JP2023087453A - 露光ヘッド及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高出力化を図ることができる。【解決手段】Ｙ方向に移動可能な感光ドラムの帯電された表面を露光して静電潜像を形成する露光ヘッド３０において、Ｘ方向に並んで配列された複数の発光素子を有する複数の発光基板１４１－１，２４１－１，…，１４１－ｍ，２４１－ｍを、Ｘ方向に沿って、かつ、Ｙ方向に互い違いに配置した発光基板群４１であって、Ｙ方向の一方側に配置された第１発光基板群１４１と、Ｙ方向の他方側に配置された第２発光基板群２４１と、を有する発光基板群４１と、第１発光基板群１４１に設けられた複数の発光素子から出射された光を感光ドラムの表面に集光する第１ロッドレンズアレイ１５０と、第２発光基板群２４１に設けられた複数の発光素子から出射された光を感光ドラムの表面に集光する第２ロッドレンズアレイ２５０と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、電子写真方式等により現像剤を利用して画像を形成する画像形成装置に適用するための露光ヘッド及び画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式のプリンタなどの画像形成装置においては、ＬＥＤや有機ＥＬなどを用いた露光ヘッドを用いて、感光ドラムを露光し、潜像形成を行う方式が一般的に知られている。露光ヘッドは、一般に、感光ドラムの長手方向に配列した発光素子列と、発光素子列の光を感光ドラム上に結像するロッドレンズアレイとを備えている。ＬＥＤや有機ＥＬとしては、発光面からの光の照射方向がロッドレンズアレイの光軸と同一方向となる面発光形状を有する構成が知られている。

ここで、感光ドラムの長手方向に関して、発光素子列は、感光ドラム上における画像領域幅に応じて長さが決まり、プリンタの解像度に応じて素子間隔（ピッチ）が決まる。例えば、１２００ｄｐｉのプリンタの場合、画素の間隔（ピッチ）は約２１．１６μｍ（小数点３桁以降は省略）であるため、素子間隔も２１．１６μｍとなる。このような露光ヘッドを用いたプリンタでは、レーザビームをポリゴンモータで偏向走査するレーザ走査方式のプリンタと比較して、使用する部品数が少ないため、装置の小型化及び低コスト化が容易である。そして、このような露光ヘッドとして透明のガラス基板上にＴＦＴ回路と有機ＥＬを用いた露光ヘッドが提案されている（特許文献１参照）。この露光ヘッドは、透明のガラス基板上にＴＦＴ回路を形成し、さらにその上に有機ＥＬ発光層を形成し、透明のガラス基板を通して有機ＥＬ発光層からの光を取り出す構成を有している（特許文献１の図６参照）。

特開２０１７－１８３４３６号公報

しかしながら、特許文献１に記載した露光ヘッドでは、有機ＥＬ発光層からの光をガラス基板側から取り出すため、ＴＦＴ回路の配線などにより光が遮られ、光の利用効率が悪く低出力であった。このように、有機ＥＬは低出力であるため、ＰＯＤ（Ｐｒｉｎｔ Ｏｎ Ｄｅｍａｎｄ）などの高速用途に対応するためには感光ドラムの表面への光量が不足する虞があるという課題があった。

本発明は、高出力化を図ることができる露光ヘッド及び画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の露光ヘッドは、第１方向に移動可能な像担持体の帯電された表面を露光して静電潜像を形成する露光ヘッドにおいて、前記第１方向に交差する第２方向に並んで配列された複数の発光素子を有する複数の発光基板を、前記第２方向に沿って、かつ、前記第１方向に互い違いに配置した発光基板群であって、前記第１方向の一方側に配置された第１発光基板群と、前記第１方向の他方側に配置された第２発光基板群と、を有する発光基板群と、前記第１発光基板群に設けられた複数の前記発光素子から出射された光を前記像担持体の表面に集光する第１レンズアレイと、前記第２発光基板群に設けられた複数の前記発光素子から出射された光を前記像担持体の表面に集光する第２レンズアレイと、を備えることを特徴とする。

また、本発明の画像形成装置は、像担持体と、前記像担持体の表面を帯電する帯電手段と、上記の露光ヘッドと、前記露光ヘッドにより前記像担持体の表面に形成された静電潜像を現像剤により現像する現像手段と、現像された像を記録材に転写する転写手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、高出力化を図ることができる。

