JP2010188528A - ラインヘッドおよび画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高精度な露光処理を実現することができるラインヘッドを提供すること、また、高品位な画像を得ることができる画像形成装置を提供すること。
【解決手段】ラインヘッド１３は、第１の方向にて互いに異なる位置に設けられた複数の発光素子７４と、各発光素子７４から出射された光Ｌを結像する結像光学系６０とを有し、結像光学系６０の光Ｌの通過領域における縦収差の最大値と最小値との差をＧとし、発光素子７４同士の第１の方向での距離をＰ_ｅｌとし、結像光学系６０の光学倍率をβとしたとき、Ｇ＞｜β｜・Ｐ_ｅｌなる関係を満たす。
【選択図】図５

Description

本発明は、ラインヘッドおよび画像形成装置に関する。

電子写真方式を用いる複写機、プリンター等の画像形成装置には、回転する感光体の外表面を露光処理して静電潜像を形成する露光手段が備えられている。かかる露光手段としては、複数の発光素子を感光体の回転軸線方向に配列した構造を有するラインヘッドが知られている（例えば、特許文献１参照）。
かかるラインヘッドとして、例えば、特許文献１には、複数のＬＥＤ（発光素子）を備えるＬＥＤアレイチップを一方向に複数配列した光情報書き込み装置が開示されている。
かかる光情報書き込み装置では、各ＬＥＤアレイチップの複数のＬＥＤが感光体の回転軸線方向に配列され、各ＬＥＤアレイチップ毎に対応して凸レンズ要素（結像光学系）が設けられており、この凸レンズ要素がＬＥＤアレイチップの各ＬＥＤからの光を結像する。

このような特許文献１に開示されたラインヘッドでは、凸レンズ要素の像面湾曲に起因して、凸レンズ要素の結像性能が光軸から離れるにつれて低下するため、感光体表面において、凸レンズ要素の光軸に対し近位に設けられたＬＥＤからの光のスポット径と、凸レンズ要素の光軸に対し遠位に設けられたＬＥＤからの光のスポット径とが異なってしまう。すなわち、感光体表面に形成される潜像は、凸レンズ要素の光軸に対し近位に設けられたＬＥＤからの光によって形成される画素と、凸レンズ要素の光軸に対し遠位に設けられたＬＥＤからの光によって形成される画素とで大きさが異なってしまう。このような潜像を現像して得られた画像は、上記の２つの画素間で濃度差が生じ、濃度ムラが生じてしまう。
また、画像形成装置本体に対するラインヘッドの組み付け誤差、感光体の偏心等によって、凸レンズ要素の像面と被照射面（感光体表面）との位置関係がずれたり変動したりするため、スポット径の変動が起こる。この点でも、得られる画像に濃度ムラが生じてしまう。

特開平２−４５４６号公報

本発明の目的は、高精度な露光処理を実現することができるラインヘッドを提供すること、また、高品位な画像を得ることができる画像形成装置を提供することにある。

このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のラインヘッドは、第１の方向に配設された第１の発光素子および第２の発光素子と、
前記第１の発光素子および前記第２の発光素子から出射された光を結像する結像光学系と、を有し、
前記結像光学系の縦収差の最大値と最小値との差をＧとし、前記第１の発光素子の幾何重心と前記第２の発光素子の幾何重心との前記第１の方向での距離をＰ_ｅｌとし、前記結像光学系の光学倍率をβとしたとき、
Ｇ＞｜β｜・Ｐ_ｅｌ
なる関係を有することを特徴とする。

本発明のラインヘッドでは、前記結像光学系は、異なる定義式で面形状が規定された第１の領域および第２の領域を含むレンズ面を有し、
前記第２の領域は、前記第１の領域を円環状に囲むように配設され、
光軸上の結像点を基準とし、光軸の光線進行方向を正としたとき、前記結像光学系は、前記第１の発光素子から出射された光のうち前記第１の領域を通過する光の縦収差の最小値をΔ_１と、前記第２の領域を通過する光の縦収差の最大値をΔ_２とが、
Δ_２−Δ_１＝Ｇ
なる関係を有することが好ましい。

本発明のラインヘッドでは、前記第１の発光素子と前記第２の発光素子とを含む３つ以上の発光素子が前記第１の方向に配され、
前記３つ以上の発光素子のうち、前記第１の発光素子と前記第２の発光素子は前記第１の方向において隣り合っていることが好ましい。
本発明のラインヘッドでは、前記レンズ面は、前記第１の領域と異なる定義式で定義され、光軸と交わる点を含むように設けられた第３の領域を有し、
前記第１の領域は、前記第３の領域を円環状に囲むように配設されることが好ましい。

本発明のラインヘッドでは、前記第１の領域を通過する光の前記縦収差の最小値Δ_１は負であり、かつ前記第２の領域を通過する光の前記縦収差Δ_２の最大値は正であることが好ましい。
本発明のラインヘッドでは、前記結像光学系の前側焦点側に、開口絞りが設けられていることが好ましい。
本発明のラインヘッドでは、前記第１の領域および前記第２の領域は、前記結像光学系が有するレンズ面のうち最も前記開口絞りに近いレンズ面に含まれることが好ましい。

本発明の画像形成装置は、潜像が形成される潜像担持体と、
前記潜像担持体に露光して前記潜像を形成するラインヘッドと、を有し、
前記ラインヘッドは、
第１の方向に配設された第１の発光素子および第２の発光素子と、
前記第１の発光素子および前記第２の発光素子から出射された光を結像する結像光学系と、を有し、
前記結像光学系の縦収差の最大値と最小値との差をＧとし、前記第１の発光素子の幾何重心と前記第２の発光素子の幾何重心との前記第１の方向での距離をＰ_ｅｌとし、前記結像光学系の光学倍率をβとしたとき、
Ｇ＞｜β｜・Ｐ_ｅｌ
なる関係を有することを特徴とする。

以上のような構成を有する本発明のラインヘッドによれば、発光素子から出射された光を結像光学系により結像したとき、その光のスポット径を像面付近の光軸方向での比較的広い範囲に亘ってほぼ一定にすることができる（すなわち焦点深度を増加させることができる）。そのため、像面と被照射面との光軸方向での位置関係が変動したりずれたりしても、被照射面でのスポット径の変動を抑え、その結果、高精度な露光処理を実現することができる。
また、本発明の画像形成装置によれば、前述したような高精度な露光処理を実現することで、濃度ムラを抑えた高品位な画像を得ることができる。

