JP2010058420A

JP2010058420A - ラインヘッド、および画像形成装置

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Publication number: JP2010058420A
Application number: JP2008227983A
Authority: JP
Inventors: Ken Sowa; 健宗和
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2008-09-05
Filing date: 2008-09-05
Publication date: 2010-03-18

Abstract

【課題】複数のレンズ行を用いて感光体等の潜像担持体の表面を露光するにあたって、潜像担持体の表面の副走査方向断面に湾曲がある場合の光学系行ごとに生じるピントずれを軽減し露光不良の発生を抑制することが可能なラインヘッドを提供する。
【解決手段】複数のレンズ行のそれぞれは、潜像担持体表面の副走査方向において互いに異なる対向位置に対向しており、潜像担持体の表面のうちラインヘッドと対向する表面領域は副走査断面において湾曲しており、発光素子から放射された光を感光体表面に結像する光学系は２つの正のパワーをもったレンズ面を備え、像側レンズ面から感光体面までの距離が長いレンズ行において、物体側レンズ面の曲率を小さく、かつ、像側レンズ面の曲率を大きく設定する。
【選択図】図１６

Description

この発明は、感光体等の潜像担持体表面を露光することで画像を形成するラインヘッドおよび画像形成装置に関するものである。

潜像担持体である感光体の表面を副走査方向に搬送しつつ、該感光体表面に光ビームを露光することで静電潜像を形成する技術が知られている。つまり、かかる技術では、感光体表面に光ビームを主走査方向である第１の方向に並べて露光しつつ、感光体表面を第１の方向と直交または略直交する副走査方向である第２の方向に搬送することで、感光体表面に対して２次元の静電潜像が形成される。また、特許文献１には、発光素子から射出された光ビームを感光体表面に向けて結像するラインヘッドが記載されるとともに、該ラインヘッドを用いて感光体表面を露光する技術が記載されている。より具体的には、かかるラインヘッドでは、複数の発光素子からなる発光素子群が、主走査方向に対応する長手方向に複数並べられた発光素子群行が形成され、さらに発光素子群行が副走査方向に複数行配置されることで２次元的にならんでいる。また、発光素子群に一対一で対応して結像光学系が配置されている。そして、結像光学系の各々によって、対応する発光素子群の発光素子の像が、被投影面である感光体表面に投影される。すなわち、発光素子から射出された光ビームは感光体表面に集光される。そして、このように集光された光ビームにより、感光体表面が露光される。

特開２００８−１３２７６０号公報

特許文献１記載の技術では、いわゆる感光体ドラムのように、表面の形状が湾曲している感光体に対して、複数の結像光学系行を用いて露光を行なうにあたっては、次のような問題が発生する場合があった。

複数の結像光学系行を用いるラインヘッドは、これら複数の結像光学系行を、感光体表面の搬送方向である副走査方向に対応する幅方向に並べて、該感光体表面に対向配置する。このとき、複数の結像光学系行のそれぞれは、感光体表面の副走査方向において互いに異なる対向位置に対向する。したがって、異なる光学系行に属する光学系によって集光された光ビームの位置は、副走査方向において互いに異なる。これに対して、感光体の表面が副走査方向断面において湾曲していると、かかる湾曲に起因して、複数の光学系行の間で、結像光学系と感光体表面との距離に差異が発生する場合があるが、各結像光学系行が同じ場合には結像光学系から像面までの距離は結像光学系行によらず略一定であり、結果として、一部の光学系行においてピントずれが生じ良好な結像状態がえられず結像光学系行によって光書き込みのムラとなって露光不良が発生するという課題があった。

本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するように、以下の形態、又は適用例として実現される。

［適用例１］本適用例のラインヘッドは、正屈折力を持った２つのレンズ面を有する結像光学系が第１の方向に並べられた結像光学系行を、前記第１の方向と直交または略直交する第２の方向に複数行配置されることで前記結像光学系が２次元的に配置された結像光学系群と、複数の発光素子を有する発光素子群が前記結像光学系に１対１に対応するように配置された発光素子アレイとを有し、少なくとも一つの前記結像光学系行の前記２つのレンズ面の曲率が、他の前記結像光学系行と異なっていることを特徴とする。

この構成によれば、２つのレンズ面の曲率が異なる結像光学系行を有していることから、結像面までの距離が異なっても結像位置を一致または略一致させることが可能となる。これにより、発光素子から放射された光線を良好に感光体表面に集光することができ、感光体表面に湾曲や傾きがあったとしても結像光学系の副走査方向位置によって生じる露光不良を軽減することができる。

［適用例２］上記適用例に記載のラインヘッドは、前記２つのレンズ面のうち、物体側レンズ面の前記第１の方向の断面における曲率をＣＵＲ１、像側レンズ面の前記第１の方向の断面における曲率をＣＵＲ２として、前記一つの結像光学系行に含まれる前記結像光学系のＣＵＲ１をＣＵＲ１Ｓ、ＣＵＲ２をＣＵＲ２Ｓとし、前記他の結像光学系行に含まれる前記結像光学系のＣＵＲ１をＣＵＲ１Ｌ、ＣＵＲ２をＣＵＲ２Ｌとして、少なくとも一組の前記結像光学系行が下式を満足することを特徴とする。
｜ＣＵＲ１Ｌ｜＜｜ＣＵＲ１Ｓ｜、
｜ＣＵＲ２Ｌ｜＞｜ＣＵＲ２Ｓ｜。

この構成によれば、結像光学系の第２の方向に対応する副走査方向位置によって生じる結像光学系と感光体表面との距離の差異に応じて、結像光学系の像面を湾曲した感光体表面に一致または略一致させ、発光素子から放射された光線を良好に感光体表面に集光することができ、感光体表面に湾曲や傾きがあったとしても結像光学系の副走査方向位置によって生じる露光不良を軽減することができる。

