JPH06344596A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】レンズプレートに支持されるレンズとベースプ
レートに載置される発光ダイオード素子アレイとの位置
合わせを完全とするとともに各レンズを通過する光を平
行光に近づけて焦点深度を深いものとし、感光体に鮮明
で、且つ正確な潜像を形成することができる小型の画像
形成装置を提供することにある。 【構成】複数個のレンズ６を所定の間隔で直線状に配列
支持した第1 のレンズプレート３と、多数の発光ダイオ
ード素子アレイ２が直線状に配列載置されたベースプレ
ート１とから成り、前記第１のレンズプレート３とベー
スプレート１とを各レンズ６と各発光ダイオード素子ア
レイ２とが１対１に対応するように併設させた画像形成
装置であって、前記レンズ６を支持する第１のレンズプ
レート３と発光ダイオード素子アレイ２が載置されるベ
ースプレート１の熱膨張係数を実質的に同一とするとと
もに第１のレンズプレート３上に複数個の光路調整用レ
ンズ８を所定間隔で直線状に配列支持した第２のレンズ
プレート４を配した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子写真式プリンタなど
の記録装置の光源として使用される画像形成装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】近時、情報処理技術並びに通信技術の進
展に伴い普通紙に任意の漢字や図形を高速度、高品質で
大量に出力することができる小型で、且つ安価な電子写
真式プリンタが要求されている。そのためこの要求に対
処すべくプリンタの光源として電気絶縁性基板の一主面
に複数個の発光ダイオード素子（ＬＥＤ）を直線状に配
列搭載して成る光プリンタヘッドを使用した電子写真式
プリンタが小型、高解像度のものとして提案されてい
る。

【０００３】この従来の電子写真式プリンタに使用され
ている画像形成装置としての光プリンタヘッドは通常、
複数個のレンズを所定の間隔で直線状に配列支持したポ
リカーボネート等の樹脂から成るレンズプレートと、多
数の発光ダイオード素子アレイが直線状に配列載置され
た酸化アルミニウム質焼結体やガラス等から成るベース
プレートとを各レンズと各発光ダイオード素子アレイと
が１対１に対応するように併設させた構造を有してお
り、各発光ダイオード素子アレイの発光ダイオード素子
を外部電気信号に対応させて個々に選択的に発光させる
とともに、該各発光ダイオード素子が発光した光をレン
ズを介して外部の感光体面に照射結像させ、感光体に潜
像を形成させることによって電子写真式プリンタの光源
として機能する。

【０００４】尚、前記ベースプレート上に直線状に配列
載置される発光ダイオード素子アレイは一般にその内部
に６４個の発光ダイオード素子が直線状に配列されて構
成されており、Ｂ４サイズの電子写真式プリンタの光源
として使用する場合には前記発光ダイオード素子アレイ
はその３２個が各々を各レンズに１対１に対応するよう
にしてベースプレート上に載置されることとなる。

【０００５】また前記レンズプレートに支持された各レ
ンズとベースプレートに載置された各発光ダイオード素
子アレイはその両者の位置にズレが発生すると感光体面
に結像される像ににじみや白スジ、黒スジ等を発生して
鮮明で、正確な潜像を形成することが不可となることか
ら各レンズと各発光ダイオード素子アレイとは極めて高
精度に位置合わせする必要がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の画像形成装置においては、レンズを支持するポリカ
ーボネート等の樹脂から成るレンズプレートと発光ダイ
オード素子アレイが載置される酸化アルミニウム質焼結
体やガラス等から成るベースプレートの熱膨張係数が各
々、1.0 ×10^-5/ ℃、4.0 〜7.5 ×10^-6/ ℃であり、大
きく相違することから電子写真式プリンタの光源として
使用している際、レンズプレートとベースプレートの両
者に熱が印加されるとレンズプレートがベースプレート
に比して大きく熱膨張し、その結果、レンズプレートに
支持されるレンズとベースプレートに載置される発光ダ
イオード素子アレイとの間に位置ズレを生じ、感光体面
に鮮明で正確な潜像を形成することができないという欠
点を有していた。

