(57)【要約】【課題】画像形成時に常温よりも高い温度になっている状態が大部分を占める光書込みヘッドおよび画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置内に配置された光書込みヘッドは、画像形成時に常温よりも高い温度になっている状態が大部分を占めることより、常温よりも高い温度で発光素子アレイチップの配置間隔が正確で、倍率誤差の絶対値が小さい光書込みヘッドである。【選択図】図１
2009214396.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光素子アレイチップと、
前記複数の発光素子アレイチップが実装された回路基板と、
発光素子アレイチップの出射光束を光スポットに結像する結像素子アレイとを有し、
下記式（１）を満足することを特徴とする光書き込みヘッド。
【数１】
2009214396.tif 000011
Ｌ1：常温（略２０℃）における任意の隣り合う発光素子アレイチップの回路基板上の実装間隔［ｍｍ］
ρ：主走査方向解像度［ｄｐｉ］
Ｎ：発光素子アレイチップの発光点数
【請求項２】
前記複数の発光素子アレイチップと、
前記複数の発光素子アレイチップが実装された回路基板と、
発光素子アレイチップの出射光束を光スポットに結像する結像素子アレイとを有し、
前記発光素子アレイチップの総数をＭとするとき、下記式（２）を満足することを特徴とする光書き込みヘッド。
【数２】
2009214396.tif 000012
Ｌ2：常温（略２０℃）における最も離れた発光素子アレイチップの回路基板上の実装間隔［ｍｍ］
ρ：主走査方向解像度［ｄｐｉ］
Ｎ：発光素子アレイチップの発光点数
Ｍ：発光素子アレイ総数
【請求項３】
下記式（３）を満足することを特徴とする請求項１に記載の光書き込みヘッド。
【数３】
2009214396.tif 000013
Ｌ1：常温（略２０℃）における任意の隣り合う発光素子アレイチップの回路基板上の実装間隔［ｍｍ］
ρ：主走査方向解像度［ｄｐｉ］
Ｎ：発光素子アレイチップの発光点数
α：回路基板の線膨張係数［／℃］
Ｔh：実使用における光書込みヘッドの最高温度［℃］
【請求項４】
下記式（４）を満足することを特徴とする請求項１に記載の光書き込みヘッド。
【数４】
2009214396.tif 000014
Ｌ2：常温（略２０℃）における最も離れた発光素子アレイチップの回路基板上の実装間隔［ｍｍ］
ρ：主走査方向解像度［ｄｐｉ］
Ｎ：発光素子アレイチップの発光点数
Ｍ：発光素子アレイ総数
α：回路基板の線膨張係数［／℃］
Ｔh：実使用における光書込みヘッドの最高温度［℃］
【請求項５】
前記回路基板の線膨張係数αは、式（５）を満足することを特徴とする請求項３または４に記載の光書き込みヘッド。
【数５】
2009214396.tif 000015
【請求項６】
前記回路基板は、金属ベースのプリント基板であることを特徴とする請求項５に記載の光書き込みヘッド。
【請求項７】
前記結像素子アレイが、ロッドレンズアレイ又は平板レンズから構成されることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の光書き込みヘッド。
【請求項８】
前記発光素子アレイチップが、自己走査型発光素子アレイチップであることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の光書き込みヘッド。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の光書き込みヘッドを備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
前記回路基板の温度に応じて、隣り合う発光素子アレイチップの最近接発光点の光量を補正する手段を設けたことを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記光書き込みヘッドを加熱する加熱手段を設けたことを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
画像形成の前に、前記光書き込みヘッドを常温（略２０℃）よりも高い温度に加熱するプロセスを設けたことを特徴とする請求項９に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、デジタル複写機、プリンタ、デジタルＦＡＸ等のデジタル出力機器における光書込みヘッドおよび画像形成装置に関する。
【０００２】
画像形成装置において画像を形成する画像形成プロセスの１つとして、電子写真プロセスがある。
【０００３】
例えば、図７に示す特許文献１の電子写真プロセスは、像担持体１１（たとえば感光体）に帯電ユニット１２によって電位を与え（帯電プロセス）、光書込ユニット１３（露光ユニット）からの光スポットを像担持体１１（たとえば感光体）上に照射することにより潜像をつくり（露光プロセス）、その潜像に現像ユニット１４によりトナーを付着させトナー像をつくり（現像プロセス）、記録紙に転写ユニット１５によりそのトナー像を写し（転写プロセス）、定着ユニット１６により圧力や熱をかけ、記録紙１７に融着させる（定着プロセス）ようなプロセスである。
【０００４】
なお、像担持体１１上に残ったトナーはクリーナユニット１８によって清掃され、さらに帯電部分は除電ユニット１９によって除電される。前記、帯電から除電までのプロセスサイクルを形づくっている。
【０００５】
近年、デジタル複写機、プリンタ、デジタルファクシミリなどのデジタル画像出力機器の小型化に伴い、デジタル書込を行うための光書込ユニット１３（露光ユニット）の小型化が要求されている。
【０００６】
