JP2011046143A - 露光装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】環境変動に伴う形成画像の劣化の抑制、および部品点数低減による低コスト化を狙った露光装置、および該露光装置を搭載する画像形成装置を提供する。
【解決手段】発光素子アレイ１０１と、発光素子アレイ１０１を保持する光源保持部材１０２と、発光素子アレイ１０１からの発光を感光体１０上に集光する結像素子アレイ１０３と、結像素子アレイ１０３を光源保持部材１０２上で発光素子アレイ１０１と所定間隔となるように保持する光学素子保持部材１０４と、光源保持部材１０２上の発光素子アレイ１０１と感光体１０とが所定間隔となるように感光体１０上で光源保持部材１０２を支持する位置決め部材１０５と、を備え、発光素子アレイ１０１の発光点位置から見て位置決め部材１０５の光源保持部材１０２を支持する位置（ネジ１０６）と感光体１０とが反対側にある。
【選択図】図４

Description

本発明は、露光装置、及びこの露光装置を用いるデジタル複写機、レーザプリンタ、レーザＦＡＸ等の画像形成装置に関するものである。

近年の複写機、レーザビームプリンタ、ファクシミリ装置などの電子写真方式の画像形成装置においては、電子情報を光情報に変換し、光情報を露光装置で感光体上に潜像として固定、固定された潜像をトナー等により現像して画像形成を行っている。この露光装置の種類として、光源とポリゴンモータなどの偏向器を組み合わせた光走査装置と、発光素子を一次元に配列させ、感光体の表面を走査方向に一括露光するアレイ光源装置の２種類がある。

光走査装置に対するアレイ光源装置の利点として、ｉ）露光装置の容積が小さい、ii）感光体表面におけるビーム径が小さい、iii）露光装置の寿命が長いことが一般的に挙げられる。ここで、ｉ）露光装置の小型化は、画像形成装置全体の小型化に、ii）小径ビーム化は、出力画像の高画質化に、そしてiii）長寿命化はマシン寿命の伸びおよび露光装置のリサイクル化へと繋がる。

一方、アレイ光源装置の欠点として、焦点位置におけるビーム深度の狭さが挙げられる。具体的には、光走査装置のビーム深度幅（ビーム径が最小となる径の±１０％に相当する深度の幅）が５ｍｍ前後であることに対し、アレイ光源装置の深度幅は±２０〜３０μｍと小さい。このビーム径の深度幅の差異は、環境変動（温度）に対するピントの余裕度の差として違いが生じる。特にアレイ光源装置においては、光走査装置に比べ発光源数が約１０Ｅ＋２〜１０Ｅ＋３倍多いため露光装置としての発熱量が高く、環境温度変動以外にも自己発熱による光源装置の熱膨張（熱変形）が生じる。光源装置熱膨張すると、アレイ光源と集光レンズ間の距離が変動し、感光体上でのビーム径が広がり（ピントの位置ずれを引き起こす）、画像の劣化へと繋がる。

この様な課題に対し、露光装置内部の温度によるピント位置のずれを補正する技術が提案されている（特許文献１参照。）。
特許文献１では、露光装置内に温度測定手段と、該温度測定手段の測定値に応じてピント位置を調整する制御手段を有し、温度変動によるピント調整を実施している。しかしながら、この構成においては、露光装置の部品点数が多くなり、コストの増加へと繋がるという問題があった。

