JP2010247337A - 露光ヘッド、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光学部材の熱変形を抑制して、レンズの良好な光学特性の実現を可能とする技術を提供する。
【解決手段】発光素子が配設された発光素子基板と、導光孔が設けられるとともに、発光素子基板と当接する遮光部材と、発光素子から導光孔を通過した光が入射するレンズが配設された光学部材と、遮光部材と光学部材とを離間させて、光学部材を保持する保持部材と、を備えた。
【選択図】図５

Description

この発明は、発光素子からの光により被露光面を露光する露光ヘッドおよび当該露光ヘッドを用いた画像形成装置に関する。

従来から、発光素子とレンズとを用いて被露光面に光のスポットを形成して、被露光面を露光する露光ヘッドが提案されている。例えば、特許文献１記載の露光ヘッド（同文献のラインヘッド）では、複数のレンズがアレイ配置された光学部材（同文献のレンズアレイ）に対向して、発光素子が形成された発光素子基板（同文献のガラス基板）が設けられている。また、この発光素子基板では、複数の発光素子をグループ化したものが、レンズ毎に対向して配置されている。そして、発光素子は対向するレンズに向けて光を射出し、レンズの光学的作用により被露光面に光のスポットが形成される。なお、このスポット形成は、特許文献１記載のように複数枚のレンズの協働により実現されても良いし、１枚のレンズにより実現されても良い。

特開２００８−０３６９３７号公報

ところで、光の一部は、自身の射出源の発光素子に対向するレンズに向わずに、迷光となる場合がある。そして、このような迷光はいわゆるゴースト等の露光不良の一因となる。そこで、特許文献１にも記載されているような遮光部材を、発光素子基板と光学部材との間に設けることが考えられる。つまり、この遮光部材には、厚さ方向に導光孔が貫通形成されている。そして、発光素子に対して導光孔を開口させた状態で、遮光部材の裏側が発光素子基板に当接する。また、遮光部材の表側には光学部材が当接しており、光学部材のレンズに対して導光孔が開口している。したがって、発光素子が射出した光のうち導光孔を通過した光がレンズに入射する一方、迷光の多くは導光孔の内壁に当たって吸収される。こうして、迷光に起因した露光不良の発生を抑制することができる。しかしながら、遮光部材を設けるにあたっては次のような問題が発生する可能性があった。

つまり、発光素子は発光に伴なって発熱する性質を有するため、発光素子が発光を繰り返すと、発光素子基板の発光素子近傍の温度が上昇する。そして、この発光素子近傍の熱が遮光部材を介して光学部材にまで伝わって、光学部材が熱変形してしまい、レンズの光学特性が悪化してしまうおそれがあった。

この発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、光学部材の熱変形を抑制して、レンズの良好な光学特性の実現を可能とする技術の提供を目的とする。

本発明にかかる露光ヘッドは、上記目的を達成するために、発光素子が配設された発光素子基板と、導光孔が設けられるとともに、発光素子基板と当接する遮光部材と、発光素子から導光孔を通過した光が入射するレンズが配設された光学部材と、遮光部材と光学部材とを離間させて、光学部材を保持する保持部材と、を備えたことを特徴としている。

本発明にかかる画像形成装置は、上記目的を達成するために、発光素子が配設された発光素子基板、導光孔が設けられるとともに発光素子基板と当接する遮光部材、発光素子から導光孔を通過した光が入射するレンズが配設された光学部材、および遮光部材と光学部材とを離間させて光学部材を保持する保持部材を有する露光ヘッドと、レンズにより結像された光により露光される像担持体と、を有することを特徴としている。

このように構成された発明（露光ヘッド、画像形成装置）では、遮光部材と光学部材とを離間させて光学部材を保持する保持部材が備えられている。つまり、本発明は、光学部材を遮光部材から離間させることで、遮光部材から光学部材への熱伝導を抑えている。その結果、光学部材の熱変形が抑制されて、光学部材に配設されたレンズの良好な光学特性の実現が可能となっている。

ところで、露光ヘッドの使用環境によっては、露光ヘッドが振動源と一緒に配設されることがある。そして、この振動が露光ヘッドに伝わることで、光学部材も振動してしまい、良好な露光動作が実現できない可能性も考えられる。そこで、保持部材は、遮光部材の一方端側で発光素子基板と当接する一方側保持部と、遮光部材の他方端側で発光素子基板と当接する他方側保持部と、を有し、光学部材は、一方側保持部および他方側保持部に架設されるように構成しても良い。なぜなら、このように光学部材を一方側保持部および他方側保持部に架設して支持することで、光学部材をしっかりと支持して、露光ヘッド外部からの振動が光学部材に与える影響を小さくすることができるため、良好な露光動作の実現が図られるからである。

また、保持部材は、発光素子基板に固定され、遮光部材は一方側保持部および他方側保持部の間に配設されて、一方側保持部および他方側保持部と当接するように構成しても良い。このような構成を備えた露光ヘッドでは、一方側保持部および他方側保持部の間に配設された遮光部材を、これら一方側保持部および他方側保持部の両方に当接させることで、遮光部材の位置決めを簡便に行なうことができる。

また、遮光部材と光学部材との間に配設されて、遮光部材に支持される絞り部材を備え、絞り部材は、発光素子からレンズに入射する光を制限する開口絞りが配設されるように、露光ヘッドを構成することができる。ただし、このような構成では、絞り部材を介した遮光部材から光学部材への熱伝導を抑制することが望まれる。そこで、保持部材は、絞り部材と光学部材とを離間させるように露光ヘッドを構成することが好適である。

また、光学部材は、レンズを配設した光透過性基板を有するように構成することができる。つまり、例えば、光透過性基板としてガラスを用い、レンズを光硬化性樹脂で形成することができる。ただし、一般に異なる基材同士は、線膨張係数等の熱変形特性も異なる。したがって、互いに基材が異なるレンズと光透過性基板とで光学部材を構成した場合、温度上昇によって光学部材が反ってしまって、レンズの光学特性の悪化が顕著に現れる場合があった。そこで、このような構成の露光ヘッドに対しては、本発明を適用して、光学部材への熱伝導を抑制することが特に好適である。