［適用例３］上記適用例に記載のラインヘッドは、前記結像光学系の最も像側の面から前記結像光学系の像面までの距離をＷＤとして、複数行配置された前記結像光学系行のうち、最もＷＤが大きな行のＣＵＲ１がＣＵＲ１Ｌ、最もＷＤが小さな行のＣＵＲ１がＣＵＲ１Ｓ、最もＷＤが大きな行のＣＵＲ２がＣＵＲ２Ｌ、最もＷＤが小さな行のＣＵＲ２がＣＵＲ２Ｓに対応していることを特徴とする。

この構成によれば、複数の光学系行の間の光学系と感光体表面との距離の差異に応じて、結像光学系の像面を湾曲した感光体表面に一致または略一致させることができ、光学系行毎に生じる露光不良を軽減することができる。

［適用例４］上記適用例に記載のラインヘッドは、前記２つのレンズ面が、光軸方向に配されていることを特徴とする。

本適用例によれば、レンズ面の心ズレによる収差の発生を軽減し、感光体表面に良好に発光素子の像を投影することができる。

［適用例５］上記適用例に記載のラインヘッドは、前記結像光学系行の行数が３以上であって、前記第２の方向の端に位置する結像光学系行のＷＤが他の結像光学系行のＷＤより大きくなるように配置され、前記第２の方向の端に位置する結像光学系行のＣＵＲ１がＣＵＲ１Ｌ、前記第２の方向の最も中心寄りに位置する結像光学系行のＣＵＲ１がＣＵＲ１Ｓ、前記第２の方向の端に位置する結像光学系行のＣＵＲ２がＣＵＲ２Ｌ、前記第２の方向の最も中心寄りに位置する結像光学系行のＣＵＲ２がＣＵＲ２Ｓに対応することを特徴とする。

本適用例によれば、複数の光学系行の間の光学系と感光体表面との距離の差異をなるべく小さく抑え、より良好な感光体表面への発光素子の像を投影が可能となる。

［適用例６］上記適用例に記載のラインヘッドは、前記結像光学系が、該結像光学系全体の物体側焦点面に開口絞りを有することを特徴とする。

本適用例によれば、結像光学系は像側テレセントリックとなり、感光体面の湾曲に起因して光学系と感光体表面の距離に結像光学系行ごとの差異があっても感光体表面に投影された発光素子像の位置がずれにくく、より高精度な光書き込みが可能となる。

［適用例７］上記適用例に記載のラインヘッドは、前記結像光学系が、前記物体側レンズ面に近接して開口絞りを配置したことを特徴とする。

本適用例によれば、画角が小さく押さえられ光学系の収差を軽減することができ、より良好な光書き込みが可能となる。

［適用例８］上記適用例に記載のラインヘッドは、前記結像光学系が、光の入射面と射出面とに正屈折力のレンズ面を有する１枚のレンズを有することを特徴とする。

本適用例によれば、１枚のレンズの両面に正屈折力を持つレンズ面を一体的に形成することができ、前記２つのレンズ面の高精度な位置合わせが可能となって、湾曲した感光体表面に対してより高精度に像面を合わせることができる。

［適用例９］上記適用例に記載のラインヘッドは、前記結像光学系が、一方の面が正屈折力のレンズ面で他方の面が平面のレンズを２枚有し、前記結像光学系群は、複数の前記正屈折力のレンズ面を二次元的に一体形成されたレンズアレイを有することを特徴とする。

本適用例によれば、剛性の高いガラス基材の上に高精度に二次元的に正屈折力のレンズ面が形成され、前記光学系行の間の距離を高精度に保つことができ、湾曲した感光体表面に対してより高精度に像面を合わせることができる。

［適用例１０］上記適用例に記載のラインヘッドは、前記結像光学系の２枚のレンズのうち、像側レンズの像側の面が平面であることを特徴とする。

本適用例によれば、感光体表面とラインヘッドの位置を把握しやすくなり、感光体表面に対してより高精度に像面を合わせることができる。

［適用例１１］本適用例の画像形成装置は、正屈折力を持った２つのレンズ面を有する結像光学系が第１の方向に並べられた結像光学系行を、前記第１の方向と直交または略直交する第２の方向に複数行配置されることで前記結像光学系が２次元的に配置された結像光学系群と、複数の発光素子を有する発光素子群が前記結像光学系に１対１に対応するように配置された発光素子アレイとを有し、少なくとも一つの前記結像光学系行の前記２つのレンズ面の曲率が、他の前記結像光学系行と異なっていることを特徴とするラインヘッドと、前記第１の方向に所定長さを有する表面が前記第２の方向に搬送される潜像担持体と、を備えたことを特徴とする。

［適用例１２］上記適用例に記載の画像形成装置は、前記潜像担持体の表面が前記第２の方向の断面において前記ラインヘッドに向かって凸に湾曲しており、前記結像光学系の最も像側の面から前記結像光学系の像面までの距離をＷＤとし、前記結像光学系の最も像側の面から前記潜像担持体表面までの距離をｌｄとして、前記ｌｄと前記ＷＤとが一致または略一致するように前記ラインヘッドが配置されていることを特徴とする。

本適用例によれば、上記適用例に記載のラインヘッドと、第１の方向に所定長さを有する表面が第２の方向に搬送される感光体とを備えているため、感光体の表面に第２の方向の断面内の湾曲があっても、結像光学系行ごとに感光体表面との距離の差異によって生じる露光不良を軽減することができる。

図１は本発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図である。また、図２は図１の画像形成装置の電気的構成を示す図である。この装置は、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（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やメモリなどを有するメインコントローラＭＣに与えられると、このメインコントローラＭＣはエンジンコントローラ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ＨＣに与える。また、このヘッドコントローラＨＣは、メインコントローラＭＣからのビデオデータＶＤとエンジンコントローラ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。

