array in which a first lens and a second lens are arranged in a first direction of a light-transmitting substrate, and a light emitting element is arranged in the first direction. An exposure unit having the light emitting element substrate formed, a latent image carrier on which a latent image is formed by the exposure unit, and development for developing the latent image formed on the latent image carrier, and the first lens is The curvature of the outer periphery of the first lens has a sign opposite to that of the curvature on the optical axis of the first lens in the cross section in the first direction including the optical axis of the imaging optical system composed of the first lens, or The first lens has an absolute value smaller than the curvature on the optical axis of the first lens.
このように構成された発明では、レンズアレイは第1レンズおよび第2レンズを有している。これらのレンズは光透過性基板の表面に第1方向に並べて配されている。そして、第1レンズの表面は次のように構成されている。すなわち、第1レンズで構成された結像光学系の光軸を含む第1方向の断面において、レンズの表面外周部の曲率はレンズの光軸上の曲率と逆の符号を有する、あるいは、レンズの光軸上の曲率よりも小さい絶対値を有している。したがって、レンズ外周部における接線角度が小さく抑えられており、各レンズは金型から離れやすい形状を有している。その結果、レンズアレイの離型性の向上が可能となっている。 In the invention configured as described above, the lens array includes a first lens and a second lens. These lenses are arranged side by side in the first direction on the surface of the light-transmitting substrate. The surface of the first lens is configured as follows. That is, in the cross section in the first direction including the optical axis of the imaging optical system constituted by the first lens, the curvature of the outer peripheral portion of the lens surface has a sign opposite to the curvature on the optical axis of the lens, or the lens The absolute value is smaller than the curvature on the optical axis. Therefore, the tangential angle at the outer periphery of the lens is kept small, and each lens has a shape that is easily separated from the mold. As a result, the releasability of the lens array can be improved.
また、第2レンズの表面についても次のように構成してもよい。すなわち、上記断面で、第2レンズの外周部の曲率は第2レンズの光軸上の曲率と逆の符号を有する、あるいは第2レンズの光軸上の曲率よりも小さい絶対値を有している。 Further, the surface of the second lens may be configured as follows. That is, in the cross section, the curvature of the outer peripheral portion of the second lens has a sign opposite to the curvature on the optical axis of the second lens, or has an absolute value smaller than the curvature on the optical axis of the second lens. Yes.
また、より高精細な露光動作等を目的として、第1方向と異なる方向に第1レンズに並んで配された第3レンズを形成してもよい。この場合、第1レンズおよび第3レンズの表面を次のように構成するのが望ましい。すなわち、第1レンズの光軸を含む第2方向の第2断面で、第1レンズの外周部の曲率は、第1レンズの光軸上の曲率と逆の符号を有する、あるいは第1レンズの光軸上の曲率よりも小さい絶対値を有し、第2断面に平行で第3レンズの光軸を含む第3断面で、第3レンズの外周部の曲率は、第3レンズの光軸上の曲率と逆の符号を有する、あるいは第3レンズの光軸上の曲率よりも小さい絶対値を有している。 In addition, for the purpose of higher-definition exposure operation or the like, a third lens arranged side by side with the first lens in a direction different from the first direction may be formed. In this case, it is desirable to configure the surfaces of the first lens and the third lens as follows. That is, in the second cross section in the second direction including the optical axis of the first lens, the curvature of the outer periphery of the first lens has a sign opposite to the curvature on the optical axis of the first lens, or of the first lens In the third section having an absolute value smaller than the curvature on the optical axis and including the optical axis of the third lens parallel to the second section, the curvature of the outer peripheral portion of the third lens is on the optical axis of the third lens. Or an absolute value smaller than the curvature on the optical axis of the third lens.
また、上記したレンズアレイを得るためには、第1レンズが、 In addition, in order to obtain the lens array described above, the first lens is
また、第1レンズは、断面でのレンズ形状と、第1レンズの光軸を含む第2方向の第2断面でのレンズ形状とが異なるように構成してもよい。このようにレンズを構成した場合、断面と第2断面でレンズの構成を適切に調整することが可能となる。 The first lens may be configured such that the lens shape in the cross section and the lens shape in the second cross section in the second direction including the optical axis of the first lens are different. When the lens is configured in this way, the configuration of the lens can be appropriately adjusted between the cross section and the second cross section.
また、第1レンズは、光軸を回転対称軸とする回転対称レンズであるように構成しても良い。なぜなら、レンズ構成の簡素化が可能となるからである。 Further, the first lens may be configured to be a rotationally symmetric lens having the optical axis as a rotationally symmetric axis. This is because the lens configuration can be simplified.
発光素子基板は、発光素子を第1方向に配設した発光素子行を有するように構成してもよい。 The light emitting element substrate may include a light emitting element row in which the light emitting elements are arranged in the first direction.
また、発光素子が有機EL素子であるラインヘッドに対しては、本発明を適用することが特に好適である。つまり、発光素子として有機EL素子を用いた場合、LED等を用いた場合と比較して発光素子の光量が少ない。特に、ボトムエミッション型の有機EL素子を発光素子として用いた場合はなおさらである。したがって、十分な光をレンズに取り込むためにレンズ直径を大きくする必要が生じる場合がある。しかしながら、レンズ直径を大きくしたことで、上述のような離型性が悪化する可能性があった。これに対して本発明を適用した場合、レンズ外周部における接線角度が小さく抑えられて、各レンズは金型から離れやすい形状を有することとなる。その結果、レンズ直径を大きくした場合であっても、レンズアレイの離型性の向上が可能となっている。 In addition, it is particularly preferable to apply the present invention to a line head in which the light emitting element is an organic EL element. That is, when the organic EL element is used as the light emitting element, the light amount of the light emitting element is less than that when the LED or the like is used. This is especially true when a bottom emission type organic EL element is used as a light emitting element. Therefore, it may be necessary to increase the lens diameter in order to capture sufficient light into the lens. However, by increasing the lens diameter, the above-described releasability may be deteriorated. On the other hand, when the present invention is applied, the tangential angle in the lens outer peripheral portion is suppressed to be small, and each lens has a shape that is easily separated from the mold. As a result, it is possible to improve the releasability of the lens array even when the lens diameter is increased.
以下では、最初に本明細書で用いる用語について説明する(「A.用語の説明」の項参照)。この用語の説明に続いて、本発明の適用対象であるラインヘッドを装備した画像形成装置の基本構成(「B.基本構成」の項参照)、および該ラインヘッドの基本動作(「C.基本動作」の項参照)について説明する。そして、これらの基本構成および基本動作の説明に続いて、本実施形態にかかるラインヘッドのレンズアレイに求められる構成(「D.レンズアレイに求められる構成」の項参照)について説明するとともに、本発明の実施形態におけるレンズアレイが備える構成(「E.本実施形態におけるレンズアレイの構成」の項参照)について説明する。 Hereinafter, terms used in the present specification will be described first (see “A. Explanation of Terms”). Following the explanation of this term, the basic configuration of the image forming apparatus equipped with the line head to which the present invention is applied (see “B. Basic Configuration”), and the basic operation of the line head (“C. (Refer to “Operation” section). Then, following the description of these basic configurations and basic operations, the configuration required for the lens array of the line head according to the present embodiment (see “D. Configuration Required for Lens Array”) will be described. A configuration of the lens array in the embodiment of the invention (see “E. Configuration of Lens Array in the Embodiment”) will be described.
A.用語の説明
図1および図2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、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に直交あるいは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。
A. Explanation of Terms FIG. 1 and FIG. 2 are explanatory diagrams of terms used in this specification. Here, the terms used in this specification will be organized using these drawings. In this specification, the transport direction of the surface (image surface IP) of the photosensitive drum 21 is defined as a sub-scanning direction SD, and a direction orthogonal or substantially orthogonal to the sub-scanning direction SD is defined as a main scanning direction MD. . The
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1および図2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2951からなる発光素子グループ295は、複数のレンズLSのそれぞれに対して配置されている。また、発光素子グループ295からの光ビームが該発光素子グループ295に対応するレンズLSにより結像されて、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。
A set of a plurality of (eight in FIG. 1 and FIG. 2)
また、図2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、副走査方向SDに互いに隣接する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、主走査方向MDに互いに隣接する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。 Further, as shown in the column “on image plane” in FIG. 2, a spot group row SGR and a spot group column SGC are defined. That is, a plurality of spot groups SG arranged in the main scanning direction MD are defined as spot group rows SGR. The plurality of spot group rows SGR are arranged side by side in the sub-scanning direction SD at a predetermined spot group row pitch Psgr. A plurality (three in the figure) of spot groups SG arranged at the spot group row pitch Psgr in the sub-scanning direction SD and at the spot group pitch Psg in the main scanning direction MD are defined as a spot group column SGC. The spot group row pitch Psgr is a distance in the sub-scanning direction SD between the geometric centroids of two spot group rows SGR adjacent to each other in the sub-scanning direction SD. The spot group pitch Psg is the distance in the main scanning direction MD of the geometric centroids of two spot groups SG adjacent to each other in the main scanning direction MD.
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、幅方向LTDに互いに隣接する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、長手方向LGDに互いに隣接する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。 Lens rows LSR and lens columns LSC are defined as shown in the “lens array” column of FIG. That is, a plurality of lenses LS arranged in the longitudinal direction LGD are defined as a lens row LSR. The plurality of lens rows LSR are arranged side by side in the width direction LTD at a predetermined lens row pitch Plsr. A plurality (three in the figure) of lenses LS arranged at the lens row pitch Plsr in the width direction LTD and at the lens pitch Pls in the longitudinal direction LGD are defined as a lens row LSC. The lens row pitch Plsr is a distance in the width direction LTD of the geometric centroids of two lens rows LSR adjacent to each other in the width direction LTD. The lens pitch Pls is a distance in the longitudinal direction LGD between the geometric centroids of the two lenses LS adjacent to each other in the longitudinal direction LGD.
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、幅方向LTDに互いに隣接する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、長手方向LGDに互いに隣接する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。
As shown in the column “Head Substrate” in the drawing, a light emitting
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、幅方向LTDに互いに隣接する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、長手方向LGDに互いに隣接する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。
As shown in the “light emitting element group” column of FIG. 2, a light emitting
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、副走査方向SDに互いに隣接する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、主走査方向MDに互いに隣接する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。 As shown in the column “Spot Group” in the figure, a spot row SPR and a spot column SPC are defined. That is, in each spot group SG, a plurality of spots SP arranged in the longitudinal direction LGD are defined as spot rows SPR. The plurality of spot rows SPR are arranged side by side in the width direction LTD at a predetermined spot row pitch Pspr. Further, a plurality of (two in the figure) spots arranged at the spot pitch Pspr in the width direction LTD and at the spot pitch Psp in the longitudinal direction LGD are defined as a spot row SPC. The spot row pitch Pspr is a distance in the sub-scanning direction SD between the geometric centroids of two spot rows SPR adjacent to each other in the sub-scanning direction SD. The spot pitch Psp is a distance in the longitudinal direction LGD between the geometric centroids of two spots SP adjacent to each other in the main scanning direction MD.
