(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロッドレンズが上下２列に俵積み配列されて構成されたロッドレンズ・アレイと、
前記ロッドレンズ・アレイに対向して配置され、発光素子が直線状に並べられた発光素子アレイ・チップが千鳥配列されて構成された発光素子アレイとを備える光書込みヘッドにおいて、
前記ロッドレンズの配列周期の整数倍、または（整数＋１／２）倍が、前記発光素子アレイ・チップの有効長に等しくなるようにし、
前記千鳥配列された発光素子アレイの繋ぎ目が、前記ロッドレンズ・アレイの長手方向において、前記ロッドレンズ・アレイの上列のロッドレンズと下列のロッドレンズとが接する位置に来るように、前記発光素子アレイを配置することを特徴とする光書込みヘッド。
【請求項２】
ロッドレンズが上下２列に俵積み配列されて構成されたロッドレンズ・アレイに対向して、発光素子が直線状に並べられた発光素子アレイ・チップが千鳥配列されて構成された発光素子アレイを配置する方法において、
前記ロッドレンズの配列周期の整数倍、または（整数＋１／２）倍が、前記発光素子アレイ・チップの有効長に等しくなるようにし、
前記千鳥配列された発光素子アレイの繋ぎ目が、前記ロッドレンズ・アレイの長手方向において、前記ロッドレンズ・アレイの上列のロッドレンズと下列のロッドレンズとが接する位置に来るように配置することを特徴とする配置方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光プリンタの光書込みヘッド、特に、発光素子アレイ・チップを千鳥配列して構成した発光素子アレイを用いた光書込みヘッドに関する。本発明は、さらに、光書込みヘッドを構成するロッドレンズ・アレイと発光素子アレイとの配置方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光プリンタの書込みヘッド（光書込みヘッド）は、感光ドラムに光を露光させるための光源であり、発光素子アレイよりなる発光点列を有している。光書込みヘッドを備える光プリンタの原理図を図１に示す。円筒形の感光ドラム２の表面に、アモルファスＳｉ等の光導電性を持つ材料（感光体）の被膜が形成されている。このドラムは印刷速度に対応した速度で回転している。回転しているドラムの感光体表面を、帯電器４で一様に帯電させる。そして、光書込みヘッド６で、印字するドットイメージの光を感光体上に照射し、光の当たったところの帯電を中和する。続いて、現像器８で感光体上の帯電状態にしたがって、トナーを感光体上につける。そして、転写器１０でカセット１２中から送られてきた用紙１４上に、トナーを転写する。用紙は、定着器１６にて熱等を加えられ定着され、スタッカ１８に送られる。一方、転写の終了したドラムは、消去ランプ２０で帯電が全面にわたって中和され、清掃器２２で残ったトナーが除去される。
【０００３】
光書込みヘッド６の構造を図２に示す。光書込みヘッドは発光素子アレイ２４とロッドレンズ・アレイ２６で構成され、レンズの焦点が感光ドラム２上に結ぶようになっている。ロッドレンズ・アレイは、例えばロッドレンズを２列に俵積みして構成される。
【０００４】
一方、発光素子アレイは、複数個の発光素子アレイ・チップを一方向に配列して構成されるが、図３（Ａ）に示すように、複数個のチップ２８をチップ端を突き合わせて直線状に配列するとチップ端で発光素子２９の配列ピッチを一定にするのが困難な場合がある。これを避けるために、図３（Ｂ）に示すように、チップ端の一部を重ねて、いわゆる千鳥状に配列して、チップの繋ぎ目部分で発光素子の配列ピッチを一定にしている。なお、繋ぎ目部分とは、一方の発光素子アレイ・チップのチップ端での一番端の発光素子と、他方の発光素子アレイ・チップのチップ端での一番端の発光素子とが、１配列ピッチおいて並んでいる部分を言うものとする。図３（Ｂ）に、繋ぎ目部分を点線で囲んで示す。
【０００５】