本発明にかかるラインヘッドを装備した画像形成装置の一例を示す図。 図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図。 ラインヘッドの概略を示す斜視図。 厚さ方向からヘッド基板２９３を平面視した部分平面図。 第１実施形態にかかるラインヘッドのＡ−Ａ線部分断面図。 第２実施形態にかかるラインヘッドのＡ−Ａ線部分断面図。

第１実施形態
図１は本発明の第１実地形態にかかるラインヘッドを装備した画像形成装置の一例を示す図である。また、図２は図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。この装置は、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の４色のトナーを重ね合わせてカラー画像を形成するカラーモードと、ブラック（Ｋ）のトナーのみを用いてモノクロ画像を形成するモノクロモードとを選択的に実行可能な画像形成装置である。なお図１は、カラーモード実行時に対応する図面である。この画像形成装置では、ホストコンピューターなどの外部装置から画像形成指令がＣＰＵやメモリーなどを有するメインコントローラーＭＣに与えられると、このメインコントローラーＭＣはエンジンコントローラーＥＣに制御信号などを与えるとともに画像形成指令に対応するビデオデータＶＤをヘッドコントローラーＨＣに与える。このとき、メインコントローラーＭＣは、ヘッドコントローラーＨＣから水平リクエスト信号ＨＲＥＱを受け取る毎に、主走査方向ＭＤに１ライン分のビデオデータＶＤをヘッドコントローラーＨＣに与える。また、このヘッドコントローラーＨＣは、メインコントローラーＭＣからのビデオデータＶＤとエンジンコントローラーＥＣからの垂直同期信号Ｖsyncおよびパラメータ値とに基づき各色のラインヘッド２９を制御する。これによって、エンジン部ＥＧが所定の画像形成動作を実行し、複写紙、転写紙、用紙およびＯＨＰ用透明シートなどのシートに画像形成指令に対応する画像を形成する。

画像形成装置が有するハウジング本体３内には、電源回路基板、メインコントローラーＭＣ、エンジンコントローラーＥＣおよびヘッドコントローラーＨＣを内蔵する電装品ボックス５が設けられている。また、画像形成ユニット７、転写ベルトユニット８および給紙ユニット１１もハウジング本体３内に配設されている。また、図１においてハウジング本体３内右側には、２次転写ユニット１２、定着ユニット１３、シート案内部材１５が配設されている。なお、給紙ユニット１１は、装置本体１に対して着脱自在に構成されている。そして、該給紙ユニット１１および転写ベルトユニット８については、それぞれ取り外して修理または交換を行うことが可能な構成になっている。

画像形成ユニット７は、複数の異なる色の画像を形成する４個の画像形成ステーションＹ（イエロー用）、Ｍ（マゼンダ用）、Ｃ（シアン用）、Ｋ（ブラック用）を備えている。また、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、主走査方向ＭＤに所定長さの表面を有する円筒形の感光体ドラム２１を設けている。そして、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋそれぞれは、対応する色のトナー像を、感光体ドラム２１の表面に形成する。感光体ドラムは、軸方向が主走査方向ＭＤに平行もしくは略平行となるように配置されている。また、各感光体ドラム２１はそれぞれ専用の駆動モーターに接続され図中矢印Ｄ21の方向に所定速度で回転駆動される。これにより感光体ドラム２１の表面が、主走査方向ＭＤに直交もしくは略直交する副走査方向ＳＤに搬送されることとなる。また、感光体ドラム２１の周囲には、回転方向に沿って帯電部２３、ラインヘッド２９、現像部２５および感光体クリーナー２７が配設されている。そして、これらの機能部によって帯電動作、潜像形成動作及びトナー現像動作が実行される。したがって、カラーモード実行時は、全ての画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋで形成されたトナー像を転写ベルトユニット８が有する転写ベルト８１に重ね合わせてカラー画像を形成するとともに、モノクロモード実行時は、画像形成ステーションＫで形成されたトナー像のみを用いてモノクロ画像を形成する。なお、図１において、画像形成ユニット７の各画像形成ステーションは構成が互いに同一のため、図示の便宜上一部の画像形成ステーションのみに符号をつけて、他の画像形成ステーションについては符号を省略する。

帯電部２３は、その表面が弾性ゴムで構成された帯電ローラーを備えている。この帯電ローラーは帯電位置で感光体ドラム２１の表面と当接して従動回転するように構成されており、感光体ドラム２１の回転動作に伴って感光体ドラム２１に対して従動方向に周速で従動回転する。また、この帯電ローラーは帯電バイアス発生部（図示省略）に接続されており、帯電バイアス発生部からの帯電バイアスの給電を受けて帯電部２３と感光体ドラム２１が当接する帯電位置で感光体ドラム２１の表面を帯電させる。

ラインヘッド２９は感光体ドラム２１に対して離間して配置されており、ラインヘッド２９の長手方向は主走査方向ＭＤに平行もしくは略平行であるとともに、ラインヘッド２９の幅方向は副走査方向ＳＤに平行もしくは略平行である。このラインヘッド２９は複数の発光素子を備えており、各発光素子はヘッドコントローラーＨＣからのビデオデータＶＤに応じて発光する。そして、帯電した感光体ドラム２１表面に発光素子からの光が照射されることで、感光体ドラム２１表面に静電潜像が形成される。

現像部２５は、その表面にトナーを担持する現像ローラー２５１を有する。そして、現像ローラー２５１と電気的に接続された現像バイアス発生部（図示省略）から現像ローラー２５１に印加される現像バイアスによって、現像ローラー２５１と感光体ドラム２１とが当接する現像位置において、帯電トナーが現像ローラー２５１から感光体ドラム２１に移動してラインヘッド２９により形成された静電潜像が顕在化される。

このように上記現像位置において顕在化されたトナー像は、感光体ドラム２１の回転方向Ｄ２１に搬送された後、転写ベルト８１と各感光体ドラム２１が当接する１次転写位置ＴＲ1において転写ベルト８１に１次転写される。