この実施形態にかか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ＭＣ、エンジンコントローラＥＣおよびヘッドコントローラ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（マゼンタ用）、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、図１紙面奥行き方向に対応する主走査方向に所定長さの表面を有する円筒形の感光体ドラム２１を潜像担持体として設けている。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に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、主走査方向に直交または略直交する副走査方向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を備えている。この帯電ローラ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、その長手方向が主走査方向に対応するとともに、その幅方向が副走査方向に対応するように、感光体ドラム２１に対して配置されている。したがって、ラインヘッド２９の長手方向は、主走査方向と略平行である。そして、ラインヘッドは、長手方向に並べて配置された複数の発光素子を備えるとともに、感光体ドラム２１から離間配置されている。そして、これらの発光素子から、帯電部２３により帯電された感光体ドラム２１の表面に対して光を照射して（つまり、露光して）該表面に潜像を形成する（露光工程）。なお、この実施形態では、各色のラインヘッド２９を制御するためにヘッドコントローラＨＣが設けられ、メインコントローラＭＣからのビデオデータＶＤと、エンジンコントローラＥＣからの信号とに基づき各ラインヘッド２９を制御している。すなわち、この実施形態では、画像形成指令に含まれる画像データがメインコントローラＭＣの画像処理部５１に入力される。そして、該画像データに対して種々の画像処理が施されて各色のビデオデータＶＤが作成されるとともに、該ビデオデータＶＤがメイン側通信モジュール５２を介してヘッドコントローラＨＣに与えられる。また、ヘッドコントローラＨＣでは、ビデオデータＶＤはヘッド側通信モジュール５３を介してヘッド制御モジュール５４に与えられる。このヘッド制御モジュール５４には、上記したように潜像形成に関連するパラメータ値を示す信号と垂直同期信号ＶsyncがエンジンコントローラＥＣから与えられている。そして、これらの信号およびビデオデータＶＤなどに基づきヘッドコントローラＨＣは各色のラインヘッド２９に対して素子駆動を制御するための信号を作成し、各ラインヘッド２９に出力する。こうすることで、各ラインヘッド２９において発光素子の作動が適切に制御されて画像形成指令に対応する潜像が形成される。

そして、この実施形態においては、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの感光体ドラム２１、帯電部２３、現像部２５および感光体クリーナ２７を感光体カートリッジとしてユニット化している。また、各感光体カートリッジには、該感光体カートリッジに関する情報を記憶するための不揮発性メモリがそれぞれ設けられている。そして、エンジンコントローラＥＣと各感光体カートリッジとの間で無線通信が行われる。こうすることで、各感光体カートリッジに関する情報がエンジンコントローラＥＣに伝達されるとともに、各メモリ内の情報が更新記憶される。

現像部２５は、その表面にトナーを担持する現像ローラ２５１を有する。そして、現像ローラ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２５１に印加される現像バイアスによって、現像ローラ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、後に詳述する転写ベルト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２７が設けられている。この感光体クリーナ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８２と、図１において駆動ローラ８２の左側に配設される従動ローラ８３（ブレード対向ローラ）と、これらのローラ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８５Ｙ，８５Ｍ，８５Ｃ，８５Ｋを備えている。これらの１次転写ローラ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、後に詳述するように、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８５のうち、カラー１次転写ローラ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上記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８５Ｋの下流側で且つ駆動ローラ８２の上流側に配設された下流ガイドローラ８６を備える。また、この下流ガイドローラ８６は、モノクロ１次転写ローラ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１２１のバックアップローラを兼ねている。駆動ローラ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８２と２次転写ローラ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７９とを有する給紙部を備えている。ピックアップローラ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１３１と、この加熱ローラ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１３２１，１３２２により張られたベルト張面を加熱ローラ１３１の周面に押し付けることで、加熱ローラ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８３に対向してクリーナ部７１が配設されている。クリーナ部７１は、クリーナブレード７１１と廃トナーボックス７１３とを有する。クリーナブレード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。また、クリーナブレード７１１及び廃トナーボックス７１３は、ブレード対向ローラ８３と一体的に構成されている。したがって、次に説明するようにブレード対向ローラ８３が移動する場合は、ブレード対向ローラ８３と一緒にクリーナブレード７１１及び廃トナーボックス７１３も移動することとなる。

図３は、本発明にかかるラインヘッドの一実施形態の概略を示す斜視図である。また、図４は、本発明にかかるラインヘッドおよび感光体ドラムの一部の一実施形態の幅方向の断面図である。発光素子アレイ基板２９３の一つの面上には複数の発光素子群２９５が設けられている。このとき、発光素子群は主走査方向に対応する長手方向ＬＧＤに並んで発光素子群行となり、さらに発光素子群行が主走査方向と直交または略直交する副走査方向に対応する幅方向ＬＴＤに複数配置されることで発光素子群が２次元的に形成される。本実施形態では、発光素子としてボトムエミッション型の有機ＥＬ（Electro-Luminescence）素子を用いる。つまり、本実施形態では、発光素子アレイ基板２９３の裏面に有機ＥＬ素子を発光素子として配置している。これにより、全ての発光素子２９５１（図８参照）は、同一平面（発光素子アレイ基板２９３の裏面）の上に配置される。そして、同発光素子アレイ基板２９３に形成された駆動回路によって各発光素子が駆動されると、該発光素子から感光体ドラム２１の方向に光ビームが射出される。射出された光ビームは、遮光部材２９７に形成された導光孔２９７１を通過し、レンズアレイ２９９に設けられたレンズＬＳ（図５参照）により、結像光学系の最も像側の面からＷＤの距離にある像面で結像する。

本実施形態においては、遮光部材２９７が発光素子から放射された光線の通過を制御する絞り板の役目を果たしており、絞り開口の形状としては導光孔２９７１の像側端面形状、絞り開口の位置としては導光孔２９７１の像側端面が相当するが、もちろん、絞り開口が設けられた薄肉の絞り板を配してもよい。

図７はラインヘッドにおける発光素子群の配置を示す図である。図８は、各発光素子群における発光素子の配置を示す図である。本実施形態では、各発光素子群２９５において、長手方向ＬＧＤに８個の発光素子２９５１が所定の素子ピッチＰｅｌで並べられている。また、本実施形態の各発光素子群２９５は、長手方向ＬＧＤに４個の発光素子２９５１を所定間隔（素子ピッチＰｅｌの２倍の間隔）で並べてなる発光素子行２９５１Ｒを、幅方向ＬＴＤに素子行ピッチＰｅｌｒだけ間隔を空けて２行配置している。そして、複数の発光素子群２９５は次のように配置されている。

