JP2007125841A - 露光装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】形成面上でのスポットサイズを縮小することができ、さらには、光源での発光輝度を高めなくても、露光時のパワー密度を増大することのできる露光装置、およびその露光装置を搭載した画像形成装置を提供すること。
【解決手段】露光装置１は、複数の光源を持つ発光装置２１と正立等倍結像素子２４との間に、光入射面３１１から光出射面３１２に向かって一定の勾配をもって屈折率が大きくなるような屈折率分布を備えた第１の透明部材３１が配置され、正立等倍結像素子２４と感光体ドラム１１０との間に、光入射面３２１から光出射面３２２に向かって一定の勾配をもって屈折率が小さくなるような屈折率分布を備えた第２の透明部材３２が配置されている。
【選択図】図５

Description

本発明は、複数の光源を備えた露光装置およびこの露光装置を搭載した画像形成装置に関するものである。

プリンタや複写機およびファクシミリなどの画像形成装置において、予め帯電された感光体ドラムなどの像担持体の表面（以下、「像面」と呼ぶ）を多数の光源によって選択的に露光して潜像（静電潜像）を形成する露光装置が提案されている。このような露光装置においては、例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）素子やＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ）素子といった各種の発光素子が光源として採用される。また、露光装置において、各光源からの出射光を集光する結像素子として正立等倍結像素子を光源と像面との間に配置した構成が開示されている。この構成によれば、正立等倍結像素子が配置されていない構成と比較して、光源からの出射光の利用効率を向上させることができる（特許文献１参照）。
特開２００２−２４８８０３号公報

露光装置において高解像度で高品位な潜像（静電潜像）を形成するためには、像面への照射光の単位面積あたりの強度（以下、「パワー密度」と呼ぶ）を充分に確保することが必要となる。しかしながら、特許文献１の構成のように光源と像面との間に正立等倍結像素子を配置しただけでは、光束を像面で十分に絞ることができず、スポットサイズが大きく、画像がボケるという問題点がある。

また、特許文献１の構成のように光源と像面との間に正立等倍結像素子を配置しただけでは、像面にて充分なパワー密度を維持することが依然として困難であるのが現状である。ここで、光源を高輝度に発光させれば像面に到達する光の強度を増大させることは可能ではあるが、この場合には光源の劣化が促進されて寿命が短縮するという問題がある。また、有機ＥＬ素子は、ＬＥＤ素子と比較して一般的には輝度が低いため、これらの問題は、有機ＥＬ素子を光源に採用した露光装置、およびその露光装置を搭載した画像形成装置において特に深刻な問題となる。

以上の問題に鑑みて、本発明の課題は、像面上でのスポットサイズを縮小することのできる露光装置、およびこの露光装置を搭載した画像形成装置を提供することにある。

また、本発明の課題は、光源での発光輝度を高めなくても、露光時のパワー密度を増大することのできる露光装置、およびその露光装置を搭載した画像形成装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明では、複数の光源が配列された発光装置と、前記各光源からの出射光を像面に結像させる結像素子とを有する露光装置において、前記発光装置と前記結像素子との間、および前記結像素子の光入射面と像面との間のうちの少なくとも一方には透明部材が配置され、当該透明部材では、前記結像素子に対向する面側からその反対側の面に向かって屈折率が小さくなっていることを特徴とする。

すなわち、本発明では、まず、複数の光源が配列された発光装置と、前記各光源からの出射光を像面に結像させる結像素子とを有する露光装置において、前記発光装置の光出射面および前記結像素子の光入射面に対向する第１の透明部材を有し、前記第１の透明部材の屈折率は、当該第１の透明部材の光入射面から光出射面側に向かって大きくなっていることを特徴とする。

本発明において、発光装置から出射される光の進行方向上には、上記の屈折率分布を持った透明部材が配置されているため、発光装置から出射された光束を第１の透明部材で絞った状態で結像素子に入射させることができるので、像面上に形成されるスポットのサイズをより縮小することができる。従って、像面上の潜像における画素形状のボケを緩和することができる。また、発光装置から出射された光束のうち、スポットの形成に寄与しない光成分を減少させることができるので、光源の発光輝度を高めなくても、スポットでのパワー密度をより増大させることができる。

本発明の別の形態では、複数の光源が配列された発光装置と、前記各光源からの出射光を像面に結像させる結像素子とを有する露光装置において、前記発光装置の光出射面および前記結像素子の光入射面に対向する第１の透明部材と、前記結像素子の光出入射面に対向する第２の透明部材とを有し、前記第１の透明部材の屈折率は、当該第１の透明部材の光入射面から光出射面側に向かって大きくなっており、前記第２の透明部材の屈折率は、当該第２の透明部材の光入射面から光出射面側に向かって小さくなっていることを特徴とする。

本発明において、発光装置から出射される光の進行方向上には、上記の屈折率分布を持った第１の透明部材および第２の透明部材が配置されているため、発光装置から出射された光束を第１の透明部材で絞った状態で結像素子に入射させることができ、かつ、結像素子から出射された光束をさらに第２の透明部材で絞った状態で像面に結像させることができるので、像面上に形成されるスポットのサイズをより縮小することができる。従って、像面上の潜像における画素形状のボケを緩和することができる。また、発光装置から出射された光束のうち、スポットの形成に寄与しない光成分を減少させることができるので、光源の発光輝度を高めなくても、スポットでのパワー密度をより増大させることができる。

本発明のさらに別の形態では、複数の光源が配列された発光装置と、前記各光源からの出射光を像面に結像させる結像素子とを有する露光装置において、前記結像素子の光出入射面に対向する第２の透明部材を有し、前記第２の透明部材の屈折率は、当該第２の透明部材の光入射面から光出射面側に向かって小さくなっていることを特徴とする。

本発明において、発光装置から出射される光の進行方向上には、上記の屈折率分布を持った第２の透明部材が配置されているため、結像素子から出射された光束をさらに第２の透明部材で絞った状態で像面に結像させることができるので、像面上に形成されるスポットのサイズをより縮小することができる。従って、像面上の潜像における画素形状のボケを緩和することができる。また、発光装置から出射された光束のうち、スポットの形成に寄与しない光成分を減少させることができるので、光源の発光輝度を高めなくても、スポットでのパワー密度をより増大させることができる。

本発明において、前記第１の透明部材では、屈折率が光入射面から光出射面側に向かって連続的に大きくなっていることが好ましい。このように構成すると、効率的に光束の拡散を抑え、結像素子に集光することができる。また、第１の透明部材内に界面が存在しないので、界面での反射を防止することができる。それ故、光の利用効率が向上するので、スポットでのパワー密度をより増大させることができる。

本発明において、前記第１の透明部材は、前記発光装置の光出射面に密着していることが好ましい。この場合、前記第１の透明部材の光入射面側の屈折率は、前記発光装置において前記光源より光出射側に位置して当該発光装置の光出射面を構成する透明基板の屈折率と同等以上であることが好ましい。このように構成すると、発光装置からの出射光が発光装置の光出射面と透明基板との界面で発散する方向に屈折することを防止でき、かつ、かかる界面での反射を抑制することができる。それ故、光の利用効率が向上するので、スポットでのパワー密度をより増大させることができる。

本発明において、「密着」とは、発光装置と透明部材との間や、結像素子と透明部材との間に空気層が介しないことを意味する。従って、透明部材が発光装置や結像素子に対して直接に接触する構成のほか、透明部材が他の部材や接着剤を介して間接的に接合された構成も、本発明にいう「密着」の概念に含まれる。

