JP2009255519A - 露光ヘッドおよび画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】一の結像光学系に対して複数の発光素子が配された構成においても、良好なスポット形成を実行可能とする技術を提供する。
【解決手段】第1の発光素子、第1の発光素子の第1の方向の一方側に配設された第2の発光素子、および第2の発光素子の第1の方向の一方側に配設された第3の発光素子を有する基板と、第1の発光素子、第2の発光素子および第3の発光素子の光を結像する結像光学系と、を備え、第1の発光素子および第2の発光素子は第1の方向に第1の距離で配設され、第2の発光素子および第3の発光素子は第1の方向に第1の距離と異なる第2の距離で配設されている。
【選択図】図29
【解決手段】第1の発光素子、第1の発光素子の第1の方向の一方側に配設された第2の発光素子、および第2の発光素子の第1の方向の一方側に配設された第3の発光素子を有する基板と、第1の発光素子、第2の発光素子および第3の発光素子の光を結像する結像光学系と、を備え、第1の発光素子および第2の発光素子は第1の方向に第1の距離で配設され、第2の発光素子および第3の発光素子は第1の方向に第1の距離と異なる第2の距離で配設されている。
【選択図】図29
Description
この発明は、複数の発光素子からの光を結像する露光ヘッドおよび該露光ヘッドを用いた画像形成装置に関するものである。
このような露光ヘッドとしては、例えば特許文献1に記載されているように、複数の光学レンズ系(結像光学系)を並べて配置したラインヘッドが知られている。各光学レンズ系に対しては、複数の発光ドット(発光素子)がグループ化されて対向配置されている。これら複数の発光ドットは所定方向(第1方向)に並べて配置されており、各発光ドットから射出された光ビームが光学レンズ系により結像されると、所定方向(第1方向)に並んで複数のスポットが形成される。そして、このスポットにより露光された部分に潜像が形成される。
ところで、上述のラインヘッドでは、一の結像光学系に対して複数の発光素子が第1の方向に配されており、各発光素子の間で結像光学系との位置関係が異なっている。したがって、結像光学系に歪曲収差が存在すると、本来第1の方向に等ピッチで並んで形成されるべき複数のスポットが等ピッチで形成されず、第1の方向におけるピッチがばらついてしまう場合があった。
また、上記問題以外に、次のような問題が発生する場合があった。つまり、発光素子は駆動発光されることで発熱する。したがって、複数の発光素子の中央付近(換言すれば、複数の発光素子の重心付近)では熱が溜まりやすく、中央付近に配された発光素子の熱劣化が加速してしまう傾向があった。その結果、各発光素子間で熱劣化の程度に差が生じてしまい、良好な潜像形成(スポット形成)が実行できない場合があった。
この発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、上述の結像光学系の歪曲収差がスポット形成に与える影響を抑制して良好なスポット形成を可能とする第1の目的、および上述の発光素子の熱劣化の程度差の発生を抑制して良好なスポット形成を可能とする第2の目的のうち少なくとも1つの目的を達成する技術を提供する。
この発明にかかる露光ヘッドは、上記目的を達成するために、第1の発光素子、第1の発光素子の第1の方向の一方側に配設された第2の発光素子、および第2の発光素子の第1の方向の一方側に配設された第3の発光素子を有する基板と、第1の発光素子、第2の発光素子および第3の発光素子の光を結像する結像光学系と、を備え、第1の発光素子および第2の発光素子は第1の方向に第1の距離で配設され、第2の発光素子および第3の発光素子は第1の方向に第1の距離と異なる第2の距離で配設されていることを特徴としている。
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、潜像を担持する潜像担持体と、第1の発光素子、第1の発光素子の第1の方向の一方側に配設された第2の発光素子、および第2の発光素子の第1の方向の一方側に配設された第3の発光素子を有する基板と、第1の発光素子、第2の発光素子および第3の発光素子の光を潜像担持体に結像する結像光学系と、を有する露光ヘッドと、を備え、第1の発光素子および第2の発光素子は第1の方向に第1の距離で配設され、第2の発光素子および第3の発光素子は第1の方向に第1の距離と異なる第2の距離で配設されていることを特徴としている。
このように構成された発明(露光ヘッド、画像形成装置)は、第1の発光素子、第1の発光素子の第1の方向の一方側に配設された第2の発光素子、および第2の発光素子の第1の方向の一方側に配設された第3の発光素子を基板に設けている。そして、第1の発光素子および第2の発光素子は第1の方向に第1の距離で配設され、第2の発光素子および第3の発光素子は第1の方向に第1の距離と異なる第2の距離で配設されている。つまり、第1の発光素子および第2の発光素子の第1の方向への距離と、第2の発光素子および第3の発光素子の第1の方向への距離が異なっている。したがって、後述するように、結像光学系の歪曲収差がスポット形成に与える影響を抑制して良好なスポット形成を可能とする第1の目的、および上述の発光素子の熱劣化の程度差の発生を抑制して良好なスポット形成を可能とする第2の目的のうち少なくとも1つの目的を達成することができる。
つまり、第1の目的を達成するためには、結像光学系の第1の方向の歪曲収差に応じて、第1の距離と第2の距離とを異ならせるように構成すると良い。具体的には、第1の発光素子、第2の発光素子および第3の発光素子が、結像光学系の光軸の第1の方向の一方側に配設される構成においては、次のように構成すれば良い。
つまり、結像光学系は、光軸から第1の方向に離れた光ほど、第1の方向に大きな絶対値の光学倍率で結像する第1の収差を第1の方向の歪曲収差として有している場合は、第2の距離は第1の距離よりも短いように構成することで、第1の収差によらず良好にスポットを形成することが可能となり、第1の目的を達成することができる。
あるいは、結像光学系は、光軸から第1の方向に離れた光ほど、第1の方向に小さな絶対値の光学倍率で結像する第2の収差を第1の方向の歪曲収差として有している場合は、第2の距離は第1の距離よりも長いように構成することで、第2の収差によらず良好にスポットを形成することが可能となり、第1の目的を達成することができる。
なお、第1の発光素子、第2の発光素子および第3の発光素子は、第1の方向に直線状に並ぶ必要はなく、第2の発光素子は、第1の発光素子および第3の発光素子に対して第1の方向に直交する第2の方向側に配設されても良い。ただし、結像光学系が第2の方向に歪曲収差を有する場合は、次のように構成することが好ましい。
つまり、第1の発光素子および第2の発光素子は第2の方向に第3の距離で配設され、第2の発光素子および第3の発光素子は第2の方向に第3の距離と異なる第4の距離で配設されるように構成すると良い。このように、第1の発光素子および第2の発光素子の第2の方向への距離と、第2の発光素子および第3の発光素子の第2の方向への距離を異ならせることで、第2の方向の歪曲収差がスポット形成に与える影響を抑制して、良好にスポットを形成することができる。
つまり、結像光学系の第2の方向の歪曲収差に応じて、第3の距離と第4の距離とを異ならせるように構成すると良い。より具体的には、結像光学系は、光軸から第1の方向に離れた光ほど、第2の方向に大きな絶対値の光学倍率で結像する第3の収差を第2の方向の歪曲収差として有している場合は、第4の距離は第3の距離よりも短いように構成すると良い。あるいは、結像光学系は、光軸から第1の方向に離れた光ほど、第2の方向に小さな絶対値の光学倍率で結像する第4の収差を第2の方向の歪曲収差として有している場合は、第4の距離は第3の距離よりも長いように構成すると良い。
また、基板は、第1の発光素子、第2の発光素子および第3の発光素子を含む発光により発熱する4個以上の発光素子が配設されている場合には、上述したように、各発光素子間で熱劣化の程度に差が生じてしまい、良好なスポット形成が実行できないおそれがある。そこで、結像光学系は4個以上の発光素子の光を結像し、第1の発光素子、第2の発光素子および第3の発光素子は、4個以上の発光素子の第1の方向の一方側に配設され、第1の距離は第2の距離よりも長いように構成すると良い。このように構成することで、上述の発光素子の熱劣化の程度差の発生を抑制して良好にスポット形成を行うことが可能となり、第2の目的を達成することができる。
また、発光素子は基板に形成された有機EL素子であっても良い。あるいは、発光素子はLED素子であり、基板はLEDが形成された半導体チップであり、半導体チップが平板に配設されているように構成しても良い。
また、第1の方向に第1の距離で配設された2個の発光素子で構成される第1の発光素子対、および第1の方向に第1の距離と異なる第2の距離で配設された2個の発光素子で構成され、第1の発光素子対の第1の方向側に配設された第2の発光素子対を有する基板と、第1の発光素子対を構成する発光素子からの光および第2の発光素子対を構成する発光素子からの光を結像する結像光学系と、を備えるように、露光ヘッドを構成しても良い。このように第1の発光素子対と第2の発光素子対とで第1の方向への距離を異ならせることで、上記第1の目的および上記第2の目的の少なくとも1つの目的を達成することができる。