また、以下の説明において、発光素子アレイ・チップの“有効長”とは、配列された発光素子の数に、配列ピッチを乗算した値を言うものとする。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の光書込みヘッドを用いてハーフ・トーンを印字した場合、千鳥配列された発光素子アレイ・チップの繋ぎ目部分に印刷スジを生じ易い。重なり度のある程度大きなロッドレンズ・アレイを用いることで、この問題の緩和が期待できるが、反面光量伝達率が落ちてしまい。印字速度が上がらなくなってしまう。なお、重なり度とは、ロッドレンズの配列周期Ｄ0 に対する、ロッドレンズが作る像の視野半径Ｘ0 （Ｘ0 ／Ｄ0 ）で定義される。
【０００７】
それは、以下の理由による。すなわち、ロッドレンズ・アレイには、配列方向に周期的（ロッドレンズ配列周期またはその半分を周期とする）な光量および解像力の変動がある。この変動の仕方は、ロッドレンズ・アレイの配列方向（または長手方向）と直交する方向の位置によって異なっているため、ロッドレンズ・アレイに対向させて発光素子アレイ・チップを千鳥配列した場合、その繋ぎ目部分で光量および解像力が不連続に変化するからである。
【０００８】
本発明の目的は、発光素子アレイ・チップを千鳥配列した光書込みヘッドにおいて、光量伝達率を落とすことなく、チップ間の繋ぎ目での印刷スジを発生し難くした光書込みヘッドを提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、上記のような光書込みヘッドを実現するための、ロッドレンズ・アレイと発光素子アレイとの配置方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
ロッドレンズが上下２列に俵積みされた構造のロッドレンズ・アレイに対し、発光素子アレイ・チップを千鳥配列して構成された発光素子アレイを配置する際に、ロッドレンズの配列周期の整数倍または（整数＋１／２）倍が発光素子アレイ・チップの有効長に概略等しくなるようにし、および、発光素子アレイ・チップの繋ぎ目が、ロッドレンズ・アレイの長手方向において、ロッドレンズ・アレイの上列のロッドレンズと下列のロッドレンズとが接する位置に概略来るようにする。
【００１１】
このようにすると、千鳥配列の発光素子アレイ・チップの繋ぎ目が、ロッドレンズ・アレイの上列または下列のロッドレンズの接する位置に来るおそれはないので、チップ間の繋ぎ目で印刷スジが生じることはない。また、この方法によれば、重なり度の大きなロッドレンズ・アレイを用いないので、光量伝達率が低下することがない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図４に、ロッドレンズ３０を上列と下列の２列に俵積みしたロッドレンズ・アレイ２６を示す。図４において、上列と下列のロッドレンズが接する点をレンズの配列方向に結んだ線をＸ軸とし、下列の隣接する２個のロッドレンズが接する点をＸ軸と垂直方向に引いた線をＹ軸とする。
【００１３】
なお、図４では示さないが、ロッドレンズ・アレイは、２枚のフレーム板の間にロッドレンズが規則正しく精密に配列され、ロッドレンズ間隙は、フレアー光を除去するために、黒色樹脂で充たされている。
【００１４】
ロッドレンズの直径をＤ、長さをＺ、共役長（物体像面間距離）をＴＣ、作動距離（レンズ端面から物体あるいは像面までの距離）をＬO 、レンズ光軸上の屈折率をＮO 、２次の屈折率分布定数をｇとした場合、各ロッドレンズは、波長７４０ｎｍにおいて、Ｄ＝０．５６３ｍｍ，ＴＣ＝９．１ｍｍ，ｚ＝４．４５ｍｍ，ＬO ＝２．３３ｍｍ，ＮO ＝１．６２７，ｇ＝０．８４３ｍｍ-1であるとする。
【００１５】
このようなロッドレンズ・アレイについて、図４に示すＸ軸方向の位置ＡとＢとの範囲で、Ｘ軸方向の光量変化を、Ｙ軸方向位置ｙ＝０，０．０５，０．１０ｍｍの３通りについて計算した結果を、図５（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示す。なお、ＡはＸ＝０の位置を、ＢはＸ軸方向にロッドレンズの半径の位置を示している。図５から、Ｙ軸方向にずれるにつれて、Ａ，Ｂの位置での光量差が大きくなり、ｙ＝０．１０ｍｍでは、約１０％の差になっていることが分かる。
