JP7388247B2 - 光書込装置の製造方法、光書込装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、光書込装置の製造方法、光書込装置及び画像形成装置に関する。

従来、用紙上に画像を形成するプリンターや複写機が知られている。これらプリンターや複写機に代表される画像形成装置は、光書込装置を用いて静電潜像を形成し、形成された静電潜像によりトナー画像を作成し、そのトナー画像を定着器により加熱及び加圧して用紙上に定着させることで、用紙上に画像を形成する。

光書込装置は、複数の発光点（例えば、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ）からなる発光点群を主方向及び副方向に２次元的に複数配置した発光基板と、発光点群に対して１対１で対向配置された結像レンズを有するレンズアレイユニットと、を備えて構成されている。
例えば、感光体の曲率に合わせて、１枚の発光基板上に、各発光素子（発光点）を光軸方向の位置が異なるように配置した構成が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
また、１枚の発光基板上に、各発光素子（発光点）を隣接する発光素子列に積層されている発光素子の数が異なるように配置した構成が開示されている（例えば、特許文献２参照）。

このような光書込装置においては、通常、発光点から射出された光束が結像レンズを通過し、感光体受光面上でビームが形成される。この際、ビームの結像状態に応じて、画像品質が変化してしまうため、ビーム結像状態が良好であることが重要となる。例えば、発光素子として円形のＯＬＥＤを用いている場合、理想的なビーム結像状態は、ビーム直径が「発光素子の円の直径」×「結像光学系の倍率」に相当し、ビーム形状がフラットトップな形状であることが望ましい。もし、レンズアレイユニットと発光基板とが不適切な位置・角度で配置されていた場合、ビームが崩れてしまうため、画像品質の劣化につながってしまう。光書込装置においては、高い画像品質を得るためにも良好なビーム結像状態を実現するのが必要不可欠であるため、感光体、発光基板及びレンズアレイユニットの配置が重要となる。

特開２００８－２２１７０７号公報 特開２０１４－１７２２５７号公報

通常、レンズアレイユニットに用いるレンズアレイは、熱プレスによる成形にて製造されることが多いため、成形時の温度分布ムラが生じてしまい、成形品であるレンズアレイには二次曲線に近い形のたわみが発生してしまう。このレンズアレイのたわみは、レンズアレイユニット化する際に矯正されるが、それでもある程度のたわみは残存してしまう。残存たわみを有するレンズアレイユニットを設計値通りに配置しても、残存たわみの影響で良好なビーム結像状態が得られないため、結果として画像品質が低下してしまう。

もし、特許文献１、２記載の構成のように、発光基板が１枚で構成されていれば、発光基板の位置を光軸方向前後に動かすことで、レンズアレイユニットの残存たわみの影響を吸収することができる。具体的には、まず、発光基板内の発光素子を発光させ、残存たわみを有するレンズアレイユニットを通過して得られたビームを観測できる状態を実現する。その状態で発光基板を光軸方向の前後に動かし、デフォーカス量とビーム結像状態の変化の挙動を見極め、ビーム直径が最小近傍となる位置に発光基板を配置する。このような調整をすることで、残存たわみがあるレンズアレイユニットでも良好なビーム結像状態を得ることができる。

しかしながら、近年では、特に、発光基板の配線制約やサイズ制約から、複数の発光基板が光軸方向に階段状に積層された構成が用いられている。複数の発光基板が積層されている構成の場合、レンズアレイユニットが有する残存たわみの影響を吸収するためには、発光基板を１枚ずつ光軸方向前後に動かす必要がある。しかしながら、発光基板間には光軸方向に隙間が存在しないため、発光基板を１枚ずつ光軸方向前後に動かそうとすると、発光基板同士が衝突してしまい、発光基板が破損してしまう。したがって、複数の発光基板が積層されている構成の場合、良好なビーム結像状態を得ることは非常に難しい。

本発明は、残存たわみを有するレンズアレイを用いる場合であっても、積層された発光基板を破損することなく良好なビーム結像状態を実現して、画像品質を向上させることが可能な光書込装置の製造方法、光書込装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、
複数の発光点が２次元に配列された発光点群を複数配置した発光基板が少なくとも３つ配置された発光基板ユニットと、
前記発光点群から出射された光束を感光体上の異なる位置に結像させる結像光学系と、
を備え、
前記結像光学系は、
複数の前記発光点群の各々に対向して配置された複数の結像レンズを有する複数のレンズアレイと、
絞り板と、
を備え、
前記発光基板ユニットは、
前記少なくとも３つの発光基板が、平行に配置されるとともに、光軸方向に積層され、
前記少なくとも３つの発光基板の各々が有する発光点群が、それぞれ副方向でずれており、
隣接する前記発光基板間の光軸方向の間隔の各々が、等間隔ではなく、
前記発光基板の前記発光点群が配置された平面の法線と、前記感光体受光面に対する法線とが、平行ではなく、
前記発光点群の各々から出射された光束が、前記感光体受光面上に集光されている光書込装置の製造方法であって、
前記感光体と最も距離が近い第１発光基板に相対する前記結像レンズから射出された光束を第１光束とし、
前記感光体と最も距離が遠い第２発光基板に相対する前記結像レンズから射出された光束を第２光束としたとき、
前記発光基板ユニット全体を前記光軸方向にシフトさせ、前記第１光束及び前記第２光束が前記感光体受光面上に集光するように調整する第１工程と、
前記発光基板の各々から出射された光束の焦点を結んだ線が直線となるように、前記第１発光基板又は前記第２発光基板を前記光軸方向にシフトさせる第２工程と、
前記第２工程で前記光軸方向にシフトさせていない前記第１発光基板又は前記第２発光基板の前記発光点群の重心を軸として前記発光基板ユニット全体を回転させ、全ての前記光束の焦点が前記感光体受光面上に集光するように調整する第３工程と、
を含むことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光書込装置の製造方法において、
前記絞り板は、前記複数のレンズアレイの間に存在することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の光書込装置の製造方法において、
前記結像光学系の前記結像レンズごとの結像倍率は、全て等しいことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１～３のいずれか一項に記載の光書込装置の製造方法において、
前記結像光学系の前記結像レンズごとの結像倍率は、１．０以下であることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１～４のいずれか一項に記載の光書込装置の製造方法において、
前記発光点は、ランバーシアンの配光特性を有することを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１～５のいずれか一項に記載の光書込装置の製造方法において、
隣接する前記発光基板間には、前記光軸方向の間隔を調整可能な間隔調整部が設けられていることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項１～６のいずれか一項に記載の光書込装置の製造方法において、
前記発光点は、有機ＥＬで構成されていることを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項１～７のいずれか一項に記載の光書込装置の製造方法において、
全ての前記光束の焦点が前記感光体受光面上から±２５μｍの範囲に存在することを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、請求項１～８のいずれか一項に記載の光書込装置の製造方法において、
前記感光体受光面上に投影された光束の断面プロファイルのピークの１／ｅ^２で切ったときの幅をＢＤとし、前記発光点の直径をＬＤ、前記結像光学系の前記結像レンズごとの結像倍率の絶対値をβとしたとき、前記感光体受光面上に投影された全ての光束が、「ＢＤ／（ＬＤ×β）≦１．２５」を満たすことを特徴とする。