【０００７】また従来の画像形成装置は電子写真式プリ
ンタの小型化に対応させてレンズプレートに支持された
各レンズの焦点距離を短いものとなしてあり、そのため
レンズプレートと感光体面との距離、発光ダイオード素
子アレイのベースプレートへの載置位置等に若干の位置
ズレが発生すると感光体面に結像される像に容易ににじ
みや白スジ、黒スジ等が発生してしまい、その結果、感
光体に鮮明で、正確な潜像を形成することが不可となる
欠点も有していた。

【０００８】

【発明の目的】本発明は上記欠点に鑑み案出されたもの
で、その目的はレンズプレートに支持されるレンズとベ
ースプレートに載置される発光ダイオード素子アレイと
の位置合わせを完全とするとともに各レンズを通過する
光を平行光に近づけて焦点深度を深いものとし、感光体
に鮮明で、且つ正確な潜像を形成することができる小型
の画像形成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】本発明は複数個のレンズ
を所定の間隔で直線状に配列支持した第1 のレンズプレ
ートと、多数の発光ダイオード素子アレイが直線状に配
列載置されたベースプレートとから成り、前記第１のレ
ンズプレートとベースプレートとを各レンズと各発光ダ
イオード素子アレイとが１対１に対応するように併設さ
せた画像形成装置であって、前記レンズを支持する第１
のレンズプレートと発光ダイオード素子アレイが載置さ
れるベースプレートの熱膨張係数を実質的に同一とする
とともに第１のレンズプレート上に複数個の光路調整用
レンズを所定間隔で直線状に配列支持した第２のレンズ
プレートを配したことを特徴とするものである。

【００１０】

【作用】本発明の画像形成装置によればレンズを支持す
るレンズプレートと画像素子アレイが載置されるベース
プレートの熱膨張係数を実質的に同一となしたことから
レンズプレートとベースプレートの両者に熱が印加され
てもレンズプレートとベースプレートは略同一の量だけ
熱膨張し、その結果、各レンズと各画像素子アレイとの
位置に位置ズレが発生することはなく、各発光ダイオー
ド素子の発する光はレンズを介して感光体面に正確に結
像され、感光体に鮮明で、且つ正確な潜像を形成するこ
とが可能となる。

【００１１】またレンズプレート上に光路調整用レンズ
を配したことから各レンズを通過した発光ダイオード素
子の光は平行光に近くなって焦点深度が深くなり、その
結果、レンズプレートと感光体面との距離、発光ダイオ
ード素子アレイのベースプレートへの載置位置等に若干
の位置ズレが発生しても感光体面に発光ダイオード素子
の発する光を正確に結像されることができ、これによっ
て感光体に鮮明で、正確な潜像を形成することが可能と
なる。

【００１２】

【実施例】次に本発明を添付図面に基づき詳細に説明す
る。図１は本発明の画像形成装置としての光プリンタヘ
ッドの一実施例を示し、1はベースプレート、2 は発光
ダイオード素子アレイ、3 は第1 のレンズアレイ、4 は
第2 のレンズアレイである。

【００１３】前記ベースプレート1 はガラスエポキシ樹
脂等の電気絶縁材料から成り、その上面に複数個の発光
ダイオード素子アレイ2 が直線状に配列搭載されてい
る。

【００１４】前記ペースプレート1 は発光ダイオード素
子アレイ2 を支持する支持部材として作用を為し、例え
ばガラス繊維中にゾル状としたエポキシ樹脂を流し込
み、しかる後、前記エポキシ樹脂を熱硬化させることに
よって製作されている。

【００１５】また前記ベースプレート1 上に配列載置さ
れている発光ダイオード素子アレイ2 は複数個の発光ダ
イオード素子2aから成り、該発光ダイオード素子2aは外
部電気信号に対応して個々に選択的に発光し、発光した
光を感光体5 表面に照射することによって感光体5 に画
像を形成するための潜像を形成する。

