(57)【要約】【課題】像保持体と露光装置との光軸方向の位置決めを行う際の位置調整を不要とする。【解決手段】ＬＰＨ１４は、主走査方向Ｘに沿って設けられた複数の発光素子を備え、光軸方向Ｚに光を発する発光部３２と、半径方向に屈折率分布が形成された複数のロッドレンズを、それぞれの光軸が光軸方向Ｚとなるように主走査方向Ｘに複数配列して構成され、発光部３２から入射した光を複数のロッドレンズを介して感光体ドラム１２に向けて集光するロッドレンズアレイ４２と、発光部３２の発光点と感光体ドラム１２の被照射面との光軸方向Ｚの間隔である組み立て共役長は調整せず、発光点である物点からロッドレンズアレイ４２を介した結像点である像点に至る共役長が組み立て共役長となる位置にロッドレンズアレイ４２を保持するハウジング４１とを有している。【選択図】図３
2010274431.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する像保持体の軸線方向である第１の方向に沿って設けられた複数の発光素子を備え、当該複数の発光素子から当該像保持体へと向かう第２の方向に光を発する発光部と、
半径方向に屈折率分布が形成された複数のレンズを、それぞれの光軸が前記第２の方向となるように前記第１の方向に複数配列して構成され、前記発光部から入射した光を当該複数のレンズを介して前記像保持体に向けて集光する集光部と、
前記発光部の発光点と前記像保持体の被照射面との前記第２の方向の間隔は調整せず、当該発光点から前記集光部を介した結像点に至る共役長が当該間隔となる位置に当該集光部を保持する保持手段と
を有する露光装置。
【請求項２】
前記保持手段は、
前記集光部の前記第２の方向の長さをＬＬ、前記間隔をＴＣＡ、当該集光部の最適共役長をＴＣＢ、前記発光部から当該集光部の入射側端面に至る当該第２の方向の距離をＬｏとしたとき、
ＴＣＢ＞ＴＣＡの場合に、
Ｌｏ＜（ＴＣＡ−ＬＬ）／２
の関係を満たすように当該集光部を保持することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項３】
前記保持手段は、
前記集光部の前記第２の方向の長さをＬＬ、前記間隔をＴＣＡ、当該集光部の最適共役長をＴＣＢ、前記発光部から当該集光部の入射側端面に至る当該第２の方向の距離をＬｏとしたとき、
ＴＣＢ＜ＴＣＡの場合に、
Ｌｏ＞（ＴＣＡ−ＬＬ）／２
の関係を満たすように当該集光部を保持することを特徴とする請求項１または２記載の露光装置。
【請求項４】
回転する像保持体と、
前記像保持体の軸線方向である第１の方向に沿って設けられた複数の発光素子を備え、当該複数の発光素子から当該像保持体へと向かう第２の方向に光を発する発光部と、半径方向に屈折率分布が形成された複数のレンズを、それぞれの光軸が当該第２の方向となるように当該第１の方向に複数配列して構成され、当該発光部から入射した光を当該複数のレンズを介して当該像保持体に向けて集光する集光部と、当該発光部の発光点と当該像保持体の被照射面との当該第２の方向の間隔は調整せず、当該発光点から当該集光部を介した結像点に至る共役長が当該間隔となる位置に当該集光部を保持する保持手段とを有する露光装置と、
前記像保持体に対し、前記露光装置を一義的に決められた位置に取り付けて固定する固定手段と
を有する画像形成装置。
【請求項５】
前記露光装置において、
前記保持手段は、
前記集光部の前記第２の方向の長さをＬＬ、前記間隔をＴＣＡ、当該集光部の最適共役長をＴＣＢ、前記発光部から当該集光部の入射側端面に至る当該第２の方向の距離をＬｏとしたとき、
ＴＣＢ＞ＴＣＡの場合に、
Ｌｏ＜（ＴＣＡ−ＬＬ）／２
の関係を満たすように当該集光部を保持することを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記露光装置において、
前記保持手段は、
前記集光部の前記第２の方向の長さをＬＬ、前記間隔をＴＣＡ、当該集光部の最適共役長をＴＣＢ、前記発光部から当該集光部の入射側端面に至る当該第２の方向の距離をＬｏとしたとき、
ＴＣＢ＜ＴＣＡの場合に、
Ｌｏ＞（ＴＣＡ−ＬＬ）／２
の関係を満たすように当該集光部を保持することを特徴とする請求項４または５記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を用いたプリンタや複写機等の画像形成装置において、感光体ドラム等の像保持体上を露光する露光装置として、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光素子をライン状に配列した発光素子アレイと、各発光素子が発した光を像保持体表面に結像させるために複数のロッドレンズをライン状に配列してなるロッドレンズアレイとを備えたものが知られている。
【０００３】
公報記載の従来技術として、発光素子アレイおよびロッドレンズアレイを有する露光装置からの光を像保持体の表面に結像させるために、像保持体または露光装置に光軸方向の位置決め機構を設けるものが存在する（特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３６１９３１号公報