実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。 実施形態に係る露光ヘッドの周辺構成であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。 実施形態に係る露光ヘッドの構成であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ－Ａ線で切断した断面図である。 実施形態に係る第１ロッドレンズアレイを示す平面図である。 実施形態に係る第１発光体を示す平面図である。 実施形態に係る第１発光体と第１ロッドレンズアレイとの関係を示す断面図である。 実施形態に係る発光素子及びロッドレンズアレイとの距離との関係を示すグラフであり、（ａ）は結像位置ずれとの関係、（ｂ）は光量との関係である。 実施形態に係る第１発光体と第２発光体との位置を示す平面図である。 実施形態に係る第１発光素子と第２発光素子との位置を示す平面図である。

以下、本発明の実施形態を、図１～図９を参照しながら詳細に説明する。本実施形態では、画像形成装置１の一例として電子写真方式を用いて記録媒体に画像を形成するタンデム型のフルカラープリンタについて説明している。尚、画像形成装置１としては、複数の画像形成部を並べて配置したタンデム型には限られず、円筒状に配置したロータリ型であってもよい。また、感光体から記録媒体であるシートＳに直接トナー像を転写する直接転写方式には限られず、中間転写体に一次転写した後にシートＳに二次転写する中間転写方式であってもよい。更には、フルカラーであることにも限られず、モノクロやモノカラーであってもよい。記録媒体はシートＳであり、普通紙の他に、コート紙等の特殊紙、封筒やインデックス紙等の特殊形状からなる記録材、及びオーバーヘッドプロジェクタ用のプラスチックフィルムや布などを含むものとする。

［画像形成装置］
図１に画像形成装置１の構成を示す。画像形成装置１は、スキャナ部２と、画像形成部ＰＣ，ＰＭ，ＰＹ，ＰＫと、定着部３と、給送部４と、これらを制御する不図示の制御部とを備えている。スキャナ部２は、原稿台に置かれた原稿に対して、光を当てて原稿画像を光学的に読み取り、その像を電気信号に変換して画像データを作成する。

画像形成部ＰＣは、シアントナーを用いてシアン画像を形成する。画像形成部ＰＭは、マゼンタトナーを用いてマゼンタ画像を形成する。画像形成部ＰＹは、イエロートナーを用いてイエロー画像を形成する。画像形成部ＰＫは、ブラックトナーを用いてブラック画像を形成する。各画像形成部ＰＣ，ＰＭ，ＰＹ，ＰＫの構成は、収容しているトナーの色が異なる以外は基本的に同様であるため、以下ではイエローの画像形成部ＰＹを例にして画像形成部ＰＹの構成及び画像形成プロセスについて説明する。

画像形成部ＰＣ，ＰＭ，ＰＹ，ＰＫでは、像担持体の一例である移動可能な感光ドラム５を回転駆動し、帯電手段の一例である帯電器６によって感光ドラム５の表面を帯電させる。露光ヘッド３０は、画像データに応じて発光し、静電潜像を形成する。露光ヘッド３０の詳細については、後述する。現像手段の一例である現像器７は、露光ヘッド３０により感光ドラム５の表面に形成された静電潜像を現像剤（トナー）により現像する。転写手段の一例である転写部８は、現像されたトナー像を転写ベルト９上に搬送されたシートＳに転写する。

各画像形成部ＰＣ，ＰＭ，ＰＹ，ＰＫでは、一連の電子写真プロセス（帯電、露光、現像、転写）を行い、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の順に画像を重ね合わせることで、フルカラーの画像を形成する。各画像形成部ＰＣ，ＰＭ，ＰＹ，ＰＫは、画像形成部ＰＣの作像開始から所定時間経過後に、画像形成部ＰＭ，ＰＹ，ＰＫの作像動作を順次実行していく。

転写ベルト９の対向位置には、光学センサ１０が配置されており、各画像形成部ＰＣ，ＰＭ，ＰＹ，ＰＫ間の色ズレ量を導出するため、転写ベルト９上に印刷されたテストチャートの位置検出を行う。ここで導出された色ズレ量は、不図示の画像コントローラ部に通知され、各色の画像位置が補正される。この制御によって、シートＳ上に色ズレのないフルカラートナー像が転写される。

