JP5070839B2 - Line head and image forming apparatus using the line head - Google Patents
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Description
この発明は、被走査面に対して光ビームを走査するラインヘッド及び該ラインヘッドを用いた画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to a line head that scans a surface to be scanned with a light beam and an image forming apparatus using the line head.
この種のラインヘッドとしては、例えば特許文献1に記載のように、複数の発光素子を一定のピッチで主走査方向に直線状に配列して構成される発光素子アレイを用いたものが提案されている。かかるラインヘッドでは、発光素子アレイが有する複数の発光素子それぞれから射出される光ビームを、結像光学系により所定の倍率で拡大しつつ被走査面に結像することで、被走査面にスポットを形成している。 As this type of line head, for example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-260260, a light emitting element array configured by linearly arranging a plurality of light emitting elements at a constant pitch in the main scanning direction has been proposed. ing. In such a line head, a light beam emitted from each of a plurality of light emitting elements included in the light emitting element array is imaged on a scanned surface while being magnified at a predetermined magnification by an imaging optical system, thereby forming a spot on the scanned surface. Is forming.
しかしながら、特許文献1のラインヘッドでは、発光素子を主走査方向に直線状に(換言すれば、1次元的に)配列するとともに、倍率の絶対値が1以上の結像光学系により被走査面にスポットを形成している。よって、高解像度を実現するにあたっては、スポット形成に関わる光ビームの光量が減少してしまい、良好なスポット形成の実現が困難になるという問題が発生する場合があった。 However, in the line head disclosed in Patent Document 1, light emitting elements are linearly arranged in the main scanning direction (in other words, one-dimensionally), and the surface to be scanned is formed by an imaging optical system having an absolute value of 1 or more. A spot is formed. Therefore, in realizing high resolution, the amount of light beams related to spot formation is reduced, and there is a case where it becomes difficult to realize good spot formation.
つまり、高解像度を実現するためには、被走査面に形成されるスポットの大きさを小さくする必要がある。しかしながら、従来のラインヘッドでは、倍率の絶対値が1より大きい結像光学系(つまり拡大光学系)を用いている。よって、スポットを小さくするためには、発光素子自体の大きさを小さくする必要がある。その結果、発光素子の大きさの減少に伴ってスポット形成に関わる光ビームの光量も減少することとなり、良好なスポット形成の実現が困難になるという問題が発生する場合があった。 That is, in order to realize high resolution, it is necessary to reduce the size of the spot formed on the surface to be scanned. However, the conventional line head uses an imaging optical system (that is, an enlargement optical system) having an absolute value of magnification larger than 1. Therefore, in order to reduce the spot, it is necessary to reduce the size of the light emitting element itself. As a result, as the size of the light emitting element is reduced, the amount of light beams related to spot formation is also reduced, which may cause a problem that it is difficult to realize good spot formation.
この発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、複数の発光素子を用いるラインヘッドおよび画像形成装置において、高解像度においてもスポット形成に関わる光ビームの光量を十分に確保して、良好なスポット形成の実現を可能にする技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and in a line head and an image forming apparatus using a plurality of light emitting elements, a sufficient spot is obtained by securing a sufficient amount of light beams for spot formation even at high resolution. The object is to provide a technique that enables the realization of formation.
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、被走査面の主走査方向に、倍率の絶対値が1未満であるマイクロレンズを複数個配置したマイクロレンズアレイと、前記複数のマイクロレンズに対して1対1の対応関係で設けられた複数の発光素子グループとを備え、前記複数の発光素子グループの各々では、複数の発光素子が前記主走査方向において互いに異なる位置に配置され、前記複数の発光素子はそれぞれ前記被走査面の副走査方向の移動に応じたタイミングで発光し、前記複数の発光素子から射出される光ビームが前記主走査方向において互いに異なる位置で前記被走査面上に結像されて複数のスポットが前記主走査方向に並んで形成され、しかも、前記複数の発光素子グループの各々では、該発光素子グループを構成する前記複数の発光素子のうち、互いに隣接するスポットを形成するために発光する2つの発光素子が前記副走査方向において互いに異なる位置に配置されていることを特徴としている。 In order to achieve the above object, the line head according to the present invention has a microlens array in which a plurality of microlenses having an absolute value of magnification less than 1 are arranged in the main scanning direction of the surface to be scanned, and the plurality of microlenses. A plurality of light emitting element groups provided in a one-to-one correspondence relationship with each other, and in each of the plurality of light emitting element groups, the plurality of light emitting elements are arranged at different positions in the main scanning direction, Each of the plurality of light emitting elements emits light at a timing according to the movement of the scanned surface in the sub-scanning direction, and light beams emitted from the plurality of light emitting elements are on the scanned surface at different positions in the main scanning direction. A plurality of spots are formed side by side in the main scanning direction, and each of the plurality of light emitting element groups includes the light emitting element group. Among the plurality of light emitting elements which is characterized by being disposed at different positions two light emitting elements to emit light in the sub-scanning direction to form a spot adjacent to each other.
また、この発明にかかるその表面が副走査方向に搬送される潜像担持体と、前記副走査方向とほぼ直交する主走査方向に複数のスポットを前記潜像担持体の表面に対して結像して潜像を形成するラインヘッドと、前記潜像担持体上の潜像をトナーにより現像する現像手段とを備え、前記ラインヘッドは、被走査面の主走査方向に、倍率の絶対値が1未満であるマイクロレンズを複数個配置したマイクロレンズアレイと、前記複数のマイクロレンズに対して1対1の対応関係で設けられた複数の発光素子グループとを有し、前記複数の発光素子グループの各々では、複数の発光素子が前記主走査方向において互いに異なる位置に配置され、前記複数の発光素子はそれぞれ前記潜像担持体の前記副走査方向の移動に応じたタイミングで発光して前記複数の発光素子から射出される光ビームを前記主走査方向において互いに異なる位置で前記潜像担持体上に結像して複数のスポットを前記主走査方向に並んで形成し、しかも、前記複数の発光素子グループの各々では、該発光素子グループを構成する前記複数の発光素子のうち、互いに隣接するスポットを形成するために発光する2つの発光素子が前記副走査方向において互いに異なる位置に配置されていることを特徴としている。 Further, the latent image carrier whose surface according to the present invention is conveyed in the sub-scanning direction, and a plurality of spots are formed on the surface of the latent image carrier in the main scanning direction substantially orthogonal to the sub-scanning direction. A line head for forming a latent image and developing means for developing the latent image on the latent image carrier with toner, and the line head has an absolute value of magnification in the main scanning direction of the surface to be scanned. A plurality of light emitting element groups, each having a microlens array in which a plurality of microlenses less than 1 are arranged, and a plurality of light emitting element groups provided in a one-to-one correspondence with the plurality of microlenses. In each of the above, a plurality of light emitting elements are arranged at different positions in the main scanning direction, and the plurality of light emitting elements respectively emit light at a timing according to the movement of the latent image carrier in the sub scanning direction. A plurality of spots are formed side by side in the main scanning direction by forming light beams emitted from a plurality of light emitting elements on the latent image carrier at positions different from each other in the main scanning direction. In each of the light emitting element groups, among the plurality of light emitting elements constituting the light emitting element group, two light emitting elements that emit light to form adjacent spots are arranged at different positions in the sub-scanning direction. It is characterized by being.
このように構成された発明(ラインヘッドおよび該ラインヘッドを備えた画像形成装置)では、発光素子から射出される光ビームを、倍率の絶対値が1未満であるマイクロレンズ(つまり縮小光学系)により被走査面に結像している。これにより、大きな発光素子から射出される光ビームを小さなスポットへと結像することが可能となる。つまり、多くの光量を有する光ビームにより小さなスポットを形成することを可能としている。そして、この発明では、このようなマイクロレンズを採用した上で、マイクロレンズと発光素子グループと上記のように構成している。このため、スポット形成にかかる光ビームの光量を十分確保しつつ高解像度を実現することができ、高解像度においても良好なスポット形成の実現が可能となっている。この理由は次の通りである。 In the invention thus configured (line head and image forming apparatus including the line head), the light beam emitted from the light emitting element is converted into a microlens (that is, a reduction optical system) whose absolute value of magnification is less than 1. Is formed on the surface to be scanned. Thereby, it is possible to form an image of a light beam emitted from a large light emitting element into a small spot. That is, a small spot can be formed by a light beam having a large amount of light. And in this invention, after employ | adopting such a microlens, it comprises as mentioned above with a microlens, a light emitting element group. For this reason, it is possible to realize high resolution while ensuring a sufficient amount of light beam for spot formation, and it is possible to realize favorable spot formation even at high resolution. The reason is as follows.