また、この実施形態では、感光体ドラム２１の回転方向Ｄ21の１次転写位置ＴＲ1の下流側で且つ帯電部２３の上流側に、感光体ドラム２１の表面に当接して感光体クリーナー２７が設けられている。この感光体クリーナー２７は、感光体ドラムの表面に当接することで１次転写後に感光体ドラム２１の表面に残留するトナーをクリーニング除去する。

転写ベルトユニット８は、駆動ローラー８２と、図１において駆動ローラー８２の左側に配設される従動ローラー８３（ブレード対向ローラー）と、これらのローラーに張架され図示矢印Ｄ81の方向（搬送方向）へ循環駆動される転写ベルト８１とを備えている。また、転写ベルトユニット８は、転写ベルト８１の内側に、感光体カートリッジ装着時において各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋが有する感光体ドラム２１各々に対して一対一で対向配置される、４個の１次転写ローラー８５Ｙ，８５Ｍ，８５Ｃ，８５Ｋを備えている。これらの１次転写ローラー８５は、それぞれ１次転写バイアス発生部（図示省略）と電気的に接続される。そして、カラーモード実行時は、図１に示すように全ての１次転写ローラー８５Ｙ，８５Ｍ，８５Ｃ，８５Ｋを画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ側に位置決めすることで、転写ベルト８１を画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋそれぞれが有する感光体ドラム２１に押し遣り当接させて、各感光体ドラム２１と転写ベルト８１との間に１次転写位置ＴＲ1を形成する。そして、適当なタイミングで上記１次転写バイアス発生部から１次転写ローラー８５に１次転写バイアスを印加することで、各感光体ドラム２１の表面上に形成されたトナー像を、それぞれに対応する１次転写位置ＴＲ1において転写ベルト８１表面に転写してカラー画像を形成する。

一方、モノクロモード実行時は、４個の１次転写ローラー８５のうち、カラー１次転写ローラー８５Ｙ，８５Ｍ，８５Ｃをそれぞれが対向する画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃから離間させるとともにモノクロ１次転写ローラー８５Ｋのみを画像形成ステーションＫに当接させることで、モノクロ画像形成ステーションＫのみを転写ベルト８１に当接させる。その結果、モノクロ１次転写ローラー８５Ｋと画像形成ステーションＫとの間にのみ１次転写位置ＴＲ1が形成される。そして、適当なタイミングで前記１次転写バイアス発生部からモノクロ１次転写ローラー８５Ｋに１次転写バイアスを印加することで、各感光体ドラム２１の表面上に形成されたトナー像を、１次転写位置ＴＲ1において転写ベルト８１表面に転写してモノクロ画像を形成する。

さらに、転写ベルトユニット８は、モノクロ１次転写ローラー８５Ｋの下流側で且つ駆動ローラー８２の上流側に配設された下流ガイドローラー８６を備える。また、この下流ガイドローラー８６は、モノクロ１次転写ローラー８５Ｋが画像形成ステーションＫの感光体ドラム２１に当接して形成する１次転写位置ＴＲ1での１次転写ローラー８５Ｋと感光体ドラム２１との共通内接線上において、転写ベルト８１に当接するように構成されている。

駆動ローラー８２は、転写ベルト８１を図示矢印Ｄ81の方向に循環駆動するとともに、２次転写ローラー１２１のバックアップローラーを兼ねている。駆動ローラー８２の周面には、厚さ３mm程度、体積抵抗率が１０００ｋΩ・ｃｍ以下のゴム層が形成されており、金属製の軸を介して接地することにより、図示を省略する２次転写バイアス発生部から２次転写ローラー１２１を介して供給される２次転写バイアスの導電経路としている。このように駆動ローラー８２に高摩擦かつ衝撃吸収性を有するゴム層を設けることにより、駆動ローラー８２と２次転写ローラー１２１との当接部分（２次転写位置ＴＲ２）へのシートが進入する際の衝撃が転写ベルト８１に伝達しにくく、画質の劣化を防止することができる。

給紙ユニット１１は、シートを積層保持可能である給紙カセット７７と、給紙カセット７７からシートを一枚ずつ給紙するピックアップローラー７９とを有する給紙部を備えている。ピックアップローラー７９により給紙部から給紙されたシートは、レジストローラー対８０において給紙タイミングが調整された後、シート案内部材１５に沿って２次転写位置ＴＲ２に給紙される。

２次転写ローラー１２１は、転写ベルト８１に対して離当接自在に設けられ、２次転写ローラー駆動機構（図示省略）により離当接駆動される。定着ユニット１３は、ハロゲンヒータ等の発熱体を内蔵して回転自在な加熱ローラー１３１と、この加熱ローラー１３１を押圧付勢する加圧部１３２とを有している。そして、その表面に画像が２次転写されたシートは、シート案内部材１５により、加熱ローラー１３１と加圧部１３２の加圧ベルト１３２３とで形成するニップ部に案内され、該ニップ部において所定の温度で画像が熱定着される。加圧部１３２は、２つのローラー１３２１，１３２２と、これらに張架される加圧ベルト１３２３とで構成されている。そして、加圧ベルト１３２３の表面のうち、２つのローラー１３２１，１３２２により張られたベルト張面を加熱ローラー１３１の周面に押し付けることで、加熱ローラー１３１と加圧ベルト１３２３とで形成するニップ部が広くとれるように構成されている。また、こうして定着処理を受けたシートはハウジング本体３の上面部に設けられた排紙トレイ４に搬送される。

また、この装置では、ブレード対向ローラー８３に対向してクリーナー部７１が配設されている。クリーナー部７１は、クリーナーブレード７１１と廃トナーボックス７１３とを有する。クリーナーブレード７１１は、その先端部を転写ベルト８１を介してブレード対向ローラー８３に当接することで、２次転写後に転写ベルトに残留するトナーや紙粉等の異物を除去する。そして、このように除去された異物は、廃トナーボックス７１３に回収される。

