JP6146660B2 - 光学装置、光書込装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、結像素子をアレイ状に配置した結像素子アレイを有する光学装置、光書込装置および画像形成装置に関するものである。

従来から、結像素子をアレイ状に配置した結像素子アレイを用いた潜像担持体などの感光体表面に潜像を書き込む書込装置が知られている（例えば、特許文献１）。また、結像素子をアレイ状に配置した結像素子アレイを用いたスキャナなどの画像読取装置も知られている。（特許文献２）。

結像素子は、凸レンズ状の入射面、略直角をなす一対のプリズム面からなるプリズム部、入射面に対して直交する凸レンズ状出射面とで構成されている。結像素子アレイを、結像素子並び方向から見たとき、プリズム部４の稜線部（一対のプリズム面の連結部）は、入射光軸に対して４５度傾いている。結像素子の入射面に入射した光は、一対のプリズム面で順に反射された後、出射面から出射し、入射面に対して直交する結像面に光を結像する。

特許文献１には、結像素子アレイを有する光学装置を用いた書込装置が記載されている。特許文献１に記載の書込装置は、複数の発光素子が配列された発光素子アレイからの光を、アパーチャの結像素子アレイの結像素子に対応して設けられた複数の開口部に通して整形した後、結像素子アレイに入射させる。そして、結像素子アレイにより感光体上に光スポットとして、各発光素子の光を結像することで、潜像を書き込む。

また、特許文献２には、結像素子アレイを有する光学装置を用いた画像読取装置が記載されている。特許文献２に記載の画像読取装置は、原稿から反射した光を、アパーチャの結像素子アレイの各結像素子に対応して設けられた複数の開口部に通して整形した後、結像素子アレイに入射させる。そして、結像素子アレイにより撮像素子に原稿からの反射光を結像することで、原稿画像を読み取る。

上記特許文献１、特許文献２に記載の装置においては、いずれも、アパーチャの各結像素子に対応して設けられた複数の開口部に通して整形した後、結像素子アレイに入射させている。

しかしながら、アパーチャに形成された各開口は、製造誤差などにより寸法がばらつき、結像素子アレイに入射する光量にばらつきが生じ、光を結像させる結像面（特許文献１では、感光体表面、特許文献２では、撮像素子の受光面）において、結像素子の並び方向に光量がばらついてしまうという課題があった。

本発明は以上の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、結像素子アレイに入射する光量にばらつきを抑えることができる光学装置、書込装置および画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、光が入射する入射面、一対の反射面を有する反射部、および、結像面に向けて光が出射される出射面を有し前記結像面に光スポットとして結像するための複数の結像素子が配列された結像素子アレイと、前記結像素子の入射面と対向配置され、開口部に光を通過させることで前記入射面に入射する光を整形するアパーチャとを備えた光学装置において、前記アパーチャは、前記結像素子の配列方向における一端側の結像素子から他端側の結像素子まで横断するように設けたひとつの開口部を有し、前記結像素子アレイの各結像素子は、前記結像素子の並び方向に複数の反射部を有するものであることを特徴とするものである。

本発明によれば、アパーチャの開口部を、結像素子の配列方向における一端側の結像素子から他端側の結像素子まで横断するように設けたひとつの開口部のみにしたので、アパーチャに複数の結像素子に対応させて複数の開口部を設けたものに比べて、結像素子アレイに入射する光量のばらつきを抑えることができる。これにより、発光素子並び方向に均一な光量の光を結像面に照射することが可能となる。

本実施形態の画像形成装置の概略図。 結像素子アレイを模式的に示した図。 露光ユニットの概略構成図。 露光ユニットを感光体ドラムとともに示す斜視図。 結像素子アレイを保持するホルダを、結像素子アレイと感光体ドラムとともに示す斜視図。 ホルダに結像素子アレイを組み付ける様子を示す斜視図。 ホルダに結像素子アレイを組み付ける様子を示す断面図。 結像素子アレイをホルダに固定した様子を示す斜視図。 図８の一点鎖線で示す箇所の断面図。 図２に示した結像素子アレイの課題について説明する図。 本実施形態の結像素子アレイについて説明する図。 本実施形態のアパーチャ部の開口部について説明する図。 調整部材によるの開口部の開口形状の調整について示す斜視図。 調整部材を開口部に嵌め込んだ状態を示す斜視図。 変形例の調整部材を、開口部にはめ込む様子を示す斜視図。 変形例の調整部材を、開口部に嵌め込んだ様子を示す斜視図。 変形例の調整部材に遮光シートを貼付する形態を示す斜視図。 変形例の調整部材に遮光シートを貼付する様子を示す斜視図。 変形例の調整部材と、遮光シートと、ホルダとを示す斜視図。 遮光シートが貼付された変形例の調整部材を開口部にはめ込んだ状態を示す図。 アパーチャの開口部の主走査方向一端と、中央部と、他端との寸法関係について説明する斜視図。 アパーチャの開口部の変形例を示す斜視図。 アパーチャの開口部の変形例において、変形例の調整部材をはめ込んだ様子を示す斜視図。