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、第1方向の互いに異なる位置に配された3個以上の発光素子を有する基板と、3個以上の発光素子に対して配されて発光素子からの光を結像する結像光学系とを備え、3個以上の発光素子において第1方向における位置が隣り合う2つの発光素子の対を隣接発光素子対とし、当該隣接発光素子対を構成する2つの発光素子の間の第1方向におけるピッチを発光素子ピッチとしたとき、少なくとも2個の隣接発光素子対のそれぞれは互いに異なる発光素子ピッチで当該隣接発光素子対を構成する2つの発光素子を配してい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装置は、上記目的を達成するために、第1方向の互いに異なる位置に配された3個以上の発光素子を有する基板と、3個以上の発光素子に対して配された結像光学系とを有するラインヘッドと、潜像担持体とを備え、ラインヘッドは、発光素子からの光を結像光学系により結像して、潜像担持体の表面を露光し、3個以上の発光素子において第1方向における位置が隣り合う2つの発光素子の対を隣接発光素子対とし、当該隣接発光素子対を構成する2つの発光素子の間の第1方向におけるピッチを発光素子ピッチとしたとき、少なくとも2個の隣接発光素子対のそれぞれは互いに異なる発光素子ピッチで当該隣接発光素子対を構成する2つの発光素子を配してい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、画像形成装置)では、少なくとも2個の隣接発光素子対のそれぞれは互いに異なる発光素子ピッチで当該隣接発光素子対を構成する2つの発光素子を配している。したがって、上述した結像光学系の歪曲収差に起因する問題や、発光素子の発熱に起因する問題の影響を軽減することができ、良好な潜像形成が実行可能となっている。
また、結像光学系は歪曲収差を有しており、少なくとも2個の隣接発光素子対のそれぞれは、歪曲収差に応じて互いに異なる発光素子ピッチで当該隣接発光素子対を構成する2つの発光素子を配しているように構成しても良いこのように構成することで、結像光学系の歪曲収差に起因する問題を効率的に抑制することができ、良好な潜像形成が実行可能となる。
つまり、結像光学系は、当該結像光学系の光軸から第1方向に離れた発光素子の光ほど、第1方向に関して大きな絶対値の光学倍率で結像する第1収差を歪曲収差として有しており、少なくとも2個の隣接発光素子対のそれぞれでは、光軸から第1方向に離れた隣接発光素子対ほど、狭い発光素子ピッチで当該隣接発光素子対を構成する2つの発光素子を配しているように構成しても良い。あるいは、結像光学系は、当該結像光学系の光軸から第1方向に離れた発光素子の光ほど、第1方向に関して小さな絶対値の光学倍率で結像する第2収差を歪曲収差として有しており、少なくとも2個の隣接発光素子対のそれぞれでは、光軸から第1方向に離れた隣接発光素子対ほど、広い発光素子ピッチで当該隣接発光素子対を構成する2つの発光素子を配しているように構成しても良い。このように構成することで、結像光学系は歪曲収差に起因する問題を効率的に抑制して、良好な潜像形成が実行可能となる。
また、少なくとも2個の隣接発光素子対のそれぞれでは、3個以上の発光素子の重心に第1方向において近い隣接発光素子対ほど、広い発光素子ピッチで当該隣接発光素子対を構成する2つの発光素子を配しているように構成しても良い。このように構成することで、後述するように、発光素子の発熱に起因した問題を効率的に抑制することが可能となり、良好な潜像形成が実行可能となる。
また、発光素子は、有機EL素子であってもよい。つまり、このように有機EL素子で発光素子を構成する場合は、発光素子が設けられた基板に有機EL材料を塗布する必要がある。この際、各発光素子の発光特性を均一にするためには、有機EL材料の塗りむらが小さいことが望ましい。これに対して、本発明では、少なくとも2個の隣接発光素子対のそれぞれは互いに異なる発光素子ピッチで当該隣接発光素子対を構成する2つの発光素子を配している。したがって、本発明は塗りむらが小さい状態で有機EL材料を塗布するのに有利な構成を有している。
以下では、まず、本発明を適用可能なラインヘッド、および該ラインヘッドを装備した画像形成装置の基本構成について説明する。そして、基本構成の説明に続いて、本発明の実施形態について説明することとする。
基本構成
図1は本発明を適用可能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。
図1は本発明を適用可能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。
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。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。
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。
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。
図3は、本発明を適用可能であるラインヘッドの概略を示す斜視図である。また、図4は、図3に示したラインヘッドのA−A線部分断面図であり、レンズの光軸に平行な断面である。なお、A−A線は、後述する発光素子グループ列295Cやレンズ列LSCと平行もしくは略平行である。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。つまり、長手方向LGDは主走査方向MDに平行もしくは略平行であり、幅方向LTDは副走査方向SDに平行もしくは略平行である。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。
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4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。
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。
図5は、発光素子の構造を示す図であり、発光素子の縦構造を示す部分断面図(図5の上段「断面図」)と、発光素子の平面構造を示す平面図(図5の下段「平面図」)とが併記されている。同図に示すように、ヘッド基板293の裏面には、配線層261が形成されている。図示は省略するが、配線層261は、導電層と絶縁層とが積層した構成を有している。導電層は、発光素子2951の光量を制御する能動素子(トランジスタ)や各種の信号を伝送する配線などを有する層である。絶縁層は、各導電層を電気的に絶縁するようにして積層されている。配線層の表面には、第1電極262が形成されている。この第1電極262は、ITO(Indium Tin Oxide)などの光透過性の導電材料によって形成され、発光素子2951の陽極として機能する。
配線層261および第1電極262に対して積層するようにして、絶縁層263が形成されている。絶縁層263は絶縁性の膜体である。この絶縁層263には、光の進行方向Doaから見て第1電極262と重なる領域に開口部264が設けられている。この開口部264は、絶縁層263を厚さ方向に貫通する孔として、第1電極262毎に形成されている。第1電極262および絶縁層263は、有機EL材料からなる発光層265に覆われている。発光層265は、スピンコート法などの成膜技術によって、複数の発光素子2951にわたって連続して形成される。なお、発光層265は複数の発光素子2951に連続して形成されるものの、第1電極262は発光素子2951毎に独立して形成される。したがって、発光素子2951の光量は、第1電極262から供給される電流に応じて、発光素子2951毎に個別に制御される。もっとも、例えば液滴吐出法(インクジェット法)などの印刷技術によって、発光素子2951毎に発光層265を形成しても良い。
発光層265に積層するようにして、第2電極267が形成されている。第2電極267は光反射性の導電膜であり、複数の発光素子2951にわたって連続して形成される。このように、発光層265は、第1電極262と第2電極267とで縦方向に挟まれており、第1電極262から第2電極267に流れる駆動電流に応じた強度で発光する。発光層265から第1電極262側へ射出される射出光と、第2電極267の表面で反射された反射光とは、図5の白抜の矢印で示すように、第1電極263とヘッド基板293とを透過して後述する結像光学系へと射出される。第1電極262と第2電極267との間であって絶縁層263が介在する領域には電流は流れないため、発光層265のうち絶縁層263と重なり合う部分は発光しない。すなわち、図5に示すように、第1電極262、発光層265および第2電極267から成る積層構造のうち、開口部264の内側に位置する部分が発光素子2951として機能する。したがって、光の進行方向Doaから平面視したときの発光素子2951の位置や形態(サイズ、形状)は開口部264の位置や形態に応じて決まる(同図の「平面図」の欄を参照)。よって、本明細書の図では、光の進行方向Doaから平面視した場合の発光素子2951は、開口部264で代表して表されている。また、本明細書では、必要に応じて発光素子2951の位置との表現を用いるが、発光素子2951の位置Teとは、平面視したときの発光素子2951(の開口部264)の重心とする。
また、本明細書では、必要に応じて発光素子間距離との表現を用いるが、発光素子間距離とは、発光素子の重心の間の距離である。さらに、本明細書では、「重心」とは「幾何重心」を意味するものとする。
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、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。
図6はヘッド基板の裏面の構成を示す平面図であり、ヘッド基板の表面側から裏面を見た場合に相当する。なお、同図では、レンズLSが二点差線で示されているが、これは発光素子グループ295とレンズLSとの対応関係を示すためのものであり、ヘッド基板裏面293−tにレンズLSが形成されていることを示すものではない。同図に示すように、15個の発光素子2951をグループ化して1つの発光素子グループ295が構成されており、ヘッド基板293の裏面293−tには、複数の発光素子グループ295が配置されている。同図に示すように、ヘッド基板293において、複数の発光素子グループ295は2次元的に配置されている。詳細は次の通りである。