請求項１０に記載の発明は、
光書込装置において、
複数の発光点が２次元に配列された発光点群を複数配置した発光基板が少なくとも３つ配置された発光基板ユニットと、
前記発光点群から出射された光束を感光体上の異なる位置に結像させる結像光学系と、
を備え、
前記結像光学系は、
複数の前記発光点群の各々に対向して配置された複数の結像レンズを有する複数のレンズアレイと、
絞り板と、
を備え、
前記発光基板ユニットは、
前記少なくとも３つの発光基板が、平行に配置されるとともに、光軸方向に積層され、
前記少なくとも３つの発光基板の各々が有する発光点群が、それぞれ副方向でずれており、
隣接する前記発光基板間の光軸方向の間隔の各々が、等間隔ではなく、
前記発光基板の前記発光点群が配置された平面の法線と、前記光束を受光する前記感光体受光面に対する法線とが、平行ではなく、
前記発光点群の各々から出射された光束が、前記感光体受光面上に集光されていることを特徴とする。

請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の光書込装置において、
前記絞り板は、前記複数のレンズアレイの間に存在することを特徴とする。

請求項１２に記載の発明は、請求項１０又は１１に記載の光書込装置において、
前記結像光学系の前記結像レンズごとの結像倍率は、全て等しいことを特徴とする。

請求項１３に記載の発明は、請求項１０～１２のいずれか一項に記載の光書込装置において、
前記結像光学系の前記結像レンズごとの結像倍率は、１．０以下であることを特徴とする。

請求項１４に記載の発明は、請求項１０～１３のいずれか一項に記載の光書込装置において、
前記発光点は、ランバーシアンの配光特性を有することを特徴とする。

請求項１５に記載の発明は、請求項１０～１４のいずれか一項に記載の光書込装置において、
隣接する前記発光基板間には、前記光軸方向の間隔を調整可能な間隔調整部が設けられていることを特徴とする。

請求項１６に記載の発明は、請求項１０～１５のいずれか一項に記載の光書込装置において、
前記発光点は、有機ＥＬで構成されていることを特徴とする。

請求項１７に記載の発明は、請求項１０～１６のいずれか一項に記載の光書込装置において、
全ての前記光束の焦点が前記感光体受光面上から±２５μｍの範囲に存在することを特徴とする。

請求項１８に記載の発明は、請求項１０～１７のいずれか一項に記載の光書込装置において、
前記感光体受光面上に投影された光束の断面プロファイルのピークの１／ｅ^２で切ったときの幅をＢＤとし、前記発光点の直径をＬＤ、前記結像光学系の前記結像レンズごとの結像倍率の絶対値をβとしたとき、前記感光体受光面上に投影された全ての光束が、「ＢＤ／（ＬＤ×β）≦１．２５」を満たすことを特徴とする。

請求項１９に記載の発明は、
画像形成装置において、
感光体と、
前記感光体を帯電させる帯電部と、
前記帯電部により帯電された前記感光体に対して光を照射することで前記感光体上に静電潜像を形成する請求項１０～１８のいずれか一項に記載の光書込装置と、
前記光を照射された前記感光体に現像剤を供給することで前記静電潜像を現像剤による像に顕像化する現像部と、
前記現像剤による像を用紙に転写する転写部と、
前記転写部により転写された前記現像剤による像を前記用紙に定着する定着部と、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、残存たわみを有するレンズアレイを用いる場合であっても、積層された発光基板を破損することなく良好なビーム結像状態を実現して、画像品質を向上させることができる。

本実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。 たわみなどの誤差がない理想状態のレンズアレイが配置された光書込装置の構成を示す側面図である。 たわみなどの誤差があるレンズアレイが配置された光書込装置の構成を示す側面図である。 発光基板の構成を示す斜視図である。 結像光学系の光路図である。 光書込装置製造時の調整前の初期状態を説明する図である。 図６の状態から発光基板ユニット全体を光軸方向にシフトさせた状態を説明する図である。 図７の状態から下部結像光学系の発光基板を光軸方向にシフトさせた状態を説明する図である。 図８の状態から発光基板ユニット全体を主方向の軸を中心に回転させた状態を説明する図である。 光書込装置製造時の他の調整方法を説明する図である。 デフォーカス量とビーム結像状態の変化の挙動の一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