【特許文献２】特開２００２−２２５３３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、像保持体と露光装置との光軸方向の位置決めを行う際の位置調整を不要とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の発明は、回転する像保持体の軸線方向である第１の方向に沿って設けられた複数の発光素子を備え、当該複数の発光素子から当該像保持体へと向かう第２の方向に光を発する発光部と、半径方向に屈折率分布が形成された複数のレンズを、それぞれの光軸が前記第２の方向となるように前記第１の方向に複数配列して構成され、前記発光部から入射した光を当該複数のレンズを介して前記像保持体に向けて集光する集光部と、前記発光部の発光点と前記像保持体の被照射面との前記第２の方向の間隔は調整せず、当該発光点から前記集光部を介した結像点に至る共役長が当該間隔となる位置に当該集光部を保持する保持手段とを有する露光装置である。
【０００７】
請求項２記載の発明は、前記保持手段は、前記集光部の前記第２の方向の長さをＬＬ、前記間隔をＴＣＡ、当該集光部の最適共役長をＴＣＢ、前記発光部から当該集光部の入射側端面に至る当該第２の方向の距離をＬｏとしたとき、
ＴＣＢ＞ＴＣＡの場合に、
Ｌｏ＜（ＴＣＡ−ＬＬ）／２
の関係を満たすように当該集光部を保持することを特徴とする請求項１記載の露光装置である。
請求項３記載の発明は、前記保持手段は、前記集光部の前記第２の方向の長さをＬＬ、前記間隔をＴＣＡ、当該集光部の最適共役長をＴＣＢ、前記発光部から当該集光部の入射側端面に至る当該第２の方向の距離をＬｏとしたとき、
ＴＣＢ＜ＴＣＡの場合に、
Ｌｏ＞（ＴＣＡ−ＬＬ）／２
の関係を満たすように当該集光部を保持することを特徴とする請求項１または２記載の露光装置である。
【０００８】
請求項４記載の発明は、回転する像保持体と、前記像保持体の軸線方向である第１の方向に沿って設けられた複数の発光素子を備え、当該複数の発光素子から当該像保持体へと向かう第２の方向に光を発する発光部と、半径方向に屈折率分布が形成された複数のレンズを、それぞれの光軸が当該第２の方向となるように当該第１の方向に複数配列して構成され、当該発光部から入射した光を当該複数のレンズを介して当該像保持体に向けて集光する集光部と、当該発光部の発光点と当該像保持体の被照射面との当該第２の方向の間隔は調整せず、当該発光点から当該集光部を介した結像点に至る共役長が当該間隔となる位置に当該集光部を保持する保持手段とを有する露光装置と、前記像保持体に対し、前記露光装置を一義的に決められた位置に取り付けて固定する固定手段とを有する画像形成装置である。
【０００９】
請求項５記載の発明は、前記露光装置において、前記保持手段は、前記集光部の前記第２の方向の長さをＬＬ、前記間隔をＴＣＡ、当該集光部の最適共役長をＴＣＢ、前記発光部から当該集光部の入射側端面に至る当該第２の方向の距離をＬｏとしたとき、
ＴＣＢ＞ＴＣＡの場合に、
Ｌｏ＜（ＴＣＡ−ＬＬ）／２
の関係を満たすように当該集光部を保持することを特徴とする請求項４記載の画像形成装置である。
請求項６記載の発明は、前記露光装置において、前記保持手段は、前記集光部の前記第２の方向の長さをＬＬ、前記間隔をＴＣＡ、当該集光部の最適共役長をＴＣＢ、前記発光部から当該集光部の入射側端面に至る当該第２の方向の距離をＬｏとしたとき、
ＴＣＢ＜ＴＣＡの場合に、
Ｌｏ＞（ＴＣＡ−ＬＬ）／２
の関係を満たすように当該集光部を保持することを特徴とする請求項４または５記載の画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１記載の発明によれば、本構成を有していない場合と比較して、像保持体と露光装置との光軸方向の位置決めを行う際の位置調整を不要とすることができる。
請求項２記載の発明によれば、本構成を有していない場合と比較して、像保持体の表面に対する光の結像位置のずれをより小さくすることができる。
請求項３記載の発明によれば、本構成を有していない場合と比較して、像保持体の表面に対する光の結像位置のずれをさらに小さくすることができる。
請求項４記載の発明によれば、本構成を有していない場合と比較して、像保持体と露光装置との光軸方向の位置決めを行う際の位置調整を不要とすることができる。
請求項５記載の発明によれば、像保持体の表面に対する光の結像位置のずれをより小さくすることができる。
請求項６記載の発明によれば、像保持体の表面に対する光の結像位置のずれをさらに小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施の形態が適用される画像形成装置の全体構成の一例を示した図である。
【図２】ＬＰＨの全体構成の一例を示した斜視図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。
【図４】ＬＰＨを、発光ユニットとレンズユニットとに分離した状態を示す図である。
【図５】レンズユニットを構成するハウジングの断面図である。
【図６】発光チップの上面図である。
【図７】ロッドレンズアレイの斜視図である。
【図８】ＬＰＨを、画像形成装置の本体に設けられた本体フレームに取り付けた状態を示す斜視図である。
【図９】ロッドレンズアレイによる光の結像を説明するための図である。
【図１０】像点に対する感光体ドラムの表面の光軸方向の位置ずれ量である光軸方向ずれ量と、得られる画像に発生する筋グレードとの関係を示すグラフ図である。
【図１１】それぞれが異なる最適共役長を有する３種類のロッドレンズアレイを用い、それぞれの最適共役長に合わせてＬＰＨを構成した例を説明するための図である。