図１は、本発明の一実施形態を適用可能な電子写真プロセスを用いた画像形成装置としてのプリンタ９９を示している。同図においてプリンタ９９は像担持体である感光体ドラム７２を有しており、そ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を有する光書込ヘッドで構成された露光ユニット９１が配設されている。さらに感光体ドラム７２の周囲には、現像ユニット９２、転写ユニット９３、除電ユニット９５、クリーナユニット９６等が配設されている。周知のように電子写真プロセスにおいては、露光ユニット９１が有する光書込ヘッドからの光スポットを帯電ユニット９０によって一様に帯電された感光体ドラム７２上に照射して、感光体ドラム７２上に静電潜像を形成する（露光工程）。そして、形成した静電潜像に対し現像ユニット９２によってトナーを付着させてトナー像を形成する（現像工程）。次に、給紙ユニット９７から給紙された記録紙に、形成したトナー像を転写ユニット９３によって転写する（転写工程）。その後、定着ユニット９４において熱や圧力により記録紙にトナー像を定着させる（定着工程）ことによって画像を形成している。画像形成後の感光体ドラム７２は、除電ユニット９５によって除電された後、クリーナユニット９６によって残存したトナーのクリーニングが行われて次の画像形成に備えられる。

図２は、結像素子アレイの一種であるルーフプリズムレンズアレイ１（結像素子アレイ１ともいう）の構造を模式的に示したものである。図２（ａ）は、結像素子アレイ１の結像素子配列方向における断面を模式的に示す図であり、図２（ｂ）は配列方向と直交する方向（配列直交方向）における断面を模式的に示したものである。

樹脂により形成されたルーフプリズムレンズアレイ１は、一列の直線状に並べて一体的に形成された同一構造からなる多数の結像素子１ａ，１ａ・・・により構成されている。各結像素子１ａは、凸レンズ状の入射面３ａと、プリズム部４と、凸レンズ状の出射面３ｂとを備えている。プリズム部４は、光を全反射する一対の反射面としてのプリズム面４ａを有している。一方のプリズム面と他方のプリズム面との成す角は、略９０°となっている。入射面３ａはプリント基板８上に搭載された発光素子アレイ２側に面したレンズ面であり、出射面３ｂは感光体ドラム７２の表面である被走査面７２ａ側に面したレンズ面である。

入射面３ａと出射面３ｂとは、入射光束６ａと出射光束６ｂとがほぼ直交するように構成されている。発光素子アレイ２の発光素子面２ａ上の各点である各発光素子７（図２には１つのみ示す）から出射された光束は、対向する各結像素子１ａの入射面３ａからルーフプリズムレンズアレイ１に入射する。入射した光束は、一方のプリズム面４ａで全反射した後、他方のプリズム面４ａで全反射することにより光軸がほぼ直角に曲げられる。そして、出射面３ｂから出射されて感光体ドラム７２の被走査面７２ａに至る。その際に、入射面３ａと出射面３ｂとによる結像作用と一対のプリズム面４ａでの像の反転作用とにより、各発光素子７から出射された光束が被走査面７２ａ上の対応する各点にそれぞれ正立像としてスポット照射される。

ルーフプリズムレンズアレイ１は、感光体ドラム７２の長手方向である主走査方向に延びる非常に細長い形状の部材である。Ａ４またはＡ３といった一般的な用紙サイズに対応したデジタル出力機器の書込装置では、その長さが２００〜３００ｍｍ程度となる。このように細長い部材は成形や加工の過程で主走査方向と直交する方向に反りや撓みが発生し易いため、長手方向に高い真直度を得ることが難しい。結像素子の真直性が確保されないと、結像素子により結像される光スポットのスポット径にばらつきが生じたり、光スポットの位置にずれが生じたりして出力画像の劣化を招くことになる。

次に、ルーフプリズムレンズアレイ１を備えた書込装置としての露光ユニット９１について説明する。
図３は、露光ユニット９１の概略構成図であり、図４は、露光ユニット９１を感光体ドラム７２とともに示す斜視図である。また、図５は、ルーフプリズムレンズアレイ１を保持するホルダ３１を、ルーフプリズムレンズアレイ１と感光体ドラム７２とともに示す斜視図である。なお、以下の説明においては、書込装置の光照射位置における感光体ドラム７２の表面移動方向（副走査方向）をＸ方向、感光体ドラム７２の軸方向（各結像素子１ａの配列方向）である主走査方向をＹ方向とする。また、副走査方向、主走査方向いずれにも直交する方向をＺ方向とする。

図３に示すように、露光ユニット９１は、筐体２０、筐体２０の内部に設けられた光学装置１００、筐体２０に固定されたプリント基板８、プリント基板８に搭載された発光素子アレイ２等を有している。光学装置１００は、ルーフプリズムレンズアレイ１と、ルーフプリズムレンズアレイ１を保持するホルダ３１、ホルダ３１に一体成形されたアパーチャ３５で構成されている。図３に示す矢印は、光束の進む方向を示している。発光素子アレイ２から出射した光は、光学装置１００のアパーチャ３５の開口３５ａを通って、結像素子アレイ１に到達する。そして、透明な樹脂内部を通って一対のプリズム面４ａで反射し、図５に示すように９０°下方に偏向する。筐体２０の開口部２６に接着された防塵ガラス２５を通過した光束は感光体ドラム７２に到達する。

発光素子アレイ２を搭載したプリント基板８は、図４，図５に示すように、主走査方向両端がねじ２２ａ，２２ｂによって筐体２０に固定されている。発光素子アレイ２が搭載されている面と逆側の面に電子部品やパターンが配線されている場合には、樹脂薄板等を挟み込んで耐圧を確保する。また、ねじ２２ａ，２２ｂとして段ねじやナット等を用いることにより、発光素子アレイ２と筐体２０とのＸ，Ｙ，Ｚ方向における位置がそれぞれ固定され、筐体２０を基準として発光点を規定することができる。