B.基本構成
図3は本発明の適用対象であるラインヘッドを装備した画像形成装置の一例を示す図である。また、図4は図3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3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。
B. Basic Configuration FIG. 3 is a diagram showing an example of an image forming apparatus equipped with a line head to which the present invention is applied. FIG. 4 is a diagram showing an electrical configuration of the image forming apparatus of FIG. This apparatus uses 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. Thus, the image forming apparatus can selectively execute a monochrome mode for forming a monochrome image. FIG. 3 is a diagram corresponding to the execution of the color mode. In this image forming apparatus, 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 and also outputs an image forming command. Corresponding video data VD is supplied to the head controller HC. The head controller HC controls the
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3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。
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。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3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。
The
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。
The charging
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おり、ラインヘッド29の長手方向は主走査方向MDと略平行となっている。ラインヘッド29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の表面に対して光が照射されて、該表面に静電潜像が形成される。
The
現像部25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。
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 developing position in this way is conveyed in the rotational direction D21 of the photosensitive drum 21, and then a primary transfer position TR1 at which each of the photosensitive drums 21 comes into contact with the
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。
In this embodiment, the
転写ベルトユニット8は、駆動ローラ82と、図3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3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。
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。
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
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。
The driving
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。
The
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。
Further, in this apparatus, a
図5は、本発明にかかるラインヘッドの概略を示す斜視図である。また、図6は、図5に示したラインヘッドの幅方向断面図である。上述した通り、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、互いに直交もしくは略直交している。後述するように、このラインヘッド29では、ヘッド基板293に複数の発光素子が形成されており、各発光素子は感光体ドラム21の表面に向けて光ビームを射出する。そこで、本明細書では、長手方向LGDおよび幅方向LTDに直交する方向であって、発光素子から感光体ドラム表面に向う方向を、光ビームの進行方向Doaとする。この光ビームの進行方向Doaは、後述する光軸OAと平行もしくは略平行である。
FIG. 5 is a perspective view showing an outline of the line head according to the present invention. FIG. 6 is a cross-sectional view in the width direction of the line head shown in FIG. As described above, the
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。
The
ケース291の内部には、ヘッド基板293、遮光部材297、および2枚のレンズアレイ299(299A,299B)が配置されている。ヘッド基板293の表面293−hにはケース291の内部が当接する一方、ヘッド基板293の裏面293−tには裏蓋2913が当接している。この裏蓋2913は、固定器具2914によりヘッド基板293を介してケース291内部に押圧されている。つまり、固定器具2914は、裏蓋2913をケース291内部側(図6における上側)に押圧する弾性力を有しており、かかる弾性力により裏蓋が押圧されることで、ケース291の内部が光密に(換言すれば、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)密閉される。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。
Inside the
ヘッド基板293の裏面293−tには、複数の発光素子をグループ化した発光素子グループ295が設けられている。ヘッド基板293はガラス等の光透過性部材で形成されており、発光素子グループ295の各発光素子が射出した光ビームは、ヘッド基板293の裏面293−tから表面293−hへと透過可能である。この発光素子はボトムエミッション型の有機EL(Electro-Luminescence)素子であり、封止部材294により覆われている。このヘッド基板293の裏面293−tにおける、発光素子の配置の詳細は次の通りである。
A light emitting
図7はヘッド基板の裏面の構成を示す図であり、ヘッド基板の表面から裏面を見た場合に相当する。また、図8は、ヘッド基板裏面に設けられた発光素子グループの構成を示す図である。なお、図7において、レンズLSが二点鎖線で示されているが、これはレンズLSに対して発光素子グループ295が一対一で設けられていることを示すためのものであり、レンズLSがヘッド基板裏面に配置されていることを示すものではない。図7に示すように、発光素子グループ295は8個の発光素子2951をグループ化して構成されている。そして、各発光素子グループ295において、8個の発光素子2951は次のように配置されている。つまり、図8に示すように、発光素子グループ295では、長手方向LGDに沿って4個の発光素子2951を並べて発光素子行2951Rが構成されるとともに、2個の発光素子行2951Rが幅方向LTDに発光素子行ピッチPelrで並んで設けられている。また、各発光素子行2951Rは長手方向LGDに相互にずれており、各発光素子2951の長手方向LGDにおける位置は互いに異なる。そして、このように構成された発光素子グループ295は、長手方向LGDに長手発光素子グループ幅W295gmを有するとともに、幅方向LTDに幅発光素子グループ幅W295gsを有しており、長手発光素子グループ幅W295gmは、幅発光素子グループ幅W295gsよりも大きい。
FIG. 7 is a diagram showing the configuration of the back surface of the head substrate, which corresponds to the case where the back surface is viewed from the front surface of the head substrate. FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a light emitting element group provided on the back surface of the head substrate. In FIG. 7, the lens LS is indicated by a two-dot chain line. This is for indicating that the light emitting
また、ヘッド基板293の裏面293−tでは、このように構成された発光素子グループ295が複数配置されている。つまり、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を配置した発光素子グループ列295Cが、長手方向LGDに沿って複数並んでいる。換言すれば、長手方向LGDに複数の発光素子グループ295を並べて発光素子グループ行295Rが構成されるとともに、3行の発光素子グループ行295Rが幅方向LTDに設けられている。また、各発光素子グループ行295Rは長手方向LGDに互いにずらして配置されており、各発光素子グループ295の長手方向LGDにおける位置PTEは互いに異なる。このように本実施形態では、ヘッド基板293において複数の発光素子グループ295が2次元的に配置されている。なお、同図においては、発光素子グループ295の位置は発光素子グループ295の重心位置で代表されており、発光素子グループ295の長手方向LGDにおける位置PTEは、発光素子グループ295の位置から長手方向軸LGDに下ろした垂線の足で表されている。
In addition, on the back surface 293-t of the
このようにしてヘッド基板293に形成された各発光素子2951は、例えばTFT(Thin Film Transistor)回路等からの駆動を受けて、互いに等しい波長の光ビームを射出する。この発光素子2951の発光面はいわゆる完全拡散面光源であり、発光面から射出される光ビームはランバートの余弦則に従う。
Thus, each
図5、図6に戻って説明を続ける。ヘッド基板293の表面293−hには、遮光部材297が当接配置されている。遮光部材297には、複数の発光素子グループ295毎に導光孔2971が設けられている(換言すれば、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が設けられている)。各導光孔2971は、光ビームの進行方向Doaに貫通する略円柱状の孔として、遮光部材297に形成されている。また、遮光部材297の上側(ヘッド基板293の反対側)には、2枚のレンズアレイ299が光ビームの進行方向Doaに並べて配置されている。
Returning to FIG. 5 and FIG. A
このように、光ビームDoaの進行方向において、発光素子グループ295とレンズアレイ299との間には、発光素子グループ295毎に導光孔2971を設けた遮光部材297が配置されている。したがって、発光素子グループ295から出た光ビームは、該発光素子グループ295に対応する導光孔2971を通過してレンズアレイ299へと向う。逆に言うと、発光素子グループ295から射出された光ビームのうち、該発光素子グループ295に対応する導光孔2971以外に向う光ビームは、遮光部材297により遮光されることとなる。こうして、1つの発光素子グループ295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から出た光ビーム同士の干渉が遮光部材297により防止されている。
As described above, the
図9は、レンズアレイの平面図であり、像面側(図6における上側)からレンズアレイを見た場合に相当する。レンズアレイ299では、発光素子グループ295毎にレンズLSが設けられている。つまり、同図が示すように、レンズアレイ299では、幅方向LTDの異なる位置に配された3個のレンズLSからなるレンズ列LSCが、長手方向LTDに複数並んでいる。換言すれば、レンズアレイ299では、長手方向LGDに複数のレンズLSを並べてレンズ行LSRが構成されるとともに、3行のレンズ行LSRが幅方向LTDに設けられている。また、各レンズ行LSRは長手方向LGDに互いにずらして配置されており、各レンズLSの長手方向LGDにおける位置PTLは互いに異なる。このように、レンズアレイ299において複数のレンズLSは2次元的に配置されている。なお、同図においては、レンズLSの位置は、レンズLSのレンズ面LSFの中心で代表されており、レンズLSの長手方向LGDにおける位置PTLは、レンズLSの中心から長手方向軸LGDに下ろした垂線の足で表されている。
FIG. 9 is a plan view of the lens array, which corresponds to a case where the lens array is viewed from the image plane side (upper side in FIG. 6). In the
図10は、レンズアレイおよびヘッド基板等の長手方向の断面図であり、レンズアレイに形成されたレンズLSの光軸を含む長手方向断面を示している。レンズアレイ299は表面299−hおよび裏面299−tとを有しており、表面299−hには発光素子グループ295毎にレンズLSが形成されている。したがって、表面299−hには、レンズLSが形成されて有限の曲率を有する部分と、レンズLSが形成されずに無限大の曲率を有する平端部PLとが存在することになる。このレンズアレイ299は、例えば特開2005−276849号公報等に記載の方法により形成される。つまり、レンズLSの形状に応じた凹部を有する金型が、レンズ基板2991としての光透過性基板に対して当接される。この光透過性基板としては例えばガラス基板を用いることができる。金型と光透過性基板との間には、光硬化性樹脂が充填される。この光硬化性樹脂に光が照射されると、光構成樹脂が硬化して、光透過性基板にレンズLSが形成される。そして、光硬化性樹脂が硬化してレンズが形成されると、金型が離型される。このようにして、金型を用いてレンズアレイ299を形成することができる。