【００１６】前記発光ダイオード素子2aはGaAsP 系、Ga
P 系の発光ダイオードが使用され、例えば、GaAsP 系の
発光ダイオードの場合には、まずGaAsの基板を炉中にて
高温に加熱するとともにAsH ₃ ( アルシン) とPH₃ ( ホ
スヒン) とGa( ガリウム) を適量に含むガスを接触させ
て基板表面にn 型半導体のGaAsP(ガリウムー砒素ーリ
ン) の単結晶を成長させ、次にGaAsP 単結晶表面にSi₃
N ₄ ( 窒化シリコン) の窓付膜を被着させるとともに該
窓部にZn( 亜鉛) 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 型半導体を形成し、pn
接合をもたすことによって形成される。

【００１７】尚、前記発光ダイオード素子2aはB4サイズ
の光プリンタヘッドの場合、2048個(1mm当たり8 個) が
直線状に配列されており、具体的には64個の発光ダイオ
ードを一単位とした発光ダイオードアレイ2 を32個、直
線状に配列することによって2048個の発光ダイオード素
子2aがベースプレート1 上に配列されている。

【００１８】また前記発光ダイオード素子アレイ2 が載
置されたベースプレート1 はその上部に一定距離を隔て
て第1 のレンズアレイ3 が併設されており、該第1 のレ
ンズアレイ3 には複数個の穴3aが直線状に配列形成され
ているとともに穴3aを塞ぐようにしてレンズ6 が樹脂等
の接着剤を介して接着固定されている。

【００１９】前記第1 のレンズプレート3 は上面に複数
個のレンズ6 を所定の間隔で支持する支持部材として作
用し、また穴3aは発光ダイオード素子アレイ2 の各発光
ダイオード素子2aが発する光をレンズ6 へ透過させる作
用を為す。

【００２０】前記第1 のレンズプレート3 は、例えばガ
ラスエポキシ樹脂等の発光ダイオード素子アレイ2 が載
置されるベースプレート1 と熱膨張係数が実質的に同じ
材質で形成されており、第1 のレンズプレート3 の熱膨
張係数がベースプレート1 の熱膨張係数と実質的に同一
であることか電子写真式プリンタの光源として使用した
際、第1 のレンズプレート3 とベースプレート1 の両者
に熱が印加されても第1 のレンズプレート3 とベースプ
レート1 とは略同一の量だけ熱膨張して各レンズ6 と各
発光ダイオード素子アレイ2 との間に位置ズレが発生す
ることはなく、その結果、各発光ダイオード素子2aが発
する光はレンズ6 を介して感光体面に正確、且つ鮮明に
結像し、感光体5 に高品質の潜像を形成させることが可
能となる。

【００２１】また前記第1 のレンズプレート3 に支持さ
れた各レンズ6 は各発光ダイオード素子2aが発する光を
感光体5 に照射結像させる作用を為し、アクリル樹脂や
ポリカーボネート樹脂等の透明樹脂、或いはガラス等の
透明無機物で形成された非球面レンズが好適に使用され
る。

【００２２】尚、前記各レンズ6 はその外表面の一部を
樹脂等の接着剤を介して第1 のレンズプレート3 に接着
することによって第1 のレンズプレート3 に所定間隔で
直線状に接着されている。

【００２３】また前記発光ダイオード素子アレイ2 が載
置されたベースプレート1 及びレンズ6 が支持されてい
る第1 のレンズアレイ3 はその各々をガラスエポキシ樹
脂等から成る一対の支持体7 、7 に接合させることによ
って各発光ダイオード素子アレイ2 と各レンズ6 とが所
定距離を隔てて１対１に対応するように併設されてい
る。