画像形成装置１には、内蔵された給送ユニット１１と、外部給送ユニット１２と、手差し給送ユニット１３とが設けられている。給送部４では、これらの給送ユニット１１，１２，１３のうち、予め指示された給送ユニット１１，１２，１３からシートＳを給送し、レジストローラ１４まで搬送する。レジストローラ１４は、画像形成部ＰＣ，ＰＭ，ＰＹ，ＰＫにおいて形成されたトナー像がシートＳ上に転写されるタイミングで、転写ベルト９上にシートＳを搬送する。

定着部３は、ローラの組み合わせによって構成され、ハロゲンヒータ等の熱源を内蔵し、転写ベルト９上からトナー像が転写されたシートＳ上のトナーを、熱と圧力によって溶解及び定着し、排出ローラ１５にて画像形成装置１の外部に排出する。制御部は、ＭＦＰ全体を制御するＭＦＰ制御部と通信して、その指示に応じて制御を実行する。制御部は、スキャナ部２と、画像形成部ＰＣ，ＰＭ，ＰＹ，ＰＫと、定着部３と、給送部４との各部の状態を管理しながら、全体が調和を保って円滑に動作できるよう指示を行う。

［露光ヘッドの概要］
次に、感光ドラム５に露光を行う露光ヘッド３０の概要について、図２（ａ），（ｂ）を用いて説明する。図２（ａ）に、感光ドラム５に対する露光ヘッド３０の配置の様子を示す。感光ドラム５と露光ヘッド３０とは、長手方向を平行にして対向して配置されている。ここで、感光ドラム５の回転方向（移動方向）を第１方向としてのＹ方向とし、方向Ｙに交差（ここでは直交）する方向を第２方向としてのＸ方向とする。即ち、Ｘ方向は主走査方向であり、Ｙ方向は副走査方向である。

図２（ｂ）に、露光ヘッド３０の断面図を示す。露光ヘッド３０は、プリント基板３１と、プリント基板３１に設けられた第１発光素子群１４０及び第２発光素子群２４０と、第１ロッドレンズアレイ１５０及び第２ロッドレンズアレイ２５０と、これらを取り付けるハウジング３２とを有している。本実施形態では、発光素子群１４０，２４０及びロッドレンズアレイ１５０，２５０はそれぞれ２列ずつ設けられており、Ｘ方向を長手方向としてＹ方向に平行に並んで配置されている。

発光素子群１４０，２４０から出射した光は、ロッドレンズアレイ１５０，２５０により感光ドラム５に集光する。露光ヘッド３０及び感光ドラム５は、不図示の取付部材によって、それぞれ画像形成装置１に取り付けられている。尚、本実施形態では、レンズとしてロッドレンズアレイ１５０，２５０を使用する場合について説明しているが、これには限られず、他の構成のレンズであってもよい。

感光ドラム５及び第１ロッドレンズアレイ１５０の間の距離と、第１ロッドレンズアレイ１５０及び第１発光素子群１４０の間の距離とは、それぞれ所定の間隔となるように配置される。同様に、感光ドラム５及び第２ロッドレンズアレイ２５０の間の距離と、第２ロッドレンズアレイ２５０及び第２発光素子群２４０の間の距離とは、それぞれ所定の間隔となるように配置される。これにより、第１発光素子群１４０からの出射光が第１ロッドレンズアレイ１５０を介して感光ドラム５上に結像され、第２発光素子群２４０からの出射光が第２ロッドレンズアレイ２５０を介して感光ドラム５上に結像されるようにしている。

工場において露光ヘッド３０を組み立てる際は、露光ヘッド３０単体で組み立て調整作業を行い、集光位置でのスポットを所定サイズに調整するピント調整及び光量調整が行われる。このため、ピント調整時においては、ロッドレンズアレイ１５０，２５０と発光素子群１４０，２４０との距離が所望の値となるように、ロッドレンズアレイ１５０，２５０の取付位置の調整が行われる。また、光量調整時においては、各発光素子を個別に順次発光させていき、ロッドレンズアレイ１５０，２５０を介して集光させた光が、所定光量になるように各発光素子の駆動電流が調整される。このようにして、露光ヘッド３０は、画像データに応じて発光し、配列された発光素子群１４０，２４０のチップ面で発光した光を、ロッドレンズアレイ１５０，２５０によって感光ドラム５に集光し、静電潜像を形成する。