図３に示すように、ホルダ３１の上面３４が、筐体２０の突き当て面２８に突き当たって、ホルダ３１は、筐体２０に対してＺ方向に位置決めされる。

図５に示すように、ホルダ３１の上面中央部に設けられた図示しない穴部には、ホルダ３１を、Ｚ方向回りに回転自在に保持するためのピン２４が圧入等の方法によって固定されている。また、このピン２４は図４に示すように、筐体２０に設けられた穴部２３に嵌入される。穴部２３の位置やホルダ３１の図示しない穴部の位置は精度よく加工することができ、ピン２４は、精度よく主走査方向（Ｙ方向）中央部に設けられる。これにより、ホルダ３１の保持された結像素子アレイ１は、主走査方向（Ｙ方向）中央部を支点にして、Ｚ方向回りに回動可能に精度よく筐体２０に保持される。また、プリント基板８の取付面である筐体２０の側面も押し出し加工等によって精度よく主走査方向に平行に製作することが可能である。従って、下記する傾き調整を容易に、精度よく行うことができる。

ここで、結像素子アレイ１の筐体２０に対するＺ方向回りの傾き補正（スキュー補正）について説明する。この傾き補正は、穴部２３を中心として基準ピン２４を回転させることにより行うことができる。基準ピン２４はホルダ３１に固定されているので、基準ピン２４が回転するとホルダ３１が、Ｚ方向回りに回転し、ホルダ３１に固定されている結像素子アレイ１もＺ方向回りに回転する。これにより、結像素子アレイ１の筐体２０に対するＺ方向回りの傾きが補正される。結像素子アレイ１の筐体２０に対するＺ方向回りの傾きが補正されたら、図４に示すように、筐体２０の上面に形成されているＸ方向（副走査方向）に延びる長穴２７ａ，２７ｂとホルダ３１の上面に形成された図示しないねじ穴とを合わせる。そして、図５に示すように、ねじ２１ａ，２１ｂによって筐体２０とホルダ３１とを固定する。

図６は、ホルダ３１に結像素子アレイ１を組み付ける様子を示す斜視図であり、図７は、ホルダ３１に結像素子アレイ１を組み付ける様子を示す断面図である。
図７に示すように、結像素子アレイ１は、主走査方向（Ｙ方向）に長い形状を呈しており、入射面３ａ側端部からＺ方向に延びるように設けられたリブ形状部１１を有している。リブ形状部１１は、図６に示すように結像素子アレイ１の全幅にわたって（Ｙ方向一端から他端まで）設けられている。リブ形状部１１の入射面３ａ側の面には、Ｚ方向に２個並べて設けられた弾性変形可能な突起部１２が、主走査方向（Ｙ方向）に所定の間隔を開けて、５箇所、設けられている。

また、リブ形状部１１の入射面３ａ側の面と反対側の面には、図７に示すように、ホルダ３１と面接触する基準面１３が、主走査方向（Ｙ方向）に所定の間隔を開けて５箇所、設けられている。すなわち、図６に示す突起部１２の真裏に各基準面１３が形成されている。各基準面１３は、Ｘ方向に対して垂直な面であり、かつ、Ｚ方向に対して平行な面である。

基準面１３は、リブ形状部１１の主走査方向全域に設けられていてもよい。主走査方向（Ｙ方向）に基準面１３を複数設ける場合は、少なくとも主走査方向中央部と両端近傍部との計３箇所に設けられていればよい。

突起部１２は、基準面１３が主走査方向（Ｙ方向）に複数形成されている場合には各基準面１３と対応する位置に形成される。これに対して、基準面１３がリブ形状部１１の主走査方向全域に設けられている場合には、リブ形状部１１がホルダ３１によって断続的に挟持されるように、リブ形状部１１の少なくとも主走査方向中央部と両端近傍部との計３箇所に突起部１２を形成する。

図７に示す矢印Ｚ１に示すように、結像素子アレイ１を上方に移動させてリブ形状部１１をホルダ３１に圧入して、結像素子アレイ１が、ホルダ３１に挟持固定される。

図８は、光学装置１００の斜視図であり、図９は、図８の一点鎖線で示す箇所の断面図である。
結像素子アレイ１がリブ形状部１１を有し、リブ形状部１１に設けられた突起部１２と基準面１３とにより主走査方向における少なくとも中央部及び両端近傍部が、ホルダ３１により断続的に挟持固定される。これにより、結像素子アレイ１のＸ方向の反りをホルダ３１で矯正することができ、発光素子アレイ２との距離を一定に保つことができる。

また、上述の構成によれば、ホルダ３１とリブ形状部１１とはリブ形状部１１の一方の面において基準面１３により面接触すると共に他方の面において突起部１２により面接触よりも微小な面積で接触している。これにより面接触側に合わせて基準を取ることができ、ホルダ３１に倣わせるように結像素子アレイ１を組み付けることが可能となる。これにより、結像素子アレイ１と他の光学部品との組み付け精度を向上することができる。また環境変化により結像素子アレイ１の温度が上昇しても一面は微小な面積でホルダ３１に接しているので、主走査方向への伸び（移動）に対応することができ熱変形による画像不良の発生を防止することができる。

また、基準面１３が主走査方向において限定された領域でホルダ３１に接するので、全面でホルダ３１に接する場合に比して挿入力を低減することができる。これにより細長い結像素子アレイ１の変形や応力集中を回避することができる。また、リブ形状部１１の全域ではなく限定した範囲に基準面１３を設けたので、厚みムラがなく精度のよいリブ形状部１１を成形することができる。