本発明の実施形態にかかる画像形成装置の全体構成を示す概略図である。 図１に示す画像形成装置に備えられたラインヘッドの部分断面斜視図である。 図２中のＡ−Ａ線断面図である。 図２に示すラインヘッドを平面視したときのレンズと発光素子との位置関係を示す図である。 図２に示すラインヘッドに備えられた結像光学系を示す断面図（主方向断面）である。 図２に示すラインヘッドに備えられた結像光学系の光学倍率を説明するための断面図（主方向断面）である。 発光素子の配置の他の例を示す平面図である。 図５に示す結像光学系に備えられた発光素子側のレンズを示す図である。 図８に示すレンズの作用を説明するための図である。 図５に示す結像光学系の作用を説明するための図である。 図５に示す結像光学系に備えられた発光素子側のレンズの他の例を示す図である。 本発明の実施例にかかるラインヘッドに備えられた結像光学系を示す図である。 本発明の実施例にかかるラインヘッドに備えられた結像光学系の縦収差を示すグラフである。 本発明の実施例のラインヘッドの結像光学系と比較例のラインヘッドの結像光学系とのそれぞれにおける感光体表面（像面）付近でのスポット径を示すグラフである。

以下、本発明のラインヘッドおよび画像形成装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態にかかる画像形成装置の全体構成を示す概略図、図２は、図１に示す画像形成装置に備えられたラインヘッドの部分断面斜視図、図３は、図２中のＡ−Ａ線断面図、図４は、図２に示すラインヘッドを平面視したときのレンズと発光素子との位置関係を示す図、図５は、図２に示すラインヘッドに備えられた結像光学系を示す断面図（第１の方向に沿った断面）、図６は、図２に示すラインヘッドに備えられた結像光学系の光学倍率を説明するための断面図（主方向断面）、図７は、発光素子の配置の他の例を示す平面図、図８は、図５に示す結像光学系に備えられた発光素子側のレンズを示す図、図９は、図８に示すレンズの作用を説明するための図、図１０は、図５に示す結像光学系の作用を説明するための図、図１１は、図５に示す結像光学系に備えられた発光素子側のレンズの他の例を示す図である。なお、以下では、説明の都合上、図１〜図３および図５中の上側を「上」、下側を「下」と言う。

（画像形成装置）
図１に示す画像形成装置１は、帯電工程・露光工程・現像工程・転写工程・定着工程を含む一連の画像形成プロセスによって画像を記録媒体Ｐに記録する電子写真方式のプリンターである。本実施形態では、画像形成装置１は、いわゆるタンデム方式を採用するカラープリンターである。
このような画像形成装置１は、図１に示すように、帯電工程・露光工程・現像工程のための画像形成ユニット１０と、転写工程のための転写ユニット２０と、定着工程のための定着ユニット３０と、紙などの記録媒体Ｐを搬送するための搬送機構４０と、この搬送機構４０に記録媒体Ｐを供給する給紙ユニット５０とを有している。

画像形成ユニット１０は、イエローのトナー像を形成する画像形成ステーション１０Ｙと、マゼンタのトナー像を形成する画像形成ステーション１０Ｍと、シアンのトナー像を形成する画像形成ステーション１０Ｃと、ブラックのトナー像を形成する画像形成ステーション１０Ｋとの４つの画像形成ステーションを備えている。
各画像形成ステーション１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｋは、それぞれ、静電的な潜像を担持する潜像担持体である感光ドラム（感光体）１１を有している。そして、感光ドラム１１の周囲（外周側）には、その回転方向に沿って、帯電ユニット１２、ラインヘッド（露光ユニット）１３、現像装置１４、クリーニングユニット１５が配設されている。なお、各画像形成ステーション１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｋは、用いるトナーの色が異なる以外は、ほぼ同じ構成である。

感光ドラム１１は、全体形状が円筒状をなし、その軸線まわりに図１中矢印方向に回転可能となっている。そして、感光ドラム１１の外周面（円筒面）付近には、感光層（図示せず）が設けられている。このような感光ドラム１１の外周面は、ラインヘッド１３からの光Ｌ（出射光）を受光する受光面１１１を有している（図２参照）。
帯電ユニット１２は、コロナ帯電などにより感光ドラム１１の受光面１１１を一様に帯電させるものである。

ラインヘッド１３は、図示しないパーソナルコンピューターなどのホストコンピューターから画像情報を受け、これに応じて、感光ドラム１１の受光面１１１に向けて光Ｌを照射するものである。一様に帯電された感光ドラム１１の受光面１１１に光Ｌが照射されると、その光Ｌの照射パターンに対応した潜像（静電潜像）が受光面１１１上に形成される。なお、ラインヘッド１３の構成については、後に詳述する。

現像装置１４は、トナーを貯留する貯留部（図示せず）を有しており、当該貯留部から、静電的な潜像を担持する感光ドラム１１の受光面１１１にトナーを供給し、付与する。これにより、感光ドラム１１上の潜像がトナー像として可視化（現像）される。
クリーニングユニット１５は、感光ドラム１１の受光面１１１に当接するゴム製のクリーニングブレード１５１を有し、後述する一次転写後の感光ドラム１１上に残存するトナーをクリーニングブレード１５１により掻き落として除去するようになっている。

転写ユニット２０は、前述したような各画像形成ステーション１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋの感光ドラム１１上に形成された各色のトナー像を一括して記録媒体Ｐに転写するようになっている。
各画像形成ステーション１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｋでは、それぞれ、感光ドラム１１が１回転する間に、帯電ユニット１２による感光ドラム１１の受光面１１１の帯電と、ラインヘッド１３による受光面１１１の露光と、現像装置１４による受光面１１１へのトナーの供給と、後述する一次転写ローラ２２との圧着による中間転写ベルト２１への一次転写と、クリーニングユニット１５による受光面１１１のクリーニングとが順次行なわれる。

転写ユニット２０は、エンドレスベルト状の中間転写ベルト２１を有し、この中間転写ベルト２１は、複数（図１に示す構成では４つ）の一次転写ローラ２２と駆動ローラ２３と従動ローラ２４とで張架されており、駆動ローラ２３の回転により、図１に示す矢印方向に、感光ドラム１１の周速度とほぼ同じ周速度で回転駆動される。
各一次転写ローラ２２は、それぞれ、対応する感光ドラム１１に中間転写ベルト２１を介して対向配設されており、感光ドラム１１上の単色のトナー像を中間転写ベルト２１に転写（一次転写）するようになっている。この一次転写ローラ２２は、一次転写時に、トナーの帯電極性とは逆の極性の一次転写電圧（一次転写バイアス）が印加される。

中間転写ベルト２１上には、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのうちの少なくとも１色のトナー像が担持される。例えば、フルカラー画像の形成時には、中間転写ベルト２１上に、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のトナー像が順次重ねて転写されて、フルカラーのトナー像が中間転写像として形成される。
また、転写ユニット２０は、中間転写ベルト２１を介して駆動ローラ２３に対向配設される二次転写ローラ２５と、中間転写ベルト２１を介して従動ローラ２４に対向配設されるクリーニングユニット２６とを有している。

二次転写ローラ２５は、中間転写ベルト２１上に形成された単色あるいはフルカラーなどのトナー像（中間転写像）を、給紙ユニット５０から供給される紙、フィルム、布等の記録媒体Ｐに転写（二次転写）するようになっている。二次転写ローラ２５は、二次転写時に、中間転写ベルト２１に押圧されるとともに二次転写電圧（二次転写バイアス）が印加される。このような二次転写時には、駆動ローラ２３は、二次転写ローラ２５のバックアップローラとしても機能する。
クリーニングユニット２６は、中間転写ベルト２１の表面に当接するゴム製のクリーニングブレード２６１を有し、二次転写後の中間転写ベルト２１上に残存するトナーをクリーニングブレード２６１により掻き落として除去するようになっている。