［画像形成装置の構成］
本実施形態に係る画像形成装置１０００は、例えば、プリンターやデジタル複写機等として用いられ、図１に示すように、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの色ごとに設けられた複数の光書込装置１００と、光書込装置１００に対応して設けられた感光体ドラム等の感光体２００と、感光体２００を帯電させる帯電部２１０と、光を照射された感光体２００に現像剤を供給することで静電潜像を現像剤による像に顕像化する現像部２２０と、中間転写ベルト３００と、現像剤による像を用紙Ｐに転写する転写ローラー（転写部）４００と、転写ローラー４００により転写された現像剤による像を用紙Ｐに定着する定着部５００と、を備えて構成されている。

画像形成装置１０００は、光書込装置１００より照射される光によって感光された感光体２００でトナー像を形成し、中間転写ベルト３００上に当該トナー像を転写させる。次に、画像形成装置１０００は、中間転写ベルト３００に転写されたトナー像を転写ローラー４００によって用紙Ｐに押圧して転写させ、定着部５００によって当該用紙Ｐを加熱及び加圧することで、トナー像を用紙Ｐ上に定着する。そして、画像形成装置１０００は、用紙Ｐを排紙ローラー（図示省略）等により搬送してトレイ（図示省略）に排紙することで画像形成処理を行う。

［光書込装置の構成］
図２に、たわみなどの誤差がない理想状態のレンズアレイ１２が配置された光書込装置１００の構成を示す。また、図３に、たわみなどの誤差があるレンズアレイ１２が配置された光書込装置１００の構成を示す。
光書込装置１００は、図１～図４に示すように、帯電部２１０により帯電された感光体２００に対して光（光束）Ｈを照射することで、感光体２００上に静電潜像を形成する装置である。光書込装置１００は、光Ｈを出射させる複数の発光点１１１が２次元に配列された発光点群１１２を複数配置した発光基板１１ａ～１１ｃが少なくとも３つ（本実施形態では３つ）配置された発光基板ユニット１１と、複数の発光点群１１２の各々に対向して配置された複数の結像レンズ１２１を有し、複数の発光点１１１から出射された光Ｈを感光体２００上に集光させる複数のレンズアレイ１２（第１レンズアレイ１２Ａ（光軸に沿って発光点群１１２に最も近いレンズアレイ１２）、第２レンズアレイ１２Ｂ（光軸に沿って感光体２００に最も近いレンズアレイ１２））と、第１レンズアレイ１２Ａと第２レンズアレイ１２Ｂとの間に配置された絞り板１３と、を備えて構成されている。レンズアレイ１２（第１レンズアレイ１２Ａ、第２レンズアレイ１２Ｂ）及び絞り板１３は、発光点群１１２から出射された光Ｈを感光体２００上の異なる位置に結像させて倒立像を形成させる本発明の結像光学系として機能する。

以下の説明では、図２に示す発光基板１１ａ～１１ｃの短手方向（副方向）をＸ方向、長手方向（主方向）をＹ方向、Ｘ方向及びＹ方向に直交する方向をＺ方向（光Ｈの光軸方向）とする。

発光基板ユニット１１は、図４（ａ）に示すように、Ｘ方向の長さが異なる３つの略矩形状に形成された発光基板１１ａ～１１ｃが平行に配置されるとともに、Ｘ方向の一端を合わせた状態でＺ方向に積層され、各発光基板１１ａ～１１ｃにおいて、複数の発光点群１１２がＹ方向に沿って略直線上に並べられて配置されている。すなわち、感光体２００から発光点群１１２までの距離をＬ（図２参照）としたとき、Ｘ方向に配列されている発光点群１１２において距離Ｌの水準は２つ以上（本実施形態では３つ）あり、Ｙ方向に配列されている発光点群１１２においては距離Ｌが同一となるように配置されている。つまり、発光基板１１ａ～１１ｃの各々が有する発光点群１１２は、それぞれＸ方向でずれている。発光基板１１ａ～１１ｃは、線膨張係数の小さいガラス（例えば、無アルカリガラス）により形成されている。本実施形態において、発光点１１１は、ランバーシアンの配光特性（どの角度でも均一な輝度を発する特性）又はランバーシアンに近しい配光特性を有している。具体的には、発光点１１１は、ボトムエミッション型の有機ＥＬ（ＯＬＥＤ）であり、発光基板１１ａ～１１ｃの上に発光点１１１が２次元配列されている（図４（ｂ）参照）。各発光点１１１の直径は３０μｍであり、Ｙ方向については２４００ｄｐｉの１ドットに相当する１０．６μｍピッチで配置されている。１行あたり２６個の発光点１１１があり、全体としては１２８個の発光点１１１が平行四辺形に並んでいる。