FIG. 10 is a longitudinal sectional view of the lens array, the head substrate, and the like, and shows a longitudinal sectional view including the optical axis of the lens LS formed in the lens array. The
このラインヘッド29では、このような構成を有するレンズアレイ299が2枚(299A,299B)光ビームの進行方向Doaに並べて配置されており、光の進行方向Doaに並ぶ2枚のレンズLS1,LS2が各発光素子グループ295毎に配置されることとなる(図5、図6、図10)。また、互いに同じ発光素子グループ295に対応する第1レンズLS1および第2レンズLS2それぞれのレンズ中心を通る光軸OA(図10二点鎖線)は、ヘッド基板293の裏面293−tに直交もしくは略直交している。ここで、光ビームの進行方向Doaの上流側のラインヘッド299AのレンズLSが第1レンズLS1であり、光ビームの進行方向Doaの下流側のラインヘッド299AのレンズLSが第2レンズLS2である。このように、本実施形態では、複数のレンズアレイ299が光ビームの進行方向Doaに並べて配置されているため、光学設計の自由度を向上させることが可能となっている。
In the
また、図5、図6では記載が省略されているが、光ビームの進行方向Doaにおいてレンズアレイ299A,299Bの間には、絞り板298が設けられており、この絞り板298には絞り開口2981が発光素子グループ295毎に穿設されている。なお、絞り板298において、絞り開口2981およびその周縁部分を「絞り2982」と称することとするつまり、この絞り2982は発光素子グループ295毎に設けられている。
Although not shown in FIGS. 5 and 6, a
このように、ラインヘッド29は、第1・第2レンズLS1,LS2および絞り2982を有する結像光学系を備えている。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LS1を通過した後、絞り2982(絞り板298)により絞られて第2レンズLS2へと入射する。こうして、光ビームは第1・第2レンズLS1,LS2により結像されて、感光体ドラム表面(像面)にスポットSPが形成される。一方、上述のとおり、感光体ドラム表面は、スポット形成に先立って帯電部23により帯電されている。したがって、スポットSPが形成された領域は除電されて、スポット潜像Lspが形成される。そして、このように形成されたスポット潜像Lspは感光体ドラム表面に担持されながら、副走査方向SDの下流側へと搬送される。そして、次の「C.基本動作」の項で説明するように、スポットSPは感光体ドラム表面の移動に応じたタイミングで形成されて、主走査方向MDに並ぶ複数のスポット潜像Lspが形成される。
As described above, the
C.基本動作
図11はラインヘッドにより形成されるスポットを説明するための斜視図である。なお、図11においてレンズアレイ299の記載は省略されている。図11に示すように、各発光素子グループ295は、主走査方向MDにおいて互いに異なる露光領域ERにスポットグループSGを形成可能である。ここで、スポットグループSGは、発光素子グループ295の全発光素子2951が同時発光して形成される複数のスポットSPの集合である。同図に示すように、主走査方向MDに連続する露光領域ERにスポットグループSGを形成可能である3個の発光素子グループ295は、幅方向LTDに相互にずらして配置されている。つまり、例えば、主走査方向MDに連続する露光領域ER_1,ER_2,ER_3にスポットグループSG_1,SG_2,SG_3を形成可能である3個の発光素子グループ295_1,295_2,295_3は、幅方向LTDに相互にずらして配置されている。これら3個の発光素子グループ295は発光素子グループ列295Cを構成し、複数の発光素子グループ列295Cが長手方向LGDに沿って並ぶ。その結果、図7の説明の際にも述べたが、3行の発光素子グループ行295R_A,295R_B,295R_Cが幅方向LTDに並ぶとともに、各発光素子グループ行295R_A等は、副走査方向SDにおいて互いに異なる位置にスポットグループSGを形成する。
C. Basic Operation FIG. 11 is a perspective view for explaining spots formed by the line head. In FIG. 11, the description of the
つまり、このラインヘッド29では、複数の発光素子グループ295(例えば、発光素子グループ295_1,295_2,295_3)は、幅方向LTDにおいて互いに異なる位置に配置されている。そして、幅方向LTDにおいて互いに異なる位置に配置された各発光素子グループ295は、副走査方向SDにおいて互いに異なる位置にスポットグループSG(例えば、スポットグループSG_1,SG_2,SG_3)を形成する。
That is, in the
換言すれば、このラインヘッド29では、幅方向LTDにおいて互いに異なる位置に複数の発光素子2951が配置されている(例えば、発光素子グループ295_1に属する発光素子2951と、発光素子グループ295_2に属する発光素子2951とは、幅方向LTDにおいて互いに異なる位置に配置されている)。そして、幅方向LTDにおいて互いに異なる位置に配置された各発光素子2951は、副走査方向LTDにおいて互いに異なる位置にスポットSPを形成する(例えば、スポットグループSG_1に属するスポットSPと、スポットグループSG_2に属するスポットSPとは、副走査方向SDにおいて互いに異なる位置に形成される)。
In other words, in the
このように、発光素子2951によって副走査方向SDにおけるスポットSPの形成位置が異なる。したがって、複数のスポット潜像Lspを主走査方向MDに並べて形成するためには(つまり、複数のスポット潜像Lspを副走査方向SDにおいて同じ位置に形成するためには)、かかるスポット形成位置の違いを考慮する必要がある。そこで、このラインヘッド29では、各発光素子2951は感光体ドラム表面の移動に応じたタイミングで発光する。
As described above, the formation position of the spot SP in the sub-scanning direction SD differs depending on the
図12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7、図11、図12を用いてラインヘッドによるスポット形成動作を説明する。概略的には、感光体ドラム表面(潜像担持体表面)が副走査方向SDに移動するとともに、ヘッド制御モジュール54(図4)が感光体ドラム表面の移動に応じたタイミングで発光素子2951を発光させることで、主走査方向MDに並ぶ複数のスポット潜像Lspが形成される。
FIG. 12 is a diagram showing a spot forming operation by the above-described line head. Hereinafter, the spot forming operation by the line head will be described with reference to FIG. 7, FIG. 11, and FIG. Schematically, the surface of the photosensitive drum (latent image carrier surface) moves in the sub-scanning direction SD, and the head control module 54 (FIG. 4) controls the
まず、幅方向LTDに最上流の発光素子グループ295_1,295A4等に属する発光素子行2951R(図11)のうち、幅方向LTDの下流側の発光素子行2951R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、レンズLSにより結像されて、感光体ドラム表面にスポットSPが形成される。なお、レンズLSは倒立特性を有し、発光素子2951からの光ビームは倒立して結像される。こうして、図12の「1回目」のハッチングパターンの位置にスポット潜像Lsp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潜像を表す。また、同図において、符号295_1〜295_4でラベルされたスポット潜像は、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潜像であることを示す。
First, among the light emitting
次に、同発光素子グループ295_1,295A4等に属する発光素子行2951Rのうち、幅方向LTDの上流側の発光素子行2951R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レンズLSにより結像されて、感光体ドラム表面にスポットSPが形成される。こうして、図12の「2回目」のハッチングパターンの位置にスポット潜像Lspが形成される。ここで、幅方向LTDの下流側の発光素子行2951Rから順番に発光させたのは、レンズLSが倒立特性を有することに対応するためである。
Next, among the light emitting
次に、幅方向上流側から2番目の発光素子グループ295_2等に属する発光素子行2951Rのうち幅方向LTDの下流側の発光素子行2951R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レンズLSにより結像されて、感光体ドラム表面にスポットSPが形成される。こうして、図12の「3回目」のハッチングパターンの位置にスポット潜像Lspが形成される。
Next, among the light emitting
次に、幅方向上流側から2番目の発光素子グループ295_2等に属する発光素子行2951Rのうち幅方向LTDの上流側の発光素子行2951R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レンズLSにより結像されて、感光体ドラム表面にスポットSPが形成される。こうして、図12の「4回目」のハッチングパターンの位置にスポット潜像Lspが形成される。
Next, among the light emitting
次に、幅方向上流側から3番目の発光素子グループ295_3等に属する発光素子行2951Rのうち幅方向LTDの下流側の発光素子行2951R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レンズLSにより結像されて、感光体ドラム表面にスポットSPが形成される。こうして、図12の「5回目」のハッチングパターンの位置にスポット潜像Lspが形成される。
Next, among the light emitting
そして最後に、幅方向上流側から3番目の発光素子グループ295_3に属する発光素子行2951Rのうち幅方向LTDの上流側の発光素子行2951R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レンズLSにより結像されて、感光体ドラム表面にスポットSPが形成される。こうして、図12の「6回目」のハッチングパターンの位置にスポット潜像Lsp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、副走査方向SDの上流側のスポットSPから順番にスポットSPが形成されて、主走査方向MDに並ぶ複数のスポット潜像Lspが形成される。
Finally, among the light emitting
D.レンズアレイに求められる構成
上述の通り、レンズアレイ299では、複数のレンズLSが2次元的に配置されている。そこで、このようなレンズアレイ299に求められる構成について考える。一般的に知られているように、光の回折の影響から、エアリーディスク強度がゼロとなる直径aは、次式、
a=1.22×λ/NAimg
=1.22×λ/sin(θ) …式1
に従って決まる。ここで、λは光ビームの波長であり、NAimgは像側開口数であり、θは開口角(半角)である。よって、像面でのスポットSPの形状には、光源としての発光素子2951の形状および光学系の収差から決まる形状に加えて、回折の影響による太りが生じる。この式1によると、開口角(半角)が8[°]かつ波長が630[nm]の場合における、スポットSPの太りは5.5[μm]程度となる。これは解像度が1200dpi(dots
per inch)の場合における画素ピッチ(換言すれば隣接して形成されるスポット潜像Lsp間のピッチ)の25%以上に相当する。したがって、高解像度の光書込を行なうとの観点からは、スポット形状に対する回折の影響が、これ以上大きくならないことが望まれる。すなわち、像側開口角(半角)を8[°]程度よりも大きくすることで、回折によるスポットSPの太りを抑制することが好適である。
D. Configuration Required for Lens Array As described above, in the
a = 1.22 × λ / NAimg
= 1.22 × λ / sin (θ)
It depends on. Here, λ is the wavelength of the light beam, NAimg is the image-side numerical aperture, and θ is the aperture angle (half angle). Therefore, the spot SP on the image plane is thickened due to the influence of diffraction in addition to the shape of the
per inch), which corresponds to 25% or more of the pixel pitch (in other words, the pitch between adjacent spot latent images Lsp). Therefore, from the viewpoint of performing high-resolution optical writing, it is desirable that the influence of diffraction on the spot shape does not increase any more. That is, it is preferable to suppress the spot SP from being thickened by diffraction by making the image side opening angle (half angle) larger than about 8 [°].
