JPH01171872A - 光走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、感光体等の像形成面上に静電潜像を形成又は
原稿を読取るだめの光走査装置に関し、特に、画信号に
応じて発光する多数の発光素子を列状に配列してなる発
光素子アレイ若しくは画信号に応じて光量を制御する多
数の光量制御素子を列状に配列してなる光量制御素子ア
レイ又は、受光量に応じた電気信号を出力する多数の受
光素子を列状に配列してなる受光素子アレイ（本明細書
では、発光素子アレイ、光量制御素子アレイおよび受光
素子アレイを総称して光素子アレイという）を用いた光
走査装置に関する。

従来の技術 従来この種の装置特に、発光素子アレイ装置は、第６図
に示すように、数鵡の長さのチップ上に多数の発光素子
を配列し、これを必要な個数だけ並べてなるＬＥＤアレ
イ１と、このＬＥＤアレイ１を像形成面３上に等倍結像
させる１本のロッドレンズアレイ等の結像レンズ２とを
有しており、画信号に応じてＬＥＤアレイ１の発光素子
が選択的に点滅して、像形成面３の１直線Ｏ上を光走査
し、静電潜像を形成していた。

しかし、かかる構成によれば、広い幅の記録を行う場合
、例えば、ＡＯ版等の場合、極めて長いＬＥＤアレイ１
を製作しなければならず、極めて高価になるばか９でな
く、たわみ等の影響を受けて精度が悪くなシ、シかも、
不良発光部があると全体を交換せざるを得す、極めて不
経済であるという問題点がある。

この問題点を解決するため、小型のＬＥＤプレイを複数
個使用することが考えられるが、ＬＥＤアレイの長手方
向両端部は、ぎりぎりまで発光部を形成することができ
ないので、複数のＬＥＤアレイを単に１直線上に配列し
て使用することはできない。そのため、第７図に示すよ
うに、小型のＬＥＤアレイ４．６と、結像レンズ５．７
とを複数組、千鳥状に且つ像形成面３に対して傾斜させ
て配置し、複数のＬＥＤアレイ４．６によって像形成面
３の１直線０上を光走査するように構成したものが知ら
れている（例えば、特開昭５７−２９３３７０号公報参
照）。

発明が解決しようとする問題点 しかし、かかる構成によれば、以下に述べる様な新たな
問題点が生じる。以下、第７図の装置を直線Ｏの方向に
見た側面図である第８図を用いて説明する。

一般に、ＬＥＤアレイ４．６、結像レンズ５．７等は共
通の基台に取付けられ、ユニットとして取り扱われてお
り、基台に取付けるに当たって、各ＬＥＤアレイ４．６
が互いに２０だけ傾き、且つ共通の直線Ｏ上に結像する
ように位置調整され、その後、その結像点０が像形成面
３上に一致するようにユニットが装置に取付けられてい
る。しかしながら、実際には加工誤差、組立誤差等でユ
ニットの取付位置が若干ずれる。今、結像点０を像形成
面３に一致させるべきところ、距離ＯＨだけ像形成面に
対する位置がずれたとすると、ＬＥＤアレイ４．６に対
する像形成面の位置は３Ａで示す位置となる。この時、
ＬＥＤアレイ４の像は点Ｂに、ＬＥＤアレイ６の像は点
Ａに結像し、従って、画像は横方向に、距離ＡＢだけず
れてしまう。

ここで、ずれの許容値を加μｍ１　θ＝１５°とすると
、次式が成シ立つ。

ＱＨｔａｎθ＝ＡＨ≦１５　Ｘ　１０　　　（ｍ）ＯＨ
≦０．０５６■ つま９．４００ｄｐｉの画像密度で、画像のずれを約１
／２ドツト以内に押えようとすると結像点Ｏの像形成面
からのずれは、０．０５６１１１以内に押えなくてはな
らない事が分かる。ユニット組立時と取付けた時のずれ
、ユニット内部の温度差によるぞシ等を考えると、中央
部のつなぎ目を０．０５６ｆｌｌｌ以下で精度良く保持
する事は難しく、両像のずれを生じる。

本発明は、上述の問題点に鑑みて為されたもので、ＬＥ
Ｄアレイ等の光素子アレイを複数個千鳥状に配列して使
用する際において、光素子アレイのつなぎ目での画像ず
れを起こすことの少ない光走査装置を提供することを目
的とする。

