(57)【要約】  【課題】  ビーム径のばらつきを低減し、ビーム径の大きさをも低減させた光学装置を提供する。  【解決手段】  前記ロッドレンズアレイの光軸方向から見たとき前記発光素子群は、前記ロッドレンズの領域内であり、かつ、主走査方向の前記ロッドレンズの中心線から、主走査方向の前記ロッドレンズアレイの中心線までの範囲内に存在し、前記発光素子群における発光素子は、前記主走査方向にて発光素子群の端から中心に向かって、前記レンズアレイの中心線に近づくように並べられる。【選択図】  図１
2010278767.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
等間隔に並べられた複数の発光素子から構成された発光素子群が複数、千鳥状に並べられて構成された発光素子アレイと、
列状に配置された複数の円柱状のロッドレンズが千鳥状に並べられ、前記発光素子アレイからの光を集束させるロッドレンズアレイと、を
具備する光学装置であって、
前記ロッドレンズアレイの光軸方向から見たとき前記発光素子群は、前記ロッドレンズの領域内であり、かつ、主走査方向の前記ロッドレンズの中心線から、主走査方向の前記ロッドレンズアレイの中心線までの範囲内に存在し、
前記発光素子群における発光素子は、前記主走査方向にて発光素子群の端から中心に向かって、前記レンズアレイの中心線に近づくように並べられた光学装置。
【請求項２】
前記発光素子群における複数の発光素子は、副走査方向の中心線に対して対称に並んでいる請求項１記載の光学装置。
【請求項３】
前記発光素子アレイはさらにプリント基板を有し、
前記複数の発光素子群は、前記プリント基板上に設けられた請求項１または２記載の光学装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の光学装置と、
前記光学装置から出射される光が照射される電子写真感光体に現像剤を供給する現像供給手段と、
前記電子写真感光体に現像剤によって形成される画像を記録シートに転写する転写手段と、
前記記録シートに転写される現像剤を定着させる定着手段と、
を具備する画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真プリンタ等の露光手段として用いられる光学装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリントヘッドは、例えば、所定パターンの配線導体が被着されているプリント基板の上面に、ＬＥＤなどの発光素子が複数配置された発光素子アレイ構造を有している。そして、各発光素子に外部からの印画信号に基づいて所定の電力を印加し、発光素子を個々に選択的に発光させるとともに、この光を、ロッドレンズアレイなどのレンズを介して外部の感光体ドラム上に照射させ、感光体ドラムの表面に所定の潜像を形成し、それを現像した後用紙等に転写する。
【０００３】
例えば、特許文献１には、発光素子アレイを、ロッドレンズアレイのうち３個のレンズの重心に位置するように設けた光学装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３３１７０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、プリントヘッドに対しては高解像度が要求されており、高解像度を向上させるためには、ビーム径のばらつきを低減するのみならず、ビーム径をも低減させることが不可欠である。
【０００６】
特許文献１に開示された技術では、発光素子からなる発光素子群をロッドレンズアレイのうち３個のレンズの重心に位置するように設けているため、発光素子からの光を十分に集光することができない傾向がある。そのため、ビーム径のばらつきの低減化およびビーム径の低減化を両立させたものではなく、高解像度の画像形成装置への使用は不適であった。
【０００７】
このように、高解像度の画像形成装置に要求されている光学装置は、ビーム径のばらつきが低減され、かつ、ビーム径が小さいものが要求されている。以上より、本発明の目的は、ビーム径のばらつきを低減し、ビーム径の大きさをも低減させた光学装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施形態にかかる光学装置は、等間隔に並べられた複数の発光素子から構成された発光素子群が複数、千鳥状に並べられて構成された発光素子アレイと、列状に配置された複数の円柱状のロッドレンズが千鳥状に並べられ、前記発光素子アレイからの光を集束させるロッドレンズアレイと、を具備し、前記ロッドレンズアレイの光軸方向から見たとき前記発光素子群は、ロッドレンズの領域内であり、かつ、主走査方向の前記ロッドレンズの中心線から、主走査方向のロッドレンズアレイの中心線までの範囲内に存在し、前記発光素子群における発光素子は、前記主走査方向にて発光素子群の端から中心に向かって、レンズアレイの中心線に近づくように並べられる。
