JP4107363B2

JP4107363B2 - Optical print head and image forming apparatus using the same

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Publication number: JP4107363B2
Application number: JP2000007519A
Authority: JP
Inventors: 浩二増田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-01-17
Filing date: 2000-01-17
Publication date: 2008-06-25
Anticipated expiration: 2020-01-17
Also published as: JP2001191579A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体走査書込方式のデジタル書込光学系に用いられる結像素子アレイに関するもので、デジタル複写機、プリンタ、デジタルファクシミリ等に適用可能なものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、デジタル複写機、プリンタ、デジタルファクシミリなどのデジタル出力機器の小型化に伴い、デジタル書込装置の小型化が要求されている。デジタル書込方式は、現在では大きく２種類に分類することができる。その一つは、半導体レーザ等の光源から出射された光束を偏向器によって光走査し、走査結像レンズによって光スポットを形成する光走査方式であり、もう一つは、ＬＥＤアレイ等の発光素子アレイから出射された光束を、結像素子アレイによって光スポットを形成する固体走査方式である。
【０００３】
上記光走査方式は、光偏向器によって光を走査するため光路長が大きくなってしまうのに対し、上記固体走査方式は、光路長を非常に短くすることが可能であるため、装置全体を小型化することができるという利点があると共に、偏向器等の機械的な駆動部品を必要としないという利点もある。
【０００４】
従来における固体走査方式のデジタル書込装置として、例えば、特開平１０−１５３７５１号公報記載のものがある。図１２（Ａ）に示すように、このデジタル書込装置に用いられている結像素子アレイ９０は、発光素子アレイ側である入射側に位置する入射面９０ａと、像担持体の被走査面側である出射側に位置する出射面９０ｂと、略直角をなす二つ一対の全反射面９０ｃとが一体的に形成された結像素子が複数個配列されたものである。結像素子アレイ９０をアレイ方向端面側から見ると、全反射面９０ｃは入射光軸に対して４５度傾いている。
【０００５】
発光素子面の１点から出た光は結像素子アレイ９０の入射面９０ａに入射し、一対の全反射面９０ｃで順に反射され、出射面９０ｂから出射して像担持体上の被走査面に至る。入射光軸と出射光軸は互いに略直角をなす。上記入射面９０ａと出射面９０ｂとの結像作用によって、発光素子面の１点の像がこれに対応する像担持体上の被走査面の１点に結ばれる。
【０００６】
上記結像素子アレイ９０には、図１２（Ｂ）に示すように、光量の最適化と、隣接している結像素子間のクロストーク光を防止するために、複数の開口部９１ａが形成されたアパーチャ部材９１が配設されている。このアパーチャ部材９１は、横断面がＬ字型の板状のものであり、図１２（Ｃ）に示すように、上記各結像素子の入射面９０ａと出射面９０ｂにそれぞれ対応するように開口部９１ａが二つの板に結像素子の配列方向に沿って一定間隔に複数形成されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような横断面がＬ字型の肉厚な板状のアパーチャ部材９１は、発光素子アレイから出射される光束の多くを遮光してしまうため、結像素子の伝達効率を低下させてしまう。特に、その厚さが結像素子アレイ９０の配列ピッチ程度以上にまで厚くなったり、配列ピッチに対してアパーチャ部材９１の開口部９１ａの径が小さくなると伝達効率の低下が顕著になる。
【０００８】
また、上述のようなアパーチャ部材９１を低コストに製造するためには、樹脂による成形が望まれるが、樹脂による成形の場合、低コストで製造できる大きさおよび厚さには限られた範囲があり、結像素子の伝達効率を低下させない程度に薄くしたり、開口部９１ａの径を大きくすることは困難である。
【０００９】
一方、近年では、書込装置の高解像度化が急速に進んでおり、６００ｄｐｉや１２００ｄｐｉなどの高解像度が要求されている。従って、結像素子に対しても高い結像性能が要求されている。
【００１０】
本発明は以上のような従来技術の問題点を解消するためになされたものであり、伝達効率を向上させると共に、結像性能を向上させることができる光プリントヘッドおよびこれを用いた画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、複数の発光素子が配列された発光素子アレイと、上記複数の発光素子からの光束をそれぞれ像担持体上に光スポットとして結像するために、複数の結像素子が配列された結像素子アレイと、各開口がそれぞれの結像素子に対応して形成された遮光部材と、を備えた光プリントヘッドにおいて、上記結像素子アレイの配列ピッチをＰ、上記遮光部材の各開口の配列方向の開口径をＡｐｘとしたとき、
Ｐ≦１ｍｍ
０．８≦Ａｐｘ／Ｐ＜１．０
を満たし、上記結像素子アレイは、等価な結像素子が複数個一体形成されて配列されており、上記遮光部材は、上記結像素子アレイの発光素子アレイ側及び像担持体側の両方に不透明材質を用いて印刷または塗布により上記結像素子アレイと一体的に形成されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、上記結像素子は、レンズ面を有し、そのレンズ面が非球面形状であることを特徴とする。
【００１８】
請求項３記載の発明は、電子写真プロセスによって画像を形成する画像形成装置において、請求項１または２記載の光プリントヘッドを露光ユニットとして用いていることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明にかかる光プリントヘッドおよびこれを用いた画像形成装置の実施の形態について説明する。図１に示すように、結像素子アレイ１は、複数の発光素子が配列された発光素子アレイ（図示せず）の各発光素子からの光束をそれぞれ像担持体上に光スポットとして結像するためのものであり、発光素子アレイ側である入射側に位置する入射面１ａと、像担持体の被走査面側である出射側に位置する出射面１ｂと、略直角をなす二つ一対の全反射面１ｃとが一体的に形成されてなる結像素子がα方向に複数個配列されたものであり、結像素子の配列方向（α方向）に正立等倍系をなしているものである。
【００２０】