【図１２】それぞれが異なる最適共役長を有する３種類のロッドレンズアレイを用い、それぞれにおける物体側距離が予め決められた固定物体側距離となるようにＬＰＨを構成した例を説明するための図である。
【図１３】各ロッドレンズアレイの最適共役長と物体側距離を固定物体側距離に一律に設定した場合の共役長とのずれである共役長ずれ量と、目標とする像点からの光軸方向ずれ量との関係を示すグラフ図である。
【図１４】それぞれが異なる最適共役長を有する３種類のロッドレンズアレイを用い、それぞれにおける共役長が予め決められた組み立て共役長となるようにＬＰＨを構成した例を説明するための図である。
【図１５】ハウジングに対するロッドレンズアレイの光軸方向の位置合わせを行うための位置合わせ用治具に、ハウジングを取り付けた状態を示す断面図である。
【図１６】位置合わせ用治具に取り付けられたハウジングに、ロッドレンズアレイを取り付けた状態を示す断面図である。
【図１７】レンズユニットに発光ユニットを取り付けた状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本実施の形態が適用される画像形成装置１の全体構成の一例を示した図である。この画像形成装置１は、各色の画像データに対応して画像形成を行う画像形成プロセス部１０と、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）２、画像読取装置３、あるいはＦＡＸモデム４等に接続され、これらから入力される画像データに画像処理を施し、さらには画像形成装置１全体の動作を制御する制御部２０とを備えている。
【００１３】
画像形成プロセス部１０は、４つの画像形成ユニット１１（具体的には１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ）を備える。各画像形成ユニット１１は、感光層を備えた像保持体の一例としての感光体ドラム１２、感光体ドラム１２を帯電する帯電器１３、帯電された感光体ドラム１２を制御部２０から送られてくる画像データに基づいて露光する露光装置の一例としてのＬＥＤプリントヘッド（ＬＰＨ）１４、感光体ドラム１２上に形成された静電潜像をトナーで現像する現像器１５を備えている。また、画像形成プロセス部１０は、画像形成ユニット１１の各感光体ドラム１２にて画像形成された各色のトナー像を多重転写させるための用紙を搬送する搬送ベルト１６、搬送ベルト１６を駆動させる駆動ロール１７、感光体ドラム１２のトナー像を用紙に転写させる転写ロール１８、転写後の用紙上の未定着トナー像を加熱・加圧して定着する定着器１９を備えている。
【００１４】
図２は、ＬＰＨ１４の全体構成の一例を示した斜視図であり、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。
ＬＰＨ１４は、感光体ドラム１２を露光するための光を出射する発光ユニット３０と、発光ユニット３０より出射された光を感光体ドラム１２の表面に集光するためのレンズユニット４０とを備えている。
ここで、図４（ａ）はＬＰＨ１４を構成する発光ユニット３０の上面図を示しており、図４（ｂ）は発光ユニット３０とともにＬＰＨ１４を構成するレンズユニット４０の上面図を示している。なお、ＬＰＨ１４は、後述するようにレンズユニット４０に発光ユニット３０を組み付けて構成されるが、図４は、ＬＰＨ１４を、発光ユニット３０とレンズユニット４０とに分離した状態を示している。
【００１５】
これらのうち、発光ユニット３０は、プリント基板等からなる長方形状の配線基板３１と、配線基板３１の一方の面（以下の説明では表面と呼ぶ）に、配線基板３１の長手方向に沿って千鳥状に２列に取り付けられた複数の発光チップＣ（この例では６０個の発光チップＣ１〜Ｃ６０）からなる発光部３２と、配線基板３１の他方の面（以下の説明では裏面と呼ぶ）の長手方向中央部に取り付けられ、配線基板３１と電気的に接続される他の配線基板３３と、他の配線基板３３の背面側に取り付けられ、他の配線基板３３および配線基板３１を介して発光部３２の発光を制御するＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）３４とを備えている。
【００１６】
一方、レンズユニット４０は、ＬＰＨ１４を構成した際に発光ユニット３０の発光部３２から出射される光を感光体ドラム１２に結像させるためのロッドレンズアレイ４２と、ロッドレンズアレイ４２を支持するとともに内部に発光ユニット３０の配線基板３１および発光部３２を収容して外部から発光部３２を遮へいするハウジング４１とを備えている。また、ハウジング４１の長手方向の一方の端面からは、Ｈ字状の断面を有する第１の位置決め部４１１が側方に突出して形成され、また、ハウジング４１の長手方向の他の端面からは、同じくＨ字状の断面を有する第２の位置決め部４１２が側方に突出して形成されている。
【００１７】
なお、以下の説明においては、ＬＰＨ１４における発光部３２およびロッドレンズアレイ４２を介した光の出射方向を光軸方向Ｚと定義する。また、発光部３２およびロッドレンズアレイ４２およびの長手方向を主走査方向Ｘと定義する。さらに、主走査方向Ｘおよび光軸方向Ｚの双方に直交する方向を副走査方向Ｙと定義する。なお、主走査方向ＸはＬＰＨ１４との対向部における感光体ドラム１２の軸方向に対応しており、副走査方向ＹはＬＰＨ１４との対向部における感光体ドラム１２の移動方向に対応している。また、主走査方向Ｘが本発明における第１の方向に対応し、且つ、光軸方向Ｚが本発明における第２の方向に対応する。
【００１８】