拡大光学系を用いた従来装置、例えば特許文献1に記載の装置において、解像度を高めるためには、発光素子の径を小型化する必要がある。しかしながら、所望の発光光量を確保しながら素子径を小さくすることは製造上困難である。また、発光素子の駆動が不安定となり、被走査面(潜像担持体の表面)に良好なスポットを形成することができない。特に、画像形成装置では画質低下を招く主要因のひとつとなっていた。 In a conventional device using a magnifying optical system, for example, the device described in Patent Document 1, in order to increase the resolution, it is necessary to reduce the diameter of the light emitting element. However, it is difficult in manufacturing to reduce the element diameter while securing a desired amount of emitted light. Further, the driving of the light emitting element becomes unstable, and a good spot cannot be formed on the surface to be scanned (the surface of the latent image carrier). In particular, the image forming apparatus is one of the main factors that cause image quality degradation.
これに対し、本発明は、縮小光学系のマイクロレンズを用いているために発光素子の径を大きく設定することができる。しかも、本発明では、発光素子グループ内で上記のように発光素子を配置している。すなわち、各発光素子グループでは発光素子が主走査方向において互いに異なる位置に配置されるとともに、互いに隣接するスポットを形成するために発光する2つの発光素子が副走査方向において互いに異なる位置に配置されている。したがって、被走査面(潜像担持体の表面)に形成されるスポットの間隔が小さい場合であっても発光素子の間隔を広げることができる。このように、(a)縮小光学系を用いた点と、(b)発光素子グループ内での発光素子の配置を工夫した点とにより、比較的広いスペースに所望の発光光量を得るのに十分な素子径を有する発光素子を形成することができる。したがって、素子形成が容易となる。また、発光素子の駆動を安定させることができ、被走査面(潜像担持体の表面)に良好なスポットを形成することができる。さらに、これを画像形成装置に適用することにより、優れた画質のトナー像を形成することができる。 On the other hand, in the present invention, since the reduction optical system microlens is used, the diameter of the light emitting element can be set large. Moreover, in the present invention, the light emitting elements are arranged as described above in the light emitting element group. That is, in each light emitting element group, the light emitting elements are arranged at different positions in the main scanning direction, and two light emitting elements that emit light to form adjacent spots are arranged at different positions in the sub scanning direction. Yes. Therefore, even when the interval between spots formed on the surface to be scanned (the surface of the latent image carrier) is small, the interval between the light emitting elements can be increased. In this way, (a) the point using the reduction optical system and (b) the arrangement of the light emitting elements in the light emitting element group are sufficient to obtain a desired amount of emitted light in a relatively wide space. A light-emitting element having a large element diameter can be formed. Therefore, element formation becomes easy. Further, the driving of the light emitting element can be stabilized, and a good spot can be formed on the surface to be scanned (the surface of the latent image carrier). Furthermore, by applying this to an image forming apparatus, it is possible to form a toner image with excellent image quality.
ここで、各発光素子グループにおける発光素子の配置については、次の態様を採用することができる。すなわち、複数の発光素子グループの各々において、発光素子を複数個主走査方向に配列した発光素子列が被走査面の副走査方向に複数配列されて該発光素子グループを構成する発光素子が千鳥状に配置されるように構成してもよい。この場合、複数の発光素子列の各々では、被走査面の副走査方向の移動に応じたタイミングで該発光素子列を構成する複数の発光素子が発光して複数のスポットを主走査方向に並んで形成することができる。したがって、発光タイミング調整が簡略化できるため好適である。 Here, the following modes can be adopted for the arrangement of the light emitting elements in each light emitting element group. That is, in each of the plurality of light emitting element groups, a plurality of light emitting element arrays in which a plurality of light emitting elements are arranged in the main scanning direction are arranged in the sub scanning direction of the surface to be scanned, and the light emitting elements constituting the light emitting element group You may comprise so that it may be arrange | positioned. In this case, in each of the plurality of light emitting element arrays, the plurality of light emitting elements constituting the light emitting element array emit light at a timing according to the movement of the scanned surface in the sub-scanning direction, and the plurality of spots are aligned in the main scanning direction. Can be formed. Therefore, the light emission timing adjustment can be simplified, which is preferable.
また、主走査方向において互いに隣り合う発光素子グループは主走査方向において部分的に重なり合う一方、各発光素子グループでは、該発光素子グループを構成する複数の発光素子のうち、主走査方向において該発光素子グループに隣り合う他の発光素子グループに最も近接する最近接発光素子が副走査方向において他の発光素子グループと異なる位置に配置されるように構成してもよい。つまり、主走査方向において互いに隣接する発光素子グループを上記のように構成すると、発光素子を配置するスペースを広げることができる(後で説明する図10参照)。また、配置自由度を高めることができる。 The light emitting element groups adjacent to each other in the main scanning direction partially overlap in the main scanning direction. On the other hand, in each light emitting element group, the light emitting elements in the main scanning direction among the plurality of light emitting elements constituting the light emitting element group. You may comprise so that the nearest light emitting element nearest to the other light emitting element group adjacent to a group may be arrange | positioned in a different position from another light emitting element group in a subscanning direction. That is, when the light emitting element groups adjacent to each other in the main scanning direction are configured as described above, the space for arranging the light emitting elements can be expanded (see FIG. 10 described later). In addition, the degree of freedom in arrangement can be increased.
また、複数の発光素子が基板上に設けられるとともに、基板上に複数の発光素子グループを駆動する駆動回路がさらに設けられたラインヘッドでは、配線を介して複数の発光素子と駆動回路とを電気的に接続することができる。このようなラインヘッドでは、上記構成(b)を採用することで発光素子間にも配線を設けることができ、基板上での配線自由度を高めることができる。この作用効果は単に縮小光学系を用いたのみでは得られない(後で説明する図10(b)(c)の比較参照)。 In a line head in which a plurality of light emitting elements are provided on a substrate and a driving circuit for driving a plurality of light emitting element groups is further provided on the substrate, the plurality of light emitting elements and the driving circuit are electrically connected to each other through wiring. Can be connected. In such a line head, by adopting the configuration (b), wiring can be provided between the light emitting elements, and the degree of freedom of wiring on the substrate can be increased. This effect cannot be obtained simply by using a reduction optical system (see comparison of FIGS. 10B and 10C described later).
さらに、マイクロレンズを主走査方向に複数個並べたレンズ列が複数副走査方向に配列されて複数のマイクロレンズが千鳥状に配置されるように構成してもよい。また、副走査方向において互いに隣り合うマイクロレンズに対応して設けられた2つの発光素子グループが主走査方向において部分的に重なるように構成してもよい。この場合、縮小光学系を用いつつも、マイクロレンズおよび発光素子グループを効率的に、高い設計自由度で配置することができる。 Further, a plurality of microlenses arranged in a main scanning direction may be arranged in a plurality of sub-scanning directions so that a plurality of microlenses are arranged in a staggered manner. In addition, two light emitting element groups provided corresponding to microlenses adjacent to each other in the sub-scanning direction may partially overlap in the main scanning direction. In this case, the microlens and the light emitting element group can be efficiently arranged with a high degree of design freedom while using the reduction optical system.