［露光ヘッドの構成］
次に、露光ヘッド３０の詳細な構成について、図３（ａ），（ｂ）を用いて説明する。図３（ａ）は、露光ヘッド３０の平面概略図である。プリント基板３１は、本実施形態では例えば一般的なガラスエポキシプリント基板としている。プリント基板３１には、第１発光基板群１４１と、第１発光基板群１４１に対してＹ方向に離間させて配置した第２発光基板群２４１とが設けられている。これら第１発光基板群１４１及び第２発光基板群２４１により発光基板群４１が構成されている。

第１発光基板群１４１は、例えばＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：薄膜トランジスタ）が形成されている透明ガラス基板である第１発光基板１４１－１，…，１４１－ｍの集合体からなる。第２発光基板群２４１は、例えばＴＦＴが形成されている透明ガラス基板である第２発光基板２４１－１，…，２４１－ｍの集合体からなる。本実施形態では、それぞれｍ個の集合体としており、ｍは適宜設定することができる。発光基板群４１は、複数の第１発光基板１４１－１，…，１４１－ｍと複数の第２発光基板２４１－１，…，２４１－ｍとを、Ｘ方向に沿って、かつ、Ｙ方向に互い違いに千鳥状に配置してなる。即ち、発光基板群４１は、千鳥状に配置された複数の発光基板の集合体であり、Ｙ方向の一方側に配置された第１発光基板群１４１と、Ｙ方向の他方側に配置された第２発光基板群２４１と、を有する。

第１発光素子群１４０は、第１発光体１４０－１，…，１４０－ｍの集合体からなる。第１発光基板１４１－１，…，１４１－ｍには、それぞれ第１発光体１４０－１，…，１４０－ｍが設けられている。第１発光基板１４１－１，…，１４１－ｍには、第１発光体１４０－１，…，１４０－ｍを駆動するための第１ドライバＩＣ１４２－１，…，１４２－ｍが設けられている。

第２発光素子群２４０は、第２発光体２４０－１，…，２４０－ｍの集合体からなる。第２発光基板２４１－１，…，２４１－ｍには、それぞれ第２発光体２４０－１，…，２４０－ｍが設けられている。第２発光基板２４１－１，…，２４１－ｍには、第２発光体２４０－１，…，２４０－ｍを駆動するための第２ドライバＩＣ２４２－１，…，２４２－ｍが設けられている。

図３（ｂ）は、図３（ａ）中のＡ－Ａ断面図であり、図中のＺ方向は光軸方向を示す。例えば、第１発光基板１４１－１には、第１発光体１４０－１がプリント基板３１側に向けて設けられている。また、第１発光基板１４１－１とプリント基板３１との間には、第１発光体１４０－１を封止するための第１封止基板１４３－１が介在されている。本実施形態では、第１発光体１４０－１として有機ＥＬを用いている。有機ＥＬは水分に弱いため、第１封止基板１４３－１で第１発光体１４０－１が含まれるように第１封止基板１４３－１に封止空間１４４－１を形成し、第１発光体１４０－１を外気から遮断している。同様に、他の箇所においても、発光基板とプリント基板３１との間に、第１封止基板や第２封止基板２４３－１などが設けられ、封止空間２４４－１などを形成して発光体を外気から遮断している。

第１ロッドレンズアレイ１５０は、Ｙ方向に並んだ２列のロッドレンズを有する第１側部１５０ａ及び第２側部１５０ｂが、それぞれ第１発光体１４０－１に対向するように配置されている。第１発光体１４０－１のＹ方向の中心と、第１ロッドレンズアレイ１５０のＹ方向の中心とは、一致するように配置することが好ましい。同様に、第２ロッドレンズアレイ２５０は、Ｙ方向に並んだ２列のロッドレンズを有する第１側部２５０ａ及び第２側部２５０ｂが、それぞれ第２発光体２４０－１に対向するように配置されている。第２発光体２４０－１のＹ方向の中心と、第２ロッドレンズアレイ２５０のＹ方向の中心とは、一致するように配置することが好ましい。尚、各ロッドレンズアレイ１５０，２５０は、例えば不図示のブラケットに接着剤で固定されており、各ロッドレンズアレイ１５０，２５０と各発光素子群１４０，２４０との距離が感光ドラム５上で適切なスポット径となるように調整されている。

