JP5256796B2 - ラインヘッドおよびそれを用いた画像形成装置 - Google Patents
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Description
特許文献1に記載のラインヘッドでは、複数の発光素子グループを並べて配置するとともに、複数の発光素子グループに対して、一対一で複数の結像レンズを対向配置している。さらに、LEDアレイ間に遮光部材である遮光板を配することで、LEDアレイからの光が、隣接するLEDアレイあるいは外部に漏れ出て潜像ににじみ等が発生する現象、いわゆるクロストークを低減させる構成が知られている。
発光素子と結像レンズとの間に配置された遮光部材によってクロストークは低減できる。しかし、遮光部材自体によって反射された光は、結像レンズに色々な入射角度で入射し、本来スポットが形成される位置とは大きく外れた位置に向かう。迷光であるこれらの反射された光によって、本来形成されるスポットの領域外にいわゆるゴーストが発生する。ゴーストによって感光体に形成される潜像が不鮮明になり、画像形成装置によって得られる画像の画質も低下する。
本発明の目的は、迷光の発生の少ない遮光部材、それを用いたゴーストの発生が抑えられたラインヘッドおよびそれを用いた画質の低下の少ない画像形成装置を提供することにある。
この発明では、遮光板の厚さ方向に形成した導光孔の内面の高さと比較して、空隙層の厚さが5〜30倍と厚いので、導光孔の内面で反射する光の量が、空隙層に向かう光の量と比較して小さく、より遮光部材を通過する迷光の少ない遮光部材が得られる。
この発明では、凹部側から入射した光は凹部に向かう量が多くなり、導光孔の内面での反射がより抑えられる。
この発明では、凹部に向かうにしたがって空隙層の厚みも厚くなるので、凹部側から入射した光の空隙層に向かう量がより多くなり、より遮光部材を通過する迷光の少ない遮光部材が得られる。
この発明では、凹部側から入射する光を多く取り入れるとともに、凹部側から入射した光の反射をより抑えられる。
この発明では、前述の効果を有する遮光部材を有しているので、前述の効果をより達成できるラインヘッドが得られる。
この発明では、前述の効果を有する遮光部材を有しているので、前述の効果をより達成できるラインヘッドが得られる。
この発明では、前述の効果を有する遮光部材を有しているので、前述の効果をより達成できるラインヘッドが得られる。
(第1実施形態)
図1は、本実施形態にかかる画像形成装置1を模式的にかつ部分的に示す図である。画像形成装置1は、トナー粒子を液体キャリアに分散させた液体現像剤を用いて画像を形成する装置である。なお、回転する部材については、回転方向を実線矢印で示した。 図1において、画像形成装置1は、中間転写媒体である無端状の中間転写ベルト10と、中間転写ベルト10を張架する駆動ローラ11および従動ローラ12と、2次転写装置14と、中間転写ベルトクリーニング装置15と1次転写ユニットとを備えている。 1次転写ユニットは、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)およびブラック(K)のそれぞれの色に対応した、1次転写ユニット50Y、1次転写ユニット50M、1次転写ユニット50Cおよび1次転写ユニット50Kを備えている。以下、各色に対応する装置、部材等についても、装置、部材等の符号にそれぞれ各色を表すY,M,C,Kを付して表記する。
また、画像形成装置1では、各1次転写ユニット50Y,50M,50C,50Kは、中間転写ベルト10の回転方向上流側から色Y,M,C,Kの順に配設されているが、色Y,M,C,Kの配置順は任意に設定することができる。なお、中間転写ベルト10は中間転写ドラムで構成することもできる。
2次転写装置14は、2次転写ローラ43を備えている。この2次転写ローラ43は、駆動ローラ11に掛けられた中間転写ベルト10に紙等の転写材を当接させて、中間転写ベルト10上の各色のトナー像が合わせられたカラーのトナー像を転写材に転写するものである。その場合、駆動ローラ11は2次転写時のバックアップローラとしても機能する。
また、2次転写装置14は、2次転写ローラクリーナ46と2次転写ローラクリーナ回収液貯留容器47とを備えている。2次転写ローラクリーナ46は、ゴム等の弾性体からなる。そして、この2次転写ローラクリーナ46は2次転写ローラ43に当接されて2次転写後に2次転写ローラ43の表面に残留する液体現像剤を掻き落として除去する。また、2次転写ローラクリーナ回収液貯留容器47は、2次転写ローラクリーナ46によって2次転写ローラ43から掻き落とされた液体現像剤を回収して貯留する。
また、各1次転写装置7Y,7M,7C,7Kより中間転写ベルト10の回転方向下流側の各1次転写装置7Y,7M,7C,7Kの近傍には、それぞれ、中間転写ベルトスクイーズ装置13Y,13M,13C,13Kが配設されている。