【００２４】前記一対の支持体7 、7 はその上部に第1
の基準面7aを、下部に第2 の基準面7bを有しており、支
持体7 、7 の第1 基準面7aに第1 のレンズプレート3 の
下面外周部を、支持体7 、7 の第2 の基準面7bにベース
プレート1 の上面外周部を当接固定させることによって
各発光ダイオード素子アレイ2 と各レンズ6 とは間に所
定距離を隔てて１対１に対応するようになっている。

【００２５】更に前記一対の支持体7 、7 の上部には複
数個の光路調整用レンズ8 を所定間隔で直線状に配列支
持した第2 のレンズプレート4 が取着されており、該第
2 のレンズプレート4 には複数個の穴4aが直線状に配列
形成されているとともに穴4aを塞ぐようにして光路調整
用レンズ8 が樹脂等の接着剤を介して接着固定されてい
る。

【００２６】前記第2 のレンズプレート4 は上面に複数
個の光路調整用レンズ8 を所定の間隔で支持する支持部
材として作用し、また穴4aはレンズ6 を通過した各発光
ダイオード素子2aからの光を光路調整用レンズ8 に透過
させる作用を為す。

【００２７】前記第2 のレンズプレート4 は例えばガラ
スエポキシ樹脂等の第１のレンズプレート3 及びベース
プレート1 と熱膨張係数が実質的に同じ材質で形成され
ており、第2 のレンズプレート4 の熱膨張係数が第1 の
レンズプレート3 及びベースプレート1 の熱膨張係数と
実質的に同一であることか電子写真式プリンタの光源と
して使用した際、第2 のレンズプレート4 、第1 のレン
ズプレート3 及びベースプレート1 の各々に熱が印加さ
れて第2 のレンズプレート4 と第1 のレンズプレート3
とベースプレート1 は略同一の量だけ熱膨張し、その結
果、各光路調整用レンズ8 と各レンズ6 と各発光ダイオ
ード素子アレイ2 との間に位置ズレが発生することはな
く、各発光ダイオード素子2aが発する光をレンズ6 及び
光路調整用レンズ8 を介して感光体面に正確、且つ鮮明
に結像させ、感光体5 に高品質の潜像を形成することが
可能となる。

【００２８】また前記第2 のレンズプレート4 に支持さ
れた各光路調整用レンズ8 は各レンズ6 を通過する発光
ダイオード素子2aの光の光路( 図1 に点線で表示) を平
行光に近づける補正を行い、各光路調整用レンズ8 で補
正された光は焦点深度が深いものとなって第1 のレンズ
プレート3 と感光体5 との距離、発光ダイオード素子ア
レイ2 のベースプレート1 への載置位置等に若干の位置
ズレが発生しても感光体5 には発光ダイオード素子2aの
発する光が正確に結像され、その結果、感光体5 に鮮明
で、且つ正確な潜像を形成することが可能となる。

【００２９】尚、前記各光路調整用レンズ8 はアクリル
樹脂やポリカーボネート樹脂等の透明樹脂、或いはガラ
ス等の透明無機物で形成された非球面レンズが好適に使
用される。

【００３０】また前記各光路調整用レンズ8 はその外表
面の一部を樹脂等の接着剤を介して第2 のレンズプレー
ト4 に接着することによって第2 のレンズプレート4 に
所定間隔で直線状に接着されている。

【００３１】かくして本発明の画像形成装置によればベ
ースプレート1 上に直線状に配列された複数個の発光ダ
イオード素子2aを外部電気信号に対応させて個々に選択
的に発光させ、該発光した光を第1 のレンズアレイ3 及
び第2 のレンズレイ4 を介し感光体5 に照射させること
によって画像形成装置として機能する。