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を配置して発光素子グループ列295Cが構成されている。各発光素子グループ列295Cでは、3個の発光素子グループ295が長手方向LGDに発光素子グループピッチPegだけ互いにずらして配置されている。そして、複数の発光素子グループ列295Cが発光素子グループ列ピッチ(=Peg×3)で長手方向LGDに並んでいる。こうして、各発光素子グループ295は長手方向LGDに発光素子グループピッチPegで設けられており、各発光素子グループ295の長手方向LGDにおける位置Tegは互いに異なっている。
別の見方をすると、発光素子グループ295は次のように配置されているとも言える。つまり、ヘッド基板293の裏面293−tでは、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個の発光素子グループ行295Rが幅方向LTDの互いに異なる位置に設けられている。これら3個の発光素子グループ行295Rは幅方向LTDに発光素子グループ行ピッチPegrで並んでいる。しかも、各発光素子グループ行295Rは長手方向LGDに発光素子グループピッチPegだけ相互にずれている。したがって、複数の発光素子グループ295が長手方向LGDに発光素子グループピッチPegで設けられることとなり、各発光素子グループ295の長手方向LGDにおける位置Tegは互いに異なっている。
ここで、発光素子グループ295の位置は、光の進行方向Doaから見た場合における発光素子グループ295の重心として求めることができる。発光素子グループ295の重心は、光の進行方向Doaから発光素子グループ295を構成する複数の発光素子2951を見た場合における、当該複数の発光素子2951の重心として求めることができる。また、長手方向LGDにおける位置Tegが隣り合う2つ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)の長手方向LGDにおける各位置Tegの間隔として、発光素子グループピッチPegは求めることができる。なお、図6において、発光素子グループ295の長手方向LGDにおける位置Teg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。
図3、図4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。
このように、光ビームの進行方向Doa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。
図7は、レンズアレイの構成を示す平面図であり、像面側(光ビームの進行方向Doa側)からレンズアレイを見た場合に相当する。なお、同図における各レンズLSはレンズアレイ基板2991の裏面2991−tに形成されており、同図はこのレンズアレイ基板裏面2991−tの構成を示している。図6等にも示したとおり、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、各レンズアレイ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。詳細は次の通りである。
幅方向LTDにおいて互いに異なる位置に3個のレンズLSを配置してレンズ列LSCが構成されている。各レンズ列LSCでは、3個のレンズLSが長手方向LGDにレンズピッチPlsだけ互いにずらして配置されている。そして、複数のレンズ列LSCがレンズ列ピッチ(=Pls×3)で長手方向LGDに並んでいる。こうして、各レンズLSは長手方向LGDにレンズピッチPlsで設けられており、各レンズLSの長手方向LGDにおける位置Tlsは互いに異なっている。
別の見方をすると、レンズLSは次のように配置されているとも言える。つまり、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個のレンズ行LSRが幅方向LTDの互いに異なる位置に設けられている。これら3個のレンズ行LSRは幅方向LTDにレンズ行ピッチPlsrで並んでいる。しかも、各レンズ行LSRは長手方向LGDにレンズピッチPlsだけ相互にずれている。したがって、複数のレンズLSが長手方向LGDにレンズピッチPlsで設けられることとなり、各レンズLSの長手方向LGDにおける位置Tlsは互いに異なっている。
なお、同図においては、レンズLSの位置は、レンズLSの頂点(つまり、サグが最大となる点)で代表されており、レンズLSの長手方向LGDにおける位置Tlsは、レンズLSの頂点から長手方向軸LGDに下ろした垂線の足で表されている。
図8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は長手方向LGDに長尺であって光透過性のレンズアレイ基板2991を有している。このレンズアレイ基板2991は、線膨張係数の比較的小さいガラスにより形成されている。レンズアレイ基板2991の表面2991−hおよび裏面2991−tのうち、レンズアレイ基板2991の裏面2991−tにレンズLSが形成されている。レンズLSは例えば光硬化性樹脂により形成することができる。
このラインヘッド29では、光学設計の自由度向上を図るべく、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いる。これら2枚のレンズアレイ299A,299Bは台座296を挟んで対向しており(図3、図4)、この台座296はレンズアレイ299A,299Bの間隔を規定する機能を果たしている。こうして、光ビームの進行方向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3、図4、図8)。ここで、光ビームの進行方向Doaの上流側のレンズアレイ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の下流側のレンズアレイ299BのレンズLSが第2レンズLS2である。
発光素子グループ295から射出された光ビームLBは、当該発光素子グループ295に対向配置された2枚のレンズLS1、LS2により結像されて、感光体ドラム表面(潜像形成面)にスポットSPが形成される。つまり、2枚のレンズLS1、LS2により結像光学系が構成されており、各発光素子グループ295毎にこの結像光学系が対向配置されている。結像光学系の光軸OAは光の進行方向Doaと平行であり、発光素子グループ295の重心位置を通る。この結像光学系はいわゆる反転拡大の光学特性を有している。すなわち、結像光学系は倒立像を結像し、結像光学系の光学倍率の絶対値は1より大きい。
図9は、発光素子グループの構成、および当該発光素子グループによるスポット形成動作を示す平面図である。まず、同図の「発光素子グループ」の欄を参照しつつ、発光素子グループの構成について説明する。なお、同欄において、第1直線AL_mdは、光軸OAを通り主走査方向MDに平行な直線であり、第2直線AL_sdは、光軸OAを通り副走査方向SDに平行な直線である。これら第1直線AL_mdおよび第2直線AL_sdは、発光素子2951が形成されたヘッド基板裏面293−t上にあるものとする。
発光素子グループ295では、15個の発光素子2951が長手方向LGDにおいて互いに異なる位置に発光素子ピッチPelで配置されている。発光素子ピッチPelは、主方向位置Te1が隣り合う2つの発光素子2951(例えば、発光素子EL_1、EL_2)間の長手方向LGD(主走査方向MD)におけるピッチ(例えば、主方向位置Te1_1、Te1_2間距離が当該ピッチに相当する)である。また、同図において、主方向位置Te1は、注目する発光素子2951の位置Teから長手方向軸LGD(主走査方向軸MD)に下ろした垂線の足で表されている。なお、本明細書では、発光素子EL_1、EL_2のように、主方向位置Te1が隣り合う関係にあって長手方向LGDに発光素子ピッチPelで並ぶ2つの発光素子2951の対を「隣接発光素子対ELP」と称する。同図においては、各隣接発光素子対ELPは、互いに等しい発光素子ピッチPelで当該隣接発光素子対ELPを構成する2つの発光素子2951を配置している。
この発光素子グループ295は、発光素子行2951Rを構成するように配置されている。この発光素子行2951Rは、2個以上の発光素子2951を長手方向LGDの互いに異なる位置に配置して構成されている。詳述すると、長手方向LGDに8個の発光素子2951を発光素子ピッチPelの2倍のピッチで並べて発光素子行2951R_1が構成されるとともに、長手方向LGDに7個の発光素子2951を発光素子ピッチPelの2倍のピッチで並べて発光素子行2951R_2が構成されている。
各発光素子行2951Rでは、複数の発光素子2951は直線的に並んでいる。同欄では、このような発光素子2951の配列態様を示すために、配列線LN(仮想線)が併記されている。換言すれば、各発光素子行2951Rでは、複数の発光素子2951は、幅方向LTDにおいて互いに同じ位置に配置されている。したがって、発光素子行2951R_1を用いて例示するように、幅方向LTDにおける発光素子2951と第1直線AL_mdとの距離ΔEL(副方向素子光軸間距離ΔEL)は、各発光素子2951の間で等しい。なお、副方向素子光軸間距離ΔELは、発光素子2951の位置Teと第1直線AL_mdとの幅方向LTDにおける距離として求めることができる。
これら発光素子行2951R_1、2951R_2は、幅方向LTDに発光素子行ピッチPelrで配置されており、いわば幅方向LTDの互いに異なる位置に並べて配置されている。しかも、各発光素子行2951R_1、2951R_2は、長手方向LGDに発光素子ピッチPelだけ互いにずらして配置されている。こうして、発光素子グループ295では、15個の発光素子2951が2次元的に配置されている。また、各発光素子2951は長手方向LGDにおいて互いに異なる位置に発光素子ピッチPelで配置されている。しかも、長手方向LGDに発光素子ピッチPelで配置された2つの発光素子2951は、幅方向LTDに発光素子行ピッチPelrだけ互いにずれている。
このように構成された発光素子グループ295は、発光素子グループ幅Weg=(15−1)×Pelを有することとなる。ここで、発光素子グループ幅Wegは、長手方向LGDにおいて発光素子グループ295の両端にある発光素子2951の各位置Teの間の距離である。そして、発光素子グループ295は、第2直線AL_sdに対して対称となるように配置されている。