図1は本発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図である。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。
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of an image forming apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a diagram showing an electrical configuration of the image forming apparatus of FIG. This apparatus uses a color mode in which four color toners of black (K), cyan (C), magenta (M), and yellow (Y) are superimposed to form a color image, and only black (K) toner. Thus, the image forming apparatus can selectively execute a monochrome mode for forming a monochrome image. FIG. 1 is a diagram corresponding to the execution of the color mode. In this image forming apparatus, when an image forming command is given from an external device such as a host computer to a main controller MC having a CPU, a memory, etc., the main controller MC gives a control signal to the engine controller EC and also outputs an image forming command. Corresponding video data VD is supplied to the head controller HC. The head controller HC controls the
この実施形態にかか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。
In the housing
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には、それぞれの色のトナー像がその表面に形成される感光体ドラム21が設けられている。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の表面が副走査方向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。
The image forming unit 7 includes four image forming stations Y (for yellow), M (for magenta), C (for cyan), and K (for black) that form a plurality of images of different colors. Each of the image forming stations Y, M, C, and K is provided with a photosensitive drum 21 on which a toner image of each color is formed. Each photosensitive drum 21 is connected to a dedicated drive motor and is driven to rotate at a predetermined speed in the direction of arrow D21 in the figure. As a result, the surface of the photosensitive drum 21 is conveyed in the sub-scanning direction. A charging
帯電部23は、その表面が弾性ゴムで構成された帯電ローラを備えている。この帯電ローラは帯電位置で感光体ドラム21の表面と当接して従動回転するように構成されており、感光体ドラム21の回転動作に伴って感光体ドラム21に対して従動方向に周速で従動回転する。また、この帯電ローラは帯電バイアス発生部(図示省略)に接続されており、帯電バイアス発生部からの帯電バイアスの給電を受けて帯電部23と感光体ドラム21が当接する帯電位置で感光体ドラム21の表面を帯電させる。
The charging
ラインヘッド29は、感光体ドラム21の軸方向(図1の紙面に対して垂直な方向)に配列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の表面に対して光を照射して該表面に潜像を形成する。なお、この実施形態では、各色のラインヘッド29を制御するためにヘッドコントローラHCが設けられ、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からの信号とに基づき各ラインヘッド29を制御している。すなわち、この実施形態では、画像形成指令に含まれる画像データがメインコントローラMCの画像処理部51に入力される。そして、該画像データに対して種々の画像処理が施されて各色のビデオデータVDが作成されるとともに、該ビデオデータVDがメイン側通信モジュール52を介してヘッドコントローラHCに与えられる。また、ヘッドコントローラHCでは、ビデオデータVDはヘッド側通信モジュール53を介してヘッド制御モジュール54に与えられる。このヘッド制御モジュール54には、上記したように潜像形成に関連するパラメータ値を示す信号と垂直同期信号VsyncがエンジンコントローラECから与えられている。そして、これらの信号およびビデオデータVDなどに基づきヘッドコントローラHCは各色のラインヘッド29に対して素子駆動を制御するための信号を作成し、各ラインヘッド29に出力する。こうすることで、各ラインヘッド29において発光素子の作動が適切に制御されて画像形成指令に対応する潜像が形成される。
The
そして、この実施形態においては、各画像形成ステーションY,M,C,Kの感光体ドラム21、帯電部23、現像部25および感光体クリーナ27を感光体カートリッジとしてユニット化している。また、各感光体カートリッジには、該感光体カートリッジに関する情報を記憶するための不揮発性メモリがそれぞれ設けられている。そして、エンジンコントローラECと各感光体カートリッジとの間で無線通信が行われる。こうすることで、各感光体カートリッジに関する情報がエンジンコントローラECに伝達されるとともに、各メモリ内の情報が更新記憶される。
In this embodiment, the photosensitive drum 21, the charging
現像部25は、その表面にトナーが担持する現像ローラ251を有する。そして、現像ローラ251と電気的に接続された現像バイアス発生部(図示省略)から現像ローラ251に印加される現像バイアスによって、現像ローラ251と感光体ドラム21とが当接する現像位置において、帯電トナーが現像ローラ251から感光体ドラム21に移動してラインヘッド29により形成された静電潜像が顕在化される。
The developing
このように上記現像位置において顕在化されたトナー像は、感光体ドラム21の回転方向D21に搬送された後、後に詳述する転写ベルト81と各感光体ドラム21が当接する1次転写位置TR1において転写ベルト81に1次転写される。
The toner image that has been made visible at the developing position in this way is conveyed in the rotational direction D21 of the photosensitive drum 21, and then a primary transfer position TR1 at which each of the photosensitive drums 21 comes into contact with the
また、この実施形態では、感光体ドラム21の回転方向D21の1次転写位置TR1の下流側で且つ帯電部23の上流側に、感光体ドラム21の表面に当接して感光体クリーナ27が設けられている。この感光体クリーナ27は、感光体ドラムの表面に当接することで1次転写後に感光体ドラム21の表面に残留するトナーをクリーニング除去する。
In this embodiment, a
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。
The transfer belt unit 8 includes a driving
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。
On the other hand, when the monochrome mode is executed, among the four primary transfer rollers 85, the color
さらに、転写ベルトユニット8は、モノクロ1次転写ローラ85Kの下流側で且つ駆動ローラ82の上流側に配設された下流ガイドローラ86を備える。また、この下流ガイドローラ86は、モノクロ1次転写ローラ85Kが画像形成ステーションKの感光体ドラム21に当接して形成する1次転写位置TR1での1次転写ローラ85Kと感光体ドラム21との共通内接線上において、転写ベルト81に当接するように構成されている。
Further, the transfer belt unit 8 includes a
駆動ローラ82は、転写ベルト81を図示矢印D81の方向に循環駆動するとともに、2次転写ローラ121のバックアップローラを兼ねている。駆動ローラ82の周面には、厚さ3mm程度、体積抵抗率が1000kΩ・cm以下のゴム層が形成されており、金属製の軸を介して接地することにより、図示を省略する2次転写バイアス発生部から2次転写ローラ121を介して供給される2次転写バイアスの導電経路としている。このように駆動ローラ82に高摩擦かつ衝撃吸収性を有するゴム層を設けることにより、駆動ローラ82と2次転写ローラ121との当接部分(2次転写位置TR2)へのシートが進入する際の衝撃が転写ベルト81に伝達しにくく、画質の劣化を防止することができる。
The
給紙ユニット11は、シートを積層保持可能である給紙カセット77と、給紙カセット77からシートを一枚ずつ給紙するピックアップローラ79とを有する給紙部を備えている。ピックアップローラ79により給紙部から給紙されたシートは、レジストローラ対80において給紙タイミングが調整された後、シート案内部材15に沿って2次転写位置TR2に給紙される。
The
2次転写ローラ121は、転写ベルト81に対して離当接自在に設けられ、2次転写ローラ駆動機構(図示省略)により離当接駆動される。定着ユニット13は、ハロゲンヒータ等の発熱体を内蔵して回転自在な加熱ローラ131と、この加熱ローラ131を押圧付勢する加圧部132とを有している。そして、その表面に画像が2次転写されたシートは、シート案内部材15により、加熱ローラ131と加圧部132の加圧ベルト1323とで形成するニップ部に案内され、該ニップ部において所定の温度で画像が熱定着される。加圧部132は、2つのローラ1321,1322と、これらに張架される加圧ベルト1323とで構成されている。そして、加圧ベルト1323の表面のうち、2つのローラ1321,1322により張られたベルト張面を加熱ローラ131の周面に押し付けることで、加熱ローラ131と加圧ベルト1323とで形成するニップ部が広くとれるように構成されている。また、こうして定着処理を受けたシートはハウジング本体3の上面部に設けられた排紙トレイ4に搬送される。
The
また、この装置では、ブレード対向ローラ83に対向してクリーナ部71が配設されている。クリーナ部71は、クリーナブレード711と廃トナーボックス713とを有する。クリーナブレード711は、その先端部を転写ベルト81を介してブレード対向ローラ83に当接することで、2次転写後に転写ベルトに残留するトナーや紙粉等の異物を除去する。そして、このように除去された異物は、廃トナーボックス713に回収される。また、クリーナブレード711及び廃トナーボックス713は、ブレード対向ローラ83と一体的に構成されている。したがって、次に説明するようにブレード対向ローラ83が移動する場合は、ブレード対向ローラ83と一緒にクリーナブレード711及び廃トナーボックス713も移動することとなる。
Further, in this apparatus, a
図3は、本発明にかかるラインヘッド(露光手段)の一実施形態の概略を示す斜視図である。また、図4は、本発明にかかるラインヘッド(露光手段)の一実施形態の副走査方向の断面図である。本実施形態におけるラインヘッド29は、主走査方向XXを長手方向とするケース291を備えるとともに、かかるケース291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。
FIG. 3 is a perspective view showing an outline of an embodiment of a line head (exposure means) according to the present invention. FIG. 4 is a sectional view in the sub-scanning direction of an embodiment of the line head (exposure means) according to the present invention. The