つまり、発光素子群２９５を長手方向ＬＧＤに所定個数並べて構成される発光素子群行２９５Ｒが、幅方向ＬＴＤに３行並ぶように、複数の発光素子群２９５は配置されている。また、全ての発光素子群２９５は、互いに異なる長手方向位置に配置されている。更に、長手方向位置が隣り合う発光素子群（例えば、発光素子群２９５_Ｃ１と発光素子群２９５_Ｂ１）の幅方向位置が互いに異なるように、複数の発光素子群２９５は配置されている。なお、本明細書において、発光素子２９５１の幾何重心を発光素子２９５１の位置とするとともに、同一の発光素子群２９５に属する全ての発光素子位置の幾何重心を発光素子群２９５の位置とする。また、長手方向位置及び幅方向位置とはそれぞれ注目する位置の長手方向成分及び幅方向成分を意味する。

図５は、複数のレンズが一体的に形成されたレンズアレイの概略を示す斜視図で、図６は、レンズアレイの長手方向ＬＧＤの断面図である。レンズアレイ２９９は、レンズ基板２９９１を有する。そして、該レンズ基板２９９１の裏面２９９１１にレンズＬＳの第１面ＬＳＦｆが形成されるとともに、レンズ基板２９９１の表面２９９１２にレンズＬＳの第２面ＬＳＦｓが第１面ＬＳＦｆの光軸と第２面ＬＳＦｓの光軸が一致または略一致するように形成される。そして、互いに対向するレンズの第１面ＬＳＦｆと第２面ＬＳＦｓと、これら２面に挟まれるレンズ基板２９９１とで、１つのレンズＬＳとして機能する。なお、レンズ基板２９９１はガラスなどの線膨張係数の小さな透光材料とすることができる。また、レンズＬＳの第１面ＬＳＦｆおよび第２面ＬＳＦｓは、例えば透光性の光硬化樹脂といった成形しやすい材料により形成することができる。

また、遮光部材２９７に設けられた導光孔２９７１が、レンズＬＳの光軸ＯＡと導光孔２９７１の中心軸が略一致するように配置され、導光孔２９７１の像側端は絞り開口として機能する。結像光学系はレンズＬＳと絞り開口とによって形成されており、発光素子から放射された光線を感光体ドラム２１の表面に集光する役割を果たす。

そして、レンズアレイ２９９は、複数のレンズＬＳをそれぞれの光軸ＯＡが互いに略平行となるように配置している。また、図４にあるようにレンズアレイ２９９は、レンズＬＳの光軸ＯＡが、発光素子アレイ基板２９３の裏面（発光素子２９５１が配置されている面）に略直交するように配置されている。このとき、レンズアレイ２９９に形成された複数のレンズＬＳは、複数の発光素子群２９５にそれぞれ一対一で配置されている。つまり、複数のレンズＬＳは、図７に示される発光素子群２９５の配置に対応して、長手方向ＬＧＤ及び幅方向ＬＴＤに互いに所定間隔だけ離れて図５に示されるように２次元的に配置されている。より具体的に述べると、長手方向ＬＧＤに複数のレンズＬＳを並べてなるレンズ行ＬＳＲを、幅方向ＬＴＤに複数行並べている。なお、本実施形態では、３行のレンズ行ＬＳＲ１、ＬＳＲ２、ＬＳＲ３が幅方向ＬＴＤに並べられている。また、３行のレンズ行ＬＳＲ１〜ＬＳＲ３は、長手方向互いに所定のレンズピッチＰｌｓだけずれて配置されている。

前述のように、レンズＬＳに対応して絞り開口の役割を果たす遮光部材２９７の導光孔２９７１が設けられており、レンズと同様に結像光学系が主走査方向に対応する長手方向ＬＧＤに配列され結像光学系行となり、さらに、結像光学系行が３行ならんで、２次元的に配置された結像光学系群を形成している。

本実施内容を具体的に説明する。
図１６は、ラインヘッドと感光体ドラムとの配置関係を示す副走査断面図である。なお、同図上段は、同図下段の破線四角部分を拡大して表示したものである。図９は、ラインヘッドが有するレンズアレイと感光体ドラムとの配置関係を示す副走査断面図である。つまり、図１６、図９ともに、ラインヘッドと感光体ドラムとの配置関係を長手方向ＬＧＤから見た場合を表している。

３行のレンズ行ＬＳＲ１〜ＬＳＲ３は、幅方向ＬＴＤの互いに異なる配置位置ＡＰ１〜ＡＰ３に配置されている。より具体的には、３行のレンズ行ＬＳＲ１〜ＬＳＲ３は、幅方向ＬＴＤにレンズ行ピッチＰｌｓｒで並ぶとともに、対称軸ＳＡに対して幅方向ＬＴＤに略対称に配置されている。また、レンズ行ＬＳＲ１〜ＬＳＲ３は、それぞれに属するレンズＬＳ１〜ＬＳ３の光軸ＯＡ１〜ＯＡ３が互いに平行となるように配置されている。なお、同図において、レンズＬＳ２の光軸ＯＡは、対称軸ＳＡと一致する。そして、レンズアレイ２９９は、対称軸ＳＡが感光体ドラム２１の表面形状の曲率中心ＣＣ２１を通るように配置されている。よって、対称軸ＳＡは、感光体ドラム２１の回転軸を通ることとなる。

レンズ行ＬＳＲ１〜ＬＳＲ３は、いずれも感光体ドラム２１の表面に対向して配置されている。このとき、レンズ行ＬＳＲ１〜ＬＳＲ３それぞれは、感光体ドラム表面（潜像担持体表面）の副走査方向において互いに異なる対向位置ＦＣＰ１〜ＦＣＰ３に対向する。したがって、結像光学系の最も像側の面から感光体ドラム表面との距離ｌｄ（ｌｄ１〜ｌｄ３）は次のような関係となる。
ｌｄ１＝ｌｄ３＞ｌｄ２