【００３２】尚、本発明は上述の実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種
々の変更は可能であり、例えば上述の実施例ではベース
プレート1 と第1 及び第2 のレンズプレート3 、4 の各
々をガラスエポキシ樹脂で形成したが、ベースプレート
1 と第1 及び第2 のレンズプレート3 、4 はその各々の
熱膨張係数が実質的に同一となる材料であれば、如何な
る材料も使用でき、ベースプレート1 がガラスエポキシ
樹脂から成る際には第1 及び第2 のレンズプレート3 、
4 はガラスエポキシ樹脂の他にガラス繊維強化ナイロン
やガラス繊維強化ポリフェニレンサルファイド樹脂やガ
ラス繊維強化アクリロニトリル= ブタジエン= スチレン
共重合体、或いはこれらの材料のうち少なくとも2 種を
選択混合した材料であってもよい。

【００３３】また前記ベースプレート1 と第1 のレンズ
プレート3 との間で、且つ隣接する発光ダイオード素子
アレイ2 間に遮光板9 を配しておくと、各発光ダイオー
ド素子アレイ2 の発光ダイオード素子2aが発する光は隣
接する発光ダイオード素子アレイ2 側に漏れようとして
もその漏れは前記遮光板9 で完全に遮断され、その結
果、各発光ダイオード素子アレイ2 の発光ダイオード素
子2aが発する光はそれに１対１で対応するレンズ6 及び
光路調整用レンズ8 を介してのみ感光体5 に照射結像さ
れ、感光体5 には不要な光の照射によるにじみ等が皆無
となって、極めて鮮明な潜像を形成することが可能とな
る。従って、前記ベースプレート1 と第1のレンズプレ
ート3 との間で、且つ隣接する発光ダイオード素子アレ
イ2 間には遮光板9 を配しておくことが好ましい。

【００３４】

【発明の効果】本発明の画像形成装置によれば、レンズ
を支持するレンズプレートと画像素子アレイが載置され
るベースプレートの熱膨張係数を実質的に同一となした
ことからレンズプレートとベースプレートの両者に熱が
印加されてもレンズプレートとベースプレートは略同一
の量だけ熱膨張し、その結果、各レンズと各画像素子ア
レイとの位置に位置ズレが発生することはなく、各発光
ダイオード素子の発する光はレンズを介して感光体面に
正確に結像され、感光体に鮮明で、且つ正確な潜像を形
成することが可能となる。

【００３５】またレンズプレート上に光路調整用レンズ
を配したことから各レンズを通過した発光ダイオード素
子の発した光は平行光に近くなって焦点深度が深くな
り、その結果、レンズプレートと感光体面との距離、発
光ダイオード素子アレイのベースプレートへの載置位置
等に若干の位置ズレが発生しても感光体面に発光ダイオ
ード素子の発する光を正確に結像されることができ、こ
れによって感光体に鮮明で、正確な潜像を形成すること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置としての光プリンタヘッ
ドの一実施例を示す要部拡大断面図である。

【図２】図１のＸーＸ線断面図である。

【符号の説明】

１・・・・ベースプレート ２・・・・発光ダイオードアレイ ２ａ・・・発光ダイオード ３・・・・第１のレンズアレイ ４・・・・第２のレンズアレイ ６・・・・レンズ ８・・・・光路調整用レンズ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｎ 1/036 Ａ 8721−5Ｃ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数個のレンズを所定の間隔で直線状に配
   列支持した第1 のレンズプレートと、多数の発光ダイオ
   ード素子アレイが直線状に配列載置されたベースプレー
   トとから成り、前記第１のレンズプレートとベースプレ
   ートとを各レンズと各発光ダイオード素子アレイとが１
   対１に対応するように併設させた画像形成装置であっ
   て、前記レンズを支持する第１のレンズプレートと発光
   ダイオード素子アレイが載置されるベースプレートの熱
   膨張係数を実質的に同一とするとともに第１のレンズプ
   レート上に複数個の光路調整用レンズを所定間隔で直線
   状に配列支持した第２のレンズプレートを配したことを
   特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】前記第２のレンズプレートの熱膨張係数を
   第１のレンズプレート及びベースプレートの熱膨張係数
   に対し実質的に同一となしたことを特徴とする請求項１
   に記載の画像形成装置。