隣接する発光基板１１ａ～１１ｃ間には、図２～図４に示すように、光軸方向（Ｚ方向）の間隔を調整可能なスペーサー（間隔調整部）１１３が設けられている。図２に示す例では、隣接する発光基板１１ａ～１１ｃ間にスペーサー１１３が１層ずつ設けられているため、発光基板１１ａ及び発光基板１１ｂの間隔と発光基板１１ｂ及び発光基板１１ｃの間隔とが均等になっている。一方、図３に示す例では、発光基板１１ａ及び発光基板１１ｂ間に１層、発光基板１１ｂ及び発光基板１１ｃ間に２層、スペーサー１１３が設けられているため、発光基板１１ａ及び発光基板１１ｂの間隔Ｌ１と発光基板１１ｂ及び発光基板１１ｃの間隔Ｌ２とが異なっている（Ｌ１＜Ｌ２）。すなわち、図３に示す例では、隣接する発光基板１１ａ～１１ｃ間の光軸方向の間隔の各々が、等間隔ではない。
なお、本発明の間隔調整部は、光軸方向の間隔を調整可能な構成であればいかなる構成であってもよく、スペーサー１１３の代わりに、保持ホルダーや厚肉の接着剤などを用いるようにしても構わない。

レンズアレイ１２は、図２及び図３に示すように、発光基板ユニット１１と感光体２００との間に配置され、複数の結像レンズ１２１が発光基板１１ａ～１１ｃ上の複数の発光点群１１２と対向する位置、すなわち、光軸方向（Ｚ方向）で重なり合う位置に並べられて配置されている。すなわち、発光点群１１２の各々は、それぞれ対応する結像レンズ１２１と正対するように配置されている。複数の結像レンズ１２１の各々は、中心軸、すなわち、光軸での屈折率が低く、中心軸から離れるほど屈折率が高くなるように形成されている。発光基板１１ａ～１１ｃの複数の発光点１１１から出射された光は、レンズアレイ１２の複数の結像レンズ１２１を透過し、感光体２００の表面上に微小なスポットとして結像される。レンズアレイ１２は、ガラス基板及び樹脂で形成されたレンズ面から構成されている。図２及び図３に示す例では、Ｘ方向に３つの結像レンズ１２１が配置されている。また、実際には、Ｙ方向にも繰り返し結像レンズ１２１が配置されており、全体としては約２８７個の結像レンズ１２１が配置されている。

図２及び図３に示した光書込装置１００の構成は、両側テレセントリックの構成を実現するための構成であり、発光基板ユニット１１及び感光体２００を光軸方向の前後に動かし場合でも、感光体２００での面内の焦点位置（フォーカス位置）は変動しない。ここで、面内とは、Ｘ方向とＹ方向で形成される面（ＸＹ平面）のことである。通常であれば、発光基板ユニット１１を光軸方向の前後に動かすと、感光体２００に照射されるビームの結像位置は、Ｘ方向及びＹ方向でずれるが、両側テレセントリックの構成にすれば、発光基板ユニット１１及び感光体２００が光軸方向の前後に動いても、ビームの結像位置（Ｘ、Ｙ）は、ずれることがない。これにより、調整が容易となり、より良好なビーム結像状態を実現することができる。

両側テレセントリック構成の結像光学系において、図３に示すように、第１レンズアレイ１２Ａ及び第２レンズアレイ１２Ｂのたわみ方がそれぞれ反する場合、設計と異なる位置にビームがフォーカスされてしまう。また、フォーカス（焦点）の光軸方向のズレ量は、各結像光学系で異なるため、単純に発光基板ユニット１１を光軸方向の前後に動かしても、全ての結像光学系の焦点位置が光束を受光する感光体受光面付近とはならない。すなわち、一方の結像光学系の焦点が感光体受光面付近に合わさったとしても、他の結像光学系の焦点がずれてしまうという現象が生じてしまう。したがって、本実施形態では、図３に示すように、隣接する発光基板１１ａ～１１ｃ間の間隔Ｌ１（発光基板１１ａ及び発光基板１１ｂの間隔）、Ｌ２（発光基板１１ｂ及び発光基板１１ｃの間隔）が異なる値となるように設定しつつ、発光基板ユニット１１全体が傾いている状態を作り出している。これにより、発光点群１１２の各々から出射された光束が、感光体受光面上付近に集光されている。
ここで、発光基板ユニット１１全体が傾いている状態とは、発光点群１１２の法線Ｎ１と結像光学系の光軸ＯＡとが平行ではないことを示している。なお、発光点群１１２の法線Ｎ１とは、対象となる発光点群１１２が存在する発光基板１１ａ～１１ｃにて複数の発光点群１１２を結んで形成される面（複数の発光点群１１２が配置された平面）に対する法線である。また、結像光学系の光軸ＯＡとは、感光体受光面に対する法線である。なお、感光体２００は、非常に大きなものを想定しており、受光面をほぼ平面（ＸＹ平面）と見做している。すなわち、本実施形態において、感光体受光面に対する法線は、ＸＹ平面に対する法線（Ｚ方向に平行な線）である。

図５に、結像光学系の光路図（感光体２００の回転軸であるＹ方向から見た図）を示す。図５の左側（発光点１１１側）が物体側であり、右側（感光体２００側）が像側である。上記のように、感光体２００は、非常に大きなものを想定しており、受光面をほぼ平面（ＸＹ平面）と見做している。図５に示す例では、Ｘ方向の３箇所に発光点群１１２が配置され、発光点群１１２のそれぞれに対応する結像光学系がある。それぞれの結像光学系は、２つの凸レンズ（結像レンズ１２１）からなる。結像レンズ１２１は、ガラス板１２２の上に樹脂を積層する方法で作成されている。各結像レンズ１２１は、一枚の共通のガラス板１２２上に形成されている。なお、図示は省略しているが、感光体２００と結像レンズ１２１との間に、透明な平板ガラス板を配置するようにしてもよい。この平板ガラス板と外装とによって、結像レンズ１２１が積層された２枚のガラス板１２２（レンズアレイ１２）が覆われており、結像レンズ１２１にごみが付着しないように構成されている。図５に示されている各結像光学系の光軸は、感光体受光面に対して垂直である。