このｌｄと結像光学系の最も像側の面から像面までの距離ＷＤ（図４参照）がそれぞれの結像光学系行において一致または略一致するように、ｌｄが最も大きな結像光学系行のレンズ行ＬＳＲ１およびＬＳＲ３の物体側レンズ面ＬＳＦｆ１およびＬＳＦｆ３の主走査方向断面曲率をＣＵＲ１Ｌとし、ｌｄが最も小さな結像光学系行のレンズ行ＬＳＲ２の物体側レンズ面ＬＳＦｆ２の主走査方向断面曲率をＣＵＲ１Ｓとし、また、ｌｄが最も大きな結像光学系行のレンズ行ＬＳＲ１およびＬＳＲ３の像側レンズ面ＬＳＦｓ１およびＬＳＦｓ３の主走査方向断面曲率をＣＵＲ２Ｌとし、ｌｄが最も小さな結像光学系行のレンズ行ＬＳＲ２の物体側レンズ面ＬＳＦｓ２の主走査方向断面曲率をＣＵＲ２Ｓとしたとき、本発明においては次の式（３）、式（４）を満たすようにレンズ面曲率を構成する。
｜ＣＵＲ１Ｌ｜＜｜ＣＵＲ１Ｓ｜・・・（３）
｜ＣＵＲ２Ｌ｜＞｜ＣＵＲ２Ｓ｜・・・（４）
これによって、感光体ドラム表面の曲率に起因して生じる結像光学系と感光体ドラム表面との距離ｌｄの結像光学系行毎の差によって生じる一部結像光学系行のピントずれを軽減し、感光体ドラム表面に良好にビームＬＢを収束させることができる。

レンズ行ＬＳＲ１に属するレンズＬＳ１は、該レンズＬＳ１が対向する発光素子群２９５から射出された光ビームＬＢ１を、対向位置ＦＣＰ１に向けて収束させる。その結果、光ビームＬＢ１は、対向位置ＦＣＰ１に略一致する結像位置ＦＰ１に結像される。また、レンズ行ＬＳＲ２に属するレンズＬＳ２は、該レンズＬＳ２が対向する発光素子群２９５から射出された光ビームＬＢ２を、対向位置ＦＣＰ２に向けて収束させる。その結果、光ビームＬＢ２は、対向位置ＦＣＰ２に略一致する結像位置ＦＰ２に結像される。また、レンズ行ＬＳＲ３に属するレンズＬＳ３は、該レンズＬＳ３が対向する発光素子群２９５から射出された光ビームＬＢ３を、対向位置ＦＣＰ３に向けて結像する。その結果、光ビームＬＢ３は、対向位置ＦＣＰ３に略一致する結像位置ＦＰ３に結像される。ここで、結像位置ＦＰとは、レンズＬＳを通過した光ビームＬＢが、最も小さいスポット径で像を形成する位置とその近傍である。
つまり、感光体ドラム表面の曲率と結像光学系行の副走査方向位置に応じて、結像光学系から感光体ドラム表面の距離ｌｄがレンズ行によって異なるが、本発明によれば、レンズ行毎に距離ｌｄに応じて式（３）、式（４）に従ってレンズ断面形状を異ならせることで結像点を感光体ドラム表面に略一致させることができ、その結果、感光体ドラム表面が副走査断面において湾曲していても、露光不良の発生を軽減することができる。

［比較例１］
まず、従来技術すなわち結像光学系の構成が全ての結像光学系行で同じ場合として比較例１を示す。これは、発明の理解を容易にするために、図９で示したような感光体ドラム２１とラインヘッド２９との配置関係において、全てのレンズＬＳのレンズ構成およびレンズ位置を同じとした場合のシミュレーション結果を通じて、露光不良の具体的内容を説明するものである。

表１は、比較例１のシミュレーションで用いたレンズＬＳのレンズデータである。面番号Ｓ１〜Ｓ６について、図１０、図１１を用いて説明する。面番号Ｓ１は、物体面、即ち発光素子２９５１（図８参照）が配置される発光素子アレイ基板２９３の裏面に対応する。面番号Ｓ２は、発光素子アレイ基板２９３の表面に対応する。面番号Ｓ３は、開口絞りＤＩＡが配置された面（絞り面）に対応する。開口絞りＤＩＡはレンズＬＳの前側（発光素子アレイ基板２９３が設けられている側）焦点近傍に配置されており、像側テレセントリックが実現されている。面番号Ｓ４は、レンズＬＳの第１面ＬＳＦｆに対応する。面番号Ｓ５は、レンズＬＳの第２面ＬＳＦｓに対応する。面番号Ｓ６は、像面ＩＰ、即ち感光体ドラム（潜像担持体）の表面に対応する。ここで、面番号Ｓ１〜Ｓ３までの面間隔の和がレンズ位置を与える。また、面番号Ｓ４の面間隔がレンズ厚さを与え、開口絞り面Ｓ３から像側レンズ面Ｓ５までが結像光学系ＯＳとなる。

表２は、非球面Ｓ４、Ｓ５の非球面係数および面の平均曲率である。式（１）は、非球面の形状を与える式であり、非球面Ｓ４、Ｓ５の形状は、表２の非球面係数の値と式（１）で定義される。ここで、面の平均曲率とはレンズ面を球面で近似したときの球面曲率である。レンズ面が球面の場合はレンズの光軸上の曲率と平均曲率とは一致するが、非球面の場合は異なる値となる。非球面のレンズ面においては、レンズ中心とレンズ周縁の曲率が異なるためレンズ面の特性を大局的に示す指標として平均曲率が有効であり、本発明においては非球面に対しては平均曲率をレンズ面曲率として扱えばよい。“｜｜”は絶対値をとった値であることを意味している。表２に記載のレンズデータは光線の進む方向を正として面形状を定義しているため、共に正パワーを有するＳ４とＳ５であるが、曲率ＣＵＲＶの符号は正と負で反転する。しかしながら、後述の他の実施例にでてくる２枚の凸平レンズで構成の場合も考えられ、そのような場合にも適用できるように、平均曲率の絶対値に着目している。

Ｚ：ｚ軸に平行な面のサグ量、ＣＵＲＶ：面頂点での曲率、Ｋ：コーニック係数、Ａ：４次の変形係数、ｈ²＝ｘ²＋ｙ²、ｘ：ｘ軸（主走査方向）の座標、ｙ：ｙ軸（副走査方向）の座標。