ケース291は、感光体ドラム21の表面に対向する位置にマイクロレンズアレイ299を保持するとともに、その内部に、該マイクロレンズアレイ299に近い順番で、遮光部材297及びガラス基板293を備えている。また、ガラス基板293の裏面(ガラス基板293が有する2つの面のうちマイクロレンズアレイ299と逆側の面)には、複数の発光素子グループ295が設けられている。即ち、複数の発光素子グループ295は、ガラス基板293の裏面に、主走査方向XX及び副走査方向YYに互いに所定間隔だけ離れて2次元的に配置されている。ここで、複数の発光素子グループ295の各々は、複数の発光素子を2次元的に配列して構成されるが、これについては後に説明する。また、本実施形態では、発光素子としてボトムエミッション型の有機EL(Electro-Luminescence)素子を用いる。つまり、本実施形態では、ガラス基板293の裏面に有機EL素子を発光素子として配置している。そして、同ガラス基板293に形成された駆動回路(後の図7中の符号D295)によって各発光素子が駆動されると、該発光素子から感光体ドラム21の方向に光ビームが射出される。この光ビームは、ガラス基板293を介して遮光部材297へ向うこととなる。なお、上記した発光素子グループ295や駆動回路などの構成については後に説明する。
The
遮光部材297には、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が穿設されている。また、かかる導光孔2971は、ガラス基板293の法線と平行な線を中心軸として遮光部材297を貫通する略円柱状の孔として穿設されている。よって、1つの発光素子グループ295に属する発光素子から出た光は全て同一の導光孔2971を介してマイクロレンズアレイ299へ向うとともに、異なる発光素子グループ295からでた光ビーム同士の干渉が遮光部材297により防止される。そして、遮光部材297に穿設された導光孔2971を通過した光ビームは、マイクロレンズアレイ299により、感光体ドラム21の表面にスポットとして結像されることとなる。なお、マイクロレンズアレイ299の具体的構成、及び、該マイクロレンズアレイ299による光ビームの結像状態については、後に詳述する。
A plurality of
図4に示すように、固定器具2914によって、裏蓋2913がガラス基板293を介してケース291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側に押圧する弾性力を有するとともに、かかる弾性力により裏蓋を押圧することで、ケース291の内部を光密に(つまり、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)密閉している。なお、固定器具2914は、ケース291の長手方向に複数箇所設けられている。また、発光素子グループ295は、封止部材294により覆われている。
As shown in FIG. 4, the
図5は、マイクロレンズアレイの概略を示す斜視図である。また、図6は、マイクロレンズアレイの主走査方向の断面図である。マイクロレンズアレイ299は、ガラス基板2991有するとともに、該ガラス基板2991を挟むように一対一で配置された2枚のレンズ2993A,2993Bにより構成されるレンズ対を複数有している。なお、これらレンズ2993A,2993Bは樹脂により形成することができる。
FIG. 5 is a perspective view schematically showing the microlens array. FIG. 6 is a cross-sectional view of the microlens array in the main scanning direction. The
つまり、ガラス基板2991の表面2991Aには複数のレンズ2993Aが配置されるとともに、複数のレンズ2993Aに一対一で対応するように、複数のレンズ2993Bがガラス基板2991の裏面2991Bに配置されている。また、レンズ対を構成する2枚のレンズ2993A,2993Bは、相互に光軸OAを共通にする。また、これら複数のレンズ対は、複数の発光素子グループ295に一対一で配置されている。つまり、これら複数のレンズ対は、発光素子グループ295の配置に対応して、主走査方向XX及び副走査方向YYに互いに所定間隔だけ離れて2次元的に配置されている。より詳しく説明すると、このマイクロレンズアレイ299では、レンズ2993A,2993Bから成るレンズ対と、該レンズ対に挟まれるガラス基板2991とで構成された結像光学系が本発明のマイクロレンズに相当している。そして、これらのマイクロレンズMLが主走査方向XXに複数個並べたレンズ列MLLが副走査方向YYに複数列(本実施形態では「3」列)配列されて複数のマイクロレンズMLが千鳥状に配置されている。
That is, a plurality of
図7はラインヘッドにおける各部の配置および配線を示す図である。以下、発光素子グループの配置、各発光素子を駆動する駆動回路の配置、該駆動回路と発光素子とを電気的に接続する配線、および発光素子を制御する制御信号線について順番に説明する。本実施形態では、主走査方向XXに8個の発光素子2951を所定間隔毎に並べて構成される発光素子列L2951を、副走査方向YYに2個並べて、1つの発光素子グループ295を構成している。つまり、図7の2点鎖線で囲まれた計16個の発光素子2951が、発光素子グループ295を構成している。そして、複数の発光素子グループ295は次のように配置されている。
FIG. 7 is a diagram showing the arrangement and wiring of each part in the line head. Hereinafter, the arrangement of the light emitting element group, the arrangement of the drive circuit that drives each light emitting element, the wiring that electrically connects the drive circuit and the light emitting element, and the control signal line that controls the light emitting element will be described in order. In the present embodiment, one light emitting
つまり、主走査方向XXに所定個数並べて構成される発光素子グループ列295Lが副走査方向YYに3個並ぶように、発光素子グループ295は配置されている。また、全ての発光素子グループ295は、互いに異なる主走査方向位置に配置されている。更に、主走査方向位置が隣り合う発光素子グループ(例えば、発光素子グループ295C1と発光素子グループ295B1)の副走査方向位置が互いに異なるように、複数の発光素子グループ295は配置されている。ここで、主走査方向位置が隣り合う2個の発光素子グループそれぞれに属する発光素子列L2951同士が、それぞれの一部において主走査方向XXに互いに重なるように配置されているが、これは次の理由による。即ち、後述するように、本実施形態では、倍率が1未満の縮小光学系により発光素子2951から射出される光ビームを、感光体ドラム21の表面(以下「感光体表面」という)に結像する。よって、感光体表面において、複数のスポットを主走査方向XXに繋がって形成するために、発光素子列L2951を上述のように配置している。なお、本明細書において、発光素子2951の幾何重心点を発光素子2951の位置とするとともに、同一の発光素子グループ295に属する全ての発光素子位置の幾何重心を発光素子グループ295の位置とする。また、主走査方向位置及び副走査方向位置とはそれぞれ注目する位置の主走査方向成分及び副走査方向成分を意味する。
That is, the light emitting
また、この実施形態では、上記のように配置された発光素子2951を駆動するためのTFT(Thin Film Transistor)を備える駆動回路D295の一部と、駆動回路D295と発光素子2951とを電気的に接続する配線WLの一部とが図7に示すように基板295上に配置されている。例えば、発光素子グループ295C1、295C2、295B1で取り囲まれた隙間領域では、発光素子グループ295B1を駆動するための駆動回路(TFT)D295が配置されるとともに、該駆動回路D295と発光素子グループ295B1とが配線WLにより電気的に接続されている。また他の隙間領域においても、上記と同様に、駆動回路D295と配線WLが形成されている。なお、同図中の符号CLは駆動回路D295に対して発光素子2951を制御するための制御信号を伝送する制御信号線である。
In this embodiment, a part of the driving circuit D295 including a TFT (Thin Film Transistor) for driving the
上記した発光素子グループ295の配置に対応して、遮光部材297に導光孔2971が穿設されるとともに、レンズ2993A,2993Bで構成されるレンズ対が配置される。つまり、本実施形態においては、発光素子グループ295の重心位置と、導光孔2971の中心軸と、レンズ2993A,2993Bで構成されるレンズ対の光軸OAとは、略一致するように構成されている。そして、発光素子グループ295の発光素子2951から射出された光ビームは、対応する導光孔2971を介してマイクロレンズアレイ299に入射するとともに、該マイクロレンズアレイ299により感光体ドラム21の表面にスポットとして結像される。
Corresponding to the arrangement of the light emitting
図8は、本実施形態におけるマイクロレンズアレイの結像状態を示す図である。つまり、同図は、発光素子グループ295とガラス基板293とマイクロレンズアレイ299とを、レンズ2993A,2993Bの光軸OAを含むように主走査方向XXに切断したときの断面図である。また、同図では、マイクロレンズアレイ299の結像状態を示すために、発光素子グループ295の幾何重心位置E0と発光素子グループ295の主走査方向両端部E1,E2に在る仮想発光素子から射出された光ビームの軌跡を表している。かかる軌跡が示すように、仮想発光素子から射出された光ビームは、ガラス基板293の裏面に入射した後、該ガラス基板293の表面から射出される。そして、ガラス基板293の表面から射出された光ビームはマイクロレンズアレイ299を介して感光体表面(被走査面)に到達する。ここで、ガラス基板293及びマイクロレンズアレイ299は、それぞれ所定の比屈折率を有する。
FIG. 8 is a diagram illustrating an imaging state of the microlens array in the present embodiment. That is, this figure is a cross-sectional view when the light emitting
図8が示すように、発光素子グループの幾何重心位置E0に在る仮想発光素子から射出される光ビームは、感光体ドラム21の表面とレンズ2993A,2993Bの光軸OAとの交点I0に結像される。これは、上述の通り、本実施形態では、発光素子グループ295の幾何重心位置E0がレンズ2993A,2993Bの光軸OAの上に在ることに起因するものである。また、発光素子グループ295の主走査方向両端部E1,E2に在る仮想発光素子から射出される光ビームは、それぞれ感光体ドラム21の表面の位置I1,I2に結像される。つまり、位置E1に在る仮想発光素子から射出される光ビームは、主走査方向XXにおいてレンズ2993A,2993Bの光軸OAを挟んで逆側の位置I1に結像されるとともに、位置E2に在る仮想発光素子から射出される光ビームは、主走査方向XXにおいてレンズ2993A,2993Bの光軸OAを挟んで逆側の位置I2に結像される。即ち、ガラス基板293と、互いに光軸を共通にするレンズ2993A,2993Bから成るレンズ対と、該レンズ対に挟まれるガラス基板2991とで構成された光学系、つまりマイクロレンズMLは、反転特性を有するいわゆる反転光学系である。
As shown in FIG. 8, the light beam emitted from the virtual light emitting element at the geometric gravity center position E0 of the light emitting element group is connected to the intersection I0 between the surface of the photosensitive drum 21 and the optical axis OA of the
また、同図が示すように、仮想発光素子が在る位置E1,E0の間の距離と比較して、光ビームが結像される位置I1,I0の間の距離は短い。即ち、本実施形態における上記光学系の倍率の絶対値は1未満である。つまり、本実施形態における上記光学系(マイクロレンズML)は、縮小特性を有するいわゆる縮小光学系である。 As shown in the figure, the distance between the positions I1 and I0 where the light beam is imaged is shorter than the distance between the positions E1 and E0 where the virtual light emitting elements are present. That is, the absolute value of the magnification of the optical system in the present embodiment is less than 1. That is, the optical system (microlens ML) in the present embodiment is a so-called reduction optical system having reduction characteristics.