上記二つ一対の全反射面１ｃは、互いに９０度の角度をなすルーフプリズムを構成していて、結像に作用せず、入射光軸に対し４５度傾斜されて形成されている。また、結像素子の入射面１ａと出射面１ｂの境界部分、および結像素子の入射面１ａと出射面１ｂの各縁部であって、結像素子の配列方向であるα方向に平行な縁部には、補強および組み付け時の位置精度を高めるための棒状のリブ部１ｄがα方向に沿って一体に形成されている。この実施の形態において、上記結像素子アレイ１は、ルーフプリズムレンズアレイと入射側のレンズアレイと出射側のレンズアレイとを一体成形してなるルーフプリズムレンズアレイ（ＲＰＬＡ）が用いられている。なお、図２には、図１において結像素子の配列方向であるα方向と平行なβ方向から見たときの結像素子アレイ１を示し、図３には、上記α方向の断面を示している。
【００２１】
上記結像素子アレイ１は、上述のように正立等倍系であるため、結像素子の入射面１ａと出射面１ｂの形状が等しく、光学的に等価であり、上記発光素子アレイの発光素子面の物点から入射面１ａまでの距離と、出射面１ｂから像担持体の被走査面の像点までの距離が等しくなっている。また、図示の結像素子は、レンズ面である入射面１ａと出射面１ｂが共に円弧形状に形成されているものであるが、非円弧形状にすることもできる。入射面１ａと出射面１ｂを非円弧形状にすることにより、よりレンズ周辺部での結像性能を向上させることができる。
【００２２】
また、上記結像素子アレイ１は、各結像素子の配列ピッチをＰとすると、Ｐ≦１ｍｍとなるように設定されている。固体書込方式を用いた画像形成では、画像の縦スジが問題となっている。この縦スジは、結像素子アレイの配列周期に伴って発生するものであり、結像素子アレイの配列周期を人間が最も敏感に感じる周波数帯からずらすことによって、目立ちにくくすることができる。この人間が最も敏感に感じる周波数帯は、０．５〜１サイクル／ｍｍ程度であることが知られており、従って、結像素子アレイ１の各結像素子の配列ピッチＰを１ｍｍ以下にすることにより、縦スジを目立たなくすることができ、良好な画像を得ることができる。
【００２３】
また、結像素子アレイ１の各結像素子の配列ピッチＰが１ｍｍ以下であるため、各結像素子の配列方向のレンズ径は１ｍｍ以下とすることができる。球面単レンズでは、レンズ径が大きくなるにつれて、レンズの周辺部での球面収差特性がレンズの光軸付近に比べて著しく低下する。「ザイデルの５収差」（「結像光学入門」６８頁等参照）では、入射瞳半径をＲとしたとき、球面収差はＲ³に比例し、コマ収差はＲ²に比例することが知られている。従って、各結像素子の配列方向のレンズ径は１ｍｍ以下とすることにより、レンズ周辺部での結像性能の劣化を小さく抑えることができる。
【００２４】
図示しない上記発光素子アレイの発光素子面の１点から出射した光束は、結像素子アレイ１の入射面１ａに入射し、二つの全反射面１ｃで順に反射され、出射面１ｂから出射して像担持体の被走査面に至る。入射光軸と出射光軸は互いに略９０度をなす。入射面１ａと出射面１ｂとの結像作用によって、発光素子面の１点の像がこれに対応する像担持体の被走査面の１点に結ばれる。このようにして上記発光素子アレイに配列されている多数の発光素子面の像が像担持体の被走査面上においてライン状に結ばれる。このライン方向が主走査方向であり、像担持体を回転させて副走査を行いながら発光素子アレイに配列されている多数の発光素子のオン・オフを制御することにより、像担持体の被走査面に画像を形成することができる。
【００２５】
図４には、図３と同様に、上記α方向の結像素子アレイ１の断面を示している。図４に示すように、結像素子アレイ１には、隣接している結像素子と結像素子との境界部分１１を遮るように、結像素子アレイ１の発光素子アレイ側および像担持体側の両方、すなわち、入射面１ａおよび出射面１ｂの両方の前面に遮光部材１２が別体でそれぞれ形成されている。より具体的に説明すると、上記遮光部材１２には、それぞれの結像素子の入射面１ａおよび出射面１ｂに対応するように複数の開口１２ａが形成されていて、配列方向において互いに隣接する開口１２ａと開口１２ａとの間の部分１２ｂが上記境界部分１１を遮るようになっている。この遮光部材１２としては、各結像素子の入射面１ａおよび出射面１ｂに対応して複数の開口１２ａが形成された金属平板等の薄い平板などを用いることができる。なお、図４には、出射面１ｂの前面に設けられた遮光部材１２のみを示している。
【００２６】
また、前述の通り、結像素子アレイ１の各結像素子の配列ピッチＰがＰ≦１ｍｍであるため、結像素子アレイ１の各結像素子の配列方向のレンズ径は１ｍｍ以下であり、結像性能の劣化は小さく抑えられていることから、従って、上記遮光部材１２の各開口１２ａの配列方向の開口径を十分に大きく取ることができる。すなわち、上記遮光部材１２の各開口１２ａの配列方向の開口径をＡｐｘとしたとき、
０．８≦Ａｐｘ／Ｐ＜１．０
を満たすように設定することができる。なお、各結像素子の配列方向のレンズ径をＬｘとすると、Ａｐｘ＜Ｌｘとなる。
【００２７】
上記実施の形態によれば、結像素子アレイ１の各結像素子の配列ピッチＰをＰ≦１ｍｍとすると共に、上記遮光部材１２の各開口１２ａの配列方向の開口径をＡｐｘとしたとき、０．８≦Ａｐｘ／Ｐ＜１．０を満たすようにしているため、遮光部材１２の各開口１２ａの配列方向の開口径を、結像素子アレイ１の各結像素子の配列ピッチＰに対して大きくすることができ、結像素子の伝達効率を向上させることができる。また、結像素子アレイ１の各結像素子の配列ピッチＰがＰ≦１ｍｍであるため、結像素子アレイの配列周期を人間が最も敏感に感じる周波数帯からずらすことによって縦スジを目立ちにくくすることができ、結像素子の結像性能を向上させることができる。
【００２８】
また、上記遮光部材１２は、発光素子アレイ側である入射面１ａのみに設けることもできるし、結像素子アレイ１の像担持体側である出射面１ｂのみに設けることもできる。しかしながら、前述のように、入射面１ａおよび出射面１ｂの両方に遮光部材１２をそれぞれ設けた方が、より遮光性能を向上させることができる。また、入射面１ａおよび出射面１ｂの両方に遮光部材１２を設けた場合、結像素子アレイ１の発光素子アレイ側である入射面１ａに設けられた遮光部材１２と、結像素子アレイ１の像担持体側である出射面１ｂに設けられた遮光部材１２とは、それぞれ別々に設けることもできるし、一体的に設けることもできる。一体的に設ける場合は、例えば、各面に複数の開口１２ａが形成されたＬ字型の金属平板等の薄い平板を遮光部材１２として用いることができる。
【００２９】
次に、上記遮光部材についていくつか変形例を挙げて説明する。図５に示すように、結像素子アレイ１には、隣接している結像素子と結像素子との境界部分１１を遮るように、結像素子アレイ１の発光素子アレイ側および像担持体側の両方、すなわち、入射面１ａおよび出射面１ｂの両方の前面に遮光部材１３が一体的にそれぞれ形成されている。より具体的に説明すると、上記遮光部材１３は、入射面１ａあるいは出射面１ｂの前面であり、かつ、隣接している結像素子と結像素子との境界部分１１に一体的に形成されている。従って、配列方向において遮光部材１３と遮光部材１３との間隙が、遮光部材１３の開口１３ａとなっている。この遮光部材１３としては、不透明材質のインク等を用いることができる。なお、図５には、出射面１ｂの前面に設けられた遮光部材１３のみを示している。
【００３０】
また、前述の通り、結像素子アレイ１の各結像素子の配列ピッチＰがＰ≦１ｍｍであるため、結像素子アレイ１の各結像素子の配列方向のレンズ径は１ｍｍ以下であり、結像性能の劣化は小さく抑えられていることから、従って、上記遮光部材１３の各開口１３ａの配列方向の開口径を十分に大きく取ることができる。すなわち、上記遮光部材１３の各開口１３ａの配列方向の開口径をＡｐｘとしたとき、