また、リブ形状部１１をホルダ３１に圧入すると、弾性変形可能な突起部１２が潰される。このように、突起部１２を弾性変形可能に構成し、リブ形状部１１をホルダ３１に圧入する際、突起部１２が潰れるようにすることで、ホルダ３１に対する挿入力を低減することができる。これにより、細長い結像素子アレイ１の変形や応力集中を回避することができる。さらに、突起部１２はホルダ３１に対するリブ形状部１１の挿入方向と同方向に複数個設けられている。この構成により、ホルダ３１のリブ形状部１１を圧入するときの抵抗を、主走査方向（Ｙ方向）に均一にできる。その結果、結像素子アレイ１が斜めに傾いた状態で固定されることを防止できる。

また、本実施形態の光学装置１００においては、結像素子アレイ１を保持するホルダ３１にアパーチャ部３５が設けられている。アパーチャ部３５は、射出成型などにより一体成形されるものである。アパーチャをホルダ３１とは別体として、ネジなどによりアパーチャをホルダ３１に固定する場合は、アパーチャとホルダ３１との組付け公差が積み上がる。従って、アパーチャと結像素子アレイ１との位置精度が悪い。しかし、本実施形態のように、アパーチャとホルダとが一体成形で構成されることにより、アパーチャとホルダ３１との組付け公差が生じない。これにより、アパーチャをホルダ３１とは別体とした場合に比べて、アパーチャと結像素子アレイ１との位置精度を高めることができ、感光体ドラムの表面に所望のスポット径を形成することができ、かつ、所望の光量の光を感光体ドラムに照射することができる。これにより、良好な潜像を得ることができる。また、アパーチャとホルダとを別体とした場合に比べて、組付け工数を低減することができ、製造のコストダウンを図ることができる。また、ネジなどのアパーチャをホルダに組み付ける部材が不要となり、部品点数の削減を図ることができ、装置のコストダウンを図ることができる。

ところで、先の図２に示すルーフプリズムレンズアレイ１は、結像素子１ａに対して、プリズム部４を一つ有する構成である。すなわち、図２に示すルーフプリズムレンズアレイ１一対のプリズム面ピッチが、入射面ピッチ及び出射面ピッチと同じピッチで形成されている。かかる構成のルーフプリズムレンズアレイ１においては、以下の課題が生じる。

図１０は、先の図２に示したルーフプリズムレンズアレイ１の課題について説明する図である。
配列方向に関して同じ位置にある入射面３ａの端部と出射面３ｂの端部とを結ぶ仮想平面（結像素子１ａの境界）を通過するある光線ａを考えると、この光線ａは、感光体ドラム７２における所望の位置Ｈ１とは異なる位置Ｈ２に到達し、いわゆるゴースト光となる。これは、プリズム面４ａ上での軸方向に関する光線の位置ずれにより、光線ａが入射した入射面３ａと、光線ａを射出した出射面３ｂとが対になっていないことによる。すなわち、ある結像素子１ａの入射面３ａに入射した光線ａが、隣接する結像素子の一対のプリズム面４ａで全反射されて、隣接する結像素子の出射面３ｂから出射するのである。従って、図２示したルーフプリズムレンズアレイ１を用いた場合は、アパーチャの開口を、結像素子１ａに対応して設け、上記光線ａを遮光して、上記光線ａが、ルーフプリズムレンズアレイ１に入射させないようにする必要がある。しかしながら、製造誤差などにより、アパーチャの各開口の開口面積がばらついてしまう。その結果、感光体ドラム７２表面に照射される光量が、主走査方向にばらついてしまい、良好な潜像を形成できないという課題が生じる。

そこで、本実施形態の光学装置１００においては、図１１に示すように、プリズム部４が複数、アレイ状に配設された結像素子１ａからなるルーフプリズムレンズアレイ１を用いた。すなわち、一対のプリズム面ピッチが、入射面ピッチ及び出射面ピッチに比べて、狭いピッチとなっているルーフプリズムレンズアレイ１を用いたのである。

本実施形態のルーフプリズムレンズアレイ１の入射面ピッチ及び出射面ピッチが、０．８〜１．０ｍｍ、プリズム部４（一対のプリズム面ピッチは０．１ｍｍ）である。

図１１に示すように、入射面ピッチ及び出射面ピッチよりもプリズム部４のピッチを狭くすることにより、配列方向に関して同じ位置にある入射面３ａの端部と出射面３ｂの端部とを結ぶ仮想平面（結像素子１ａの境界）を通過する光線ａを、所望の位置Ｈ１に照射することができる。このように、プリズム部４のピッチを入射面および出射面ピッチよりも小さくすることにより、ゴースト光を抑制しつつ、所望の位置に結像する光量を増大させることが可能である。すなわち、光利用効率を向上させることができ、プリズム部４のピッチが入射面および出射面ピッチと同じ図２に示したルーフプリズムレンズアレイ１に比べて、１．５倍以上の光利用効率を得ることができる。また、ロッドレンズに対しても取り込み角が広くでき、光利用効率は１．５倍以上向上している。

なお、一対のプリズム面ピッチが小さくなりすぎると、回折光が発生し、それによって光量損失が生じる。そのため、一対のプリズム面ピッチは、入射する光の波長の２０倍以上であることが好ましい。

また、図１１に示す構成とすることで、ゴースト光を抑制することができ、アパーチャ３５として、各結像素子１ａに対応して開口を設ける必要がなくなる。このため、本実施形態の光学装置１００においては、図１２に示すように、アパーチャ部３５の開口３５ａが、ホルダ３１の主走査方向一端から他端まで延びるような開口３５ａにすることができる。これにより、感光体ドラム７２表面に照射される光量の主走査方向のばらつきを抑えることができ、良好な潜像を形成することができる。