デジタル書込方式として、現在では大きく分けて２種類に分類することができる。その一つは、半導体レーザ等の光源から出射された光束を光偏向器によって光走査し、走査結像レンズによって光スポットを形成する光走査方式であり、もう一つは、ＬＥＤアレイや有機ＥＬアレイ等の発光素子アレイから出射された光束を、結像素子アレイによって光スポットを形成する固体書込方式である。
【０００７】
上記光走査方式は光偏向器によって光を走査するため、光路長が大きくなってしまうのに対し、上記固体書込方式は光路長を非常に短くすることが可能であるため、光書込ユニットをコンパクトに構成することができるというメリットがある。
【０００８】
これに対し、固体光書込方式の光書込ユニット１３は、複数の発光素子からなる発光素子アレイと、複数の結像素子からなる結像素子アレイとから構成される。
ロッドレンズアレイ２０を用いた光書込ユニット１３の１例を図８（特許文献１では、図２２）に示す。発光素子アレイとしては、一般的に発光素子として発光ダイオード（ＬＥＤ）を所定の配列ピッチで配列したＬＥＤアレイが用いられている。
【０００９】
発光素子アレイは、発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイからなる。ＬＥＤアレイは、例えば図９（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように（特許文献１では、図２３に示す）、基板２１上に数十〜百程度の発光素子アレイチップ２２が実装されており、各発光素子アレイチップ２２上には、発光ダイオード（ＬＥＤ）による発光素子が数十〜数百個程度、所定間隔に配列されている。このとき、隣り合う発光素子アレイチップ２２は、その端部同士の発光素子（発光ダイオード）の間隔が、前記所定間隔になるように、基板２１上に実装されている。２３はドライバ、２４はコネクタ部である。
【００１０】
固体光書込方式の光書込ユニットに用いられる結像素子アレイとしては、屈折率分布型のロッドレンズを複数個束ねたロッドレンズアレイが一般的に用いられている。図１０（特許文献１では、図２４）に示すように、ロッドレンズ２５が二列に俵積みに束ねられ、周囲を側板２６によって保持されている。ロッドレンズ２５間には不透明部材２７が充填され固化される。
【００１１】
その他の結像素子アレイとしては、図１１（特許文献１では、図２５）に示すように、入射側レンズ面２８、出射側レンズ面２９、およびルーフプリズム３０が一体的に形成されたルーフプリズムレンズアレイ（ＲＰＬＡ）などが提案されている。３１はリブである。
【００１２】
特許文献２には、装置内に置いたヘッドの温度が常温２０℃から約６０℃位まで上がることが示されている。
【００１３】
また、複数配列した発光素子アレイチップの複数の発光素子に対して発光素子の出力画像における所定の画像特性値の比較結果が、有効画像領域にわたってあらかじめ設定した範囲に収まるように上記発光素子の発光量が設定され、各発光素子アレイチップの端部近傍Ｘ、Ｙの発光素子に対して所定の画像特性値の比較結果が、他の部分よりも大きく、または小さくなるように、発光素子の発光量を設定することが記載されている。
【００１４】
上記により、アレイチップの実装誤差によるシャープな縦筋を目立ちにくくし、かつ有効領域全体に対しても濃度ムラを目立ちにくくなるという効果を有する。
【特許文献１】特開２００４−９６５５号公報
【特許文献２】特開２００２−９６４９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、画像形成装置内に配置された光書込みヘッドは、画像形成時に常温（ここでは略２０℃とする）よりも高い温度になっている状態が大部分を占める。つまり、光書込みヘッドは、常温より熱膨張した状態で使用されることが多い。
【００１６】
従来例においては、常温で発光素子アレイチップの配置間隔が目標寸法になるように、実装していたため、温度上昇と共に回路基板が熱膨張して倍率誤差が大きくなるという問題があった。
【００１７】
そこで、本発明の目的は、画像形成時に常温よりも高い温度になっている状態が大部分を占めることより、常温よりも高い温度で発行素子アレイチップの配置間隔が正確な光書込みヘッドおよび画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記の目的を達成するため、請求項１および２に記載の発明は、画像形成装置内に配置された光書込みヘッドは、画像形成時に常温よりも高い温度になっている状態が大部分を占めることより、常温よりも高い温度で発光素子アレイチップの配置間隔が正確で、倍率誤差の絶対値が小さい光書込みヘッドであることを特徴とする。
【００１９】
請求項３および４に記載の発明は、実使用時の温度ばらつき範囲の略中間温度で発光素子アレイチップの配置間隔が正確になるようにして、倍率誤差の絶対値を最小とした光書込みヘッドであることを特徴とする。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、実使用時の温度ばらつきを考慮し、倍率誤差の絶対値を０．１％以下にした光書込みヘッドであることを特徴とする。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、回路基板の放熱性を良好として、発光素子の発光時の発熱を効率良く逃がし、回路基板の温度上昇幅を小さくして、さらに倍率誤差の絶対値を小さくした光書込みヘッドであることを特徴とする。
【００２２】
請求項７に記載の発明は、発光点像を目標像面（感光体上）に等倍で結像させることができる光書込みヘッドであることを特徴とする。
【００２３】
請求項８に記載の発明は、配線パターンが簡略で回路基板が小型化しやすい反面、小型化により熱容量が小さくなり、温度上昇しやすい自己走査型発光素子アレイチップで、倍率誤差の絶対値を小さくした光書込みヘッドであることを特徴とする。