次に、図9の「スポットグループ」の欄を参照しつつ、発光素子グループによるスポット形成動作について説明する。同欄において、第1投影直線PJ(AL_md)は、第1直線AL_mdを光の進行方向Doaから感光体ドラム表面に投影した直線であり、第2投影直線PJ(AL_sd)は、第2直線AL_sdを光の進行方向Doaから感光体ドラム表面に投影した直線である。
発光素子行2951R_1の各発光素子2951が発光した光は、結像光学系により反転結像されて、スポット行SPR_1が形成される。このスポット行SPR_1は、主走査方向MDに8個のスポットSPをスポットピッチPspの2倍のピッチで並べたものである。また、発光素子行2951R_2の各発光素子2951が発光した光は、結像光学系により反転結像されて、スポット行SPR_2が形成される。このスポット行SPR_2は、主走査方向MDに7個のスポットSPをスポットピッチPspの2倍のピッチで並べたものである。このように、各発光素子行2951Rは、複数の発光素子2951を同時に発光させて、主走査方向MDに複数のスポットSPが並ぶスポット行SPRを形成可能である。
また、各スポット行SPRでは、複数のスポットSPは、副走査方向SDにおいて互いに同じ位置に配置されている。したがって、スポット行SPR_1を用いて例示するように、副走査方向SDにおけるスポットSPと第1投影直線PJ(AL_md)との距離ΔSP(副方向スポット光軸間距離ΔSP)は、各発光素子2951の間で等しい。なお、副方向スポット光軸間距離ΔSPは、スポットSPの重心と第1投影直線PJ(AL_md)との副走査方向SDにおける距離として求めることができる。
そして、これらスポット行SPR_1、SPR_2は副走査方向SDの互いに異なる位置に並べて形成されている。しかも、各スポット行SPR_1、SPR_2は、長手方向LGDにスポットピッチPspだけ互いにずらして形成されている。こうして、15個のスポットSPが2次元的に配置されたスポットグループSGが形成されるとともに、同スポットグループSGにおいて各スポットSPは主走査方向MDの互いに異なる位置に、スポットピッチPspで形成される。つまり、例えば、隣接発光素子対を構成する発光素子EL1、EL2により、主走査方向MDにおいてスポットピッチPspで並ぶスポットSP_1、SP_2が形成される。また、同欄は、結像光学系は歪曲収差が無い場合に相当しており、各スポットSPは主走査方向MDにおいて互いに等しいスポットピッチPspで形成される。なお、スポットピッチPspは、主方向位置Ts1が隣り合う2つのスポット(例えば、スポットSP_1、SP_2)間の主走査方向MDにおけるピッチ(例えば、主方向位置Ts1_1、Ts1_2間距離が当該ピッチに相当する)である。また、同図において、主方向位置Ts1は、注目するスポットの重心から主走査方向軸MDに下ろした垂線の足で表されている。
ところで上述した通り、ラインヘッド29では、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。そこで、ラインヘッド29による潜像形成動作は、各発光素子グループ295の発光を以下のように制御して実行される。図10は、ラインヘッドによるスポット潜像形成動作を示す図である。以下に、図6、図9、図10を参照しつつラインヘッドによるスポット潜像形成動作を説明する。概略としては、各発光素子グループ295は、互いに異なる露光領域ERにスポットを形成して潜像形成を実行する。かかる潜像形成動作では、感光体ドラム21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により各発光素子2951を所定のタイミングで発光させることで、主走査方向MDに複数のスポットSPを並べて形成する。以下に、詳細について説明する。
まず最初に、幅方向LTDに最上流の発光素子グループ行295R_Aに属する発光素子グループ295(295_1、295_4等)の発光素子行2951R_2が発光すると、スポット行SPRが形成される。こうして、各スポットSPが形成された領域が露光されて、図10の「1回目」のハッチングパターンで示す7個のスポット潜像が形成される。なお、図10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_2,295_3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潜像であることを示す。
発光素子行2951R_2に続いて発光素子行2951R_1が発光して、図10の「2回目」のハッチングパターンで示す8個のスポット潜像が形成される。このように、長手方向LGDに発光素子ピッチPelで配置された2つの発光素子2951は、主走査方向MDに並んで隣接する2つのスポット潜像(例えば、スポット潜像Lsp1、Lsp2)を形成することができる。ここで、幅方向LTDの下流側の発光素子行2951Rから順番に発光したのは、結像光学系が倒立特性を有することに対応するためである。
次に、幅方向LTDにおいて発光素子グループ行295R_Aの下流側の発光素子グループ行295R_Bに属する発光素子グループ295(295_2等)が、上述の発光素子グループ行295R_Aと同様の発光動作を行なって、図10の「3回目」〜「4回目」のハッチングパターンで示すスポット潜像が形成される。また、幅方向LTDにおいて発光素子グループ行295R_Bの下流側の発光素子グループ行295R_Cに属する発光素子グループ295(295_3等)が、上述の発光素子グループ行295R_Aと同様の発光動作を行なって、図10の「5回目」〜「6回目」のハッチングパターンで示すスポット潜像が形成される。このように、1〜6回目までの発光動作が実行されることで、主走査方向MDに複数のスポット潜像が並べて形成される。
第1実施形態
ところで、上記基本構成は、結像光学系に歪曲収差が無いことを前提とした。しかしながら、実際には、歪曲収差が無い結像光学系を作成することは困難であり、結像光学系には一定の歪曲収差が存在する。
ところで、上記基本構成は、結像光学系に歪曲収差が無いことを前提とした。しかしながら、実際には、歪曲収差が無い結像光学系を作成することは困難であり、結像光学系には一定の歪曲収差が存在する。
図11は、第1実施形態における結像光学系の主走査方向断面を示す断面図である。図12は、第1実施形態における結像光学系の副走査方向断面を示す断面図である。図13は、第1実施形態における結像光学系のレンズデータを表として示す図である。図14は、第1実施形態における結像光学系の光学系諸元を表として示す図である。図11〜図13から判るように、第1レンズLS1および第2レンズLS2は何れも非球面レンズである。また、物体面S1と非球面S2(第1レンズLS1)との間には絞り2982が配置されている。
図11において、物点OJm0は光軸OA上に位置しており、物点OJm0から射出される光は光軸OA上に像IMm0として結像される。光軸OA上に無い物点OJm1、OJm2から射出される光は、それぞれ像IMm1、IMm2として反転結像される。また、図12に示すように、光軸OA上の物点OJs0から射出される光は、光軸OA上に像IMs0として結像される。なお、図11、図12に示す光路をシミュレーションにより求めるにあたり、光の波長は685.5[nm]とした(図14)。
図15は、第1実施形態における結像光学系が有する歪曲収差を示す図であり、同図の横軸は発光素子主方向位置[mm]を示し、同図の縦軸は主方向局所倍率[倍]を表す。ここで、発光素子主方向位置は、発光素子2951と光軸OAとの主走査方向MD(長手方向LGD)における距離である。主方向局所倍率は、横軸に示された位置から射出された光ビームを結像する際における、副走査方向SDに関する結像倍率である。なお、横軸と縦軸とが交わる原点を光軸OAは通る。
同図が示すように、発光素子主方向位置が大きくなるほど(つまり、発光素子2951の位置が光軸OAから離れるにしたがって)、主方向局所倍率の絶対値は大きくなっている。つまり、第1実施形態の結像光学系は、光軸OAから主走査方向MD(長手方向LGD)に離れた発光素子2951の光ほど、主走査方向MDに関して大きな絶対値の光学倍率で結像する「第1収差」を歪曲収差として有している。したがって、基本構成に示したように、発光素子グループ295において、各発光素子2951を長手方向LGDに互いに等しい発光素子ピッチPelで配置した場合、次のような問題が発生する場合があった。
図16は、結像光学系が第1収差を有する場合に発生しうる問題を示す図である。同図の横軸は発光素子またはスポットの主方向位置[mm]を示す。同図の縦軸は、発光素子ピッチPel(同図+印)およびスポットピッチPsp(同図○印)を示す。図16に示すように、各発光素子2951について、発光素子ピッチPelは何れも約0.028[mm]で互いに等しい。これに対して、結像光学系は図15に示した第1収差を有する。したがって、図16に示すように、光軸OAから離れるに連れてスポットピッチPspが広くなるようなスポットグループSGが形成されてしまう。そこで、第1実施形態では、かかる問題に対応すべく次のように発光素子グループ295が構成されている。
図17は、第1実施形態における発光素子グループの構成を示す平面図である。また、図18は、第1実施形態における発光素子グループの構成および当該発光素子グループが奏する効果を示す図である。図18の横軸は発光素子またはスポットの主方向位置[mm]を示す。図18の縦軸は、発光素子ピッチPel(同図+印)およびスポットピッチPsp(同図○印)を示す。
図17に示すように、発光素子グループ295では、17個の発光素子2951が長手方向LGDに並べて配置されている。また、第1実施形態では、各発光素子2951の発光素子ピッチPelが予め調整されている(図17、図18)。つまり、光軸OAから長手方向LGDに離れた隣接発光素子対ELPほど、狭い発光素子ピッチで当該隣接発光素子対ELPを構成する2つの発光素子2951を配している。例えば、図17では、長手方向LGDにおいて光軸OAから近い順に隣接発光素子対ELP_1、ELP_2、ELP_3が配置されており、隣接発光素子対ELP_1、ELP_2、ELP_3それぞれの発光素子ピッチPel_1、Pel_2、Pel_3は次の大小関係