【０００９】
前記発光素子群における複数の発光素子は、副走査方向の中心線に対して対称に並んでいる。
【００１０】
前記発光素子アレイはさらにプリント基板を有し、前記複数の発光素子群は、前記プリント基板上に設けられる。
【００１１】
本発明の一実施形態にかかる光学装置は、前記光学装置と、前記光学装置から出射される光が照射される電子写真感光体に現像剤を供給する現像供給手段と、前記電子写真感光体に現像剤によって形成される画像を記録シートに転写する転写手段と、前記記録シートに転写される現像剤を定着させる定着手段と、を具備する。
【発明の効果】
【００１２】
本実施形態によれば、ロッドレンズアレイの光軸方向から見たとき発光素子群は、ロッドレンズの領域内であり、主走査方向の前記レンズの中心線から、主走査方向のロッドレンズアレイの中心線までの範囲内に存在し、前記発光素子群における発光素子は、前記主走査方向にて発光素子群の端から中心に向かって、主走査方向におけるレンズアレイの中心線に近づくように並べられたことにより、ビーム径のばらつきを低減し、ビーム径の大きさをも低減させた光学装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態である光学装置を、ロッドレンズアレイの光軸方向から見たときの模式的な平面図である。
【図２】図１の拡大平面図である。
【図３】比較例に用いた光学装置１１を示す模式的な平面図である。
【図４】図１の光学装置を具備する画像形成装置の基本的構成を示す側面図である。
【図５】実施例および比較例の光学装置の主走査方向位置におけるビーム径を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら本発明の実施態様の光学装置を詳細に説明するが、それらの図面は実施形態の一例に過ぎず、本発明はそれらに限定されるものではない。
【００１５】
図１に示すように、本発明の実施態様の光学装置１は、発光素子アレイ２とロッドレンズアレイ３とを具備する。
【００１６】
図１におけるロッドレンズアレイ３は、主走査方向にロッドレンズ６が複数並んで形成された２つの列が千鳥状に並べられている。なお、千鳥状とは、図１に示すように、複数のロッドレンズ６が複数並べられ、１列目に配列されたロッドレンズ６と、１列目に配列され、前述のロッドレンズ６の隣のロッドレンズ６と、の間に、２列目のロッドレンズ６が位置している状態をいう。
【００１７】
また、主走査方向とは、発光素子アレイ２とロッドレンズアレイ３とから構成された光学装置において、印刷を行うために発光素子アレイ２からなるプリントヘッドが移動する方向を意味する。
【００１８】
本発明の実施態様の光学装置１は、特定の形状に並んだ発光素子５から構成される発光素子群４が、ロッドレンズアレイ３と同様に、２列千鳥状に並んでおり、特定の位置に配置されている。
【００１９】
図１の部分拡大図である図２をもとにして、発光素子群４を詳細に示す。
【００２０】
発光素子群４は、ＬＥＤ素子などの発光素子５が複数、等間隔に並べられたものをいう。発光素子群４は、主走査方向にて発光素子群４の端から中心に向かって、主走査方向のロッドレンズアレイ３の中心線ｘに近づくように発光素子５が並べられている。例えば図２の場合、発光素子５からなる発光素子群４の形状は、中心線ｘに頂点が向かうような山型を示す。この形状は、ロッドレンズ６の屈折率分布と連関しており、ビーム径の低減が可能となる。
【００２１】
さらに、発光素子群４は、ロッドレンズアレイ３の光軸方向から見たとき、ロッドレンズ６の領域内であり、かつ、主走査方向のロッドレンズの中心線ｙから主走査方向のロッドレンズアレイの中心線ｘまでの範囲内に存在する。
【００２２】
このように特定の形状を形成した発光素子群４が、特定の位置に配置されていることにより、発光素子群４を形成する各々の発光素子５が、その発光素子５と対応するロッドレンズ６にとって、レンズとしてのはたらきをより十分に発揮できる位置に配置されることになり、結果としてビーム径のばらつきを低減し、ビーム径の大きさをも低減させることができる。
【００２３】