なお、図５に示すように、結像光学系のうち、Ｘ方向上部の結像光学系を上部結像光学系Ｋ１、Ｘ方向中央の結像光学系を中央結像光学系Ｋ２、Ｘ方向下部の結像光学系を下部結像光学系Ｋ３とする。また、各結像光学系Ｋ１～Ｋ３にて発光基板１１ａ～１１ｃのシフト量・回転量に対する焦点位置のズレ量を等しくするために、各結像光学系Ｋ１～Ｋ３の結像レンズ１２１ごとの結像倍率を揃えている。ここで、各結像光学系Ｋ１～Ｋ３の結像レンズ１２１ごとの結像倍率は、１．０以下であることが好ましい。

［光書込装置の製造方法］
次に、本実施形態に係る光書込装置１００の製造方法（製造時の調整方法）について、図６～図９を参照して説明する。なお、図６～図９の（ａ）は光書込装置１００の側面断面図であり、（ｂ）は各結像光学系のビーム径（図中の二次曲線：縦軸はビーム径の長さ）とデフォーカス量（横軸）の関係を示す図であり、（ｃ）は感光体受光面Ｓ１上のビームプロファイルを示す図である。

まず、図６を参照して、調整前の初期状態を説明する。図６には、レンズアレイ１２成形時の温度分布ムラによりレンズアレイ１２にたわみが発生し、レンズアレイ１２をユニット化する際の矯正後もたわみが残存した場合が示されている。図６に示す例では、第１レンズアレイ１２Ａ及び第２レンズアレイ１２Ｂのたわみ方が逆方向となっているため、感光体受光面Ｓ１上にて各結像光学系の焦点位置（上部結像光学系Ｋ１の焦点位置Ｆ１、中央結像光学系Ｋ２の焦点位置Ｆ２、下部結像光学系Ｋ３の焦点位置Ｆ３）が光軸方向でばらついてしまっている（図６（ａ）参照）。図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、残存たわみに沿うような二次曲線状にビームの焦点位置がずれてしまっているため、結果として全ての結像光学系の結像状態が悪くなってしまっている（図６（ｃ）参照）。
以下、図７～図９を参照して、全ての結像光学系で結像状態を良好にするための調整手順を説明する。なお、本実施形態では、たわみによる二次曲線状の焦点位置ズレを想定している。すなわち、中央結像光学系Ｋ２を中心とした二次曲線に近いたわみにより、上部結像光学系Ｋ１及び下部結像光学系Ｋ３で誤差量は等しいと想定している。

まず、図７に示すように、発光基板ユニット１１全体を光軸方向の前後（図７では感光体２００から遠ざかる方向）にシフトさせる。これにより、図７（ａ）～図７（ｃ）に示すように、中央結像光学系Ｋ２のみ焦点が合わず、上部結像光学系Ｋ１及び下部結像光学系Ｋ３で焦点が合う状態を作り出す。すなわち、感光体２００と最も距離が近い発光基板（第１発光基板）１１ａに相対する結像レンズ１２１から射出された光束を第１光束Ｈ１とし、感光体２００と最も距離が遠い発光基板（第２発光基板）１１ｃに相対する結像レンズ１２１から射出された光束を第２光束Ｈ２としたとき、発光基板ユニット１１全体を光軸方向にシフトさせ、第１光束Ｈ１及び第２光束Ｈ２が感光体受光面Ｓ１上に集光するように調整する（第１工程）。

次に、図８に示すように、上部結像光学系Ｋ１の発光基板１１ａ又は下部結像光学系Ｋ３の発光基板１１ｃのいずれか（図８では発光基板１１ｃ）を光軸方向の前後（図８では感光体２００から遠ざかる方向）にシフトさせる。このとき、図８（ａ）～図８（ｃ）に示すように、全ての結像光学系の焦点位置Ｆ１～Ｆ３を結ぶと直線Ｄ１になるようにシフト対象の発光基板１１ａ又は１１ｃをシフトさせる。すなわち、発光基板１１ａ～１１ｃの各々から出射された光束の焦点を結んだ線が直線となるように、シフト対象の発光基板１１ａ又は１１ｃを光軸方向にシフトさせる（第２工程）。
なお、シフト対象の発光基板１１ａ又は１１ｃは、中央の発光基板１１ｂとの間隔が広くなるようにシフトさせる。これにより、シフト対象の発光基板１１ａ又は１１ｃと中央の発光基板１１ｂとの衝突を避けることができるので、発光素子（発光点１１１）の破損や劣化を防ぐことができる。

最後に、図９に示すように、発光基板ユニット１１全体をＹ方向の軸を中心に回転させる。これにより、図９（ａ）～図９（ｃ）に示すように、全ての結像光学系にて感光体受光面Ｓ１上に焦点を合わせることができる。なお、発光基板ユニット１１全体を回転させるときのＹ方向の軸は、上記の第２工程（図８参照）でシフトさせていない発光基板１１ａ又は１１ｃ、すなわち、感光体受光面Ｓ１に焦点位置がある発光基板１１ａ又は１１ｃ（図８では発光基板１１ａ）の発光点群１１２の重心位置としている。すなわち、第２工程で光軸方向にシフトさせていない１１ａ又は１１ｃの発光点群１１２の重心（又は中心）を軸として発光基板ユニット１１全体を回転させ、全ての光束の焦点が感光体受光面Ｓ１上に集光するように調整する（第３工程）。
以上のように、図６～図９に示す調整を実施することで、レンズアレイ１２にたわみが生じている場合であっても、全ての結像光学系にて感光体受光面Ｓ１上に焦点を合わせることができるので、良好なビーム結像状態を実現することができる。