Pel_1>Pel_2>Pel_3
を満たしている。つまり、第1実施形態では、結像光学系が有する第1収差を打ち消すように、発光素子ピッチPelは調整されている。したがって、図18に示すように、主方向位置によらず、各スポットSPは互いに等しいスポットピッチPsp(=約0.042[mm])で形成されている。
Pel_1>Pel_2>Pel_3
を満たしている。つまり、第1実施形態では、結像光学系が有する第1収差を打ち消すように、発光素子ピッチPelは調整されている。したがって、図18に示すように、主方向位置によらず、各スポットSPは互いに等しいスポットピッチPsp(=約0.042[mm])で形成されている。
このように第1実施形態の発光素子グループ295では、少なくとも2個の隣接発光素子対EPLのそれぞれは、歪曲収差に応じて互いに異なる発光素子ピッチPelで当該隣接発光素子対EPLを構成する2つの発光素子2951を配している。したがって、結像光学系の歪曲収差に起因する問題を効率的に抑制することができ、良好な潜像形成が実行可能となっている。
つまり、発光素子グループ295において、少なくとも2個の隣接発光素子対EPLのそれぞれでは、光軸OAから長手方向LGDに離れた隣接発光素子対EPLほど、狭い発光素子ピッチPelで当該隣接発光素子対EPLを構成する2つの発光素子2951を配している。したがって、結像光学系が有する第1収差を打ち消して、発光素子グループ295は複数のスポットSPを主走査方向MDに互いに略等しいスポットピッチPspで形成することができ、良好な潜像形成が実行可能となっている。
第2実施形態
図19は、第2実施形態における結像光学系の主走査方向断面を示す断面図である。図20は、第2実施形態における結像光学系の副走査方向断面を示す断面図である。図21は、第2実施形態における結像光学系のレンズデータを表として示す図である。図22は、第2実施形態における結像光学系の光学系諸元を表として示す図である。以下では、既に上述した構成と第2実施形態の構成との差異部分について主に説明することとし、共通する部分については、相当符号を付して適宜説明を省略する。
図19は、第2実施形態における結像光学系の主走査方向断面を示す断面図である。図20は、第2実施形態における結像光学系の副走査方向断面を示す断面図である。図21は、第2実施形態における結像光学系のレンズデータを表として示す図である。図22は、第2実施形態における結像光学系の光学系諸元を表として示す図である。以下では、既に上述した構成と第2実施形態の構成との差異部分について主に説明することとし、共通する部分については、相当符号を付して適宜説明を省略する。
図19〜図21から判るように、第1レンズLS1および第2レンズLS2は何れも非球面レンズである。また、面S3と非球面S5(第2レンズLS2)との間には絞り2982が配置されている。図19において、物点OJm0は光軸OA上に位置しており、物点OJm0から射出される光は光軸OA上に像IMm0として結像される。光軸OA上に無い物点OJm1、OJm2から射出される光は、それぞれ像IMm1、IMm2として反転結像される。また、図20に示すように、光軸OA上に無い物点OJs1、OJs2から射出される光は、それぞれ像IMs1、IMs2として反転結像される。なお、図19、図20に示す光路をシミュレーションにより求めるにあたり、光の波長は685.5[nm]とした(図22)。
図23は、第2実施形態における結像光学系が有する歪曲収差を示す図であり、同図の横軸は発光素子主方向位置[mm]を示し、同図の縦軸は主方向局所倍率[倍]を表す。同図が示すように、発光素子主方向位置が大きくなるほど(つまり、発光素子2951の位置が光軸OAから離れるほど)、主方向局所倍率の絶対値は小さくなっている。つまり、第2実施形態の結像光学系は、光軸OAから主走査方向MD(長手方向LGD)に離れた発光素子2951の光ほど、主走査方向MDに関して小さな絶対値の光学倍率で結像する「第2収差」を歪曲収差として有している。したがって、基本構成で示したように、発光素子グループ295において、各発光素子2951を長手方向LGDに互いに等しい発光素子ピッチPelで配置した場合、次のような問題が発生する場合があった。
図24は、結像光学系が第2収差を有する場合に発生しうる問題を示す図である。同図の横軸は発光素子またはスポットの主方向位置[mm]を示す。同図の縦軸は、発光素子ピッチPel(同図+印)およびスポットピッチPsp(同図○印)を示す。図24に示すように、各発光素子2951について、発光素子ピッチPelは何れも約0.028[mm]で互いに等しい。これに対して、結像光学系は図23に示した第2収差を有する。したがって、図24に示すように、光軸OAから離れるに連れてスポットピッチPspが狭くなるようなスポットグループSGが形成されてしまう。そこで、第2実施形態では、かかる問題に対応すべく次のように発光素子グループ295が構成されている。
図25は、第2実施形態における発光素子グループの構成を示す平面図である。また、図26は、第2実施形態における発光素子グループの構成および当該発光素子グループが奏する効果を示す図である。図26の横軸は発光素子またはスポットの主方向位置[mm]を示す。図26の縦軸は、発光素子ピッチPel(同図+印)およびスポットピッチPsp(同図○印)を示す。
図25に示すように、発光素子グループ295では、17個の発光素子2951が長手方向LGDに千鳥状に並べて配置されている。また、第2実施形態では、各発光素子2951の発光素子ピッチPelが予め調整されている(図25、図26)。つまり、光軸OAから長手方向LGDに離れた隣接発光素子対ELPほど、広い発光素子ピッチで当該隣接発光素子対ELPを構成する2つの発光素子2951を配している。例えば、図25では、長手方向LGDにおいて光軸OAから近い順に隣接発光素子対ELP_1、ELP_2、ELP_3が配置されており、隣接発光素子対ELP_1、ELP_2、ELP_3それぞれの発光素子ピッチPel_1、Pel_2、Pel_3は次の大小関係
Pel_1<Pel_2<Pel_3
を満たしている。つまり、第2実施形態では、結像光学系が有する第2収差を打ち消すように、発光素子ピッチPelは調整されている。したがって、図26に示すように、主方向位置によらず、各スポットSPは互いに等しいスポットピッチPsp(=約0.042[mm])で形成されている。
Pel_1<Pel_2<Pel_3
を満たしている。つまり、第2実施形態では、結像光学系が有する第2収差を打ち消すように、発光素子ピッチPelは調整されている。したがって、図26に示すように、主方向位置によらず、各スポットSPは互いに等しいスポットピッチPsp(=約0.042[mm])で形成されている。
このように第2実施形態の発光素子グループ295では、少なくとも2個の隣接発光素子対EPLのそれぞれは、歪曲収差に応じて互いに異なる発光素子ピッチPelで当該隣接発光素子対EPLを構成する2つの発光素子2951を配している。したがって、結像光学系の歪曲収差に起因する問題を効率的に抑制することができ、良好な潜像形成が実行可能となっている。
つまり、発光素子グループ295において、少なくとも2個の隣接発光素子対EPLのそれぞれでは、光軸OAから長手方向LGDに離れた隣接発光素子対EPLほど、広い発光素子ピッチPelで当該隣接発光素子対EPLを構成する2つの発光素子2951を配している。したがって、結像光学系が有する第2収差を打ち消して、発光素子グループ295は複数のスポットSPを主走査方向MDに互いに略等しいスポットピッチPspで形成することができ、良好な潜像形成が実行可能となっている。
第3実施形態
次に、本発明の第3実施形態について説明する。この第3実施形態は、第1・第2実施形態とは異なる問題を解決することを目的としている。つまり、上述した基本構成では、複数の発光素子を長手方向LGDに並べて用いている。しかしながら、発光素子2951は駆動発光されることで発熱する。したがって、発光素子グループ295の中央付近(換言すれば、発光素子グループ295の重心付近)では熱が溜まりやすく、当該中央付近に配された発光素子2951の熱劣化が加速してしまう傾向があった。その結果、各発光素子間2951で熱劣化の程度に差が生じてしまい、良好な潜像形成が実行できない場合があった。
次に、本発明の第3実施形態について説明する。この第3実施形態は、第1・第2実施形態とは異なる問題を解決することを目的としている。つまり、上述した基本構成では、複数の発光素子を長手方向LGDに並べて用いている。しかしながら、発光素子2951は駆動発光されることで発熱する。したがって、発光素子グループ295の中央付近(換言すれば、発光素子グループ295の重心付近)では熱が溜まりやすく、当該中央付近に配された発光素子2951の熱劣化が加速してしまう傾向があった。その結果、各発光素子間2951で熱劣化の程度に差が生じてしまい、良好な潜像形成が実行できない場合があった。
図27は、複数の発光素子を互いに等しい発光素子ピッチで配した構成において発生しうる問題を示す図である。同図の「発光素子グループ内温度分布」の欄は、第1直線AL_md上の温度を示しており、横軸は主方向位置を表し、縦軸は温度を表している。なお、同欄における主方向位置は、第1直線AL_md上の主走査方向MD(長手方向LGD)における位置であり、光軸OAを原点とする。また、同図の「発光素子グループ」の欄は、平面視における発光素子グループ295の構成を示している。