【００１６】
このロッドレンズ・アレイに対して発光素子アレイ・チップを千鳥に配列して（レンズ・アレイのセンターから各列０．１ｍｍの位置）繋ぎ目がＡまたはＢ位置に来た場合、そこで上記１０％分不連続な変化をすることになってしまう。
【００１７】
さらに図５から、Ａ，Ｂの中間位置では、ｙの値に拘わらず光量の変化は小さいことが分かる。
【００１８】
同様の観点での計算を、波長７８０ｎｍにおいて、Ｄ＝０．８８ｍｍ，ＴＣ＝１５．３ｍｍ，Ｚ＝６．９３ｍｍ，ＬO ＝４．２０ｍｍ，ＮO ＝１．６２５，ｇ＝０．５３１ｍｍ-1，ｈ4 ＝０．８，ｈ6 ＝−３．１１２，ｈ8 ＝９．２０５のロッドレンズ・アレイのＭＴＦ（空間周波数２４Ｌp ／ｍｍ）について行った結果を、図６に示す。
【００１９】
図６（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、ＴＣのずれ（ΔＴＣ）が、それぞれ、ΔＴＣ＝０，−０．１，＋０．１ｍｍでＹ軸方向位置ｙ＝０、０．０５、０．１０ｍｍでの値を示している。
【００２０】
なお、ｈ4 ，ｈ6 ，ｈ8 は、高次の屈折率分布定数である。また、ＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）は、ロッドレンズ・アレイの画像伝送特性を表す画像の質を評価する指標であり、次式にて算出される。
【００２１】
【数１】
0004538945.tif 000002
【００２２】
ここで、ｉ（ｗ）ｍａｘ，ｉ（ｗ）ｍｉｎは空間周波数ｗ（ＬP ／ｍｍ）における応答の極大値，極小値である。ＭＴＦが、１００％に近い程、解像力が大きい、すなわち原画に忠実な像が形成されているわけである。
【００２３】
図６から、ロッドレンズ・アレイがベストＴＣ位置（ＭＴＦが最大となるＴＣ）で使用される場合にはほとんど問題にならないが、実使用上避けられないと思われる０．１ｍｍ程度のＴＣずれでも「Ｙ方向位置によるＭＴＦ変化」に対する影響は大きく、ｙ＝０．１０ｍｍの場合にはＡ，Ｂ位置でＭＴＦ差が２０％近くにも及んでいる。上記と同様に、千鳥配列した発光素子アレイ・チップの繋ぎ目がＡまたはＢの位置に来た場合、不連続な変化をしてしまう。
【００２４】
さらに図６から、Ａ，Ｂの中間位置では、ｙの値に拘わらずＭＴＦの変化は小さいことが分かる。
【００２５】
Ｘ軸方向のＡ，Ｂ位置は、一般的には、ロッドレンズ・アレイの上列および下列のそれぞれにおいて、ロッドレンズが接する位置である。
【００２６】
したがって、発光素子アレイの有効長とロッドレンズ・アレイのロッドレンズ径の関係を考慮しない場合、あるいは、それを考慮していても、ロッドレンズ・アレイと発光素子アレイとの長手方向位置合わせをしない場合、千鳥配列の発光素子アレイ・チップの繋ぎ目が、ロッドレンズ・アレイの長手方向におけるロッドレンズの接する位置に来る可能性がある。
【００２７】
図７（Ａ）では、直径Ｄが０．７５ｍｍのロッドレンズ３０を２列俵積みに配列したロッドレンズ・アレイ３２と、１２００ｄｐｉ・２５６ドット（有効長５．４ｍｍ）の発光素子アレイ・チップ３４を千鳥状に配列した発光素子アレイとの位置関係であって、ロッドレンズ径との関係を考慮しない、すなわち発光素子アレイ・チップの有効長をロッドレンズ径の整数倍または（整数＋１／２）倍にしていない例を示す。発光素子アレイ・チップの繋ぎ目部分が、矢印Ｃで示すロッドレンズ・アレイの上列のロッドレンズの接する位置に来ている。このように発光素子アレイ・チップの繋ぎ目部分がロッドレンズ・アレイのＣ位置にくると、繋ぎ目部分で、光量およびＭＴＦが不連続に変化するので、印刷の際、スジを生じる。
【００２８】
なお、図７（Ａ）において、４０，４２はフレーム板を、４４は黒色樹脂を示している。
【００２９】
図７（Ｂ）では、ロッドレンズ径の整数倍に発光素子アレイ・チップの有効長が等しくなるように、ロッドレンズ径を考慮して、ロッドレンズ径を０．９ｍｍにしているが（ロッドレンズ径の６倍が発光素子アレイ・チップの有効長５．４ｍｍとなる）、発光素子アレイ・チップの配列において、長手方向の位置関係を考慮していない例を示している。発光素子アレイ・チップの繋ぎ目部分が、ロッドレンズ・アレイのＥ，Ｆ位置にきており、繋ぎ目部分で、光量およびＭＴＦが不連続に変化するので、印刷の際、スジが生じる。