［ロッドレンズアレイ］
ロッドレンズアレイ１５０，２５０は、Ｙ方向に２列のセルフォック（登録商標）レンズが一体となったセルフォック（登録商標）レンズアレイをＹ方向に２列配置してなるようにしている。第１ロッドレンズアレイ１５０は第１レンズアレイの一例であり、第２ロッドレンズアレイ２５０は第２レンズアレイの一例である。第１ロッドレンズアレイ１５０及び第２ロッドレンズアレイ２５０は同様の構成であるので、以下では代表して第１ロッドレンズアレイ１５０について説明する。

第１ロッドレンズアレイ１５０について、図４を用いて説明する。図４は、第１ロッドレンズアレイ１５０の平面概略図である。図４に示すように、第１ロッドレンズアレイ１５０は直径がＤであるロッドレンズ１５１がＹ方向及びＸ方向に二次元配列された構成である。ロッドレンズ１５１の直径Ｄは大きい方が光の利用効率が高く、発光素子に必要とされる光量が小さくなるという利点があるが、他方、焦点深度が浅くなり、ピントがずれやすくなる。また、レンズ収差が大きくなるために集光したスポット形状が悪化しやすく、画質が低下するという問題がある。一方、直径Ｄが小さいと焦点深度が深く、ピントずれしにくくなり、スポット形状も良好で鮮鋭な画像が得られるが、光の利用効率が低く、光量が不足しやすいという問題がある。

そこで、本実施形態では、直径Ｄを大きくせずに、Ｙ方向に数を増やして光量を確保することで画質の低下を抑えながら、十分な光量を確保するようにしている。本実施形態においては、第１ロッドレンズアレイ１５０として、直径Ｄ＝２７０μｍのロッドレンズ１５１の列（第１側部１５０ａ及び第２側部１５０ｂ）をＹ方向に２列配置した構成を採用している。尚、第２ロッドレンズアレイ２５０についても同様としている。

［発光素子群構成］
次に、第１発光素子群１４０を構成する第１発光体１４０－１，…，１４０－ｍと、第２発光基板群２４１を構成する第２発光体２４０－１，…，２４０－ｍとの構成について、図５を用いて説明する。尚、第１発光体１４０－１，…，１４０－ｍ及び第２発光体２４０－１，…，２４０－ｍは、いずれも同様の構成であるので、以下では代表して第１発光体１４０－１について説明する。

図５に、第１発光体１４０－１の拡大図を示す。図５に示すように、第１発光体１４０－１は、Ｘ方向及びＹ方向にそれぞれ複数の発光素子１４５を配列して構成されている。即ち、複数の発光素子１４５は、それぞれＸ方向及びＹ方向に並んで配置されている。本実施形態では、発光素子１４５の大きさ及び形状は、直径６０μｍの円形としている。発光素子１４５としては円形には限られず、例えば、長円や、矩形や六角形などの多角形も用いることができる。本実施形態では、発光素子１４５をＹ方向に８個並べ、Ｙ方向の幅Ｗは４８０μｍとした。また、発光素子１４５のＹ方向の配列は複数でなく、単列でも良い。この場合、発光素子１４５の形状は、例えばＹ方向の寸法をＸ方向の寸法よりも大きくした長方形状や長円形状を用いても良い。

本実施形態では、Ｙ方向に隣接する発光素子１４５同士について、Ｘ方向へ主走査解像度に相当する距離だけずらして配置するようにしている。例えば、発光素子１４５－１と発光素子１４５－２については、各発光素子１４５－１，１４５－２の重心間のＸ方向への距離Ｘ０を、１２００ｄｐｉに相当する２１．１６μｍとしている。他の発光素子１４５についても同様である。

ここで、感光ドラム５の回転方向でもあるＹ方向に関して、最も上流側に配置された発光素子を、第１発光素子の一例として発光素子１４５－１とする。また、Ｙ方向に関して、発光素子１４５－１にＸ方向に隣接する発光素子列のＹ方向上流側から５番目の発光素子を、第２発光素子の一例として発光素子１４５－３とする。本実施形態では、発光素子１４５－１と発光素子１４５－３とは、Ｘ方向に関して同じ位置に配置されるようにしている。この場合、発光素子１４５－１が発光して感光ドラム５の所定の領域を露光後、所定の時間Δｔの後に発光素子１４５－３を発光させれば発光素子１４５－１が露光したのと同じ場所を露光することができる。即ち、同じ発光基板１４１－１（図３（ａ）参照）に設けられた複数の発光素子１４５は、同じ位置を露光するようにＹ方向に離れて配置された発光素子１４５－１と発光素子１４５－３とを含む。このように、発光素子１４５－１及び発光素子１４５－３が多重露光を行うことにより、発光素子１４５－１及び発光素子１４５－３の個々の光量の倍の光量で露光することができる。同様に、Ｙ方向に関して２番目の発光素子と６番目の発光素子、３番目の発光素子と７番目の発光素子、４番目の発光素子と８番目の発光素子も、それぞれＸ方向に関して同じ位置に配置して多重露光を行うようにしている。