各1次転写装置7Y,7M,7C,7Kは、それぞれ、中間転写ベルト10を各感光体2Y,2M,2C,2Kに当接させる1次転写用のバックアップローラ37Y,37M,37C,37Kを備えている。
感光体2Yの周囲には、回転方向上流側から順に、帯電部材3Y、露光手段としてのラインヘッド4Y、現像装置5Y、感光体スクイーズ装置6Y、1次転写装置7Y、および除電装置8Yが配設されている。
ラインヘッド4Yは、例えば有機EL素子、LEDを用いた走査光学系等から光を感光体2Yの表面200に照射することによって、帯電された感光体2Y上に静電潜像を形成する。また、ラインヘッド4Yは、感光体2Yから離間配置されている。ラインヘッド4Yから引き出された実線矢印で光の照射方向を示した。
なお、走査光学系の走査方向は、図2の紙面に対して垂直な方向を主走査方向XXとし、主走査方向XXに直交し、光が照射される感光体2Yの表面200の接線方向を副走査方向YYとする。
図3において、ラインヘッド4Yは、主走査方向XXに配列された発光素子グループ410を備えている。発光素子グループ410は、複数の発光素子411を備えている。これらの発光素子411から、図2に示したように、帯電部材3Yにより帯電された感光体2Yの被走査面である表面200に対して光が照射され、表面200に静電潜像が形成される。
ガラス基板450のうら面452(ガラス基板450が有する2つの面のうち遮光部材440に対向するおもて面451とは逆側の面)には、複数の発光素子グループ410が設けられている。複数の発光素子グループ410は、ガラス基板450のうら面452に、図3に示すように、主走査方向XXおよび副走査方向YYに互いに所定間隔だけ離れて2次元的に、離散的に並べて配置されている。ここで、複数の発光素子グループ410の各々は、図3中の円で囲んだ部分に示すように、複数の発光素子411が2次元的に配列して構成されている。
発光素子はLEDであってもよい。この場合、基板はガラス基板でなくてもよく、LEDは、おもて面451に設けることができる。
遮光板441および遮光板442には、複数の発光素子グループ410に対して一対一で複数の導光孔444が形成されている。また、遮光板445には、絞り孔446が設けられている。
ガラス基板450とガラス基板450に対向する遮光板441との間には空隙層447が設けられている。空隙層443および空隙層447の厚さは略同じである。
ここで、空隙層447は、遮光部材440を単体として取り出した場合には、凹部(447)となる。
遮光板441および各遮光板442に設けられた導光孔444と遮光板445に設けられた絞り孔446が連通するように、遮光板441,442および遮光板445は空隙層443を介して重ねられている。本実施形態では、ガラス基板450に対する垂線と平行な線(図中一点差線で示した)を中心軸として連通するように重ねられている。
本実施形態では、導光孔444の径は全て1.00mmとし、絞り孔446を0.80mmとした。
遮光板441,442および445を形成する材料には、金属、例えばリン青銅のほか、合成樹脂、セラミック等を用いることができる。合成樹脂、セラミックの場合は、成形により形成することができる。
マイクロレンズアレイ430は、ガラス基板431を有するとともに、ガラス基板431を挟むように一対一で配置された2枚のレンズ432,433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432,433は樹脂により形成することができる。
本実施形態では、主走査方向XXに4個の発光素子411を所定間隔ごとに並べて構成される発光素子列L411を、副走査方向YYに2列並べて、1つの発光素子グループ410を構成している。つまり、同図の2点鎖線の円形で示される1つのマイクロレンズMLの外径の位置に対応して8個の発光素子411が、発光素子グループ410を構成している。そして、複数の発光素子グループ410は次のように配置されている。
なお、主走査方向位置およ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および副走査方向成分を意味する。また、本明細書において「発光素子グループの幾何重心」とは、同一の発光素子グループ410に属する全ての発光素子411の位置の幾何重心を意味する。以後、幾何重心の位置を幾何重心位置E0と表す。
遮光部材440は、その一方面がガラス基板450のおもて面451に対向するとともにその他方面がマイクロレンズアレイ430に対向するように配置されている。
例えば、位置E1から射出された光のうち、絞り孔446aに向かう光412,413,414は、絞り孔446aを透過して、マイクロレンズMLに到達する。ここで、導光孔444の径の大きさは、絞り孔446a内に向かう光を妨げない大きさに形成されている。