本発明は、以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであり、環境変動に伴う形成画像の劣化の抑制、および部品点数低減による低コスト化を狙った露光装置、および該露光装置を搭載する画像形成装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために提供する本発明は、以下の通りである。
〔１〕 複数の発光素子が一次元または二次元方向に配列されている光源素子と、前記光源素子を保持する光源保持部材と、前記光源素子からの発光を像担持体上に集光する光学素子と、前記光学素子を前記光源保持部材上で前記光源素子と所定間隔となるように保持する光学素子保持部材と、前記光源保持部材上の光源素子と前記像担持体とが所定間隔となるように該像坦持体上で前記光源保持部材を支持する位置決め部材と、を備え、前記光源素子の発光点位置から見て前記位置決め部材の前記光源保持部材を支持する位置と前記像坦持体とが反対側にあることを特徴とする露光装置。
〔２〕 前記〔１〕記載の露光装置において、前記光源保持部材の線膨張係数をｋ１、前記位置決め部材の線膨張係数をｋ２とした場合、ｋ１＜ｋ２であることを特徴とする露光装置。
〔３〕 前記〔２〕記載の露光装置において、前記光学素子保持部材の線膨張係数をｋ３とした場合、ｋ３≦ｋ２であることを特徴とする露光装置。
〔４〕 前記〔１〕〜〔３〕のいずれかに記載の露光装置において、前記光源素子の光束射出面と前記光学素子の光束入射面間の距離をＬ１、前記位置決め部材の前記光源保持部材を支持する位置から光源素子の光束射出方向の先端位置までの距離をＬ２とした場合、Ｌ２＞Ｌ１であることを特徴とする露光装置。
〔５〕 前記〔１〕〜〔４〕のいずれかに記載の露光装置において、前記光源保持部材は単数または複数の部品から構成されており、前記位置決め部材は、前記光源素子を保持する部品を直接支持することを特徴とする露光装置。
〔６〕 前記〔１〕〜〔５〕のいずれかに記載の露光装置において、前記光源保持部材は金属からなることを特徴とする露光装置。
〔７〕 前記〔１〕〜〔６〕のいずれかに記載の露光装置と、像坦持体と、前記露光装置における位置決め部材に連なって設けられ前記像担持体に当接する当接部材と、を備え、前記光源保持部材の線膨張係数をｋ１、前記位置決め部材の線膨張係数をｋ２、前記光学素子保持部材の線膨張係数をｋ３、前記当接部材の線膨張係数をｋ４、前記光源素子の光束射出面と前記光学素子の光束入射面間の距離をＬ１、前記位置決め部材の前記光源保持部材を支持する位置から光源素子の光束射出方向の先端までの距離をＬ２、前記光源保持部材における前記光源素子と接する位置から前記位置決め部材により支持される位置までの距離をＬ４、前記当接部材における前記位置決め部材と接する位置から前記像担持体と接する位置までの距離をＬ５とした場合、次の式（１）を満足することを特徴とする画像形成装置。
Ｌ２・ｋ２＋Ｌ５・ｋ４＝２Ｌ１・ｋ３＋Ｌ４・ｋ１ ・・・（１）
〔８〕 前記〔７〕記載の画像形成装置において、ｋ２＞ｋ４であることを特徴とする画像形成装置。
〔９〕 複数の発光素子が一次元または二次元方向に配列されている光源素子と、前記光源素子を保持する光源保持部材と、前記光源素子からの発光を像担持体上に集光する光学素子と、前記光学素子を前記光源保持部材上で前記光源素子と所定間隔となるように保持する光学素子保持部材と、前記光源保持部材上の光源素子と前記像担持体とが所定間隔となるように該像坦持体上で前記光源保持部材を支持する位置決め部材と、を備える露光装置と、像坦持体と、前記露光装置における位置決め部材に連なって設けられ前記像担持体に当接する当接部材と、を備え、前記位置決め部材の前記光源保持部材を支持する位置は、前記光源素子の光束射出方向において前記光源素子の発光点位置と同位置、または前記光源素子の発光点位置から見て前記像坦持体とは反対側にあり、前記当接部材は、前記位置決め部材の底面側の角あるいは縁と当接して該位置決め部材を支持する溝であって、前記光源素子の光束射出方向に進むにつれてその間口が徐々に狭くなる溝を有していることを特徴とする画像形成装置。
〔１０〕 前記〔９〕記載の画像形成装置において、
前記当接部材の溝は、Ｖ字形状または所定の傾斜角度を有する２つの斜面を有する形状であることを特徴する画像形成装置。
〔１１〕 前記〔９〕または〔１０〕記載の画像形成装置において、前記位置決め部材の線膨張係数をｋ２、前記光学素子保持部材の線膨張係数をｋ３とした場合、ｋ３≦ｋ２であることを特徴とする画像形成装置。
〔１２〕 前記〔９〕〜〔１１〕のいずれかに記載の画像形成装置において、前記位置決め部材の線膨張係数をｋ２、前記当接部材の線膨張係数をｋ４とした場合、ｋ２＞ｋ４であることを特徴とする画像形成装置。
〔１３〕 前記〔９〕〜〔１２〕のいずれかに記載の画像形成装置において、前記光源保持部材は単数または複数の部品から構成されており、前記位置決め部材は、前記光源素子を保持する部品を直接支持することを特徴とする画像形成装置。
〔１４〕 前記〔９〕〜〔１３〕のいずれかに記載の画像形成装置において、前記光源保持部材は金属からなることを特徴とする画像形成装置。