また、ラインヘッド29は、像面(被照射面)に近接して使用されるが、部品の干渉や放電等の不具合を避けるために、最低限のクリアランスS(ラインヘッド29と像面との間隔)が必要となる。感光体ドラム21の表面の振れ等により生じるクリアランスSの変動により書込位置変動(感光体ドラム表面におけるスポットSPの位置の変動)が発生し難いように像側テレセントリックな光学系を採用した場合、次式
Wlpm≧2×S×tan(θ)×m/(m−1) …式2
が満たされる必要がある。ここで、mはレンズ行LSRの個数(行数)である。また、Wlpmは、光学系最終面での光線通過領域LPの主走査方向MD(長手方向LGD)における幅である。なお、光学系最終面とは最も非像面側にある光学面であり、図10に示した光学系においては第2レンズLS2のレンズ面が光学系最終面に相当する。また、光線通過領域LPとは、注目する光学面において光ビームが通過する範囲である。なお、式2の導出については後述する。
The
Need to be met. Here, m is the number of lens rows LSR (number of rows). Wlpm is the width in the main scanning direction MD (longitudinal direction LGD) of the light beam passage region LP on the final surface of the optical system. The optical system final surface is the optical surface closest to the non-image surface. In the optical system shown in FIG. 10, the lens surface of the second lens LS2 corresponds to the optical system final surface. Further, the light beam passage region LP is a range through which the light beam passes on the optical surface of interest. The derivation of
実際のレンズアレイ製造時において、レンズ外周近傍は面の精度が出しづらい傾向にある。したがって、レンズ直径DMは、光線通過領域幅LPに数10[μm]程度の余裕を持たせた大きさであることが望まれる。ここで、レンズ直径の余裕をαとすると、主走査方向MD(長手方向LGD)におけるレンズ直径DMm(主走査レンズ直径DMm)は、次式、
DMm=Wlpm+α …式3
で与えられる。さらに、レンズアレイ299において隣接するレンズLS間での干渉を抑制するためには、主走査レンズ直径DMmに対して、主走査方向MDにおけるスポットグループSGの幅Wsgm(主走査スポットグループ幅Wsgm)は、次式、
Wsgm>DMm/m …式4
で定められる範囲に設定される必要がある。したがって、像側開口角θが8[°]であり、クリアランスSが1[mm]であり、レンズ直径の余裕αが0.1[mm]であるとすると、レンズ直径および主走査スポットグループ幅Wsgmは次のようになる。すなわち、レンズ行LSRの行数m=2の場合は、DMm>0.66[mm]、かつ、Wsgm>DMm/2=0.33[mm]となる必要がある。また、レンズ行LSRの行数m=3の場合は、DMm>0.52[mm]、かつ、Wsgm>DMm/3=0.173[mm]となる必要がある。また、レンズ行LSRの行数m=4の場合は、DMm>0.47[mm]、かつ、Wsgm>DMm/4=0.1175[mm]となる必要がある。このように、レンズ直径は0.5[mm]程度以上のレンズを2次元的に配置した構成を、レンズアレイ299は備える必要がある。
When manufacturing an actual lens array, surface accuracy tends to be difficult in the vicinity of the lens outer periphery. Therefore, it is desirable that the lens diameter DM is a size in which a margin of about several tens [μm] is given to the light passage region width LP. Here, if the lens diameter margin is α, the lens diameter DMm (main scanning lens diameter DMm) in the main scanning direction MD (longitudinal direction LGD) is expressed by the following equation:
DMm = Wlpm +
Given in. Furthermore, in order to suppress interference between adjacent lenses LS in the
Wsgm> DMm /
Must be set within the range defined in Therefore, assuming that the image-side aperture angle θ is 8 [°], the clearance S is 1 [mm], and the lens diameter margin α is 0.1 [mm], the lens diameter and the main scanning spot group width. Wsgm is as follows. That is, when the number of lens rows LSR is m = 2, it is necessary that DMm> 0.66 [mm] and Wsgm> DMm / 2 = 0.33 [mm]. When the number of lens rows LSR is m = 3, DMm> 0.52 [mm] and Wsgm> DMm / 3 = 0.173 [mm] are required. When the number of lens rows LSR is m = 4, DMm> 0.47 [mm] and Wsgm> DMm / 4 = 0.175 [mm] are required. Thus, the
ここで、式2を導出しておく。この式2は、スポットグループとレンズ径とが満たすべき関係から導出される。そこで、図13を用いてスポットグループに関する量について説明した後に、図14、図15を用いて式2の導出を行なう。図13は、像面に形成されるスポットグループを示す図である。図13に示すように、スポットグループSGは、主走査方向MDに主走査スポットグループ幅Wsgmを有するとともに、副走査方向SDに副走査スポットグループ幅Wsgsを有する。図13に示すように、この主走査スポットグループ幅Wsgmは、隣接する露光領域ERに形成される2つのスポットグループSG(例えば、図11におけるスポットグループSG1、SG2)それぞれの第1スポットSP1の間のピッチとして求めることができる。ここで、第1スポットSP1は、各スポットグループSGにおいて主走査方向MDの最上流にあるスポットSPである。
Here,
図14は、スポットグループとレンズ径等との関係を示す図であり、図15は、スポットグループと光学系最終面の光線通過領域との関係を示す図である。図14の「レンズアレイ」の欄では、レンズLSと、レンズLSにおける光線通過領域LPとの関係が示されている。また、レンズLSの主走査方向MD(長手方向LGD)における直径が主走査レンズ径DMmとして表されるとともに、レンズLSの副走査方向SD(幅方向LTD)における直径が副走査レンズ径DMsとして表されている。さらに、光線通過領域LPの主走査方向MD(長手方向LGD)における幅が主走査通過領域幅Wlpmとして表されるとともに、光線通過領域LPの副走査方向SD(幅方向LTD)における幅が副走査通過領域幅Wlpsとして表されている。なお、図8に示したように、発光素子グループ295において、長手発光素子グループ幅W295gmは幅発光素子グループ幅W295gsよりも大きい。したがって、これに対応して、主走査通過領域幅Wlpmは副走査通過領域幅Wlpsよりも大きい。また、図14の「感光体ドラム表面」の欄では、感光体ドラム表面(像面)に形成されるスポットグループSGが表される。なお、同欄の二点鎖線は、各スポットグループを形成するレンズLSを感光体ドラム表面に投影したものである。
FIG. 14 is a diagram showing a relationship between a spot group and a lens diameter and the like, and FIG. 15 is a diagram showing a relationship between the spot group and a light ray passing region on the final surface of the optical system. In the column “lens array” of FIG. 14, the relationship between the lens LS and the light ray passing region LP in the lens LS is shown. The diameter of the lens LS in the main scanning direction MD (longitudinal direction LGD) is expressed as a main scanning lens diameter DMm, and the diameter of the lens LS in the sub scanning direction SD (width direction LTD) is expressed as a sub scanning lens diameter DMs. Has been. Further, the width of the light passage region LP in the main scanning direction MD (longitudinal direction LGD) is represented as a main scanning passage region width Wlpm, and the width of the light passage region LP in the sub scanning direction SD (width direction LTD) is sub-scanned. It is expressed as a passage area width Wlps. As shown in FIG. 8, in the light emitting
レンズ行SGRにおいて隣接するレンズLS間のピッチ(行内レンズピッチ)は、(m×Wsgm)と表せる。レンズLSを配列するためには、この行内レンズピッチは、各レンズにおける光線通過領域LPの主走査方向MDの幅Wlpmよりも大きい必要があるので、次式
L≦m×Wsgm …式5
が満たされる必要がある。また、像面(被照射面)とラインヘッド29との距離の変動に起因した、スポットSPの形成位置(ビームスポットSPの入射位置)の変動を抑制するために、像側が略テレセントリックとなるように光学系を構成した場合、次式、
Wlpm/2≧Wsgm/2+S×tan(θ)
が成立する。この式の両辺を2倍すると、次式、
Wlpm≧Wsgm+2×S×tan(θ) …式6
が得られる。横軸Wsgm、縦軸Wlpmとして式5と式6をプロットすると、図15に示すようになり、両式を満たすのは図15の斜線範囲となる。そして、図15における2線の交点を求め、斜線部に対応するWlpmの取りうる範囲を求めると、次式、
Wlpm≧2×S×tan(θ)×m/(m−1) …式2
が導出される。
The pitch between adjacent lenses LS in the lens row SGR (in-row lens pitch) can be expressed as (m × Wsgm). In order to arrange the lenses LS, this in-line lens pitch needs to be larger than the width Wlpm in the main scanning direction MD of the light beam passing region LP in each lens. Therefore, the following equation L ≦ m × Wsgm
Need to be met. Further, in order to suppress the fluctuation of the spot SP formation position (incident position of the beam spot SP) due to the fluctuation of the distance between the image plane (irradiated surface) and the
Wlpm / 2 ≧ Wsgm / 2 + S × tan (θ)
Is established. When both sides of this formula are doubled,
Wlpm ≧ Wsgm + 2 × S × tan (θ)
Is obtained. When
Wlpm ≧ 2 × S × tan (θ) × m / (m−1)
Is derived.
E.本実施形態におけるレンズアレイの構成
以上の検討より、グループ化された発光素子グループ295毎に1つのレンズLSを設けるとともに、このレンズLSを2次元的に配置したレンズアレイ299を構成するためには、レンズ直径は0.5[mm]程度以上とする必要がある。つまり、レンズアレイ299においては、0.5[mm]というマイクロレンズとしては比較的大きなレンズ直径を有するレンズLSが2次元的に配置されこととなり、凹凸形状が密に並ぶこととなる。このように、凹凸形状が密に並んだレンズアレイ299は、レンズアレイ形成に際して金型の離型性が低下する傾向にある。その結果、金型の離型時にレンズLSのレンズ面が欠損するような問題が発生する場合があり、レンズLSの面精度が損ねられるおそれがあった。
E. Configuration of Lens Array in Present Embodiment From the above examination, in order to configure a
そこで、本実施形態では、結像光学系の光軸OAを含んだレンズLSの断面において、LSレンズの外周部OCの曲率は、レンズLSの光軸OA上の曲率(すなわち、レンズ中心CTの曲率)と逆の符号を有する、あるいは、レンズLSの光軸上OAの曲率(すなわち、レンズ中心CTの曲率)よりも小さい絶対値を有する。したがって、レンズ外周部OCにおける接線角度が小さく抑えられており、各レンズLSは金型から離れやすい形状を有している。その結果、レンズアレイの離型性の向上が可能となっている。これについて詳述する。なお、特に断らない限り、「レンズ断面」あるいは「レンズの断面」とは何れも、光軸OAを含むレンズLSの断面を表すものとする。 Therefore, in this embodiment, in the cross section of the lens LS including the optical axis OA of the imaging optical system, the curvature of the outer peripheral portion OC of the LS lens is the curvature on the optical axis OA of the lens LS (that is, the lens center CT). The curvature has a sign opposite to that of the curvature, or an absolute value smaller than the curvature of the lens LS on the optical axis OA (that is, the curvature of the lens center CT). Therefore, the tangent angle at the lens outer peripheral portion OC is kept small, and each lens LS has a shape that is easily separated from the mold. As a result, the releasability of the lens array can be improved. This will be described in detail. Unless otherwise specified, both “lens cross section” and “lens cross section” represent a cross section of the lens LS including the optical axis OA.
図16は、レンズの光軸OAを含む断面を示す図である。同図に示すレンズLSbあるいはレンズLScが、本発明にかかるレンズに相当する。レンズLSaは、本発明にかかるレンズとの比較のために記載されている。レンズレンズLSa,LSb,LScは、いずれもレンズアレイ表面299−hに形成されている。同図において、レンズLSa,LSb,LScは、それぞれのレンズ中心が一致するように重ねて記載されており、レンズLSa,LSb,LScは互いに等しい大きさのサグを有する。また、各レンズLSa,LSb,LScは、レンズ中心CTにおいて互いに等しい曲率半径Raを有する。 FIG. 16 is a diagram showing a cross section including the optical axis OA of the lens. The lens LSb or the lens LSc shown in the figure corresponds to the lens according to the present invention. The lens LSa is described for comparison with the lens according to the present invention. The lens lenses LSa, LSb, and LSc are all formed on the lens array surface 299-h. In the figure, the lenses LSa, LSb, and LSc are described so as to coincide with each other, and the lenses LSa, LSb, and LSc have sag of the same size. Each lens LSa, LSb, LSc has the same radius of curvature Ra at the lens center CT.
同図において、レンズLSaの曲率中心CCは曲率中心CCaとして表されており、レンズLSbの外周部の中心CCは曲率中心CCbとして表されており、レンズLScの外周部の曲率中心CCは曲率中心CCcとして表されている。また、本明細書における曲率CVは、次のように定義できる(図16の四角囲み参照)。つまり、曲率CV(CVa,CVb,CVc)の絶対値は曲率半径R(Ra,Rb,Rc)の逆数である。また、レンズLSのレンズ面よりも光ビームの進行方向Doaの先の空間(方向Doaの下流側)に曲率中心CCある場合は、該曲率中心CCで与えられる曲率CVは正である。一方、レンズLSのレンズ面よりも光ビームの進行方向Doaの手前側(方向Doaの上流側)に曲率中心CCある場合は、該曲率中心CCで与えられる曲率CVは負である。 In the figure, the center of curvature CC of the lens LSa is represented as the center of curvature CCa, the center CC of the outer peripheral portion of the lens LSb is represented as the center of curvature CCb, and the center of curvature CC of the outer peripheral portion of the lens LSc is the center of curvature. It is expressed as CCc. Further, the curvature CV in this specification can be defined as follows (see the box in FIG. 16). That is, the absolute value of the curvature CV (CVa, CVb, CVc) is the reciprocal of the curvature radius R (Ra, Rb, Rc). Further, when the center of curvature CC is in the space ahead of the lens surface of the lens LS in the light beam traveling direction Doa (downstream of the direction Doa), the curvature CV given by the center of curvature CC is positive. On the other hand, when the center of curvature CC is closer to the front side of the light beam traveling direction Doa than the lens surface of the lens LS (upstream side of the direction Doa), the curvature CV given by the center of curvature CC is negative.