「発光素子グループ」の欄に示すように、発光素子グループ295は、その重心位置が光軸OAと重なるように配置されている。この発光素子グループ295を構成する複数の発光素子2951は、長手方向LGDに互いに等しい発光素子ピッチPelで千鳥状に配置されている。そして、このように各発光素子2951が配置された結果、「発光素子グループ内温度分布」の欄に示すような温度分布が、発光素子グループ295内に発生してしまっている。同欄に示すように、主走査方向MD(長手方向LGD)において、発光素子グループ295の重心付近(つまり、光軸OA付近)では温度が高く、重心から離れた場所では温度が低くなっており、発光素子グループ295の重心付近と端部との間で温度差ΔT1が発生している。その結果、重心付近の発光素子2951の熱劣化が進んで、各発光素子2951間で熱劣化の程度に差が生じてしまう場合があった。そこで、第3実施形態は、次のように発光素子グループ295を構成している。
図28は、第3実施形態における発光素子グループの構成を示す図である。同図の「発光素子グループ内温度分布」の欄は、第1直線AL_md上の温度を示しており、横軸は主方向位置を表し、縦軸は温度を表している。また、同図の「発光素子グループ」の欄は、平面視における発光素子グループ295の構成を示している。発光素子グループ295はその重心位置が光軸OAと重なるように配置されているという点では、図27の発光素子グループと図28の発光素子グループとは共通する。しかしながら、これらは次の点で異なる。つまり、図28の「発光素子グループ」の欄に示すように、長手方向LGDにおいて発光素子グループ295の重心(同欄においては光軸OA)に近い隣接発光素子対ELPほど、広い発光素子ピッチPelで当該隣接発光素子対ELPを構成する2つの発光素子2951を配している。例えば、図28では、長手方向LGDにおいて光軸OAから近い順に隣接発光素子対ELP_1、ELP_2、ELP_3が配置されており、隣接発光素子対ELP_1、ELP_2、ELP_3それぞれの発光素子ピッチPel_1、Pel_2、Pel_3は次の大小関係
Pel_1>Pel_2>Pel_3
を満たしている。
Pel_1>Pel_2>Pel_3
を満たしている。
したがって、発光素子グループ295の重心付近において、発光素子2951の密度が疎となり、発光素子グループ295内の光軸OA付近の放熱が効率的に促進されている。その結果、「発光素子グループ内温度分布」の欄に示すように、発光素子グループ295内の温度分布が平準化されている。具体的には、図28に示す温度差ΔT2は、図27に示した温度差ΔT1より小さくなっている。したがって、各発光素子2951間で熱劣化の程度も略同様となり、良好な潜像形成動作が実行可能となっている。
第4実施形態
図29は、第4実施形態における発光素子グループの構成(同図上段)および当該発光素子グループにより形成されるスポットグループ(同図下段)を示す平面図である。第4実施形態においても、発光素子グループ295の各発光素子はヘッド基板裏面293−tに形成された有機EL素子であり、同図上段の「発光素子グループ」の欄はヘッド基板裏面293−tを示している。また、同図下段の「スポットグループ」の欄は感光体ドラム21表面を示している。なお、各欄において、レンズLSが示されているが、これは発光素子グループ295またはスポットグループSGとレンズLSとの対応関係を示すためのものであり、ヘッド基板裏面293−tまたは感光体ドラム21表面にレンズLSが配設されているわけではない。また、第4実施形態の結像光学系は、第2実施形態の結像光学系と同じ構成を有している。したがって、第4実施形態の結像光学系は、光軸OAから主走査方向MD(長手方向LGD)に離れた発光素子2951の光ほど、主走査方向MDに関して小さな絶対値の光学倍率で結像する「第2の収差」を歪曲収差として有している。
図29は、第4実施形態における発光素子グループの構成(同図上段)および当該発光素子グループにより形成されるスポットグループ(同図下段)を示す平面図である。第4実施形態においても、発光素子グループ295の各発光素子はヘッド基板裏面293−tに形成された有機EL素子であり、同図上段の「発光素子グループ」の欄はヘッド基板裏面293−tを示している。また、同図下段の「スポットグループ」の欄は感光体ドラム21表面を示している。なお、各欄において、レンズLSが示されているが、これは発光素子グループ295またはスポットグループSGとレンズLSとの対応関係を示すためのものであり、ヘッド基板裏面293−tまたは感光体ドラム21表面にレンズLSが配設されているわけではない。また、第4実施形態の結像光学系は、第2実施形態の結像光学系と同じ構成を有している。したがって、第4実施形態の結像光学系は、光軸OAから主走査方向MD(長手方向LGD)に離れた発光素子2951の光ほど、主走査方向MDに関して小さな絶対値の光学倍率で結像する「第2の収差」を歪曲収差として有している。
同図上段の「発光素子グループ」の欄に示すように、17個の発光素子2951(EL_1等)が2行千鳥で長手方向LGDに配置されている。その結果、2行の発光素子行2951R_1、2951R_2が幅方向LTDに並んでいる。なお、同欄では、第2直線AL_sd上に配置された発光素子に符号EL_1が付されている。また、発光素子EL_1の長手方向LGDの同欄右側(一方側)に、発光素子EL_1と主方向位置が隣り合うように配置された発光素子に符号EL_2が付されている。さらに、発光素子EL_2の長手方向LGDの同欄右側に、発光素子EL_2と主方向位置が隣り合うように配置された発光素子に符号EL_3が付されるとともに、発光素子EL_3の長手方向LGDの同欄右側に、発光素子EL_3と主方向位置が隣り合うように配置された発光素子に符号EL_4が付されている。
また、発光素子EL_1および発光素子EL_2の主走査方向MD(長手方向LGD)における重心間の距離に符号Pel_1(主方向発光素子間距離Pel_1)が付されている。さらに、発光素子EL_2および発光素子EL_3の主走査方向MD(長手方向LGD)における重心間の距離に符号Pel_2(主方向発光素子間距離Pel_2)が付されており、発光素子EL_3および発光素子EL_4の主走査方向MD(長手方向LGD)における重心間の距離に符号Pel_3(主方向発光素子間距離Pel_3)が付されている。このように、主方向位置が互いに隣り合う2個の発光素子の主走査方向MDにおける重心間距離が、主方向発光素子間距離Pelとして定義される。なお、主方向発光素子間距離は、第1〜第3実施形態における発光素子ピッチPelに相当する。
また、発光素子EL_1および発光素子EL_2の副走査方向SD(幅方向LTD)における重心間の距離に符号Pels_1(副方向発光素子間距離Pels_1)が付されている。さらに、発光素子EL_2および発光素子EL_3の副走査方向SD(幅方向LTD)における重心間の距離に符号Pels_2(副方向発光素子間距離Pels_2)が付されており、発光素子EL_3および発光素子EL_4の副走査方向SD(幅方向LTD)における重心間の距離に符号Pels_3(副方向発光素子間距離Pels_3)が付されている。このように、主方向位置が互いに隣り合う2個の発光素子の副走査方向SDにおける重心間距離が、副方向発光素子間距離Pelsとして定義される。
そして、この発光素子グループ295の各発光素子が発光することで、「スポットグループ」の欄に示すスポットグループSGが形成される。「スポットグループ」の欄において、発光素子EL_1〜EL_4で形成されるスポットに符号SP_1〜SP_4が付されている。また、スポットSP_1およびスポットSP_2の主走査方向MDにおける重心間の距離に符号Psp_1(主方向スポット間距離Psp_1)が付されているとともに、同様にして、主方向スポット間距離に符号Psp_2、Psp_3が付されている。このように、主方向位置が互いに隣り合う2個のスポットSPの主走査方向MDにおける重心間距離が、主方向スポット間距離Pspとして定義される。さらに、スポットSP_1およびスポットSP_2の副走査方向SDにおける重心間の距離に符号Psps_1(副方向スポット間距離Psps_1)が付されているとともに、同様にして、副方向スポット間距離に符号Psps_2、Psps_3が付されている。このように、主方向位置が互いに隣り合う2個のスポットの副走査方向SDにおける重心間距離が、副方向スポット間距離Pspsとして定義される。
そして、第4実施形態の結像光学系は、上述の通り第2の収差を有する(図23)。そこで、第2の収差によらず、主方向スポット間距離Pspを一定にするために、光軸OAから遠い発光素子ほど、より大きい主方向発光素子間距離Pelで並べて配置されている。例えば、発光素子EL_1〜EL_4は、主方向発光素子間距離Pelが次式、
Pel_1<Pel_2<Pel_3
を満たすように並べられている。したがって、スポットSP_1〜SP_4は、主走査方向MDに等しい主方向スポット間距離Pspで並んで形成される。
Pel_1<Pel_2<Pel_3
を満たすように並べられている。したがって、スポットSP_1〜SP_4は、主走査方向MDに等しい主方向スポット間距離Pspで並んで形成される。
ところで、第4実施形態の結像光学系は、主走査方向MDのみならず、副走査方向SDにも歪曲収差を有する。図30は、第4実施形態の結像光学系が有する副走査方向への歪曲収差を示す図であり、同図の横軸は発光素子主方向位置[mm]を示し、同図の縦軸は副方向局所倍率[倍]を表す。ここで、副方向局所倍率は、横軸に示された位置から射出された光ビームを結像する際における、副走査方向SDに関する結像倍率である。なお、横軸と縦軸とが交わる原点を光軸OAは通る。同図が示すように、発光素子の主方向位置が大きくなるほど(つまり、発光素子2951の位置が光軸OAから離れるほど)、副方向局所倍率の絶対値は小さくなっている。つまり、第4実施形態の結像光学系は、光軸OAから主走査方向MD(長手方向LGD)に離れた発光素子2951の光ほど、副走査方向SDに関して小さな絶対値の光学倍率で結像する「第4の収差」を歪曲収差として有している。したがって、発光素子グループ295において、各発光素子2951を互いに等しい副方向発光素子間距離Pelsで配置した場合、次のような問題が発生する場合があった。