本発明の効果として、請求項１の発明によれば、発光素子アレイ点灯時の自己発熱及び環境変動によるピントの位置ずれを相殺し、画像の劣化を抑制することができる。結像素子アレイ（ロッドレンズアレイ）は物体と像面が共役の関係にあるため、熱変動により物体位置がΔＬ１変動した場合、像面位置もΔＬ１だけ物体の変動方向と反対方向に移動する。故に、全体としてピント位置は２ΔＬ１だけ初期から変動することになる（図６）。ここで、位置決め部材が２ΔＬ１熱膨張すれば、ピントを保つことができる。しかし、一般的に発光素子アレイ−像担持体間に２ΔＬ１膨張させるだけのための位置決め部材を配置させることは物理的に難しい（線膨張係数が大きい材質を採用する方法もあるが、ヤング率が減少し、位置決めとしての機能が低下する可能性もある。）。そこで、本構成を採用することで、位置決め部材に所望の熱変動量を発生させることが可能となり、ピント位置を保つことが可能となる。
請求項２の発明によれば、光源保持部材より位置決め部材の方が線膨張係数が大きく（ｋ１＜ｋ２）、位置決め部材の熱膨張が光源保持部材の熱膨張に比べ大きいことから、発光素子アレイ点灯時の自己発熱及び環境変動によるピントの位置ずれを相殺し、画像の劣化を抑制することができる。
請求項３の発明によれば、光学素子保持部材と同じかより線膨張係数の高い位置決め部材を選択し（ｋ３≦ｋ２）、位置決め部材の熱膨張量と結像素子アレイの熱膨張量に伴うピントの位置ずれ量を一致させることにより、発光素子アレイ点灯時の自己発熱及び環境変動によっても像面担体上でのピントは維持され、画像の劣化を抑制することができる。
請求項４の発明によれば、位置決め部材の長さを発光素子アレイ−結像素子アレイ間の距離より長くし（Ｌ２＞Ｌ１）、位置決め部材の熱膨張量と結像素子アレイの熱膨張量に伴うピントの位置ずれ量を一致させることにより、発光素子アレイ点灯時の自己発熱及び環境変動によっても像面担体上でのピントは維持され、画像の劣化を抑制することができる。
請求項５の発明によれば、光源素子を保持する光源保持部材が複数の部品で構成されている場合、位置決め部材が光源素子を保持する部品を直接支持することで、光源のピントの位置精度の向上を図り、画質の向上を図ることができる。
請求項６の発明によれば、光源保持部材に金属などの熱伝導性の良い材質を用いることで、光源保持部材の発光素子アレイ（発熱源）に接している部分と、光源保持部材の位置決め部材が接している部分の温度を、均一にすることができる。温度を均一にすることで、位置決め部材および光学素子保持部材が所望量熱膨張することになり、本構成が有効となる。
請求項７の発明によれば、発光素子アレイ点灯時の自己発熱及び環境変動によるピントの位置ずれを相殺し、画像の劣化を抑制することが可能な画像形成装置を実現できる（図６参照）。
式（１）において、ピントの位置ずれ量を補正するためには、位置決め部材の熱膨張量、または当接部材の熱膨張量を大きくすれば良い。しかし、当接部材は像坦持体（感光体）との滑動性や磨耗性、熱変形の観点から、環境変動（温度、応力）に対し変形が小さい部材（線膨張係数が小さくかつヤング率が高い材質）が望ましい。請求項８の発明によれば、相対的に当接部材に対し線膨張係数が大きい材質を位置決め部材として選択するので、熱変動性と当接部材の長寿命化を同時に図ることができる。
請求項９の発明によれば、位置決め部材の（光源素子の光束射出方向の）長さＬ２について請求項１〜８の発明で示した所望の長さを確保することができない場合でも、当接部材における位置決め部材と当接する部分を所定の形状にすることで、所望の熱膨張量を確保することができる。また、当接部材が光源素子の光束射出方向に進むにつれてその間口が徐々に狭くなる溝を有しているため、位置決め部材が熱膨張した場合において、位置決め部材の当接面積が増大、位置決め部材と当接部材の当接する位置が光束射出方向と逆方向に移動し、発光素子アレイ−像担持体間の距離が増大する。これにより、発光素子アレイ点灯時の自己発熱及び環境変動によるピントの位置ずれを相殺し、画像の劣化を抑制することができる。
請求項１０の発明によれば、当接部材における溝形状をＶ字形状または所定の傾斜角度を有する２つの斜面を有する形状としているので、位置調整（相殺）機構として、熱量に対して一次的に変動するようになり、発光素子アレイ点灯時の自己発熱及び環境変動によるピントの位置ずれを相殺し、画像の劣化を抑制することができる。
請求項１１の発明によれば、請求項９、１０の発明においてピントを補正しきれない分に関して、光学素子保持部材より線膨張係数の高い位置決め部材を選択することで、調整の幅を増やすことができ、発光素子アレイ点灯時の自己発熱及び環境変動によるピントの位置ずれを相殺し、画像の劣化を抑制することができる。
当接部材は像坦持体（感光体）との滑動性や磨耗性、熱変形の観点から、環境変動（温度、応力）に対し変形が小さい部材（線膨張係数が小さくかつヤング率が高い材質）が望ましい。請求項１２の発明によれば、相対的に当接部材に対し線膨張係数が大きい材質を位置決め部材として選択するので、熱変動性と当接部材の長寿命化を同時に図ることができる。
請求項１３の発明によれば、光源素子を保持する光源保持部材が複数の部品で構成されている場合、位置決め部材が光源素子を保持する部品を直接支持することで、光源のピントの位置精度の向上を図り、画質の向上を図ることができる。
請求項１４の発明によれば、光源保持部材に熱伝導性の良い材質を用いることで、光源保持部材の発光素子アレイ（発熱源）に接している部分と、光源保持部材の位置決め部材が接している部分の温度を均一にすることができ、位置決め部材と光学素子保持部材が所望量熱膨張することになり、本構成が有効となる。

本発明に係る露光装置における発光素子アレイ及び結像素子アレイの構成を示す概略図である。 本発明に係る画像形成装置の構成を示す断面図である。 従来の画像形成装置の構成を示す概略図である。 本発明に係る画像形成装置の第１の実施形態の構成を示す概略図である。 本発明に係る画像形成装置の第１の実施形態の変形例を示す概略図である。 本発明に係る画像形成装置における常温時、温度上昇時の発光素子アレイ、結像素子アレイ、感光体の位置関係を示す概略図である。 本発明に係る画像形成装置における発光素子アレイと、光源保持部材における位置決め部材の固定部分の位置関係を示す概略図である。 本発明に係る画像形成装置の第２の実施形態の構成を示す概略図である。 温度上昇時の熱膨張による位置決め部材と当接部材の位置関係を示す側面図である。 本発明の画像形成装置における温度上昇時の熱膨張による位置決め部材と当接部材の位置関係例を示す側面図である。 本発明に係る画像形成装置の第２の実施形態の変形例を示す概略図である。

以下に、本発明に係る露光装置及び画像形成装置の構成について説明する。
まず、本発明の技術思想を採り入れることができる露光装置、画像形成装置の例を、図１、２を参照しながら説明する。

図１は本発明に係る露光装置の実施例を概略的に示している。
露光装置１００は、発光素子アレイ（ＬＥＤアレイ）１０１、発光素子アレイ（ＬＥＤアレイ）１０１を構成する発光素子（ＬＥＤ）１１、発光素子（ＬＥＤ）１１を駆動するためのドライバＩＣ（駆動ドライバ）１２、結像素子アレイ１０３により構成される。また結像素子アレイ１０３は発光素子アレイ（ＬＥＤアレイ）１０１に対して位置決めされ、不図示のフレーム（後述の光学素子保持部材１０４）で保持される。