しかしながら、アパーチャ３５の開口部３５ａは、厚みが薄く、Ｚ方向に比べてＹ方向（主走査方向）が極端に長いスリット状の形状となる。このため、成型品であっても切削加工等の非成型品の場合でも、長手方向にわたり開口部３５ａのＺ方向の距離（以下、単に開口幅という）を高精度に維持することは難しい。一般的には、開口部３５ａの主走査方向端部の開口幅に比べて、中央の開口幅が狙いの値よりも小さくなる傾向にある。開口部３５ａは発光素子アレイ２から射出される光束を所望の形状に成形し、感光体ドラム上に高品位な光量特性、結像特性（ビームスポット径）を得るための機能を有するため、その形状において高精度が要求される。狙いの開口幅よりも小さい部分が存在すると、その箇所の感光体ドラム上でのビームスポット径が狙いよりも小さくなる。また、所望の光量よりも低下する。その結果、良好な潜像を形成できない。そこで、本実施形態の光学装置１００においては、アパーチャ３５の開口部３５ａが所望の開口形状となるように、調整手段としての調整部材を用いて、調整するようにした。

図１３は、調整部材５２によるの開口部３５ａの開口形状の調整について示す斜視図であり、図１４は、調整部材５２を開口部３５ａに嵌め込んだ状態の光学装置１００の斜視図である。
図１３、図１４に示すように、アパーチャ３５の開口部３５ａの主走査方向両端に調整部材５２を嵌め込む。かかる構成においては、アパーチャ３５の開口部３５ａは、発光素子アレイ２の両端よりもそれぞれ、主走査方向に延設されている。そして、上記調整部材５２は、開口部３５ａの光束通過領域外にはめ込む。調整部材５２を開口部３５ａに嵌め込んだ後、接着、ネジ止め、熱溶着により固定してもよい。このように調整部材５２を開口部３５ａの主走査方向両端にはめ込むことで、開口部３５ａが狭くなろうとする力を抑制することができ、主走査方向中央部の開口幅が狭くなるのを抑制することができ、所望の開口形状を得ることが可能となる。これにより、主走査方向（長手方向）に均一なビームスポット径、均一な光量で、感光体ドラム７２表面を露光することができ、良好な潜像を得ることができる。また、加工直後に撓んで開口部３５ａ寸法が規定公差から外れていても、調整部材５２で、開口部３５ａ寸法を規定公差内にできる可能性がある。従って、歩留まりを上げることができる。さらに、加工工程を分割して開口部３５ａの寸法精度を上げていくなどの手段を採らなくても、調整部材５２で、開口部３５ａ寸法を規定公差内にできる。これにより製造コストを下げることが可能になる。さらに、光束が通過する部分には調整部材５２を置いていないので、感光体ドラム７２への光量が低下せず、良好な画像を得ることができる。

次に、調整部材５３の変形例について説明する。

図１５は、変形例の調整部材５３を、開口部３５ａにはめ込む様子を示す斜視図であり、図１６は、変形例の調整部材５３を、開口部３５ａに嵌め込んだ様子を示す斜視図である。
図１５、図１６に示すように変形例の調整部材５３は、ガラスなどの透明な部材（光透過性の部材）で構成されており、主走査方向に長尺な形状をしている。そして、開口部３５ａの光束通過領域に、調整部材５３を嵌め込む。かかる構成とすることで、開口幅が規定よりも狭くなる開口部の主走査方向中央部に直接、調整部材５３をはめ込んで、開口部の主走査方向中央部を広げることができる。これにより、開口部３５ａ両端の光束非通過領域に調整部材をはめ込むものに比べて、容易に、かつ、精度よく開口部３５ａの形状を所望の形状にすることができる。また、調整部材５３の表面にマルチコートなどの反射防止膜を形成して、調整部材５３の表面反射を抑えることで、透過率の低下を抑えることができる。これにより、光源の光量を大幅に増加させなくても、所望の光量を得ることが可能となり好ましい。また、透光性部材は単純な構成なので、開口部３５ａ自身を寸法確保のため加工するよりも、透過性部材を、開口部３５ａの寸法確保のため加工した方が、コストは低く抑えることができる。また、調整部材を、開口部３５ａにはめ込む工程が増えるが、調整部材は、開口部３５ａに容易にはめ込むことができるので、生産性を著しく低下させることはない。また、この変形例１の調整部材５３においても、調整部材５３を開口部３５ａに嵌め込んだ後、接着、ネジ止め、熱溶着により固定してもよい。

また、図１７〜図２０に示すように、調整部材５３に遮光シート５４を貼付して開口部３５ａの遮光シート５４により開口形状を所望の開口形状にしてもよい。図１７、図１８に示すように、遮光シート５４は、主走査方向に長尺な形状であり、矩形状の空隙部５４ａを有している。遮光シート５４に両面テ−プや接着剤を塗布して、遮光シート５４を調整部材５３に貼付後、アパーチャ３５の開口部３５ａに調整部材５３をはめ込む。遮光シート５４の空隙部５４ａは高精度に加工が可能であり、これを調整部材５３に貼り付けることで、精度よく所望の開口形状にすることができる。これにより、開口部３５ａ通過後の光束を所望の形状にすることができ、感光体ドラム７２表面のビームスポット径および光量を、規定値にすることができ、良好な潜像を得ることができる。
また、調整部材５３を加工して、開口形状を所望の形状にする場合に比べて、遮光シート５４を加工する方がコストは低く抑えることができる。