図５は、レンズユニット４０を構成するハウジング４１の断面図を示している。なお、図５には、ハウジング４１に取り付けを行う前のロッドレンズアレイ４２およびハウジング４１およびロッドレンズアレイ４２からなるレンズユニット４０に取り付けを行う前の発光ユニット３０（配線基板３１および発光部３２）も併せて示している。
【００１９】
保持手段の一例としてのハウジング４１には、発光ユニット３０を内部に収容するとともに発光部３２に対向する位置にロッドレンズアレイ４２を取り付けるための貫通孔４１ａが形成されている。なお、この貫通孔４１ａは、ハウジング４１の長手方向（主走査方向Ｘ）に沿って形成される。
【００２０】
そして、貫通孔４１ａの内部であって光軸方向Ｚの上流側（図中下部側）には、光軸方向Ｚの上流側から貫通孔４１ａの内部に挿入された発光ユニット３０の配線基板３１の表面側の端部を支持して、ハウジング４１に対する発光ユニット３０の発光部３２の光軸方向Ｚの位置決めを行う支持段差部４１ｂが形成されている。また、貫通孔４１ａの内部であって光軸方向Ｚの下流側（図中上部側）には、ロッドレンズアレイ４２の幅よりもわずかに大きく設定されることによりロッドレンズアレイ４２が挿入、保持されるレンズ保持部４１ｃが形成されている。そして、レンズ保持部４１ｃからみて光軸方向Ｚの上流側には、さらなるロッドレンズアレイ４２の挿入を規制するための規制段差部４１ｄが形成されている。なお、後述するように、ロッドレンズアレイ４２は、ハウジング４１の貫通孔４１ａの光軸方向Ｚの下流側からレンズ保持部４１ｃに挿入され、その挿入深さの設定がなされた後、接着剤等を用いてハウジング４１に固定されるようになっている。
【００２１】
図６は、図４（ａ）に示す発光ユニット３０の発光部３２を構成する発光チップＣの上面図である。
この例において、発光チップＣは、半導体基板５１と、半導体基板５１の一方の面に主走査方向Ｘに沿って形成された複数（例えば２５６個）の発光素子５２からなる発光素子アレイ５３とを備えている。したがって、発光部３２は、複数の発光素子５２を備えていることになる。ここで、発光素子５３は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）や発光サイリスタにて構成することが好ましいが、これらに限定されるものではない。
【００２２】
図７は、レンズユニット４０を構成するロッドレンズアレイ４２の斜視図である。
集光部の一例としてのロッドレンズアレイ４２は、例えば円柱状の形状を有し半径方向に屈折率分布を有するロッドレンズ４４と、ロッドレンズ４４を内部に収容する枠状のレンズフレーム４３とを備えており、このレンズフレーム４３の内側に、多数のロッドレンズ４４が例えば２列に互い違いに配列されている。そして、複数のロッドレンズ４４は、それぞれが光軸方向Ｚを向くように配列され、接着剤等を用いてレンズフレーム４３に固定されている。
【００２３】
図８は、図２に示すＬＰＨ１４を、図１に示す画像形成装置１の本体のリア側に設けられた固定手段の一例としての本体フレーム１ａに取り付けた状態を示す斜視図である。
【００２４】
本実施の形態では、感光体ドラム１２の軸心が本体フレーム１ａに回転可能な状態で固定されており、ＬＰＨ１４に設けられた第２の位置決め部４１２が本体フレーム１ａに設けられた開口にはめ込まれ、本体フレーム１ａに設けられた板ばねによって感光体ドラム１２側に押し付けられている。なお、図示はしていないが、画像形成装置１の本体のフロント側も、リア側と同様にして、ＬＰＨ１４に設けられた第１の位置決め部４１１（図示せず）がフロント側の本体フレームに設けられた開口にはめ込まれ、板ばねにて感光体ドラム１２側に押し付けられている。
本実施の形態では、このようにして画像形成装置１の本体にＬＰＨ１４を取り付けた状態において、感光体ドラム１２に対するＬＰＨ１４の光軸方向Ｚの位置決めが一義的に行われるようになっている。その結果、感光体ドラム１２に対するＬＰＨ１４の光軸方向Ｚの位置調整は、画像形成装置１の本体に取り付けた状態では行えないようになっている。
【００２５】
図９は、ロッドレンズアレイ４２による光の結像を説明するための図である。ここで、図９には、ロッドレンズアレイ４２に向けて光を出射する発光チップＣ（より具体的には半導体基板５１および発光素子アレイ５３）も示している。なお、以下の説明においては、ロッドレンズアレイ４２のうち、発光素子アレイ５３から出射された光が入射する面を入射側端面４２ａと呼び、ロッドレンズアレイ４２に入射した光を出射する面を出射側端面４２ｂと呼ぶ。また、発光素子アレイ５３の発光面の位置を物点Ｐｏと呼び、発光素子アレイ５３の物点Ｐｏから出射されてロッドレンズアレイ４２を通過した光が結像する位置を像点Ｐｉと呼ぶ。ここで、物点Ｐｏは発光点に、像点Ｐｉは結像点に、それぞれ対応している。さらに、ロッドレンズアレイ４２の光軸方向Ｚの長さ（入射側端面４２ａと出射側端面４２ｂとの距離）をロッドレンズ長ＬＬと呼び、物点Ｐｏからロッドレンズアレイ４２の入射側端面４２ａに至る光軸方向Ｚの距離を物体側距離Ｌｏと呼び、ロッドレンズアレイ４２の出射側端面４２ｂから像点Ｐｉに至る光軸方向Ｚの距離を像側距離Ｌｉと呼ぶ。そして、物点Ｐｏから像点Ｐｉに至る光軸方向Ｚの距離、すなわち、物体側距離Ｌｏにロッドレンズ長ＬＬおよび像側距離Ｌｉを加えたものを共役長ＴＣと呼ぶ。このとき、物点Ｐｏと像点Ｐｉとは、共役の関係にある。
【００２６】