０．８≦Ａｐｘ／Ｐ＜１．０
を満たすように設定することができる。なお、各結像素子の配列方向のレンズ径をＬｘとすると、Ａｐｘ＜Ｌｘとなる。
【００３１】
図６には、遮光部材の別の変形例を示している。図６に示すように、結像素子アレイ１の結像素子と結像素子との境界部分には、入射面１ａおよび出射面１ｂの両方の前面に突出したリブ１４が形成されている。この各リブ１４上に遮光部材１５が一体的にそれぞれ形成されている。従って、配列方向において遮光部材１５と遮光部材１５との間隙、換言すれば、リブ１４とリブ１４との間隙が、遮光部材１５の開口１５ａとなっている。この遮光部材１５は、不透明材質を用いて印刷または塗布により形成することができる。また、図６に示すものは、遮光部材１５がリブ１４の上面のみに形成されているが、リブ１４の側面にも形成することができる。なお、図５には、出射面１ｂの前面に設けられた遮光部材１５のみを示している。
【００３２】
また、前述の通り、結像素子アレイ１の各結像素子の配列ピッチＰがＰ≦１ｍｍであるため、結像素子アレイ１の各結像素子の配列方向のレンズ径は１ｍｍ以下であり、結像性能の劣化は小さく抑えられていることから、従って、上記遮光部材１５の各開口１５ａの配列方向の開口径を十分に大きく取ることができる。すなわち、上記遮光部材１５の各開口１５ａの配列方向の開口径をＡｐｘとしたとき、
０．８≦Ａｐｘ／Ｐ＜１．０
を満たすように設定することができる。なお、各結像素子の配列方向のレンズ径をＬｘとすると、Ａｐｘ＝Ｌｘとなる。
【００３３】
いままで述べたものは、遮光部材の上記配列方向の開口についてであるが、次に、遮光部材の上記配列方向に対して直交する方向の開口について説明する。図８には、図２と同様に、結像素子の配列方向であるα方向と平行なβ方向から見たときの結像素子アレイ１を示している。図８に示すように、結像素子アレイ１には、入射面１ａおよび出射面１ｂの両方の前面に遮光部材１６が別体でそれぞれ形成されている。より具体的に説明すると、上記遮光部材１６にはそれぞれの結像素子の入射面１ａおよび出射面１ｂに対応するように開口１６ａが形成されていて、この遮光部材１６は、入射面１ａおよび出射面１ｂのレンズ面の上記配列方向に沿った周辺部を遮るように上記配列方向に伸びたリブ部１ｄの近傍に設けられている。この遮光部材１６としては、各結像素子の入射面１ａおよび出射面１ｂに対応して開口１６ａが形成された金属平板等の薄い平板などを用いることができる。
【００３４】
また、前述の通り、結像素子アレイ１の各結像素子の配列ピッチＰがＰ≦１ｍｍであるため、上記遮光部材１６の各開口１６ａの配列方向に対して直交する方向の開口径をＡｐｙとしたとき、
Ａｐｙ≧Ａｐｘであり、
１．０≦Ａｐｙ／Ｐ≦１．７５
を満たすように設定することができる。なお、各結像素子の配列方向に対して直交する方向のレンズ径をＬｙとすると、Ａｐｙ＜Ｌｙとなる。
【００３５】
上記実施の形態によれば、上記遮光部材１６の開口１６ａの配列方向に対して直交する方向の開口径をＡｐｙとしたとき、１．０≦Ａｐｙ／Ｐ≦１．７５を満たすようにしているため、遮光部材１６の開口１６ａの配列方向に対して直交する方向の開口径を、結像素子アレイ１の各結像素子の配列ピッチＰに対して大きくすることができ、結像素子の伝達効率を向上させることができる。
【００３６】
また、上記遮光部材１６は、発光素子アレイ側である入射面１ａのみに設けることもできるし、結像素子アレイ１の像担持体側である出射面１ｂのみに設けることもできる。しかしながら、前述のように、入射面１ａおよび出射面１ｂの両方に遮光部材１６をそれぞれ設けた方が、より遮光性能を向上させることができる。また、入射面１ａおよび出射面１ｂの両方に遮光部材１６を設けた場合、結像素子アレイ１の発光素子アレイ側である入射面１ａに設けられた遮光部材１６と、結像素子アレイ１の像担持体側である出射面１ｂに設けられた遮光部材１６とは、それぞれ別々に設けることもできるし、図１０に示すように一体的に設けることもできる。一体的に設ける場合は、図１０に示すように各面に開口１６ａが形成されたＬ字型の金属平板等の薄い平板を遮光部材１６として用いることができる。
【００３７】
また、図１０に示すものは、遮光部材１６が入射面１ａおよび出射面１ｂのレンズ面の上記配列方向に沿った周辺部を遮るようにリブ部１ｄに一体的に設けられているが、図９に示すように、入射面１ａおよび出射面１ｂのレンズ面の上記配列方向に沿った周辺部を遮らず、リブ１ｄだけを覆うようにすることもできる。すなわち、Ａｐｙ＝Ｌｙとなるように遮光部材１６を設けることができる。また、図９に示す場合、遮光部材１６は、不透明材質を用いて印刷または塗布により形成することができる。また、図９に示すものは、遮光部材１６がリブ１ｄの上面のみに形成されているが、リブ１ｄの側面にも形成することができる。
【００３８】
次に、上記結像素子アレイ１の配列ピッチＰを０．６ｍｍ、上記遮光部材の上記配列方向の開口径を０．５ｍｍ、上記配列方向に対して直交する方向の開口径を０．６ｍｍとした場合の具体的な光学データを挙げる。図７に示すように、上記発光素子アレイの発光素子面の物点から結像素子アレイ１の入射面１ａまでの距離をＬ１、結像素子アレイ１の出射面１ｂから像担持体の被走査面の像点までの距離をＬ２、入射面１ａから二つ一対の全反射面１ｃまでの光軸上の距離をＤ１、二つ一対の全反射面１ｃから出射面１ｂまでの光軸上の距離をＤ２とする。
【００３９】
（単位：ｍｍ）
Ｌ１＝Ｌ２＝７．０
Ｄ１＝Ｄ２＝０．７
屈折率＝１．５２５
配列ピッチ＝０．６
入射面１ａの曲率半径＝３．６７５
出射面１ｂの曲率半径＝−３．６７５
【００４０】
このとき、６００ｄｐｉの発光素子アレイを想定し、各発光素子を２０μｍ×２０μｍの完全拡散光源とした場合の像担持体の被走査面上での像高Ｈ＝０（結像素子の光軸位置に対応）でのビームスポット径（１／ｅ²径）は、上記配列方向が４２μｍ、配列方向に対して直交する方向が４０μｍというシミュレーション結果が得られ、配列方向の開口径が大きいにも関わらず、良好なビームスポット径が得られている。
【００４１】
次に、上記結像素子アレイ１の配列ピッチＰを０．６ｍｍ、上記遮光部材の上記配列方向の開口径を０．５ｍｍ、上記配列方向に対して直交する方向の開口径を１．０ｍｍとした場合の具体的な光学データを挙げる。なお、上記光学データと同様、図７に示すように、上記発光素子アレイの発光素子面の物点から結像素子アレイ１の入射面１ａまでの距離をＬ１、結像素子アレイ１の出射面１ｂから像担持体の被走査面の像点までの距離をＬ２、入射面１ａから二つ一対の全反射面１ｃまでの光軸上の距離をＤ１、二つ一対の全反射面１ｃから出射面１ｂまでの光軸上の距離をＤ２とする。
【００４２】
（単位：ｍｍ）
Ｌ１＝Ｌ２＝８．０
Ｄ１＝Ｄ２＝１．５
屈折率＝１．５２５
配列ピッチ＝０．６
入射面１ａの曲率半径＝４．２００
出射面１ｂの曲率半径＝−４．２００
【００４３】
また、入射面１ａおよび出射面１ｂは共に非球面形状であり、次式の一般的な非球面式で表すことができる。
Ｘ（Ｈ）＝Ｈ²／［Ｒ＋Ｒ√｛１−（１＋Ｋ）（Ｈ／Ｒ）²｝］
＋ＡＨ⁴＋ＢＨ⁶＋ＣＨ⁸＋ＤＨ¹⁰＋・・・