本発明において、前記第２の透明部材では、屈折率が光入射面から光出射面側に向かって連続的に小さくなっていることが好ましい。このように構成すると、正立等倍結像素子から出射される光が第２の透明部材を透過する際にその進行方向が曲げられて、効率的に結像面に集光することができる。

本発明において、前記第２の透明部材は、前記結像素子の光出射面に密着していることが好ましい。この場合、前記結像素子は、中心軸の屈折率がその周辺部分の屈折率よりも大きくなるように横断面内にて屈折率が分布する複数の屈折率分布型レンズを備えた正立等倍結像素子であり、前記第２の透明部材の屈折率は、少なくとも、前記屈折率分布型レンズの周辺部分の屈折率よりも大きいことが好ましい。このように構成すると、正立等倍結像素子から出射される光が第２の透明部材を透過する際に、その進行方向が曲げられて結像面に集光し、かつ、前記結像素子と第２の透明部材との界面での反射を抑制することができる。それ故、光の利用効率が向上するので、スポットでのパワー密度をより増大させることができる。また、正立等倍結像素子は、発光装置との位置あわせが、マイクロレンズアレイと比較して容易であるため好適である。

さらに、前記第２の透明部材の屈折率は、前記屈折率分布型レンズの中心軸の屈折率よりも大きいことが好ましい。このように構成すると、屈折率分布型レンズの中心軸から出射される光が屈折率分布型レンズと透明基板第２の透明部材との界面で光を集光する方向へ屈折させることができ、かつ、かかる界面での反射を抑制することができる。それ故、光の利用効率が向上するので、スポットでのパワー密度をより増大させることができる。

本発明において、空気層の屈折率が略１．０とみなせるので、前記結像素子からの出射光が結像面まで空気中のみを通過する場合の当該結像素子の光出射面から結像面までの距離を像面間距離Ｌとしたとき、前記第１の透明部材の平均屈折率ｎ_１及び厚さｄ_１と、前記発光装置において前記光源の光出射側に位置する透明基板の厚さｄ_０及び屈折率ｎ_０と、前記発光装置と前記結像素子との間に介在する空気層の厚さｄａとにより、以下の式
Ｌ_１＝ｄ_１／ｎ_１＋ｄ_０／ｎ_０＋ｄａ
から求められる値Ｌ_１は、以下の条件
０．９×Ｌ≦ Ｌ_１ ≦ １．１×Ｌ
を満たしていることが好ましい。

このような条件を満たす場合には、スポットのサイズが最小となるように当該光源からの出射光を結像させることができる。従って、画像形成装置では、高精細で高品位な潜像を形成することが可能となる。

本発明において、空気層の屈折率が略１．０とみなせるので、前記結像素子からの出射光が結像面まで空気中のみを通過する場合の当該結像素子の光出射面から結像面までの距離を像面間距離Ｌとしたとき、前記第２の透明部材の平均屈折率ｎ_２及び厚さｄ_２と、前記結像素子と像面との間に介在する空気層の厚さｄｂとにより、以下の式
Ｌ_２＝ｄ_２／ｎ_２＋ｄｂ
から求められる値Ｌ_２は、以下の条件
０．９×Ｌ≦ Ｌ_２ ≦ １．１×Ｌ
を満たしていることが好ましい。

このような条件を満たす場合には、スポットのサイズが最小となるように当該光源からの出射光を結像させることができる。従って、画像形成装置では、高精細で高品位な潜像を形成することが可能となる。

本発明に係る露光装置は、例えば、印刷装置などといった画像形成装置に用いられ、かかる画像形成装置では、前記露光装置による露光により像面に潜像が形成される像担持体を有している。

本発明に係る画像形成装置では、発光装置と結像素子との間、および結像素子の光入射面と像面との間のうちの少なくとも一方には、結像素子に対向する面側からその反対側の面に向かって屈折率が小さくなっている屈折率分布を備えた透明部材が配置されているため、発光装置から出射された光束を集光部材で絞ることができるとともに、透明部材でも絞ることができる。従って、本発明によれば、像面上に形成されるスポットのサイズをより縮小することができ、像面上の潜像における画素形状のボケを緩和することができる。それ故、像面の微小な領域が充分なパワー密度で露光されるため、高解像度で高品位な画像を形成することが可能である。また、発光装置から出射された光束のうち、スポットの形成に寄与しない光成分を減少させることができるので、光源の発光輝度を高めなくても、スポットでのパワー密度をより増大させることができる。

図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。なお、本形態を説明する際に用いられる図における構成（形状、大きさ、および配置関係）については本発明が理解、および実施できる程度に概略的に示したものに過ぎず、また、数値および各構成における組成（材質）については例示に過ぎない。

［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に係る画像形成装置の要部の構成を示す斜視図である。図２は、本発明の実施の形態１に係る露光装置の構成を模式的に示す平面図である。図３は、本発明の露光装置に用いた正立等倍結像素子の構成を示す斜視図である。図４（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、本発明の実施の形態１に係る露光装置の構成を示す説明図、およびその光の進行状態を模式的に示す説明図である。

（全体構成）
図１には、プリンタや複写機およびファクシミリなどの画像形成装置において、印刷部分として利用される部分を示してあり、軸線Ｗ周りの方向（副走査方向）に回転できるように軸支された円筒状の感光体ドラム１１０と、この感光体ドラム１１０の外周面である像面１１０Ａを露光するための露光装置１０（露光ヘッド）とを備えている。

露光装置１０は、パネル状の発光装置２１と、結像素子としての正立等倍結像素子２４とを備えており、正立等倍結像素子２４は、発光装置２１と感光体ドラム１１０の像面１１０Ａとの間に配置されている。本形態において、露光装置１０は、さらに、発光装置２１と正立等倍結像素子２４との間に、後述する第１の透明部材３１を備えている。なお、正立等倍結像素子２４と感光体ドラム１１０とは所定の距離を隔てて対向しており、正立等倍結像素子２４と感光体ドラム１１０との間には空気層５１が介在している。

（露光装置１０の構成）
発光装置２１は、図２に示すように、長尺状の透明基板２１１と、この透明基板２１１のうち、感光体ドラム１１０とは反対側の表面上に形成された複数の発光素子２２（光源）とを有している。透明基板２１１は、厚さ０．５ｍｍ程度のガラスやプラスチックなどによって形成された板材であり、その長手方向を感光体ドラム１１０の長手方向に向けて配置されている。複数の発光素子２２は、透明基板２１１の長手方向に沿って例えば二列かつ千鳥状に配列されている。ここで、複数の発光素子２２を透明基板２１１の基板面に垂直な方向からみたときの外形形状は、例えば直径が約５０μｍ程度の略円形である。

発光素子２２としては、ＬＥＤ素子、無機ＥＬ素子、有機ＥＬ素子などを用いることができ、発光素子２２をボトムエミッション型の有機ＥＬ素子で構成した場合、図４（ｂ）に示すように、相互に対向する第１電極２２１（陽極）と第２電極２２２（陰極）との間隙に有機機能材料からなる発光層２２４が積層された構造になっている。ここで、第１電極２２１は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）など透光性の導電膜によって構成され、第２電極２２２は、アルミニウムや銀といった光反射性の導電膜によって構成されている。なお、発光素子２２では、発光層２２４と第１電極２２１との層間に正孔注入層や正孔輸送層が形成される場合があり、発光層２２４と第２電極２２２との電子注入層や電子輸送層が形成される場合がある。

