(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体の画像形成範囲に対向して所定の配置間隔で配列された複数の発光素子から画像光を照射する露光装置において、
基板上に、絶縁材料を挟んで一方向に配置された複数の発光素子、前記複数の発光素子の上面に位置する透明電極層、前記絶縁材料及び前記透明電極層の上面の全面を被覆する絶縁層、前記絶縁層の上面の全面を被覆する上面が平坦な光路長調整層、前記光路長調整層の上面において隣接する前記発光素子及び前記透明電極層の中間位置に配置された遮光性材料からなる電極、前記遮光性材料からなる電極を含む前記光路長調整層の上面と透明電極との間に配置された液晶樹脂、前記液晶樹脂の上面の全面を被覆する前記透明電極、及び、前記透明電極の全面を被覆する保護層をこの順に形成したことを特徴とする露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子写真方式の画像形成において、感光体の画像形成範囲に対向して配列された複数の発光素子から照射した画像光によって感光体を露光し、感光体の表面に静電潜像を形成する露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式の画像形成では、所定の電荷を均一に帯電した感光体の表面に光導電作用により静電潜像を形成し、この静電潜像をトナー像に顕像化して記録用紙上に転写する。このため、電子写真方式の画像形成を行う画像形成装置には、画像光によって感光体表面を露光走査する露光装置が用いられる。この露光装置として、感光体の画像形成範囲に対向して複数の発光素子を配列し、各発光素子を画像データに応じて駆動することにより、複数の発光素子の配列方向に直交する方向に移動する感光体の表面に対して静電潜像を１ライン毎に書き込むようにしたものがある。
【０００３】
このように、感光体の移動方向に直交する方向に配列した複数の発光素子を光源とする露光装置では、各発光素子から照射された画像光の光学特性を補正するためのレンズを備えている。例えば、発光素子としてＬＥＤを用いたものでは、画像光を感光体の表面に結像させるセルフォックレンズを各ＬＥＤに配置している。
【０００４】
ところが、セルフォックレンズを用いて画像光を結像させる露光装置では、組立作業時に各ＬＥＤチップに対するセルフォックレンズの取付位置を高精度で位置決めする必要があり、作業が煩雑になる問題がある。また、各ＬＥＤ間でセルフォックレンズとの位置にばらつきを生じた場合には、感光体に照射される画像光の光量が周期的に変動し、画像形成状態が劣化する問題がある。
【０００５】
そこで、特開平８−１５６３２０号公報には、ＬＥＤアレイからの光線を感光体に導くための光学系が、導波路及びレンズ又はマイクロレンズを有し、紫外線硬化性樹脂及び紫外線透過性金型を用いて形成されるようにした構成が開示されている。この構成では、ＬＥＤアレイ及びドライバＩＣを搭載したガラス基板上の所定位置に、ＬＥＤアレイを構成する各ＬＥＤチップに対向する導波路及びレンズに対応した凹部を形成した金型を載置し、この金型の凹部内に紫外線硬化性樹脂を充填した後に紫外線を照射することにより、各ＬＥＤチップに対向する導波路及びレンズを適正な位置に容易に形成できるようにしている。
【０００６】
また、特開平６−２４０４２号公報には、ＬＥＤアレイを構成する各ＬＥＤチップに対応して複数の液晶マイクロレンズをアレイ状に形成し、各ＬＥＤチップの発光強度のばらつきを補正するための補正データに基づいて各液晶マイクロレンズに印加する電圧を制御するようにした構成が開示されている。この構成では、ＬＥＤアレイを構成する各ＬＥＤチップの発光強度のばらつきに応じて液晶マイクロレンズにおける屈折率の分布を変化させて焦点距離を変えることにより、感光体の表面における光量を均一化し、画像の濃度むらや階調再現性の劣化を防止できるようにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平８−１５６３２０号公報及び特開平６−２４０４２号公報に開示された構成を含む従来の露光装置では、発光素子から照射された画像光を感光体の表面における各発光素子の配置間隔よりも狭い範囲に配光する光学系を発光素子と感光体との間に配置していたため、感光体の表面における露光スポット径が小型化し、隣接する露光スポット間の間隔が大きくなる。このため、感光体の表面において、各露光スポット間に画像光による露光を全く受けない部分を生じ、感光体の表面の露光装置によって露光された部分にトナーが付着する反転現像方式では、各露光スポット間に白抜け部分が形成されてしまうことになる。