図１０は、像点Ｐｉに対する感光体ドラム１２の表面（被照射面）の光軸方向Ｚの位置ずれ量である光軸方向ずれ量Ｇ（図９参照）と、得られる画像に発生する筋グレードとの関係を示すグラフ図である。図１０において、横軸は像点Ｐｉ（＝０）からのずれを示しており、正の値は感光体ドラム１２とＬＰＨ１４との距離がより大きくなっていることを、また、負の値は感光体ドラム１２とＬＰＨ１４との距離がより小さくなっていることを、それぞれ意味している。一方、図１０において、縦軸は筋グレードを示している。
【００２７】
ここで、筋グレードは、ＬＰＨ１４を用いて感光体ドラム１２上に形成した静電潜像を現像、転写、定着して得られた均一濃度画像における筋の状態を、評価者が目視にて官能的に評価した結果である。なお、ここでは、入力画像濃度Ｃｉｎが２０％、３０％および５０％の場合についてそれぞれ評価を行っている。また、評価結果については、筋グレード０が最も良好であることを意味し、その絶対値が大きくなるほど画像中の筋が顕著になっていることを意味している。また、この例では、筋グレードを１以下とすることを目標としている。
【００２８】
図１０より明らかなように、光軸方向ずれ量Ｇの大きさが±１００μｍ以上となった場合は、筋グレードの評価結果が著しく悪化し、その値が１を超えてしまうことがわかる。したがって、この例では、光軸方向ずれ量Ｇの大きさを例えば±８０μｍ以下に抑えること、すなわち、像点Ｐｉの位置と感光体ドラム１２の表面の位置とのずれをより少なくすることが好ましいことになる。
【００２９】
さて、ロッドレンズアレイ４２の共役長ＴＣの大きさは、物体側距離Ｌｏの大きさすなわち発光素子アレイ５３の発光面に対応する物点Ｐｏとロッドレンズアレイ４２の入射側端面４２ａとの距離に応じて変化する。また、像点Ｐｉにおける像の解像度を示す尺度の一つであるＭＴＦ（Modulated Transfer Function：伝達関数）は、共役長ＴＣの大きさに応じて変化する。
【００３０】
このため、ロッドレンズアレイ４２には、ＭＴＦの値が良好となる最適共役長ＴＣＢが存在する。そして、発光素子アレイ５３およびロッドレンズアレイ４２の光軸方向Ｚの位置関係を最適共役長ＴＣＢとなるように設定した場合、物体側距離Ｌｏおよび像側距離Ｌｉの大きさは同じ値となる。以下の説明では、このときの物体側距離Ｌｏを最適物体側距離ＬｏＢと呼び、このときの像側距離Ｌｉを最適像側距離ＬｉＢと呼ぶ（ＬｏＢ＝ＬｉＢ）。
【００３１】
ＬＰＨ１４のロッドレンズアレイ４２を構成するロッドレンズ４４は、その製造プロセスにおいて半径方向の屈折率分布が形成される。このため、最適共役長ＴＣＢはロッドレンズ４４毎に個体差がある。ただし、各ロッドレンズアレイ４２は、通常、同一の製造ロットで製造された複数のロッドレンズ４４で構成されるため、各ロッドレンズアレイ４２においては、最適共役長ＴＣＢは一様であるとみなせる。逆にいえば、ある製造ロットで製造されたロッドレンズ４４を用いて構成されたロッドレンズアレイ４２と、他の製造ロットで製造されたロッドレンズ４４を用いて構成された他のロッドレンズアレイ４２とでは、それぞれにおける最適共役長ＴＣＢに違いが生じている場合がある。なお、本実施の形態では、最適共役長ＴＣＢが目標値（目標最適共役長ＴＣＢ０と呼ぶ）に対して±０．３ｍｍ（±３００μｍ）の範囲に収まるように、各ロッドレンズアレイ４２の管理を行っている。
【００３２】
図１１は、それぞれが異なる最適共役長ＴＣＢを有する３種類のロッドレンズアレイ４２（４２１、４２２、４２３）を用い、それぞれの最適共役長ＴＣＢに合わせてＬＰＨ１４を構成した例を説明するための図である。ここで、図１１（ａ）は、最適共役長ＴＣＢが目標最適共役長ＴＣＢ０と同じ第１の最適共役長ＴＣＢ１となっている第１のロッドレンズアレイ４２１を用いた場合を例示している。また、図１１（ｂ）は、最適共役長ＴＣＢが目標最適共役長ＴＣＢ０よりも大きい第２の最適共役長ＴＣＢ２となっている第２のロッドレンズアレイ４２２を用いた場合を例示している。さらに、図１１（ｃ）は、最適共役長ＴＣＢが目標最適共役長ＴＣＢ０よりも小さい第３の最適共役長ＴＣＢ３となっている第３のロッドレンズアレイ４２３を用いた場合を例示している。したがって、第１の最適共役長ＴＣＢ１と第２の最適共役長ＴＣＢ２と第３の最適共役長ＴＣＢ３とは、ＴＣＢ３＜ＴＣＢ１＜ＴＣＢ２の関係を有している。ただし、第１のロッドレンズアレイ４２１、第２のロッドレンズアレイ４２２および第３のロッドレンズアレイ４２３におけるロッドレンズ長ＬＬは、同じ大きさであるものとする。
【００３３】
図１１（ａ）に示すように、第１のロッドレンズアレイ４２１では、物体側距離Ｌｏが第１の最適物体側距離ＬｏＢ１となり、像側距離Ｌｉが第１の最適像側距離ＬｉＢ１となる。また、図１１（ｂ）に示すように、第２のロッドレンズアレイ４２２では、物体側距離Ｌｏが第２の最適物体側距離ＬｏＢ２となり、像側距離Ｌｉが第２の最適像側距離ＬｉＢ２となる。さらに、図１１（ｃ）に示すように、第３のロッドレンズアレイ４２３では、物体側距離Ｌｏが第３の最適物体側距離ＬｏＢ３となり、像側距離Ｌｉが第３の最適像側距離ＬｉＢ３となる。そして、ＬｏＢ１＝ＬｉＢ１、ＬｏＢ２＝ＬｉＢ２、ＬｏＢ３＝ＬｉＢ３であり、ＬｏＢ３＜ＬｏＢ１＜ＬｏＢ２且つＬｉＢ３＜ＬｉＢ１＜ＬｉＢ２である。
【００３４】