このように構成した発光素子２２は、第１電極２２１と第２電極２２２との間に流れる電流に応じた輝度で発光する。そして、発光層２２４からの出射光および第２電極２２２での反射光は、第１電極２２１および透明基板２１１を透過して正立等倍結像素子２４の側に向けて出射される。従って、透明基板２１１によって、発光装置２１の光出射面が構成されていることになる。

なお、発光素子２２をトップエミッション型に構成する場合があり、この場合、第２の電極２２２の側から光を出射する。このため、第２電極２２２は透光性電極として形成される一方、第１電極２２１と基板との間に反射層が形成される。また、第２の電極２２２の側には封止樹脂を介して透光性の封止基板が積層され、かかる封止基板によって発光装置２１の光出射面が構成される。

（正立等倍結像素子の構成）
図３において、正立等倍結像素子２４は、複数の屈折率分布型レンズ２４１（Ｇｒａｄｉｅｎｔ Ｒｅｆｌａｃｔｉｖｅ ｉｎｄｅｘ ｌｅｎｓ、あるいはＧｒａｔｅｄ Ｒｅｆｌａｃｔｉｖｅ ｉｎｄｅｘ ｌｅｎｓ）を備えた長尺状の部材であり、これらの屈折率分布型レンズ２４１は、各々の中心軸（光軸）が、図１に示す感光体ドラム１１０の像面１１０Ａに対して垂直となるように配置されている。本形態において、複数の屈折率分布型レンズ２４１は、図２を参照して説明した発光素子２２のレイアウトに対向して、正立等倍結像素子２４の長手方向に沿って二列かつ千鳥状に配列されている。なお、発光素子２２や屈折率分布型レンズ２４１の配列のパターンは任意であり、例えば単列または３列以上であってもよいし他の適切なパターンであってもよい。

屈折率分布型レンズ２４１は、高さ４．３ｍｍ程度の略円筒形状に成形された光透過性の部材であり、中心軸（光軸）での屈折率が大きく中心軸から周辺部分に向かって離れるほど屈折率が小さくなるように横断面内にて屈折率が分布している。本形態では、屈折率分布型レンズ２４１の中心軸における屈折率は、１．６４であり、周辺部分における屈折率は、１．３１である。このような正立等倍結像素子２４としては、例えば日本板硝子株式会社製のＳＬＡ（セルフォック（セルフォック／ＳＥＬＦＯＣは日本板硝子株式会社の登録商標） レンズアレイ）を用いることができる。

（第１の透明部材の構成）
このように構成した露光装置１０において、本形態では、図１、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、発光装置２１と正立等倍結像素子２４との間には、発光装置２１の光出射面および正立等倍結像素子２４の光入射面に対向するように第１の透明部材３１が配置されている。第１の透明部材３１は、ガラスやプラスチックなどの光透過性を有する材料を略長方形に成形した板状部材であり、相互に平行な光入射面３１１と光出射面３１２とを有している。

本形態において、第１の透明部材３１は、光入射面３１１が発光装置２１の光出射面に接着剤等により密着した状態で接合され、光出射面３１２は、正立等倍結像素子２４の光入射面に接着剤等により密着した状態で接合されている。このため、発光装置２１と正立等倍結像素子２４との間には空気層が介在しない。

ここで、第１の透明部材３１は、光入射面３１１から光出射面３１２に向けて屈折率が一定の勾配をもって連続的に大きくなっていく屈折率分布を備えたＧＲＩＮ（Ｇｒａｄｉｅｎｔ Ｒｅｆｌａｃｔｉｖｅ ｉｎｄｅｘ、あるいはＧｒａｔｅｄ Ｒｅｆｌａｃｔｉｖｅ ｉｎｄｅｘ）基板である。また、第１の透明部材３１は、光入射面３１１における屈折率が発光装置２１の光出射面を構成する透明基板２１１の屈折率と同等以上である。具体的には、第１の透明部材３１は、光入射面３１１における屈折率が１．５１であり、光出射面３１２における屈折率が２．０５である。第１の透明部材３１の厚さは３．６９ｍｍであり、かかる第１の透明部材３１の厚さや屈折率分布については、正立等倍結像素子２４からの出射光が結像面まで空気中のみを通過する場合の正立等倍結像素子２４の光出射面から結像面までの距離（像面間距離Ｌ）などに基づいて最適な値に設定されている。詳しくは後述するが、第１の透明部材３１の厚さや屈折率分布は、第１の透明部材３１の平均屈折率ｎａ_１及び厚さｄａ_１と、発光装置２１において光源の光出射側に位置する透明基板２１１の厚さｄ_０及び屈折率ｎ_０と、発光装置２１と正立等倍結像素子２４との間に介在する空気層の厚さｄａと、像面間距離Ｌとが以下の条件
Ｌ₁＝ｄａ_１／ｎａ_１＋ｄ_０／ｎ_０＋ｄａ
Ｌ₁＝Ｌ
を満たすように設定すればよい。例えば、本形態においては、第１の透明部材３１の平均屈折率ｎａ_１はｎａ_１＝（１．５１＋２．０５）／２で求められ、さらに、本形態では、ｄａ＝０、ｎ_０＝１．５１５、ｄ_０＝０．５ｍｍ、Ｌ＝２．４ｍｍであるので、透明部材３１の厚さｄａ_１は３．６９ｍｍとなる。

このようなＧＲＩＮ基板は、屈折率が相違する成分の相互拡散、低屈折率成分の注入、あるいは高屈折率成分の脱離などの方法で製作することができる。

（作用）
このように構成した露光装置１０においては、用紙などの記録媒体に印刷すべき画像の態様に応じて複数の発光素子２２を選択的に発光させると、発光素子２２からの出射光は、図４（ｂ）に示すように、発散角θ１の発散光として透明基板２１１内を進行し、透明基板２１１と第１の透明部材３１との界面での屈折を経た後、第１の透明部材３１に入射する。ここで、第１の透明部材３１は、光入射面３１１から光出射面３１２に向けて屈折率が一定の勾配をもって連続的に大きくなっていく屈折率分布を備えているため、第１の透明部材３１に入射した光束は、第１の透明部材３１の屈折率分布に従って絞られながら第１の透明部材３１の内部を進行し、第１の透明部材３１と正立等倍結像素子２４（屈折率分布型レンズ２４１）との界面での屈折を経た後、正立等倍結像素子２４の屈折率分布型レンズ２４１に入射する。ここで、屈折率分布型レンズ２４１は、中心軸での屈折率が大きく中心軸から周縁に向かって離れるほど屈折率が小さくなるように横断面内にて屈折率が分布しているＧＲＩＮレンズであるため、屈折率分布型レンズ２４１に入射した光束は、屈折率分布型レンズ２４１の屈折率の分布に従って蛇行しながら進行し、屈折率分布型レンズ２４１の光出射面から出射される。そして、屈折率分布型レンズ２４１の光出射面から出射された光束は、空気層５１を進行し角度θ３の収束角をもって感光体ドラム１１０の像面１１０Ａ上で結像し、スポットを形成する。それ故、像面１１０Ａには、所望の画像に応じた潜像（静電潜像）が形成される。