発光素子アレイ（ＬＥＤアレイ）１０１は、複数の発光素子（ＬＥＤ）１１を一次元または二次元方向に一定間隔で配列して構成される。発光素子アレイ（ＬＥＤアレイ）１０１の各発光素子（ＬＥＤ）１１から放出された光は、結像素子アレイ１０３で結像されて、像面（面）に光スポットを形成する。

結像素子アレイ１０３は、屈折率分布型の結像素子（ロッドレンズ）１３を複数個束ねたロッドレンズアレイが一般的に用いられている。

図１に示すように、発光素子アレイ１０１と像担持体（感光体）との距離はロッドレンズ１３の共役長ＴＣと等しくし、その中心にロッドレンズアレイが配置される。ここでは、発光素子としてＬＥＤを使用しているが、他の発光素子（例えば有機ＥＬ）を使用しても良い。

図２は本発明にかかる画像形成装置の実施例を概略的に示している。
図２に示した画像形成装置における画像形成部は、感光体と呼ばれる像担持体１０、帯電部２０、露光部（露光装置）１００、現像部４０、転写部５０、クリーナ部６０、感光体保護層形成部７０、除電部８０を備えている。

感光体１０は、一般に暗所において絶縁性を示し、光を照射されることにより導電性を示す物質で構成される。感光体１０は、光の照射によって電荷を発生する層、電荷発生層と、その発生した電荷を感光体１０表面まで輸送する働きをする層、電荷輸送層に大別される。

この感光体１０は、任意の方向に一定の速度で回転しており、図２においては右回りに回転している。そして、感光体１０周りにある帯電部２０で発生した電荷を感光体１０表面に帯電させる。そして、光が照射されるまで感光体１０は一定の電荷を保持している。続いて、露光装置１００から、電荷を保持した感光体１０の表面に向かって、画像のデータに応じた光束を照射することにより、光が照射された感光体１０の部分には、電荷発生層で発生した感光体１０表面の電荷と符号が逆の電荷が発生し、その電荷が感光体１０表面に送られ、感光体１０表面の電荷と結合する。これにより、感光体１０表面に画像データに応じて電荷の存在する部分としない部分ができる。これを静電潜像と呼んでいる。

現像部４０では、この静電潜像の画像となる部分にトナーを付着させる為に、現像部４０の電位と、トナーが付着する部分の電位と間に差を発生させ、その電位差を利用して帯電しているトナーを感光体１０表面に飛ばす。この感光体１０表面に付着したトナーにより形成された像をトナー像と呼んでいる。

転写部５０は、このトナー像を記録紙Ｐの表面に転写する部分である。記録紙Ｐは、図示していない給紙ボックスより、搬送ローラによって運ばれ、転写部５０まで輸送されると、上記のトナーを飛ばしたときと同様に、感光体１０表面の電位と、記録紙Ｐの電位差を利用して記録紙Ｐ上にトナー像を転写させる。

トナー像を転写された記録紙Ｐは、紙搬送路に従って定着部９０まで運ばれ、熱、圧力等を利用してトナー像が記録紙Ｐ上に固着し、画像が形成される。

一方、転写部５０を通過した感光体１０は、更に回転し、クリーナ部７０で記録紙Ｐ上に転写されなかったトナー像が掃除される。トナー像が除去された感光体１０は、帯電やクリーニング時の摩擦から表面を保護するために、感光体保護層形成部７０において潤滑剤が塗布され、保護層が形成される。潤滑剤にはステアリン酸亜鉛などが用いられる。その後、除電部８０で一旦感光体１０表面の電荷を整えた後、再び帯電部２０によって一定の電荷が与えられる。電子写真では、この工程を繰り返しながら画像が形成される。

ここで、従来の露光装置について説明する。
図３は、従来の露光装置９００を備える画像形成装置の構成を示す概略図であり、図３（ａ）は横側面図、図３（ｂ）は正面図である。

露光装置９００において、発光素子アレイ９０１と結像素子アレイ９０３はそれぞれ光源保持部材９０２、光学素子保持部材９０４に保持されており、また光学素子保持部材９０４は、光源保持部材９０２に固定されている。また、発光素子アレイ９０１と感光体１０の間には、光源保持部材９０２の感光体１０に面する主面上の長手方向（光源の光束射出方向に直交する方向、主走査方向）の両端部に設けられた位置決め部材９０５と、感光体１０の長手方向（光源の光束射出方向に直交する方向、主走査方向）両端部に当接する当接部材９１２とが連なって設けられ、該位置決め部材９０５及び当接部材９１２により発光素子アレイ９０１と感光体１０の距離が調整されている。

この構成において、光源保持部材９０２は、放熱性の観点から一般的にアルミ系材料でできており、発光素子アレイ９０１が点灯または露光装置内の温度が変化すると、熱伝導性の良い光源保持部材９０２に熱が伝わり、光学素子保持部材９０４および位置決め部材９０５が暖められるようになる。ここで、光学素子保持部材９０４が暖められると、光学素子保持部材９０４が熱膨張し、発光素子アレイ９０１と結像素子アレイ９０３の間隔が広がることになり、感光体１０上でのビームのピントずれを引き起こす。具体的には、４０℃の温度上昇時に露光装置９００は２６μｍのピントずれが確認されているに対し、位置決め部材９０５の膨張は３μｍ程度である。この結果、感光体１０表面において、初期から２６μｍ−３μｍ＝２３μｍのピントずれを引き起こし、ビーム径が広がることで画像品質の劣化へと繋がっていた。なお、ここでいう温度上昇とは、発光素子アレイ９０１の点灯や環境温度の変化などによる露光装置内の雰囲気温度の上昇のことをいう。