【００３０】
これに対し、本発明では、ロッドレンズ径および発光素子アレイ・チップの長手方向の配列位置を考慮する。すなわち、ロッドレンズ径の整数倍または（整数＋１／２）倍が、発光素子アレイ・チップの有効長に概略等しくなるようにし、および、千鳥配列の発光素子アレイ・チップの繋ぎ目が、上列ロッドレンズと下列ロッドレンズとの接する位置に概略来るようにする。この位置は、図４に示したＡ，Ｂの中間位置に相当している。
【００３１】
図８（Ａ）は、ロッドレンズ径Ｄが０．６ｍｍの場合の例を示す。ロッドレンズ径Ｄの９倍が発光素子アレイ・チップの有効長５．４ｍｍとなっている。そして、千鳥配列の発光素子アレイ・チップの繋ぎ目が、２列俵積みの上列ロッドレンズと下列ロッドレンズとの接する位置ａ，ｂに来ている。
【００３２】
図８（Ｂ）は、ロッドレンズ径Ｄが０．９ｍｍの場合の例を示す。ロッドレンズ径Ｄの６倍が発光素子アレイ・チップの有効長５．４ｍｍとなっている。そして、千鳥配列の発光素子アレイ・チップの繋ぎ目が、２列俵積みの上列ロッドレンズと下列ロッドレンズとの接する位置ｃ，ｄに来ている。
【００３３】
以上より明らかなように、ロッドレンズ径（ロッドレンズ間に隙間を空けた配列の場合は配列周期）、およびロッドレンズ・アレイと発光素子アレイとの配置を考慮すれば、発光素子アレイ・チップの繋ぎ目が、ロッドレンズ・アレイの上列または下列のロッドレンズの接する位置に来るおそれはない。また、千鳥配列の発光素子アレイ・チップの繋ぎ目が、２列俵積みの上列ロッドレンズと下列ロッドレンズとの接する位置にあれば、図５および図６に基づいて前述したように、この位置ではＹ軸方向における光量およびＭＴＦの変化は小さい。したがって、発光素子アレイ・チップの繋ぎ目がこの位置に来れば、印刷の際、スジが生じることがない。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、２列に千鳥配列された発光素子アレイ・チップ間の繋ぎ目での、不連続な光量および解像力の変化がなくなるため、光量伝達率を落とすことなく、チップ間の繋ぎ目での印画スジの発生し難い光書込みヘッド、およびロッドレンズ・アレイと発光素子アレイとの配置方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光プリンタヘッドを備える光プリンタの原理を示す図である。
【図２】光書込みヘッドの構造を示す図である。
【図３】発光素子アレイ・チップの配列を示す図である。
【図４】上下２列に俵積みしたロッドレンズ・アレイを示す図である。
【図５】図４に示すＸ軸方向の位置ＡとＢとの範囲で、Ｘ軸方向の光量変化を、Ｙ軸方向位置ｙ＝０，０．０５，０．１０ｍｍの３通りについて計算した結果を示す図である。
【図６】ＴＣのずれΔＴＣが、それぞれ、０，−０．１，＋０．１ｍｍでｙ＝０、０．０５、０．１０ｍｍでのＭＴＦの計算例を示す図である。
【図７】ロッドレンズ・アレイと発光素子アレイとの不適切な配置の例を示す図である。
【図８】ロッドレンズ・アレイと発光素子アレイとの適切な配置の例を示す図である。
【符号の説明】
２  感光ドラム
４  帯電器
６  光書込みヘッド
８  現像器
１０  転写器
１２  カセット
１４  用紙
１６  定着器
１８  スタッカ
２０  消去ランプ
２２  清掃器
２４  発光素子アレイ
２６，３２  ロッドレンズ・アレイ
３０  ロッドレンズ
３４  発光素子アレイ・チップ
【図１】
0004538945.tif 000003
【図２】
0004538945.tif 000004
【図３】
0004538945.tif 000005
【図４】
0004538945.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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