問題点を解決するだめの手段 本発明は上述の問題点を解決するため、複数の光素子ア
レイを少なくとも第一光素子アレイと第二光素子アレイ
とに分けてこれを千鳥状に配列し、第二光素子アレイか
らの光を光路変更手段によって光路変更させ、第一光素
子アレイから像形成面に至る光軸面上に重ね合わせ、像
形成面上に１直線状に結像するように構成し、更に、そ
の際、前記第一光素子アレイと第二光素子アレイを、前
記像形成面に１直線状に結像されるそれぞれの像の端部
がオーバーラツプするように配置するという構成を備え
たものである。

作用 本発明は上述の構成によって、第一光素子アレイから像
形成面に入射する光と、第二光素子アレイから像形成面
に入射する光が、同一平面上に位置するため、結像点と
像形成面位置とがずれても゛像形成面上の１直線上に像
が形成され、従来のようにつなぎ目で画像が横方向にず
れるということが防止される。また、光路変更手段とし
て、ミラーのように反射を利用するものを用いた際、第
−ＬＥＤアレイと第二ＬＥＤアレイの像のつなぎ目にお
いて光量ロスが生じるが、この部分では像がオーバーラ
ツプするように結像されるので、光量ロスが補われ、一
定の明るさでの光走査が可能となる。

実施例 第１図は本発明の一実施例による光走査装置の概略構成
を示す斜視図、第２図はその側面図である。第１図、第
２図において、３は感光体等の像形成面、８はロッドレ
ンズアレイ等の結像レンズ、９は、透明板の表面の一部
にアルミ蒸着等によって反射膜を形成してなる部分ミラ
ー、１０は、複数個のＬＥＤチップ１１を直線状に塔載
してなる第−ＬＥＤアレイ、１２は、複数個のＬＥＤテ
ップ１３を直線状に塔載してなる第二ＬＥＤアレイであ
る。

結像レンズ８は第−ＬＥＤアレイ１０及び第二ＬＥＤア
レイ１２の全幅を像形成面３に等倍結像するものであり
、その光軸面Ｘが像形成面３に対して直角になるように
配置されている。第−ＬＥＤアレイ１０及び第二ＬＥＤ
アレイ１２は、千鳥状に配列されており、一方のＬＥＤ
アレイ１０は結像レンズ８の光軸面Ｘ上に、他方のＬＥ
Ｄアレイ１２はその光軸面Ｘの横に光軸面Ｘに面するよ
うに配置されている。部分ミラー９は、第二ＬＥＤアレ
イ１２からの光路を像形成面に向かう方向に変更する光
路変更手段を構成するもので、結像レンズ８の光軸面Ｘ
上に光軸面Ｘに対して傾斜して配置されており、第−Ｌ
ＥＤアレイ１０からの光を透過させる透過部９ａと、第
二ＬＥＤアレイ１２からの光を反射させるミラ一部９ｂ
とを有している。従って、第−ＬＥＤアレイ１０からの
光は部分ミラー９の透過部９３を透過して結像レンズ８
に入射し、また第二ＬＥＤアレイ１２からの光はミラ一
部９ｂによって反射し結像レンズ８に入射する。ここで
、部分ミラー９は、第二ＬＥＤアレイ１２からの光を反
射させ、第−ＬＥＤアレイ１０から部分ミラー９を透過
して像形成面３に至る光軸面Ｘ上に重ね合わせるように
配置されており、これによって、第−ＬＥＤアレイ１０
及び第二ＬＥＤアレイ１２が像形成面３上の１直線Ｏ上
に結像される。なお、像形成面３上での第−ＬＥＤアレ
イ１０の像と第二ＬＥＤアレイ１２の像とが正確に１直
線状となるように調整するには（即ち、像の横方向のず
れを調整するには）、第−ＬＥＤアレイ１０又は第二Ｌ
ＥＤアレイ１２を矢印イ、口方向に移動させればよい。