（本形態の主な効果）
このように本形態では、発光装置２１と正立等倍結像素子２４との間に、光入射面３１１から光出射面３１２に向かって屈折率が連続的に大きくなっている屈折率分布を備えた第１の透光基板３１が配置されている。このため、発光装置２１から出射された光束を第１の透明部材３１で絞った状態で正立等倍結像素子２４に入射させることができるので、像面１１０Ａ上に形成されるスポットのサイズをより縮小することができる。従って、像面１１０Ａ上の潜像における画素形状のボケを緩和することができる。また、発光装置２１から出射された光束のうち、スポットの形成に寄与しない光成分を減少させることができるので、発光素子２２の発光輝度を高めなくても、スポットでのパワー密度をより増大させることができる。

また、第１の透明部材３１では、屈折率が光入射面３１１から光出射面３１２側に向かって連続的に大きくなっており、第１の透明部材３１内に界面が存在しない。このため、界面での反射を防止することができる。さらに、第１の透明部材３１は、発光装置２１の光出射面に密着し、かつ、発光装置２１の透明基板の屈折率と同等以上である。このため、発光装置２１からの出射光が発光装置２１の光出射面と第１の透明基板３１との界面で発散する方向に屈折することを防止でき、かつ、かかる界面での反射を抑制することができる。それ故、本形態では、光の利用効率が高いので、発光素子２２の発光輝度を高めなくても、スポットでのパワー密度をより増大させることができる。

例えば、以下の条件
発光素子２２の径Φ：５０μｍ
正立等倍結像素子２４：日本板硝子社製のＳＬＡ２０Ｄ
第１の透光基板３１の厚さ：３．６ｍｍ
正立等倍結像素子２４の像面距離Ｌ：２．３４ｍｍ
を採用した場合において、第１の透明部材３１を配置しないときには、像面１１０Ａに形成されるスポット径が９０μｍであったのに対して、本形態の露光装置によれば、像面に形成されるスポット径が７０μｍまで縮小でき、パワー密度を１．５倍、向上することが確認できる。

なお、第１の透明部材３１の厚さや屈折率分布については、正立等倍結像素子２４からの出射光が結像面まで空気中のみを通過する場合の正立等倍結像素子２４の光出射面から結像面までの距離を像面間距離Ｌとしたとき、第１の透明部材３１を構成する層の平均屈折率ｎａ_１および厚さｄａ_１と、発光装置２１において発光素子２２の光出射側に位置する透明基板２１１の厚さｄ_０および屈折率ｎ_０とにより以下の式
Ｌ_１＝ｄａ_１／ｎａ_１＋ｄ_０／ｎ_０
で求められる値Ｌ_１は、以下の条件
Ｌ_１＝Ｌ
を満たしていることが好ましい。ここで、発光装置２１では、実際の発光位置と透明基板２１１との間に第１電極２２１が介在しており、場合によっては各種絶縁膜が介在している場合もあるが、かかる透光性膜の屈折率や厚さは上式に反映されていないので、上式で求めた値Ｌａについては、下式で示す条件
０．９×Ｌ≦ Ｌ_１ ≦ １．１×Ｌ
のように、像面間距離Ｌの±１０％の範囲にあればよい。このような条件を満たす場合には、スポットのサイズが最小となるように発光素子２２からの出射光を結像させることができる。従って、画像形成装置では、高精細で高品位な潜像を形成することが可能となる。

なお、上記形態では、屈折率が一定の勾配をもって連続的に変化している第１の透明部材３１を用い、かつ、第１の透明部材３１と発光装置２１との間、および第１の透明部材３１と正立等倍結像素子２４との間に空気層が介在しない構成であったが、第１の透明部材３１が複数層配置されている場合や、第１の透明部材３１と発光装置２１との間、あるいは第１の透明部材３１と正立等倍結像素子２４との間に空気層が介在している場合においては、第１の透明部材３１の厚さや屈折率分布については、以下の条件を満たすように設計される。すなわち、空気層の屈折率は略１．０とみなすことができるので、第１の透明部材３１の層の数ｈ（ｈは自然数）、第１の透明部材３１のｉ（ｉ≦ｈ）番目の層の平均屈折率ｎａ_ｉおよび厚さｄａ_ｉと、発光装置２１において発光素子２２の光出射側に位置する透明基板２１１の厚さｄ_０および屈折率ｎ_０と、発光装置２１と正立等倍結像素子２４との間に介在する空気層５１の厚さｄａとにより以下の式（数１）で値Ｌａを求めたとき、値Ｌａが像面間距離Ｌの±１０％の範囲にあればよい。

ここで、本形態は、上式（数１）において、以下の条件
ｈ＝１
ｄａ＝０
に設定した場合に相当する。

なお、第１の透明部材３１の屈折率分布においては、屈折率勾配が大きい方がスポットを絞ることができるという利点がある。

［実施の形態２］
図５（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態２に係る露光装置の構成を示す説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。

図５（ａ）に示すように、本形態の露光装置１０も、実施の形態１と同様、パネル状の発光装置２１と、結像素子としての正立等倍結像素子２４とを備えており、発光装置２１と正立等倍結像素子２４との間に第１の透明部材３１を備えている。さらに、本形態の露光装置１０は、正立等倍結像素子２４と感光体ドラム１１０との間に第２の透明部材３２（図１に一点鎖線で示す）を備えている。ここで、発光装置２１、第１の透明部材３１、正立等倍結像素子２４および感光体ドラム１１０の構成は実施の形態１と同様であるため、それらの詳細な説明を省略するが、第１の透明部材３１は、光入射面３１１が発光装置２１の光出射面に接着剤等により密着した状態で接合され、光出射面３１２は、正立等倍結像素子２４の光入射面）に接着剤等により密着した状態で接合されている。また、第１の透明部材３１は、光入射面３１１から光出射面３１２に向けて屈折率が一定の勾配をもって連続的に大きくなっていく屈折率分布を備えたＧＲＩＮ基板である。

本形態の露光装置１０において、第２の透明部材３２は、正立等倍結像素子２４と感光体ドラム１１０との間で正立等倍結像素子２４の光出射面および感光体ドラム１１０の像面１１０Ａに対向するように配置されている。第２の透明部材３２は、ガラスやプラスチックなどの光透過性を有する材料を略長方形に成形した板状部材であり、相互に平行な光入射面３２１と光出射面３２２とを有している。

本形態において、第２の透明部材３１は、光入射面３２１が正立等倍結像素子２４の光出射面に接着剤等により密着した状態で接合され、光出射面３２２と感光体ドラム１１０の像面１１０Ａとの間には空気層５１が介在している。

ここで、第２の透明部材３１は、光入射面３２１から光出射面３２２に向けて屈折率が一定の勾配をもって連続的に小さくなっていく屈折率分布を備えたＧＲＩＮ基板である。また、第２の透明部材３２は、光入射面３２１における屈折率が正立等倍結像素子２４を構成する屈折率分布型レンズ２４１の少なくとも周辺部分の屈折率（１．３１）よりも大きく、本形態では、屈折率分布型レンズ２４１の中心軸における屈折率（１．６４）でよりも大きい。具体的には、第２の透明部材３２は、光入射面面３２１における屈折率が２．０５であり、光出射面３２２における屈折率が１．４３である。ここで、第２の透明部材３２の厚さは３．０ｍｍであり、かかる第２の透明部材３２の厚さや屈折率分布については、後述するように、正立等倍結像素子２４からの出射光が結像面まで空気中のみを通過する場合の正立等倍結像素子２４の光出射面から結像面までの距離（像面間距離Ｌ）などに基づいて最適な値に設定されている。