表３は、比較例１におけるシミュレーションにおいて用いた光学系諸元である。ここで、波長は、発光素子から射出される光ビームの波長である。レンズ径は、レンズＬＳの射出面、即ち第２面ＬＳＦｓの直径である。また、同諸元において物体高０．６ｍｍとあるのは、シミュレーションを物体高０．６ｍｍにある仮想発光素子から光ビームが射出されたとの条件で行なったことを意味しており、これは発光素子群の中の端に位置する画素を想定している。このとき、光学倍率は−０．５で像高は−０．３ｍｍとなり、発光素子の像が像面では光学系の光軸から−０．３ｍｍの位置に投影されることを示す。

感光体ドラムを直径４０ｍｍの円筒とし、結像光学系行のピッチを１．７７ｍｍとすると、図１２のように、レンズ行ＬＳＲ２を含む結像光学系行ＯＳＲ２で感光体表面にピントが合うように調整されている場合、両端のレンズ行ＬＳＲ１およびＬＳＲ３を含む結像光学系行ＯＳＲ１およびＯＳＲ３では結像位置が感光体から７８μｍずれる。

図１３は比較例１の結像光学系行ＯＳＲ２における感光体表面でのスポットダイアグラムであり、図１４は比較例１の結像光学系行ＯＳＲ１およびＯＳＲ３における感光体表面でのスポットダイアグラムである。スポットダイアグラムとは入射瞳を格子状に区切った格子線の交点を通過するように光源から像面までを光線追跡して像面上の光線到達点を重ねてプロットしたものであり、小さくまとまっているほうが良好な結像状態と考えられ、大きく広がっているほど収差が大きく感光体表面に形成されるビームスポットはぼやけたものとなり、高精彩な光書き込みが困難となる。
比較例１の結像光学系行ＯＳＲ２においては感光体ドラム表面にピントがあっており、図１３のスポットダイアグラムは小さくまとまった良好な結像状態を示している。一方、図１４に示されるように、感光体ドラム表面の湾曲によって生じるピントずれのため、結像光学系行ＯＳＲ１およびＯＳＲ３のスポットダイアグラムは大きく広がっている。これは、結像光学系行ＯＳＲ２と比べ結像光学系行ＯＳＲ１およびＯＳＲ３の発光素子像はぼやけたものとなり、結像光学系行によって光書き込み品質のことなる露光不良が生じていることを表す。

次に、比較例１の課題を改善した実施例として実施例１を示す。
実施例１は感光体ドラム径、結像光学系行ピッチ、および、ＯＳＲ１，ＯＳＲ２，ＯＳＲ３のそれぞれの面の配置を、比較例１と同一とする。また、ＯＳＲ２は比較例１のＯＳＲ２と同じ構成とする。ＯＳＲ１、ＯＳＲ３の面構成を表４、表５のように定めた。これは本発明に従って、像側レンズ面から発光素子像を投影する投影面である感光体ドラム表面までの距離ｌｄ（表１からｌｄ２＝１．１６９、ｌｄ１＝ｌｄ３＝１．２４７）に応じて、式（３）、式（４）を満たすように、ＯＳＲ１、ＯＳＲ３の物体側レンズ面と像側レンズ面の平均曲率を定めたものである。

このように定めたＯＳＲ１、ＯＳＲ３による感光体面上での結像性能を図１５にスポットダイアグラムとして示した。比較例１のＯＳＲ１，ＯＳＲ３の結像性能を示す図１４と比べ、スポットダイアグラムは小さくまとまっている。ここで、実施例１のＯＳＲ２は比較例１のＯＳＲ２とまったく同じ構成であり、その結像性能は図１３に示される比較例１のＯＳＲ２のスポットダイアグラムと同じになるので、実施例１のＯＳＲ１、ＯＳＲ３の結像性能と実施例１のＯＳＲ２の結像性能の比較は図１３と図１５の比較になるが、ともに良好で同等の結像性能が示されており、均一な光書き込みが期待される。これは、本発明によってＯＳＲ１、ＯＳＲ２、ＯＳＲ３の３行ともに感光体ドラム表面に結像位置が略一致するように改善されたことによるものである。

［比較例２］
次に、別の形態の従来技術すなわち結像光学系の構成が全ての結像光学系行で同じ場合として比較例２を示す。
図１７、１８はラインヘッドの斜視図と断面図である。また、図１９、２０はレンズアレイの斜視図と断面図である。発光素子２９５１から放射された光は絞り板２９８の絞り開口２９８１を通過してレンズアレイ２９９Ａに複数形成されたレンズＬＳＡのうちの一つに入射し射出され、このＬＳＡの光軸に光軸を一致するように配置されたレンズＬＳＢ（レンズアレイ２９９Ｂに形成されたレンズ）に入射し射出され、これらのレンズの効果によって感光体ドラム２１の表面に集光される。

比較例１との違いは光学系の面構成であり、比較例１では入射面と射出面に正屈折力を持ったレンズ面を備えた１枚のレンズと絞り開口とで結像光学系ＯＳが形成されていたが、比較例２では２枚の凸平レンズ（ＬＳＡ、ＬＳＢ）と絞り開口とで結像光学系ＯＳが形成され、２枚の凸平レンズ（ＬＳＡ、ＬＳＢ）はともに物体側が凸面となるように配され、正屈折力を持った２つの面はそれぞれの凸平レンズの入射面（ＬＳＡｉ、ＬＳＢｉ）に備えられている。２つの凸平レンズの射出面（ＬＳＡｏ、ＬＳＢｏ）はともに平面であって屈折力を持たない。屈折力を持った２つのレンズ面の物体側面として、比較例２のＬＳＡｉが比較例１のＬＳＦｆに対応し、また、像側面として、比較例２のＬＳＢｉが比較例１のＬＳＦｓに対応している。
以上の対応は、後に説明する実施例２と実施例１でも同様である。