図３は、ラインヘッドの概略を示す斜視図である。同図では、ラインヘッド２９の厚さ方向ＴＫＤの構成を理解しやすくするために、ラインヘッド２９の一部が断面で示されている。ここで、厚さ方向ＴＫＤは、長手方向ＬＧＤおよび幅方向ＬＴＤに垂直もしくは略垂直な方向であり、後述する発光素子２９５１が光を射出する側（つまり、ラインヘッド２９から感光体ドラム２１に向う側）を向いた方向とする。ラインヘッド２９は、長手方向ＬＧＤに長尺なヘッドフレーム２９１を備えており、このヘッドフレーム２９１の厚さ方向ＴＫＤの一方側で、第１レンズアレイＬＡ1および第２レンズアレイＬＡ2が保持されるとともに、ヘッドフレーム２９１の厚さ方向ＴＫＤの他方側でヘッド基板２９３が保持される。また、ヘッドフレーム２９１の内部には遮光部材２９７が配設されている。このように、ラインヘッド２９は、ヘッド基板２９３、遮光部材２９７、第１レンズアレイＬＡ1および第２レンズアレイＬＡ2をこの順番で厚さ方向ＴＫＤに配置した概略構成を備えている。次に、各部材の詳細な構成について、図３および図４を用いつつ説明する。なお、実施形態の説明において、厚さ方向ＴＫＤの下流側（図３の上側）を「（厚さ方向ＴＫＤの）一方側」と称し、厚さ方向ＴＫＤの上流側（図３の下側）を「（厚さ方向ＴＫＤの）他方側」と称する。また、基板あるいは平板の一方側の面を表面と称し、基板あるいは平板の他方側の面を裏面と称することとする。

図４は、厚さ方向からヘッド基板２９３を平面視した部分平面図であり、厚さ方向ＴＫＤの下流側（図３の上側）からヘッド基板２９３の裏面２９３−tを透視した場合に相当する。さらに、図４では、ヘッド基板２９３に形成された発光素子グループ２９５、遮光部材２９７に形成された導光孔２９７１、第１レンズアレイＬＡ1に形成された第１レンズＬＳ1および第２レンズアレイＬＡ2に形成された第２レンズＬＳ2の位置関係を示すために、導光孔２９７１、第１レンズＬＳ1および第２レンズＬＳ2がそれぞれ一点鎖線、二点鎖線、二点鎖線で併記されている。なお、導光孔２９７１、第１レンズＬＳ1および第２レンズＬＳ2についての図中記載は、これらの位置関係を示すためのものであり、導光孔２９７１、第１レンズＬＳ1および第２レンズＬＳ2がヘッド基板裏面２９３−t（図５）に形成されていることを示すものではない。

ヘッド基板２９３は光を透過するガラス基板で構成されており、ヘッド基板裏面２９３−tにはボトムエミッション型の有機ＥＬ（Electro-Luminescence）素子である発光素子２９５１が複数形成されている。これら複数の発光素子２９５１は、互いに同一波長の光ビームを感光体ドラム２１表面へ向けて射出する。また、図４に示すように、ヘッド基板裏面２９３−tに形成された複数の発光素子２９５１の配置態様は、グループ構造を有している。つまり、１５個の発光素子２９５１が長手方向ＬＧＤに２行千鳥で配置されて１個の発光素子グループ２９５が構成されており、さらに複数の発光素子グループ２９５が長手方向ＬＧＤに３行千鳥で離散的に配置されている。

より詳しくは、この配置態様は次のように説明することができる。つまり、各発光素子グループ２９５内では、１５個の発光素子２９５１が長手方向ＬＧＤの互いに異なる位置に配置されており、しかも長手方向ＬＧＤにおける位置が隣り合う２つの発光素子２９５１、２９５１の長手方向ＬＧＤへの距離は素子間距離Ｐelとなっている（言い換えれば、各発光素子グループ２９５内では、１５個の発光素子２９５１がピッチＰelで長手方向ＬＧＤに配置されている）。そして、素子間距離Ｐelよりも長いグループ間距離Ｐ295を空けて複数の発光素子グループ２９５が長手方向ＬＧＤに沿って離散的に並んで、１行の発光素子グループ行２９５Ｒが構成されている。さらに、３行の発光素子グループ行２９５Ｒ、２９５Ｒ、２９５Ｒが距離Ｄtだけ空けて幅方向ＬＴＤの異なる位置に離散的に配置されており、しかも、発光素子グループ行２９５Ｒ、２９５Ｒ、２９５Ｒのそれぞれは、長手方向ＬＧＤに距離Ｄgだけ相互にシフトされている。

ここで、素子間距離Ｐelは、対象となる２個の発光素子２９５１の幾何重心間の長手方向ＬＧＤにおける距離として求めることができる。また、グループ間距離Ｐ295は、対象となる２個の発光素子グループ２９５のうち、長手方向ＬＧＤの一方側の発光素子グループ２９５の他方側端部にある発光素子２９５１の幾何重心と、長手方向ＬＧＤの他方側の発光素子グループ２９５の一方側端部にある発光素子２９５１の幾何重心との長手方向ＬＧＤにおける距離として求めることができる。また、距離Ｄgは、長手方向ＬＧＤにおける位置が隣り合う２個の発光素子グループ２９５それぞれの幾何重心間の長手方向ＬＧＤにおける距離として求めることができる。また、距離Ｄtは、幅方向ＬＧＤにおける位置が隣り合う２個の発光素子グループ２９５それぞれの幾何重心間の幅方向ＬＴＤにおける距離として求めることができる。

このようにヘッド基板２９３の裏面２９３−tには、複数の発光素子グループ２９５が離散的に配置されている。一方、ヘッド基板２９３の表面２９３−hは、ヘッドフレーム２９１の厚さ方向ＴＫＤの他方側に、当接した状態で接着材により固定されているとともに、ヘッドフレーム２９１内部に配置された遮光部材２９７に当接している。なお、遮光部材２９７の厚さ方向の他方側は、ヘッド基板表面２９３−hに接着剤により固定されている。遮光部材２９７には厚さ方向ＴＫＤに貫通する導光孔２９７１が形成されており、この導光孔２９７１は厚さ方向ＴＫＤからの平面視において口径Ｄ2971の円形状を有している。また、各導光孔２９７１の内壁には黒色メッキが施されている。そして、遮光部材２９７には、発光素子グループ２９５毎に導光孔２９７１が１個づつ形成されており、すなわち、１個の発光素子グループ２９５に対して１個の導光孔２９７１が開口している。このように、遮光部材２９７は、導光孔２９７１を発光素子グループ２９５に開口させた状態でヘッド基板表面２９３−hに当接して固定されている。