さらに、同図において、レンズLSaの外周部OCには符合OCaが付されており、レンズLSbの外周部OCには符合OCbが付されており、レンズLScの外周部OCには符合OCcが付されている。なお、本明細書において、レンズLSの外周部OCは、次のように定義される。つまり、平端部PLを含む平坦な平坦面PLSとレンズLSとの境界がレンズ外周部である。なお、後にレンズ外周部における接線角度を用いた説明を行なう。そこで、この接線角度について定義しておく。 Further, in the figure, a symbol OCa is attached to the outer peripheral portion OC of the lens LSa, a symbol OCb is attached to the outer peripheral portion OC of the lens LSb, and a symbol OCc is attached to the outer peripheral portion OC of the lens LSc. Has been. In the present specification, the outer peripheral portion OC of the lens LS is defined as follows. That is, the boundary between the flat flat surface PLS including the flat end portion PL and the lens LS is the lens outer peripheral portion. A description will be given later using the tangent angle at the outer periphery of the lens. Therefore, this tangent angle is defined.
図17は、レンズ外周部における接線角度の定義図面であり、光軸OAを含む断面を示している。まず、レンズ外周部OCにおけるレンズ面LSFに対する接線をTLとする。次に、レンズTLと平坦面PLSとが交差してできる角度のうち、レンズ側にできる角度を角度β1、β2とする。そして、これらの角度β1,β2のうち、レンズ中心側にできる角度β1が接線角度である。このとき、角度β1は、次式、
0°<β1<90°
の範囲の値をとりうる。また、接線傾きはtan(β1)で与えられるものとする。
FIG. 17 is a definition drawing of the tangent angle at the outer periphery of the lens, and shows a cross section including the optical axis OA. First, a tangent to the lens surface LSF in the lens outer peripheral portion OC is defined as TL. Next, out of the angles formed by the intersection of the lens TL and the flat surface PLS, the angles formed on the lens side are defined as angles β1 and β2. Of these angles β1 and β2, the angle β1 formed on the lens center side is the tangent angle. At this time, the angle β1 is expressed by the following equation:
0 ° <β1 <90 °
Can be in the range of. The tangential slope is given by tan (β1).
図16が示すように、レンズLSaでは、レンズ中心CTにおける曲率とレンズ外周部OCaにおける曲率は何れも曲率CVa=−1/Raである。これに対して、レンズLSbにおいては、レンズ外周部OCbの曲率CVb=−1/Rbは、レンズ中心CTの曲率CVa=−1/Raよりも小さい絶対値を有する。また、レンズLScにおいては、レンズ外周部OCcの曲率CVc=1/Rcは、レンズ中心の曲率CVa=−1/Raと逆の符号を有する。このように、レンズLSb、LScは構成されているため、レンズ外周部OCb,OCcにおける接線角度は、レンズLSaのレンズ外周部OCaの接線角度よりも小さく抑えることが可能となっている。つまり、各レンズLSb,LScは金型から離れやすい形状を有しており、その結果、このようなレンズLSb,LScを配列したレンズアレイは良好な離型性を有することとなる。 As shown in FIG. 16, in the lens LSa, the curvature at the lens center CT and the curvature at the lens outer peripheral portion OCa are both curvature CVa = −1 / Ra. On the other hand, in the lens LSb, the curvature CVb = −1 / Rb of the lens outer peripheral portion OCb has an absolute value smaller than the curvature CVa = −1 / Ra of the lens center CT. In the lens LSc, the curvature CVc = 1 / Rc of the lens outer peripheral portion OCc has a sign opposite to the curvature CVa = −1 / Ra of the lens center. Since the lenses LSb and LSc are thus configured, the tangential angle at the lens outer peripheral portions OCb and OCc can be suppressed to be smaller than the tangential angle at the lens outer peripheral portion OCa of the lens LSa. That is, each lens LSb, LSc has a shape that is easily separated from the mold, and as a result, the lens array in which such lenses LSb, LSc are arranged has a good releasability.
ここで、上記のような曲率を有するレンズLSb,LScのレンズ面について考察する。レンズ面を特定する上で例えば図18に示すような曲座標系を用いるのが有効である。つまり、光軸OAからの距離rと光軸OA周りの回転角度θからrθ座標における光軸方向のレンズ面高さzは
z=f(r,θ)
となる。この場合に、レンズ面上の座標r,θにおける曲率c(r,θ)は、以下の式で表される。
Here, the lens surfaces of the lenses LSb and LSc having the curvature as described above will be considered. In specifying the lens surface, for example, it is effective to use a curved coordinate system as shown in FIG. That is, the lens surface height z in the optical axis direction in the rθ coordinate from the distance r from the optical axis OA and the rotation angle θ around the optical axis OA is z = f (r, θ).
It becomes. In this case, the curvature c (r, θ) at the coordinates r, θ on the lens surface is expressed by the following equation.
ある角度θ1における光軸OA上の曲率は、光軸上でr=0であるため、 Since the curvature on the optical axis OA at a certain angle θ1 is r = 0 on the optical axis,
したがって、ある光軸OAを通る断面において、レンズ面の外周部の曲率が光軸OA上の曲率と逆符号を有する条件は、r≠0として Therefore, in the cross section passing through a certain optical axis OA, the condition that the curvature of the outer peripheral portion of the lens surface has the opposite sign to the curvature on the optical axis OA is r ≠ 0
ところで、上記実施形態では、発光素子2951として有機EL素子が用いられており、この有機EL素子はLED(Light Emitting Diode)等と比較して光量が少ないため、レンズLSに取り込める光量は少なくなる傾向にある。特にボトムエミッション型の有機EL素子を用いた場合、有機EL素子から射出された光ビームの一部はヘッド基板293に吸収されるため、レンズLSに取り込める光量がなおさら少なくなる。このような場合、十分な光をレンズLSに取り込むためにレンズ直径を大きくすることが考えられる。しかしながら、従来では、レンズ直径を大きくすることで離型性が悪化するおそれがあった。これに対して、上記実施形態では、各レンズLSb,LScは金型から離れやすい形状を有しているため、離型性を悪化させること無く容易にレンズ直径を大きくすることができる。よって、レンズLSに十分な光ビームを取り込んで良好な露光が実行可能となっている。
By the way, in the said embodiment, since the organic EL element is used as the
なお、光軸OAを含むレンズ断面としては、例えば、長手方向LGDにおける断面、幅方向LTDにおける断面、あるいは、長手方向LGDおよび幅方向LTDに対して一定角度を有する方向における断面等、複数のレンズ断面が考えられる。しかしながら、このような光軸OAを含むレンズ断面のうちの何れか一方向の断面形状において、上記レンズ形状条件が満たされていれば、離型性改善の効果は奏される。すなわち、全ての方向におけるレンズ断面においてレンズ形状条件が満たされていなくても、何れか一方向におけるレンズ断面においてレンズ形状条件が満たされていれば、離型性改善の効果は奏される。ここで、「レンズ断面において、レンズLSの外周部OCの曲率がレンズLSの光軸OA上の曲率と逆の符号を有するか、あるいは、レンズLSの光軸OA上の曲率よりも絶対値が小さくなっている」との上記条件を「レンズ形状条件」とした。 The lens cross section including the optical axis OA includes, for example, a plurality of lenses such as a cross section in the longitudinal direction LGD, a cross section in the width direction LTD, or a cross section in a direction having a certain angle with respect to the longitudinal direction LGD and the width direction LTD. A cross section is conceivable. However, if the lens shape condition is satisfied in any one of the cross-sectional shapes of the lens cross-section including the optical axis OA, the effect of improving the releasability is exhibited. That is, even if the lens shape condition is not satisfied in the lens cross section in all directions, the effect of improving the releasability is exhibited as long as the lens shape condition is satisfied in the lens cross section in any one direction. Here, “in the lens cross section, the curvature of the outer periphery OC of the lens LS has a sign opposite to the curvature of the lens LS on the optical axis OA, or the absolute value is larger than the curvature of the lens LS on the optical axis OA. The above condition of “smaller” was defined as “lens shape condition”.
レンズアレイの離型性に与える要因のひとつとして、互いに隣接しているレンズの形状であり、これを考慮すると、レンズLSの配列方向と光軸OAを含む断面において、レンズ形状条件を満足するように構成するのが望ましい。上記のように構成されたレンズアレイ299は例えば特許文献2(特開2005−276849号公報)や特開2008−152039号公報等に記載されているように金型を用いて形成される。すなわち、金型にはレンズLSを形成するために複数の凹部が形成されている。各凹部に光硬化性樹脂を供給する。そして、金型とレンズ基板(光透過性基板)2991を当接させた状態で凹部に存在する光硬化性樹脂に紫外線を照射して硬化させてレンズ基板2991の表面にレンズLSを形成する。そして、光硬化性樹脂が固まったところで、金型がレンズLSおよびレンズ基板2991から離される。このとき、互いに隣接するレンズLS同士が影響を及ぼし合う。例えば図9のレンズLS−1に着目すると、このレンズLS−1に対し、レンズLS−2が長手方向LGDに隣接して配設されている。そして、図19(a)に示すようにレンズLS−1は長手方向LGDにおいてレンズLS−2と近接しており、これら近接部分が離型時に互いに影響を及ぼし合う。このため、レンズLS−1は、当該レンズLS−1で構成される結像光学系の光軸OA−1を含む長手方向LGDの断面でレンズLS−1の外周部の曲率はレンズLS−1の光軸上の曲率と逆の符号を有する、あるいはレンズLS−1の光軸OA−1上の曲率よりも小さい絶対値を有するように構成するのが望ましい。また、当該断面で、レンズLS−2についてもレンズLS−2の外周部の曲率はレンズLS−2の光軸OA−2上の曲率と逆の符号を有する、あるいはレンズLS−2の光軸OA−2上の曲率よりも小さい絶対値を有するように構成するのが望ましい。
One of the factors affecting the releasability of the lens array is the shape of the lenses adjacent to each other. In consideration of this, the lens shape condition is satisfied in the cross section including the arrangement direction of the lenses LS and the optical axis OA. It is desirable to configure. The
また、図9に示すように、レンズLS−1を含むレンズ行LSRはレンズLS−3を含むレンズ行LSRと幅方向LTDに並んでいるため、レンズLS−1、LS−3を次のように構成するのが望ましい。すなわち、レンズLS−1は上記光軸OA−1を含む幅方向LTDの断面(本発明の「第2断面」に相当)でレンズLS−1の外周部の曲率は、レンズLS−1の光軸OA−1上の曲率と逆の符号を有する、あるいはレンズLS−1の光軸OA−1上の曲率よりも小さい絶対値を有するように構成するのが望ましい。また、レンズLS−3は、第2断面に平行でレンズLS−3の光軸OA−3を含む断面(本発明の「第3断面」に相当)で、レンズLS−3の外周部の曲率は、レンズLS−3の光軸OA−3の曲率と逆の符号を有する、あるいはレンズLS−3の光軸OA−3上の曲率よりも小さい絶対値を有するように構成するのが望ましい。 Further, as shown in FIG. 9, since the lens row LSR including the lens LS-1 is aligned with the lens row LSR including the lens LS-3 in the width direction LTD, the lenses LS-1 and LS-3 are arranged as follows. It is desirable to configure. That is, the lens LS-1 is a cross section in the width direction LTD including the optical axis OA-1 (corresponding to the “second cross section” of the present invention), and the curvature of the outer periphery of the lens LS-1 is the light of the lens LS-1. It is desirable that the lens has a sign opposite to the curvature on the axis OA-1 or has an absolute value smaller than the curvature on the optical axis OA-1 of the lens LS-1. The lens LS-3 is a cross section (corresponding to the “third cross section” in the present invention) parallel to the second cross section and including the optical axis OA-3 of the lens LS-3, and the curvature of the outer peripheral portion of the lens LS-3. Is preferably configured to have a sign opposite to the curvature of the optical axis OA-3 of the lens LS-3 or an absolute value smaller than the curvature of the lens LS-3 on the optical axis OA-3.