このとき、図１１（ａ）に示す例では、第１の最適共役長ＴＣＢ１の光軸方向Ｚの中心位置と、第１のロッドレンズアレイ４２１の光軸方向Ｚの中央（ＬＬ／２となる部位）とが一致するように、発光素子アレイ５３に対する第１のロッドレンズアレイ４２１の光軸方向Ｚの位置決めがなされている。また、図１１（ｂ）に示す例では、第２の最適共役長ＴＣＢ２の光軸方向Ｚの中心位置と、第２のロッドレンズアレイ４２２の光軸方向Ｚの中央（ＬＬ／２となる部位）とが一致するように、発光素子アレイ５３に対する第２のロッドレンズアレイ４２２の光軸方向Ｚの位置決めがなされている。さらに、図１１（ｃ）に示す例では、第３の最適共役長ＴＣＢ３の光軸方向Ｚの中心位置と、第３のロッドレンズアレイ４２３の光軸方向Ｚの中央（ＬＬ／２となる部位）とが一致するように、発光素子アレイ５３に対する第３のロッドレンズアレイ４２３の光軸方向Ｚの位置決めがなされている。
【００３５】
このように、図１１に示す各ロッドレンズアレイ４２（第１のロッドレンズアレイ４２１、第２のロッドレンズアレイ４２２および第３のロッドレンズアレイ４２３）を用い、各最適共役長ＴＣＢ（第１の最適共役長ＴＣＢ１、第２の最適共役長ＴＣＢ２および第３の最適共役長ＴＣＢ３）に合わせて、各発光素子アレイ５３に対する各ロッドレンズアレイ４２の光軸方向Ｚの位置調整を行った場合、それぞれの像点Ｐｉの位置は、光軸方向Ｚに対してずれることになる。
【００３６】
より具体的に説明すると、第２のロッドレンズアレイ４２２を用いた場合の像点Ｐｉは、第１のロッドレンズアレイ４２１を用いた場合の像点Ｐｉに比べて、発光素子アレイ５３から光軸方向Ｚにより遠ざかった位置となる。一方、第３のロッドレンズアレイ４２３を用いた場合の像点Ｐｉは、第１のロッドレンズアレイ４２１を用いた場合の像点Ｐｉに比べて、発光素子アレイ５３から光軸方向Ｚにより近づいた位置となる。
【００３７】
したがって、最適共役長ＴＣＢに基づいて組み立てを行ったＬＰＨ１４では、ＬＰＨ１４を画像形成装置１の本体に取り付けた際に、像点Ｐｉが感光体ドラム１２の表面位置となるように、ＬＰＨ１４および感光体ドラム１２の光軸方向Ｚの位置調整を行うことが必要となってしまう。
【００３８】
図１２は、上述した３種類のロッドレンズアレイ４２（４２１、４２２、４２３）を用い、それぞれにおける物体側距離Ｌｏが予め決められた固定物体側距離ＬｏＦとなるようにＬＰＨ１４を構成した例を説明するための図である。ここで、図１２（ａ）は第１のロッドレンズアレイ４２１を用いた場合を、図１２（ｂ）は第２のロッドレンズアレイ４２２を用いた場合を、図１２（ｃ）は第３のロッドレンズアレイ４２３を用いた場合を、それぞれ例示している。
【００３９】
なお、以下の説明においては、第１のロッドレンズアレイ４２１を用いた場合における物体側距離Ｌｏを第１の物体側距離Ｌｏ１と呼び、第２のロッドレンズアレイ４２２を用いた場合における物体側距離Ｌｏを第２の物体側距離Ｌｏ２と呼び、第３のロッドレンズアレイ４２３を用いた場合における物体側距離Ｌｏを第３の物体側距離Ｌｏ３と呼ぶ。また、第１のロッドレンズアレイ４２１を用いた場合における像側距離Ｌｉを第１の像側距離Ｌｉ１と呼び、第２のロッドレンズアレイ４２２を用いた場合における像側距離Ｌｉを第２の像側距離Ｌｉ２と呼び、第３のロッドレンズアレイ４２３を用いた場合における像側距離Ｌｉを第３の像側距離Ｌｉ３と呼ぶ。ここで、図１２に示す例では、上述したように、Ｌｏ１＝Ｌｏ２＝Ｌｏ３＝ＬｏＦの関係を有している。
【００４０】
さらに、第１のロッドレンズアレイ４２１を用いた場合の共役長ＴＣを第１の共役長ＴＣ１と呼び、第２のロッドレンズアレイ４２２を用いた場合の共役長ＴＣを第２の共役長ＴＣ２と呼び、第３のロッドレンズアレイ４２３を用いた場合の共役長ＴＣを第３の共役長ＴＣ３と呼ぶ。
【００４１】
上述したように、ロッドレンズアレイ４２では、最適共役長ＴＣＢにおいて物体側距離Ｌｏと像側距離Ｌｉとが等しくなり、それぞれが最適物体側距離ＬｏＢと最適像側距離ＬｉＢとなる。このため、図１２に示す各ロッドレンズアレイ４２（第１のロッドレンズアレイ４２１、第２のロッドレンズアレイ４２２および第３のロッドレンズアレイ４２３）を用い、各物体側距離Ｌｏ（第１の物体側距離Ｌｏ１、第２の物体側距離Ｌｏ２および第３の物体側距離Ｌｏ３）が固定物体側距離ＬｏＦとなるように、各発光素子アレイ５３に対する各ロッドレンズアレイ４２の光軸方向Ｚの位置調整を行うことにより、各像側距離Ｌｉ（第１の像側距離Ｌｉ１、第２の像側距離Ｌｉ２および第３の像側距離Ｌｉ３）がほぼ等しくなり、結果として各共役長ＴＣ（第１の共役長ＴＣ１、第２の共役長ＴＣ２および第３の共役長ＴＣ３）がほぼ等しくなることが期待される。
【００４２】
図１３は、各ロッドレンズアレイ４２の最適共役長ＴＣＢと物体側距離Ｌｏを固定物体側距離ＬｏＦに一律に設定した場合の共役長ＴＣとのずれである共役長ずれ量と、目標とする像点Ｐｉからの光軸方向ずれ量との関係を示すグラフ図である。図１３において、横軸は、最適共役長ＴＣＢ（＝０）からの共役長ＴＣのずれを示しており、正の値は共役長ＴＣが最適共役長ＴＣＢよりも大きくなっていることを、また、負の値は共役長ＴＣが最適共役長ＴＣＢよりも小さくなっていることを、それぞれ意味している。一方、図１３において、縦軸は、目標とする像点Ｐｉ（＝０）からのずれを示しており、正の値は像点Ｐｉの位置が目標位置に比べて発光素子アレイ５３からより遠ざかっていることを、負の値は焦点位置が目標位置に比べて発光素子アレイ５３により近づいていることを、それぞれ意味している。なお、図１３において、丸点は実測値を、一点鎖線はシミュレーション結果を、それぞれ示している。
【００４３】