第二ＬＥＤアレイ１２を矢印口方向に移動させて調整を
行う際には、部分ミラー９の傾斜角によっては第二ＬＥ
Ｄアレイ１２から結像レンズ８までの光路長が変化し、
ピントがずれる場合がある。これを防ぐため、第２図に
示すように部分ミラー９の光軸Ｘに対する傾斜角を４５
°とし、第二ＬＥＤアレイ１２を光軸Ｘに平行に移動さ
せるようにすることが好ましい。

第１図において、第−ＬＥＤアレイ１０と第二ＬＥＤア
レイ１２とは、像形成面３上に結像されるそれぞれの像
の端部が適当な長さＰＱにわたってオーバーラツプする
ように、且つオーバーラツプ部分で各アレイの発光素子
の像が重なるように、配置されている。また、このオー
バーラツプ部分の発光素子はそれぞれ同一信号によって
駆動されるようになっている。なお、オーバーラツプ量
、位置の正確な調整は、第−ＬＥＤアレイ１０、第二Ｌ
ＥＤアレイ１２のいずれかを矢印ノ・の方向に移動させ
ることによシ可能である。部分ミラー９の透過部９ａと
ミラ一部９ｂとの境界は、オーバーラツプ部分ＰＱのほ
ぼ中心になるように位置決めされる。通常、結像レンズ
８、ハーフミラ−９、第−ＬＥＤアレイ１０．第二ＬＥ
Ｄアレイ１２等は単一の基台に取付けられ、ユニットと
して取り扱われる。

以上の様に構成された光走査装置について、以下その動
作を説明する。第−ＬＥＤアレイ１０から発せられた光
は、部分ミラー９の透過部９ａを透過して結像レンズ８
によって像形成面３の直線Ｏ上に結像する。一方、第二
ＬＥＤアレイ１２から発せられた光は、部分ミラー９の
ミラ一部９ｂで反射され、結像レンズ８によって像形成
面３上の直線Ｏ上に結像する。かくして、像形成面３上
には、第−ＬＥＤアレイ１０の像と、第二ＬＥＤアレイ
１２の像が直線状に形成され、各ＬＥＤアレイ１０．１
２が入力画信号に応じて点滅することによυ、像形成面
３上の直線Ｏが光走査され、静電潜像が形成される。

ここで、これらのＬＥＤアレイ１０．１２からの光は、
部分ミラー９透過及び反射後は同一光軸面Ｘ内にあるた
め、例え、結像レンズ８、部分ミラー９、第−ＬＥＤア
レイ１０、第二ＬＥＤアレイ１２等を取付けたユニット
の像形成面３に対する位置が狂い、結像レンズ８の結像
点が像形成面からずれたとしても、第−ＬＥＤアレイ１
０と第二ＬＥＤアレイ１２の像は１直線状を保って像形
成面３に入射し、第８図で説明したような画像の横方向
のずれが生じることがなく、良好な画像が形成される。

換言すれば、結像レンズ８、部分ミラー９、第−ＬＥＤ
アレイ１０、第二ＬＥＤアレイ１２等を備えたユニット
の取付精度の許容範囲が、従来に比べて広がることとな
る。

次に、第−ＬＥＤアレイ１０と第二ＬＥＤアレイ１２と
をオーバーラツプさせた理由を説明する。第３図はオー
バーラツプ部分での第−ＬＥＤアレイ１０から像形成面
３へ至る光路を示す断面図、第４図はオーバーラツプ部
分での第二ＬＥＤアレイ１２から像形成面へ至る光路を
展開して示す断面図である。第３図において、１４　ａ
　％　１５　ａ　Ｎ　１６ａはそれぞれ第−ＬＥＤアレ
イ１０の端部にある発光素子、１４ｃ、１５ｃ、１６ｃ
はそれぞれ発光素子１４ａ、１５ａ。

１６ａの結像点である。また、第４図において、１４ｂ
、１５ｂ、１６ｂは、第−ＬＥＤアレイ１０の発光素子
１４　ａ　、　１５　ａ、　１６　ａにオーバーラツプ
する位置に配置された第二ｌ７ＥＤアレイ１２の発光素
子であり、前記した結像点１４　ｃ　、　１５　ｃ　、
　１６　ｃに結像する位置に配置されている。

第３図において、ミラ一部９ｂに干渉されない位置にあ
る発光素子１６ａからの光は、結像レンズ８の開口数に
よって定まる立体角θの範囲内の光が結像点１６ｃ上に
結像される。ところが、発光素子１５ａからの光は、立
体角θ以内の光であっても、γで示す部分の光がミラ一
部９ｂでケラれてしまい、結像点１５ｃに到達しない。