定着ユニット３０は、定着ローラ３０１と、定着ローラ３０１に圧接される加圧ローラ３０２とを有しており、定着ローラ３０１と加圧ローラ３０２との間を記録媒体Ｐが通過するよう構成されている。また、定着ローラ３０１は、その内側に当該定着ローラの外周面を加熱するヒータが内蔵されており、通過する記録媒体Ｐを加熱および加圧することができる。このような構成の定着ユニット３０より、トナー像の二次転写を受けた記録媒体Ｐを加熱および加圧して、トナー像を記録媒体Ｐに融着させて永久像として定着する。

搬送機構４０は、前述した二次転写ローラ２５と中間転写ベルト２１との間の二次転写部へ給紙タイミングを計りつつ記録媒体Ｐを搬送するレジストローラ対４１と、定着ユニット３０での定着処理済みの記録媒体Ｐを挟持搬送する搬送ローラ対４２、４３、４４とを有している。
このような搬送機構４０は、記録媒体Ｐの一方の面のみに画像形成を行う場合には、定着ユニット３０によって一方の面に定着処理された記録媒体Ｐを搬送ローラ対４２により挟持搬送して、画像形成装置１の外部へ排出する。また、記録媒体Ｐの両面に画像形成する場合には、定着ユニット３０によって一方の面に定着処理された記録媒体Ｐを一旦搬送ローラ対４２により挟持した後に、搬送ローラ対４２を反転駆動するとともに、搬送ローラ対４３、４４を駆動して、当該記録媒体Ｐを表裏反転してレジストローラ対４１へ帰還させ、前述と同様の動作により、記録媒体Ｐの他方の面に画像を形成する。
給紙ユニット５０は、未使用の記録媒体Ｐを収容する給紙カセット５１と、給紙カセット５１から記録媒体Ｐを１枚ずつレジストローラ対４１へ向け給送するピックアップローラ５２とを備えている。

（ラインヘッド）
ここで、ラインヘッド１３について詳述する。なお、以下では、説明の都合上、長尺なレンズアレイ６の長手方向（第１の方向）を「主走査方向」と言い、幅方向（第２の方向）を「副走査方向」と言う。
図３に示すように、ラインヘッド１３は、感光ドラム１１の下方に、その受光面１１１に対向して配置されている。このラインヘッド１３は、感光ドラム１１側から、レンズアレイ（第１のレンズアレイ）６’、スペーサ８４、レンズアレイ（第２のレンズアレイ）６、遮光部材（第１の遮光部材）８２、絞り部材（開口絞り）８３、遮光部材（第２の遮光部材）８１および発光素子アレイ７がこの順で配置され、これらの部材がケーシング９内に収納されている。
このラインヘッド１３では、発光素子アレイ７から出射した光Ｌが、絞り部材８３で絞られた後に、レンズアレイ６’およびレンズアレイ６をこの順で通過し、感光ドラム１１の受光面１１１に照射される。

図２に示すように、レンズアレイ６およびレンズアレイ６’は、それぞれ、外形が長尺状をなす板状体で構成されている。
図３に示すように、レンズアレイ６の光Ｌが入射する下面（入射面）には、複数のレンズ面（凸曲面）６２が形成されている。一方、レンズアレイ６の光Ｌが出射する上面（出射面）は、平坦面となっている。
すなわち、レンズアレイ６では、光Ｌの入射側の面を凸曲面とし、光Ｌの出射側の面を平面とする平凸レンズであるレンズ６４が複数配置されている。ここで、レンズアレイ６の各レンズ６４以外の部分は、各レンズ６４を支持する支持部６５を構成する。

同様に、レンズアレイ６’の光Ｌが入射する下面（入射面）には、前述した複数のレンズ面６２に対応して、複数のレンズ面（凸曲面）６２’が形成されている。一方、レンズアレイ６’の光Ｌが出射する上面（出射面）は、平坦面となっている。
すなわち、レンズアレイ６’では、光Ｌの入射側の面を凸曲面とし、光Ｌの出射側の面を平面とする平凸レンズであるレンズ６４’が複数配置されている。ここで、レンズアレイ６’の各レンズ６４’以外の部分は、各レンズ６４’を支持する支持部６５’を構成する。
そして、対応する１対のレンズ６４およびレンズ６４’は、対応する発光素子群７１の各発光素子７４から放射された光を結像する結像光学系６０を構成する（図５および図６参照）。なお、この結像光学系６０（特にレンズ６４、６４’のレンズ面形状）については、後に詳述する。

以下、レンズ６４の配置について説明する。なお、レンズ６４’の配置（平面視での配置）については、レンズ６４の配置と同様であるので、その説明を省略する。
図４に示すように、レンズ６４は、主走査方向（第１の方向）に複数列配置されるとともに、主走査方向およびレンズ６４の光軸方向のそれぞれに直交する副走査方向（第２の方向）に複数行配置されている。

より具体的には、複数のレンズ６４は、３行ｎ列（ｎは２以上の整数）の行列状に配置されている。なお、以下、１つの列（レンズ列）に属する３つのレンズ６４のうち、中央に位置するレンズ６４を「レンズ６４ｂ」と言い、それに対して図３中左側（図４中上側）に位置するレンズ６４を「レンズ６４ａ」と言い、図３中右側（図４中下側）に位置するレンズ６４を「レンズ６４ｃ」と言う。また、レンズ６４と対をなすレンズ６４’について、レンズ６４ａに対応するレンズ６４’を「レンズ６４ａ’」と言い、レンズ６４ｂに対応するレンズ６４’を「レンズ６４ｂ’」と言い、レンズ６４ｃに対応するレンズ６４’を「レンズ６４ｃ’」と言う。

本実施形態では、１つの列に属する複数のレンズ６４（６４ａ〜６４ｃ）のうち、副走査方向の中心側に最も近い位置のレンズ６４ｂが、感光ドラム１１の受光面１１１に対し、最も近い位置になるようにラインヘッド１３が画像形成装置１に設置される。これにより、複数のレンズ６４の光学的特性の設定が容易となる。
また、図２および図４に示すように、各レンズ列では、それぞれ、レンズ６４ａ〜６４ｃが順に主走査方向（図４中右方向）に等距離ずつずれて配置されている。すなわち、各レンズ列では、それぞれ、レンズ６４ａ〜６４ｃの各レンズ中心同士を結ぶ線が主走査方向および副走査方向に対して所定角度傾斜している。

図３に示す断面でみたときに、１つのレンズ列に属する３つのレンズ６４、すなわちレンズ６４ａ〜６４ｃでは、レンズ６４ａとレンズ６４ｃとは、それらの光軸６０１同士がレンズ６４ｂの光軸６０１を介して対称的に配置さている。また、レンズ６４ａ〜６４ｃは、互いの光軸６０１が平行となるように配置されている。
このようなレンズアレイ６、６’の構成材料としては、前述したような光学特性を発揮することができるものであれば、特に限定されないが、例えば、樹脂材料および／またはガラス材料が好適に用いられる。