また、上記では、空隙部５４ａを形成した遮光シートを用いたが、空隙部５４ａのところを透明シートにして、透明部分と、透明部分の周囲に遮光部分とを有するシートを用いてもよい。また、調整部材５３に遮光部材を塗装、印刷を行なうことにより、調整部材５３に遮光部分を形成して、開口形状を所望の開口形状にしてもよい。調整部材５３に遮光部材を塗装、印刷を行なうことで、遮光シート５４を貼り付ける構成と比べ、より高精度に開口形状を所望の形状にすることができる。また、生産数が多い場合には、遮光シートを貼り付ける場合に比べて、コスト的にも有利となる。

また、上述では、空隙部５４ａを有した遮光シート５４を貼付しているが、調整部材５３のＺ方向一端と他端に遮光シート５４を貼り付けてもよい。また、上述では、調整部材５３の発光素子の光が出射する出射面（結像素子１ａの入射面３ａと対向する面）に遮光シート５４を貼り付けているが、発光素子の光が入射する入射面（発光素子アレイ２と対向する面）に遮光シート５４を貼付してもよい。

また、上述では、調整部材５３に遮光シート５４を貼り付けているが、透明部分と透明部分の周囲に遮光部分と設けた遮光シート５４を、ホルダ３１のアパーチャ部３５に貼り付けて、開口形状を所望の開口形状にしてもよい。この場合、少なくともアパーチャ部３５の開口部３５ａのＺ方向（短手方向）の寸法は、遮光シート５４の透明部分５４ａのＺ方向（短手方向）の寸法よりも大きくなるように設定することが必要となる。また、図示はしていないが、遮光シート５４に位置決め穴を設け、ホルダ３１のアパーチャ部３５に位置決め突起を設けて、上記位置決め穴を位置決め突起にはめ込んで、位置関係を決めるようにしてもよい。具体的には、遮光シート５４に丸穴状の主基準穴と、長穴状の従基準穴を設ける。ホルダ３１のアパーチャ部３５に円柱状の位置決め突起を主基準穴と、従基準穴に対応して、設ける。そして、主基準穴と、従基準穴をそれぞれ位置決め突起にはめ込んで、遮光シート５４をアパーチャ部３５に位置決めして、アパーチャ部３５に遮光シート５４を貼り付ける。このように、遮光シート５４を位置決めして、貼り付けることで、高精度に遮光シート５４の貼り付けが可能となる。

また、感光体ドラム７２の主走査方向（長手方向）の感度ばらつき、現像プロセスのもつ現像性能の主走査方向の特性傾向、発光素子アレイ２の持つシェーディング特性など、特性のばらつきにより感光体ドラム７２上のトナー像の主走査方向に濃度のばらつきが生じる。これら特性ばらつきによるトナー像の主走査方向の濃度のばらつきに基づいて、アパーチャ部の開口部３５の開口形状を調整してもよい。

上記感光体ドラム上のトナー像の画像濃度は、反射型光学センサを用いた公知の方法で把握することができる。

例えば、トナー像が、主走査方向一端から他端に向かって、画像濃度が高くなるような特性を有している場合、アパーチャ部の開口部３５ａの開口形状を以下のような開口形状にする。すなわち、図２１に示すように、開口部３５ａの主走査方向一端の開口幅（Ｚ方向寸法）をＺ１、開口部３５ａの主走査方向中央部の開口幅（Ｚ方向寸法）をＺ２、開口部３５ａの主走査方向他端の開口幅（Ｚ方向寸法）をＺ３としたとき、Ｚ１＞Ｚ２＞Ｚ３となるような、開口形状にするのである。例えば、遮光シート５４の空隙部５４ａを、上記関係になるような形状にする。また、先の図１３に示した構成においては、開口部３５ａの主走査方向一端側にはめ込む調整部材５２のＺ方向長さを、開口部３５ａの主走査方向他端側にはめ込む調整部材５２のＺ方向長さよりも長くする。また、先の図１６に示すように、開口部３５ａの光束通過領域に調整部材５３をはめ込む形態においては、調整部材５３の主走査方向一端側のＺ方向長さを、調整部材５３の主走査方向他端側のＺ方向長さよりも長くする。

このように、上記のような特性を加味して、発光素子アレイ２から射出される光束を、開口部形状の主走査方向（長手方向）において必要な形状に設定することで、主走査方向の画像濃度ムラが抑制された高品位な画像を得ることができる。

また、図２２に示すように、主走査方向（Ｙ方向）と直交する断面において、開口部３５ａは、結像素子アレイ１側から発光素子アレイ２側に向けて傾斜するように形成するのが好ましい。この図２２に示す例では、開口部３５ａの開口面積が、結像素子アレイ側に向けて徐々に狭くなるような形状となっている。上述したように、アパーチャ部３５は、射出成型によってホルダ３１と一体成形されるものである。図２２に示すような開口部３５ａにすることで、開口部３５ａを形成する金型に抜き勾配を設けることができ、開口部３５ａにワレや変形が生じるのを抑制することができる。なお、図２２に示す構成においては、開口部の傾斜部分３５１に発光素子の光が当り、その傾斜部分３５１での反射光がフレア光となって、感光体ドラムに照射するおそれがある。従って、このようなフレア光が生じないように、傾斜部分３５１の形状を適正となるように設定する。

図２３は、図２２に示す形状の開口部３５ａに先の図１７〜図２０を用いて説明した調整部材５３を嵌め込んだ様子を示す図である。
図２３に示すように、開口部３５ａにはめ込む調整部材５３も、主走査方向（Ｙ方向）と直交する断面において、結像素子アレイ１側から発光素子アレイ２側に向けて傾斜するように形成する。これにより、調整部材５３を開口部３５ａにはめ込むことができ、開口部３５ａの開口形状を所望の開口形状に調整することができる。