このため、結像点１５ｃに入射する発光素子１５ａから
の光量は、γ部が光量ロスとなって低下する。発光素子
１４ａでは、立体角θ内の光がすべてミラ一部９ｂでケ
ラれてしまい、結像点１４ｃには到達しない。従って、
第−ＬＥＤアレイ１０の各発光素子から像形成面３に入
射する光量は、第５図に線ｆで示すように変化し、ミラ
一部９ｂの端部位置Ｃにおいて正常値（光量ロスの無い
値）の１／２となる。一方、第二ＬＥＤアレイ１２側に
おいては、第４図に示すように発光素子１４ｂからの光
は、立体角θの範囲内の光合部がミラ一部９ｂで反射し
て結像点１４ｃ上に入射するが、発光素子１５ｂからの
光は、立体角θ以内の光のうち、γで示す部分の光のみ
がミラ一部９ｂで反射して結像点１５ｃに入射する。発
光素子１６ｂでは、立体角θ内の光がすべてミラ一部９
ｂで反射されず、結像点１６ｃには到達しない。

従って、第二ＬＥＤアレイ１２の各発光素子から像形成
面３に入射する光量は、第５図に線ｇで示すように変化
し、ミラ一部９ｂの端部位置Ｃにおいて正常値（光量ロ
スの無い値）の１／２となる。

もし、第−ＬＥＤアレイ１０と第二ＬＥＤアレイ１２と
がオーバーランプせず、ミラ一部９ｂの端部位置Ｃで接
続される構成とした場合には、像形成面３での光量分布
は、位置Ｃで光量が１／２に落ちた７字状の特性となり
、従ってつなぎ目での画質が低下する。

これに対し、本発明では、第−ＬＥＤアレイ１０と第二
ＬＥＤアレイ１２がオーバーラツプしており、同じ結像
点に対して、第−ＬＥＤアレイ１０と第二ＬＥＤアレイ
１２の光が入射している。しかも、その光量は、一方の
ＬＥＤアレイからの光量ロス分を他方のＬＥＤアレイか
らの光量が補間する関係になっている。例えば、結像点
１５ｃについて見ると、第３図に示すように第−ＬＥＤ
アレイ１０の発光素子１５ａからの光の内、１分が光量
ロスとなるが、第４図に示すようにこの１分に相当する
光が第二ＬＥＤアレイ１２の発光素子１５ｂから入射す
る。

かくして、第５図に破線で示すように、ミラ一部。

９ｂの影響を受けるつなぎ目においても他の部分と同じ
光量を得ることができ、良好な画像を得ることができる
。また、この時、ミラ一部９ｂの端面位置がずれても、
光量は一定に保たれたままであり、ミラ一部９ｂの取付
位置精度はあまシ要求されない。本発明においてオーバ
ーラツプ部分ＰＱの長さは、第５図に示すように、ミラ
一部９ｂの端部によって各ＬＥＤプレイからの入射光量
が変化する領域を含む範囲であればよ・い。

なお、上記実施例では、１個の第−ＬＥＤアレイ１０と
１個の第二ＬＥＤアレイ１２の、合計２個のＬＥＤアレ
イしか用いていないが、本発明はこの場合に限らず、３
個以上のＬＥＤアレイを用いることも可能である。その
場合にも３個以上のＬＥＤアレイを千鳥状に配列し、一
方の列のＬＥＤアレイ（第−ＬＥＤアレイ）からの光が
部分ミラーを透過し、他方の列のＬＥＤアレイ（第二Ｌ
ＥＤアレイ）からの光が部分ミラーで反射し、同一光軸
面を通って像形成面に入射するように構成することによ
、９、Ａ４版程度の汎用のＬＥＤアレイを用いて、画像
のずれを生じることなく極めて広い幅の記録が可能とな
シ、例えば、Ａ１、ＡＯ１更にそれ以上のサイズの記録
が可能となる。また、上記実施例では、単一の結像レン
ズ８を使用し、この結像レンズ８とＬＥＤアレイとの間
に部分ミラーを配置したが、この代わりに、各ＬＥＤア
レイに対応して結像レンズを配置し、各結像レンズを出
た光を部分ミラーによって同一光軸面に重ねるようにし
てもよい。更に、上記実施例では、第二ＬＥＤアレイか
らの光路を変更して第−ＬＥＤアレイからの光軸に重ね
合わせるための光路変更手段として、部分ミラーを用い
たが、光路変更手段はこれに限らず変更可能であり、例
えば、第二ＬＥＤアレイと同じ長さのミラーを第二ＬＥ
Ｄアレイに対向して設けてもよいし、或いはプリズムを
使用してもよい。