このようにレンズ配列に対応して1つの断面または2つの断面についてレンズ形状条件を満足させているが、当然のことながら、全ての方向でのレンズ断面において、レンズ形状条件が満たされるようにレンズLSを構成することもできる。かかるレンズLSを含む結像光学系では、離型性改善の効果は勿論のこと、収差改善の効果も見込まれるため、ラインヘッド29はより精細な潜像の書込が可能となる。
As described above, the lens shape condition is satisfied for one cross section or two cross sections corresponding to the lens arrangement. However, as a matter of course, the lens shape condition is satisfied in the lens cross section in all directions. LS can also be configured. In the imaging optical system including such a lens LS, not only the effect of improving the releasability but also the effect of improving the aberration is expected, so that the
F.その他
このように上記実施形態では、長手方向LGDおよび主走査方向SDが本発明の「第1方向」に相当し、幅方向LTDおよび副走査方向SDが本発明の「第2方向」に相当し、感光体ドラム21が本発明の「潜像担持体」に相当している。
F. Others As described above, in the above embodiment, the longitudinal direction LGD and the main scanning direction SD correspond to the “first direction” of the present invention, and the width direction LTD and the sub scanning direction SD correspond to the “second direction” of the present invention. The photosensitive drum 21 corresponds to the “latent image carrier” of the invention.
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、上記実施形態では、表面299−hにレンズLSが形成されたレンズアレイ299を用いて光学系が構成されている。しかしながら、光学系の構成態様はこれに限られない。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications other than those described above can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above embodiment, the optical system is configured using the
図20は、別の光学系における長手方向の断面図であり、レンズアレイに形成されたレンズLSの光軸を含む長手方向断面を示している。なお、以下の説明では、別の光学系の特徴部分について述べることとし、既に上述した光学系との共通部分については相当符号を付して説明を省略する。図20に示すように、別の光学系においては、レンズアレイ299の裏面299−tにレンズLSが形成されている。したがって、裏面299−tには、レンズLSが形成されて有限の曲率を有する部分と、レンズLSが形成されずに無限大の曲率を有する平端部PLとが存在することになる。
FIG. 20 is a cross-sectional view in the longitudinal direction of another optical system, showing a longitudinal cross-section including the optical axis of the lens LS formed in the lens array. In the following description, the characteristic part of another optical system will be described, and the parts common to the above-described optical system will be denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted. As shown in FIG. 20, in another optical system, a lens LS is formed on the back surface 299-t of the
同図に示す光学系では、このような構成を有するレンズアレイ299が、2枚(299A,299B)光ビームの進行方向Doaに並べて配置されており、光の進行方向Doaに並ぶ2枚のレンズLS1,LS2が各発光素子グループ295毎に配置されることとなる。また、互いに同じ発光素子グループ295に対応する第1レンズLS1および第2レンズLS2それぞれのレンズ中心を通る光軸OA(図10二点鎖線)は、ヘッド基板293の裏面293−tに直交もしくは略直交している。また、光ビームの進行方向Doaにおいてヘッド基板293とレンズアレイ299Aとの間には、絞り板298が設けられており、この絞り板298には絞り開口2981が発光素子グループ295毎に穿設されている。
In the optical system shown in the figure, the
このように、別の光学系は、絞り2982および第1・第2レンズLS1,LS2を有している。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は、絞り2982(絞り板298)により絞られた後、第1・第2レンズLS1,LS2により結像される。
As described above, another optical system has a
そして、別の光学系においても、結像光学系の光軸OAを含んだレンズLSの断面において、LSレンズの外周部OCの曲率は、レンズLSの光軸OA上の曲率(すなわち、レンズ中心CTの曲率)と逆の符号を有する、あるいは、レンズLSの光軸上OAの曲率(すなわち、レンズ中心CTの曲率)よりも小さい絶対値を有するように、レンズLSが構成されている。したがって、レンズ外周部OCにおける接線角度が小さく抑えられており、各レンズLSは金型から離れやすい形状を有している。これについて詳述する。 Also in another optical system, in the cross section of the lens LS including the optical axis OA of the imaging optical system, the curvature of the outer peripheral portion OC of the LS lens is the curvature on the optical axis OA of the lens LS (that is, the lens center). The lens LS is configured to have an absolute value smaller than the curvature of the lens LS on the optical axis OA (that is, the curvature of the lens center CT). Therefore, the tangent angle at the lens outer peripheral portion OC is kept small, and each lens LS has a shape that is easily separated from the mold. This will be described in detail.
図21は、レンズの光軸OAを含む断面を示す図である。図21は、レンズアレイ299の裏面299−tにレンズLSが形成されている点においてのみ図16と異なり、その他の部分については図21は図16と同様である。したがって、以下では、図16との差異点について主に説明することとし、共通部分については説明を省略する。
FIG. 21 is a diagram showing a cross section including the optical axis OA of the lens. FIG. 21 differs from FIG. 16 only in that the lens LS is formed on the back surface 299-t of the
図16の場合と同様に、図21に示すレンズLSbあるいはレンズLScが本発明にかかるレンズに相当し、レンズLSaは本発明にかかるレンズとの比較のために記載されている。レンズLSaおいては、レンズ中心CTにおける曲率とレンズ外周部OCaにおける曲率は何れも曲率CVa=1/Raである。これに対して、レンズLSbにおいては、レンズ外周部OCbの曲率CVb=1/Rbは、レンズ中心CTの曲率CVa=1/Raよりも小さい絶対値を有する。また、レンズLScにおいては、レンズ外周部OCcの曲率CVc=−1/Rcは、レンズ中心の曲率CVa=1/Raと逆の符号を有する。このように、レンズLSb、LScは構成されているため、レンズ外周部OCb,OCcにおける接線角度は、レンズLSaのレンズ外周部OCaの接線角度よりも小さく抑えることが可能となっている。つまり、各レンズLSb,LScは金型から離れやすい形状を有しており、その結果、このようなレンズLSb,LScを配列したレンズアレイは良好な離型性を有することとなる。 As in the case of FIG. 16, the lens LSb or the lens LSc shown in FIG. 21 corresponds to the lens according to the present invention, and the lens LSa is described for comparison with the lens according to the present invention. In the lens LSa, the curvature at the lens center CT and the curvature at the lens outer peripheral portion OCa are both curvature CVa = 1 / Ra. On the other hand, in the lens LSb, the curvature CVb = 1 / Rb of the lens outer peripheral portion OCb has an absolute value smaller than the curvature CVa = 1 / Ra of the lens center CT. In the lens LSc, the curvature CVc = −1 / Rc of the lens outer peripheral portion OCc has a sign opposite to the curvature CVa = 1 / Ra of the lens center. Since the lenses LSb and LSc are thus configured, the tangential angle at the lens outer peripheral portions OCb and OCc can be suppressed to be smaller than the tangential angle at the lens outer peripheral portion OCa of the lens LSa. That is, each lens LSb, LSc has a shape that is easily separated from the mold, and as a result, the lens array in which such lenses LSb, LSc are arranged has a good releasability.
また、上述の実施形態では、レンズLSは、レンズアレイ299の表面299−hあるいは裏面299−tのいずれか一方面にのみ設けられているが、レンズアレイ299の両面にレンズLSが形成されるように構成しても良い。
In the above-described embodiment, the lens LS is provided only on either the front surface 299-h or the back surface 299-t of the
また、上記実施形態では、2枚のレンズアレイ299が用いられているが、レンズアレイ299の枚数はこれに限られない。
In the above embodiment, two
また、上記実施形態では、レンズ基板2991としての光透過性基板に対してレンズLSとしての光硬化性樹脂を形成することで、レンズアレイ299は形成される。しかしながら、レンズアレイ299の形成方法はこれに限られず、特開2005−276849号公報等に記載のある次のような方法でレンズアレイ299を形成しても良い。この形成方法では、熱可塑性樹脂からなる基板(樹脂基板)が転移温度以上の温度に保たれた状態で、樹脂基板に金型が加圧密着される。そして、樹脂基板および金型が、樹脂基板の転移温度以下にまで冷却されたタイミングで、樹脂基板から金型が離型される。つまり、このような形成方法においても、レンズ外周部OCの曲率は、レンズ中心CTの曲率と逆の符号を有する、あるいは、レンズ中心CTの曲率よりも小さい絶対値を有するように、レンズLSを構成することで、レンズアレイの良好な離型性を実現することが可能となる。
In the above embodiment, the
また、上記実施形態では、3個の発光素子グループ行295Rが幅方向LTDに並んでいる。しかしながら、発光素子グループ行295Rの個数は3個に限られず、1個以上であれば良い。
In the above embodiment, the three light emitting
また、上記実施形態では、発光素子グループ295は、2個の発光素子行2951Rから構成されている。しかしながら、発光素子グループ295を構成する発光素子行2951Rの個数は2個に限られず、例えば1個であっても良い。
In the above embodiment, the light emitting
また、上記実施形態では、発光素子行2951Rは4個の発光素子2951から構成されている。しかしながら、発光素子行2951Rを構成する発光素子2951の個数は4個に限られない。
In the above embodiment, the light emitting
また、上記実施形態では、発光素子2951として有機EL素子が用いられている。しかしながら、有機EL素子以外のものを発光素子2951として用いても良く、例えば、LED(Light Emitting Diode)を発光素子2951として用いても良い。
In the above embodiment, an organic EL element is used as the
次に本発明の実施例を示すが、本発明はもとより下記の実施例によって制限を受けるものではなく、前後記の趣旨に適合しうる範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。 Next, examples of the present invention will be shown. However, the present invention is not limited by the following examples as a matter of course, and it is of course possible to implement the present invention with appropriate modifications within a range that can meet the gist of the preceding and following descriptions. They are all included in the technical scope of the present invention.