【００２４】
請求項９に記載の発明は、光書込みユニットの機械的な駆動部が無く低騒音で小型であり、ドット形成間隔が正確で、倍率誤差の絶対値が小さい画像形成装置であることを特徴とする。
【００２５】
請求項１０に記載の発明は、温度変化に対して、発光素子アレイチップのつなぎ目部分での画像異状が起こり難い画像形成装置であることを特徴とする。
【００２６】
請求項１１に記載の発明は、請求項９の画像形成装置において、光書込みヘッドの加熱制御手段を追加することで、さらに倍率誤差を小さくした画像形成装置であることを特徴とする。
【００２７】
請求項１２に記載の発明は、請求項９の画像形成装置において、光書込みヘッドの加熱制御プロセスを設けることで、さらに倍率誤差を小さくした画像形成装置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、画像形成時に常温よりも高い温度になっている状態が大部分を占めることより、常温よりも高い温度で発光素子アレイチップの配置間隔が正確な光書込みヘッドおよび画像形成装置を提供することを可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明は、以下の態様を有する。
【００３０】
画像形成装置内に配置された光書込みヘッドは、画像形成時に常温よりも高い温度になっている状態が大部分を占めることより、常温よりも高い温度で発光素子アレイチップの配置間隔が正確で、倍率誤差の絶対値が小さい。
【００３１】
また、好ましくは、実使用時の温度ばらつき範囲の略中間温度で発光素子アレイチップの配置間隔が正確になるようにして、倍率誤差の絶対値を最小とした。
【００３２】
また、好ましくは、実使用時の温度ばらつきを考慮し、倍率誤差の絶対値を０．１％以下にした。
【００３３】
また、好ましくは、回路基板の放熱性を良好として、発光素子の発光時の発熱を効率良く逃がし、回路基板の温度上昇幅を小さくして、さらに倍率誤差の絶対値を小さくした。
【００３４】
また、発光点像を目標像面（感光体上）に等倍で結像させることができる。
【００３５】
また、配線パターンが簡略で回路基板が小型化しやすい反面、小型化により熱容量が小さくなり、温度上昇しやすい自己走査型発光素子アレイチップで、倍率誤差の絶対値を小さくした。
【００３６】
また、光書込みユニットの機械的な駆動部が無く低騒音で小型であり、ドット形成間隔が正確で、倍率誤差の絶対値が小さい。
【００３７】
また、温度変化に対して、発光素子アレイチップのつなぎ目部分での画像異状が起こり難い。
光書込みヘッドの加熱制御手段を追加することで、さらに倍率誤差を小さくする。
光書込みヘッドの加熱制御プロセスを設けることで、さらに倍率誤差を小さくする。
【００３８】
上記態様を有する本発明を実施した例を用いて以下に説明する。
以下に記載する実施例は、本発明を好適もしくは最良に実施したものであり、これに限定されることはなく、当業者が容易に想到できる範囲内において、修正、変形実施可能とする。
【００３９】
（実施例１）
第１の実施例について図１、図２、および、図３を用いて説明する。
図１は、６００ｄｐｉのＬＥＤ光書込みヘッドの模式図を示す。
図２は、温度による実装間隔Ｌ１の変化を示す図である。
図３は、温度による実装間隔Ｌ２の変化を示す図である。
【００４０】
（６００ｄｐｉのＬＥＤ光書込みヘッド）
ＬＥＤ光書込みヘッドの構成としては、例えば、図８に示す構成（特開２００４−９６５５号の図２２）あるいは図１３に示す構成（特開２００２−９６４９６号の図２の構成）がある。
【００４１】
図１に示す模式図は、本発明の主要部として解像度６００ｄｐｉのＡ３サイズ（約３００ｍｍ幅）のプリント用紙に対応したＬＥＤ光書込みヘッドである。
【００４２】
回路基板１０１には、直線状に配列された１２８個の発光点を有する発光素子アレイチップが、直線状に５８個、実装されている。
【００４３】
図１で左側から、発光素子アレイチップをＡｒ１、Ａｒ２、Ａｒ３・・・Ａｒ５８とし、発光素子アレイチップの最も左側の発光点を基準にして、Ａｒ１とＡｒ２の配置間隔をＬ１−１、Ａｒ２とＡｒ３の配置間隔をＬ１−２・・・Ａｒ５７とＡｒ５８の配置間隔をＬ１−５７とすると、Ｌ１−１、Ｌ１−２、・・・Ｌ１−５７は全て、式（１）を満足するように実装されている。
【００４４】
【数１】
2009214396.tif 000003
【００４５】
式（１）より、Ｎ＝１２８、ρ＝６００ｄｐｉのとき、常温（略２０℃）における任意の隣り合う発光素子アレイチップの回路基板上の実装間隔Ｌ１−１、Ｌ１−２、・・・Ｌ１−５７は全て５．４１９ｍｍより小さくなるように、発光素子アレイチップＡｒ１、Ａｒ２、Ａｒ３・・・Ａｒ５８が配置されている。
【００４６】
また、図面上、最も左側に配置された発光素子アレイチップＡｒ１と最も右側に配置された発光素子アレイチップＡｒ５８の配置間隔Ｌ２は式（２）を満足するように実装されている。
【００４７】
【数２】
2009214396.tif 000004
【００４８】
式（２）より、Ｎ＝１２８、Ｍ＝５８、ρ＝６００ｄｐｉのとき、常温（略２０℃）におけるＬ２は３１４．２８３ｍｍより小さくなるように、発光素子アレイチップＡｒ１とＡｒ５８が配置、実装されている。
【００４９】
さらに最良の形態としては、実使用におけるＬＥＤヘッドの最高温度Ｔh＝６０℃のとき、常温（略２０℃）におけるＬ１−１、Ｌ１−２、・・・Ｌ１−５７が全て、概略で式（３）を満足するように発光素子アレイチップを配置、実装すると良い。
【００５０】
【数３】
2009214396.tif 000005
【００５１】
式（３）において、Ｎ＝１２８、ρ＝６００ｄｐｉ、α＝２．３×１０-5/℃、Ｔh＝６０℃のとき、常温（略２０℃）における任意の隣り合う発光素子アレイチップの回路基板上の実装間隔Ｌ１−１、Ｌ１−２、・・・Ｌ１−５７は全て、概略で５．４１６２ｍｍになるように、発光素子アレイチップＡｒ１、Ａｒ２、Ａｒ３・・・Ａｒ５８を配置、実装すれば良い。