この樹脂材料としては、各種樹脂材料を用いることができ、例えば、ポリアミド、熱可塑性ポリイミド、ポリアミドイミド芳香族ポリエステル等の液晶ポリマー、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエチレン等のポリオレフィン、変性ポリオレフィン、ポリカーボネート、アクリル（メタクリル）、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリエーテル、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリアセタール等の熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂等が挙げられ、これらのうち１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
このような樹脂材料の中でも、熱硬化性樹脂や、光硬化性樹脂のような樹脂材料は、屈折率が比較的高いという利点を持つ他、熱膨張係数が比較的低く、熱による膨張（変形）、変性、劣化が発生しにくい材料であるため、好ましい。

また、ガラス材料としては、ソーダガラス、結晶性ガラス、石英ガラス、鉛ガラス、カリウムガラス、ホウケイ酸ガラス、無アルカリガラス等の各種ガラス材料等が挙げられるが、後述する発光素子アレイ７の支持板７２がガラス材料で構成されたものである場合、このガラス材料と略等しい線膨張率のガラス材料を用いることによって、温度変動による発光素子と各レンズの相対位置ずれを防止することができる。

また、前述したような樹脂材料およびガラス材料を複合してレンズアレイ６を構成する場合、例えば、後述するように、ガラス材料で構成されたガラス基板を支持部６５とし、その一方の面に、樹脂材料で構成された樹脂層を形成し、その樹脂層のガラス基板とは反対側の面にレンズ面６２を成形してレンズ６４を形成すればよい（図５および図６参照）。また、レンズアレイ６は、例えば、ガラス材料で構成された平板状の部材（基板）の一方の面に、樹脂材料で構成された凸曲面状に突出した複数の凸部を付与することによっても形成することができる。

図２、図３に示すように、レンズアレイ６とレンズアレイ６’との間には、スペーサ８４が設置されている。そして、レンズアレイ６とレンズアレイ６’とは、スペーサ８４を介して接合されている。
スペーサ８４は、レンズアレイ６とレンズアレイ６’との間の距離であるギャップ長を規制する機能を有している。
スペーサ８４の厚さを調整することで、レンズ６４とレンズ６４’との離間距離を所望の値に調整することができる。

このスペーサ８４は、レンズアレイ６の外周部とレンズアレイ６’の外周部とにそれぞれ対応するように枠状をなし、これらの外周部のそれぞれに接合されている。なお、スペーサ８４は、前述した機能を発揮することができるものであれば、前述した枠状のものに限定されず、例えば、レンズアレイ６、６’の外周部のうちの互いに対向する１つの辺に対応する部分のみに対応するように１対の部材で構成されていてもよいし、後述する遮光部材８１、８３のように板状部材に光路に対応した貫通孔を形成した構成であってもよい。
このようなスペーサ８４の構成材料としては、前述したような機能を発揮することができるものであれば、特に限定されず、樹脂材料、金属材料、ガラス材料、セラミックス材料などを用いることができる。

図３に示すように、レンズアレイ６の光Ｌの入射側には、遮光部材８２、絞り部材８３および遮光部材８１を介して、発光素子アレイ７が設置されている。発光素子アレイ７は、複数の発光素子群（発光素子グループ）７１と、支持板（ヘッド基板）７２とを有している。
支持板７２は、各発光素子群７１をそれぞれ支持するものであり、外形が長尺状をなす板状体で構成されている。この支持板７２は、レンズアレイ６と平行に配置されている。
また、支持板７２は、その主走査方向の長さがレンズアレイ６の主走査方向の長さよりも長いものである。支持板７２の副走査方向の長さも、レンズアレイ６の副走査方向の長さよりも長く設定されている。

支持板７２の構成材料としては、特に限定されないが、本実施形態のように、支持板７２の裏面側に発光素子群７１を設ける場合（すなわち発光素子７４としてボトムエミッション型の発光素子を用いる場合）、各種ガラス材料や各種プラスチック等の透明性を有する材料が好適に用いられる。なお、発光素子７４としてトップエミッション型の発光素子を用いる場合、支持板７２の構成材料としては、透明性を有する材料に限定されず、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼のような各種金属材料、各種ガラス材料や各種プラスチック等を単独または組み合わせて用いることができる。支持板７２を各種金属材料や各種ガラス材料で構成した場合には、各発光素子７４の発光により生じる熱を支持板７２を介して効率良く放熱することができる。また、支持板７２を各種プラスチックで構成した場合には、支持板７２の軽量化に寄与する。
また、支持板７２の裏面側には、支持板７２側に開放する箱状の収納部７３が設置されている。この収納部７３には、複数の発光素子群７１やこれらの発光素子群７１（各発光素子７４）に電気的に接続された導線類(図示せず)、または、各発光素子７４を駆動させるための回路(図示せず)が収納されている。

複数の発光素子群７１は、前述した複数のレンズ６４に対応して、互いに離間して、３行ｎ列（ｎは２以上の整数）の行列状に配置されている（例えば、図４参照）。また、各発光素子群７１は、それぞれ、複数（本実施形態では８つ）の発光素子７４で構成されている。
各発光素子群７１を構成する８つの発光素子７４は、図３に示す支持板７２の下面７２１に沿って配置されている。この８つの発光素子７４から発せられた光Ｌは、それぞれ、対応するレンズ６４を経て、感光ドラム１１の受光面１１１上で集光（結像）する。

また、図４に示すように、８つの発光素子７４は、互いに離間して、主走査方向に４列配置され、副走査方向に２行配置されている。このように、８つの発光素子７４は、２行４列の行列状をなしている。１つの列（発光素子列）に属する互いに隣接した２つの発光素子７４同士は、主走査方向にずれて配置されている。
そして、このように２行４列の行列状をなす８つの発光素子７４では、主走査方向に隣接する発光素子７４同士の間を、次の行の１つの発光素子７４で補完している。

８つの発光素子７４を例えばできる限り密に１つの行に配置するのには限界が生じるが、８つの発光素子７４を前述したようにずらして配置することにより、これらの発光素子７４の配置密度をより高いものとすることができる。これにより、画像を記録媒体Ｐに記録した際、その記録媒体Ｐに対する記録密度をより高めることができる。よって、解像度が高く、多階調で、かつ鮮明な画像が担持された記録媒体Ｐが得られる。
なお、１つの発光素子群７１に属する８つの発光素子７４は、本実施形態では２行４列の行列状に配置されているが、これに限定されず、例えば、４行２列の行列状に配置されていてもよい。

前述したように、複数の発光素子群７１は、互いに離間して、３行ｎ列の行列状に配置されている。図４に示すように、１つの列（発光素子群列）に属する３つの発光素子群７１は、主走査方向（図４中右方向）に等間隔にずれて配置されている。
そして、このように３行ｎ列の行列状をなす発光素子群７１では、隣接する発光素子群７１同士の間隔を、次の行の発光素子群７１およびその次の行の発光素子群７１で順次補完している。