実施例1
図22は、実施例1における光学系のデータを示す図であり、図23は、実施例1における光学系の主走査方向における断面図であり、図24は、実施例1における副走査方向における断面図である。図25は、図23および図24に示す光路をシミュレーションにより求めるにあたり用いた条件を示す図である。図25に示すように、実施例1において主走査スポットグループ幅Wsgmは0.180[mm]である。これに対応して、図23では、像IMm0,IMm1,IMm2を結ぶ光路が示されている。つまり、像IMm0は、光軸上にできる(換言すれば主走査方向MDにおける像高が0[mm]である)像であり、像IMm1は、主走査方向MDにおける像高が0.09[mm](=Wsgm/2)にできる像であり、像IMm2は、主走査方向MDにおける像高が−0.09[mm](=−Wsgm/2)にできる像である。また、図25に示すように、実施例1において副走査スポットグループ幅Wsgsは0.042[mm]である。これに対応して、図24では、像IMs1,IMs2を結ぶ光路が示されている。つまり、像IMs1は、副走査方向SDにおける像高が0.021[mm](=Wsgs/2)にできる像であり、像IMm2は、副走査方向SDにおける像高が−0.021[mm](=−Wsgs/2)にできる像である。
Example 1
22 is a diagram showing data of the optical system in Example 1, FIG. 23 is a sectional view of the optical system in Example 1 in the main scanning direction, and FIG. 24 is in the sub-scanning direction in Example 1. It is sectional drawing. FIG. 25 is a diagram showing conditions used to obtain the optical paths shown in FIGS. 23 and 24 by simulation. As shown in FIG. 25, in the first embodiment, the main scanning spot group width Wsgm is 0.180 [mm]. Correspondingly, FIG. 23 shows an optical path connecting the images IMm0, IMm1, and IMm2. That is, the image IMm0 is an image formed on the optical axis (in other words, the image height in the main scanning direction MD is 0 [mm]), and the image IMm1 has an image height in the main scanning direction MD of 0.09 [ mm] (= Wsgm / 2), and the image IMm2 is an image whose image height in the main scanning direction MD can be −0.09 [mm] (= −Wsgm / 2). As shown in FIG. 25, in Example 1, the sub-scanning spot group width Wsgs is 0.042 [mm]. Correspondingly, FIG. 24 shows an optical path connecting the images IMs1 and IMs2. That is, the image IMs1 is an image whose image height in the sub-scanning direction SD can be 0.021 [mm] (= Wsgs / 2), and the image IMm2 has an image height in the sub-scanning direction SD of −0.021 [mm]. ] (= −Wsgs / 2).
図26は、実施例1におけるスポットダイアグラムを示す図である。図26において、スポットの位置は、主走査方向MDにおける主走査像高IHmと、副走査方向SDにおける副走査像高IHsとで表されている。つまり、例えば、図26において最上にあるスポットダイアグラムは、主走査像高IHm=0.090[mm]、かつ副走査像高IHs=−0.021[mm]にできるスポットのスポットダイアグラムである。また、同図における入射角IRm,IRsは、スポットを形成する光ビームの主光線IRLの入射瞳に対する入射角を示している。ここで入射角について図27を用いて説明する。なお、図27は、入射角の説明図である。つまり、光ビームの進行方向Doaと主走査方向MDとを含む平面に主光線IRLを投影した光線を主走査投影光線IRLmとしたとき、この主走査投影光線IRLmの主走査方向MDに対する入射角が主走査入射角IRmである。また、光ビームの進行方向Doaと副走査方向SDとを含む平面に主光線IRLを投影した光線を副走査投影光線IRLsとしたとき、この副走査投影光線IRLsの副走査方向SDに対する入射角が副走査入射角IRsである。 FIG. 26 is a diagram illustrating a spot diagram in the first embodiment. In FIG. 26, the spot position is represented by a main scanning image height IHm in the main scanning direction MD and a sub-scanning image height IHs in the sub-scanning direction SD. That is, for example, the uppermost spot diagram in FIG. 26 is a spot diagram of a spot that can be set to a main scanning image height IHm = 0.090 [mm] and a sub-scanning image height IHs = −0.021 [mm]. In addition, incident angles IRm and IRs in the figure indicate the incident angles of the principal ray IRL of the light beam forming the spot with respect to the entrance pupil. Here, the incident angle will be described with reference to FIG. FIG. 27 is an explanatory diagram of the incident angle. That is, when the light beam obtained by projecting the principal ray IRL onto the plane including the light beam traveling direction Doa and the main scanning direction MD is defined as the main scanning projection ray IRLm, the incident angle of the main scanning projection ray IRLm with respect to the main scanning direction MD is Main scanning incident angle IRm. Further, when a light beam obtained by projecting the principal ray IRL onto a plane including the light beam traveling direction Doa and the sub-scanning direction SD is defined as a sub-scanning projection light beam IRLs, the incident angle of the sub-scanning projection light beam IRLs with respect to the sub-scanning direction SD is The sub-scanning incident angle IRs.
図28は、実施例1における第1レンズのレンズデータを示す図である。同図に示すように、第1レンズLS1のレンズ直径は0.54[mm](=主走査通過領域幅Wlpm+0.105[mm])となっている。ここで注目すべきは、第1レンズLS1において、レンズ中心での曲率は1.67であるのに対して、レンズ外周部での曲率は0.94である点である。つまり、レンズ外周部の曲率はレンズ中心部の曲率よりも絶対値において小さい。その結果、レンズ外周部での接線傾き(0.462)が小さく抑えられている。したがって、第1レンズLS1を配列してレンズアレイを構成することで、レンズアレイの離型性が向上される。 FIG. 28 is a diagram illustrating lens data of the first lens in the first embodiment. As shown in the figure, the lens diameter of the first lens LS1 is 0.54 [mm] (= main scanning passage area width Wlpm + 0.105 [mm]). It should be noted here that in the first lens LS1, the curvature at the lens center is 1.67, whereas the curvature at the lens outer peripheral portion is 0.94. That is, the curvature of the lens outer peripheral portion is smaller in absolute value than the curvature of the lens central portion. As a result, the tangential slope (0.462) at the lens outer peripheral portion is kept small. Accordingly, by arranging the first lens LS1 to form a lens array, the releasability of the lens array is improved.
図29は、実施例1における第2レンズのレンズデータを示す図である。同図に示すように、第2レンズLS1のレンズ直径は0.54[mm](=主走査通過領域幅Wlpm+0.071[mm])となっている。ここで注目すべきは、第2レンズLS2において、レンズ中心での曲率は1.41であるのに対して、レンズ外周部での曲率は0.58である点である。つまり、レンズ外周部の曲率はレンズ中心部の曲率よりも絶対値において小さい。その結果、レンズ外周部での接線傾き(0.370)が小さく抑えられている。したがって、第2レンズLS2を配列してレンズアレイを構成することで、レンズアレイの離型性が向上される。 FIG. 29 is a diagram illustrating lens data of the second lens in the first embodiment. As shown in the figure, the lens diameter of the second lens LS1 is 0.54 [mm] (= main scanning passage area width Wlpm + 0.071 [mm]). It should be noted here that in the second lens LS2, the curvature at the center of the lens is 1.41, whereas the curvature at the outer periphery of the lens is 0.58. That is, the curvature of the lens outer peripheral portion is smaller in absolute value than the curvature of the lens central portion. As a result, the tangential slope (0.370) at the outer periphery of the lens is kept small. Therefore, by arranging the second lenses LS2 to form a lens array, the releasability of the lens array is improved.
また、図22の光学系のデータから判るように、実施例1における第1・第2レンズLS1,LS2は、当該レンズの光軸OAを回転対称軸とする回転対称レンズである。したがって、実施例1では、レンズ構成の簡素化が可能となっている。 Further, as can be seen from the data of the optical system in FIG. 22, the first and second lenses LS1 and LS2 in Example 1 are rotationally symmetric lenses having the optical axis OA of the lens as a rotationally symmetric axis. Therefore, in Example 1, the lens configuration can be simplified.
実施例2
図30は、実施例2における光学系のデータを示す図である。図30において、主走査方向座標xは主走査方向MDにおける座標軸であり、副走査方向座標yは副走査方向SDにおける座標軸である。また、x−y座標の原点は光軸OAを通過する。また、図31は、実施例2における光学系の主走査方向における断面図であり、図32は、実施例2における副走査方向における断面図である。図31、図32が示すように、物体面S1はガラス基材の裏面に相当しており、この実施例2はボトムエミッション型の有機EL素子を発光素子2951として用いた場合に相当する。また、第1レンズLS1および第2レンズLS2は何れもガラス基材の裏面に形成されている。
Example 2
FIG. 30 is a diagram illustrating data of the optical system according to the second embodiment. In FIG. 30, a main scanning direction coordinate x is a coordinate axis in the main scanning direction MD, and a sub scanning direction coordinate y is a coordinate axis in the sub scanning direction SD. The origin of the xy coordinates passes through the optical axis OA. FIG. 31 is a cross-sectional view in the main scanning direction of the optical system in the second embodiment, and FIG. 32 is a cross-sectional view in the sub-scanning direction in the second embodiment. As shown in FIGS. 31 and 32, the object surface S1 corresponds to the back surface of the glass substrate, and Example 2 corresponds to the case where a bottom emission type organic EL element is used as the
図33は、図31および図32に示す光路をシミュレーションにより求めるにあたり用いた条件を示す図である。図33に示すように、実施例2において主走査スポットグループ幅Wsgmは0.65[mm]である。これに対応して、図31では、像IMm0,IMm1,IMm2を結ぶ光路が示されている。つまり、像IMm0は、光軸上にできる(換言すれば主走査方向MDにおける像高が0[mm]である)像であり、像IMm1は、主走査方向MDにおける像高が0.325[mm](=Wsgm/2)にできる像であり、像IMm2は、主走査方向MDにおける像高が−0.325[mm](=−Wsgm/2)にできる像である。また、図33に示すように、実施例2において副走査スポットグループ幅Wsgsは0.0635[mm]である。これに対応して、図24では、像IMs1,IMs2を結ぶ光路が示されている。つまり、像IMs1は、副走査方向SDにおける像高が0.03175[mm](=Wsgs/2)にできる像であり、像IMm2は、副走査方向SDにおける像高が−0.03175[mm](=−Wsgs/2)にできる像である。 FIG. 33 is a diagram showing the conditions used to obtain the optical paths shown in FIGS. 31 and 32 by simulation. As shown in FIG. 33, in the second embodiment, the main scanning spot group width Wsgm is 0.65 [mm]. Correspondingly, FIG. 31 shows an optical path connecting the images IMm0, IMm1, and IMm2. That is, the image IMm0 is an image formed on the optical axis (in other words, the image height in the main scanning direction MD is 0 [mm]), and the image IMm1 has an image height in the main scanning direction MD of 0.325 [ mm] (= Wsgm / 2), and the image IMm2 is an image whose image height in the main scanning direction MD can be −0.325 [mm] (= −Wsgm / 2). As shown in FIG. 33, in the second embodiment, the sub-scanning spot group width Wsgs is 0.0635 [mm]. Correspondingly, FIG. 24 shows an optical path connecting the images IMs1 and IMs2. That is, the image IMs1 is an image whose image height in the sub-scanning direction SD can be 0.03175 [mm] (= Wsgs / 2), and the image IMm2 has an image height in the sub-scanning direction SD of −0.03175 [mm]. ] (= −Wsgs / 2).