【００５２】
また、実使用におけるＬＥＤヘッドの最高温度Ｔh＝６０℃のとき、図面上、最も左側に配置された発光素子アレイチップＡｒ１と最も右側に配置された発光素子アレイチップＡｒ５８の配置間隔Ｌ２は式（４）を満足するように実装すると良い。
【００５３】
【数４】
2009214396.tif 000006
【００５４】
式（４）において、Ｎ＝１２８、Ｍ＝５８、ρ＝６００ｄｐｉ、α＝２．３×１０-5/℃、Ｔh＝６０℃のとき、常温（略２０℃）におけるＬ２は、概略３１４．１３８ｍｍになるように、発光素子アレイチップＡｒ１、Ａｒ２、Ａｒ３・・・Ａｒ５８を配置、実装すれば良い。
【００５５】
図２に温度によるＬ１の変化を示す。図３に温度によるＬ２の変化を示す。
図２および図３のグラフの計算に用いた値を表１に示した。
【００５６】
【表１】
2009214396.tif 000007
【００５７】
図２において、目標値５．４１９はプリント時の倍率誤差が０となる実装間隔を示している。従来例においては、略２０℃で目標値からの誤差が０で、温度が上がるほど目標値から離れ、誤差が大きくなる。
【００５８】
一方、本発明の実施例１では、実使用時の最高温度Ｔh（略６０℃）と常温（略２０℃）の中間温度（略４０℃）で倍率誤差は０となり、常温（略２０℃）および最高温度Ｔh（略６０℃）の時に誤差が最大となることを示している。
【００５９】
図３において、目標値３１４．２８３は倍率誤差が０となる実装間隔を示している。図２同様、従来例においては、略２０℃で目標値からの誤差が０で、温度が上がるほど目標値から離れ、誤差が大きくなる。
【００６０】
一方、本発明の実施例１では、実使用時の最高温度Ｔh（略６０℃）と常温（略２０℃）の中間温度（略４０℃）で倍率誤差は０となり、常温（略２０℃）および最高温度Ｔh（略６０℃）の時に誤差が最大となることを示している。
【００６１】
ところで、このような、ＬＥＤ光書込みヘッドが使用される画像形成装置では、原稿に対するプリント時の倍率誤差が小さいことが要求される。画像形成装置としては、０．３〜０．５％以下程度が要求されるのに対し、画像形成装置を構成するＬＥＤ光書込みヘッドの倍率誤差としては、さらに小さく０．１％以下にすることが望まれる。
倍率誤差は主に回路基板１０１の線膨張係数αに依存する。
【００６２】
実施例１では、常温（略２０℃）と実使用での最高温度Ｔh（略６０℃）の中間温度（略４０℃）で、倍率１となるように設定している。常温（略２０℃）および最高温度Ｔh（略６０℃）の時に誤差が最大となるので、常温（略２０℃）または実使用での最高温度Ｔh（略６０℃）の実装間隔の誤差が０．１％以下になれば良い。
【００６３】
実施例１においては、式（５）を満足するαの範囲が、倍率誤差０．１％以下の範囲である。
式（５）は式（６）を変形、整理して求めている。式（６）において、左辺の分子は、中間温度（略４０℃）から最高温度Ｔh（略６０℃）におけるの伸び量であり、分母は中間温度（略４０℃）の時、すなわち倍率誤差０の時の実装間隔を表している。
【００６４】
【数５】
2009214396.tif 000008
α：回路基板の線膨張係数［／℃］
Ｔh：実使用における光書込みヘッドの最高温度［℃］
【数６】
2009214396.tif 000009
Ｌ2：常温（略２０℃）における最も離れた発光素子アレイチップの回路基板上の実装間隔［ｍｍ］
【００６５】
回路基板１０１は、ベース素材の線膨張係数αが式（５）を満足するように選択すればよい。
【００６６】
式（５）より、Ｔh＝６０℃の場合は、回路基板１０１の線膨張係数αは５×１０-5[/℃]より小さい素材を選択する。
【００６７】
従来例のガラスエポキシ基板では線膨張係数が６.０×１０-5[/℃]程度で、倍率誤差が大きくなってしまい、式（５）の条件を満足しない。
【００６８】
本発明の回路基板１０１は金属ベースのプリント基板で構成すれば、式（５）の条件を満足することができる。
【００６９】
本発明の実施例１の回路基板１０１のベース素材は、アルミニウム合金として、図２、図３および表１ではα＝２．３×１０-5[/℃]で計算している。
【００７０】
Ｌ２実装間隔の誤差は従来例の最大０．７５４ｍｍに対し、本発明の実施例１では最大０．１４５ｍｍと従来例の約１/５に低減される。
【００７１】
なお、発光素子アレイチップ上の発光点の配列間隔Ｌ０は温度上昇による伸びは考慮せず、２５．４／６００＝４２.３μｍ（０．０４２３ｍｍ）で配置している。半導体素子である発光素子アレイチップの温度上昇による熱膨張量の絶対値が微小であるため、発光点間隔Ｌ０については、常温における配列間隔を小さくする設定する必要はない。
【００７２】
図２に示すように、隣り合う発光素子アレイチップの回路基板上の実装間隔Ｌ１は温度により変化するため、回路基板の温度に対応した光量補正手段を設ける良い。発光素子アレイチップをまたいで形成した、例えば、２ドットのライン幅とまたがないで形成したライン幅とが同等となるように、光量補正すれば良い。回路基板上に温度センサを設けることができる。
【００７３】
実施例１の使用開始時は加熱手段としてヒータを設けても良い。
【００７４】
（実施例２）
第２の実施例について図４、図５、および、図６を用いて説明する。
図４は、１２００ｄｐｉのＬＥＤ光書込みヘッドの模式図を示す。
図５は、温度による実装間隔Ｌ１の変化を示す図である。
図６は、温度による実装間隔Ｌ２の変化を示す図である。
【００７５】
（１２００ｄｐｉのＬＥＤ光書込みヘッド）
図４に本発明、実施例２のＬＥＤ光書込みヘッドの模式図を示す。
実施例２のＬＥＤ光書込みヘッドの模式図としては、実施例１と同じなので同符号で示した。