遮光部材２９７の厚さ方向ＴＫＤの一方側では、略平板形状を有する第１レンズアレイＬＡ1が、ヘッドフレーム２９１の幅方向ＬＴＤにおける両辺部２９１Ａ、２９１Ｂに架設されている。この第１レンズアレイＬＡ1の裏面には、第１レンズＬＳ1が、各発光素子グループ２９５に対して１枚づつ形成されており、すなわち１個の発光素子グループ２９５に対して１枚の第１レンズＬＳ1が対向している。さらに、この第１レンズアレイＬＡ2の厚さ方向ＴＫＤの一方側では、略平板形状を有する第２レンズアレイＬＡ2が、ヘッドフレーム２９１の幅方向ＬＴＤにおける両辺部２９１Ａ、２９１Ｂに架設されている。この第２レンズアレイＬＡ2の裏面には、第２レンズＬＳ2が、各発光素子グループ２９５に対して１枚づつ形成されており、すなわち１個の発光素子グループ２９５に対して１枚の第２レンズＬＳ2が対向している。また、図４に示すように平面透視において、第１レンズＬＳ1および第２レンズＬＳ2は、導光孔口径Ｄ2971よりも大きい口径Ｄlsの円形状を有しており、第１レンズＬＳ1および第２レンズＬＳ2の内部に、導光孔２９７１がすっぽりと収まっている。

続いて、ラインヘッド２９の断面構造について詳述する。図５は、第１実施形態にかかるラインヘッドのＡ−Ａ線部分断面図である。上述のとおりヘッド基板裏面２９３−tには有機ＥＬ素子である発光素子２９５１（図５では記載を省略）が形成されており、この発光素子２９５１は封止部材２９４により封止されている。また、上述のとおり、ヘッド基板表面２９３−hには、ヘッドフレーム２９１の幅方向ＬＴＤの両辺部２９１Ａ、２９１Ｂが固定されている。しかも、これらフレーム辺部２９１Ａ、２９１Ｂの間隔は遮光部材２９７の幅と等しく設計されており、遮光部材２９７は、ヘッドフレーム２９１の幅方向ＬＴＤの両辺部２９１Ａ、２９１Ｂの間に嵌装されて、これらフレーム辺部２９１Ａ、２９１Ｂに当接している。つまり、本実施形態のラインヘッド２９では、フレーム辺部２９１Ａ、２９１Ｂの間に嵌装された遮光部材を、これらフレーム辺部２９１Ａ、２９１Ｂに当接させることで、遮光部材２９７の位置決めを簡便に行なえるように構成されている。

また、これらフレーム辺部２９１Ａ、２９１Ｂのそれぞれには、第１レンズアレイ支持部２９１２Ａ、２９１２Ｂおよび第２レンズアレイ支持部２９１３Ａ、２９１３Ｂが形成されている。具体的には、フレーム辺部２９１Ａ、２９１Ｂの厚さ方向ＴＫＤの他方側は、厚さ方向ＴＫＤに直交もしくは略直行する平面形状に仕上げられている。これに対して、フレーム辺部２９１Ａ、２９１Ｂの厚さ方向ＴＫＤの一方側は幅方向ＬＴＤ外側に向って昇る階段状に仕上げられている。また、フレーム辺部２９１Ａ、２９１Ｂに形成された各段の厚さ方向ＴＫＤの一方側面は、いずれも平らに仕上げられており厚さ方向ＴＫＤに直交もしくは略直交している。そして、フレーム辺部２９１Ａ、２９１Ｂに形成された各段が、第１レンズアレイ支持部２９１２Ａ、２９１２Ｂおよび第２レンズアレイ支持部２９１３Ａ、２９１３Ｂとして機能する。より詳細は次のとおりである。

フレーム辺部２９１Ａに形成された第１レンズアレイ支持部２９１２Ａとフレーム辺部２９１Ｂに形成された第１レンズアレイ支持部２９１２Ｂとは、いずれも同じ厚さＴ2912を有しており、これら第１レンズアレイ支持部２９１２Ａ、２９１２Ｂに第１レンズアレイＬＡ1が架設される。そして、第１レンズアレイ支持部２９１２Ａ、２９１２Ｂに当接した状態で、第１レンズアレイＬＡ1は、第１レンズアレイ支持部２９１２Ａ、２９１２Ｂそれぞれに接着剤により固定される。また、これら第１レンズアレイ支持部２９１２Ａ、２９１２Ｂの厚さＴ2912は、遮光部材２９７の厚さＴ297よりも厚いため、第１レンズアレイＬＡ1は遮光部材２９７に対して間隔ＣＬを空けて保持される。なお、この間隔ＣＬは、厚さＴ2912と厚さＴ297との差（Ｔ2912−Ｔ297）と略等しい。

フレーム辺部２９１Ａに形成された第２レンズアレイ支持部２９１３Ａとフレーム辺部２９１Ｂに形成された第２レンズアレイ支持部２９１３Ｂとは、いずれも同じ厚さＴ2913を有しており、これら第２レンズアレイ支持部２９１３Ａ、２９１３Ｂに第２レンズアレイＬＡ2が架設される。そして、第２レンズアレイ支持部２９１３Ａ、２９１３Ｂに当接した状態で、第２レンズアレイＬＡ2は、第２レンズアレイ支持部２９１３Ａ、２９１３Ｂそれぞれに接着剤により固定される。また、これら第２レンズアレイ支持部２９１３Ａ、２９１３Ｂの厚さＴ2913は、第１レンズアレイ支持部２９１２Ａ、２９１２Ｂの厚さＴ2912よりも厚いため、第２レンズアレイＬＡ2は第１レンズアレイＬＡ2に対して間隔を空けて保持される。