図9は、本実施形態における発光素子の配置の詳細を示す図である。同図が示すように、本実施形態では、主走査方向XXに所定間隔毎に8個の発光素子を並べて構成される発光素子列L2951が、副走査方向YYに2個配置される。そして、同一の発光素子グループ内において、複数の発光素子2951の主走査方向XXの位置がそれぞれ異なるとともに、主走査方向XXの位置が隣り合う2個の発光素子2951が互いに異なる発光素子列L2951に属するように、これら2つの発光素子列L2951を副走査方向に並べている。よって、本実施形態では、同一の発光素子グループ内において、主走査方向位置が隣り合う2個の発光素子2951の副走査方向位置が互いに異なるように複数の発光素子2951を配置されることとなる。つまり、例えば同図中の2個の発光素子2951A,2951Bに注目した場合、これら2個の発光素子2951A,2951Bの主走査方向位置はそれぞれ位置XA,XBであり隣り合っている。そして、このように主走査方向位置が隣り合う2個の発光素子2951A,2951Bの副走査方向位置は、それぞれ位置YA,YBであり互いに異なる。
FIG. 9 is a diagram showing details of the arrangement of the light emitting elements in the present embodiment. As shown in the figure, in this embodiment, two light emitting element rows L2951 configured by arranging eight light emitting elements at predetermined intervals in the main scanning direction XX are arranged in the sub scanning direction YY. In the same light emitting element group, the positions of the plurality of
また、図9が示すように、本実施形態では、同一の発光素子グループ内において、主走査方向位置が互いに隣り合う2個の発光素子2951がそれぞれの一部において主走査方向XXに互いに重なるように、複数の発光素子2951を配置している。つまり、例えば同図中の2個の発光素子2951A,2951Bに注目した場合、上述の通りこれら2個の発光素子2951A,2951Bの主走査方向位置は隣り合っている。そして、これら隣り合う2個の発光素子2951A,2951Bは、それぞれの一部において主走査方向XXに幅Wだけ互いに重なっている。
Further, as shown in FIG. 9, in the present embodiment, in the same light emitting element group, two
また、主走査方向XXにおいて互いに隣り合う発光素子グループは主走査方向XXにおいて部分的に重なり合う一方、各発光素子グループでは、該発光素子グループを構成する複数の発光素子2951のうち、主走査方向XXにおいて該発光素子グループに隣り合う他の発光素子グループに最も近接する最近接発光素子が副走査方向YYにおいて他の発光素子グループと異なる位置に配置されている。例えば発光素子グループ295C1に着目して検討すると、該発光素子グループ295C1に対して発光素子グループ295B1が主走査方向XXに部分的に重なり合いながら隣接する。そして、発光素子グループ295C1のうち発光素子2951Cが発光素子グループ295B1に最も近接しており、本発明の「最近接発光素子」に相当するが、この発光素子2951Cは副走査方向YYにおいて発光素子グループ295B1と異なる位置に配置されている。このため、図7や図8に示すように、発光素子2951の相互間隔を同一の発光素子グループではもとより、隣接する発光素子グループの間においても広げることができる。このような配置構成を採用することで発光素子グループや発光素子2951の配置自由度を高めることができる。また、次に説明するように、発光素子間に配線WLを引き回すことができ、配線の自由度も高めることができる。
In addition, the light emitting element groups adjacent to each other in the main scanning direction XX partially overlap in the main scanning direction XX, while each light emitting element group includes a plurality of
次に、上記のように構成されたラインヘッドによるスポット形成動作について説明する。ここでは、まず各発光素子グループによるスポット形成動作について図10および図11を参照しつつ従来例と対比しながら説明する。その後でラインヘッドによるスポット形成動作について詳述する。 Next, the spot forming operation by the line head configured as described above will be described. Here, first, the spot forming operation by each light emitting element group will be described with reference to FIG. 10 and FIG. Thereafter, the spot forming operation by the line head will be described in detail.
図10は発光素子グループの構成とスポット形成位置との関係を示す模式図である。また、図11は本実施形態の発光素子グループによるスポット形成動作を示す模式図である。図10(a)は従来例における発光素子の配置とスポット形成位置とを示している。従来例では、発光素子2951は主走査方向XXに一列に配置されており、各発光素子2951からの光ビームは拡大光学系(光学倍率m>1)により感光体表面にスポット結像される。したがって、スポットSPを小さくして解像度を高めるためには、発光素子2951自体の大きさを小さくする必要があるが、光ビームの光量を十分確保することが困難であった。
FIG. 10 is a schematic diagram showing the relationship between the configuration of the light emitting element group and the spot formation position. FIG. 11 is a schematic view showing a spot forming operation by the light emitting element group of the present embodiment. FIG. 10A shows the arrangement of light emitting elements and the spot formation position in the conventional example. In the conventional example, the
これに対して、光学倍率mが1未満、つまり縮小光学系を用いることが考えられる(同図(b))。この場合、大きな発光素子2951から射出される光ビームを小さなスポットSPへと結像することが可能となり、多くの光量を有する光ビームにより小さなスポットSPを形成することが可能なる。さらに、この実施形態では、上記したように発光素子2951の配置を工夫しているため、発光素子2951の配置自由度を高めたり、配線WLの自由度を高めることができる(同図(c))。ただし、同図(c)に示すように、千鳥状に配置された発光素子2951を同時に点灯させると、感光体表面に形成されるスポットSPも二次元配置されてしまう。
On the other hand, it can be considered that the optical magnification m is less than 1, that is, a reduction optical system is used ((b) in the figure). In this case, the light beam emitted from the large
そこで、本実施形態では、図11に示すように、発光素子列L2951の各々では、感光体ドラム21の回転移動に応じたタイミングで該発光素子列L2951を構成する発光素子2951が発光するように構成している。つまり、上段発光素子列の点灯タイミング(同図(a))を感光体ドラム21の回転移動に対応して下段発光素子列の点灯タイミング(同図(b))と相違している。このため、このタイミング調整のみにより上段発光素子列により形成されるスポットSPと下段発光素子列により形成されるスポットSPとを主走査方向XXに並んで形成することができる。このように、簡単な発光タイミング調整によりスポットSPを主走査方向XXに一列に形成することができる。
Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 11, in each of the light emitting element rows L2951, the
図12は、上述のラインヘッドによるスポット形成動作を示す図である。以下に、図2、図7、図11、図12を用いて本実施形態におけるラインヘッドによるスポット形成動作を説明する。また、発明の理解を容易にするため、ここでは主走査方向XXに伸びる直線上に複数のスポットを並べて形成する場合について説明する。本実施形態では、感光体ドラム21(潜像担持体)の表面(被走査面)を副走査方向YYに搬送しながら、ヘッド制御モジュール54により複数の発光素子を所定のタイミングで発光させることで、主走査方向XXに伸びる直線上に複数のスポットを並べて形成する。
FIG. 12 is a diagram showing a spot forming operation by the above-described line head. Hereinafter, the spot forming operation by the line head in this embodiment will be described with reference to FIGS. 2, 7, 11, and 12. In order to facilitate understanding of the invention, here, a case where a plurality of spots are formed side by side on a straight line extending in the main scanning direction XX will be described. In the present embodiment, the
つまり、本実施形態のラインヘッドでは、副走査方向位置Y1〜Y6の各位置に対応して、副走査方向YYに6個の発光素子列L2951が並べて配置されている(図7)。そこで、本実施形態では、同一の副走査方向位置にある発光素子列L2951は、略同一のタイミングで発光させるとともに、異なる副走査方向位置にある発光素子列L2951は、互いに異なるタイミングで発光させる。より具体的には、副走査方向位置Y1〜Y6の順番で、発光素子列L2951を発光させる。そして、感光体ドラム21の表面を副走査方向YYに搬送しながら、上述の順番で発光素子列L2951を発光させることで、該表面の主走査方向XXに伸びる直線上に複数のスポットを並べて形成する。 That is, in the line head of this embodiment, six light emitting element rows L2951 are arranged side by side in the sub-scanning direction YY corresponding to each position of the sub-scanning direction positions Y1 to Y6 (FIG. 7). Therefore, in this embodiment, the light emitting element rows L2951 at the same sub-scanning direction position emit light at substantially the same timing, and the light emitting element rows L2951 at different sub-scanning direction positions emit light at different timings. More specifically, the light emitting element rows L2951 are caused to emit light in the order of the sub-scanning direction positions Y1 to Y6. A plurality of spots are formed side by side on a straight line extending in the main scanning direction XX of the surface by causing the light emitting element array L2951 to emit light in the order described above while transporting the surface of the photosensitive drum 21 in the sub scanning direction YY. To do.