上記実施例では、光素子アレイとしてＬＥＤアレイを用
いて説明を行ったが、本発明はこれに限定されるもので
なく、レーザダイオード、ＥＬ等を発光素子として用い
た光素子プレイでもよく、更には、液晶、ＰＬＺＴ等の
光量制御素子を用いた光素子アレイであっても同等の効
果を得ることができる。

発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明は、複数の光素
子アレイを少なくとも第一光素子アレイと第二光素子ア
レイとに分けてこれを千鳥状に配列し、第二光素子アレ
イからの光を光路変更手段によって光路変更させ、第一
光素子アレイから像形成面に至る光軸面上に重ね合わせ
、同一平面上に通って像形成面に入射するように構成し
たので、結像点と像形成面位置とがずれても像形成面上
には第一光素子アレイと第二光素子アレイの像が１直線
上に形成され、画像ずれを起こさない記録が可能である
という効果を有している。また、その際、前記第一光素
子アレイと第二光素子アレイを、それぞれの像がオーバ
ーラツプするように配置しているので、各光素子アレイ
の端部から像形成面に入射する光量に光路変更手段によ
る光量ロスが生じても、各光素子アレイが補間しあい、
全体としての入射光量を一定に保つことができるという
効果を有している。さらに、受光素子アレイを用いた場
合では、大型の読取り装置として同様の効果を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による光走査装置を示す概略
斜視図、第２図はその側面図、第３図は上記実施例にお
いてオーバーラツプ部分における第−ＬＥＤアレイから
像形成面への光路を示す断面図、第４図は上記実施例に
おいてオーバーラツプ部分における第二ＬＥＤアレイか
ら像形成面への光路を展開して示す断面図、第５図は上
記実施例においてオーバーラツプ部分での像の明るさ分
布を示すグラフ、第６図は従来の光走査装置の１例を示
す概略斜視図、第７図は従来の光走査装置の他の例を示
す概略斜視図、第８図はその装置におけるＬｆｆｉＤプ
レイ、結像レンズ、像形成面の位置関係を説明する側面
図である。 ３・・・像形成面、８・・・結像レンズ、９・・・部分
ミラー、９ａ・・・透過部、９ｂ・・・ミラ一部、１０
・・・第−ＬＥＤアレイ、１１・・・ＬＥＤチップ、１
２・・・第二ＬＥＤアレイ、１３−Ｌ　Ｅ　Ｄチップ、
１４　ａ、　１５　ａ　、　１６　ａ　−発光素子、１
４ｂ１１５ｂ、１６ｂ−・・発光素子、１４ｃ１１５ｃ
、１６ｃ・・・結像点。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第３
図 第４図 第５図 −一立日ｎｖ− 第８図 八　　　）１３ 手続補正書 昭和６３年４　月／？日 １事件の表示 昭和６２年特許願第３３０８５９号 事件との関係　　　　　　特　　許　　　出　　　願　
　人４代理人　〒５７１ 住　所　　大阪府門真市大字門真１００６番地松下電器
産業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 多数の発光素子、光量制御素子あるいは受光素子を列状
   に配列してなる複数の光素子アレイであって、互いに千
   鳥状に配列された第一光素子アレイ及び第二光素子アレ
   イと、これらの光素子アレイからの光を像形成面に結像
   させる結像レンズと、第二光素子アレイからの光を光路
   変更して、前記第一光素子アレイから像形成面に至る光
   軸面上に重ね合わせる光路変更手段とを有し、前記第一
   光素子アレイと第二光素子アレイを、前記像形成面に１
   直線状に結像されるそれぞれの像の端部がオーバーラッ
   プするように配置したことを特徴とする光走査装置。