【００７６】
発光素子アレイチップに配列される発光点の個数が実施例１の２倍の２５６個になっている。
【００７７】
回路基板２０１のベース素材は、アルミニウム合金よりも線膨張係数が小さい亜鉛鋼板を用いている。
【００７８】
実施例２は、解像度１２００ｄｐｉのＡ３サイズ（約３００ｍｍ幅）のプリント用紙に対応したＬＥＤ光書込みヘッドである。
【００７９】
回路基板２０１には、直線状に配列された２５６個の発光点を有する発光素子アレイチップが、直線状に５８個、実装されている。
【００８０】
図４で左側から、発光素子アレイチップをＡｒ１、Ａｒ２、Ａｒ３・・・Ａｒ５８都市、発光素子アレイチップの最も左側の発光点を基準にして、Ａｒ１とＡｒ２の配置間隔をＬ１−１、Ａｒ２とＡｒ３の配置間隔をＬ１−２・・・Ａｒ５７とＡｒ５８の配置間隔をＬ１−５７とすると、Ｌ１−１、Ｌ１−２、・・・Ｌ１−５７は全て、式（１）を満足するように実装されている。
【００８１】
実施例１の式（１）より、Ｎ＝２５６、ρ＝１２００ｄｐｉのとき、常温（略２０℃）における任意の隣り合う発光素子アレイチップの回路基板上の実装間隔Ｌ１−１、Ｌ１−２、・・・Ｌ１−５７は全て５．４１９ｍｍより小さくなるように、発光素子アレイチップＡｒ１、Ａｒ２、Ａｒ３・・・Ａｒ５８が配置されている。
【００８２】
また、図面上、最も左側に配置された発光素子アレイチップＡｒ１と最も右側に配置された発光素子アレイチップＡｒ５８の配置間隔Ｌ２は式（２）を満足するように実装されている。
【００８３】
実施例１の式（２）より、Ｎ＝２５６、Ｍ＝５８、ρ＝１２００ｄｐｉのとき、常温（略２０℃）におけるＬ２は３１４．２８３ｍｍより小さくなるように、発光素子アレイチップＡｒ１とＡｒ５８が配置、実装されている。
【００８４】
さらに最良の形態としては、実使用におけるＬＥＤヘッドの最高温度Ｔh＝６０℃のとき、常温（略２０℃）におけるＬ１−１、Ｌ１−２、・・・Ｌ１−５７が全て、概略で式（３）を満足するように発光素子アレイチップを配置、実装すると良い。
【００８５】
実施例１の式（３）において、Ｎ＝２５６、ρ＝１２００ｄｐｉ、α＝１.２×１０-5/℃、Ｔh＝６０℃のとき、常温（略２０℃）における任意の隣り合う発光素子アレイチップの回路基板上の実装間隔Ｌ１−１、Ｌ１−２、・・・Ｌ１−５７は全て、概略で５．４１６２ｍｍになるように、発光素子アレイチップＡｒ１、Ａｒ２、Ａｒ３・・・Ａｒ５８を配置、実装すれば良い。
【００８６】
また、実使用におけるＬＥＤヘッドの最高温度Ｔh＝６０℃のとき、図面上、最も左側に配置された発光素子アレイチップＡｒ１と最も右側に配置された発光素子アレイチップＡｒ５８の配置間隔Ｌ２は式（４）を満足するように実装すると良い。
【００８７】
実施例１の式（４）において、Ｎ＝２５６、Ｍ＝５８、ρ＝１２００ｄｐｉ、α＝２．３×１０-5/℃、Ｔh＝６０℃のとき、常温（略２０℃）におけるＬ２は、概略３１４．１３８ｍｍになるように、発光素子アレイチップＡｒ１、Ａｒ２、Ａｒ３・・・Ａｒ５８を配置、実装すれば良い。
【００８８】
図５に温度によるＬ１の変化を示す。図６に温度によるＬ２の変化を示す。
図５および図６のグラフの計算に用いた値を表２に示した。
【００８９】
【表２】
2009214396.tif 000010
【００９０】
図５において、目標値５．４１９はプリント時の倍率誤差が０となる実装間隔を示している。従来例においては、略２０℃で目標値からの誤差が０で、温度が上がるほど目標値から離れ、誤差が大きくなる。
一方、本発明の実施例１では、実使用時の最高温度Ｔh（略６０℃）と常温（略２０℃）の中間温度（略４０℃）で倍率誤差は０となり、常温（略２０℃）および最高温度Ｔh（略６０℃）の時に誤差が最大となることを示している。
【００９１】
図６において、目標値３１４．２８３は倍率誤差が０となる実装間隔を示している。
図５同様、従来例においては、略２０℃で目標値からの誤差が０で、温度が上がるほど目標値から離れ、誤差が大きくなる。
【００９２】
一方、本発明の実施例１では、実使用時の最高温度Ｔh（略６０℃）と常温（略２０℃）の中間温度（略４０℃）で倍率誤差は０となり、常温（略２０℃）および最高温度Ｔh（略６０℃）の時に誤差が最大となることを示している。
【００９３】
実施例１同様、このような、ＬＥＤ光書込みヘッドが使用される画像形成装置では、原稿に対するプリント時の倍率誤差が小さいことが要求される。画像形成装置としては、０．３〜０．５％以下程度が要求されるのに対し、画像形成装置を構成するＬＥＤ光書込みヘッドの倍率誤差としては、さらに小さく０．１％以下にすることが望まれる。
倍率誤差は主に回路基板２０１の線膨張係数αに依存する。
【００９４】
実施例２では、常温（略２０℃）と実使用での最高温度Ｔh（略６０℃）の中間温度（略４０℃）で、倍率１となるように設定している。常温（略２０℃）および最高温度Ｔh（略６０℃）の時に誤差が最大となるので、常温（略２０℃）または実使用での最高温度Ｔh（略６０℃）の実装間隔の誤差が０．１％以下になれば良い。
【００９５】
実施例１においては、式（５）を満足するαの範囲が、倍率誤差２．１％以下の範囲である。
【００９６】
式（５）は式（６）を変形、整理して求めている。式（６）において、左辺の分子は、中間温度（略４０℃）から最高温度Ｔh（略６０℃）におけるの伸び量であり、分母は中間温度（略４０℃）の時、すなわち倍率誤差０の時の実装間隔を表している。
【００９７】
回路基板２０１は、ベース素材の線膨張係数αが式（５）を満足するように選択すればよい。
【００９８】
実施例１の式（５）より、Ｔh＝６０℃の場合は、回路基板２０１の線膨張係数αは５×１０-5[/℃]より小さい素材を選択する。
【００９９】
従来例のガラスエポキシ基板では線膨張係数が６.０×１０-5[/℃]程度で、倍率誤差が大きくなってしまい、式（５）の条件を満足しない。