Ｒ：近軸曲率半径、Ｈ：レンズ高さ、Ｋ：円推定数、
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、・・・：定数
入射面１ａの非球面パラメータＫ＝６．９４４
Ａ＝−０．０１７４５
出射面１ｂの非球面パラメータＫ＝６．９４４
Ａ＝０．０１７４５
【００４４】
このとき、１２００ｄｐｉの発光素子アレイを想定し、各発光素子を１０μｍ×１０μｍの完全拡散光源とした場合の像担持体の被走査面上での像高Ｈ＝０（結像素子の光軸位置に対応）でのビームスポット径（１／ｅ²径）は、上記配列方向が１３μｍ、配列方向に対して直交する方向が１６μｍというシミュレーション結果が得られ、配列方向に対して直交する方向の開口径が大きいにも関わらず、良好なビームスポット径が得られている。
【００４５】
また、上記光プリントヘッドは、電子写真プロセスによって画像を形成する画像形成装置の露光ユニットとして用いることができる。図１１に示すように、像担持体７２の周囲には、帯電ユニット９０、発光素子アレイと結像素子アレイとからなる光プリントヘッドで構成された露光ユニット９１、現像ユニット９２、転写ユニット９３、定着ユニット９４、除電ユニット９５、クリーナユニット９６等が配置されている。周知の通り、電子写真プロセスにおいては、光プリントヘッドからの光スポットを像担持体７２上に照射することにより像担持体７２上に潜像を形成し（露光）、その潜像にトナーを付着させてトナー像を形成し（現像）、そのトナー像を記録紙に転写し（転写）、圧力や熱によって記録紙に定着させる（定着）ことにより画像を形成している。
【００４６】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、複数の発光素子が配列された発光素子アレイと、上記複数の発光素子からの光束をそれぞれ像担持体上に光スポットとして結像するために、複数の結像素子が配列された結像素子アレイと、各開口がそれぞれの結像素子に対応して形成された遮光部材と、を備えた光プリントヘッドにおいて、上記結像素子アレイの配列ピッチをＰ、上記遮光部材の各開口の配列方向の開口径をＡｐｘとしたとき、
Ｐ≦１ｍｍ
０．８≦Ａｐｘ／Ｐ＜１．０
を満たしているため、結像素子の伝達効率を向上させることができると共に、結像素子の結像性能を向上させることができる。
また、上記遮光部材は、上記結像素子アレイの発光素子アレイ側及び像担持体側の両方に設けられるため、より遮光性能を高めることができる。上記結像素子アレイは、等価な結像素子が複数個一体形成されて配列されており、上記遮光部材は、不透明材質を用いて印刷または塗布により結像素子アレイと一体的に形成されているため、遮光部材と結像素子アレイとの位置調整を不用にすることができる。
【００４８】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明において、上記結像素子は、レンズ面を有し、そのレンズ面が非球面形状であるため、結像素子の結像性能をさらに向上させることができる。
【００５３】
請求項３記載の発明によれば、電子写真プロセスによって画像を形成する画像形成装置において、請求項１または２記載の光プリントヘッドを露光ユニットとして用いているため、露光ユニットの光出力を増加させることができ、印刷速度を速くすることができると共に、発光素子アレイの発光出力を下げることができ、省エネルギー化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる光プリントヘッドおよびこれを用いた画像形成装置の実施の形態に適用可能な結像素子アレイを示す部分斜視図である。
【図２】上記結像素子アレイを示す側面図である。
【図３】上記結像素子アレイを示す横断面図である。
【図４】本発明に適用可能な遮光部材が設けられた上記結像素子アレイを示す横断面図である。
【図５】別の遮光部材が設けられた上記結像素子アレイを示す横断面図である。
【図６】さらに別の遮光部材が設けられた上記結像素子アレイを示す横断面図である。
【図７】上記結像素子アレイの光学的配置を示す側面図である。
【図８】さらに別の遮光部材が設けられた上記結像素子アレイを示す横断面図である
【図９】さらに別の遮光部材が設けられた上記結像素子アレイを示す横断面図である
【図１０】さらに別の遮光部材が設けられた上記結像素子アレイを示す横断面図である
【図１１】像担持体の周囲に配置される各種ユニットを示す配置図である。
【図１２】従来のアパーチャ部材が適用された結像素子アレイの一例を示す（Ａ）は結像素子アレイの部分斜視図、（Ｂ）はアパーチャ部材の部分斜視図、（Ｃ）はアパーチャ部材が取り付けられた結像素子アレイの横断面図である。
【符号の説明】
１結像素子アレイ
１ａ入射面
１ｂ出射面
１ｃ全反射面
１ｄリブ部
１１境界部分
１２遮光部材
１２ａ開口
１３遮光部材
１３ａ開口
１４リブ
１５遮光部材
１５ａ開口
１６遮光部材
１６ａ開口
７２像担持体
９０帯電ユニット
９１露光ユニット
９２現像ユニット
９３転写ユニット
９４定着ユニット
９５除電ユニット
９６クリーナユニット[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an imaging element array used in a solid-state scanning writing digital writing optical system, and is applicable to a digital copying machine, a printer, a digital facsimile, and the like.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with the miniaturization of digital output devices such as digital copying machines, printers, and digital facsimiles, there has been a demand for miniaturization of digital writing devices. Currently, the digital writing method can be roughly classified into two types. One is an optical scanning method in which a light beam emitted from a light source such as a semiconductor laser is optically scanned by a deflector and a light spot is formed by a scanning imaging lens, and the other is a light emitting element such as an LED array. This is a solid-state scanning method in which light beams emitted from the array are formed as light spots by an imaging element array.