図５に示すように、発光素子１４５－１，１４５－３の各重心間のＹ方向の距離をｄとし、プロセス速度をｖとすると、発光素子１４５－１，１４５－３の発光タイミングの差△ｔは、数式１により算出できる。
△ｔ＝ｄ／ｖ ・・・（数式１）

本実施形態では、距離ｄは２４０μｍであり、プロセス速度ｖを６００ｍｍ／ｓとすると、△ｔは数式１より０．４ｍｓである。このため、発光素子１４５－１を発光させた後、０．４ｍｓ後に発光素子１４５－３を発光させることで、感光ドラム５上の同じ個所を発光素子１４５－１，１４５－３を用いて露光することができる。このように、Ｙ方向に発光素子１４５を増やすことにより、多重露光によって十分な光量を得ることができる。

［発光体の副走査方向の幅］
一方、Ｙ方向に発光素子１４５を増やせば多重露光により発光素子１４５に必要とされる光量は小さくなるが、第１発光体１４０－１のＹ方向の幅Ｗが大きくなれば弊害が生じる虞がある。図６に、ピントがずれている時の概略図を示す。図６では、実線の位置にある第１発光体１４０－１と、二点鎖線の位置にある第１発光体１４０－１とを比較している。実線の位置にある第１発光体１４０－１では、第１ロッドレンズアレイ１５０と中心線が一致しているため、感光ドラム５の表面上で位置ずれを発生していない。これに対し、二点鎖線の位置にある第１発光体１４０－１では、第１ロッドレンズアレイ１５０と中心線が距離ｄ１だけずれているため、感光ドラム５の表面上で距離ｄ２の位置ずれを発生している。

図６に示すようにピントがずれている場合、第１発光体１４０－１と第１ロッドレンズアレイ１５０との中心の距離が大きくなると、感光ドラム５上に結像する位置が大きくずれてしまう。図７（ａ）は、第１ロッドレンズアレイ１５０及び光源の距離と、ピントずれが発生した場合のドラム上での結像位置の称呼からのずれ量との関係を示したグラフであり、ピントが１００μｍずれた場合の値を示している。図７（ａ）に示すように、幅Ｗが大きくなることに伴って発光素子が第１ロッドレンズアレイ１５０の中心から離れることにより、感光ドラム５上の結像位置の称呼からのずれが増大してしまう。

また、図５に示すＹ方向の幅Ｗが大きくなると、別の問題も発生する虞がある。図７（ｂ）に、第１ロッドレンズアレイ１５０及び発光素子の距離と、感光ドラム５上に結像する光量との関係を示す。感光ドラム５上に結像する光量は、発光素子と第１ロッドレンズアレイ１５０の中心までの距離が０の時の値で正規化している。図７（ｂ）に示すように、発光素子が第１ロッドレンズアレイ１５０の中心から離れると感光ドラム５上に結像する光量が低下していく。よって、本実施形態のような光学特性を持つ構成では、第１ロッドレンズアレイ１５０については、第１発光素子群１４０のＹ方向の中心から２００μｍ以内に配置するのが望ましい。同様に、第２ロッドレンズアレイ２５０については、第２発光素子群２４０のＹ方向の中心から２００μｍ以内に配置するのが望ましい。

図７（ａ），（ｂ）に示すように、発光素子群１４０，２４０のＹ方向の幅Ｗを大きくしていくと感光ドラム５上での結像位置ずれ及び光量低下という問題が生じる虞がある。このため、発光素子群１４０，２４０のＹ方向の幅Ｗはある程度に抑えながら、光量を得ることが望ましい。