この課題の対策として、（１）位置決め部材９０５の（光源の光束射出方向の）熱膨張量を光学素子保持部材９０４の熱膨張量に対して大きくする、（２）位置決め部材９０５の光源の光束射出方向と垂直方向の熱膨張を有効に用い、（光源の光束射出方向の）変動量を光学素子保持部材９０４の熱膨張量に対して大きくするといった２つの方法が挙げられる。
本発明は、この考え方に基づいて鋭意検討を行い成されたものである。

図４〜図６に、本発明の第１の実施形態による露光装置１００および画像形成装置２００を示す。
図４は、本発明の露光装置１００を備える画像形成装置の第１の実施の形態の構成を示す概略図であり、図４（ａ）は横側面図、図４（ｂ）は正面図である。
図４に示すように、露光装置１００において、発光素子アレイ１０１は光源保持部材１０２に保持され、結像レンズアレイ（ロッドレンズアレイ）である結像素子アレイ１０３は光学素子保持部材１０４に保持されている。また、光学素子保持部材１０４は光源保持部材１０２に固定されている。これにより、発光素子アレイ１０１と結像素子アレイ１０３は、光源保持部材１０２上で光学素子保持部材１０４で規定される一定間隔で保持されるようになる。

また、発光素子アレイ１０１と感光体１０の間には、光源保持部材１０２の長手方向（光源の光束射出方向に直交する方向、主走査方向）の両側面に固定された位置決め部材１０５と、感光体１０の長手方向（光源の光束射出方向に直交する方向、主走査方向）両端部に当接する当接部材２０２とが連なって設けられ、該位置決め部材１０５及び当接部材２０２により発光素子アレイ１０１と感光体１０の距離が調整されている。さらに、位置決め部材１０５は感光体１０との間隔調整後に、ネジ１０６で光源保持部材１０２に対して固定されており、その固定位置で光源保持部材１０２を感光体１０上で支持している。これにより、発光素子アレイ１０１は発光素子の配列方向である長手方向が感光体１０の長手方向と揃うとともに、光束射出面を感光体１０表面と平行となるように一定間隔で配置されることになる。

ここで、位置決め部材１０５の光源保持部材１０２に固定される位置は、光源の光束射出方向を「＋」とすると、発光素子アレイ１０１の発光点位置よりも「−」側（感光体１０とは反対側）に位置している。この構成により、位置決め部材１０５の光束射出方向の長さを従来（図３の位置決め部材９０５）より長くとることが可能となり、温度上昇に伴う熱膨張量は大きくなる。すなわち温度上昇によりピントずれを引き起こした分だけ結像素子アレイ１０１と感光体１０表面との距離が増大するため、部品点数を増やすことなくピントずれを調整することが可能となる。

ただし、位置決め部材１０５の熱膨張が露光装置１００のピント補正手段として有効に作用するためには、位置決め部材１０５の熱膨張が光源保持部材１０２の熱膨張に比べ大きくなる必要がある。具体的には、光源保持部材１０２の線膨張係数をｋ１、位置決め部材１０５の線膨張係数をｋ２とした場合、ｋ１＜ｋ２が成立することが必要である。

また、位置決め部材１０５の（光源の光束射出方向の）熱膨張量を光学素子保持部材１０４の熱膨張量に対して大きくするためには、（１）位置決め部材１０５の長さを発光素子アレイ１０１−ロッドレンズアレイ（結像素子アレイ１０３）間の距離より長くする、（２）光学素子保持部材１０４より線膨張係数の高い位置決め部材１０５を選択することで、対応が可能となる。

具体的には、位置決め部材１０５の光源保持部材１０２と接する位置（ネジ１０６で固定された位置）から光源の光束射出方向の先端位置までの距離をＬ２、発光素子アレイ１０１の光束射出面から結像素子アレイ１０３の入射面までの距離をＬ１とした場合、Ｌ２＞Ｌ１の関係が成立することが好ましい。あるいは位置決め部材１０５の線膨張係数をｋ２、光学素子保持部材１０４の線膨張係数をｋ３とした場合、ｋ２≧ｋ３の関係が成立することが好ましい。

また、図５に示すように、光源保持部材１０２が複数の部品（１０２Ａ、１０２Ｂ）から構成されている場合、発光素子アレイ１０１を保持する部品１０２Ａに位置決め部材１０５をネジ１０６で固定することにより、該部品１０２Ａが位置決め部材１０５で直接支持され、感光体１０の位置決めがされることが望ましい。この構成により、光源保持部品１０２Ｂに応力等で歪み生じた場合においても、発光素子アレイ１０１が位置決めされている光源保持部品１０２Ａに対して位置決め部材１０５により感光体１０の位置決めが直接されているため、熱変形に伴うピントの調整が可能となる。

なお、本構成は光源保持部材１０２を構成する材料にアルミなどの熱伝導性の良い金属などの材料を用いることが好ましい。これにより、光源保持部材１０２と発光素子アレイ１０１が接している部分と、光源保持部材１０２と位置決め部材１０５が接している部分の温度を、均一にすることができ、温度を均一にすることで、位置決め部材１０５と光学素子保持部材１０４がそれぞれ所望量熱膨張することになり、本構成が有効となる。

図６は、本発明の画像形成装置における発光素子アレイ１０１、結像素子アレイ１０３、感光体１０の位置関係を示したものであり、図６（ａ）は常温時のとき、図６（ｂ）は温度上昇時のときを示している。
ここで、発光素子アレイ１０１光束射出面−結像素子アレイ１０３光束入射面間の距離をＬ１、結像素子アレイ１０３の厚さをＺ１、結像素子アレイ１０３射出面−感光体１０表面間の距離をＬ３とする。また本実施例では、正立等倍結像の結像素子アレイ１０３を使用するため、Ｌ１＝Ｌ３となる。