[0003]
In the optical scanning method, the optical path length is increased because light is scanned by an optical deflector, whereas in the solid scanning method, the optical path length can be very short, so that the entire apparatus is small. There is also an advantage that a mechanical driving component such as a deflector is not necessary.
[0004]
As a conventional solid scanning digital writing apparatus, for example, there is one described in Japanese Patent Laid-Open No. 10-153751. As shown in FIG. 12A, an imaging element array 90 used in this digital writing apparatus includes an incident surface 90a located on the incident side, which is the light emitting element array side, and a scanned surface of the image carrier. A plurality of imaging elements in which an exit surface 90b positioned on the exit side, which is the side, and two pairs of total reflection surfaces 90c that are substantially perpendicular to each other are integrally formed are arranged. When the imaging element array 90 is viewed from the end surface side in the array direction, the total reflection surface 90c is inclined 45 degrees with respect to the incident optical axis.
[0005]
The light emitted from one point on the light emitting element surface enters the incident surface 90a of the imaging element array 90, is sequentially reflected by the pair of total reflection surfaces 90c, is emitted from the emission surface 90b, and is scanned on the image carrier. To. The incident optical axis and the outgoing optical axis are substantially perpendicular to each other. Due to the imaging action of the incident surface 90a and the exit surface 90b, an image at one point on the light emitting element surface is connected to a corresponding point on the scanned surface on the image carrier.
[0006]
As shown in FIG. 12B, the imaging element array 90 is formed with a plurality of openings 91a in order to optimize the light amount and prevent crosstalk light between adjacent imaging elements. An aperture member 91 is disposed. The aperture member 91 has a plate shape with an L-shaped cross section, and as shown in FIG. 12C, the aperture member 91 has openings so as to correspond to the entrance surface 90a and the exit surface 90b of each imaging element. A plurality of portions 91a are formed on the two plates at regular intervals along the arrangement direction of the imaging elements.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The thick plate-shaped aperture member 91 having an L-shaped cross section as described above shields most of the light flux emitted from the light emitting element array, and thus reduces the transmission efficiency of the imaging element. . In particular, when the thickness becomes thicker than the arrangement pitch of the imaging element array 90 or the diameter of the opening 91a of the aperture member 91 becomes smaller with respect to the arrangement pitch, the transmission efficiency is significantly reduced.
[0008]
Further, in order to manufacture the aperture member 91 as described above at low cost, molding by resin is desired. However, in the case of molding by resin, there is a limited range in size and thickness that can be manufactured at low cost. In other words, it is difficult to reduce the thickness of the imaging element to such an extent that the transmission efficiency of the imaging element is not lowered or to increase the diameter of the opening 91a.
[0009]
On the other hand, in recent years, the resolution of writing devices is rapidly increasing, and high resolution such as 600 dpi and 1200 dpi is required. Therefore, high imaging performance is also required for the imaging element.
[0010]
The present invention has been made in order to solve the above-described problems of the prior art, and an optical print head capable of improving transmission efficiency and image forming performance, and an image forming apparatus using the same. The purpose is to provide.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a light emitting element array in which a plurality of light emitting elements are arranged, and a plurality of image forming elements for imaging light beams from the light emitting elements as light spots on an image carrier. In an optical print head provided with an imaging element array in which each aperture is formed and a light shielding member in which each opening is formed corresponding to each imaging element, the arrangement pitch of the imaging element array is P, and the light shielding When the aperture diameter in the arrangement direction of each aperture of the member is Apx,
P ≦ 1mm
0.8 ≦ Apx / P <1.0
The imaging element array is formed by arranging a plurality of equivalent imaging elements integrally, and the light shielding member is opaque on both the light emitting element array side and the image carrier side of the imaging element array. Print using material Or It is formed integrally with the imaging element array by coating.
[0013]
Claim 2 The described invention is claimed. 1 In the invention described above, the imaging element has a lens surface, and the lens surface has an aspherical shape.
[0018]
Claim 3 The invention described in the above is an image forming apparatus for forming an image by an electrophotographic process. Or 2 The optical print head described is used as an exposure unit.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of an optical print head and an image forming apparatus using the same according to the present invention will be described below with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the imaging element array 1 forms an image of a light beam from each light emitting element of a light emitting element array (not shown) in which a plurality of light emitting elements are arranged as a light spot on an image carrier. For this purpose, there are two pairs of substantially perpendicular surfaces, an incident surface 1a positioned on the incident side which is the light emitting element array side and an output surface 1b positioned on the output side which is the scanned surface side of the image carrier. A plurality of imaging elements formed integrally with the total reflection surface 1c are arranged in the α direction, and have an erecting equal magnification system in the arrangement direction (α direction) of the imaging elements. It is.
[0020]
The two pairs of total reflection surfaces 1c constitute a roof prism that forms an angle of 90 degrees with each other, do not act on image formation, and are inclined by 45 degrees with respect to the incident optical axis. In addition, a boundary portion between the incident surface 1a and the exit surface 1b of the imaging element and each edge of the entrance surface 1a and the exit surface 1b of the imaging element, which are parallel to the α direction that is the arrangement direction of the imaging elements. A rod-shaped rib portion 1d for enhancing positional accuracy during reinforcement and assembly is integrally formed on the edge portion along the α direction. In this embodiment, the imaging element array 1 uses a roof prism lens array (RPLA) formed by integrally molding a roof prism lens array, an incident side lens array, and an exit side lens array. 2 shows the imaging element array 1 when viewed from the β direction parallel to the α direction which is the arrangement direction of the imaging elements in FIG. 1, and FIG. 3 shows a cross section in the α direction. ing.