［副走査方向の間隔］
また、Ｙ方向に隣接する発光体１４０－１，２４０－１のＹ方向の距離Ｙ０（ピッチ）について、図８を用いて説明する。複数の発光体１４０－１，２４０－１のＹ方向の距離Ｙ０を近づけすぎると、隣接するロッドレンズアレイ１５０，２５０へ光が入射し、感光ドラム５上に結像させて画像の濃度が他のＸ方向の位置と異なってしまう虞がある。これは、例えば図３（ｂ）において、第１発光素子群１４０からの出射光が第２ロッドレンズアレイ２５０によって感光ドラム５上に結像するような場合である。このため、発光素子群１４０，２４０のＹ方向の距離Ｙ０は、このような問題が起きない程度に離しておく必要がある。

図８に示すように、第１発光体１４０－１の隣接する第２発光体２４０－１に最も近い発光素子端と、隣接する第２発光体２４０－１のＹ方向の中心との距離をＬとする。ロッドレンズアレイ１５０，２５０の中心から光源が離れると光量が感光ドラム５上に結像する光量が低下していくので、距離Ｌはこの光量が十分小さくなるようにする必要がある。図７（ｂ）に示すように、第１ロッドレンズアレイ１５０から約５００μｍ離れると光量は２０％程度にまで減少し、約７００μｍ以上離れるとほぼ光量が０になるので、距離Ｌは５００μｍ以上であることが好ましく、より好ましくは７００μｍ以上である。

即ち、第１発光基板群１４１と第２ロッドレンズアレイ２５０とのＹ方向の距離は、第１発光素子群１４０から出射された光量のうちの第２ロッドレンズアレイ２５０に入射する光量が２０％以下になるように設置される。また、第２発光基板群２４１と第１ロッドレンズアレイ１５０とのＹ方向の距離は、第２発光素子群２４０から出射された光量のうちの第１ロッドレンズアレイ１５０に入射する光量が２０％以下になるように設置される。

しかしながら、距離Ｌを離しすぎると別の問題が発生する。発光素子群１４０，２４０及び感光ドラム５のＸ方向は平行であることが望まれるが、組立誤差を常に０にすることは困難であり、発光素子群１４０，２４０及び感光ドラム５のＸ方向で組立誤差による角度θが発生する可能性がある。組立誤差を±０．１ｍｍ、発光素子群１４０，２４０のＸ方向の長さを３４０ｍｍとすると、数式２が求められる。
ｔａｎθ＝０．１×２／３４０ ・・・（数式２）

ここで、設計上同じＸ方向位置にあり、Ｙ方向に最も離れている発光素子が角度θのときにＸ方向にどれだけずれるかを算出する。例えば、図８では設計上同じＸ方向位置にあり、Ｙ方向に最も離れている発光素子は発光素子１４５－１と発光素子２４５－１であるので、これら発光素子１４５－１，２４５－１だけ抜き出し、角度θのときの位置関係を図９に示す。発光素子１４５－１，２４５－１のＹ方向の距離を距離ｄＹとし、Ｘ方向の距離を距離ｄＸとすると、角度θの時に数式３の関係になる。
ｄＸ＝ｄＹ×ｔａｎθ ・・・（数式３）

ここで、結像の位置ずれは５μｍを超えると視認されやすくなるので、距離ｄＸは５μｍ以下に抑える必要がある。従って数式２及び数式３より数式４が求められる。
ｄＹ≦（３４０／（０．１×２））×０．００５＝８．５（ｍｍ）・・・（数式４）

本実施形態の場合、図８に示すように、設計上の発光素子１４５－１，２４５－１の距離はＹ０であり、ｄ＝２４０μｍであるので、数式５のようになる。従って、第１発光素子群１４０と第２発光素子群２４０との距離Ｙ０（ピッチ）は、８．２６ｍｍ以下であることが好ましい。
ｄＹ≦Ｙ０＋０．２４（ｍｍ）
Ｙ０≦８．５－０．２４＝８．２６（ｍｍ） ・・・（数式５）

また、Ｌ＝Ｙ０－Ｗ／２であり、先に述べたようにＷ＝４８０μｍであるので、Ｌ≦８．０２ｍｍとなる。従って、距離Ｌの好ましい範囲は、０．７ｍｍ≦Ｌ≦８．０２ｍｍとなる。即ち、発光素子１４５－１と、感光ドラム５の表面において当該発光素子１４５－１と同じ位置を露光するように配置された発光素子２４５－１とは、Ｘ方向の距離が５μｍ以下になるように配置される。