【０１００】
本発明の回路基板２０１は、金属ベースのプリント基板で構成すれば、式（５）の条件を満足することができる。
本発明の実施例２の回路基板２０１のベース素材は亜鉛鋼板として、図５、図６および表２ではα＝１．２×１０-5[/℃]で計算している。
【０１０１】
Ｌ２実装間隔の誤差は従来例の最大０．７５４ｍｍに対し、実施例２では最大０．０７５ｍｍと従来例の約１/１０に低減される。
【０１０２】
なお、発光素子アレイチップ上の発光点の配列間隔Ｌ０は実施例１と同様に温度上昇による伸びは考慮せず、２５．４／１２００＝２１．２μｍ（０．０２１２ｍｍ）で配置している。
【０１０３】
半導体素子である発光素子アレイチップの温度上昇による熱膨張量の絶対値が微小であるため、発光点間隔Ｌ０については、常温における配列間隔を小さくする設定する必要はない。
【０１０４】
実施例１では６００ｄｐｉ、実施例２では１２００ｄｐｉのＬＥＤ光書込みヘッドを示したが、本発明は解像度が２４００ｄｐｉ、４８００ｄｐｉといった高解像度のＬＥＤ光書込みヘッドにも適用できる。
【０１０５】
（実施例３）
第３の実施例について図２および、図５を用いて説明する。
【０１０６】
（画像形成装置）
実施例１、２のＬＥＤ光書込みヘッドは、図７（特開２００４−９６５５号の図２１）に示す画像形成装置や図１２（特開２００２−９６４９６号の図１）に示す画像形成装置に記載の画像形成装置や、図１３（特開２００６−２６３９８５号の図１）に示す画像形成装置に適用できる。
ＬＥＤ光書込みヘッドの回路基板の構成が異なるのみなので、画像形成装置の説明は省略する。
【０１０７】
光書込みユニットがＬＥＤ光書込みヘッドで構成される画像形成装置は、ポリゴンモータを用いた光走査装置で構成される画像形成装置に比べて、光書込みユニットから機械的な騒音が発生しないこと、光書込みユニットの占める容積が小さくできることから、低騒音で小型な画像形成装置とすることができる。
【０１０８】
また、本実施例１、２のＬＥＤ光書込みヘッドを用いることで、ドット形成間隔が正確で、倍率誤差の絶対値が小さい画像形成装置とすることができる。
【０１０９】
本発明のＬＥＤ光書込みヘッドを画像形成装置に適用する場合、図２、図５に示すように、隣り合う発光素子アレイチップの回路基板上の実装間隔Ｌ１は温度により変化するため、回路基板の温度に対応した光量補正手段を設けると良い。
【０１１０】
例えば、発光素子アレイチップをまたいで形成した２ドットのライン幅とまたがないで形成したライン幅とが同等となるように、光量補正すれば良い。
【０１１１】
回路基板１０１（２０１）上に温度センサを設けて（不図示）、温度を電圧に変換して、光量制御に用いることができる。あらかじめ、温度と補正光量の関係を画像出力等で評価し、補正関数として準備して、測定された温度（電圧）に対応した光量に調整すればよい。
【０１１２】
ＬＥＤ光書込みヘッドに加熱手段としてヒータを設けて、電源投入後の使用開始時にＬＥＤ光書込みヘッドを加熱するようにしても良い。常温（略２０℃）よりも高い温度に加熱することで、温倍率誤差の小さい状態で、画像形成ができる。
【０１１３】
ＬＥＤ光書込みヘッドに特別な加熱手段を設けずに、画像形成前に加熱プロセスを設けても良い。
書込みヘッドの全発光点を所定の時間連続点灯させて、自己発熱により加熱しても良い。
ＬＥＤ光書込みヘッド以外のユニット（例えば、定着ユニットなど）を動作させて、画像形成装置内の温度を上昇させて、ＬＥＤ光書込みヘッドの温度を上げても良い。
【０１１４】
ＬＥＤ光書込みヘッドの回路基板１０１（２０１）上に温度センサを設けて（不図示）、回路基板の温度が所定の温度よりも高い状態かどうかを判定、制御する加熱プロセスとしても良いし、回路基板特に温度センサを設けなくても加熱プロセスの時間等で制御するようにしても良い。
【０１１５】
ＬＥＤ光書込みヘッドが常温（略２０℃）よりも高い温度になってから画像形成を開始することで、倍率誤差の小さい状態で、画像形成ができる。
【０１１６】
ＬＥＤ光書込みヘッドの温度変化による倍率誤差が問題とならない場合は、画像形成装置のユーザー設定等で、加熱プロセスを使用するかどうかを選択できるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】第１の実施例における６００ｄｐｉのＬＥＤ光書込みヘッドを示す模式図である。
【図２】第１の実施例において、温度による実装間隔Ｌ１の変化を示す図である。
【図３】第１の実施例において、温度による実装間隔Ｌ２の変化を示す図である。
【図４】第２の実施例における１２００ｄｐｉのＬＥＤ光書込みヘッドを示す模式図である。
【図５】第２の実施例において、温度による実装間隔Ｌ１の変化を示す図である。
【図６】第２の実施例において、温度による実装間隔Ｌ２の変化を示す図である。
【図７】特許文献１に開示されている画像形成装置の概略構成図である。
【図８】特許文献１に開示されているロッドレンズアレイを用いた書込ユニットの説明図である。
【図９】特許文献１に開示されている図であり、（ａ）は、ＬＥＤアレイの概略正面図であり、（ｂ）は、（ａ）の側面図であり、（ｃ）は、発光アレイチップの概略図である。
【図１０】特許文献１に開示されているロッドレンズアレイの概略断面図である。
【図１１】特許文献１に開示されているルーフプリズムレンズアレイの概略図である。
【図１２】特許文献２に開示されている光書込みヘッドを備える光プリンタの原理図である。
【図１３】特許文献２に開示されている光書込みヘッドの構造を示す図である。
【図１４】特許文献３に開示されている画像形成装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【０１１８】
１０１    回路基板
２０１    回路基板