なお、本実施形態では、上記したように、各結像光学系Ｋ１～Ｋ３にて発光基板１１ａ～１１ｃのシフト量・回転量に対する焦点位置のズレ量を等しくするために、各結像光学系Ｋ１～Ｋ３の結像レンズ１２１ごとの結像倍率を揃えている。これにより、人の手でも調整可能なレベルに、調整を簡易化することができる。

図１１に、デフォーカス量とビーム結像状態の変化の挙動の一例を示す。なお、図１１に示す例では、結像光学系の結像レンズ１２１ごとの結像倍率＝１．０としている。
本実施形態では、所望の画像品質を得るために、下記の方法で、上記した製造時の調整により達成したいデフォーカス量（焦点位置が感光体等価面上からいずれの範囲にあるか）を決定している。具体的には、感光体受光面上に投影された光束（ビーム）の断面プロファイルのピークの１／ｅ^２（１３．５％）で切ったときの幅（ビーム径）をＢＤとし、発光点１１１の直径をＬＤ、結像光学系の結像レンズ１２１ごとの結像倍率の絶対値をβとしたとき、感光体受光面上に投影された全ての光束が、「ＢＤ／（ＬＤ×β）≦１．２５」を満たす条件となるように、デフォーカス量を決定している。図１１に示す例では、結像光学系の結像レンズ１２１ごとの結像倍率の絶対値β＝１．０であるので、「ＢＤ／ＬＤ≦１．２５」を満たす条件となるように、デフォーカス量を決定している。
例えば、図１１に示す例では、「デフォーカス量が－５０μｍ」のときの「ＢＤ／ＬＤ＝１．４３」であり、「デフォーカス量が５０μｍ」のときの「ＢＤ／ＬＤ＝１．５１」であるため、「デフォーカス量が±５０μｍ」のときには、「ＢＤ／ＬＤ≦１．２５」を満たさない。一方、「デフォーカス量が－２５μｍ」のときの「ＢＤ／ＬＤ＝１．２３」であり、「デフォーカス量が０μｍ」のときの「ＢＤ／ＬＤ＝１．０４」であり、「デフォーカス量が２５μｍ」のときの「ＢＤ／ＬＤ＝１．２４」であるため、「デフォーカス量が±２５μｍ」の範囲にあるときには、「ＢＤ／ＬＤ≦１．２５」を満たす。したがって、全ての光束の焦点が感光体受光面上から±２５μｍの範囲に存在することが好ましい。すなわち、本実施形態の第３工程において、「全ての光束の焦点が感光体受光面Ｓ１上に集光する」とは、全ての光束の焦点が感光体受光面上から±２５μｍの範囲に存在する状況を含んだ表現である。

以上のように、本実施形態に係る光書込装置１００は、複数の発光点１１１が２次元に配列された発光点群１１２を複数配置した発光基板１１ａ～１１ｃが少なくとも３つ配置された発光基板ユニット１１と、発光点群１１２から出射された光束を感光体２００上の異なる位置に結像させる結像光学系と、を備える。結像光学系は、複数の発光点群１１２の各々に対向して配置された複数の結像レンズ１２１を有する複数のレンズアレイ１２と、絞り板１３と、を備える。発光基板ユニット１１は、少なくとも３つの発光基板１１ａ～１１ｃが、平行に配置されるとともに、光軸方向に積層され、少なくとも３つの発光基板１１ａ～１１ｃの各々が有する発光点群１１２が、それぞれ副方向でずれており、隣接する発光基板１１ａ～１１ｃ間の光軸方向の間隔の各々が、等間隔ではなく、発光基板１１ａ～１１ｃの発光点群１１２が配置された平面の法線と、感光体受光面に対する法線とが、平行ではなく、発光点群１１２の各々から出射された光束が、感光体受光面上に集光されている。また、本実施形態に係る光書込装置１００の製造方法は、感光体２００と最も距離が近い第１発光基板に相対する結像レンズ１２１から射出された光束を第１光束とし、感光体２００と最も距離が遠い第２発光基板に相対する結像レンズ１２１から射出された光束を第２光束としたとき、発光基板ユニット１１全体を光軸方向にシフトさせ、第１光束及び第２光束が感光体受光面上に集光するように調整する第１工程と、発光基板１１ａ～１１ｃの各々から出射された光束の焦点を結んだ線が直線となるように、第１発光基板又は第２発光基板を光軸方向にシフトさせる第２工程と、第２工程で光軸方向にシフトさせていない第１発光基板又は第２発光基板の発光点群１１２の重心を軸として発光基板ユニット１１全体を回転させ、全ての光束の焦点が感光体受光面上に集光するように調整する第３工程と、を含む。
したがって、本実施形態に係る光書込装置１００によれば、成形時の温度分布ムラなどの要因によってたわみなどの設計値との形状誤差を有するレンズアレイを用いる場合であっても、積層された発光基板１１ａ～１１ｃを破損することなく良好なビーム結像状態を実現することができるので、画像品質を向上させることができる。

また、本実施形態に係る光書込装置１００によれば、絞り板１３は、複数のレンズアレイ１２の間に存在する。
したがって、本実施形態に係る光書込装置１００によれば、結像光学系にて両側テレセントリックの構成を実現することができるので、発光基板ユニット１１を光軸方向の前後に動かした際に焦点位置も光軸方向の前後にしか動かないようにすることが可能となり、調整を簡易化することができる。

また、本実施形態に係る光書込装置１００によれば、結像光学系の結像レンズ１２１ごとの結像倍率は、全て等しい。
したがって、本実施形態に係る光書込装置１００によれば、発光基板ユニット１１を移動及び回転させた際に各結像光学系の焦点位置のズレ量を等しくすることができるので、調整を簡易化することができる。