図１３より明らかなように、共役長ずれ量が正の値となる領域では光軸方向ずれ量も正の値をとり、また、共役長ずれ量が負の値となる領域では光軸方向ずれ量も負の値をとる。そして、共役長ずれ量に対する光軸方向ずれ量は、一次関数的に変化している。
【００４４】
このように、図１２に示す各ロッドレンズアレイ（第１のロッドレンズアレイ４２１、第２のロッドレンズアレイ４２２および第３のロッドレンズアレイ４２３）を用い、各物体側距離Ｌｏが固定物体側距離ＬｏＦとなるように、各発光素子アレイ５３に対する各ロッドレンズアレイ４２の光軸方向Ｚの位置決めを行った場合、それぞれの像点Ｐｉの位置は、光軸方向Ｚに対してずれることになる。
【００４５】
より具体的に説明すると、図１２に示したように、第２のロッドレンズアレイ４２２を用いた場合の第２の像側距離Ｌｉ２は、第１のロッドレンズアレイ４２１を用いた場合の第１の像側距離Ｌｉ１よりも大きくなり、第３のロッドレンズアレイ４２３を用いた場合の第３の像側距離Ｌｉ３は、第１のロッドレンズアレイ４２１を用いた場合の第１の像側距離Ｌｉ１よりも小さくなる。このため、第２のロッドレンズアレイ４２２を用いた場合の第２の共役長ＴＣ２は、第１のロッドレンズアレイ４２１を用いた場合の第１の共役長ＴＣ１よりも大きくなり、第３のロッドレンズアレイ４２３を用いた場合の第３の共役長ＴＣ３は、第１のロッドレンズアレイ４２１を用いた場合の第１の共役長ＴＣ１よりも小さくなる。したがって、第２のロッドレンズアレイ４２２を用いた場合の像点Ｐｉは、第１のロッドレンズアレイ４２１を用いた場合の像点Ｐｉに比べて、発光素子アレイ５３から光軸方向Ｚにより遠ざかった位置となる。一方、第３のロッドレンズアレイ４２３を用いた場合の像点Ｐｉは、第１のロッドレンズアレイ４２１を用いた場合の像点Ｐｉに比べて、発光素子アレイ５３から光軸方向Ｚにより近づいた位置となる。
【００４６】
それゆえ、物体側距離Ｌｏを固定物体側距離ＬｏＦに固定した状態で組み立てを行ったＬＰＨ１４では、図１１に示す例よりも光軸方向Ｚに対する像点Ｐｉのずれ自体は少なくなるものの、ＬＰＨ１４を画像形成装置１の本体に取り付けた際に、この場合も、像点Ｐｉが感光体ドラム１２の表面位置となるように、ＬＰＨ１４および感光体ドラム１２の光軸方向Ｚの位置調整を行うことが必要となってしまう。
【００４７】
これに対し、本実施の形態では、ＬＰＨ１４の構成および製造手法に工夫を施すことで、図８を用いて説明したように、感光体ドラム１２とＬＰＨ１４との間の光軸方向Ｚの調整を不要としている。
【００４８】
図１４は、上述した３種類のロッドレンズアレイ（４２１、４２２、４２３）を用い、それぞれにおける共役長ＴＣが予め決められた組み立て共役長ＴＣＡとなるようにＬＰＨ１４を構成した例を説明するための図である。ここで、図１４（ａ）は第１のロッドレンズアレイ４２１を用いた場合を、図１４（ｂ）は第２のロッドレンズアレイ４２２を用いた場合を、図１４（ｃ）は第３のロッドレンズアレイ４２３を用いた場合を、それぞれ例示している。したがって、図１４に示す例では、ＴＣ１＝ＴＣ２＝ＴＣ３＝ＴＣＡの関係を有していることになる。
【００４９】
ここで、組み立て共役長ＴＣＡは、本発明における間隔に対応するものであり、本体１に感光体ドラム１２およびＬＰＨ１４を取り付けた際の、感光体ドラム１２の表面とＬＰＨ１４に設けられた発光素子アレイ５３との光軸方向Ｚの設計距離と同じ大きさに設定される。なお、組み立て共役長ＴＣＡの大きさを、上述した目標最適共役長ＴＣＢ０±０．３ｍｍの範囲より選定すれば、この範囲の外から選定した場合と比較して、ＭＴＦがより良好になる点で好ましい。
【００５０】
そして、本実施の形態では、組み立て共役長ＴＣＡを一定とするために、各ロッドレンズアレイ４２の最適共役長ＴＣＢおよび組み立て共役長ＴＣＡの大小関係に基づき、下記の式にしたがって、各ロッドレンズアレイ４２に対応した物体側距離Ｌｏを決定している。
【００５１】
【数１】
2010274431.tif 000003
【００５２】
このような設定を行った場合、第１のロッドレンズアレイ４２１における第１の物体側距離Ｌｏ１と第２のロッドレンズアレイ４２２における第２の物体側距離Ｌｏ２と第３のロッドレンズアレイ４２３における第３の物体側距離Ｌｏ３とは、Ｌｏ２＜Ｌｏ１＜Ｌｏ３の関係を有することになる。一方、第１のロッドレンズアレイ４２１における第１の像側距離Ｌｉ１と第２のロッドレンズアレイ４２２における第２の像側距離Ｌｉ２と第３のロッドレンズアレイ４２３における第３の像側距離Ｌｉ３とは、Ｌｉ３＜Ｌｉ１＜Ｌｉ２の関係を有することになる。すなわち、最適共役長ＴＣＢが長くなるほど、組み立て共役長ＴＣＡにおけるロッドレンズアレイ４２の物体側距離Ｌｏは短くなり、像側距離Ｌｉは長くなる。
【００５３】
このように、図１４に示す各ロッドレンズアレイ４２（第１のロッドレンズアレイ４２１、第２のロッドレンズアレイ４２２および第３のロッドレンズアレイ４２３）を用い、各共役長ＴＣが組み立て共役長ＴＣＡとなるように選択された物体側距離Ｌｏとなるように、各発光素子アレイ５３に対する各ロッドレンズアレイ４２の光軸方向Ｚの位置決めを行った場合、それぞれの像点Ｐｉの位置は、光軸方向Ｚに対しほぼ一致するようになり、図１１や図１２に示す例と比較して、光軸方向Ｚの位置ずれが抑制されることとなる。
【００５４】
このため、組み立て共役長ＴＣＡに基づいて組み立てを行ったＬＰＨ１４では、ＬＰＨ１４を画像形成装置１の本体に取り付けた際に、像点Ｐｉが感光体ドラム１２の表面位置にほぼ一致するようになり、ＬＰＨ１４および感光体ドラム１２の光軸方向Ｚの位置調整が不要となる。