[0021]
Since the imaging element array 1 is an erecting equal-magnification system as described above, the shapes of the entrance surface 1a and the exit surface 1b of the imaging element are equal and optically equivalent, and the light emission of the light emitting element array The distance from the object point on the element surface to the incident surface 1a is equal to the distance from the exit surface 1b to the image point on the scanned surface of the image carrier. In the illustrated imaging element, both the entrance surface 1a and the exit surface 1b, which are lens surfaces, are formed in an arc shape, but may be formed in a non-arc shape. By forming the entrance surface 1a and the exit surface 1b into a non-arc shape, it is possible to further improve the imaging performance at the lens periphery.
[0022]
The imaging element array 1 is set to satisfy P ≦ 1 mm, where P is the arrangement pitch of the imaging elements. In image formation using the solid writing method, vertical stripes of the image are a problem. This vertical stripe is generated with the arrangement cycle of the imaging element array, and can be made inconspicuous by shifting the arrangement cycle of the imaging element array from a frequency band that is most sensitive to humans. The frequency band that humans feel most sensitively is known to be about 0.5 to 1 cycle / mm. Therefore, the arrangement pitch P of the imaging elements of the imaging element array 1 is set to 1 mm or less. As a result, vertical stripes can be made inconspicuous and a good image can be obtained.
[0023]
Further, since the arrangement pitch P of the imaging elements of the imaging element array 1 is 1 mm or less, the lens diameter in the arrangement direction of the imaging elements can be 1 mm or less. In the spherical single lens, as the lens diameter increases, the spherical aberration characteristic at the periphery of the lens is significantly reduced as compared with the vicinity of the optical axis of the lens. In “Seidel's five aberrations” (see “Introduction to Imaging Optics” on page 68), when the entrance pupil radius is R, the spherical aberration is R ^Three Coma is proportional to R ² It is known to be proportional to Therefore, by setting the lens diameter in the arrangement direction of the image forming elements to 1 mm or less, it is possible to suppress deterioration in image forming performance at the periphery of the lens.
[0024]
A light beam emitted from one point of the light emitting element surface of the light emitting element array (not shown) enters the incident surface 1a of the imaging element array 1, is sequentially reflected by the two total reflection surfaces 1c, and is emitted from the emission surface 1b. It reaches the surface to be scanned of the image carrier. The incident optical axis and the outgoing optical axis are substantially 90 degrees. Due to the imaging action of the incident surface 1a and the exit surface 1b, one point image on the light emitting element surface is connected to one point on the scanned surface of the image carrier corresponding thereto. In this way, a large number of light emitting element surface images arranged in the light emitting element array are connected in a line on the scanned surface of the image carrier. This line direction is the main scanning direction, and the image carrier is scanned by controlling on / off of a large number of light emitting elements arranged in the light emitting element array while performing sub-scanning by rotating the image carrier. An image can be formed on the surface.
[0025]
FIG. 4 shows a cross section of the imaging element array 1 in the α direction, similarly to FIG. 3. As shown in FIG. 4, the imaging element array 1 includes a light emitting element array side and an image carrier side of the imaging element array 1 so as to block a boundary portion 11 between the adjacent imaging elements. In other words, the light shielding members 12 are separately formed on the front surfaces of both the entrance surface 1a and the exit surface 1b. More specifically, the light shielding member 12 has a plurality of openings 12a formed so as to correspond to the entrance surface 1a and the exit surface 1b of each imaging element, and the openings 12a adjacent to each other in the arrangement direction. 12b between the opening 12a and the opening 12a blocks the boundary portion 11. As the light shielding member 12, a thin flat plate such as a metal flat plate in which a plurality of openings 12a are formed corresponding to the incident surface 1a and the emission surface 1b of each imaging element can be used. FIG. 4 shows only the light shielding member 12 provided on the front surface of the emission surface 1b.
[0026]
Further, as described above, since the arrangement pitch P of the imaging elements of the imaging element array 1 is P ≦ 1 mm, the lens diameter in the arrangement direction of the imaging elements of the imaging element array 1 is 1 mm or less, Since the deterioration of the imaging performance is suppressed to be small, therefore, the aperture diameter in the arrangement direction of the apertures 12a of the light shielding member 12 can be made sufficiently large. That is, when the aperture diameter in the arrangement direction of the openings 12a of the light shielding member 12 is Apx,
0.8 ≦ Apx / P <1.0
Can be set to satisfy. Note that Apx <Lx, where Lx is the lens diameter in the arrangement direction of the imaging elements.
[0027]
According to the above embodiment, when the arrangement pitch P of the imaging elements of the imaging element array 1 is P ≦ 1 mm and the aperture diameter in the arrangement direction of the openings 12a of the light shielding member 12 is Apx, Since 0.8 ≦ Apx / P <1.0 is satisfied, the aperture diameter in the arrangement direction of the openings 12a of the light shielding member 12 is set to the arrangement pitch P of the imaging elements of the imaging element array 1. The transmission efficiency of the imaging element can be improved. In addition, since the arrangement pitch P of the imaging elements in the imaging element array 1 is P ≦ 1 mm, the vertical stripes are made inconspicuous by shifting the arrangement period of the imaging element array from the frequency band that is most sensitive to humans. The imaging performance of the imaging element can be improved.
[0028]
The light shielding member 12 may be provided only on the incident surface 1a on the light emitting element array side, or may be provided only on the emission surface 1b on the image carrier side of the imaging element array 1. However, as described above, the light shielding performance can be further improved by providing the light shielding members 12 on both the entrance surface 1a and the exit surface 1b. Further, when the light shielding member 12 is provided on both the incident surface 1a and the exit surface 1b, the light shielding member 12 provided on the incident surface 1a on the light emitting element array side of the imaging element array 1 and the imaging element array 1 The light shielding member 12 provided on the light exit surface 1b on the image carrier side can be provided separately or integrally. When provided integrally, for example, a thin flat plate such as an L-shaped metal flat plate in which a plurality of openings 12 a are formed on each surface can be used as the light shielding member 12.
[0029]
Next, the light shielding member will be described with some modifications. As shown in FIG. 5, the imaging element array 1 includes a light emitting element array side and an image carrier side of the imaging element array 1 so as to block a boundary portion 11 between adjacent imaging elements. In other words, the light shielding members 13 are integrally formed on the front surfaces of both the entrance surface 1a and the exit surface 1b. More specifically, the light shielding member 13 is the front surface of the entrance surface 1a or the exit surface 1b, and is integrally formed on the boundary portion 11 between the adjacent image forming elements. Yes. Therefore, the gap between the light shielding member 13 and the light shielding member 13 in the arrangement direction is an opening 13 a of the light shielding member 13. As the light shielding member 13, an opaque material ink or the like can be used. FIG. 5 shows only the light shielding member 13 provided on the front surface of the emission surface 1b.