このように構成した露光装置１０においては、用紙などの記録媒体に印刷すべき画像の態様に応じて複数の発光素子２２を選択的に発光させると、図５（ｂ）に示すように、発光素子２２からの出射光は、発散光として透明基板２１１内を進行し、透明基板２１１と第１の透明部材３１との界面での屈折を経た後、第１の透明部材３１に入射する。ここで、第１の透明部材３１は、光入射面３１１から光出射面３１２に向けて屈折率が一定の勾配をもって連続的に大きくなっていく屈折率分布を備えているため、第１の透明部材３１に入射した光束は、第１の透明部材３１の屈折率分布に従って絞られながら第１の透明部材３１の内部を進行し、第１の透明部材３１と正立等倍結像素子２４（屈折率分布型レンズ２４１）との界面での屈折を経た後、正立等倍結像素子２４の屈折率分布型レンズ２４１に入射する。ここで、屈折率分布型レンズ２４１は、中心軸での屈折率が大きく中心軸から周縁に向かって離れるほど屈折率が小さくなるように横断面内にて屈折率が分布しているＧＲＩＮレンズであるのため、屈折率分布型レンズ２４１に入射した光束は、屈折率分布型レンズ２４１の屈折率の分布に従って蛇行しながら進行し、屈折率分布型レンズ２４１の光出射面から出射される。そして、屈折率分布型レンズ２４１の光出射面から出射された光束は、屈折率分布型レンズ２４１と第２の透明部材３２との界面での屈折を経た後、第２の透明部材３２に入射する。ここで、第２の透明部材３２は、光入射面３２１から光出射面３２２に向けて屈折率が一定の勾配をもって連続的に小さくなっていく屈折率分布を備えたＧＲＩＮ基板である。このため、第２の透明部材３２に入射した光束は、第２の透明部材３２の屈折率分布に従って絞られながら第２の透明部材３２の内部を進行した後、空気層５１に出射される。そして、空気層５１に出射された光は、空気層５１を進行して感光体ドラム１１０の像面１１０Ａ上で結像し、スポットを形成する。それ故、像面１１０Ａには、所望の画像に応じた潜像（静電潜像）が形成される。

このように本形態では、発光装置２１と正立等倍結像素子２４との間に、光入射面３１１から光出射面３１２に向かって屈折率が連続的に大きくなっている屈折率分布を備えた第１の透明部材３１が配置されている。このため、発光装置２１から出射された光束を第１の透明部材３１で絞った状態で正立等倍結像素子２４に入射させることができる。また、本形態では、正立等倍結像素子２４と感光体ドラム１１０との間に、光入射面３２１から光出射面３２２に向かって屈折率が連続的に小さくなっている屈折率分布を備えた第２の透明部材３２が配置されている。このため、正立等倍結像素子２４から出射された光束を第２の透明部材３２でさらに絞った状態で感光体１１０に向けて出射することができる。従って、像面１１０Ａ上に形成されるスポットのサイズをより縮小することができるので、像面１１０Ａ上の潜像における画素形状のボケを緩和することができる。また、発光装置２１から出射された光束のうち、スポットの形成に寄与しない光成分を減少させることができるので、発光素子２２の発光輝度を高めなくても、スポットでのパワー密度をより増大させることができる。

また、第１の透明部材３１では、屈折率が光入射面３１１から光出射面３１２側に向かって連続的に大きくなっており、第１の透明部材３１内に界面が存在しない。このため、界面での反射を防止することができる。さらに、第１の透明部材３１は、発光装置２１の光出射面に密着し、かつ、発光装置２１の透明基板の屈折率と同等以上である。このため、発光装置２１からの出射光が発光装置２１の光出射面と第１の透明部材３１との界面で発散する方向に屈折することを防止でき、かつ、かかる界面での反射を抑制することができる。それ故、本形態では、光の利用効率が高いので、発光素子２２の発光輝度を高めなくても、スポットでのパワー密度をより増大させることができる。

また、第２の透明部材３２では、屈折率が光入射面３２１から光出射面３２２側に向かって連続的に小さくなっており、第２の透明部材３２内に界面が存在しない。このため、界面での反射を防止することができる。さらに、第２の透明部材３２は、正立等倍結像素子２４の光出射面に密着し、かつ、正立等倍結像素子２４を構成する屈折率分布型レンズ２４１の少なくとも周辺部分の屈折率（１．３１）よりも大きく、本形態では、屈折率分布型レンズ２４１の中心軸における屈折率（１．６４）よりも大きい。このため、正立等倍結像素子２４からの出射光が正立等倍結像素子２４の光出射面と第２の透明基板３２との界面で発散する方向に屈折することを防止でき、かつ、かかる界面での反射を抑制することができる。それ故、本形態では、光の利用効率が高いので、発光素子２２の発光輝度を高めなくても、スポットでのパワー密度をより増大させることができる。

例えば、以下の条件
発光素子２２の径Φ：５０μｍ
正立等倍結像素子２４：日本板硝子社製のＳＬＡ２０Ｄ
第１の透光基板３１の厚さ：３．６ｍｍ
第２の透光基板３２の厚さ：３．０ｍｍ
正立等倍結像素子２４の像面距離Ｌ：２．４ｍｍ
を採用した場合において、第１の透明部材３１および第２の透明部材３２を配置しないときには、像面に形成されるスポット径が９０μｍであったのに対して、本形態の露光装置によれば、像面に形成されるスポット径が６０μｍまで縮小でき、パワー密度は１．８倍、向上することが確認できる。

なお、第１の透明部材３２の厚さや屈折率分布については、実施の形態１と同様な条件で最適な値に設定される。

これに対して、第２の透明部材３２の屈折率分布については、正立等倍結像素子２４からの出射光が結像面まで空気中のみを通過する場合の正立等倍結像素子２４の光出射面から結像面までの距離を像面間距離Ｌとしたとき、第２の透明部材３２の平均屈折率ｎｂ₁および厚さｄｂ₁と、正立等倍結像素子２４と感光体ドラム１１０の像面１１０Ａとの間に介在する空気層５１の厚さｄｂとにより以下の式
Ｌ_ｂ＝ｄｂ₁／ｎｂ₁＋ｄｂ
で求めた値Ｌｂが、以下の条件
Ｌ_ｂ＝Ｌ
を満たしていることが好ましい。但し、上記の条件を厳密に満たしていなくても、値Ｌ_２については、下式で示す条件
０．９×Ｌ≦ Ｌ_ｂ ≦ １．１×Ｌ
のように、像面間距離Ｌの±１０％の範囲にあればよい。このような条件を満たす場合には、スポットのサイズが最小となるように発光素子２２からの出射光を結像させることができる。従って、画像形成装置では、高精細で高品位な潜像を形成することが可能となる。

なお、上記形態では、屈折率が一定の勾配をもって連続的に変化している第２の透明部材３１を用いたが、第２の透明部材３１が複数層配置されている場合においては、第２の透明部材３２の厚さや屈折率分布については、以下の条件を満たすように設計される。すなわち、空気層の屈折率は略１．０とみなすことができるので、第２の透明部材３２の層の数ｊ（ｊは自然数）、第２の透明部材３２のｋ（ｋ≦ｊ）番目の層の平均屈折率ｎｂ_kおよび厚さｄｂ_kと、正立等倍結像素子２４と感光体ドラム１１０との間に介在する空気層５１の厚さｄｂとにより以下の式（数２）で値Ｌｂを求めたとき、値Ｌｂが像面間距離Ｌの±１０％の範囲にあればよい

ここで、本形態は、上式（数２）において、以下の条件
ｊ＝１
に設定した場合に相当する。

このような条件を満たす場合には、スポットのサイズが最小となるように当該光源からの出射光を結像させることができる。従って、画像形成装置では、高精細で高品位な潜像を形成することが可能となる。