また、図２に示すように、発光素子群４における複数の発光素子５は、副走査方向のロッドレンズ６の中心線ｚに対して対称に並んでいることが好ましい。これにより、ビーム径のばらつきの低減とビーム径の大きさの低減とをより両立させることができる。
【００２４】
なお、副走査方向とは、発光素子アレイ２とロッドレンズアレイ３とから構成された光学装置において、発光素子アレイ２からなるプリントヘッドによる印刷位置が順次変化するように印刷対象物が一定距離ずつ送られる、主走査方向に対して垂直な方向を意味する。
【００２５】
以下に光学装置１の各構成について示す。
【００２６】
＜ロッドレンズアレイ３＞
ロッドレンズアレイ３としては、中心から周辺にかけて放物線状の屈折率分布を有するロッドレンズ（レンズ素線）を例えば俵積みにして構成されるレンズアレイであり、光学装置の分野ではごく一般的に用いられるものである。ロッドレンズアレイ３としては、例えば、セルフォックレンズ（登録商標、日本板硝子（株）製）などが挙げられる。
【００２７】
＜発光素子アレイ２＞
発光素子アレイ２では、外部から入力される印画信号に応じて各発光素子５が選択的に発光されて、ロッドレンズアレイ２を介して外部の感光体に集光され、静電潜像が形成される。
【００２８】
発光素子アレイ２により発光される光の波長は、発光素子５の感光体の感度特性によって決定される。例えば、感光体としてα−Ｓｉドラムを使用した場合、発光素子５として、６８５±１０ｎｍのものが使用される。
【００２９】
発光素子５は、例えば周知の半導体製造技術によって製造することができる。具体的には、例えばＧａＡｓＰ系のＬＥＤアレイチップを製作する場合、まずＧａＡｓから成るウェハを炉中にて高温に加熱するとともにＡｓＨ３とＰＨ３とＧａを適量に含むガスを接触させてウェハの表面にｎ型半導体のＧａＡｓＰの単結晶を成長させる。その後、ひき続いてＧａＡｓＰ単結晶表面にＳｉＮの窓付膜を被着させるとともに該窓部にＺｎのガスをさらし、ｎ型半導体のＧａＡｓＰ単結晶の一部にＺｎを拡散させてｐ型半導体を形成することによってｐｎ接合を形成する。このような半導体ウェハを多数の発光素子５を、一単位とした発光素子群４毎にダイシングして１枚の半導体ウェハから大量に切り出すことによって製作される。
【００３０】
また、例えば、ＭＯＣＶＤ法でＧａＡｓ基板もしくはＳｉ基板にＡｓＨ３、トリメチルガリウム、トリメチルアルミニウムの原料をガス状にして導入することで必要波長を有する結晶を成長させ、フォトエッチングで一個ずつの発光体分離をおこなうことにより作製してもよい。
【００３１】
発光素子アレイ２は、発光素子群４のほかに、プリント基板７、発光素子５の発光を操作する駆動用ＩＣ（図示せず）、駆動用ＩＣとＬＥＤアレイチップとを接続する接続配線（図示せず）、接続配線とパッド４とを接続するボンディングワイヤ（図示せず）などを有している。
【００３２】
プリント基板７は、いかなる材料から構成されても良いが、例えばガラスエポキシ樹脂等の電気絶縁材料から構成されていることが好ましい。プリント基板７の上面には、複数個の配線導体などが配置されている。
【００３３】
図４は、上述した光学装置を画像形成装置に応用した例である画像形成装置８７の基本的構成を示す側面図である。画像形成装置８７は、電子写真方式の画像形成装置であり、発光素子アレイ１０を、感光体ドラム９０への露光装置に使用している。
【００３４】
画像形成装置８７は、Ｙ（イエロ）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の４色のカラー画像を形成するタンデム方式を採用した装置であり、大略的に、４つの発光素子アレイ１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ、集光手段であるロッドレンズアレイ８８Ｙ，８８Ｍ，８８Ｃ，８８Ｋが実装されたプリント基板およびロッドレンズアレイ８８を保持する第１ホルダ８９Ｙ，８９Ｍ，８９Ｃ，８９Ｋ、４つの感光体ドラム９０Ｙ，９０Ｍ，９０Ｃ，９０Ｋ、４つの現像剤供給手段９１Ｙ，９１Ｍ，９１Ｃ，９１Ｋ、転写手段である転写ベルト９２、４つのクリーナ９３Ｙ，９３Ｍ，９３Ｃ，９３Ｋ、４つの帯電器９４Ｙ，９４Ｍ，９４Ｃ，９４Ｋ、定着手段９５および制御手段９６を含んで構成される。
【００３５】
各感光体ドラム９０Ｙ，９０Ｍ，９０Ｃ，９０Ｋは、たとえば円筒状の基体表面に感光体層を被着して成り、その外周面には各発光素子アレイ１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋからの光を受けて静電潜像が形成される静電潜像形成位置が設定される。