なお、レンズアレイＬＡ1、ＬＡ2は、いずれも裏面にレンズＬＳ1、ＬＳ2が形成された構成を備える。つまり、レンズアレイＬＡ1、ＬＡ2は、ガラスを基材とした光透過性のレンズアレイ基板ＳＢを備えており、このレンズアレイ基板ＳＢの裏面ＳＢ−tに樹脂製のレンズＬＳ1、ＬＳ2が形成される。このようなレンズアレイＬＡ1、ＬＡ2は従来から提案されている種々の方法で作成可能であり、例えば、金型を用いた方法で作成することができる。この方法では、レンズＬＳ1、ＬＳ2の形状に応じた凹部を有する金型がレンズアレイ基板ＳＢの裏面ＳＢ−tに当接した状態で、金型とレンズアレイ基板ＳＢとの間に光硬化性樹脂が充填される。そして、光硬化性樹脂に光が照射されると、当該樹脂が硬化して、レンズアレイ基板ＳＢにレンズＬＳ1、ＬＳ2が形成される。

このように、ラインヘッド２９では、導光孔２９７１、第１レンズＬＳ1および第２レンズＬＳ2からなる光学系が、発光素子グループ２９５毎に設けられている。したがって、発光素子グループ２９５が射出した光ビームは、導光孔２９７１を通過した後にレンズＬＳ1、ＬＳ2に入射する。また、レンズＬＳ1およびレンズＬＳ2は協働して結像光学系を構成しているため、発光素子グループ２９５が射出した光ビームは、これらレンズＬＳ1、ＬＳ2の結像作用により、スポットＳＰとして感光体ドラム２１表面に結像される。なお、結像光学系ＬＳ1、ＬＳ2は縮小した倒立像を形成する。

ここで、遮光部材２９７の機能について説明する。この遮光部材２９７は、いわゆる迷光がレンズＬＳ1、ＬＳ2に入射するのを抑制することを目的として設けられている。つまり、上述のとおり、各発光素子グループ２９５にはそれぞれ専用の結像光学系ＬＳ1、ＬＳ2が設けられている。このような構成では、光ビームは、それ自身の射出源である発光素子グループ２９５に設けられた結像光学系ＬＳ1、ＬＳ2にのみ入射して結像されることが望ましい。しかしながら、光ビームの一部には、その射出源である発光素子グループ２９５に設けられた結像光学系ＬＳ1、ＬＳ2に向わずに迷光となってしまうものもある。そして、このような迷光が、それ自身の射出源でない発光素子グループ２９５に設けられた結像光学系ＬＳ1、ＬＳ2に入射してしまうと、いわゆるゴーストが発生してしまうおそれがある。これに対して、この実施形態では、発光素子グループ２９５と結像光学系ＬＳ1、ＬＳ2との間に遮光部材２９７が設けられている。この遮光部材２９７には、内壁に黒色メッキが施された導光孔２９７１が発光素子グループ２９５に開口して設けられている。したがって、迷光の多くは、導光孔２９７１の内壁で吸収されることとなる。その結果、上述のゴーストを抑制して、良好な露光動作の実現が図られる。

そして、このラインヘッド２９は、特開２００８−０３６９３７の図１１に記載されている露光動作と同様にして、感光体ドラム２１の表面に潜像を形成する。つまり、感光体ドラム２１表面の副走査方向ＳＤへの移動に応じたタイミングで、各発光素子２９５１が発光することで、複数のスポットＳＰを主走査方向ＭＤに並べて形成する。

ところで、上述のような発光素子２９５１は発光に伴なって発熱する性質を有するため、発光素子２９５１が発光を繰り返すと、ヘッド基板２９３の発光素子近傍（図５の破線楕円で示した領域ＨＡ）の温度が上昇する。そして、この発光素子近傍ＨＡの熱が遮光部材２９７を介してレンズアレイＬＡ1にまで伝わって、レンズアレイＬＡ1が熱変形してしまい、レンズＬＳ1の光学特性が悪化してしまうおそれがあった。これに対して第１実施形態にかかるラインヘッド２９では、遮光部材２９７から離間させた状態でレンズアレイＬＡ1を保持するヘッドフレーム２９１が備えられている。つまり、このラインヘッド２９は、レンズアレイＬＡ1を遮光部材２９７から離間させることで、遮光部材２９７からレンズアレイＬＡ1への熱伝導を抑えている。その結果、レンズアレイＬＡ1の熱変形が抑制されて、レンズアレイＬＡ1に配設されたレンズＬＳ1の良好な光学特性の実現が可能となっている。

また、レンズアレイＬＡ2についても同様に、ヘッドフレーム２９１により遮光部材２９７から離間した状態で保持されている。したがって、レンズアレイＬＡ2への熱伝導もやはり抑えられており、レンズＬＳ2の良好な光学特性の実現が可能となっている。

ところで、ラインヘッド２９の使用環境によっては、ラインヘッド２９が振動源と一緒に配設されることがある。例えば、本実施形態では、ラインヘッド２９は、感光体ドラム２１用の駆動モーター等と一緒に画像形成装置内部に配設されている。したがって、モーターの振動がラインヘッド２９に伝わることで、レンズアレイＬＡ1、ＬＡ2も振動してしまい、良好な露光動作が実現できない可能性も考えられる。これに対して、第１実施形態のヘッドフレーム２９１は、遮光部材２９７の幅方向ＬＴＤの一方外側（一方端側）でヘッド基板に当接するフレーム辺部２９１Ａと、遮光部材２９７の幅方向ＬＴＤの他方外側（他方端側）でヘッド基板２９３に当接するフレーム辺部２９１Ｂとを有している。そして、これら両フレーム辺部２９１Ａ、２９１ＢにレンズアレイＬＡ1、ＬＡ2が架設されている。つまり、このように、レンズアレイＬＡ1、ＬＡ2を両フレーム辺部２９１Ａ、２９１Ｂに架設して支持することで、レンズアレイＬＡ1、ＬＡ2をしっかりと支持して、ラインヘッド２９外部からの振動がレンズアレイＬＡ1、ＬＡ2に与える影響を小さくすることができ、良好な露光動作の実現が図られている。