Ｌ1−１〜Ｌ−５７    常温（略２０℃）における任意の隣り合う発光素子アレイチップの回路基板上の実装間隔［ｍｍ］
Ｌ2    常温（略２０℃）における最も離れた発光素子アレイチップの回路基板上の実装間隔［ｍｍ］
Ａｒ１〜Ａｒ５８    発光素子アレイチップ
【図１】
2009214396.tif 000016
【図２】
2009214396.tif 000017
【図３】
2009214396.tif 000018
【図４】
2009214396.tif 000019
【図５】
2009214396.tif 000020
【図６】
2009214396.tif 000021
【図７】
2009214396.tif 000022
【図８】
2009214396.tif 000023
【図９】
2009214396.tif 000024
【図１０】
2009214396.tif 000025
【図１１】
2009214396.tif 000026
【図１２】
2009214396.tif 000027
【図１３】
2009214396.tif 000028
【図１４】
2009214396.tif 000029
【手続補正書】
【提出日】平成20年4月23日(2008.4.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光素子アレイチップと、
前記複数の発光素子アレイチップが実装された回路基板と、
発光素子アレイチップの出射光束を光スポットに結像する結像素子アレイとを有し、
下記式（１）を満足することを特徴とする光書き込みヘッド。
【数１】
2009214396.tif 000030
Ｌ1：常温（略２０℃）における任意の隣り合う発光素子アレイチップの回路基板上の実装間隔［ｍｍ］
ρ：主走査方向解像度［ｄｐｉ］
Ｎ：発光素子アレイチップの発光点数
【請求項２】
前記複数の発光素子アレイチップと、
前記複数の発光素子アレイチップが実装された回路基板と、
発光素子アレイチップの出射光束を光スポットに結像する結像素子アレイとを有し、
前記発光素子アレイチップの総数をＭとするとき、下記式（２）を満足することを特徴とする光書き込みヘッド。
【数２】
2009214396.tif 000031
Ｌ2：常温（略２０℃）における最も離れた発光素子アレイチップの回路基板上の実装間隔［ｍｍ］
ρ：主走査方向解像度［ｄｐｉ］
Ｎ：発光素子アレイチップの発光点数
Ｍ：発光素子アレイ総数
【請求項３】
下記式（３）を満足することを特徴とする請求項１に記載の光書き込みヘッド。
【数３】
2009214396.tif 000032
Ｌ1：常温（略２０℃）における任意の隣り合う発光素子アレイチップの回路基板上の実装間隔［ｍｍ］
ρ：主走査方向解像度［ｄｐｉ］
Ｎ：発光素子アレイチップの発光点数
α：回路基板の線膨張係数［／℃］
Ｔh：実使用における光書込みヘッドの最高温度［℃］
【請求項４】
下記式（４）を満足することを特徴とする請求項１に記載の光書き込みヘッド。
【数４】
2009214396.tif 000033
Ｌ2：常温（略２０℃）における最も離れた発光素子アレイチップの回路基板上の実装間隔［ｍｍ］
ρ：主走査方向解像度［ｄｐｉ］
Ｎ：発光素子アレイチップの発光点数
Ｍ：発光素子アレイ総数
α：回路基板の線膨張係数［／℃］
Ｔh：実使用における光書込みヘッドの最高温度［℃］
【請求項５】
前記回路基板の線膨張係数αは、式（５）を満足することを特徴とする請求項３または４に記載の光書き込みヘッド。
【数５】
2009214396.tif 000034
【請求項６】
前記回路基板は、金属ベースのプリント基板であることを特徴とする請求項５に記載の光書き込みヘッド。
【請求項７】
前記結像素子アレイが、ロッドレンズアレイ又は平板レンズから構成される請求項１から６のいずれか１項に記載の光書き込みヘッド。
【請求項８】
前記発光素子アレイチップが、自己走査型発光素子アレイチップであることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の光書き込みヘッド。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の光書き込みヘッドを備える画像形成装置。
【請求項１０】
前記回路基板の温度に応じて、隣り合う発光素子アレイチップの最近接発光点の光量を補正する手段を設けたことを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記光書き込みヘッドを加熱する加熱手段を設けたことを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
画像形成の前に、前記光書き込みヘッドを常温（略２０℃）よりも高い温度に加熱するプロセスを設けたことを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
【数６】
2009214396.tif 000035
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
【数７】
2009214396.tif 000036
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
【数８】
2009214396.tif 000037
【手続補正書】
【提出日】平成21年2月25日(2009.2.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光素子アレイチップと、
前記複数の発光素子アレイチップが実装された回路基板と、
発光素子アレイチップの出射光束を光スポットに結像する結像素子アレイとを有し、
下記式（１）を満足することを特徴とする光書き込みヘッド。
【数１】
2009214396.tif 000038