なお、第２の透明部材３２の屈折率分布においては、屈折率の差が大きい方がスポットを絞ることができるという利点がある。

［実施の形態３］
図６（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態３に係る露光装置の構成を示す説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１、２と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。

図６（ａ）に示すように、本形態の露光装置１０も、実施の形態１と同様、パネル状の発光装置２１と、結像素子としての正立等倍結像素子２４とを備えている。また、本形態の露光装置１０は、正立等倍結像素子２４と感光体ドラム１１０との間に第２の透明部材３２を備えている。ここで、発光装置２１、正立等倍結像素子２４、第２の透明部材３２の構成は実施の形態１、２と同様であるため、それらの詳細な説明を省略するが、第２の透明部材３２は、光入射面３２１が正立等倍結像素子２４の光出射面に接着剤等により密着した状態で接合され、光出射面３２２と感光体ドラム１１０の像面１１０Ａとの間には空気層５１が介在している。また、第２の透明部材３１は、光入射面３２１から光出射面３２２に向けて屈折率が一定の勾配をもって連続的に小さくなっていく屈折率分布を備えたＧＲＩＮ基板である。具体的には、第２の透明部材３２は、光入射面面３２１における屈折率が２．０５であり、光出射面３２２における屈折率が１．４３であり、光入射面３２１から光出射面３２２に向けて屈折率が一定の勾配をもって連続的に小さくなっている。

このように構成した露光装置１０においては、用紙などの記録媒体に印刷すべき画像の態様に応じて複数の発光素子２２を選択的に発光させると、図６（ｂ）に示すように、発光素子２２からの出射光は、発散光として透明基板２１１内を進行して出射され、空気層５２を介して正立等倍結像素子２４の屈折率分布型レンズ２４１に入射する。ここで、屈折率分布型レンズ２４１は、中心軸での屈折率が大きく中心軸から周縁に向かって離れるほど屈折率が小さくなるように横断面内にて屈折率が分布しているＧＲＩＮレンズである。このため、屈折率分布型レンズ２４１に入射した光束は、屈折率分布型レンズ２４１の屈折率の分布に従って蛇行しながら進行し、屈折率分布型レンズ２４１の光出射面から出射される。そして、屈折率分布型レンズ２４１の光出射面から出射された光束は、屈折率分布型レンズ２４１と第２の透明部材３２との界面での屈折を経た後、第２の透明部材３２に入射する。ここで、第２の透明部材３２は、光入射面３２１から光出射面３２２に向けて屈折率が一定の勾配をもって連続的に小さくなっていく屈折率分布を備えたＧＲＩＮ基板であるため、第２の透明部材３２に入射した光束は、第２の透明部材３２の屈折率分布に従って絞られながら第２の透明部材３２の内部を進行した後、空気層５１に出射される。そして、空気層５１に出射された光は、空気層５１を進行して感光体ドラム１１０の像面１１０Ａ上で結像し、スポットを形成する。それ故、像面１１０Ａには、所望の画像に応じた潜像（静電潜像）が形成される。

このように本形態では、正立等倍結像素子２４と感光体ドラム１１０との間に、光入射面３２１から光出射面３２２に向かって屈折率が連続的に小さくなっている屈折率分布を備えた第２の透明部材３２が配置されている。このため、正立等倍結像素子２４から出射された光束を第２の透明部材３２でさらに絞った状態で感光体１１０に向けて出射することができる。従って、像面上に形成されるスポットのサイズをより縮小することができるので、像面上の潜像における画素形状のボケを緩和することができる。また、発光装置２１から出射された光束のうち、スポットの形成に寄与しない光成分を減少させることができるので、発光素子２２の発光輝度を高めなくても、スポットでのパワー密度をより増大させることができる。

例えば、以下の条件
発光素子２２の径Φ：５０μｍ
正立等倍結像素子２４：日本板硝子社製のＳＬＡ２０Ｄ
第２の透光基板３２の厚さ：３．０ｍｍ
正立等倍結像素子２４の像面距離Ｌ：２．４ｍｍ
を採用した場合において、第２の透明部材３２を配置しないときには、像面に形成されるスポット径が９０μｍであったのに対して、本形態の露光装置によれば、像面に形成されるスポット径が７０μｍまで縮小でき、パワー密度は１．５倍、向上することが確認できる。

なお、第２の透明部材３２の厚さおよび屈折率分布については、実施の形態２と同様、正立等倍結像素子２４からの出射光が結像面まで空気中のみを通過する場合の正立等倍結像素子２４の光出射面から結像面までの距離（像面間距離Ｌ）などに基づいて最適な値に設定される。

［その他の実施の形態］
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない範囲において適宜、変更が可能である。具体的な変形の態様を例示すれば以下のとおりである。なお、以下の各態様を適宜に組み合わせてもよい。

上記の実施の形態においては、透明部材３１は発光装置２１および正立等倍結像素子２４と密着させた状態で配置されていたが、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、透明部材３１は、発光装置２１または正立等倍結像素子２４のうちの一方に密着させ、発光装置２１と正立等倍結像素子２４との間に空気層５２を介在させる構成を採用してもよい。また、図示を省略するが、第２の透明部材３１は、正立等倍結像素子２４との間に空気層を介在させる構成を採用してもよい。

また、発光素子２２からの出射光が感光体ドラム１１０に到達するまでの光路上に、この光の反射を防止するための処理が施された構成（あるいは反射を防止するための部材が配置された構成）を採用してもよい。例えば、発光素子２２と感光体ドラム１１０との間隙に介在する各部の表面にＡＲ（Ａｎｔｉ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）コート（反射防止処理）を施した構成が採用される。このＡＲコートは、例えば、透明基板２１１の光出射面、第１の透明部材３１の両面面（光入射面３１１、光出射面３１２）、正立等倍結像素子２４の両面（光入射面あるいは光出射面）、および第２の透明部材３２の両面（光入射面３２１、光出射面３２２）の少なくとも１箇所に施される。このように構成することによって、発光装置２１、第１の透明部材３１、正立等倍結像素子２４、第２の透明部材３２に入射する光、あるいは出射する光量の割合を増加（透過率の増加）させることができるため、露光のパワー密度を高い水準に維持することができる。

さらに、上記実施の形態においては発光装置２１と感光体ドラム１１０との間隙に屈折率分布型レンズ２４１が配置された構成を例示したが、各発光素子２２からの出射光をするための手段（結像素子）は任意に変更される。例えば、上記の実施の形態における正立等倍結像素子２４に代えて（またはこれとともに）、複数のマイクロレンズ（凸レンズまたは凹レンズ）が配列されたマイクロレンズアレイを配置してもよい。

さらにまた、有機ＥＬ材料からなる発光層２２４を含む発光素子２２を例示したが、本発明における光源の態様はこれに限定されない。例えば、無機ＥＬ材料からなる発光層を含む発光素子やＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）素子なども光源として採用される。また、照明装置（バックライト）からの照明光を変調して出射する液晶装置や、プラズマの放電により発光する発光素子が配列されたプラズマ装置などの様々な機器を本発明の発光装置として採用することができる。また、上記の実施形態においては、発光素子２２各々を、透明基板２１１の長手方向と垂直を成す方向（紙面表裏方向）からみたときの外形は、略円形であるものを採用したが、楕円、正方形、長方形、その他結像して所定の解像度を出せるドット形状であれば、画素形状は任意である。以上のように本発明の露光装置に使用される発光装置は、複数の光源を具備する装置であれば足り、各光源の具体的な態様やその発光の原理は不問である。