【０００８】
この発明の目的は、各発光素子から照射された画像光を発光素子と感光体との間に配置したマイクロレンズの像空間側で拡大することにより、画像の高解像度化に伴い発光素子から照射される画像光の光ビームが小型化した場合にも、感光体において隣接する露光スポットが部分的に重複するようにして画像の白抜けの発生を確実に防止することができる露光装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を解決するための手段として、以下の構成を備えている。
【００１０】
(1) 感光体の画像形成範囲に対向して所定の配置間隔で配列された複数の発光素子から画像光を照射する露光装置において、
基板上に、絶縁材料を挟んで一方向に配置された複数の発光素子、前記複数の発光素子の上面に位置する透明電極層、前記絶縁材料及び前記透明電極層の上面の全面を被覆する絶縁層、前記絶縁層の上面の全面を被覆する上面が平坦な光路長調整層、前記光路長調整層の上面において隣接する前記発光素子及び前記透明電極層の中間位置に配置された遮光性材料からなる電極、前記遮光性材料からなる電極を含む前記光路長調整層の上面と透明電極との間に配置された液晶樹脂、前記液晶樹脂の上面の全面を被覆する前記透明電極、及び、前記透明電極の全面を被覆する保護層をこの順に形成したことを特徴とする。
【００１１】
(2) 前記光路長調整層の層厚は、前記透明電極層の層厚よりも大きく、少なくとも発光素子からの画像光の照射角、液晶樹脂の屈折角、液晶樹脂の上面から感光体ドラムの周面までの距離、及び感光体ドラムの周面における露光スポット径を考慮して決定したことを特徴とする。
この構成においては、感光体の画像形成範囲に対向して配列された複数の発光素子のそれぞれから照射された画像光がマイクロレンズの像空間側で拡大されて感光体に配光される。したがって、画像の高解像度化に伴い発光素子の光ビーム径が小径化した場合にも、感光体の表面において隣接する露光スポット径が大きくなり、画像に白抜けを生じることがない。
【００１２】
上記の構成において、好ましくは前記発光素子を、ＥＬ素子とすべきである。
【００１３】
この構成によれば、複数のＥＬ素子によって感光体の画像形成範囲に対向する長尺形状の発光体を容易に形成することができる。
【００１５】
この構成においては、発光素子の感光体側に光路長調整層及び拡大光学系のマイクロレンズがこの順に配置される。したがって、発光素子の感光体側に光路長調整層を挟んで拡大光学系のマイクロレンズが形成され、発光素子においてマイクロレンズが配置される側の凹凸が除去されるとともに、光路長調整層の層厚を適当な値に設定することによってマイクロレンズが発光素子に対して所定の光学位置に配置される。
【００１７】
この構成においては、発光素子の感光体側に光ビームを拡大する液晶レンズが配置される。したがって、液晶レンズに印加する電圧の調整により、発光素子から照射された光ビーム径が所定の大きさに容易に拡大される。
【００１９】
この構成においては、発光素子の感光体側に電場の印加によって重合する液晶樹脂を素材とする拡大光学系のマイクロレンズが配置される。したがって、一旦所定の電場を印加して液晶樹脂を重合した後は、マイクロレンズの光学特性が固定的に維持され、繰り返し電場を印加する必要がない。
【００２１】
この構成においては、マイクロレンズを構成する液晶樹脂に電場を印加する電極が遮光性材料を素材として形成される。したがって、液晶樹脂を重合させるための電場を印加する電極が、各発光素子間の迷光を遮断する部材として機能する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の実施形態に係る露光装置を含む画像形成装置の要部の構成を示す概略図である。この画像形成装置は、アルミニウム等を素材とする円筒形基体の表面に光導電機能を有する感光層を形成した感光体ドラム１１を回転自在に支持し、感光体ドラム１１の周囲に帯電ローラ１２、露光装置１、現像ユニット１３、転写ローラ１４及びクリーナ１５をこの順に配置し、さらに、用紙搬送方向における転写ローラの下流側に定着ローラ１６を備えている。
【００２３】