温度上昇時に光学素子保持部材１０４が熱膨張し、発光素子アレイ１０１−結像素子アレイ１０３間の距離がΔＬ１膨張した場合、正立等倍結像レンズを使用しているため、ピント位置もΔＬ１だけ光源の光束射出方向に伸びることになる。つまり結像素子アレイ１０３がΔＬ１分光源の光束射出方向に移動することにより、露光装置１００のピント位置は初期状態（図６（ａ））から２ΔＬ１移動することになる（図６（ｂ））。

更に本実施例においては、図７に示すように、光源の光束射出方向について、発光素子アレイ１０１と、光源保持部材１０２における位置決め部材１０５の固定部分の位置関係が異なる。

温度上昇時において、この両者の設置距離Ｌ４の熱膨張量をピントの位置ずれとして考慮する必要がある。すなわち、位置決め部材１０５と当接部材２０２の熱膨張量の和（ΔＬ２＋ΔＬ５）が、前述した露光装置１００の熱変動に伴うピントの位置ずれ量（２ΔＬ１）と、光源保持部材１０２における２部材（発光素子アレイ１０１と位置決め部材１０５）の設置面の差（Ｌ４）の熱膨張量（ΔＬ４）の和と等しければ良い（図７）。

具体的には、光源保持部材１０２の線膨張係数をｋ１、位置決め部材１０５の線膨張係数をｋ２、光学素子保持部材１０４の線膨張係数をｋ３、当接部材２０２の線膨張係数をｋ４、位置決め部材１０５の光源保持部材１０２における固定位置から光源の光束射出方向の先端までの距離をＬ２、光源保持部材１０２における位置決め部材１０５の固定部分と発光素子アレイ１０１との設置距離をＬ４、当接部材２０２の位置決め部材１０５が接する位置から感光体１０が接する位置までの距離をＬ５とした場合、次式（１）が成立すればよい。
Ｌ２・ｋ２＋Ｌ５・ｋ４＝２Ｌ１・ｋ３＋Ｌ４・ｋ１ ・・・（１）

また、（１）式において、温度上昇時のピントの位置ずれ量を補正するためには、（１）式の左辺側、すなわち位置決め部材１０５の熱膨張量、または当接部材２０２の熱膨張量を大きくすれば良い。しかし、当接部材２０２は感光体１０との滑動性や磨耗性、熱変形の観点から、環境変動（温度、応力）に対し変形が小さい部材（線膨張係数が小さくかつヤング率が高い材質）が望ましい。故に相対的に当接部材２０２に対し線膨張係数が大きい材質を位置決め部材１０５として選択すると、熱変動によるピント補正手段と当接部材２０２の長寿命化を同時に図ることができる。具体的には、当接部材２０２の線膨張係数をｋ４とすると、位置決め部材１０５の線膨張係数ｋ２に対し、ｋ２＞ｋ４の関係が成立することが望ましい。

本実施形態においては、光源保持部材１０２としてアルミ（ｋ１＝２．４×１０^−５／℃）を、光学素子保持部材１０４としてＰＣ（ポリカーボネート）材（ｋ３＝６×１０^−５／℃）を、位置決め部材１０５として光学素子保持部材１０４とは異なるＰＣ材（ｋ２＝７×１０^−５／℃）を、当接部材２０２としてＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド樹脂）材（ｋ＝１．０×１０^−５／℃）を採用した。また、発光素子アレイ１０１−結像素子アレイ１０３間の距離Ｌ１＝３．０ｍｍ、発光素子アレイ１０１の厚みを０．１ｍｍ、結像素子アレイ１０３の厚みＺ１＝４．０ｍｍ、当接部材２０２の厚みを６ｍｍ、位置決め部材１０５の光源保持部材１０２における固定位置から光源の光束射出方向の先端位置までの距離Ｌ２＝４．３８ｍｍ、光源保持部材１０２の発光素子アレイ１０１の設置面から位置決め部材１０５の設置面までの距離Ｌ４＝０．２８ｍｍとした。

このとき、４０℃の温度上昇時のピントの位置ずれ量と、光源保持部材１０２の発光素子アレイ１０１と位置決め部材１０５間の距離の熱膨張の和は、２×３ｍｍ×６×１０^−５／℃×４０℃＋０．２８ｍｍ×２．４×１０^−５／℃×４０℃＝１４．７μｍである。一方、位置決め部材１０５と当接部材２０２の熱膨張量は、４．３８ｍｍ×７×１０^−５／℃×４０℃＋６ｍｍ×１×１０^−５／℃×４０℃＝１４．７μｍとなり、ピントの位置ずれを位置決め部材の熱膨張で吸収することが可能である。

つぎに、図８〜１１に、本発明の第２の実施形態による露光装置１００および画像形成装置２００を示す。
図８は、本発明の露光装置１００を備える画像形成装置の第２の実施の形態の構成を示す概略図であり、図８（ａ）は横側面図、図８（ｂ）は正面図である。

図８（ｂ）に示すように、図３と同様に、位置決め部材１０５が発光素子アレイ１０１に対して、前記光源の光束射出方向について同位置または「＋」側（感光体１０側）に配置されている場合、図８（ａ）に示すように当接部材２０２の形状を変更することで、熱膨張によりピントの調整を行うことができる。

すなわち、感光体１０の回転軸側（感光体１０の側面側）から当接部材２０２’を見た場合（図８（ａ））、当接部材２０２’がＶ字の形状の溝を有する構造としている。Ｖ字を成す斜面の角度は１２０度が好ましい。