複数の発光素子群７１を例えばできる限り密に１つの行に配置するのには限界が生じるが、複数の発光素子群７１を前述したようにずらして配置することにより、これらの発光素子群７１の配置密度をより高いものとすることができる。これにより、１つの発光素子群７１内の８つの発光素子７４がずれて配置されていることと相まって、画像を記録媒体Ｐに記録した際、その記録媒体Ｐに対する記録密度を高めることができる。よって、解像度がより高く、多階調で色再現性が良く、より鮮明な画像が担持された記録媒体Ｐが得られる。

また、各発光素子７４は、ボトムエミッション構造の有機ＥＬ素子（有機エレクトロルミネッセンス素子）である。なお、発光素子７４は、ボトムエミッション構造の素子に限定されず、トップエミッション構造の素子であってもよい。この場合、前述したように、支持板７２には、光透過性は要求されない。
各発光素子７４が有機ＥＬ素子であると、発光素子７４同士の間隔（ピッチ）を比較的小さく設定することができる。これにより、画像を記録媒体Ｐに記録した際、その記録媒体Ｐに対する記録密度が比較的高くなる。また、各種成膜法を用いて高精度な寸法および位置で各発光素子７４を形成することができる。よって、より鮮明な画像が担持された記録媒体Ｐが得られる。

本実施形態では、各発光素子７４がいずれも赤色光を発光するように構成されている。ここで、赤色光を発光する発光層の構成材料としては、例えば、（４−ジシアノメチレン）−２−メチル−６−（パラジメチルアミノスチリル）−４Ｈ−ピラン（ＤＣＭ）およびナイルレッド等が挙げられる。なお、各発光素子７４は、赤色光を発光するよう構成されているのに限定されず、他の色の単色光や白色光を発光するよう構成されていてもよい。このように、有機ＥＬ素子では、発光層の構成材料に応じて当該発光層が発する光Ｌを任意の色の単色光に適宜設定することができる。
なお、一般に電子写真プロセスに用いられる感光ドラムの分光感度特性は、半導体レーザーの発光波長である赤色から近赤外の領域でピークを持つように設定されているので、上記のように赤色の発光材料を利用することが好ましい。

図３に示すように、レンズアレイ６と発光素子アレイ７との間には、遮光部材８２、絞り部材８３および遮光部材８１が設置されている。
遮光部材８１、８２は、それぞれ、隣接する発光素子群７１同士間の光Ｌのクロストークを防止するものである。
このような遮光部材８１には、当該遮光部材８１を図３中上下方向（厚さ方向）に貫通する複数の貫通孔（開口部）８１１が形成されている。これらの貫通孔８１１は、それぞれ、各レンズ６４に対応した位置に配置されている。

同様に、遮光部材８２には、当該遮光部材８２を図３中上下方向（厚さ方向）に貫通する複数の貫通孔８２１が形成されている。これらの貫通孔８２１は、それぞれ、前述した各レンズ６４に対応した位置に配置されている。
貫通孔８１１、８２１は、それぞれ、発光素子群７１からそれに対応するレンズ６４までの光路を形成する。また、各貫通孔８１１、８２１は、それぞれ、平面視で円形をなしており、その内側に、当該貫通孔８１１、８２１に対応する発光素子群７１の８つの発光素子７４を包含している。
なお、各貫通孔８１１、８２１は、図３に示す構成では円筒状をなしているが、これに限定されず、例えば、上方に向かって拡がった円錐台状をなしていてもよい。

このような遮光部材８１、８２の間には、絞り部材８３が設置されている。
絞り部材８３は、発光素子群７１からレンズ６４に入射する光Ｌを所定量に制限する開口絞りである。
特に、この絞り部材８３は、結像光学系６０の前側焦点面付近に設けられている。これにより、結像光学系６０が像側テレセントリックとなり、受光面１１１とラインヘッド１３との距離に取付誤差等による誤差があっても、発光素子７４ａ、７４ｄ、７４ｂ、７４ｃ（第１の発光素子および第２の発光素子）のそれぞれの像の位置ずれを防止することができる。

絞り部材８３は、板状または層状をなし、当該絞り部材８３を図３中上下方向（厚さ方向）に貫通する複数の貫通孔（開口部）８３１が形成されている。これらの貫通孔８３１は、それぞれ、各レンズ６４に対応した位置（すなわち前述した貫通孔８１１、８２１）に配置されている。
また、絞り部材８３の貫通孔８３１は、平面視で円形をなし、その直径は、前述した遮光部材８１の貫通孔８１１の直径よりも小さくなっている。

このような絞り部材８３は、レンズ６４との距離を比較的短く設定するのが好ましい。これにより、光軸６０１からの距離が異なる発光素子７４間であっても（画角が異なっていても）、レンズ６４の略同じ領域に光を入射させることができる。
このような遮光部材８１、８２および絞り部材８３は、レンズアレイ６と支持板７２との間の距離、位置関係および姿勢を高精度に規定する機能をも有する。

各レンズ６４のレンズ面６２とそれに対応する発光素子群７１との距離は、後述する結像光学系６０の結像位置の図３中の上下方向の位置を定める上で重要な条件（要素）である。したがって、前述したように、遮光部材８１、８２および絞り部材８３がレンズアレイ６と発光素子アレイ７との間の距離であるギャップ長を規制するスペーサとしても機能していると、高精度で、信頼性の高い画像形成装置１が得られる。

また、遮光部材８１、８２および絞り部材８３は、それぞれ、少なくとも内周面が黒色、茶褐色、紺色等の暗色となっているのが好ましい。
このような遮光部材８１、８２および絞り部材８３の構成材料としては、それぞれ、光を透過しない材料であれば特に限定されず、例えば、各種着色剤や、クロム、酸化クロム等の金属系材料、カーボンブラックや着色剤を混練した樹脂等が挙げられる。

図２、図３に示すように、前述したレンズアレイ６と発光素子アレイ７とスペーサ８４と遮光部材８１、８２と絞り部材８３とは、一括してケーシング９に収納さている。このケーシング９は、枠部材（ケーシング本体）９１と、蓋部材（裏蓋）９２と、蓋部材９２を枠部材９１に固定する複数のクランプ部材９３とを有している（図３参照）。
図２、図５および図６に示すように、枠部材９１は、全体形状が長尺なものである。
また、枠部材９１は、枠状をなしていて、図３に示すように、枠部材９１には、その上側および下側に開口する内腔部９１１が形成されている。この内腔部９１１の幅は、図３中下方から上方に向かって、段階的に減少している。

内腔部９１１には、レンズアレイ６’とスペーサ８４とレンズアレイ６と遮光部材８２と絞り部材８３と遮光部材８１と発光素子アレイ７とがそれぞれはめ込まれており、これらが例えば接着剤で固定されている。これにより、レンズアレイ６’とスペーサ８４とレンズアレイ６と遮光部材８２と絞り部材８３と遮光部材８１と発光素子アレイ７とが枠部材９１に一括して保持され、レンズアレイ６’とスペーサ８４とレンズアレイ６と遮光部材８２と絞り部材８３と遮光部材８１と発光素子アレイ７との主走査方向および副走査方向の位置決めがなされる。