絞り孔446a,446bは、マイクロレンズMLに入射する光を規定している。したがって、絞り孔446a,446bによって、光量、焦点深度等の調整が可能になる。また、遮光板441が厚くなっているのは、隣り合うマイクロレンズMLへ光が漏れるのを防ぐためである。
導光孔444の内面の面積と比較して、空隙層443の厚さが厚いので、導光孔444の内面で反射される光の光量は少ない。ここで、空隙層443の厚さは、遮光板441の厚さよりも厚く、5倍以上あるのが導光孔444の内面で反射される光の光量を減少でき好ましい。空隙層443の厚さの上限は、光学系で定まる発光素子グループ410からマイクロレンズアレイ430までの距離、つまり、遮光部材440の厚さと遮光板442の厚さおよび枚数によって決まるが30倍以下が好ましい。
また、反射によって光415,416の強度をより効果的に減衰させるには、遮光板442の面に反射防止層、例えば、よく知られている黒色メッキ等を施すとよい。
また、発光素子グループ410の幾何重心位置E0から射出される光は、感光体2Yの表面200と図6に示したマイクロレンズMLの光軸OAとの交点となる結像位置に結像される。これは、上述の通り、本実施形態では、発光素子グループ410の幾何重心位置E0がマイクロレンズMLの光軸OAの上に在ることに起因するものである。
また、位置E1から射出される光は、図6に示す主走査方向XXにおいてマイクロレンズMLの光軸OAを挟んで逆側の位置に結像される。即ち、マイクロレンズMLは、反転特性を有するいわゆる倒立光学系である。
さらに、縮小光学系であるので、感光体2Yの表面200では、幾何重心位置E0から射出される光の結像位置と位置E1から射出される光の結像位置との距離が、発光素子グループ410における幾何重心位置E0と位置E1との距離より短くなる。
本実施形態では、マイクロレンズMLが、本発明における「結像レンズ」として機能している。
以下に、図7、図9を用いて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2Yの表面200を副走査方向YYに搬送しながら、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。
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410C1,410B1,410A1,410C2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410により形成されるスポットであることを示す。
図2において、現像装置5Yは、それぞれ、現像剤供給部16Yと、現像ローラ17Yと、コンパクションローラ18Yと、現像ローラクリーナ19Yと、現像ローラクリーナ回収液貯留部20Yとから構成されている。
次に、現像装置5Yにおいて、イエロー(Y)の液体現像剤21Yが現像剤汲み上げローラ23Yによってアニロクスローラ24Yに汲み上げられる。アニロクスローラ24Yに付着した液体現像剤21Yは、現像剤規制ブレード25Yによってアニロクスローラ24Yの溝内に適正量付着される。このアニロクスローラ24Yの溝内の液体現像剤21Yは現像ローラ17Yに供給される。
現像ローラ17Y上の液体現像剤21Yはコンパクションされた状態で、現像ローラ17Yの回転によって感光体2Yの方へ搬送される。
このとき、コンパクションローラ18Mによる接触コンパクションの終了後コンパクションローラ18Mに残留するキャリアは、コンパクションローラクリーナブレード26Mによってコンパクションローラ18Mから除去される。また、現像が終了して現像ローラ17Mに残留する液体現像剤は、現像ローラクリーナ19Mによって現像ローラ17Mから除去される。
従来例では、文字の輪郭が不鮮明で、特に文字の線と線との間の抜けが悪い。 一方、従来例と比較して本実施形態では、文字の輪郭が鮮明で、文字の線と線との間も抜けていることが確認できた。
(1)遮光部材440の連通した導光孔444に入射した光は、複数の遮光板442に形成された導光孔444の内面のみで反射される。一方、遮光板442間の空隙層443に向かった光は遮光板442によって入射方向に反射される。また、遮光板442間の空隙層443に向かった光は複数の反射によって減衰される。したがって、反射によって迷光の発生の少ない遮光部材440を得ることができる。
本実施形態にかかる画像形成装置およびラインヘッドは、第1実施形態とは遮光部材の構成が異なる。遮光部材以外の構成は第1実施形態と同様である。
図11は、本発明の第2実施形態にかかるガラス基板450、遮光部材490およびマイクロレンズアレイ430付近の部分拡大断面図である。