ところで、第１実施形態では、レンズＬＳ1、ＬＳ2と基材が異なるレンズアレイ基板ＳＢに、このレンズＬＳ1、ＬＳ2を形成して、レンズアレイＬＡ1、ＬＡ2を構成している。しかしながら、一般に異なる基材同士は、線膨張係数等の熱変形特性も異なる。したがって、このようにレンズアレイＬＡ1、ＬＡ2を構成した場合、温度上昇によってレンズアレイＬＡ1、ＬＡ2が反ってしまって、レンズＬＳ1、ＬＳ2の光学特性の悪化が顕著に現れる場合があった。そこで、このように構成されたレンズアレイＬＡ1、ＬＡ2を備えたラインヘッド２９に対しては、本発明を適用して、レンズアレイＬＡ1、ＬＡ2への熱伝導を抑制することが特に好適である。

第２実施形態
図６は、第２実施形態にかかるラインヘッドのＡ−Ａ線部分断面図である。第１実施形態と第２実施形態との差異は、遮光部材２９７と第１レンズアレイＬＡ1との間に、絞り平板２９８が設けられた点である。したがって、以下では、この差異点について主に説明することとし、共通する部分については共通符号を付して説明を省略する。

図６に示すように、遮光部材２９７の厚さ方向ＴＫＤの一方側には、絞り平板２９８が載置されて接着剤により固定されている。この絞り平板２９８には、厚さ方向ＴＫＤに貫通する開口絞りＤＡが、各発光素子グループ２９５毎に１個づつ形成されており、すなわち１個の発光素子グループ２９５に対して１個の開口絞りＤＡが開口している。また、厚さ方向ＴＫＤからの平面透視において、開口絞りＤＡは、導光孔口径Ｄ2971よりも小さい口径の円形状を有しており、導光孔２９７１の内部にすっぽりと納まるように配置されている。

このように、第２実施形態のラインヘッド２９では、導光孔２９７１、開口絞りＤＡ、第１レンズＬＳ1および第２レンズＬＳ2からなる光学系が、発光素子グループ２９５毎に設けられている。したがって、発光素子グループ２９５が射出した光ビームは、導光孔２９７１を通過した後に開口絞りＤＡで光量調整されて、レンズＬＳ1、ＬＳ2に入射する。また、レンズＬＳ1およびレンズＬＳ2は協働して結像光学系を構成しているため、発光素子グループ２９５が射出した光ビームは、これらレンズＬＳ1、ＬＳ2の結像作用により、スポットＳＰとして感光体ドラム２１表面に結像される。なお、結像光学系ＬＳ1、ＬＳ2は縮小した倒立像を形成する。

開口絞りＤＡの機能についてさらに詳述すると、この開口絞りＤＡは、レンズＬＳ1、ＬＳ2が所望の結像作用を発揮できるようにすることを目的として設けられている。つまり、開口絞りＤＡは、第１レンズＬＳ1に入射する光ビームの量を制限して、最終的に形成されるスポットＳＰの大きさ、形状、あるいはスポット形成に供する光の量を調整する。特に第２実施形態では、開口絞りＤＡは、レンズＬＳ1、ＬＳ2からなる結像光学系の前側焦点位置に配置されており、像側テレセントリックが実現されている。

そして、同図に示すように、この開口絞りＤＡが設けられた絞り平板２９８の厚さ方向ＴＫＤの一方側に、間隔ＣＬを空けて第１レンズアレイＬＡ1が支持されている。つまり、第１レンズアレイ支持部２９１２Ａ、２９１２Ｂの厚さＴ2912は、遮光部材２９７の厚さＴ297に絞り平板２９８の厚さを加えた厚さＴ2978よりも厚く、これら第１レンズアレイ支持部２９１２Ａ、２９１２Ｂに第１レンズアレイＬＡ1が架設されることで、間隔ＣＬが設けられている。なお、この間隔ＣＬは、厚さＴ2912と厚さＴ2978との差（Ｔ2912−Ｔ2978）と略等しい。

以上のように構成された第２実施形態のラインヘッド２９によれば、第１実施形態のラインヘッド２９と同様の効果が得ることができる他、さらに次のような効果が奏される。つまり、遮光部材２９７と第１レンズアレイＬＡ1との間に絞り平板２９８が設けられたラインヘッド２９では、絞り平板２９８を介した遮光部材２９７からレンズアレイＬＡ1への熱伝導を抑制することが望まれる。これに対して、第２実施形態のラインヘッド２９では、ヘッドフレーム２９１は、絞り平板２９８から離間させた状態でレンズアレイＬＡ1を保持しているため、絞り平板２９８を介したレンズアレイＬＡ1への熱伝導が抑えられ、レンズアレイＬＡ1の熱変形が抑制されている。その結果、レンズＬＳ1の良好な光学特性が実現可能となっている。

その他
以上のように、上記実施形態では、ラインヘッド２９が本発明の「露光ヘッド」に相当し、ヘッド基板２９３が本発明の「発光素子基板」に相当し、レンズアレイＬＡ1が本発明の「光学部材」に相当し、ヘッドフレーム２９１が本発明の「保持部材」に相当している。また、フレーム辺部２９１Ａが本発明の「一方側保持部」に相当し、フレーム辺部２９１Ｂが本発明の「他方側保持部」に相当している。また、絞り平板２９８が本発明の「絞り部材」に相当している。また、レンズアレイ基板ＳＢが本発明の「光透過性基板」に相当している。また、感光体ドラム２１が本発明の「像担持体」に相当している。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したものに対して種々の変更を加えることが可能である。例えば、上記実施形態では、ヘッドフレーム２９１は、ヘッド基板表面２９３−ｈでヘッド基板２９３を保持していた。しかしながら、ヘッド基板裏面２９３−tを当接保持する保持部をヘッドフレーム２９１に形成し、ヘッド基板裏面２９３−tからヘッド基板２９３を保持するようにヘッドフレーム２９１を構成しても良い。

また、上記実施形態では、ヘッドフレーム２９１は、レンズアレイＬＡ1、ＬＡ2の裏面（つまり、レンズアレイ基板ＳＢの裏面ＳＢ−t）でレンズアレイＬＡ1、ＬＡ2を保持していた。しかしながら、レンズアレイＬＡ1、ＬＡ2の表面を当接保持する保持部をヘッドフレーム２９１に形成し、レンズアレイＬＡ1、ＬＡ2を表面から保持するようにヘッドフレーム２９１を構成しても良い。