ここで、発光素子アレイ７の支持板７２の上面７２２は、内腔部９１１の壁面に形成された段差部９１５と、第２の遮光部材８１の下面とにそれぞれ当て付いて（当接して）いる。そして、内腔部９１１には、下方から蓋部材９２がはめ込まれている。
蓋部材９２は、その上部に収納部７３が挿入される凹部９２２を有する長尺部材で構成されている。この蓋部材９２の上端面は、枠部材９１の境界部９１５との間で、発光素子アレイ７の支持板７２の縁部を挟持している。
さらに、各クランプ部材９３によって、蓋部材９２が上方に押し付けられている。これにより、蓋部材９２が枠部材９１に固定される。また、押し付けられた蓋部材９２によって、発光素子アレイ７と遮光部材８１、８２と絞り部材８３とレンズアレイ６との主走査方向、副走査方向および図３中上下方向のそれぞれの位置関係が固定される。

クランプ部材９３は、主走査方向に沿って等間隔に複数配置されているのが好ましい。これにより、枠部材９１と蓋部材９２とを主走査方向に沿って均一に挟持することができる。
クランプ部材９３は、図３に示す断面において、略コ字状をなしていて、金属板を折り曲げ加工することで形成されたものである。このクランプ部材９３の両端部は、それぞれ、内側に曲げられた爪部９３１を形成している。各爪部９３１は、それぞれ、枠部材９１の肩部９１６に係合している。

また、クランプ部材９３の中間部には、上向きにアーチ状に湾曲した湾曲部９３２が形成されている。この湾曲部９３２の頂部は、前述したように各爪部９３１が肩部９１６に係合した状態で、蓋部材９２の下面に圧接している。これにより、湾曲部９３２が弾性変形した状態で、蓋部材９２を上方に付勢する。
なお、枠部材９１と蓋部材９２とを挟持している各クランプ部材９３をそれぞれ取り外した場合には、枠部材９１から蓋部材９２を取り外すことができる。これにより、発光素子アレイ７の交換、修理等のメンテナンスを施すことができる。

また、枠部材９１および蓋部材９２の構成材料としては、特に限定されず、例えば、支持板７２と同様の構成材料を用いることができる。クランプ部材９３の構成材料としては、特に限定されず、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼が挙げられる。また、クランプ部材９３は、硬質樹脂材料で構成されていてもよい。
さらに、図示しないが、枠部材９１の長手方向での両端部には、それぞれ、上方に突出するスペーサが設けられている。このスペーサは、受光面１１１とレンズアレイ６との距離を規制するものである。

（結像光学系）
ここで、図５ないし図１１に基づいて、ラインヘッド１３の結像光学系６０について詳述する。
前述したように、ラインヘッド１３では、発光素子群７１に対応する１対のレンズ６４、６４’が光軸方向に並設されている（レンズ６４の対称軸方向に配設されている）。そして、図５に示すように、この１対のレンズ６４、６４’は、これに対応する発光素子群７１に属する発光素子７４からの光Ｌを結像する結像光学系６０を構成する。

なお、以下では、光軸６０１を含みかつ主走査方向に平行な断面（第１の断面）を「主方向断面」とも言い、光軸６０１を含みかつ主方向断面に垂直な断面（第２の断面）を「副方向断面」とも言う。また、図５は、各結像光学系６０を主方向断面で見た図を示している。また、以下では、必要に応じて、１対のレンズ６４ａ、６４ａ’で構成される結像光学系６０を「結像光学系６０ａ」と言い、１対のレンズ６４ｂ、６４ｂ’で構成される結像光学系６０を「結像光学系６０ｂ」と言い、１対のレンズ６４ｃ、６４ｃ’で構成される結像光学系６０を「結像光学系６０ｃ」と言う。また、発光素子７４ａ、７４ｂ、７４ｃ、７４ｄは、主走査方向（第１の方向）にて互いに異なる位置に設けられており、これらの発光素子７４ａ、７４ｂ、７４ｃ、７４ｄのうちの任意の２つの発光素子が第１の発光素子および第２の発光素子を構成する。
この結像光学系６０は、絞り部材８３の貫通孔８３１（開口絞り）を通過した後の光Ｌを感光体１１の受光面１１１付近に結像する。

本実施形態では、結像光学系６０は、主走査方向（第１の方向）に垂直な対称面（第１対称面）に関して面対称（鏡映対称）であり、かつ、結像光学系６０は、副走査方向（第２の方向）に垂直な対称面（第２対称面）に関して面対称（鏡映対称）である。この２つの対称面の交線を対称軸と呼ぶこととする。
なお、結像光学系６０が回転対称である場合には、前述の対称軸は光軸と一致するが、、結像光学系６０が回転対称でない場合、厳密には結像光学系６０の光軸が定義されない場合がある。以下の説明では、便宜上、前述の対称軸を光軸として説明する。

図５に示すように、結像光学系６０は、発光素子７４側から光が入射したとき、その光が結像光学系６０を通過する部分によって異なる位置（結像点ＦＰ０、ＦＰ１、ＦＰ２）に結像する。なお、図５では、支持板７２の下面７２１と光軸６０１とが交わる点（以下、「仮想光源」と言う）から出射した光が結像光学系６０に入射したと仮定したときにおける光線の状態を示している。

結像点ＦＰ０は、上記仮想光源から出射した光が結像光学系６０の光軸６０１近傍に入射したときに、その光（出射光）の光線が光軸６０１と交わる位置（近軸結像点）である。また、結像点ＦＰ１は、上記仮想光源から出射した光が絞り部材８３を介して結像光学系６０に入射したときに、その光（出射光）の光線が光軸６０１と交わる位置のうち最も結像光学系６０に対し近位となる位置である。また、結像点ＦＰ２は、上記仮想光源から出射した光が絞り部材８３を介して結像光学系６０に入射したときに、その光（出射光）の光線が光軸６０１と交わる位置のうち最も結像光学系６０に対し遠位となる位置である。
すなわち、結像光学系６０は、結像点ＦＰ０を基準としたときに、結像光学系６０側とその反対側とにそれぞれ縦収差を有する。すなわち、結像光学系６０は、像面Ｉに対して符号が反転する縦収差を有する。ここで、結像点ＦＰ１とＦＰ２との間の距離は、この縦収差の最大値と最小値との差に相当する。

このような結像光学系６０において、上記複数の結像点ＦＰ０、ＦＰ１、ＦＰ２のうちの結像光学系６０に対し最も遠位に位置する結像点ＦＰ１と最も近位に位置する結像点ＦＰ２との間では、発光素子７４からの光Ｌのスポット径を小さくかつほぼ一定にすることができる。
特に、結像光学系６０の光の通過領域における縦収差の最大値と最小値との差をＧとし、発光素子７４の主走査方向（第１の方向）での距離をＰ_ｅｌとし、結像光学系６０の光学倍率をβとしたとき、
Ｇ＞｜β｜・Ｐ_ｅｌ・・・（１）
なる関係を満たす。