図11において、本実施形態の遮光部材490の構成は、遮光板445と遮光板442との空隙層443の厚さd1、遮光板442間の空隙層443の厚さd2,d3,d4および遮光板442とガラス基板450との空隙層447の厚さd5が異なる。d1,d2,d3,d4,d5の関係は、それぞれの間隔がd1<d2<d3<d4<d5となるように、遮光板442,445は配置されている。その他の遮光部材490の構成は、第1実施形態と同様である。
(6)光の入射位置近くの導光孔444の内面で反射した単位面積当りの反射光量は、光の入射位置から遠い導光孔444の内面での反射より多い。凹部447(空隙層447)の深さが空隙層443の厚さと比較して深いので、凹部447側から入射した光のうち凹部447に向かう量をより多くでき、より迷光の少ない遮光部材490、迷光によるゴーストの発生が抑えられたラインヘッド4Y,4M,4C,4K、および画質の低下の少ない画像形成装置を得ることができる。
本実施形態にかかる画像形成装置およびラインヘッドは、第2実施形態とは遮光部材の構成が異なる。遮光部材以外の構成は第2実施形態と同様である。
図12は、本発明の第3実施形態にかかるガラス基板450、遮光部材491およびマイクロレンズアレイ430付近の部分拡大断面図である。
図12において、本実施形態の遮光部材491の構成は、導光孔444の大きさが遮光板442ごとに異なる。具体的には、マイクロレンズアレイ430に一番近い遮光板442の導光孔444の幅をw1として、ガラス基板450に向かって遮光板442の導光孔444の幅をw2,w3,w4とすると、それぞれの導光孔の幅はw1<w2<w3<w4となっている。遮光板445と遮光板442との間隔d1、遮光板442間の間隔d2,d3,d4および遮光板442とガラス基板450との間隔d5は、第2実施形態と同様である。
(7)凹部447側から入射する光を多く取り入れることができ、凹部447側から入射した光の反射をより抑えることができる。
本実施形態にかかる画像形成装置およびラインヘッドは、第1実施形態とは遮光部材の構成が異なる。遮光部材以外の構成は第1実施形態と同様である。
図13は、本発明の第3実施形態にかかる感光体2Y、ガラス基板450、遮光部材492およびマイクロレンズアレイ430付近の部分拡大断面図である。
図13において、本実施形態の遮光部材492は、5枚の遮光板で構成されている。遮光板448は同じ厚さで、マイクロレンズアレイ430に対向する側の2枚の遮光板448は貼り合わされている。遮光板448間の空隙層449の厚さd6は同じ厚さであり、等間隔で遮光板448は配置されている。一方、ガラス基板450に対向する遮光板448とガラス基板450との空隙層447の厚さd7は厚さd6よりも大きい。その他の遮光部材492の構成は、第1実施形態と同様である。
(8)同じ厚さ、同じ導光孔を有する遮光板448を用いて遮光部材492を構成でき、製造が容易で製造コストが低減した遮光部材492を得ることができる。
図14は、本発明の第5実施形態にかかるラインヘッドの部分断面図であり、図3および図7に示したA−A線断面図である。つまり、本実施形態のラインヘッド4Y等では、副走査方向YYにおいて互いに異なる位置に配置された3個の発光素子グループ410(例えば、発光素子グループ410A2、410B2、410C2)から発光素子グループ列が構成されており、この発光素子グループ列を構成する3個の発光素子グループ410は主走査方向XXにピッチPだけ相互にずれている。その結果、発光素子グループ列における3個の発光素子グループ410の配列方向A−Aは、副走査方向YYに対して傾いている。そこで、図14では、かかるA−A線におけるラインヘッド4Y等の断面が示されている。
d1<d2<d3<d4
を満たしている。このように複数の空隙層443のうち、ガラス基板450に近い空隙層443ほど、大きい厚みを有している。
θ1>θ2
となる。ここで、見込み角θは、発光素子411の中心から、導光孔444の縁444Eの方向Doaにおける厚みd442に対して張る角に相当する。すなわち、遮光板442_1をガラス基板450に離間配置した場合は、近接配置した場合と比較して、見込み角θが小さいため、導光孔444の縁444Eで反射される迷光SL0が少なく抑えられる。つまり、ギャップ447を設けることで、導光孔444の縁444Eで反射される迷光SL0を減少させる一方で、ギャップ447に入る光を増大させることが可能となる。そして、このギャップ447に入った光も、空隙層443に入った光と同様に、そのほとんどが遮光板442の面で反射されてマイクロレンズMLに入射すること無く減衰する。したがって、遮光部材440による反射迷光のマイクロレンズMLへの入射がより効果的に抑えられる。