図９は、温度上昇時の熱膨張による位置決め部材の状態を示したものであり、図９（ａ）は従来の当接部材を用いた場合（図３の構成）、図９（ｂ）は本実施形態の当接部材を用いた場合（図８の構成）である。また、図９（ａ）において９０５（ａ）が常温時の位置決め部材、９０５（ｂ）が温度上昇時の位置決め部材のそれぞれの状態を示し、図９（ｂ）において１０５（ａ）が常温時の位置決め部材、１０５（ｂ）が温度上昇時の位置決め部材のそれぞれの状態を示している。

ここで、縦４ｍｍ×横１８ｍｍ×高さ４ｍｍのＰＣ材（線膨張係数：７×１０^−５／℃）からなる位置決め部材１０５，９０５に４０℃の熱が加えられた場合を考える。
まず、図９（ａ）の従来の形態における位置決め部材９０５の高さ位置は、４ｍｍ×７×１０^−５／℃×４０℃＝１１．２μｍだけ図中上方に増大する。

一方、図９（ｂ）の本実施形態における位置決め部材１０５の高さ位置は、位置決め部材１０５の高さ方向の増大分に、位置決め部材１０５の横方向が熱膨張して当接部材２０２’のＶ字溝上を移動する距離が加わって変化することになり、４ｍｍ×７×１０^−５／℃×４０℃＋１８ｍｍ×７×１０^−５／℃×４０℃×ｔａｎ（３０°）／２＝２６μｍだけ図中上方に増大する、すなわち位置決め部材１０５と当接部材２０２'の熱膨張量の和（ΔＬ２＋ΔＬ５）が増大し、露光装置−感光体１０の距離が増大することになる。

この構成により、前述した従来の露光装置９００におけるピントずれ２６μｍを、位置決め部材１０５の高さ位置の増大分により補正することができる。なお、図９では、１２０度の成すＶ字形状の溝を有する当接部材２０２’を例に挙げたが、必要な膨張量に応じて溝のＶ字の角度を調整しても良い。あるいは、図１０に示すように、当接部材２０２’’の溝の形状を位置決め部材１０５の底面側の角あるいは縁と当接する部分だけ斜面とした形状や、あるいはＶ字では無く、Ｖ字それぞれの斜面の代わりに複数の傾斜角度を有する斜面からなる形状にしても良い。

また、図１１に示すように、当接部材２０２’’’の溝を設ける向きを、図８のように発光素子アレイ１０１の短手方向のみならず、長手方向（光源の光束射出方向に直交する方向）としてもよい。

すなわち、当接部材２０２’，２０２’’，２０２’’’いずれも、位置決め部材１０５の底面側の角あるいは縁と当接して該位置決め部材を支持する溝であって、前記光源素子の光束射出方向に進むにつれてその間口が徐々に狭くなる溝を有していることが好ましい。

なお、当接部材の溝による本位置調整（相殺）機構は、熱量（温度上昇による加温）に対して一次的（一方向、高さ方向）に位置決め部材１０５の位置が変動することが望ましいため、当接部材２０２’，２０２’’，２０２’’’の溝は断面において位置決め部材の底面側の角あるいは縁の２点で当接するようなＶ字形状または所定の傾斜角度を有する２つの斜面を有する形状であることが望ましい。

また、本実施形態においても、光学素子保持部材１０４より線膨張係数の高い材料からなる位置決め部材１０５を選択することで、ピントの位置ずれを調整することは可能である。具体的には、位置決め部材１０５の線膨張係数をｋ２は、光学素子保持部材１０４の線膨張係数をｋ３とした場合、ｋ３≦ｋ２が成立する材質を選択することで、上記に示した熱膨張量の差を補うことができる。

また、当接部材２０２’，２０２’’，２０２’’’は、感光体１０との滑動性や磨耗性、熱変形の観点から、環境変動（温度、応力）に対し変形が小さい部材（線膨張係数が小さくかつヤング率が高い材質）が望ましい。故に相対的に当接部材２０２’，２０２’’，２０２’’’に対し線膨張係数が大きい材質を位置決め部材１０５として選択すると、熱変動によるピント補正手段と当接部材２０２’，２０２’’，２０２’’’の長寿命化を同時に図ることができる。具体的には、当接部材２０２’，２０２’’，２０２’’’の線膨張係数をｋ４とすると、位置決め部材１０５の線膨張係数ｋ２に対し、ｋ２＞ｋ４の関係が成立することが望ましい。

また、光源保持部材１０２が複数の部品（１０２Ａ，１０２Ｂ）から構成されている場合、位置決め部材１０５は、発光素子アレイ１０１を保持する部品１０２Ａに対して位置決めすることが望ましい。この構成により、光源保持部品１０２Ｂが応力等で歪み生じた場合においても、発光素子アレイ１０１が位置決めされている光源保持部品１０２Ａに対して位置決めされているため、熱変形に伴うピントの調整が可能となる。

なお、本実施形態では、光源保持部材１０２にアルミなどの熱伝導性の良い材料（金属）を用いることで、光源保持部材１０２と発光素子アレイ１０１が接している部分と、光源保持部材１０２と位置決め部材１０５が接している部分の温度を、均一にすることができ、そのことで、位置決め部材１０５と光学素子保持部材１０４が所望量熱膨張することになり、本構成が有効となる。