また、上述では、ルーフプリズムレンズアレイを用いているが、結像素子アレイ１に入射した光を、一対のミラー面で全反射して、出射面へ折り返えすルーフミラーレンズアレイを用いることができる。この場合も、一対のミラー面のピッチを入射面および出射面ピッチよりも狭くすることにより、ゴースト光が生じることがない。従って、結像素子の一端側から他端側へ横断するような一つの開口を有するアパーチャを用いることができ、光量を、主走査方向に均一にすることができる。

また、本発明は、原稿面に光を照射して、原稿の画像を読み取るスキャナなどの画像読取装置にも適用することができる。この画像読取装置においては、原稿画像からの反射光をＣＣＤなどの撮像素子に結像するために、複数の結像素子が配列された結像素子アレイを備えている。原稿画像の反射光をアパーチャの開口部を通して整形した光を結像素子アレイに入射させている。かかる構成の画像読取装置において、先の図１１に示すような、プリズム部４のピッチが入射面および出射面ピッチよりも狭い結像素子アレイを用いる。これにより、上述したように、アパーチャの開口を、結像素子アレイの各結像素子に対応して複数設ける必要がなくなり、アパーチャの開口を、結像素子の配列方向に長尺な開口にすることができる。これにより、各開口のばらつきによる光量のばらつきを抑制することができ、結像素子並び方向に均一な光量の光をＣＣＤに入射させることができる。これにより、良好な読取画像を得ることができる。

以上に説明したものは一例であり、本発明は、以下の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様１）
光が入射する入射面３ａ、プリズム面４ａなどの一対の反射面を有するプリズム部４などの反射部、および、感光体ドラム表面や撮像素子の受光面などの結像面に向けて光が出射される出射面３ｂを有し結像面に光スポットとして結像するための複数の結像素子１ａが、配列された結像素子アレイ１と、結像素子の入射面に対向に配置され、開口部３５ａに光を通過させることで光を整形するアパーチャ３５とを備えた光学装置において、アパーチャは、結像素子の配列方向における一端側の結像素子から他端側の結像素子まで横断するように設けたひとつの開口部を有する。
かかる構成とすることで、実施形態で説明したように、感光体ドラム７２表面や原稿面などの照射面に照射される光の光量を、発光素子の並び方向（主走査方向）にばらつくのを抑制することができる。

（態様２）
（態様１）において、結像素子アレイ１の各結像素子１ａは、結像素子の並び方向にプリズム部４などの複数の反射部を有するものである。
かかる構成を備えることで、図１１を用いて説明したように、結像素子１ａ間を跨ぐ光ａを、規定の箇所Ｈ１に照射することができる。これにより、アパーチャの開口を各結像素子１ａに対応して複数設けずとも、ゴースト光を抑制することができる。

（態様３）
また、（態様１）または（態様２）において、アパーチャ３５と、結像素子アレイ１を保持するホルダ３１とを、同一材料からなる一体成形品とした。
かかる構成とすることで、実施形態で説明したように、アパーチャとホルダとを別体とした場合に比べて、結像素子アレイ１に対するアパーチャ３５の位置精度を高めることができる。これにより、感光体ドラムの表面などの結像面に所望のスポット径を形成することができ、かつ、所望の光量の光を結像面に照射することができる。また、アパーチャとホルダとを別体とした場合に比べて、組付け工数を低減することができ、製造のコストダウンを図ることができる。また、ネジなどのアパーチャをホルダに組み付ける部材が不要となり、部品点数を削減を図ることができ、装置のコストダウンを図ることができる。

（態様４）
また、（態様１）乃至（態様３）において、開口部３５ａの開口形状が、規定の形状となるように調整する調整部材５２などの調整手段を備えた。
かかる構成を備えることで、実施形態で説明したように、開口部３５ａの開口形状を規定形状にすることができ、主走査方向に均一なビームスポット径、均一な光量で、感光体ドラム７２などの照射面に光を照射することができる。

（態様５）
また、（態様４）において、調整手段は、開口部３５ａに嵌め込んで、開口部３５ａの形状を調整する調整部材５２である。
かかる構成を備えることで、実施形態で説明したように、開口部３５ａの規定の寸法よりも狭まっている部分を、調整部材５２により広げて、開口部３５ａを所望の開口形状にすることができる。

（態様６）
また、（態様５）において、調整部材は、透光性部材である。
かかる構成とすることで、実施形態で説明したように、開口部３５の光束通過領域に調整部材５３を設けることができる。これにより、開口部３５ａの規定の寸法よりも狭まっている部分（本実施形態では、主走査方向中央部）に、調整部材５３をはめ込んで、開口部３５ａの規定の寸法よりも狭まっている部分を直接、調整部材５３により広げることができる。これにより、開口部３５ａの光束非通過領域に調整部材５２をはめ込む場合に比べて、高精度に開口部３５ａの形状を所望の形状にすることができる。また、開口部３５ａの光束非通過領域に調整部材５２をはめ込む場合に比べて、容易に、開口部３５ａの形状を所望の形状にすることができる。

（態様７）
また、（態様６）において、透光性部材の光が入射する入射面または、光が出射する出射面の結像素子の配列方向に対して直交する方向の両端に、遮光部を設けた。
かかる構成を備えることで、図１７〜図２０を用いて説明したように、精度よく所望の開口形状にすることができる。