[0030]
Further, as described above, since the arrangement pitch P of the imaging elements of the imaging element array 1 is P ≦ 1 mm, the lens diameter in the arrangement direction of the imaging elements of the imaging element array 1 is 1 mm or less, Since the deterioration of the imaging performance is kept small, therefore, the aperture diameter in the arrangement direction of the apertures 13a of the light shielding member 13 can be made sufficiently large. That is, when the aperture diameter in the arrangement direction of the openings 13a of the light shielding member 13 is Apx,
0.8 ≦ Apx / P <1.0
Can be set to satisfy. Note that Apx <Lx, where Lx is the lens diameter in the arrangement direction of the imaging elements.
[0031]
FIG. 6 shows another modification of the light shielding member. As shown in FIG. 6, ribs 14 projecting from both the entrance surface 1 a and the exit surface 1 b are formed at the boundary between the imaging elements and the imaging elements of the imaging element array 1. A light shielding member 15 is integrally formed on each rib 14. Therefore, the gap between the light shielding member 15 and the light shielding member 15 in the arrangement direction, in other words, the gap between the rib 14 and the rib 14 is the opening 15a of the light shielding member 15. The light shielding member 15 is printed using an opaque material. Or It can be formed by coating. In the case shown in FIG. 6, the light shielding member 15 is formed only on the upper surface of the rib 14, but it can also be formed on the side surface of the rib 14. FIG. 5 shows only the light shielding member 15 provided on the front surface of the emission surface 1b.
[0032]
Further, as described above, since the arrangement pitch P of the imaging elements of the imaging element array 1 is P ≦ 1 mm, the lens diameter in the arrangement direction of the imaging elements of the imaging element array 1 is 1 mm or less, Since the deterioration of the imaging performance is kept small, therefore, the aperture diameter in the arrangement direction of the apertures 15a of the light shielding member 15 can be made sufficiently large. That is, when the aperture diameter in the arrangement direction of the openings 15a of the light shielding member 15 is Apx,
0.8 ≦ Apx / P <1.0
Can be set to satisfy. Note that Apx = Lx, where Lx is the lens diameter in the arrangement direction of the imaging elements.
[0033]
What has been described so far is the opening in the arrangement direction of the light shielding members. Next, the opening in the direction orthogonal to the arrangement direction of the light shielding members will be described. FIG. 8 shows the imaging element array 1 when viewed from the β direction parallel to the α direction, which is the arrangement direction of the imaging elements, as in FIG. As shown in FIG. 8, in the imaging element array 1, light shielding members 16 are separately formed on the front surfaces of both the entrance surface 1a and the exit surface 1b. More specifically, the light shielding member 16 has openings 16a formed so as to correspond to the incident surface 1a and the exit surface 1b of the respective imaging elements. The light shielding member 16 includes the entrance surface 1a and the exit surface. It is provided in the vicinity of the rib portion 1d extending in the arrangement direction so as to block the peripheral portion of the lens surface of the surface 1b along the arrangement direction. As the light shielding member 16, a thin flat plate such as a metal flat plate in which an opening 16a is formed corresponding to the incident surface 1a and the emission surface 1b of each imaging element can be used.
[0034]
Further, as described above, since the arrangement pitch P of the imaging elements of the imaging element array 1 is P ≦ 1 mm, the aperture diameter in the direction orthogonal to the arrangement direction of the openings 16a of the light shielding member 16 is set to Apy. When
Apy ≧ Axx,
1.0 ≦ Apy / P ≦ 1.75
Can be set to satisfy. If the lens diameter in the direction orthogonal to the arrangement direction of the imaging elements is Ly, Apy <Ly.
[0035]
According to the above embodiment, when the opening diameter in the direction orthogonal to the arrangement direction of the openings 16a of the light shielding member 16 is Apy, 1.0 ≦ Apy / P ≦ 1.75 is satisfied. Therefore, the aperture diameter in the direction orthogonal to the arrangement direction of the openings 16a of the light shielding member 16 can be increased with respect to the arrangement pitch P of the imaging elements of the imaging element array 1, and the transmission of the imaging elements Efficiency can be improved.
[0036]
Further, the light shielding member 16 can be provided only on the incident surface 1 a on the light emitting element array side, or can be provided only on the emission surface 1 b on the image carrier side of the imaging element array 1. However, as described above, the light shielding performance can be further improved by providing the light shielding members 16 on both the entrance surface 1a and the exit surface 1b. When the light shielding member 16 is provided on both the incident surface 1a and the exit surface 1b, the light shielding member 16 provided on the incident surface 1a on the light emitting element array side of the imaging element array 1 and the imaging element array 1 The light shielding member 16 provided on the exit surface 1b on the image carrier side can be provided separately, or can be provided integrally as shown in FIG. When provided integrally, a thin flat plate such as an L-shaped metal flat plate having openings 16a formed on each surface as shown in FIG.
[0037]
Further, in the structure shown in FIG. 10, the light shielding member 16 is integrally provided on the rib portion 1d so as to block the peripheral portion along the arrangement direction of the lens surfaces of the entrance surface 1a and the exit surface 1b. As shown in FIG. 9, it is possible to cover only the ribs 1d without blocking the peripheral portions of the lens surfaces of the entrance surface 1a and the exit surface 1b along the arrangement direction. That is, the light shielding member 16 can be provided so that Apy = Ly. In the case shown in FIG. 9, the light shielding member 16 is printed using an opaque material. Or It can be formed by coating. Further, in the case shown in FIG. 9, the light shielding member 16 is formed only on the upper surface of the rib 1d, but it can also be formed on the side surface of the rib 1d.
[0038]
Next, the arrangement pitch P of the imaging element array 1 is 0.6 mm, the opening diameter of the light shielding member in the arrangement direction is 0.5 mm, and the opening diameter in the direction orthogonal to the arrangement direction is 0.6 mm. Specific optical data in this case will be listed. As shown in FIG. 7, the distance from the object point on the light emitting element surface of the light emitting element array to the incident surface 1a of the imaging element array 1 is L1, and the image carrier is scanned from the exit surface 1b. The distance to the image point of the surface is L2, the distance on the optical axis from the incident surface 1a to the two pairs of total reflection surfaces 1c is D1, and the distance on the optical axis from the two pairs of total reflection surfaces 1c to the emission surface 1b The distance is D2.
[0039]
(Unit: mm)
L1 = L2 = 7.0
D1 = D2 = 0.7
Refractive index = 1.525
Arrangement pitch = 0.6
Radius of curvature of entrance surface 1a = 3.675
Radius of curvature of exit surface 1b = −3.675
[0040]
At this time, assuming a light-emitting element array of 600 dpi and each light-emitting element as a complete diffusion light source of 20 μm × 20 μm, the image height H = 0 on the scanning surface of the image carrier (the optical axis position of the imaging element) Beam spot diameter (1 / e) ² As for (diameter), a simulation result that the arrangement direction is 42 μm and the direction orthogonal to the arrangement direction is 40 μm is obtained, and a good beam spot diameter is obtained despite the large aperture diameter in the arrangement direction.