かかる動作を、図7、12を用いて説明する。まず最初に、副走査方向YYに最上流の発光素子グループ295A1,295A2,295A3…に属する副走査方向位置Y1の発光素子列L2951の発光素子2951を発光させる。そして、かかる発光動作により射出される複数の光ビームは、上述の反転縮小特性を有するマイクロレンズMLにより、反転されつつ縮小されて感光体表面に結像される。つまり、図12の「1回目」のハッチングパターンの位置にスポットが形成される。なお、同図において、白抜きの丸印は、未だ形成されておらず今後形成される予定のスポットを表す。また、同図において、符号295C1,295B1,295A1,295C2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であることを示す。
Such an operation will be described with reference to FIGS. First, the
次に、同発光素子グループ295A1,295A2,295A3…に属する副走査方向位置Y2の発光素子列L2951の発光素子2951を発光させる。そして、かかる発光動作により射出される複数の光ビームは、上述の反転縮小特性を有するマイクロレンズMLにより、反転されつつ縮小されて感光体表面に結像される。つまり、図12の「2回目」のハッチングパターンの位置にスポットが形成される。ここで、感光体ドラム21の表面の搬送方向が副走査方向YYであるのに対して、副走査方向YYの下流側の発光素子列L2951から順番に(つまり、副走査方向位置Y1,Y2の順番に)発光させたのは、マイクロレンズMLが反転特性を有することに対応するためである。
Next, the
次に、副走査方向上流側から2番目の発光素子グループ295B1,295B2,295B3…に属する副走査方向位置Y3の発光素子列L2951の発光素子2951を発光させる。そして、かかる発光動作により射出される複数の光ビームは、上述の反転縮小特性を有するマイクロレンズMLにより、反転されつつ縮小されて感光体表面に結像される。つまり、図12の「3回目」のハッチングパターンの位置にスポットが形成される。
Next, the
次に、同発光素子グループ295B1,295B2,295B3…に属する副走査方向位置Y4の発光素子列L2951の発光素子2951を発光させる。そして、かかる発光動作により射出される複数の光ビームは、上述の反転縮小特性を有するマイクロレンズMLにより、反転されつつ縮小されて感光体表面に結像される。つまり、図12の「4回目」のハッチングパターンの位置にスポットが形成される。
Next, the
次に、副走査方向最下流の発光素子グループ295C1,295C2,295C3…に属する副走査方向位置Y5の発光素子列L2951の発光素子2951を発光させる。そして、かかる発光動作により射出される複数の光ビームは、上述の反転縮小特性を有するマイクロレンズMLにより、反転されつつ縮小されて感光体表面に結像される。つまり、図12の「5回目」のハッチングパターンの位置にスポットが形成される。
Next, the
そして最後に、同発光素子グループ295C1,295C2,295C3…に属する副走査方向位置Y6の発光素子列L2951の発光素子2951を発光させる。そして、かかる発光動作により射出される複数の光ビームは、上述の反転縮小特性を有するマイクロレンズMLにより、反転されつつ縮小されて感光体表面に結像される。つまり、図12の「6回目」のハッチングパターンの位置にスポットが形成される。このように、1〜6回目までの発光動作を実行することで、主走査方向XXに伸びる直線上に複数のスポットを並べて形成する。
Finally, the
以上のように、本実施形態では、発光素子グループ内において、複数の発光素子2951を主走査方向XXにおいて互いに異なる位置に配置するとともに、互いに隣接するスポットを形成するために発光する2つの発光素子を副走査方向YYにおいて互いに異なる位置に配置している。そして、発光素子2951をそれぞれ感光体ドラム21の副走査方向YYの移動に応じたタイミングで発光させて発光素子2951から射出される光ビームを主走査方向XXにおいて互いに異なる位置で感光体表面に結像してスポットSPを主走査方向XXに並んで形成している。
As described above, in this embodiment, in the light emitting element group, a plurality of
また、発光素子2951から射出される光ビームを、倍率の絶対値が1未満であるマイクロレンズ(つまり縮小光学系)MLにより感光体表面(被走査面)に結像している。これにより、大きな発光素子2951から射出される光ビームを小さなスポットへと結像することが可能となる。つまり、多くの光量を有する光ビームにより小さなスポットを形成することを可能としている。よって、スポット形成にかかる光ビームの光量を十分確保しつつ高解像度を実現することができ、高解像度においても良好なスポット形成の実現が可能となっている。その理由は以下のとおりである。
Further, the light beam emitted from the
例えば図10(a)に示すように拡大光学系を用いた従来装置において、解像度を高めるためには、発光素子2951の径を小型化する必要がある。しかしながら、所望の発光光量を確保しながら素子径を小さくすることは製造上困難である。また、発光素子2951の駆動が不安定となり、感光体表面に良好なスポットを形成することができない。特に、画像形成装置では画質低下を招く主要因のひとつとなっていた。
For example, in the conventional apparatus using the magnifying optical system as shown in FIG. 10A, it is necessary to reduce the diameter of the
これに対し、本実施形態にかかる装置は縮小光学系のマイクロレンズMLを用いているため、発光素子2951の径を大きく設定することができる。しかも、発光素子グループ内で上記のように発光素子2951を配置しているので、感光体表面に形成されるスポットの間隔が小さい場合であっても発光素子2951の間隔を広げることができる。このように、(a)縮小光学系を用いた点と、(b)発光素子グループ内での発光素子2951の配置を工夫した点とにより、比較的広いスペースに所望の発光光量を得るのに十分な素子径を有する発光素子2951を形成することができる。したがって、素子形成が容易となる。また、発光素子2951の駆動を安定させることができ、感光体表面に良好なスポットを形成することができる。その結果、優れた画質のトナー像を形成することができる。
On the other hand, since the apparatus according to the present embodiment uses the microlens ML of the reduction optical system, the diameter of the
ところで、この種のラインヘッドでは、発光素子2951それぞれの発光タイミングを調整して感光体表面(被走査面)の所定の位置にスポットを形成する。これに対して、本実施形態のラインヘッドでは、主走査方向XXに所定間隔毎に所定個数(8個)だけ発光素子2951を並べて構成される発光素子列L2951を用いている。つまり、1つの発光素子列L2951に属する発光素子2951の副走査方向位置は全て略同じとなるよう構成している。よって、本実施形態のラインヘッドを用いて、各発光素子2951から射出される光ビームによるスポットを主走査方向XXに並べて形成するような場合、1つの発光素子列L2951に属する発光素子2951に対しては、略同様の発光タイミングを適用すればよく、発光タイミング調整が簡略化できるため好適である。
By the way, in this type of line head, spots are formed at predetermined positions on the surface of the photoreceptor (scanned surface) by adjusting the light emission timing of each of the
また、上述してきたラインヘッドを用いる本実施形態の画像形成装置は、上記ラインヘッドを用いて感光体表面(潜像担持体表面)にスポットを形成する。つまり、十分な光量の光ビームを小さなスポットとして感光体表面に結像して、潜像を形成することができる。よって、良好な高解像度画像を実現することが可能となり好適である。 The image forming apparatus of the present embodiment using the above-described line head forms spots on the surface of the photosensitive member (latent image carrier surface) using the line head. That is, a latent image can be formed by forming a sufficient amount of light beam as a small spot on the surface of the photoreceptor. Therefore, a favorable high resolution image can be realized, which is preferable.