［画像形成装置への搭載例］
本発明を適用した露光装置１は、図８および図９を参照して説明するように、画像形成装置に適用できる。

（画像形成装置５００の構成および動作）
図８は、本発明に係る画像形成装置の全体の構成を示す説明図である。この画像形成装置５００は、ベルト中間転写体方式を利用したタンデム型のフルカラー画像形成装置である。

図８に示すように、画像形成装置５００では、各々が同様の構成である４個の露光ヘッド１０Ｋ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｙが、各々の構成が同様である外周面に感光層を有する４個の感光体ドラム１１０Ｋ、１１０Ｃ、１１０Ｍ、１１０Ｙの像面に対向する位置にそれぞれ配置されている。露光ヘッド１０Ｋ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｙは、上記に例示した各実施形態に係る露光装置１０である。さらに、各感光体ドラム１１０（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の周囲には、コロナ帯電器１１１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）と、現像器１１４（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）とが配置されている。なお、添え字Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙはそれぞれ黒、シアン、マセンダ、イエローを意味している（以降、添え字Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙは、他の部材についても同様の意味で用いる。）。

また、画像形成装置５００には、駆動ローラ１２１と従動ローラ１２２とが設けられている。これらのローラ１２１、１２２には無端の中間転写ベルト１２０が巻回されて、中間転写ベルト１２０は、感光体ドラム１１０（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）と対向する。したがって、中間転写ベルト１２０は、矢印Ｂに示すようにローラ１２１、１２２の周囲を回転することにより、感光体ドラム１１０（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）を矢印ＣＷ方向へと同期回転させることができる。また、図示しないが、中間転写ベルト１２０に張力を与えるテンションローラなどの張力付与手段を設けてもよい。

感光体ドラム１１０（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）にトナー像（すなわち可視像）を形成するにあたっては、まず、コロナ帯電器１１１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）により、これに対応する感光体ドラム１１０（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の外周面（像面）を一様に帯電させる。次に、露光ヘッド１０（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）により、帯電した各感光体ドラム１１０の像面１１０Ａに静電潜像を書き込む。各露光装置１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）においては、図２に示したように、感光体ドラム１１０（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の母線（主走査方向）に沿って複数の発光素子２２が配列される。したがって静電潜像の書き込みは、複数の発光素子２２によって感光体ドラム１１０（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）に光を照射することにより行う。そして、現像器１１４（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）が、静電潜像に現像剤としてのトナーを付着させることにより感光体ドラム１１０（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）に形成されていた静電潜像をトナー像として顕像化する。

現像器１１４（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）により形成された黒、シアン、マセンダ、イエローの各トナー像は、中間転写ベルト１２０上に順次一時転写されることにより、中間転写ベルト１２０上で重ね合わされ、この結果としてフルカラーのトナー像が得られる。中間転写ベルト１２０の内側には、４つの一時転写コロトロン（転写器）１１２（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）が配置されている。一次転写コロトロン１１２（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）は、感光体ドラム１１０（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の近傍にそれぞれ配置されており、感光体ドラム１１０（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）からトナー像を静電的に吸引することにより、感光体ドラム１１０（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）と一次転写コロトロン１１２（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の間を通過する中間転写ベルト１２０にトナー像を転写する。

最終的に画像を形成する対象としてのシート１０２は、ピックアップローラ１０３によって、給紙カセット１０１から１枚ずつ給送されて、駆動ローラ１２１に接した中間転写ベルト１２０と二次転写ローラ１２６の間のニップに送られる。中間転写ベルト１２０上に転写されたフルカラーのトナー像は、二次転写ローラ１２６によってシート１０２の片面に一括して二次転写され、定着部である定着ローラ対１２７を通ることでシート１０２上に定着される。この後、シート１０２は、排紙ローラ対１２８によって、装置上部に形成された排紙カセット上へ排出される。

（画像形成装置６００の構成および動作）
次に、図９を参照して、本発明に係る画像形成装置の他の形態について説明する。この画像形成装置６００は、ベルト中間転写体方式を利用したロータリ現像式のフルカラー画像形成装置である。

図９に示すように画像形成装置６００では、感光体ドラム１１０に周囲に、ロータリ式の現像ユニット１６１、コロナ帯電器１６８、上記の実施形態に係る露光ヘッド１０、および中間転写ベルト１６９とが設けられている。

現像ユニット１６１は、４つの現像器１６３Ｙ、１６３Ｃ、１６３Ｍ、１６３Ｋが９０°の角間隔をおいて配置されたドラムであり、軸１６１ａを中心にして反時計回り（矢印ＣＣＷ方向）に回転可能に配置されている。

無端の中間転写ベルト１６９は、駆動ローラ１７０ａ、従動ローラ１７０ｂ、一次転写ローラ１６６およびテンションローラに巻回されて、これらのローラの周囲を矢印Ｄに示す向きに回転可能に配置される。

感光体ドラム１１０にトナー像（すなわち可視像）を形成するにあたっては、まず、コロナ帯電器１６８により、感光体ドラム１１０の外周面（像面）を一様に帯電させる。次に、露光ヘッド１０により、帯電した感光体ドラム１１０の像面に静電潜像を書き込む。露光装置１においては、図２に示したように、感光体ドラム１１０の母線（主走査方向）に沿って複数の発光素子２２が配列される。従って、静電潜像の書き込みは、複数の発光素子２２によって感光体ドラム１１０に光を照射することにより行う。そして、現像器１６３（Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋ）が、それぞれイエロー、シアン、マセンダ、黒のトナーを感光体ドラム１１０に供給して、静電潜像に現像剤としてのトナーを付着させることにより感光体ドラム１１０に形成されていた静電潜像をトナー像として顕像化する。

このように形成されたイエロー、シアン、マセンダ、黒の各トナー像は、中間転写ベルト１６９上に順次一時転写されることにより、中間転写ベルト１６９上で重ね合わされ、この結果としてフルカラーのトナー像が得られる。より詳しくは、まず、感光体ドラム１１０が矢印ＣＷ方向に１回転するのに合わせて感光体ドラム１１０には、露光ヘッド１０によりイエロー（Ｙ）像のための静電潜像が書き込まれた後、現像器１６３Ｙにより同色のトナー像が形成される。そして、感光体ドラム１１０からトナー像を静電的に吸引することによりイエロー（Ｙ）のトナー像が中間転写ベルト１６９に転写される。さらに、感光体ドラム１１０が次の１回転を行うのに合わせて感光体ドラム１１０には、露光ヘッド１０によりシアン（Ｃ）像のための静電潜像が書き込まれた後、現像器１６３Ｃにより同色のトナー像が形成される。そして、感光体ドラム１１０からトナー像を静電的に吸引することによりシアン（Ｃ）のトナー像が、先程形成したイエロー（Ｙ）のトナー像と重なり合うように中間転写ベルト１６９に転写される。以降、同様にしてマセンダ（Ｍ）、および黒（Ｋ）のトナー像も中間転写ベルト１６９に転写される。そして、このようにして感光体ドラム１１０が４回転する間に、イエロー、シアン、マセンダ、黒のトナー像が中間転写ベルト１６９に順次重ね合わせられ、この結果フルカラーのトナー像が転写ベルト１６９上に形成される。