感光体ドラム１１は、図外の駆動モータからギアを介して回転力の供給を受けて矢印方向に回転する。帯電ローラ１２は、感光体ドラム１１の表面に単一極性の電荷を均一に付与する。露光装置１は、画像データによって変調された画像光を感光体ドラム１１の表面に照射する。これによって感光体ドラム１１の表面には、光導電作用によって静電潜像が形成される。現像ユニット１３は、感光体ドラム１１の表面にトナーを供給し、静電潜像をトナー像に顕像化する。転写ローラ１４は、静電気力によってトナー像を感光体ドラム１１の表面から用紙Ｓの表面に転写する。クリーナ１５は、転写工程を終了した感光体ドラム１１の表面に残留しているトナーを除去する。定着ローラ１６は、トナー像を転写した用紙Ｓを加熱及び加圧し、トナー像を溶融して用紙Ｓの表面に堅牢に定着させる。
【００２４】
図２は、この発明の第１の実施形態に係る露光装置の構成を示す平面図及び断面図である。図２（Ｂ）は図２（Ａ）におけるＡ−Ａ′部分の矢視断面図である。この実施形態に係る露光装置１は、発光素子としてＬＥＤ素子２１を用いたものである。即ち、露光装置１は、感光体ドラム１１の周面における回転軸方向（主走査方向）の略全域にわたって、一定の配置間隔Ｐで複数のＬＥＤ素子２１が配列されたＬＥＤアレイ２２を画像光の光源として備えている。ＬＥＤアレイ２２の上面の全面には、透明樹脂を素材とする所定の層厚の光路長調整層２３が形成されている。さらに、光路長調整層２３の上面において各ＬＥＤ素子２１に対向する位置には、マイクロレンズ２５が固定されている。
【００２５】
光路長調整層２３は、各ＬＥＤ素子２１に給電する透明電極２４が突出したＬＥＤアレイ２２の上面を平滑にするとともに、各ＬＥＤ素子２１とマイクロレンズ２５との間の光路長を適正にする。したがって、光路長調整層２３の層厚は、ＬＥＤ素子２１からの画像光の照射角、マイクロレンズ２５の屈折率、マイクロレンズ２５と感光体ドラム１１の周面との間隔、及び、感光体ドラム１１の周面において必要とされる露光スポット径等に基づいて決定される。
【００２６】
マイクロレンズ２５は、ＬＥＤ素子２１から照射された画像光を像空間側で拡大して感光体ドラム１１の周面に配光する。したがって、感光体ドラム１１の周面における露光スポット径は、ＬＥＤ素子２１の配置間隔Ｐよりも広くなる。即ち、マイクロレンズ２５は、隣接するＬＥＤ素子２１から照射された画像光の感光体ドラム１１の周面における露光スポットが一部において互いに重複する状態で、各ＬＥＤ素子２１から照射された画像光を感光体ドラム１１の周面に配光する。これにより、感光体ドラム１１の周面における画像形成範囲が主走査方向について全域にわたって画像光によって露光され、部分的に画像が欠落する白抜けを生じることがない。
【００２７】
図３は、この発明の第２の実施形態に係る露光装置の製造工程を示す図である。この実施形態に係る露光装置３０は、発光素子としてＥＬ素子を用い、拡大光学系のマイクロレンズとして液晶樹脂レンズを用いたものである。この露光装置３０を製造する際には、先ず、アルミニウム基板３１の上面の全面にＥＬ材料層３２及び透明電極層３３をこの順に形成した後、透明電極層３３の上面に所定間隔で複数の位置にフォトレジスト３４を配列して形成する（図３（Ａ））。このフォトレジスト３４の配列方向は、感光体ドラム１１の回転軸方向である主走査方向である。
【００２８】
次いで、アルミニウム基板３１の上面において、フォトレジスト３４が形成されていない部分からＥＬ素材３２及び透明電極層３３を除去した後（同図（Ｂ））、アルミニウム基板３１の上面の全面を絶縁材料３５によって被覆し（同図（Ｃ））、透明電極層３３の上面からフォトレジスト３４及び絶縁材料３５を除去する（同図（Ｄ））。
【００２９】
この後、アルミニウム基板３１の上面における絶縁材料３５及び透明電極層３３の上面の全面を絶縁膜３６によって被覆した後（同図（Ｅ））、絶縁膜３６の上面に透明樹脂を材料として光路長調整層３７を形成し（同図（Ｆ））、光路長調整層３７の上面において隣接するＥＬ材料３２及び透明電極層３３の中間位置に電極３８をアルミニウムの蒸着等によって形成する（同図（Ｇ））。
【００３０】
さらに、光路長調整層３７の上面と透明電極３９との間に液晶樹脂４０を配置した後に、透明電極３９の上面に保護層４１を形成し（同図（Ｈ））、電極３８と透明電極３９との間に所定の電圧を印加することによって液晶樹脂４０を所定の屈折角となる状態で重合させ、露光装置３０が完成する。
【００３１】
この構成において、光路長調整層３７は、液晶樹脂４０によって構成される拡大光学系のマイクロレンズを形成すべきアルミニウム基板３１の上面の凹凸面を平滑にするとともに、ＥＬ材料３２及び透明電極層３３によって構成されるＥＬ素子から液晶樹脂４０までの光路長を調整するために形成される。したがって、光路長調整層３７の層厚は、透明電極層３３の層厚よりも大きく、ＥＬ素子からの画像光の照射角、液晶樹脂４０の屈折角、液晶樹脂４０の上面から感光体ドラム１１の周面までの距離、及び、感光体ドラム１１の周面における露光スポット径等によって決定される。