また、本実施形態に係る光書込装置１００によれば、結像光学系の結像レンズ１２１ごとの結像倍率は、１．０以下である。
したがって、本実施形態に係る光書込装置１００によれば、被写界深度が浅く、マイクロメートルオーダーの焦点位置調整が要求される明るい光学系を採用した場合であっても、焦点位置ズレ量を小さくすることができるので、調整を容易化することができる。

また、本実施形態に係る光書込装置１００によれば、発光点１１１は、ランバーシアンの配光特性を有する。
したがって、本実施形態に係る光書込装置１００によれば、発光基板ユニット１１全体を回転させたときの光量の減少を抑制することができるので、画像品質の劣化を抑制することができる。

また、本実施形態に係る光書込装置１００によれば、隣接する発光基板１１ａ～１１ｃ間には、光軸方向の間隔を調整可能な間隔調整部（スペーサー１１３）が設けられている。
したがって、本実施形態に係る光書込装置１００によれば、発光基板１１ａ～１１ｃ間の間隔の調整を容易にしつつ、間隔の保持性を高めることができるので、発光点１１１を光らせた際の発熱による間隔の変化を最低限に抑えることが可能となり、ビームの結像状態を保持して画像品質を安定化することができる。

また、本実施形態に係る光書込装置１００によれば、発光点１１１は、有機ＥＬで構成されている。
したがって、本実施形態に係る光書込装置１００によれば、ランバーシアンの配光特性を実現することができるので、画像品質の劣化を抑制することができる。

また、本実施形態に係る光書込装置１００によれば、全ての光束の焦点が感光体受光面上から±２５μｍの範囲に存在する。
したがって、本実施形態に係る光書込装置１００によれば、良好なビーム結像状態を実現することができるので、画像品質を向上させることができる。

また、本実施形態に係る光書込装置１００によれば、感光体受光面上に投影された光束の断面プロファイルのピークの１／ｅ^２で切ったときの幅をＢＤとし、発光点１１１の直径をＬＤ、結像光学系の結像レンズ１２１ごとの結像倍率の絶対値をβとしたとき、感光体受光面上に投影された全ての光束が、「ＢＤ／（ＬＤ×β）≦１．２５」を満たす。
したがって、本実施形態に係る光書込装置１００によれば、フラットトップビームにおけるデフォーカスに対する変化の感度が高い方法で画像品質を測定することができるので、良好なビーム結像状態を実現して画像品質を向上させることができる。

以上、本発明に係る実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

例えば、上記実施形態では、図７～図９に示すように、まず、中央結像光学系Ｋ２のみ焦点が合わず、上部結像光学系Ｋ１及び下部結像光学系Ｋ３で焦点が合う状態となるよう発光基板ユニット１１全体を光軸方向にシフトさせ、次に、全ての結像光学系の焦点位置Ｆ１～Ｆ３を結ぶと直線Ｄ１になるように発光基板１１ｃを光軸方向にシフトさせ、最後に、発光基板１１ａの発光点群１１２の重心位置を軸として発光基板ユニット１１全体を回転させるようにしているが、これに限定されるものではない。例えば、図１０（ａ）～図１０（ｃ）に示すように、まず、中央結像光学系Ｋ２のみ焦点が合わず、上部結像光学系Ｋ１及び下部結像光学系Ｋ３で焦点が合う状態となるよう発光基板ユニット１１全体を光軸方向（感光体２００に近づく方向）にシフトさせ（図１０（ａ）参照）、次に、全ての結像光学系の焦点位置Ｆ１～Ｆ３を結ぶと直線Ｄ２になるように発光基板１１ａを光軸方向（感光体２００に近づく方向）にシフトさせ（図１０（ｂ）参照）、最後に、発光基板１１ｃの発光点群１１２の重心位置を軸として発光基板ユニット１１全体を回転させる（図１０（ｃ）参照）ようにしてもよい。

その他、画像形成装置を構成する各装置の細部構成及び各装置の細部動作に関しても、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。

１０００ 画像形成装置
１００ 光書込装置
１１ 発光基板ユニット
１１ａ～１１ｃ 発光基板
１１１ 発光点
１１２ 発光点群
１１３ スペーサー（間隔調整部）
１２ レンズアレイ（結像光学系）
１２Ａ 第１レンズアレイ
１２Ｂ 第２レンズアレイ
１２１ 結像レンズ
１２２ ガラス板
１３ 絞り板（結像光学系）
２００ 感光体
２１０ 帯電部
２２０ 現像部
３００ 中間転写ベルト
４００ 転写ローラー（転写部）
５００ 定着部
Ｋ１ 上部結像光学系
Ｋ２ 中央結像光学系
Ｋ３ 下部結像光学系

Claims (19)