最終的に画像を形成する対象としてのシートは、ピックアップローラ１７９によって給紙カセット１７８から１枚ずつ取り出され、搬送ローラによってシート搬送路１７４を給送されて、駆動ローラ１７０ａに接した中間転写ベルト１６９と二次転写ローラ１７１の間のニップを通過する。二次転写ローラ１７１は、中間転写ベルト１６９からフルカラーのトナー像を一括して静電的に吸引することにより、シートの片面にトナー像を転写する。二次転写ローラ１７１は、図示しないクラッチにより中間転写ベルト１６９に接近および離間させられるようになっている。そして、シートにフルカラーのトナー像を転写する時に二次転写ローラ１７１は中間転写ベルト１６９に当接させられ、中間転写ベルト１６９にトナー像を重ねている間は二次転写ローラ１７１から離される。

以上のようにしてトナー像が転写されたシートは定着器１７２に搬送され、定着器１７２の加熱ローラ１７２ａと加圧ローラ１７２ｂの間を通過させられることにより、シート上に転写されたトナー像が定着する。定着処理後のシートは、排紙ローラ対１７６に引き込まれて矢印Ｆの向きに進行する。両面印刷の場合には、シートの大部分が排紙ローラ対１７６を通過した後、排紙ローラ対１７６が逆方向に回転させられ、矢印Ｇで示すように両面印刷用搬送路１７５に導入させる。そして、二次転写ローラ１７１によりトナー像がシートの他面に転写され、再び定着器１７２で定着処理が行われた後、排紙ローラ対１７６でシートが排出される。

図８および図９に例示した画像形成装置は、有機ＥＬ材料からなる発光層２２４を含む発光素子２２を光源として利用しているので、レーザ走査光学系を用いた場合よりも装置が小型化される。さらに、正立等倍結像素子として光路長の短いＳＬＡを用いているため、複数のレンズを使って光路を折り曲げるレンズ縮小方式を用いた場合よりも装置が小型化される。なお、以上に例示した以外の電子写真方式の画像形成装置にも本発明の露光装置を採用することができる。例えば、中間転写ベルトを使用せずに感光体ドラムから直接シートにトナー像を転写するタイプの画像形成装置や、モノクロの画像を形成する画像形成装置にも本発明に係る露光装置を応用することが可能である。

本発明の実施の形態１に係る画像形成装置の要部の構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る露光装置の構成を模式的に示す平面図である。 本発明の露光装置に用いた正立等倍結像素子の構成を示す斜視図である。 （ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態１に係る露光装置の構成を示す説明図、およびその光の進行状態を模式的に示す説明図である。 （ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態２に係る露光装置の構成を示す説明図である。 （ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態３に係る露光装置の構成を示す説明図である。 （ａ）、（ｂ）は、実施の形態２に係る変形例を示す説明図である。 本発明に係る画像形成装置の形態を示す断面図である。 本発明に係る画像形成装置の他の形態を示す断面図である。

符号の説明

１０ 露光装置、２１ 発光装置、２２ 発光素子、２４ 正立等倍結像素子（結像素子）、３１ 第１の透明部材、３２ 第２の透明部材、１１０ 感光体ドラム（像担持体）、１１０Ａ 像面、２１１ 透明基板、２４１ 屈折率分布型レンズ

Claims (13)

1. 複数の光源が配列された発光装置と、前記各光源からの出射光を像面に結像させる結像素子とを有する露光装置において、
   前記発光装置の光出射面および前記結像素子の光入射面に対向する第１の透明部材を有し、
   前記第１の透明部材の屈折率は、当該第１の透明部材の光入射面から光出射面側に向かって大きくなっていることを特徴とする露光装置。
2. 複数の光源が配列された発光装置と、前記各光源からの出射光を像面に結像させる結像素子とを有する露光装置において、
   前記発光装置の光出射面および前記結像素子の光入射面に対向する第１の透明部材と、前記結像素子の光出入射面に対向する第２の透明部材とを有し、
   前記第１の透明部材の屈折率は、当該第１の透明部材の光入射面から光出射面側に向かって大きくなっており、前記第２の透明部材の屈折率は、当該第２の透明部材の光入射面から光出射面側に向かって小さくなっていることを特徴とする露光装置。
3. 複数の光源が配列された発光装置と、前記各光源からの出射光を像面に結像させる結像素子とを有する露光装置において、
   前記結像素子の光出入射面に対向する第２の透明部材を有し、
   前記第２の透明部材の屈折率は、当該第２の透明部材の光入射面から光出射面側に向かって小さくなっていることを特徴とする露光装置。
4. 前記第１の透明部材では、屈折率が光入射面から光出射面側に向かって連続的に大きくなっていることを特徴とする請求項１または２に記載の露光装置。
5. 前記第１の透明部材は、前記発光装置の光出射面に密着していることを特徴とする請求項１、２または４に記載の露光装置。
6. 前記第１の透明部材の光入射面側の屈折率は、前記発光装置において前記光源より光出射側に位置して当該発光装置の光出射面を構成する透明基板の屈折率と同等以上であることを特徴とする請求項５に記載の露光装置。
7. 前記第２の透明部材では、屈折率が光入射面から光出射面側に向かって連続的に小さくなっていることを特徴とする請求項２または３に記載の露光装置。
8. 前記第２の透明部材は、前記結像素子の光出射面に密着していることを特徴とする請求項２、３または７に記載の露光装置。
9. 前記結像素子は、中心軸の屈折率がその周辺部分の屈折率よりも大きくなるように横断面内にて屈折率が分布する複数の屈折率分布型レンズを備えた正立等倍結像素子であり、
   前記第２の透明部材の光入射面の屈折率は、少なくとも、前記屈折率分布型レンズの周辺部分の屈折率よりも大きいことを特徴とする請求項８に記載の露光装置。
10. 前記第２の透明部材の光入射面の屈折率は、前記屈折率分布型レンズの中心軸の屈折率よりも大きいことを特徴とする請求項９に記載の露光装置。
11. 前記結像素子からの出射光が結像面まで空気中のみを通過する場合の当該結像素子の光出射面から結像面までの距離を像面間距離Ｌとしたとき、
    前記第１の透明部材の平均屈折率ｎａ_１及び厚さｄａ_１と、
    前記発光装置において前記光源の光出射側に位置する透明基板の厚さｄ_０及び屈折率ｎ_０と、前記発光装置と前記結像素子との間に介在する空気層の厚さｄａとにより、以下の式
    Ｌ_１＝ｄａ_１／ｎａ_１＋ｄ_０／ｎ_０＋ｄａ
    から求められる値Ｌ_１は、以下に示す条件
    ０．９×Ｌ≦ Ｌ_１ ≦ １．１×Ｌ
    を満たしていることを特徴とする請求項１、２、４、５、６または７に記載の露光装置。
12. 前記結像素子からの出射光が結像面まで空気中のみを通過する場合の当該結像素子の光出射面から結像面までの距離を像面間距離Ｌとしたとき、
    前記第２の透明部材の平均屈折率ｎｂ_２及び厚さｄｂ_２と、
    前記結像素子と像面との間に介在する空気層の厚さｄｂとにより、以下の式
    Ｌ_２＝ｄｂ_２／ｎｂ_２＋ｄｂ
    から求められる値Ｌ_２は、以下の条件
    ０．９×Ｌ≦ Ｌ_２ ≦ １．１×Ｌ
    を満たしていることを特徴とする請求項１、２、４、５、６または７に記載の露光装置。
13. 請求項１ないし１２のいずれかに規定する露光装置と、該露光装置による露光により像面に潜像が形成される像担持体とを有することを特徴とする画像成形装置。

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