なお、これまで本発明を図面に示した実施形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。

１０ 感光体
１１ 発光素子（ＬＥＤ）
１２ ドライバＩＣ（駆動ドライバ）
１３ 結像素子（ロッドレンズ）
２０ 帯電部
４０ 現像部
５０ 転写部
６０ クリーナ部
７０ 感光体保護層形成部
８０ 除電部
９０ 定着部
１００，９００ 露光装置（露光部）
１０１，９０１ 発光素子アレイ
１０２，９０２ 光源保持部材
１０２Ａ，１０２Ｂ 光源保持部品
１０３，９０３ 結像素子アレイ
１０４，９０４ 光学素子保持部材
１０５，９０５ 位置決め部材
１０６ ネジ
２０２，２０２’，２０２’’，２０２’’’，９１２ 当接部材
２００ 画像形成装置
Ｐ 記録紙

特開２００３−０６６３０６号公報

Claims (14)

1. 複数の発光素子が一次元または二次元方向に配列されている光源素子と、
   前記光源素子を保持する光源保持部材と、
   前記光源素子からの発光を像担持体上に集光する光学素子と、
   前記光学素子を前記光源保持部材上で前記光源素子と所定間隔となるように保持する光学素子保持部材と、
   前記光源保持部材上の光源素子と前記像担持体とが所定間隔となるように該像坦持体上で前記光源保持部材を支持する位置決め部材と、を備え、
   前記光源素子の発光点位置から見て前記位置決め部材の前記光源保持部材を支持する位置と前記像坦持体とが反対側にあることを特徴とする露光装置。
2. 請求項１記載の露光装置において、
   前記光源保持部材の線膨張係数をｋ１、前記位置決め部材の線膨張係数をｋ２とした場合、ｋ１＜ｋ２であることを特徴とする露光装置。
3. 請求項２記載の露光装置において、
   前記光学素子保持部材の線膨張係数をｋ３とした場合、ｋ３≦ｋ２であることを特徴とする露光装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の露光装置において、
   前記光源素子の光束射出面と前記光学素子の光束入射面間の距離をＬ１、前記位置決め部材の前記光源保持部材を支持する位置から光源素子の光束射出方向の先端位置までの距離をＬ２とした場合、Ｌ２＞Ｌ１であることを特徴とする露光装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の露光装置において、
   前記光源保持部材は単数または複数の部品から構成されており、
   前記位置決め部材は、前記光源素子を保持する部品を直接支持することを特徴とする露光装置。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の露光装置において、前記光源保持部材は金属からなることを特徴とする露光装置。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の露光装置と、像坦持体と、前記露光装置における位置決め部材に連なって設けられ前記像担持体に当接する当接部材と、を備え、
   前記光源保持部材の線膨張係数をｋ１、前記位置決め部材の線膨張係数をｋ２、前記光学素子保持部材の線膨張係数をｋ３、前記当接部材の線膨張係数をｋ４、前記光源素子の光束射出面と前記光学素子の光束入射面間の距離をＬ１、前記位置決め部材の前記光源保持部材を支持する位置から光源素子の光束射出方向の先端までの距離をＬ２、前記光源保持部材における前記光源素子と接する位置から前記位置決め部材により支持される位置までの距離をＬ４、前記当接部材における前記位置決め部材と接する位置から前記像担持体と接する位置までの距離をＬ５とした場合、次の式（１）を満足することを特徴とする画像形成装置。
   Ｌ２・ｋ２＋Ｌ５・ｋ４＝２Ｌ１・ｋ３＋Ｌ４・ｋ１ ・・・（１）
8. 請求項７記載の画像形成装置において、
   ｋ２＞ｋ４であることを特徴とする画像形成装置。
9. 複数の発光素子が一次元または二次元方向に配列されている光源素子と、前記光源素子を保持する光源保持部材と、前記光源素子からの発光を像担持体上に集光する光学素子と、前記光学素子を前記光源保持部材上で前記光源素子と所定間隔となるように保持する光学素子保持部材と、前記光源保持部材上の光源素子と前記像担持体とが所定間隔となるように該像坦持体上で前記光源保持部材を支持する位置決め部材と、を備える露光装置と、
   像坦持体と、
   前記露光装置における位置決め部材に連なって設けられ前記像担持体に当接する当接部材と、を備え、
   前記位置決め部材の前記光源保持部材を支持する位置は、前記光源素子の光束射出方向において前記光源素子の発光点位置と同位置、または前記光源素子の発光点位置から見て前記像坦持体とは反対側にあり、
   前記当接部材は、前記位置決め部材の底面側の角あるいは縁と当接して該位置決め部材を支持する溝であって、前記光源素子の光束射出方向に進むにつれてその間口が徐々に狭くなる溝を有していることを特徴とする画像形成装置。
10. 請求項９記載の画像形成装置において、
    前記当接部材の溝は、Ｖ字形状または所定の傾斜角度を有する２つの斜面を有する形状であることを特徴する画像形成装置。
11. 請求項９または１０記載の画像形成装置において、
    前記位置決め部材の線膨張係数をｋ２、前記光学素子保持部材の線膨張係数をｋ３とした場合、ｋ３≦ｋ２であることを特徴とする画像形成装置。
12. 請求項９〜１１のいずれかに記載の画像形成装置において、
    前記位置決め部材の線膨張係数をｋ２、前記当接部材の線膨張係数をｋ４とした場合、ｋ２＞ｋ４であることを特徴とする画像形成装置。
13. 請求項９〜１２のいずれかに記載の画像形成装置において、
    前記光源保持部材は単数または複数の部品から構成されており、
    前記位置決め部材は、前記光源素子を保持する部品を直接支持することを特徴とする画像形成装置。
14. 請求項９〜１３のいずれかに記載の画像形成装置において、
    前記光源保持部材は金属からなることを特徴とする画像形成装置。

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