また、上記実施形態では、第１レンズＬＳ1と第２レンズＬＳ2の２枚のレンズで１個の結像光学系が構成されている。しかしながら、結像光学系を構成するレンズの枚数はこれに限られず、例えば、第１レンズＬＳ1のみで１個の結像光学系を構成して、第２レンズＬＳ2を排しても良い。

また、上記第２実施形態では、像側テレセントリックが実現されていた。しかしながら、像側テレセントリックとは異なる光学的特性を実現するように構成しても良い。

また、上記実施形態では、レンズアレイＬＡ1、ＬＡ2の裏面にレンズＬＳ1、ＬＳ2が形成されていた。しかしながら、例えば、レンズアレイＬＡ1、ＬＡ2の表面にレンズＬＳ1、ＬＳ2が形成されても良い。

また、上記実施形態では、レンズアレイＬＡ1、ＬＡ2は、ガラス製のレンズアレイ基板ＳＢに樹脂製のレンズＬＳ1、ＬＳ2を形成したものであった。しかしながら、レンズアレイＬＡ1、ＬＡ2を１つの材料で一体的に構成することもできる。

また、上記実施形態では、レンズアレイＬＡ1、ＬＡ2は接着剤によりヘッドフレーム２９１に固定されていたが、これらの固定方法は接着剤によるものに限られず、例えばネジ止めによって実行されても良い。

また、上記実施形態では、ヘッドフレーム２９１は接着剤によりヘッド基板２９３に固定されていたが、これらの固定方法は接着剤によるものに限られず、例えばネジ止めによって実行されても良い。

また、上記第２実施形態では、絞り平板２９８は接着剤により遮光部材２９７に固定されていたが、これらの固定方法は接着剤によるものに限られず、例えばネジ止めによって実行されても良い。

また、上記実施形態では、遮光部材２９７は、ヘッドフレーム２９１の幅方向ＬＴＤの両辺部２９１Ａ、２９１Ｂの間に嵌装されて、これらフレーム辺部２９１Ａ、２９１Ｂに当接している。しかしながら、遮光部材２９７と、フレーム辺部２９１Ａ、２９１Ｂとの間に間隔を設けても良い。

また、上記実施形態では、複数の発光素子グループ２９５は３行千鳥で配置されていたが、複数の発光素子グループ２９５の配置態様はこれに限られない。

また、上記実施形態では、１５個の発光素子２９５１から発光素子グループ２９５が構成されている。しかしながら、発光素子グループ２９５を構成する発光素子２９５１の個数はこれに限られない。

また、上記実施形態では、発光素子グループ２９５内において、複数の発光素子２９５１が２行千鳥で配置されていたが、発光素子グループ２９５内での複数の発光素子２９５１の配置態様はこれに限られない。

また、遮光部材２９７についても種々の変更が可能である。つまり、例えば、２００８−３０７８８５号公報に記載のように、発光素子グループ２９５毎に孔を１個づつ設けた薄い平板で遮光板を構成し、この遮光板を厚さ方向ＴＫＤに間隔を空けて並べた遮光部材２９７を用いることもできる。

また、上記実施形態では、発光素子２９５１として有機ＥＬ素子が用いられている。しかしながら、有機ＥＬ素子以外のものを発光素子２９５１として用いても良く、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を発光素子２９５１として用いても良い。

２１…感光体ドラム、 ２９…ラインヘッド、 ２９１…ヘッドフレーム、 ２９１Ａ，２９１Ｂ…フレーム辺部、 ２９１２Ａ，２９１２Ｂ…第１レンズアレイ支持部、 ２９１３Ａ，２９１３Ｂ…第２レンズアレイ支持部、 ２９３…ヘッド基板、 ２９５…発光素子グループ、 ２９５１…発光素子、 ２９７…遮光部材、 ２９７１…導光孔、 ２９８…絞り平板、 ＤＡ…開口絞り、 ＬＡ1…レンズアレイ、 ＬＡ2…レンズアレイＬＡ2、 ＬＳ1…レンズ、 ＬＳ2…レンズ、 ＳＢ…レンズアレイ基板、 ＴＫＤ…厚さ方向

Claims (7)

1. 発光素子が配設された発光素子基板と、
   導光孔が設けられるとともに、前記発光素子基板と当接する遮光部材と、
   前記発光素子から前記導光孔を通過した光が入射するレンズが配設された光学部材と、
   前記遮光部材と前記光学部材とを離間させて、前記光学部材を保持する保持部材と、
   を備えたことを特徴とする露光ヘッド。
2. 前記保持部材は、前記遮光部材の一方端側で前記発光素子基板と当接する一方側保持部と、前記遮光部材の他方端側で前記発光素子基板と当接する他方側保持部と、を有し、
   前記光学部材は、前記一方側保持部および前記他方側保持部に架設される請求項１に記載の露光ヘッド。
3. 前記保持部材は、前記発光素子基板に固定され、
   前記遮光部材は前記一方側保持部および前記他方側保持部の間に配設されて、前記一方側保持部および前記他方側保持部と当接する請求項２に記載の露光ヘッド。
4. 前記遮光部材と前記光学部材との間に配設されて、前記遮光部材に支持される絞り部材を備え、
   前記絞り部材は、前記発光素子から前記レンズに入射する光を制限する開口絞りが配設され、
   前記保持部材は、前記絞り部材と前記光学部材とを離間させる請求項１ないし３のいずれか一項に記載の露光ヘッド。
5. 前記光学部材は、前記レンズを配設した光透過性基板を有する請求項１ないし４のいずれか一項に記載の露光ヘッド。
6. 前記光透過性基板はガラスであり、前記レンズは光硬化性樹脂である請求項５に記載の露光ヘッド。
7. 発光素子が配設された発光素子基板、導光孔が設けられるとともに前記発光素子基板と当接する遮光部材、前記発光素子から前記導光孔を通過した光が入射するレンズが配設された光学部材、および前記遮光部材と前記光学部材とを離間させて前記光学部材を保持する保持部材を有する露光ヘッドと、
   前記レンズにより結像された光により露光される像担持体と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。

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