図31は、結像光学系が第4の収差を有する場合に発生しうる問題を示す図である。同図の横軸は発光素子またはスポットの主方向位置[mm]を示す。同図の縦軸は、副方向発光素子間距離Pels(同図+印)および副方向スポット間距離Psps(同図○印)を示す。図31に示すように、各発光素子2951について、副方向発光素子間距離Pelsは何れも約0.042[mm]で互いに等しい。これに対して、結像光学系は図30に示した第4の収差を有する。したがって、図31に示すように、光軸OAから離れるに連れて副方向スポット間距離Pspsが狭くなるようなスポットグループSGが形成されてしまう。換言すれば、スポットグループSGは、第2直線AL_sd付近の中央部で膨らんで両端部ですぼんだような樽型形状に形成されてしまう。その結果、図10に示したようなライン潜像を形成しようとしても、ライン潜像が、がたついてしまうおそれがあった。
そこで、第4実施形態では、かかる問題に対応すべく、図29、図32に示すように発光素子グループ295が構成されている。ここで、図32は第4実施形態の構成および効果を示す図であり、同図の横軸は発光素子またはスポットの主方向位置[mm]を示す。図32の縦軸は、副方向発光素子間距離Pels(同図+印)および副方向スポット間距離Psps(同図○印)を示す。図29、図32に示すように、第4の収差によらず、副方向スポット間距離Pspsを一定にするために、光軸OAから遠い発光素子ほど、より大きい副方向発光素子間距離Pelsで並べて配置されている(図29、図32)。例えば、図29に示す発光素子EL_1〜EL_4は、副方向発光素子間距離Pelsが次式、
Pels_1<Pels_2<Pels_3
を満たすように並べられている。したがって、スポットSP_1〜SP_4は、副走査方向SDに等しい副方向スポット間距離Pspsで並んで形成される。つまり、第4実施形態では、結像光学系が有する第4収差を打ち消すように、副方向発光素子間距離Pelsは調整されている。したがって、図32に示すように、主方向位置によらず、スポットSPは互いに等しい副方向スポット間距離Psps(=約0.063[mm])で形成されている。
Pels_1<Pels_2<Pels_3
を満たすように並べられている。したがって、スポットSP_1〜SP_4は、副走査方向SDに等しい副方向スポット間距離Pspsで並んで形成される。つまり、第4実施形態では、結像光学系が有する第4収差を打ち消すように、副方向発光素子間距離Pelsは調整されている。したがって、図32に示すように、主方向位置によらず、スポットSPは互いに等しい副方向スポット間距離Psps(=約0.063[mm])で形成されている。
このように、第4実施形態にかかるラインヘッド29(露光ヘッド)は、発光素子グループ295の各発光素子2951の主方向発光素子間距離Pelを、結像光学系の主走査方向MDへの歪曲収差に応じて調整している。したがって、結像光学系の歪曲収差がスポット形成に与える影響を抑制して、等しい主方向スポット間距離Pspで各スポットを形成することができ、良好なスポット形成が実現されている。
例を挙げて説明すると、第4実施形態では、発光素子EL_1(第1の発光素子)および発光素子EL_2(第2の発光素子)は重心間の主走査方向MD(第1の方向)への距離が距離Pel_1(第1の距離)で配設され、第2の発光素子EL_2(第2の発光素子)および発光素子EL_3(第3の発光素子)は重心間の主走査方向MDへの距離が距離Pel_2(第2の距離)で配設されている。そして、結像光学系の主走査方向MDへの第2の収差に応じて、距離Pel_1およびPel_2を異ならせている(Pel_1<Pel_2)。したがって、発光素子EL_1〜EL_3により形成される各スポットSPは等しい主方向スポット間距離Pspで主走査方向MDに並ぶこととなり、良好なスポット形成が実現されている。
さらに、上記実施形態では、発光素子グループ295の各発光素子2951の副方向発光素子間距離Pelsを、結像光学系の副走査方向SDへの歪曲収差に応じて調整している。したがって、等しい副方向スポット間距離Pspsで各スポットを形成することができ、良好なスポット形成が実現されている。
例を挙げて説明すると、第4実施形態では、発光素子EL_2(第2の発光素子)は、発光素子EL_1(第1の発光素子)および発光素子EL_3(第3の発光素子)の副走査方向SD(幅方向LTD)側に配設されている。しかも、発光素子EL_1(第1の発光素子)および発光素子EL_2(第2の発光素子)は重心間の副走査方向SD(第2の方向)への距離が距離Pels_1(第3の距離)で配設され、発光素子EL_2(第2の発光素子)および発光素子EL_3(第3の発光素子)は重心間の副走査方向SDへの距離がPels_2(第4の距離)で配設されている。そして、結像光学系の第4の収差に応じて、距離Pels_1とPels_2とを異ならせている(Pels_1<Pels_2)。したがって、発光素子EL_1〜EL_3により各スポットSPは等しい副方向スポット間距離Pspsで形成されるため、上述のようなライン潜像のがたつきを抑制可能な良好なスポット形成が実現されている。
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MDが本発明の「第1の方向」に相当し、幅方向LTDおよび副走査方向SDが本発明の「第2の方向」に相当する。また、レンズLS1、LS2が本発明の「結像光学系」として機能している。また、発光素子グループ295が本発明の「4個以上の発光素子」に相当する。また、ヘッド基板293が本発明の「基板(substrate)」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」に相当している。また、ラインヘッド29が本発明の「露光ヘッド」に相当している。また、第1〜第3実施形態では、例えば、発光素子ピッチPel_1で並ぶ2個の発光素子が本発明の「第1の発光素子対」を構成し、発光素子ピッチPel_2で並ぶ2個の発光素子が本発明の「第2の発光素子対」を構成する。
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MDが本発明の「第1の方向」に相当し、幅方向LTDおよび副走査方向SDが本発明の「第2の方向」に相当する。また、レンズLS1、LS2が本発明の「結像光学系」として機能している。また、発光素子グループ295が本発明の「4個以上の発光素子」に相当する。また、ヘッド基板293が本発明の「基板(substrate)」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」に相当している。また、ラインヘッド29が本発明の「露光ヘッド」に相当している。また、第1〜第3実施形態では、例えば、発光素子ピッチPel_1で並ぶ2個の発光素子が本発明の「第1の発光素子対」を構成し、発光素子ピッチPel_2で並ぶ2個の発光素子が本発明の「第2の発光素子対」を構成する。
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。つまり、第1、第2実施形態では、結像光学系の歪曲収差に起因する問題を改善するために、少なくとも2個の隣接発光素子対ELPのそれぞれは互いに異なる発光素子ピッチPelで当該隣接発光素子対ELPを構成する2つの発光素子2951を配している。また、第3実施形態では、発光素子2951の発熱に起因する問題の影響を軽減するために、少なくとも2個の隣接発光素子対ELPのそれぞれは互いに異なる発光素子ピッチPelで当該隣接発光素子対ELPを構成する2つの発光素子2951を配している。しかしながら、これら以外の問題(例えば、結像光学系のシェーディング等)を改善するために、少なくとも2個の隣接発光素子対ELPのそれぞれは互いに異なる発光素子ピッチPelで当該隣接発光素子対ELPを構成する2つの発光素子2951を配するように構成しても良い。
また、上記第1・第2実施形態では、結像光学系295が有する第1・第2収差を打ち消して、複数のスポットSPが主走査方向MDに互いに等しいスポットピッチPspに並べられており、いわばスポットピッチPspのばらつき(換言すれば、誤差)が略完全に抑えられている。しかしながら、要求される画質等から判断してスポットピッチPspのばらつきがある程度許容できる場合は、かかる許容レベルまでにスポットピッチPspのばらつきが緩和されるように構成すれば良い。
つまり、長手方向LGDに互いに等しい発光素子ピッチPelで複数の発光素子2951を配した発光素子グループ295からの光ビームを歪曲収差を有する結像光学系で結像してできるスポットグループSGにおけるスポットピッチPspのばらつきと比較して、本発明を適用した発光素子グループ295からの光ビームを当該結像光学系で結像してできるスポットグループSGにおけるスポットピッチPspのばらつきが緩和されていれば、本発明の効果が奏されていると判断できる。
さらに、このように、少なくとも2個の隣接発光素子対ELPのそれぞれは互いに異なる発光素子ピッチPelで当該隣接発光素子対ELPを構成する2つの発光素子2951を配した構成は、上記の作用効果以外に、次のような作用効果を奏する。つまり、上記実施形態のように、有機EL素子で発光素子2951を構成する場合は、発光素子2951が設けられたヘッド基板293に有機EL材料を塗布する必要がある。この際、各発光素子2951の発光特性を均一にするためには、有機EL材料の塗りむらが小さいことが望ましい。これに対して、上述のように発光素子2951を配置した構成は、塗りむらが小さい状態で有機EL材料を塗布するのに有利である。
また、上記第3実施形態の図28において、発光素子ピッチPel_1で配設される2個の発光素子の同図右側の発光素子と、発光素子ピッチPel_2で配設される2個の発光素子の同図左側の発光素子との間の発光素子ピッチPelについては特筆しなかった。しかしながら、当該発光素子ピッチPel(第2の距離)を発光素子ピッチPel_1(第1の距離)より小さく、かつ発光素子Pel_2より大きくすることで、発光素子グループ295の重心付近(同図では光軸OA付近)に溜まる熱の放熱を促進して、発光素子間の劣化程度の差を抑制することができる。その結果、良好なスポット形成が可能となる。この場合、例えば、当該発光素子ピッチPelで配置される2個の発光素子のうち同図右側の発光素子が本発明の「第3の発光素子」に相当する。また、発光素子ピッチPel_1で配置される2個の発光素子のうち、同図左側の発光素子が本発明の「第1の発光素子」に相当し、同図右側の発光素子が本発明の「第2の発光素子」に相当する。