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、2本の発光素子列L2951を有するラインヘッドにより、図12に示すように主走査方向XXに直線状に複数個のスポットを並べて形成している。しかしながら、かかるスポット形成動作は、本発明にかかるラインヘッドの動作の一例を示すものであり、該ラインヘッドが実行可能な動作はこれに限られるものではない。つまり、形成されるスポットは、主走査方向XXに並んで直線状に形成される必要は無く、例えば、主走査方向XXに所定の角度を有するように並べて形成しても良いし、ジグザグ状或いは波状に形成しても良い。すなわち、互いに隣接するスポットSPを形成するために発光する2つの発光素子2951を副走査方向YYにおいて互いに異なる位置に配置すればよい。この場合には、発光素子を被走査面の副走査方向の移動に応じたタイミングで発光し、発光素子から射出される光ビームが主走査方向において互いに異なる位置で被走査面上に結像されて複数のスポットを主走査方向に並んで形成すればよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications other than those described above can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above embodiment, a plurality of spots are arranged in a straight line in the main scanning direction XX as shown in FIG. 12 by a line head having two light emitting element rows L2951. However, the spot forming operation is an example of the operation of the line head according to the present invention, and the operation that can be executed by the line head is not limited thereto. That is, the formed spots do not need to be formed in a straight line along the main scanning direction XX. For example, the spots may be formed side by side with a predetermined angle in the main scanning direction XX, You may form in a waveform. That is, the two
また、上記実施形態では、主走査方向XXに所定間隔毎に8個の発光素子2951を並べて構成される発光素子列L2951を、副走査方向YYに2個並べている。しかしながら、発光素子列L2951の構成及び配置の態様(換言すれば、複数の発光素子の配置態様)は、これに限られるものではない。つまり、主走査方向XXに所定間隔毎に5個の発光素子2951を並べて構成される発光素子列L2951を副走査方向YYに3個並べても良いし、主走査方向XXに所定間隔毎に6個の発光素子2951を並べて構成される発光素子列L2951を、副走査方向YYに4個並べても良い。要は、複数の発光素子2951の配置態様としては、主走査方向XXの位置がそれぞれ異なるように配置するとともに、互いに隣接するスポットSPを形成するために発光する2つの発光素子2951を副走査方向YYにおいて互いに異なる位置に配置すればよい。
In the above embodiment, two light emitting element rows L2951 configured by arranging eight
また、上記実施形態では、発光素子2951として有機ELを用いたが、発光素子2951の具体的構成はこれに限られるものではなく、例えばLED(Light Emitting Diode)を発光素子2951として用いても良い。
In the above embodiment, the organic EL is used as the
図13は、本発明にかかるラインヘッド(露光手段)の別の実施形態の副走査方向の断面図である。つまり、図13のラインヘッドでは発光素子としてLEDを用いている。発光素子として有機ELを用いた図4記載のラインヘッドとの主な違いは、発光素子の配置場所である。つまり、図4に示すように、発光素子として有機ELを用いたラインヘッドでは、ガラス基板293の裏面に発光素子(発光素子グループ295)が配置されている。これに対して、発光素子としてLEDを用いた図13記載のラインヘッドでは、基板293の表面に発光素子を配置している。また、その他の構成は、図4、図13記載のラインヘッドは互いに共通するため、相当符号を付して説明を省略する。なお、基板293の面内における発光素子2951の配置態様としては、有機ELの場合と同様の配置態様をLEDの場合においても採用できる。
FIG. 13 is a sectional view in the sub-scanning direction of another embodiment of the line head (exposure means) according to the present invention. That is, the line head of FIG. 13 uses LEDs as light emitting elements. The main difference from the line head shown in FIG. 4 using an organic EL as the light emitting element is the location of the light emitting element. That is, as shown in FIG. 4, in a line head using an organic EL as a light emitting element, the light emitting element (light emitting element group 295) is arranged on the back surface of the
図14は、別の実施形態におけるマイクロレンズアレイの結像状態を示す図である。つまり、同図は、発光素子としてLEDを用いたラインヘッドの結像状態を示す断面図である。また、同図の切断面は、発光素子グループ295とガラス基板293とマイクロレンズアレイ299とを、レンズ2993A,2993Bの光軸OAを含むように主走査方向XXに切断したときの断面である。また、同図では、マイクロレンズアレイ299の結像状態を示すために、発光素子グループ295の幾何重心位置E0と発光素子グループ295の主走査方向両端部E1,E2に在る仮想発光素子から射出された光ビームの軌跡を表している。上述の通り、発光素子としてLEDを用いたラインヘッドでは、発光素子(発光素子グループ295)は基板293の表面に形成されている。よって、発光素子(LED)から射出される光ビームは、ガラス基板を介することなく、マイクロレンズアレイ299に入射することとなる。つまり、発光素子としてLEDを用いたラインヘッドでは、発光素子から射出された光は、そのままマイクロレンズアレイ299に入射すると共に、該マイクロレンズアレイ299により感光体表面(被走査面)に結像される。また、このように、LEDを用いたラインヘッドでは、発光素子から射出される光ビームは、該発光素子が配置されている基板293を介さない。よって、基板293の素材としてはガラス等の透明素材に限られない。
FIG. 14 is a diagram illustrating an imaging state of a microlens array according to another embodiment. That is, this figure is a cross-sectional view showing an imaging state of a line head using LEDs as light emitting elements. In addition, the cut surface in the figure is a cross section when the light emitting
図14が示すように、発光素子グループの幾何重心位置E0に在る仮想発光素子から射出される光ビームは、感光体ドラム21の表面とレンズ2993A,2993Bの光軸OAとの交点I0に結像される。これは、発光素子グループ295の幾何重心位置E0がレンズ2993A,2993Bの光軸OAの上に在ることに起因するものである。また、発光素子グループ295の主走査方向両端部E1,E2に在る仮想発光素子から射出される光ビームは、それぞれ感光体ドラム21の表面の位置I1,I2に結像される。つまり、位置E1に在る仮想発光素子から射出される光ビームは、主走査方向XXにおいてレンズ2993A,2993Bの光軸OAを挟んで逆側の位置I1に結像されるとともに、位置E2に在る仮想発光素子から射出される光ビームは、主走査方向XXにおいてレンズ2993A,2993Bの光軸OAを挟んで逆側の位置I2に結像される。即ち、互いに光軸を共通にするレンズ2993A,2993Bから成るレンズ対と、該レンズ対に挟まれるガラス基板2991とで構成された光学系(マイクロレンズML)は、いわゆる反転光学系である。
As shown in FIG. 14, the light beam emitted from the virtual light emitting element at the geometric gravity center position E0 of the light emitting element group is connected to the intersection point I0 between the surface of the photosensitive drum 21 and the optical axis OA of the
また、同図が示すように、仮想発光素子が在る位置E1,E0の間の距離と比較して、光ビームが結像される位置I1,I0の間の距離は短い。即ち、この実施形態における上記光学系の倍率の絶対値は1未満である。つまり、この実施形態における上記光学系は、縮小光学系である。 As shown in the figure, the distance between the positions I1 and I0 where the light beam is imaged is shorter than the distance between the positions E1 and E0 where the virtual light emitting elements are present. That is, the absolute value of the magnification of the optical system in this embodiment is less than 1. That is, the optical system in this embodiment is a reduction optical system.
また、上記実施形態では、カラー画像形成装置に本発明が適用されているが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、いわゆる単色画像を形成するモノクロ画像形成装置に対しても本発明を適用することができる。 In the above-described embodiment, the present invention is applied to a color image forming apparatus. However, the application target of the present invention is not limited to this, and it is also applicable to a monochrome image forming apparatus that forms a so-called monochromatic image. The present invention can be applied.
次に本発明の実施例を示すが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。なお、以下の実施例では、本発明に適用可能なマイクロレンズML、つまり倍率の絶対値が1未満のマイクロレンズMLの具体例について説明する。 Next, examples of the present invention will be shown. However, the present invention is not limited by the following examples as a matter of course, and it is needless to say that the present invention can be implemented with appropriate modifications within a range that can meet the gist of the preceding and following descriptions. These are all included in the technical scope of the present invention. In the following embodiments, specific examples of the microlens ML applicable to the present invention, that is, the microlens ML having an absolute value of magnification of less than 1, will be described.