このような（１）の関係を満たすことにより、発光素子７４から出射された光を結像光学系６０により結像したとき、その光のスポット径を像面Ｉ付近の光軸方向での比較的広い範囲に亘ってほぼ一定にすることができる（すなわち焦点深度を増加させることができる）。そのため、像面Ｉと被照射面である受光面１１１との光軸方向での位置関係が変動したりずれたりしても、受光面１１１でのスポット径の変動を抑え、その結果、高精度な露光処理を実現することができる。

ここで、図６に示すように、例えば、発光素子７４ｄの中心と光軸６０１との離間距離をＸ_Ｏとし、発光素子７４ｄからの光Ｌ４の結像位置ＩＦＰと光軸６０１との離間距離をＸ_ｉとしたときに、結像光学系６０の光学倍率βは、｜β｜＝｜Ｘ_ｉ｜／｜Ｘ_Ｏ｜なる関係を満たす。
また、図７に示すように、前述したように発光素子群７１は８つの発光素子７４が２行４列の行列状に配設されてなるが、距離Ｐ_ｅｌは、主方向断面でみたときに、隣り合う２つの発光素子７４の中心間距離である。ここで、発光素子の中心とは発光素子の幾何重心であり、距離Ｐ_ｅｌは発光素子の幾何重心の間の主方向距離である。
前述したように、主方向断面でみたときに隣り合う２つの発光素子７４から出射した光は、受光面１１１上で隣り合う２つの画素を形成する。したがって、（｜β｜・Ｐ_ｅｌ）は、受光面１１１上での画素ピッチに相当する。例えば、１２００ｄｐｉの画像を形成する場合、画素ピッチは、２１．１６６μｍとなる。

また、結像光学系６０が光軸６０１近傍の結像点ＦＰ０を結像点ＦＰ１と結像点ＦＰ２との間に位置するようにすることで、結像光学系６０に必要な他の光学特性を満足しながら、結像点ＦＰ１と結像点ＦＰ２との間の距離（縦収差の最大値と最小値との差Ｇ）を大きくすることができる。その結果、発光素子７４から出射された光を結像光学系６０により結像したとき、像面付近の光軸方向での比較的広い範囲に亘ってスポット径をほぼ一定にすることができる。
そのため、像面Ｉと被照射面である受光面１１１との光軸方向（第３の方向）での位置関係が変動したりずれたりしても、受光面１１１でのスポット径の変動を抑え、その結果、形成される潜像の濃度ムラを抑えることができる。

また、結像光学系６０は、結像光学系６０に対して最も遠位に位置する結像点ＦＰ２と最も近位に位置する結像点ＦＰ１との光軸方向での距離（すなわち結像光学系６０の主方向断面での縦収差の最大値と最小値の差Ｇ）が、発光素子７４から出射された光のスポット径（像面Ｉにおけるスポット径）よりも大きいのが好ましい。これにより、前述したような受光面１１１でのスポット径の変動を効果的に抑えることができる。
このような特性を有する結像光学系６０は、異なる焦点を有する多焦点レンズを有することで実現することができる。

本実施形態では、レンズ６４を複数の焦点を有する複数焦点レンズとし、レンズ６４’を単一の焦点を有する単焦点レンズとすることにより、結像光学系６０が前述したような複数の結像点ＦＰ０、ＦＰ１、ＦＰ２を有するように構成されている。
レンズ６４は、図８に示すように、例えばガラス材料で構成された支持部６５上に形成されている。そして、レンズ６４は、支持部６５と反対側に、レンズ面６２を有している。

レンズ６４のレンズ面６２は、図９に示すように、レンズ６４がその光軸方向での位置が互いに異なる複数の焦点ｆｐ０、ｆｐ１、ｆｐ２をもつように形成されている。
ここで、焦点ｆｐ０は、光軸６０１に平行な光（無限遠方からの光）がレンズ６４の光軸６０１近傍に入射したときに、その光（出射光）の光線が光軸６０１と交わる位置（近軸焦点）である。また、焦点ｆｐ１は、光軸６０１に平行な光が絞り部材８３を介してレンズ６４に入射したときに、その光（出射光）の光線が光軸６０１と交わる位置のうち最もレンズ６４に対し近位となる位置である。また、焦点ｆｐ２は、光軸６０１に平行な光が絞り部材８３を介してレンズ６４に入射したときに、その光（出射光）の光線が光軸６０１と交わる位置のうち最もレンズ６４に対し遠位となる位置である。

すなわち、レンズ６４は、焦点ｆｐ０を基準としたときに、レンズ６４側とその反対側とにそれぞれ縦収差を有する。その縦収差の最大値と最小値との差は、焦点ｆｐ１とｆｐ２との間の距離ｇに相当する。
より具体的に説明すると、図８に示すように、レンズ６４のレンズ面６２は、その中央部に（レンズ６４の対称軸との交点を含むように）設けられた円形の第１の領域６２ａと、この第１の領域６２ａの周囲に設けられた円環状の第２の領域６２ｂとを有する。なお、図８では、絞り部材８３（開口絞り）を通過した光の通過領域を破線で示している。

このような第１の領域６２ａの面形状と第２の領域６２ｂの面形状とは、互いに異なる定義式で規定されている。この定義式としては、例えば下記の数１で表わされる定義式（回転対称非球面）を用いることができる（より具体的には、後述する実施例参照）。これにより、比較的簡単かつ確実に、前述したような特性を有するレンズ６４を実現することができる。

ここで、上記の数１で表わされる定義式において、
ｚ：光軸方向（第３の方向）での座標
ｒ：光軸からの距離
ｃ：光軸上曲率
Ｋ：コーニック定数
Ａ〜Ｃ、Δ：非球面係数
である。

また、上記の定義式の各係数Ａ〜Ｃ、Δは、結像光学系６０の焦点距離、レンズ６４’のレンズ面６２’の形状等に応じて、結像光学系６０が前述したような複数の結像点を有するように適宜設定される。
また、上記の定義式の係数Ａ〜Ｃ、Δのうちの少なくとも１つを異ならせることにより、第１の領域６２ａと第２の領域６２ｂとで異なる定義式を与えることができる。
なお、上記の定義式における光軸とは、回転対称のレンズの対称軸である。

また、第１の領域６２ａの面積は、第２の領域６２ｂの面積よりも大きい。これにより、光の通過領域ａ内の第１の領域６２ａの面積と、光の通過領域ａ内の第２の領域６２ｂの面積とをほぼ等しくすることができる。その結果、像面と受光面１１１との光軸方向での位置が変動しても、受光面１１１に形成されるスポットの光量ムラ（濃度ムラ）を抑制することができる。