上述したように、本実施形態の画像形成装置１によれば、千鳥状に配置した２列の発光基板群１４１，２４１とそれぞれに対応したロッドレンズアレイ１５０，２５０を有している。Ｙ方向に複数の発光素子を有する発光体をＸ方向に複数配置した発光素子群をＹ方向に複数配置することで、Ｙ方向の複数の発光素子を用いて多重露光を行うことができ、発光素子に対して露光に必要な光量を低減できる。このため、より高い生産性の画像形成装置１に対応できる。更に、それぞれの発光素子群に対向してロッドレンズアレイを設け、各々の発光素子群のＹ方向の中心と、ロッドレンズアレイのＹ方向の中心とを対向して配置することで、発光素子群からの光をレンズアレイに効率よく導くことができる。このため、更に高い生産性の画像形成装置１に対応できる。このように、本実施形態の画像形成装置１によれば、各発光素子群１４０，２４０を用いて多重露光を行うことにより、画質を損なうことなく高生産性に対応できる光量が確保できる露光ヘッド３０を得ることができる。このため、発光素子群を１列のみ設ける場合に比べて、光量を増加させて高出力化を図ることができる。

尚、上述した本実施形態では、各発光素子群１４０，２４０の光源として有機ＥＬを用いているが、これには限られず、ガリウムひ素ＬＥＤを用いてもよい。

１…画像形成装置、５…感光ドラム（像担持体）、６…帯電器（帯電手段）、７…現像器（現像手段）、８…転写部（転写手段）、３０…露光ヘッド、４１…発光基板群、１４１…第１発光基板群、１４１－１，１４１－ｍ…第１発光基板、１４５…発光素子、１４５－１…発光素子（第１発光素子）、１４５－３…発光素子（第２発光素子）、１５０…第１ロッドレンズアレイ（第１レンズアレイ）、２４１…第２発光基板群、２４１－１，２４１－ｍ…第２発光基板、２５０…第２ロッドレンズアレイ（第２レンズアレイ）

Claims (6)

1. 第１方向に移動可能な像担持体の帯電された表面を露光して静電潜像を形成する露光ヘッドにおいて、
   前記第１方向に交差する第２方向に並んで配列された複数の発光素子を有する複数の発光基板を、前記第２方向に沿って、かつ、前記第１方向に互い違いに配置した発光基板群であって、前記第１方向の一方側に配置された第１発光基板群と、前記第１方向の他方側に配置された第２発光基板群と、を有する発光基板群と、
   前記第１発光基板群に設けられた複数の前記発光素子から出射された光を前記像担持体の表面に集光する第１レンズアレイと、
   前記第２発光基板群に設けられた複数の前記発光素子から出射された光を前記像担持体の表面に集光する第２レンズアレイと、を備える、
   ことを特徴とする露光ヘッド。
2. 複数の前記発光素子は、前記第１方向及び前記第２方向に並んで配置されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の露光ヘッド。
3. 同じ前記発光基板に設けられた複数の前記発光素子は、同じ位置を露光するように前記第１方向に離れて配置された第１発光素子と第２発光素子とを含む、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の露光ヘッド。
4. 前記第１発光基板群と前記第２レンズアレイとの前記第１方向の距離は、前記第１発光基板群に設けられた前記発光素子から出射された光量のうちの前記第２レンズアレイに入射する光量が２０％以下になるように設置され、
   前記第２発光基板群と前記第１レンズアレイとの前記第１方向の距離は、前記第２発光基板群に設けられた前記発光素子から出射された光量のうちの前記第１レンズアレイに入射する光量が２０％以下になるように設置される、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の露光ヘッド。
5. 前記第１発光基板群に設けられた前記発光素子と、前記像担持体の表面において当該発光素子と同じ位置を露光するように前記第２発光基板群に配置された前記発光素子とは、前記第２方向の距離が５μｍ以下になるように配置される、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の露光ヘッド。
6. 像担持体と、
   前記像担持体の表面を帯電する帯電手段と、
   請求項１乃至５のいずれか１項に記載した露光ヘッドと、
   前記露光ヘッドにより前記像担持体の表面に形成された静電潜像を現像剤により現像する現像手段と、
   現像された像を記録材に転写する転写手段と、を備える、
   ことを特徴とする画像形成装置。

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