Ｌ1：常温（略２０℃）における任意の隣り合う発光素子アレイチップの回路基板上の実装間隔［ｍｍ］
ρ：主走査方向解像度［ｄｐｉ］
Ｎ：発光素子アレイチップの発光点数
【請求項２】
前記複数の発光素子アレイチップと、
前記複数の発光素子アレイチップが実装された回路基板と、
発光素子アレイチップの出射光束を光スポットに結像する結像素子アレイとを有し、
前記発光素子アレイチップの総数をＭとするとき、下記式（２）を満足することを特徴とする光書き込みヘッド。
【数２】
2009214396.tif 000039
Ｌ2：常温（略２０℃）における最も離れた発光素子アレイチップの回路基板上の実装間隔［ｍｍ］
ρ：主走査方向解像度［ｄｐｉ］
Ｎ：発光素子アレイチップの発光点数
Ｍ：発光素子アレイ総数
【請求項３】
下記式（３）を満足することを特徴とする請求項１に記載の光書き込みヘッド。
【数３】
2009214396.tif 000040
Ｌ1：常温（略２０℃）における任意の隣り合う発光素子アレイチップの回路基板上の実装間隔［ｍｍ］
ρ：主走査方向解像度［ｄｐｉ］
Ｎ：発光素子アレイチップの発光点数
α：回路基板の線膨張係数［／℃］
Ｔh：実使用における光書込みヘッドの最高温度［℃］
【請求項４】
下記式（４）を満足することを特徴とする請求項２に記載の光書き込みヘッド。
【数４】
2009214396.tif 000041
Ｌ2：常温（略２０℃）における最も離れた発光素子アレイチップの回路基板上の実装間隔［ｍｍ］
ρ：主走査方向解像度［ｄｐｉ］
Ｎ：発光素子アレイチップの発光点数
Ｍ：発光素子アレイ総数
α：回路基板の線膨張係数［／℃］
Ｔh：実使用における光書込みヘッドの最高温度［℃］
【請求項５】
前記回路基板の線膨張係数αは、式（５）を満足することを特徴とする請求項３または４に記載の光書き込みヘッド。
【数５】
2009214396.tif 000042
【請求項６】
前記回路基板は、金属ベースのプリント基板であることを特徴とする請求項５に記載の光書き込みヘッド。
【請求項７】
前記結像素子アレイが、ロッドレンズアレイ又は平板上のレンズアレイから構成される請求項１から６のいずれか１項に記載の光書き込みヘッド。
【請求項８】
前記発光素子アレイチップが、自己走査型発光素子アレイチップであることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の光書き込みヘッド。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の光書き込みヘッドを備える画像形成装置。
【請求項１０】
前記回路基板の温度に応じて、隣り合う発光素子アレイチップの最近接発光点の光量を補正する手段を設けたことを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記光書き込みヘッドを加熱する加熱手段を設けたことを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
画像形成の前に、前記光書き込みヘッドを常温（略２０℃）よりも高い温度に加熱するプロセスを設けたことを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
【数２】
2009214396.tif 000043
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
【数３】
2009214396.tif 000044
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
【数４】
2009214396.tif 000045
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
図２において、目標値５．４１９はプリント時の倍率誤差が０となる実装間隔を示している。従来例１においては、略２０℃で目標値からの誤差が０で、温度が上がるほど目標値から離れ、誤差が大きくなる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８５】
実施例１の式（３）において、Ｎ＝２５６、ρ＝１２００ｄｐｉ、α＝１.２×１０-5／℃、Ｔh＝６０℃のとき、常温（略２０℃）における任意の隣り合う発光素子アレイチップの回路基板上の実装間隔Ｌ１−１、Ｌ１−２、・・・Ｌ１−５７は全て、概略で５．４１７４ｍｍになるように、発光素子アレイチップＡｒ１、Ａｒ２、Ａｒ３・・・Ａｒ５８を配置、実装すれば良い。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８７】
実施例１の式（４）において、Ｎ＝２５６、Ｍ＝５８、ρ＝１２００ｄｐｉ、α＝１．２×１０-5／℃、Ｔh＝６０℃のとき、常温（略２０℃）におけるＬ２は、概略３１４．２０７ｍｍになるように、発光素子アレイチップＡｒ１、Ａｒ２、Ａｒ３・・・Ａｒ５８を配置、実装すれば良い。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９０】
図５において、目標値５．４１９はプリント時の倍率誤差が０となる実装間隔を示している。従来例２においては、略２０℃で目標値からの誤差が０で、温度が上がるほど目標値から離れ、誤差が大きくなる。
一方、本発明の実施例１では、実使用時の最高温度Ｔh（略６０℃）と常温（略２０℃）の中間温度（略４０℃）で倍率誤差は０となり、常温（略２０℃）および最高温度Ｔh（略６０℃）の時に誤差が最大となることを示している。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９５】
実施例１においては、式（５）を満足するαの範囲が、倍率誤差０．１％以下の範囲である。