【００３６】
各感光体ドラム９０Ｙ，９０Ｍ，９０Ｃ，９０Ｋの周辺部には、各静電潜像形成位置を基準として回転方向下流側に向かって順番に、露光された感光体ドラム９０Ｙ，９０Ｍ，９０Ｃ，９０Ｋに現像剤を供給する現像剤供給手段９１Ｙ，９１Ｍ，９１Ｃ，９１Ｋ、転写ベルト９２、クリーナ９３Ｙ，９３Ｍ，９３Ｃ，９３Ｋ、および帯電器９４Ｙ，９４Ｍ，９４Ｃ，９４Ｋがそれぞれ配置される。感光体ドラム９０に現像剤によって形成された画像を記録シートに転写する転写ベルト９２は、４つの感光体ドラム９０Ｙ，９０Ｍ，９０Ｃ，９０Ｋに対して共通に設けられる。
【００３７】
前記感光体ドラム９０Ｙ，９０Ｍ，９０Ｃ，９０Ｋは、第２ホルダによって保持され、この第２ホルダと第１ホルダ８９とは、相対的に固定される。各感光体ドラム９０Ｙ，９０Ｍ，９０Ｃ，９０Ｋの回転軸方向と、上述した特定方向とがほぼ一致するようにして位置合わせされる。
【００３８】
転写ベルト９２によって、記録シートを搬送し、現像剤によって画像が形成された記録シートは、定着手段９５に搬送される。定着手段９５は、記録シートに転写された現像剤を定着させる。感光体ドラム９０Ｙ，９０Ｍ，９０Ｃ，９０Ｋは、回転駆動手段によって回転される。
【００３９】
制御手段９６は、前述した駆動手段にクロック信号および画像情報を与えるとともに、感光体ドラム９０Ｙ，９０Ｍ，９０Ｃ，９０Ｋを回転駆動する回転駆動手段、現像剤供給手段９１Ｙ，９１Ｍ，９１Ｃ，９１Ｋ、転写手段９２、帯電手段９４Ｙ，９４Ｍ，９４Ｃ，９４Ｋおよび定着手段９５の各部を制御する。
【００４０】
本発明は上述した形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。
【００４１】
例えば、上述の説明では、発光素子としてＬＥＤ素子を適用した例について説明したが、発光サイリスタ素子を用いても構わない。
【００４２】
さらに、上述の説明ではＬＥＤプリントヘッドに適用した場合を例にとって説明したが、その他のプリントヘッド、例えば、ＥＬヘッド、プラズマドットヘッド、液晶シャッタヘッド、蛍光ヘッド、ＰＬＺＴ等の他のプリントヘッドにも適用可能である。また、光学素子としてフォトダイオード等を用い、ラインセンサなどの受光センサにも適用可能である。
【実施例】
【００４３】
以下に、図１の光学装置１（実施例）と図４の光学装置１１（比較例）とを比較した。
【００４４】
具体的に、光学装置において、発光素子であるＬＥＤを発光させ、主走査方向のある位置を原点として選び、ＣＣＤカメラを移動させ、ＬＥＤのビームスポットを撮像し画像を処理して各位置におけるＬＥＤのビーム径を求めた。
【００４５】
ロッドレンズアレイ３としては、日本板硝子（株）製のセルフォックレンズアレイ（品種：ＳＬＡ−２０Ｄ）を用いた。
【００４６】
発光素子アレイの発光素子間隔は２１．１６μｍとし、この場合解像度は1200ｄｐｉ（ｄｏｔ  ｐｅｒ  ｉｎｃｈ）となる。光学装置１の詳細な構成を以下に示す。光学装置１の発光素子群の両端の発光素子はロッドレンズアレイの中心線から副走査方向に１６０μｍの位置に配置される。光学装置１の発光素子群の中心の発光素子はロッドレンズアレイの中心線から副走査方向に６０μｍの位置に配置される。光学装置１の発光素子群のその他の発光素子は、端から中心に向かってレンズアレイの中心線に近づくように配置される。光学装置１１は全ての発光素子がレンズアレイの中心線上に配置される。
【００４７】
結果を図５に示す。
【００４８】
図５に示すように、図１の光学装置は、図４の光学装置に比べて、ビーム径のばらつきが小さく、さらにビーム径が小さい。
【００４９】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を施すことは何等差し支えない。
【符号の説明】
【００５０】
１，１１：光学装置
２，１０，１２：発光素子アレイ
３，１３，８８：ロッドレンズアレイ
４，１４：発光素子群
５，１５：発光素子
６，１６：ロッドレンズ
７：プリント基板
ｘ：主走査方向のロッドレンズアレイ３の中心線
ｙ：主走査方向のロッドレンズ６の中心線
ｚ：副走査方向のロッドレンズ６の中心線
【図１】
2010278767.tif 000003
【図２】
2010278767.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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