1. 複数の発光点が２次元に配列された発光点群を複数配置した発光基板が少なくとも３つ配置された発光基板ユニットと、
   前記発光点群から出射された光束を感光体上の異なる位置に結像させる結像光学系と、
   を備え、
   前記結像光学系は、
   複数の前記発光点群の各々に対向して配置された複数の結像レンズを有する複数のレンズアレイと、
   絞り板と、
   を備え、
   前記発光基板ユニットは、
   前記少なくとも３つの発光基板が、平行に配置されるとともに、光軸方向に積層され、
   前記少なくとも３つの発光基板の各々が有する発光点群が、それぞれ副方向でずれており、
   隣接する前記発光基板間の光軸方向の間隔の各々が、等間隔ではなく、
   前記発光基板の前記発光点群が配置された平面の法線と、前記感光体受光面に対する法線とが、平行ではなく、
   前記発光点群の各々から出射された光束が、前記感光体受光面上に集光されている光書込装置の製造方法であって、
   前記感光体と最も距離が近い第１発光基板に相対する前記結像レンズから射出された光束を第１光束とし、
   前記感光体と最も距離が遠い第２発光基板に相対する前記結像レンズから射出された光束を第２光束としたとき、
   前記発光基板ユニット全体を前記光軸方向にシフトさせ、前記第１光束及び前記第２光束が前記感光体受光面上に集光するように調整する第１工程と、
   前記発光基板の各々から出射された光束の焦点を結んだ線が直線となるように、前記第１発光基板又は前記第２発光基板を前記光軸方向にシフトさせる第２工程と、
   前記第２工程で前記光軸方向にシフトさせていない前記第１発光基板又は前記第２発光基板の前記発光点群の重心を軸として前記発光基板ユニット全体を回転させ、全ての前記光束の焦点が前記感光体受光面上に集光するように調整する第３工程と、
   を含むことを特徴とする光書込装置の製造方法。
2. 前記絞り板は、前記複数のレンズアレイの間に存在することを特徴とする請求項１に記載の光書込装置の製造方法。
3. 前記結像光学系の前記結像レンズごとの結像倍率は、全て等しいことを特徴とする請求項１又は２に記載の光書込装置の製造方法。
4. 前記結像光学系の前記結像レンズごとの結像倍率は、１．０以下であることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の光書込装置の製造方法。
5. 前記発光点は、ランバーシアンの配光特性を有することを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の光書込装置の製造方法。
6. 隣接する前記発光基板間には、前記光軸方向の間隔を調整可能な間隔調整部が設けられていることを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の光書込装置の製造方法。
7. 前記発光点は、有機ＥＬで構成されていることを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載の光書込装置の製造方法。
8. 全ての前記光束の焦点が前記感光体受光面上から±２５μｍの範囲に存在することを特徴とする請求項１～７のいずれか一項に記載の光書込装置の製造方法。
9. 前記感光体受光面上に投影された光束の断面プロファイルのピークの１／ｅ^２で切ったときの幅をＢＤとし、前記発光点の直径をＬＤ、前記結像光学系の前記結像レンズごとの結像倍率の絶対値をβとしたとき、前記感光体受光面上に投影された全ての光束が、「ＢＤ／（ＬＤ×β）≦１．２５」を満たすことを特徴とする請求項１～８のいずれか一項に記載の光書込装置の製造方法。
10. 複数の発光点が２次元に配列された発光点群を複数配置した発光基板が少なくとも３つ配置された発光基板ユニットと、
    前記発光点群から出射された光束を感光体上の異なる位置に結像させる結像光学系と、
    を備え、
    前記結像光学系は、
    複数の前記発光点群の各々に対向して配置された複数の結像レンズを有する複数のレンズアレイと、
    絞り板と、
    を備え、
    前記発光基板ユニットは、
    前記少なくとも３つの発光基板が、平行に配置されるとともに、光軸方向に積層され、
    前記少なくとも３つの発光基板の各々が有する発光点群が、それぞれ副方向でずれており、
    隣接する前記発光基板間の光軸方向の間隔の各々が、等間隔ではなく、
    前記発光基板の前記発光点群が配置された平面の法線と、前記光束を受光する前記感光体受光面に対する法線とが、平行ではなく、
    前記発光点群の各々から出射された光束が、前記感光体受光面上に集光されていることを特徴とする光書込装置。
11. 前記絞り板は、前記複数のレンズアレイの間に存在することを特徴とする請求項１０に記載の光書込装置。
12. 前記結像光学系の前記結像レンズごとの結像倍率は、全て等しいことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の光書込装置。
13. 前記結像光学系の前記結像レンズごとの結像倍率は、１．０以下であることを特徴とする請求項１０～１２のいずれか一項に記載の光書込装置。
14. 前記発光点は、ランバーシアンの配光特性を有することを特徴とする請求項１０～１３のいずれか一項に記載の光書込装置。
15. 隣接する前記発光基板間には、前記光軸方向の間隔を調整可能な間隔調整部が設けられていることを特徴とする請求項１０～１４のいずれか一項に記載の光書込装置。
16. 前記発光点は、有機ＥＬで構成されていることを特徴とする請求項１０～１５のいずれか一項に記載の光書込装置。
17. 全ての前記光束の焦点が前記感光体受光面上から±２５μｍの範囲に存在することを特徴とする請求項１０～１６のいずれか一項に記載の光書込装置。
18. 前記感光体受光面上に投影された光束の断面プロファイルのピークの１／ｅ^２で切ったときの幅をＢＤとし、前記発光点の直径をＬＤ、前記結像光学系の前記結像レンズごとの結像倍率の絶対値をβとしたとき、前記感光体受光面上に投影された全ての光束が、「ＢＤ／（ＬＤ×β）≦１．２５」を満たすことを特徴とする請求項１０～１７のいずれか一項に記載の光書込装置。
19. 感光体と、
    前記感光体を帯電させる帯電部と、
    前記帯電部により帯電された前記感光体に対して光を照射することで前記感光体上に静電潜像を形成する請求項１０～１８のいずれか一項に記載の光書込装置と、
    前記光を照射された前記感光体に現像剤を供給することで前記静電潜像を現像剤による像に顕像化する現像部と、
    前記現像剤による像を用紙に転写する転写部と、
    前記転写部により転写された前記現像剤による像を前記用紙に定着する定着部と、
    を備えることを特徴とする画像形成装置。

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