表６は面の配置と構成を定めるもので、非球面形状は式（２）と表７によって定められる。

〔非回転対称非球面（ＸＹ多項式面）定義式〕
ｘ：主走査方向座標、ｙ：副走査方向座標、ＣＵＲＶ：面頂点曲率、Ｋ：コーニック係数、Ａ〜Ｉ：非球面係数。

図２２、２３は比較例２の光路の主方向および副方向断面図で、表８は、比較例２におけるシミュレーションにおいて用いた光学系諸元である。各諸元の意味は比較例１と同様である。

感光体ドラムを直径４０ｍｍの円筒とし、レンズ行のピッチを１．７７ｍｍとすると、図２２のように、副走査方向中央の結像光学系行ＯＳＲ２で感光体表面にピントが合うように調整されている場合、副走査方向両端の結像光学系行ＯＳＲ１、ＯＳＲ３では結像位置が感光体ドラム表面から７８μｍずれる。

図２４は比較例２の結像光学系行ＯＳＲ２の感光体表面でのスポットダイアグラムであり、図２５は比較例２の結像光学系行ＯＳＲ１、ＯＳＲ３の感光体表面でのスポットダイアグラムである。比較例２のＯＳＲ２においては感光体ドラム表面に結像位置が略一致しており、図２４のスポットダイアグラムは小さくまとまった良好な結像状態を示している。一方、図２５に示されるＯＳＲ１，ＯＳＲ３のスポットダイアグラムは、大きく広がっており、結像位置が感光体ドラム表面からずれている影響が出ている。

次に比較例２の課題を改善した実施例２を示す。実施例２は感光体ドラム径、結像光学系行ピッチおよび、結像光学系行ＯＳＲ１、ＯＳＲ２、ＯＳＲ３のそれぞれの構成のうち面の配置を比較例２と同一とする。また、結像光学系行ＯＳＲ２は比較例１のＯＳＲ２と同じ構成である。結像光学系行ＯＳＲ１，ＯＳＲ３の面構成を表９、表１０のように定めた。これは本発明に従って、結像光学系ＯＳの最も像側の面から感光体ドラム表面までの距離ｌｄの値（表９からｌｄ２＝０．８８０８、ｌｄ１＝ｌｄ３＝０．９５８８）に応じて、式（３）、式（４）を満たすように、結像光学系行ＯＳＲ１，ＯＳＲ３の物体側正屈折力レンズ面、および、の像側正屈折力レンズ面の平均曲率を定めたものである。

このように定めた結像光学系行ＯＳＲ１、ＯＳＲ３による感光体ドラム表面での結像性能を図２６にスポットダイアグラムとして示した。比較例２のＯＳＲ１、ＯＳＲ３の結像性能を示す図２５と比べ、スポットダイアグラムは小さくまとまっていて良好である。ここで、実施例２のＯＳＲ２は比較例２のＯＳＲ２とまったく同じ構成であり、その結像性能は図２４の比較例２のＯＳＲ２のスポットダイアグラムと同じになるので、実施例２のＯＳＲ１、ＯＳＲ３の結像性能と実施例２のＯＳＲ２の結像性能の比較は図２４と図２６の比較となる。いずれも小さくまとまっており良好で同等の結像性能が得られており、均一な光書き込みが期待される。

以上の実施例では複数のレンズをレンズアレイとして形成されたものとして説明した。本発明はこのようなレンズアレイの構成に限定されるものではなく、個々に製造されたレンズを並べて使用することも可能であるが、前述の実施例のように複数のレンズが一体的に形成されたレンズアレイを使用することで高精度な組立てが容易となり、より望ましい。さらに、ガラス基材上に樹脂成形でパワーを有する複数のレンズ面を形成するようなレンズアレイの場合には、行毎にレンズ面高さが大きく異なると、成形時の樹脂収縮によるレンズ面形状の変化量が行毎に異なってしまい、レンズ品質のレンズ行毎のバラツキが大きくなってしまうが、実施例１、２で示されたとおり、本発明によればレンズ厚みや配置を大きく変えることなく、結像光学系行毎のピントずれを良好に補正できるため、レンズアレイ製造においてもレンズ行ごとの樹脂部厚みの差を小さくおさえられ、レンズ品質のバラツキも小さくおさえられる。このような観点から、本発明はレンズアレイを使ったラインヘッドに好適である。

以上のように、レンズ行毎の感光体表面からのピントずれが良好に補正された画像形成装置においては、全てのレンズ行で感光体表面近傍に結像位置が合わせられているために、良好な光書き込みが行われ、高精彩で均一な画像形成が可能となる。また、組み立て精度に起因する感光体ドラムとラインヘッドの距離の誤差が生じた場合であっても、全ての結像光学系行で同じ程度の結像性能の劣化となるため、形成する画像の精細性の劣化は生じるが、均一性の劣化は抑制することができる。

本発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図。図２は図１の画像形成装置の電気的構成を示す図。本発明にかかるラインヘッドの一実施形態の概略を示す斜視図。本発明にかかるラインヘッドの一実施形態の幅方向の断面図。１枚レンズ構成の一体形成されたレンズアレイの概略を示す斜視図。１枚レンズ構成の一体形成されたレンズアレイの長手方向ＬＧＤの断面図。ラインヘッドにおける発光素子群の配置を示す図。各発光素子群における発光素子の配置を示す図。感光体ドラムとレンズアレイ配置の一実施形態の概略を示す幅方向断面図。１枚レンズ構成の結像光学系の長手方向断面光路図。１枚レンズ構成の結像光学系の幅方向断面光路図。比較例１の概略を示す幅方向断面図。比較例１の結像光学系行２のスポットダイアグラム。比較例１の結像光学系行１、３のスポットダイアグラム。実施例１の結像光学系行１、３のスポットダイアグラム。本発明における感光体ドラムとラインヘッドの幅方向断面図。本発明にかかるラインヘッドの別の実施形態の概略を示す斜視図。本発明にかかるラインヘッドの別の実施形態の幅方向の断面図。２枚レンズ構成の一体形成されたレンズアレイの概略を示す斜視図。２枚レンズ構成の一体形成されたレンズアレイの長手方向ＬＧＤの断面図。比較例２の概略を示す幅方向断面図。２枚レンズ構成の結像光学系の長手方向断面光路図。２枚レンズ構成の結像光学系の幅方向断面光路図。比較例２の結像光学系行２のスポットダイアグラム。比較例２の結像光学系行１、３のスポットダイアグラム。実施例２の結像光学系行１、３のスポットダイアグラム。