図36は、実施例2における第1レンズのレンズデータを示す図である。同図に示すように、第1レンズLS1のレンズ直径は1.60[mm](=主走査通過領域幅Wlpm+0.187[mm])となっている。ここで注目すべきは、第1レンズLS1において、レンズ中心での曲率は0.686であるのに対して、レンズ外周部での曲率は0.003である点である。つまり、レンズ外周部の曲率はレンズ中心部の曲率よりも絶対値において小さい。その結果、レンズ外周部での接線傾き(0.512)が小さく抑えられている。したがって、第1レンズLS1を配列してレンズアレイを構成することで、レンズアレイの離型性が向上される。 FIG. 36 is a diagram illustrating lens data of the first lens in Example 2. As shown in the figure, the lens diameter of the first lens LS1 is 1.60 [mm] (= main scanning passage area width Wlpm + 0.187 [mm]). It should be noted here that in the first lens LS1, the curvature at the center of the lens is 0.686, whereas the curvature at the outer periphery of the lens is 0.003. That is, the curvature of the lens outer peripheral portion is smaller in absolute value than the curvature of the lens central portion. As a result, the tangential slope (0.512) at the outer periphery of the lens is kept small. Accordingly, by arranging the first lens LS1 to form a lens array, the releasability of the lens array is improved.
また、図34は、実施例2における第2レンズの主走査方向レンズデータを示す図である。同図に示すように、第2レンズLS2のレンズ直径は1.60[mm](=主走査通過領域幅Wlpm+0.077[mm])となっている。ここで注目すべきは、第2レンズLS2において、レンズ中心での曲率は0.889であるのに対して、レンズ外周部での曲率は0.354である点である。レンズ外周部の曲率はレンズ中心部の曲率よりも絶対値において小さい。その結果、レンズ外周部での接線傾き(0.668)が小さく抑えられている。したがって、第2レンズLS2を配列してレンズアレイを構成することで、レンズアレイの離型性が向上される。 FIG. 34 is a diagram illustrating lens data in the main scanning direction of the second lens in the second embodiment. As shown in the figure, the lens diameter of the second lens LS2 is 1.60 [mm] (= main scanning passage area width Wlpm + 0.077 [mm]). It should be noted here that in the second lens LS2, the curvature at the center of the lens is 0.889, whereas the curvature at the outer periphery of the lens is 0.354. The curvature of the lens outer periphery is smaller in absolute value than the curvature of the lens center. As a result, the tangential slope (0.668) at the outer periphery of the lens is kept small. Therefore, by arranging the second lenses LS2 to form a lens array, the releasability of the lens array is improved.
さらに、実施例2では次のような作用効果が奏される。つまり、図30〜図32に示すように、第2レンズLSのレンズ面はxy多項式面であり、主走査方向MDと副走査方向SDとで断面形状が異なっている。離型性改善のために曲率を変化させる場合、急激に接線傾きを変化させることは、金型加工の効率悪化等の別の不具合を招く恐れがあるため好ましくない。しかしながら、図14等に示したように、発光素子行2951Rを有する発光素子グループ295の構成に起因して、光線通過領域LPは主走査方向MDに長い長円形状をしている。したがって、副走査方向SDにおける光線通過領域LPの境界からレンズ外周までの距離が比較的長い。このため、主走査方向断面と副走査方向断面でのレンズ形状を異ならせることで、副走査方向断面においては緩やかな接戦傾きの変化でもレンズ外周部でのレンズ接線傾きを小さく抑えることが可能となっている。図35は、実施例2における第2レンズの副走査方向レンズデータを示す図である。同図に示すように、第2レンズLS2のレンズ直径は1.70[mm](=副走査通過領域幅Wlps+0.693[mm])となっている。ここで注目すべきは、第2レンズLS2の副走査方向断面において、レンズ中心での曲率は0.877であるのに対して、レンズ外周部での曲率は−0.886である点である。つまり、レンズ外周部の曲率はレンズ中心部の曲率と逆の符号を有する。その結果、レンズ外周部での接線傾き(0.440)が小さく抑えられている。つまり、実施例2では、発光素子グループ295の構成に応じてレンズの構成を適切にすべく、第2レンズLS2の主走査方向MDにおける断面形状と、第2レンズLS2の副走査方向SDにおけるとで断面形状とが異なっている。
Furthermore, in Example 2, the following operational effects are exhibited. That is, as shown in FIGS. 30 to 32, the lens surface of the second lens LS is an xy polynomial surface, and the cross-sectional shape differs between the main scanning direction MD and the sub-scanning direction SD. When the curvature is changed to improve the mold releasability, it is not preferable to change the tangential slope abruptly because it may cause another problem such as deterioration of the mold processing efficiency. However, as illustrated in FIG. 14 and the like, due to the configuration of the light emitting
また、第2レンズLSのレンズ面S7をrθ座標系で表すには、図32で示されるxy座標系をrθ座標系に変換する必要があり、x軸の正の方向をθ=0とすると、
x=r・cosθ
y=r・sinθ
で表される。このため、第2レンズLSのレンズ面S7を示すxy多項式はrθ座標系を用いて以下のように表される。
Further, in order to represent the lens surface S7 of the second lens LS in the rθ coordinate system, it is necessary to convert the xy coordinate system shown in FIG. 32 to the rθ coordinate system, and assuming that the positive direction of the x axis is θ = 0. ,
x = r · cos θ
y = r · sinθ
It is represented by For this reason, the xy polynomial representing the lens surface S7 of the second lens LS is expressed as follows using the rθ coordinate system.
上記した式を用いてレンズ面S7上の座標(r,θ1)における曲率c(r,θ1)は以下の式で表される。 Using the above equation, the curvature c (r, θ1) at the coordinates (r, θ1) on the lens surface S7 is expressed by the following equation.
そして、当該式を用いて曲率c(r,θ1)を求めたところ、図37に示す結果が得られる。図37に示すグラフから明らかなように、任意の角度θ1においてレンズ面S7は光軸OA上の曲率より周辺部の曲率の方が逆の符号であるか、光軸OA上の曲率よりも周辺の光軸の方が小さい絶対値を持つことがわかる。 Then, when the curvature c (r, θ1) is obtained using this equation, the result shown in FIG. 37 is obtained. As is apparent from the graph shown in FIG. 37, at an arbitrary angle θ1, the lens surface S7 has a sign that the curvature of the peripheral portion is opposite to that of the curvature on the optical axis OA, or the peripheral surface is more than the curvature on the optical axis OA. It can be seen that the optical axis of has a smaller absolute value.
ところで、実施例2では、ボトムエミッションの有機EL素子が発光素子として用いられているが、有機EL素子は光量が比較的少ない。したがって、像面(非照射面)での光量を十分にとるために、像側開口数を大きく取る必要が生じる場合がある。その結果、レンズ直径が大きくなる可能性がある。また、光学系最終面にはトナー等の異物が付着しやすいため、実施例2に示したように、光学系最終面を平面とすることが考えられる。このような場合、像面からレンズ主面までの距離が長くなる。その結果、レンズ直径が大きくなる可能性がある。したがって、このような大きな直径を有するレンズを使用する場合は、本発明を適用して、レンズアレイの離型性を向上させることが好適である。 Incidentally, in Example 2, a bottom emission organic EL element is used as a light emitting element, but the organic EL element has a relatively small amount of light. Therefore, it may be necessary to increase the image-side numerical aperture in order to obtain a sufficient amount of light on the image surface (non-irradiation surface). As a result, the lens diameter may increase. Further, since foreign substances such as toner are likely to adhere to the final surface of the optical system, it is conceivable that the final surface of the optical system is flat as shown in the second embodiment. In such a case, the distance from the image plane to the lens main surface becomes long. As a result, the lens diameter may increase. Therefore, when using a lens having such a large diameter, it is preferable to apply the present invention to improve the releasability of the lens array.
21Y、21K…感光体ドラム(潜像担持体)、 29…ラインヘッド、 293…ヘッド基板、 295…発光素子グループ、 2951…発光素子、 299,299A,299B…レンズアレイ、 LS…レンズ、 CT…レンズ中心、 OC…レンズ外周部、 SP…スポット、 Lsp…スポット潜像、 MD…主走査方向(第1方向), SD…副走査方向(第2方向)、 LGD…長手方向(第1方向)、 LTD…幅方向(第2方向) 21Y, 21K ... photosensitive drum (latent image carrier), 29 ... line head, 293 ... head substrate, 295 ... light emitting element group, 2951 ... light emitting element, 299, 299A, 299B ... lens array, LS ... lens, CT ... Lens center, OC ... lens outer periphery, SP ... spot, Lsp ... spot latent image, MD ... main scanning direction (first direction), SD ... sub-scanning direction (second direction), LGD ... longitudinal direction (first direction) , LTD ... Width direction (second direction)
Claims (11)
発光素子が前記第1方向に配設された発光素子基板と、を備え、
前記第1レンズは、前記第1レンズで構成された結像光学系の光軸を含む前記第1方向の断面で、前記第1レンズの外周部の曲率は前記第1レンズの前記光軸上の曲率と逆の符号を有する、あるいは前記第1レンズの前記光軸上の曲率よりも小さい絶対値を有することを特徴とするラインヘッド。 A lens array in which a first lens and a second lens are arranged in a first direction of the light-transmitting substrate;
A light emitting element substrate disposed in the first direction, the light emitting element,
The first lens is a cross section in the first direction including the optical axis of the imaging optical system configured by the first lens, and the curvature of the outer peripheral portion of the first lens is on the optical axis of the first lens. A line head having a sign opposite to the curvature of the first lens or having an absolute value smaller than the curvature of the first lens on the optical axis.
前記第1レンズの光軸を含む第2方向の第2断面で、前記第1レンズの外周部の曲率は、前記第1レンズの前記光軸上の曲率と逆の符号を有する、あるいは前記第1レンズの前記光軸上の曲率よりも小さい絶対値を有し、
前記第2断面に平行で前記第3レンズの光軸を含む第3断面で、前記第3レンズの外周部の曲率は、前記第3レンズの前記光軸上の曲率と逆の符号を有する、あるいは前記第3レンズの前記光軸上の曲率よりも小さい絶対値を有する請求項1記載のラインヘッド。 The lens array has a third lens at a position different from the first lens in a second direction orthogonal to the first direction;
In the second cross section in the second direction including the optical axis of the first lens, the curvature of the outer periphery of the first lens has a sign opposite to that of the curvature of the first lens on the optical axis, or Having an absolute value smaller than the curvature on the optical axis of one lens;
In a third section parallel to the second section and including the optical axis of the third lens, the curvature of the outer peripheral portion of the third lens has a sign opposite to the curvature of the third lens on the optical axis, The line head according to claim 1, wherein the line head has an absolute value smaller than a curvature of the third lens on the optical axis.
前記露光部により潜像が形成される潜像担持体と、
前記潜像担持体に形成された前記潜像を現像する現像と、を有し、
前記第1レンズは、前記第1レンズで構成された結像光学系の光軸を含む前記第1方向の断面で、前記第1レンズの外周部の曲率は前記第1レンズの前記光軸上の曲率と逆の符号を有する、あるいは前記第1レンズの前記光軸上の曲率よりも小さい絶対値を有することを特徴とする画像形成装置。 A lens array having a first lens and a second lens arranged in a first direction of a light-transmitting substrate, and an exposure unit having a light emitting element substrate in which a light emitting element is arranged in the first direction;
A latent image carrier on which a latent image is formed by the exposure unit;
Developing the latent image formed on the latent image carrier, and
The first lens is a cross section in the first direction including the optical axis of the imaging optical system configured by the first lens, and the curvature of the outer peripheral portion of the first lens is on the optical axis of the first lens. And an absolute value smaller than the curvature of the first lens on the optical axis.
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