【００５５】
では続いて、図１５乃至図１７を参照しつつ、本実施の形態で用いられるＬＰＨ１４の製造手順について簡単に説明する。なお、ここでは、レンズユニット４０を構成するハウジング４１およびロッドレンズアレイ４２と発光ユニット３０とが、予め公知の手法にて製造されているものとする。また、ロッドレンズアレイ４２の最適共役長ＴＣＢについても、検査によって予め得られているものとする。
【００５６】
では最初に、レンズユニット４０の製造手順について説明する。
図１５は、ハウジング４１に対するロッドレンズアレイ４２の光軸方向Ｚの位置合わせを行うための位置合わせ用治具６０に、ハウジング４１を取り付けた状態を示す断面図である。
ここで、位置合わせ用治具６０は、直方体状の形状を有し主走査方向Ｘに沿って延びる基部６１と、基部６１の一方の面から垂直方向に立ち上がって形成されるとともに、基部６１に対し光軸方向Ｚに進退可能に取り付けられた進退部６２とを備えている。そして、基部６１の光軸方向Ｚの下流側にはＸＹ平面に対し平行な平坦面６１ａが形成されている。また、進退部６２は主走査方向Ｘに沿って延びて形成されており、その先端側にはＸＹ平面に平行な平坦面６２ａが形成されている。
【００５７】
ハウジング４１は、その貫通孔４１ａに光軸方向Ｚの上流側から位置合わせ用治具６０の進退部６２が挿入された状態で位置合わせ用治具６０に取り付けられる。そして、ハウジング４１の支持段差部４１ｂが基部６１の平坦面６１ａに突き当たることにより、ハウジング４１の光軸方向Ｚに対する位置決めがなされている。この状態で、進退部６２は、図示しない駆動部により光軸方向Ｚに対して進退するようになっている。そして、進退部６２は、その平坦面６２ａの位置と、ハウジング４１に発光ユニット３０を取り付けた際の発光素子アレイ５３の発光面の位置との間の距離が、上述した数式（１）〜（３）のいずれかにしたがって得られた物体側距離Ｌｏに設定された状態で固定される。
【００５８】
図１６は、位置合わせ用治具６０に取り付けられたハウジング４１に、ロッドレンズアレイ４２を取り付けた状態を示す断面図である。
ロッドレンズアレイ４２は、光軸方向Ｚの下流側からハウジング４１の貫通孔４１ａに挿入され、荷重がかけられることによりレンズ保持部４１ｃによって案内される。そして、ロッドレンズアレイ４２の入射側端面４２ａが位置合わせ用治具６０の進退部６２に設けられた平坦部６２ａに突き当たることにより、ロッドレンズアレイ４２のさらなる挿入が規制され、この状態で停止する。その後、図示しない接着剤を用いて、ハウジング４１に対しロッドレンズアレイ４２を接着固定した後、ロッドレンズアレイ４２が取り付けられたハウジング４１を位置合わせ用治具６０から取り外すことで、レンズユニット４０が得られる。
【００５９】
図１７は、レンズユニット４０に発光ユニット３０を取り付けた状態を示す断面図である。
発光ユニット３０は、配線基板３１に対して発光部３２が光軸方向Ｚの下流側となるように、光軸方向Ｚの上流側からハウジング４１の貫通孔４１ａに挿入された状態で取り付けられる。そして、配線基板３１の表面側の端部がハウジング４１の支持段差部４１ｂに突き当たることにより、配線基板３１および配線基板３１の表面側に取り付けられた発光部３２の光軸方向Ｚに対する位置決めがなされる。このとき、発光部３２に設けられた発光素子アレイ５３の発光面とロッドレンズアレイ４２の入射側端面４２ａとの距離は、上述した数式（１）〜（３）のいずれかにしたがって得られた物体側距離Ｌｏとなる。その後、図示しない接着剤を用いて、ハウジング４１に対し配線基板３１を接着固定することにより、ＬＰＨ１４が得られる。
【符号の説明】
【００６０】
１…画像形成装置、１ａ…本体フレーム、１２…感光体ドラム、１３…帯電器、１４…ＬＥＤプリントヘッド(ＬＰＨ)、１５…現像器、１８…転写ロール、３０…発光ユニット、３１…配線基板、３２…発光部、４０…レンズユニット、４１…ハウジング、４１１…第１の位置決め部、４１２…第２の位置決め部、４２…ロッドレンズアレイ、４３…レンズフレーム、４４…ロッドレンズ、５１…半導体基板、５２…発光素子、５３…発光素子アレイ、Ｌｏ…物体側距離、Ｌｉ…像側距離、ＬＬ…ロッドレンズ長、ＴＣ…共役長、Ｐｏ…物点、Ｐｉ…像点、Ｘ…主走査方向、Ｙ…副走査方向、Ｚ…光軸方向
【図１】
2010274431.tif 000004
【図２】
2010274431.tif 000005
【図３】
2010274431.tif 000006
【図４】
2010274431.tif 000007
【図５】
2010274431.tif 000008
【図６】
2010274431.tif 000009
【図７】
2010274431.tif 000010
【図８】
2010274431.tif 000011
【図９】
2010274431.tif 000012
【図１０】
2010274431.tif 000013
【図１１】
2010274431.tif 000014
【図１２】
2010274431.tif 000015
【図１３】
2010274431.tif 000016
【図１４】
2010274431.tif 000017
【図１５】
2010274431.tif 000018
【図１６】
2010274431.tif 000019
【図１７】
2010274431.tif 000020