また、上記第4実施形態では、光軸OAから主走査方向MD(長手方向LGD)に離れた発光素子2951の光ほど、主走査方向MDに関して小さな絶対値の光学倍率で結像する「第2の収差」を歪曲収差として有している場合について説明した。しかしながら、光軸OAから主走査方向MD(長手方向LGD)に離れた発光素子2951の光ほど、主走査方向MDに関して大きな絶対値の光学倍率で結像する「第1の収差」を歪曲収差として有している場合に対しても本発明を適用可能である。この場合、第1の収差に応じて、主方向発光素子間距離Pelを調整する場良い。例を挙げると、第1の収差に応じて、距離Pel_1と距離Pel_2とを異ならせる(Pel_1>Pel_2)ことで、発光素子EL_1〜EL_3により各スポットSPは等しい主方向スポット間距離Pspで良好に形成されることとなる。
また、上記第4実施形態では、光軸OAから主走査方向MD(長手方向LGD)に離れた発光素子2951の光ほど、副走査方向SDに関して小さな絶対値の光学倍率で結像する「第4の収差」を結像光学系が有している場合について説明した。しかしながら、光軸OAから主走査方向MD(長手方向LGD)に離れた発光素子2951の光ほど、副走査方向SDに関して大きな絶対値の光学倍率で結像する「第3の収差」を結像光学系が有している場合に対しても本発明を適用可能である。この場合、第3の収差に応じて、副方向発光素子間距離Pelsを調整すれば良い。例を挙げると、第3の収差に応じて距離Pels_1とPels_2とを異ならせる(Pels_1>Pels_2)ことで、発光素子EL_1〜EL_3により各スポットSPは等しい副方向スポット間距離Pspsで形成されるため、上述のようなライン潜像のがたつきを抑制可能な良好なスポット形成を実現することができる。
また、上記実施形態では、発光素子2951は円形であったが、発光素子の形状はこれに限られず、長方形であっても良いし、楕円形であってもよい。また、何れの形状においても、発光素子2951の位置は、平面視における発光素子2951の重心として求めることができる。
また、発光素子グループ295における発光素子2951の個数、あるいは、発光素子行2951Rの個数等も適宜変更可能である。また、発光素子行2951Rを構成する発光素子2951の個数についても適宜変更可能である。
また、発光素子グループ行295Rあるいはレンズ行LSRの個数も適宜変更可能である。
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。
また、上記実施形態では、発光素子2951としてボトムエミッション型の有機EL素子が用いられている。しかしながら、トップエミッション型の有機EL素子を発光素子2951として用いても良く、あるいは、LED(Light Emitting
Diode)を発光素子2951として用いても良い。
Diode)を発光素子2951として用いても良い。
図33は、LED素子を発光素子として用いた構成の平面図であり、実装ボード292の表面292−hの構成を平面視した場合に相当する。なお、同図において、レンズLSが示されているが、これはレンズLSと発光素子グループ295との関係を示すためのものであり、実装ボード表面292−hにレンズLSが形成されているわけではない。また、図34は、LED素子を発光素子として用いた構成の長手方向における部分断面図である。図34では、発光素子グループ295の長手方向LGDの中央部および両端部それぞれから射出された光ビームの軌跡が、二点鎖線あるいは破線で示されている。これらの図が示すように、発光素子2951としてのLED素子は半導体チップCPに形成されている。この半導体チップCPには、複数(8個)の発光素子2951をグループ化した発光素子グループ295が、当該半導体チップの長軸方向に3個並んで形成されている。そして、複数の半導体チップCPが、平板状の実装ボード292の表面292−hに実装されている。このとき、各半導体チップCPの長軸方向は、長手方向LGDと平行となっている。そして、このようなLED素子を発光素子として用いたラインヘッド29に対しても、上述の実施形態と同様にして主方向発光素子間距離Pelを調整することで、本発明の効果を奏することができる。このように、図33、図34に示した構成では、半導体チップCPが本発明の「基板(substrate)」に相当し、実装ボード292が本発明の「平板(board)」に相当する。なお、この構成においては、1個の半導体チップCPに対して3個の発光素子グループ295を形成したが、1個の半導体チップCPに対して形成される発光素子グループ295の個数はこれに限られない。
また、上記実施形態では、結像光学系として、反転拡大の光学特性を有するものを用いたが、結像光学系はこれに限られず、正転の光学特性を有するものや、縮小の光学特性を有するものを用いることもできる。
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(基板)、 295…発光素子グループ(3個以上の発光素子)、 2951…発光素子、 2951R…発光素子行、 299,299A,299B…レンズアレイ、 LS1、LS2…レンズ(結像光学系)、 SP…スポット、 SPR…スポット行、 SG…スポットグループ、 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)、 OA…光軸、 Doa…光ビームの進行方向、 ELP…隣接発光素子対、 Pel…発光素子ピッチ、 Psp…スポットピッチ
Claims (15)
- 第1の発光素子、前記第1の発光素子の第1の方向の一方側に配設された第2の発光素子、および前記第2の発光素子の前記第1の方向の前記一方側に配設された第3の発光素子を有する基板と、
前記第1の発光素子、前記第2の発光素子および前記第3の発光素子の光を結像する結像光学系と、
を備え、
前記第1の発光素子および前記第2の発光素子は前記第1の方向に第1の距離で配設され、前記第2の発光素子および前記第3の発光素子は前記第1の方向に前記第1の距離と異なる第2の距離で配設されることを特徴とする露光ヘッド。 - 前記結像光学系の前記第1の方向の歪曲収差に応じて、前記第1の距離と前記第2の距離とを異ならせる請求項1に記載の露光ヘッド。
- 前記第1の発光素子、前記第2の発光素子および前記第3の発光素子は、前記結像光学系の光軸の前記第1の方向の前記一方側に配設される請求項2に記載の露光ヘッド。
- 前記結像光学系は、前記光軸から前記第1の方向に離れた光ほど、前記第1の方向に大きな絶対値の光学倍率で結像する第1の収差を前記第1の方向の歪曲収差として有しており、前記第2の距離は前記第1の距離よりも短い請求項3に記載の露光ヘッド。
- 前記結像光学系は、前記光軸から前記第1の方向に離れた光ほど、前記第1の方向に小さな絶対値の光学倍率で結像する第2の収差を前記第1の方向の歪曲収差として有しており、前記第2の距離は前記第1の距離よりも長い請求項3に記載の露光ヘッド。
- 前記第2の発光素子は、前記第1の発光素子および前記第3の発光素子に対して前記第1の方向に直交する第2の方向側に配設される請求項3ないし5のいずれか一項に記載の露光ヘッド。
- 前記第1の発光素子および前記第2の発光素子は前記第2の方向に第3の距離で配設され、前記第2の発光素子および前記第3の発光素子は前記第2の方向に前記第3の距離と異なる第4の距離で配設される請求項6に記載の露光ヘッド。
- 前記結像光学系の前記第2の方向の歪曲収差に応じて、前記第3の距離と前記第4の距離とを異ならせる請求項7に記載の露光ヘッド。
- 前記結像光学系は、前記光軸から前記第1の方向に離れた光ほど、前記第2の方向に大きな絶対値の光学倍率で結像する第3の収差を前記第2の方向の歪曲収差として有しており、前記第4の距離は前記第3の距離よりも短い請求項8に記載の露光ヘッド。
- 前記結像光学系は、前記光軸から前記第1の方向に離れた光ほど、前記第2の方向に小さな絶対値の光学倍率で結像する第4の収差を前記第2の方向の歪曲収差として有しており、前記第4の距離は前記第3の距離よりも長い請求項8に記載の露光ヘッド。
- 前記基板は、前記第1の発光素子、前記第2の発光素子および前記第3の発光素子を含む発光により発熱する4個以上の発光素子が配設され、前記結像光学系は前記4個以上の発光素子の光を結像し、前記第1の発光素子、前記第2の発光素子および前記第3の発光素子は、前記4個以上の発光素子の前記第1の方向の一方側に配設され、前記第1の距離は前記第2の距離よりも長い請求項1に記載の露光ヘッド。
- 前記発光素子は前記基板に形成された有機EL素子である請求項1ないし11のいずれか一項に記載の露光ヘッド。
- 前記発光素子はLED素子であり、前記基板は前記LEDが形成された半導体チップであり、前記半導体チップが平板に配設されている請求項1ないし11のいずれか一項に記載の露光ヘッド。
- 第1の方向に第1の距離で配設された2個の発光素子で構成される第1の発光素子対、および第1の方向に前記第1の距離と異なる第2の距離で配設された2個の発光素子で構成され、前記第1の発光素子対の前記第1の方向側に配設された第2の発光素子対を有する基板と、
前記第1の発光素子対を構成する発光素子からの光および前記第2の発光素子対を構成する発光素子からの光を結像する結像光学系と、
を備えたことを特徴とする露光ヘッド。 - 潜像を担持する潜像担持体と、
第1の発光素子、前記第1の発光素子の第1の方向の一方側に配設された第2の発光素子、および前記第2の発光素子の前記第1の方向の前記一方側に配設された第3の発光素子を有する基板と、前記第1の発光素子、前記第2の発光素子および前記第3の発光素子の光を前記潜像担持体に結像する結像光学系と、を有する露光ヘッドと、
を備え、
前記第1の発光素子および前記第2の発光素子は前記第1の方向に第1の距離で配設され、前記第2の発光素子および前記第3の発光素子は前記第1の方向に前記第1の距離と異なる第2の距離で配設されることを特徴とする画像形成装置。
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