【００３２】
液晶樹脂４０は、上記のように、電極３８と透明電極３９との間に所定の電圧を印加することにより、所定の屈折角となる分子配列で重合し、ＥＬ素子から照射された画像光を像空間側で拡大して感光体ドラム１１の周面に照射する。これによって、隣接するＥＬ素子から照射された画像光が、感光体ドラム１１の周面における露光スポットを一部において互いに重複する状態で感光体ドラム１１の周面に配光され、感光体ドラム１１の周面における画像形成範囲が主走査方向について全域にわたって画像光によって露光され、部分的に画像が欠落する白抜けを生じることがない。
【００３３】
また、露光装置３０では、発光素子としてＥＬ素子を使用しているため、比較的広範囲である感光体ドラム１１の周面における主走査方向の画像形成領域の全域に対向する範囲にわたって発光素子を長尺状に配置した露光光源を比較的容易に形成することができる。
【００３４】
なお、液晶樹脂４０を構成する重合性の液晶樹脂材料としては、例えば、特開平５−７２４０３号公報又は特開平９−５６９５号公報に開示されているものを使用することができる。電極３８と透明電極３９との間に所定の電圧を印加することによって液晶樹脂４０が一旦重合硬化した後には、電極３８に再び電圧を印加する必要はない。但し、電極３８はＥＬ素子の上方において各ＥＬ素子の間に位置していることから、電極３８を遮光性材料によって構成することにより、各ＥＬ素子間における画像光の迷光によるクロストークを防止することができ、画像形成状態を良好に維持することができる。
【００３５】
また、この発明の露光装置における発光素子としては、ＬＥＤ素子又はＥＬ素子に限るものではない。さらに、この発明の露光装置における拡大光学系のマイクロレンズとしては、樹脂レンズ又は液晶樹脂レンズに限るものではなく、例えば、電極に印加する電圧に応じて屈折率が変化する液晶レンズを用いることもできる。
【００３６】
【発明の効果】
この発明は、以下の効果を奏することができる。
【００３７】
（１）  感光体の画像形成範囲に対向して配列された複数の発光素子のそれぞれから照射された画像光をマイクロレンズの像空間側で拡大して感光体に配光することにより、画像の高解像度化に伴い発光素子の光ビーム径が小径化した場合にも、感光体の表面において隣接する露光スポット径を大きくすることができ、画像における白抜けの発生を未然に防止して画像形成状態を良好に維持することができる。
【００３８】
（２）  発光素子の感光体側に光路長調整層及び拡大光学系のマイクロレンズをこの順に配置することにより、発光素子の感光体側に光路長調整層を挟んで拡大光学系のマイクロレンズを形成し、発光素子においてマイクロレンズが配置される側の凹凸を除去できるとともに、光路長調整層の層厚を適当な値に設定することによってマイクロレンズを発光素子に対して所定の光学位置に配置することができる。
【００３９】
（３）  発光素子の感光体側に光ビームを拡大する液晶レンズを配置することにより、液晶レンズに印加する電圧を調整して、発光素子から照射された光ビーム径を所定の大きさに容易に拡大することができる。
【００４０】
（４）  発光素子の感光体側に電場の印加によって重合する液晶樹脂を素材とする拡大光学系のマイクロレンズを配置することにより、一旦所定の電場を印加して液晶樹脂を重合した後は、マイクロレンズの光学特性が固定的に維持され、繰り返し電場を印加する必要がない。
【００４１】
（５）  マイクロレンズを構成する液晶樹脂に電場を印加する電極を遮光性材料を素材として形成することにより、この電極を各発光素子間の迷光を遮断する部材として機能させることができ、画像形成状態の劣化を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態に係る露光装置を含む画像形成装置の要部の構成を示す概略図である。
【図２】この発明の第１の実施形態に係る露光装置の構成を示す平面図及び断面図である。
【図３】この発明の第２の実施形態に係る露光装置の製造工程を示す図である。
【符号の説明】
１，３０−露光装置
１１−感光体ドラム
２１−ＬＥＤ素子（発光素子）
２３、３７−光路長調整層
２５−樹脂レンズ（マイクロレンズ）
３２−ＥＬ材料
４０−液晶樹脂
【図１】
0003594883.tif 000002
【図２】
0003594883.tif 000003
【図３】
0003594883.tif 000004