<第1実施例>
表1は、第1実施例におけるラインヘッドのレンズデータである。また、図15は、第1実施例におけるマイクロレンズの結像状態を示す図である。第1実施例におけるラインヘッドは、発光素子として有機ELを用いている。そして、上記実施形態でも述べたとおり、かかる有機EL発光素子は、ガラス基板293の裏面に配置される。よって、発光素子の発光面(面番号S1)とガラス基板293の裏面(面番号S2)とは面間隔0で互いに対向している。
<First embodiment>
Table 1 shows lens data of the line head in the first example. FIG. 15 is a diagram showing an imaging state of the microlens in the first embodiment. The line head in the first embodiment uses an organic EL as a light emitting element. As described in the above embodiment, the organic EL light emitting element is disposed on the back surface of the
物体面の位置E0から射出された光ビームは、ガラス基板293とマイクロレンズMLを介して被走査面(像面)の位置I0に結像される。また、物体面の位置E1から射出された光ビームは、ガラス基板293とマイクロレンズMLを介して被走査面(像面)の位置I1に結像される。ここで、位置E0及び位置I0は、いずれもマイクロレンズMLの光軸上にある。そして、同図が示すように、物体面の位置E0,E1間距離と比較して、像面の位置I0,I1間距離は短い。つまり、ガラス基板293とマイクロレンズMLとから成る光学系の倍率の絶対値は1未満、具体的には0.5である。
The light beam emitted from the position E0 on the object plane is imaged at a position I0 on the surface to be scanned (image plane) via the
<実施例2>
表2は、第2実施例におけるラインヘッドのレンズデータである。また、図16は、第2実施例におけるマイクロレンズの結像状態を示す図である。第2実施例におけるラインヘッドは、発光素子としてLEDを用いている。そして、上記実施形態でも述べたとおり、かかるLED発光素子は、基板293の表面に配置される。よって、発光素子から射出される光ビームは基板293を介することなくマイクロレンズMLに入射する。
<Example 2>
Table 2 shows lens data of the line head in the second example. FIG. 16 is a diagram showing an imaging state of the microlens in the second embodiment. The line head in the second embodiment uses LEDs as light emitting elements. As described in the above embodiment, the LED light emitting element is disposed on the surface of the
物体面の位置E0から射出された光ビームは、マイクロレンズMLを介して被走査面(像面)の位置I0に結像される。また、物体面の位置E1から射出された光ビームは、マイクロレンズMLを介して被走査面(像面)の位置I1に結像される。ここで、位置E0及び位置I0は、いずれもマイクロレンズMLの光軸上にある。そして、同図が示すように、物体面の位置E0,E1間距離と比較して、像面の位置I0,I1間距離は短い。つまり、マイクロレンズMLから成る光学系の倍率の絶対値は1未満、具体的には0.5である。 The light beam emitted from the position E0 on the object plane is imaged at a position I0 on the surface to be scanned (image plane) via the microlens ML. The light beam emitted from the position E1 on the object plane is imaged at a position I1 on the surface to be scanned (image plane) via the microlens ML. Here, both the position E0 and the position I0 are on the optical axis of the microlens ML. As shown in the figure, the distance between the image plane positions I0 and I1 is shorter than the distance between the object plane positions E0 and E1. That is, the absolute value of the magnification of the optical system including the microlens ML is less than 1, specifically 0.5.
21Y、21M、21C、21K…感光体ドラム(潜像担持体)、 29…ラインヘッド(露光手段)、 295…発光素子グループ、 2951…発光素子、 295L…発光素子グループ列、 L2951…発光素子列、 293…基板,ガラス基板(マイクロレンズ)、 299…マイクロレンズアレイ、 2991…ガラス基板、 2993A,2993B…レンズ(マイクロレンズ)、 ML…マイクロレンズ、 MLA…マイクロレンズアレイ、 MLL…レンズ列、 OA…光軸、 XX…主走査方向、 YY…副走査方向
21Y, 21M, 21C, 21K ... photosensitive drum (latent image carrier), 29 ... line head (exposure means), 295 ... light emitting element group, 2951 ... light emitting element, 295L ... light emitting element group row, L2951 ... light emitting
Claims (7)
前記複数のマイクロレンズに対して1対1の対応関係で設けられた複数の発光素子グループとを備え、
前記複数の発光素子グループの各々では、複数の発光素子が前記主走査方向において互いに異なる位置に配置され、
前記複数の発光素子はそれぞれ前記被走査面の副走査方向の移動に応じたタイミングで発光し、前記複数の発光素子から射出される光ビームが前記主走査方向において互いに異なる位置で前記被走査面上に結像されて複数のスポットが前記主走査方向に並んで形成され、しかも、
前記複数の発光素子グループの各々では、該発光素子グループを構成する前記複数の発光素子のうち、互いに隣接するスポットを形成するために発光する2つの発光素子が前記副走査方向において互いに異なる位置に配置されていることを特徴とするラインヘッド。 A microlens array in which a plurality of microlenses having an absolute value of magnification of less than 1 are arranged in the main scanning direction of the surface to be scanned;
A plurality of light emitting element groups provided in a one-to-one correspondence with the plurality of microlenses,
In each of the plurality of light emitting element groups, the plurality of light emitting elements are arranged at different positions in the main scanning direction,
Each of the plurality of light emitting elements emits light at a timing corresponding to movement of the scanned surface in the sub-scanning direction, and the scanned surface is at a position where light beams emitted from the plurality of light emitting elements are different from each other in the main scanning direction. A plurality of spots that are imaged above are formed side by side in the main scanning direction, and
In each of the plurality of light emitting element groups, among the plurality of light emitting elements constituting the light emitting element group, two light emitting elements that emit light to form adjacent spots are located at different positions in the sub-scanning direction. A line head characterized by being arranged.
前記複数の発光素子列の各々では、前記被走査面の前記副走査方向の移動に応じたタイミングで該発光素子列を構成する前記複数の発光素子が発光する請求項1記載のラインヘッド。 In each of the plurality of light emitting element groups, the light emitting elements that constitute the light emitting element group by arranging a plurality of light emitting element arrays in which the light emitting elements are arranged in the main scanning direction are arranged in the sub scanning direction of the surface to be scanned. Are arranged in a staggered pattern,
2. The line head according to claim 1, wherein in each of the plurality of light emitting element arrays, the plurality of light emitting elements constituting the light emitting element array emit light at a timing corresponding to movement of the scanned surface in the sub-scanning direction.
前記副走査方向とほぼ直交する主走査方向に複数のスポットを前記潜像担持体の表面に対して結像して潜像を形成するラインヘッドと、
前記潜像担持体上の潜像をトナーにより現像する現像手段とを備え、
前記ラインヘッドは、被走査面の主走査方向に、倍率の絶対値が1未満であるマイクロレンズを複数個配置したマイクロレンズアレイと、前記複数のマイクロレンズに対して1対1の対応関係で設けられた複数の発光素子グループとを有し、前記複数の発光素子グループの各々では、複数の発光素子が前記主走査方向において互いに異なる位置に配置され、前記複数の発光素子はそれぞれ前記潜像担持体の前記副走査方向の移動に応じたタイミングで発光して前記複数の発光素子から射出される光ビームを前記主走査方向において互いに異なる位置で前記潜像担持体上に結像して複数のスポットを前記主走査方向に並んで形成し、しかも、前記複数の発光素子グループの各々では、該発光素子グループを構成する前記複数の発光素子のうち、互いに隣接するスポットを形成するために発光する2つの発光素子が前記副走査方向において互いに異なる位置に配置されていることを特徴とする画像形成装置。 A latent image carrier whose surface is conveyed in the sub-scanning direction;
A line head for forming a latent image by forming a plurality of spots on the surface of the latent image carrier in a main scanning direction substantially perpendicular to the sub-scanning direction;
Developing means for developing the latent image on the latent image carrier with toner,
The line head has a one-to-one correspondence relationship with a microlens array in which a plurality of microlenses having an absolute value of magnification less than 1 are arranged in the main scanning direction of the surface to be scanned, and the plurality of microlenses. A plurality of light emitting element groups provided, and in each of the plurality of light emitting element groups, the plurality of light emitting elements are arranged at different positions in the main scanning direction, and each of the plurality of light emitting elements is the latent image. A plurality of light beams emitted at timings corresponding to the movement of the carrier in the sub-scanning direction and emitted from the plurality of light emitting elements are formed on the latent image carrier at different positions in the main scanning direction. Are formed side by side in the main scanning direction, and in each of the plurality of light emitting element groups, among the plurality of light emitting elements constituting the light emitting element group, Image forming apparatus characterized by two light-emitting element which emits light to form a spot adjacent to the have are located at different positions in the sub-scanning direction.
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