（態様８）
また、（態様７）において、塗布または印刷により透光性部材に遮光部を設けた。
かかる構成を備えることで、実施形態で説明したように、透光性部材に遮光シートを貼付して遮光部を形成する場合に比べて、より高精度に開口形状を所望の形状にすることができる。また、生産数が多い場合には、遮光シートを貼り付ける場合に比べて、コスト的にも有利となる。

（態様９）
また、（態様４）において、調整手段は、開口部３５ａの縁に貼付する遮光シート５４である。
かかる構成を備えることで、実施形態で説明したように、開口部３５ａの開口形状を、所望の開口形状にすることができる。

（態様１０）
また、（態様１）乃至（態様９）いずれかにおいて、開口部３５ａは、結像素子の配列方向と直交する断面において、光入射側から結像素子アレイ１側に向けて傾斜させた。
かかる構成とすることで、図２２を用いて説明したように、開口部３５ａを形成する金型に抜き勾配を設けることができ、開口部３５ａにワレや変形が生じるのを抑制することができる。

（態様１１）
また、感光体ドラム７２などの潜像担持回転体の回転軸方向に配列された複数の発光素子７と、複数の発光素子７の光を潜像担持回転体の表面で光スポットとして結像させる光学装置１００などの光学手段とを備えた光書込装置において、光学手段として（態様１）乃至（態様１０）いずれかの光学装置を用いた。
かかる構成を備えることで、実施形態で説明したように、良好な潜像を形成することができる。

（態様１２）
また、感光体ドラム７２などの潜像担持体と、潜像担持体表面に潜像を書き込む露光ユニット９１などの光書込手段と、潜像担持体表面に形成された潜像にトナーを付着させて、現像する現像ユニット９２などの現像手段とを備えた画像形成装置であって、光書込手段として、（態様１１）の光書込装置を用いた。
かかる構成を備えることで、良好な画像を形成することができる。

（態様１３）
また、（態様１２）において、開口部３５ａの開口形状が、規定の形状となるように調整する調整手段を備え、規定の形状は、潜像担持体表面に形成されたトナー像に基づいて決められたものである。
かかる構成を備えることで、実施形態で説明したように、高画質な画像品質を得ることができる。

１：ルーフプリズムレンズアレイ（結像素子アレイ）
１ａ：結像素子
２：発光素子アレイ
２ａ：発光素子面
３ａ：入射面
３ｂ：出射面
４：プリズム部（反射部）
４ａ：プリズム面（反射面）
７：発光素子
８：プリント基板
１１：リブ形状部
１２：突起部
１３：基準面
２０：筐体
３１：ホルダ
３５：アパーチャ
３５ａ：開口部
５２：調整部材
５３：調整部材
５４：遮光シート
５４ａ：空隙部（透明部分）
７２：感光体ドラム
９１：露光ユニット
９２：現像ユニット

特許第４１０７３６３号公報 特開平１１−１９１８２７号公報

Claims (11)

1. 光が入射する入射面、一対の反射面を有する反射部、および、結像面に向けて光が出射される出射面を有し前記結像面に光スポットとして結像するための複数の結像素子が配列された結像素子アレイと、
   前記結像素子の入射面と対向配置され、開口部に光を通過させることで前記入射面に入射される光を整形するアパーチャとを備えた光学装置において、
   前記アパーチャは、前記結像素子の配列方向における一端側の結像素子から他端側の結像素子まで横断するように設けたひとつの開口部を有し、
   前記結像素子アレイの各結像素子は、前記結像素子の並び方向に複数の反射部を有するものであることを特徴とする光学装置。
2. 請求項１に記載の光学装置において、
   前記アパーチャと、前記結像素子アレイを保持するホルダとを、同一材料からなる一体成形品としたことを特徴とする光学装置。
3. 請求項１または２に記載の光学装置において、
   前記開口部の開口形状が、規定の形状となるように調整する調整手段を備えたことを特徴とする光学装置。
4. 請求項３に記載の光学装置において、
   前記調整手段は、前記開口部に嵌め込んで、前記開口部の形状を調整する調整部材であることを特徴とする光学装置。
5. 請求項４に記載の光学装置において、
   前記調整部材は、透光性部材であることを特徴とする光学装置。
6. 請求項５に記載の光学装置において、
   前記透光性部材の光が入射する入射面または、光が出射する出射面の前記結像素子の配列方向に対して直交する方向の両端に、遮光部を設けたことを特徴とする光学装置。
7. 請求項６に記載の光学装置において、
   塗布または印刷により前記透光性部材に遮光部を設けたことを特徴とする光学装置。
8. 請求項３に記載の光学装置において、
   前記調整手段は、前記開口部の縁に貼付する遮光シートであることを特徴とする光学装置。
9. 請求項１乃至８いずれかの光学装置において、
   前記開口部は、前記結像素子の配列方向と直交する断面において、光入射側から前記結像素子アレイ側に向けて傾斜させたことを特徴とする光学装置。
10. 潜像担持回転体の回転軸方向に配列された複数の発光素子と、
    前記複数の発光素子の光を前記潜像担持回転体の表面で光スポットとして結像させる光学手段とを備えた光書込装置において、
    前記光学手段として請求項１乃至９いずれかに記載の光学装置を用いたことを特徴とする光書込装置。
11. 潜像担持体と、
    前記潜像担持体表面に潜像を書き込む光書込手段と、
    前記潜像担持体表面に形成された潜像にトナーを付着させて、現像する現像手段とを備えた画像形成装置であって、
    前記光書込手段として、請求項１０に記載の光書込装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。

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