符号の説明

２１…潜像担持体としての感光体ドラム、２９…ラインヘッド、２９３…発光素子アレイ基板、２９５…発光素子群、２９５１…発光素子、２９９…レンズアレイ、ＬＳ，ＬＳＡ，ＬＳＢ…レンズ、ＬＳＲ，ＬＳＲ１，ＬＳＲ２，ＬＳＲ３…レンズ行、ＯＳ…結像光学系、ＯＳＲ，ＯＳＲ１，ＯＳＲ２，ＯＳＲ３…結像光学系行、ＬＧＤ…長手方向（主走査方向）、ＬＴＤ…幅方向（副走査方向）、ＣＵＲ１，ＣＵＲ２，ＣＵＲ１Ｌ，ＣＵＲ１Ｓ，ＣＵＲ２Ｌ，ＣＵＲ２Ｓ，ＣＵＲ１Ｅ，ＣＵＲ１Ｃ，ＣＵＲ２Ｅ，ＣＵＲ２Ｃ…レンズ面主走査方向断面曲率、２９７…遮光部材、２９７１…導光孔、２９８…開口絞り板、２９８１…絞り開口、ＯＡ…光軸、ＬＳＦｆ，ＬＳＦｓ…正屈折力レンズ面、Ｐｌｓｒ…レンズ行ピッチ。

Claims

正屈折力を持った２つのレンズ面を有する結像光学系が第１の方向に並べられた結像光学系行を、前記第１の方向と直交または略直交する第２の方向に複数行配置されることで前記結像光学系が２次元的に配置された結像光学系群と、
複数の発光素子を有する発光素子群が前記結像光学系に１対１に対応するように配置された発光素子アレイと、を有し、
少なくとも一つの前記結像光学系行の前記２つのレンズ面の曲率が、他の前記結像光学系行と異なっていることを特徴とするラインヘッド。
前記２つのレンズ面のうち、物体側レンズ面の前記第１の方向の断面における曲率をＣＵＲ１、像側レンズ面の前記第１の方向の断面における曲率をＣＵＲ２として、前記一つの前記結像光学系行に含まれる結像光学系のＣＵＲ１をＣＵＲ１Ｓ、ＣＵＲ２をＣＵＲ２Ｓとし、前記他の結像光学系行に含まれる前記結像光学系のＣＵＲ１をＣＵＲ１Ｌ、ＣＵＲ２をＣＵＲ２Ｌとして、少なくとも一組の前記結像光学系行が下式を満足することを特徴とする請求項１に記載のラインヘッド。
｜ＣＵＲ１Ｌ｜＜｜ＣＵＲ１Ｓ｜、
｜ＣＵＲ２Ｌ｜＞｜ＣＵＲ２Ｓ｜。
前記結像光学系の最も像側の面から前記結像光学系の像面までの距離をＷＤとして、
複数行配置された前記結像光学系行のうち、最もＷＤが大きな行のＣＵＲ１がＣＵＲ１Ｌ、最もＷＤが小さな行のＣＵＲ１がＣＵＲ１Ｓ、最もＷＤが大きな行のＣＵＲ２がＣＵＲ２Ｌ、最もＷＤが小さな行のＣＵＲ２がＣＵＲ２Ｓに対応していることを特徴とする請求項２に記載のラインヘッド。
前記２つのレンズ面が、光軸方向に配されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のラインヘッド。
前記結像光学系行の行数が３以上であって、前記第２の方向の端に位置する結像光学系行のＷＤが他の結像光学系行のＷＤより大きくなるように配置され、前記第２の方向の端に位置する結像光学系行のＣＵＲ１がＣＵＲ１Ｌ、前記第２の方向の最も中心寄りに位置する結像光学系行のＣＵＲ１がＣＵＲ１Ｓ、前記第２の方向の端に位置する結像光学系行のＣＵＲ２がＣＵＲ２Ｌ、前記第２の方向の最も中心寄りに位置する結像光学系行のＣＵＲ２がＣＵＲ２Ｓに対応することを特徴とする請求項３または請求項４に記載のラインヘッド。
前記結像光学系が、該結像光学系全体の物体側焦点面に開口絞りを有することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のラインヘッド。
前記結像光学系が、前記物体側レンズ面に近接して開口絞りを有することを特徴とする請求項６に記載のラインヘッド。
前記結像光学系が、光の入射面と射出面とに正屈折力のレンズ面を有する１枚のレンズを有することを特徴とする請求項１に記載のラインヘッド。
前記結像光学系が、一方の面が正屈折力のレンズ面で他方の面が平面のレンズを２枚有し、
前記結像光学系群は、複数の前記正屈折力のレンズ面が二次元的に一体形成されたレンズアレイを有することを特徴とする請求項１に記載のラインヘッド。
前記結像光学系の２枚のレンズのうち、像側レンズの像側の面が平面であることを特徴とする請求項９に記載のラインヘッド。
正屈折力を持った２つのレンズ面を有する結像光学系が第１の方向に並べられた結像光学系行を、前記第１の方向と直交または略直交する第２の方向に複数行配置されることで前記結像光学系が２次元的に配置された結像光学系群と、
複数の発光素子を有する発光素子群が前記結像光学系に１対１に対応するように配置された発光素子アレイと、を有し、
少なくとも一つの前記結像光学系行の前記２つのレンズ面の曲率が、他の前記結像光学系行と異なっていることを特徴とするラインヘッドと、
前記第１の方向に所定長さを有する表面が前記第２の方向に搬送される潜像担持体と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
前記潜像担持体の表面が前記第２の方向の断面において前記ラインヘッドに向かって凸に湾曲しており、前記結像光学系の最も像側の面から前記結像光学系の像面までの距離をＷＤとし、前記結像光学系の最も像側の面から前記潜像担持体表面までの距離をｌｄとして、前記ｌｄと前記ＷＤとが一致または略一致するように前記ラインヘッドが配置されていることを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。