図16は、本発明の第6実施形態にかかるラインヘッドの部分断面図であり、図3および図7に示したA−A線断面図である。なお、以下では、上述の第5実施形態との差異点について主に説明することとし、共通部分については相当符号を付して説明を省略する。第6実施形態では、ギャップ規定部材711および空隙層規定部材712が設けられておらず、その代わりに、A−A線の両端部に外枠713、713が設けられている。これら713、713は互いに内側を向けて対向しており、各外枠713の内側は5つの段7131〜7135を有する階段状に構成されている。こうして対向する2つの段の上に、遮光板442、445が架け渡されるようにして載置されている。つまり、互いに対向する段7131、7131には遮光板442_1が載置されており、その他の段の対7132、7132等にも、同様にして遮光板442、445が載置されている。
なお、本発明は上記した実施形態、変形例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、主走査方向XXに発光素子グループ410を所定個数(2個以上)並べて構成される発光素子グループ列L411(グループ列)が副走査方向YYに3列並ぶように、発光素子グループ410は2次元的に配置されている。しかし、複数の発光素子グループ410の配置の態様は、これに限られるものではなく適宜変更が可能である。
さらに、トナー粒子を不揮発性液体キャリアに分散させた液体トナーだけでなく、乾式のトナーを用いた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。
Claims (6)
- 複数の発光素子をグループ化した発光素子グループが複数配されたヘッド基板と、
第1方向で前記発光素子グループに対向するレンズが前記発光素子グループ毎に設けられたレンズアレイと、
前記ヘッド基板と前記レンズアレイとの間に配された遮光部材と
を備え、
前記遮光部材は前記第1方向に空隙層を隔てて並ぶ複数の遮光板を有しており、
前記各遮光板には、前記第1方向に貫通する導光孔が前記第1方向で前記発光素子グループに対向して設けられており、前記発光素子グループに対向する前記各導光孔が前記第1方向に配されて導光部を形成し、
前記発光素子グループからの光は当該発光素子グループに対向して設けられた前記導光部を通過して前記レンズに入射可能であり、
前記第1方向において前記各遮光板の間の前記空隙層の厚みは前記遮光板の厚みの5〜30倍であるとともに、前記複数の遮光板のうち最も前記レンズアレイ側に位置している遮光板の前記レンズアレイ側の面に、前記複数の遮光板のそれぞれよりも大きな厚みを有する第2遮光板が当接して配置されていることを特徴とするラインヘッド。 - 前記複数の遮光板のうち、前記第1方向において前記ヘッド基板に最も近い遮光板と、前記ヘッド基板との間にはギャップが設けられている請求項1に記載のラインヘッド。
- 前記第1方向において前記ギャップの厚みは前記空隙層の厚みよりも大きい請求項2に記載のラインヘッド。
- 前記遮光部材は前記第1方向に並ぶ3枚以上の前記遮光板を有しており、前記各遮光板の間の前記空隙層のうち、前記第1方向において前記ヘッド基板に近い空隙層ほど、前記第1方向に大きい厚みを有している請求項1ないし3のいずれか一項に記載のラインヘッド。
- 前記発光素子グループに対向して設けられた前記各導光孔のうち、前記第1方向において前記発光素子グループに近い導光孔ほど広い幅を有する請求項1ないし4のいずれか一項に記載のラインヘッド。
- 潜像担持体と、
発光素子が射出する光をレンズを用いて結像して、前記潜像担持体の表面を露光するラインヘッドとを備え、
前記ラインヘッドは、複数の前記発光素子をグループ化した発光素子グループが複数配されたヘッド基板と、第1方向で前記発光素子グループに対向して前記レンズを前記発光素子グループ毎に設けたレンズアレイと、前記ヘッド基板と前記レンズアレイとの間に配された遮光部材とを有し、
前記遮光部材は前記第1方向に空隙層を隔てて並ぶ複数の遮光板を有しており、
前記各遮光板には、前記第1方向に貫通する導光孔が前記第1方向で前記発光素子グループに対向して設けられており、前記発光素子グループに対向する前記各導光孔が前記第1方向に配されて導光部を形成し、
前記発光素子グループからの光は当該発光素子グループに対向して設けられた前記導光部を通過して前記レンズに入射可能であり、
前記第1方向において前記各遮光板の間の前記空隙層の厚みは前記遮光板の厚みの5〜30倍であるとともに、前記複数の遮光板のうち最も前記レンズアレイ側に位置している遮光板の前記レンズアレイ側の面に、前記複数の遮光板のそれぞれよりも大きな厚みを有する第2遮光板が当接して配置されていることを特徴とする画像形成装置。
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