[0041]
Next, the arrangement pitch P of the imaging element array 1 is 0.6 mm, the opening diameter of the light shielding member in the arrangement direction is 0.5 mm, and the opening diameter in the direction orthogonal to the arrangement direction is 1.0 mm. Specific optical data in this case will be listed. As in the optical data, as shown in FIG. 7, the distance from the object point on the light emitting element surface of the light emitting element array to the incident surface 1a of the imaging element array 1 is L1, and the exit surface of the imaging element array 1 L2 is the distance from 1b to the image point on the scanned surface of the image carrier, D1 is the distance on the optical axis from the incident surface 1a to the two pairs of total reflection surfaces 1c, and the light is emitted from the two pairs of total reflection surfaces 1c. The distance on the optical axis to the surface 1b is D2.
[0042]
(Unit: mm)
L1 = L2 = 8.0
D1 = D2 = 1.5
Refractive index = 1.525
Arrangement pitch = 0.6
Radius of curvature of entrance surface 1a = 4.200
Radius of curvature of exit surface 1b = -4.200
[0043]
The incident surface 1a and the exit surface 1b are both aspherical and can be represented by the following general aspherical expression.
X (H) = H ² / [R + R√ {1- (1 + K) (H / R) ² }]
+ AH ^Four + BH ⁶ + CH ⁸ + DH ^Ten + ...
R: paraxial radius of curvature, H: lens height, K: estimated number of circles,
A, B, C, D, ...: Constant
Aspherical parameter K = 6.944 of entrance surface 1a
A = −0.01745
Aspherical parameter K = 6.944 of the exit surface 1b
A = 0.01745
[0044]
At this time, assuming a 1200 dpi light emitting element array, the image height H = 0 on the scanning surface of the image carrier when each light emitting element is a 10 μm × 10 μm complete diffusion light source (the optical axis position of the imaging element) Beam spot diameter (1 / e) ² (Diameter) is a good beam spot diameter despite the large aperture diameter in the direction orthogonal to the array direction, with the simulation result that the array direction is 13 μm and the direction orthogonal to the array direction is 16 μm. Is obtained.
[0045]
The optical print head can be used as an exposure unit of an image forming apparatus that forms an image by an electrophotographic process. As shown in FIG. 11, around the image carrier 72, there are a charging unit 90, an exposure unit 91 composed of an optical print head comprising a light emitting element array and an image forming element array, a developing unit 92, a transfer unit 93, A fixing unit 94, a charge eliminating unit 95, a cleaner unit 96, and the like are arranged. As is well known, in an electrophotographic process, a latent image is formed on an image carrier 72 by irradiating a light spot from an optical print head onto the image carrier 72 (exposure), and toner is attached to the latent image. Thus, a toner image is formed (development), the toner image is transferred to a recording paper (transfer), and fixed on the recording paper by pressure or heat (fixing) to form an image.
[0046]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, in order to form a light-emitting element array in which a plurality of light-emitting elements are arrayed and light beams from the plurality of light-emitting elements as light spots on the image carrier, respectively, In an optical print head comprising an imaging element array in which image elements are arranged and a light shielding member in which each opening is formed corresponding to each imaging element, the arrangement pitch of the imaging element arrays is P, When the aperture diameter in the arrangement direction of each opening of the light shielding member is Apx,
P ≦ 1mm
0.8 ≦ Apx / P <1.0
Therefore, the transmission efficiency of the imaging element can be improved and the imaging performance of the imaging element can be improved.
Further, since the light shielding member is provided on both the light emitting element array side and the image carrier side of the imaging element array, the light shielding performance can be further improved. In the imaging element array, a plurality of equivalent imaging elements are integrally formed and arranged, and the light shielding member is printed using an opaque material. Or Since it is formed integrally with the imaging element array by coating, position adjustment between the light shielding member and the imaging element array can be made unnecessary.
[0048]
Claim 2 According to the described invention, the claims 1 In the invention described above, since the imaging element has a lens surface and the lens surface is aspherical, the imaging performance of the imaging element can be further improved.
[0053]
Claim 3 According to the described invention, in an image forming apparatus for forming an image by an electrophotographic process, Or 2 Since the described optical print head is used as an exposure unit, the light output of the exposure unit can be increased, the printing speed can be increased, and the light output of the light emitting element array can be reduced, thereby saving energy. Can be achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial perspective view showing an imaging element array applicable to an embodiment of an optical print head and an image forming apparatus using the same according to the present invention.
FIG. 2 is a side view showing the imaging element array.
FIG. 3 is a transverse sectional view showing the imaging element array.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the imaging element array provided with a light shielding member applicable to the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the imaging element array provided with another light shielding member.
FIG. 6 is a transverse sectional view showing the imaging element array in which another light shielding member is provided.
FIG. 7 is a side view showing an optical arrangement of the imaging element array.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing the imaging element array provided with still another light shielding member.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing the imaging element array provided with still another light shielding member.
FIG. 10 is a cross-sectional view showing the imaging element array provided with still another light shielding member.
FIG. 11 is a layout diagram showing various units arranged around the image carrier.
FIGS. 12A and 12B show an example of an imaging element array to which a conventional aperture member is applied, in which FIG. 12A is a partial perspective view of the imaging element array, FIG. 12B is a partial perspective view of the aperture member, and FIG. It is a cross-sectional view of the imaging element array to which is attached.
[Explanation of symbols]
1 Imaging element array
1a Incident surface
1b Outgoing surface
1c Total reflection surface
1d rib part
11 border
12 Shading member
12a opening
13 Shading member
13a opening
14 Ribs
15 Shading member
15a opening
16 Shading member
16a opening
72 Image carrier
90 Charging unit
91 Exposure unit
92 Development Unit
93 Transfer unit
94 Fixing unit
95 Static elimination unit
96 Cleaner unit

Claims

A light emitting element array in which a plurality of light emitting elements are arranged;
An imaging element array in which a plurality of imaging elements are arranged in order to form light beams from the plurality of light emitting elements as light spots on the image carrier;
In an optical print head provided with a light shielding member in which each opening is formed corresponding to each imaging element,
When the arrangement pitch of the imaging element array is P, and the aperture diameter in the arrangement direction of the openings of the light shielding member is Apx,
P ≦ 1mm
0.8 ≦ Ap x / P <1.0
The filling,
In the imaging element array, a plurality of equivalent imaging elements are integrally formed and arranged.
The light shielding member is formed integrally with the imaging element array by printing or coating using an opaque material on both the light emitting element array side and the image carrier side of the imaging element array. Print head.

2. The optical print head according to claim 1, wherein the imaging element has a lens surface, and the lens surface has an aspherical shape.

In an image forming apparatus that forms an image by an electrophotographic process,
An image forming apparatus using the optical print head according to claim 1 as an exposure unit.