また、前述したように、結像光学系６０は、その光軸方向に並設された複数のレンズ６４、６４’を有しているが、最も開口絞り８３に近いレンズ６４の開口絞り側のレンズ面を前述したような第１の領域６２ａおよび第２の領域６２ｂを含むレンズ面６２とすることで、光軸６０１からの距離が異なる発光素子７４間であっても（画角が異なっていても）、レンズ面６２上の光通過領域のズレを少なくすることができる。そのため、前述したような結像光学系６０の焦点深度を増加させる効果を異なる発光素子７４間で同じように得ることができる。
また、第１の領域６２ａおよび第２の領域６２ｂを含むレンズ面６２がレンズ６４の発光素子７４側に設けられているので、この点でも、画角による特性変動を抑えることができる。

一方、レンズ６４’は、レンズ６４と同様に、例えばガラス材料で構成された支持部６５’上に形成されている。そして、レンズ６４’は、支持部６５’と反対側に、レンズ面６２’を有している。
レンズ６４’のレンズ面６２’は、球面であっても非球面であってもよく、その面形状は、１つの定義式で規定することができる。その定義式としては、例えば下記数２で表わされる定義式（ｘｙ多項式面）を用いることができる（より具体的には、後述する実施例参照）。

ここで、上記の数２に示される式において、ｒ^２＝ｘ^２＋ｙ^２であり、
ｘ：主走査方向（第１の方向）での座標
ｙ：副走査方向（第２の方向）での座標
ｚ：光軸方向（第３の方向）での座標
ｃ：光軸上曲率
Ｋ：コーニック定数
Ａ〜Ｉ：非球面係数
である。

また、上記の定義式の各係数Ａ〜Ｉは、結像光学系６０の焦点距離、レンズ６４のレンズ面の形状等に応じて、結像光学系６０が前述したような複数の結像点を有するように適宜設定される。
また、結像光学系６０では、第２の領域６２ｂが第１の領域６２ａよりもレンズ面６２の外周側にて第１の領域６２ａと接するように設けられているが、発光素子７４から出射された光のうち第１の領域６２ａを通過した光の縦収差の最小値（境界付近を通過した光の縦収差）をΔ_１とし、第２の領域６２ｂを通過した光の縦収差の最大値（境界部付近を通過した光の縦収差）をΔ_２としたとき、
Δ_２−Δ_１＝Ｇ・・・（２）
なる関係を満たすのが好ましい。

これにより、結像光学系６０の縦収差の最大値と最小値との差Ｇを効果的に大きくすることができる。
特に、本実施形態では、縦収差Δ_１は負であり、縦収差Δ_２は正である。これにより、縦収差Δ_１と縦収差Δ_２との差を効果的に大きくすることができる。ひいては、縦収差の最大値の最小値との差Ｇを効果的に大きくすることができる。

なお、図８に示すようにレンズ面６２が定義式の異なる２つの領域（第１の領域６２ａ、第２の領域６２ｂ）で構成されている場合、第１の領域６２ａは、レンズ面６２の中心を含むように設けられているが、レンズ面６２に代えて、図１１に示すように、定義式の異なる３つの領域６２ｃ、６２ｄ、６２ｅで構成されたレンズ面６２Ａを有するレンズ６４Ａを用いてもよい。
領域（第３の領域）６２ｃは、レンズ６４Ａの対称軸との交点を含むように設けられ、領域（第１の領域）６２ｄは、領域６２ｃよりもレンズ面６２Ａの外周側にて領域６２ｃに接するように設けられ、領域６２ｅは、領域６２ｄよりもレンズ面６２Ａの外周側にて領域６２ｄに接するように設けられている。

このように、図１１に示すレンズ面６２Ａは、レンズ面６２Ａの中心を含みかつ領域（第１の領域）６２ｄよりもレンズ面６２Ａの内周側にて領域６２ｄと接するように設けられ、領域６２ｄとは異なる定義式で面形状が規定された領域（第３の領域）６２ｃを含む。この場合、発光素子７４から出射された光のうち領域６２ｄの領域６２ｅとの境界付近を通過した光の縦収差をΔ_１とし、領域６２ｅの領域６２ｄとの境界部付近を通過した光の縦収差をΔ_２とし、前述したような（２）の関係を満たすことで、結像光学系６０の縦収差の最大値と最小値との差Ｇを効果的に大きくすることができる。

以上説明したように構成された結像光学系６０にあっては、図５、６に示すように主走査方向で一方向に配列された４つの発光素子７４（７４ａ、７４ｂ、７４ｃ、７４ｄ）からそれぞれ出射された光Ｌ（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４）が絞り部材８３を通過した後に、レンズ６４、レンズ６４’を順次通過する。これにより、各光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４は、図１０に示すように、感光体１１の受光面１１１付近で結像（集光）される。
このとき、前述したような複数の結像点を有する結像光学系６０の作用により、光Ｌ１は、その進行方向（第３の方向）での位置が互いに異なる複数の結像位置ＩＦＰ１０、ＩＦＰ１１、ＩＦＰ１２で結像される。

ここで、結像位置ＩＦＰ１０は、発光素子７４ａから出射された光Ｌ１が絞り部材８３を介してレンズ６４に入射したときに、光軸６０１近傍を通る光線が結像（集光）する位置（近軸結像点）である。また、結像位置ＩＦＰ１１は、発光素子７４ａから出射された光Ｌ１が絞り部材８３を介してレンズ６４に入射したときに、レンズ６４の第１の領域６２ａを通る光線が結像（集光）する位置のうち最も結像光学系６０に対し近位となる位置である。また、結像位置ＩＦＰ１２は、発光素子７４ａから出射された光Ｌ１が絞り部材８３を介してレンズ６４に入射したときに、レンズ６４の第２の領域６２ｂを通る光線が結像（集光）する位置のうち最も結像光学系６０に対し遠位となる位置である。

同様に、光Ｌ２は、その進行方向（第３の方向）での位置が互いに異なる複数の結像位置ＩＦＰ２０、ＩＦＰ２１、ＩＦＰ２２で結像される。また、光Ｌ３は、その進行方向（第３の方向）での位置が互いに異なる複数の結像位置ＩＦＰ３０、ＩＦＰ３１、ＩＦＰ３２で結像される。また、光Ｌ４は、その進行方向（第３の方向）での位置が互いに異なる複数の結像位置ＩＦＰ４０、ＩＦＰ４１、ＩＦＰ４２で結像される。

このような結像光学系６０により結像された各光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４は、それぞれ、像面付近の光軸方向での比較的広い範囲（距離Ｇ１）に亘ってスポット径がほぼ一定になっている。
そして、結像光学系６０は、結像位置ＩＦＰ１０、結像位置ＩＦＰ２０、結像位置ＩＦＰ３０および結像位置ＩＦＰ４０がそれぞれ受光面１１１付近に位置するように設置されている。

これにより、像面Ｉと被照射面である受光面１１１との光軸方向（第３の方向）での位置関係が変動したりずれたりしても、結像位置ＩＦＰ１１と結像位置ＩＦＰ１２との間、結像位置ＩＦＰ２１と結像位置ＩＦＰ２２との間、結像位置ＩＦＰ３１と結像位置ＩＦＰ３２との間および結像位置ＩＦＰ４１と結像位置ＩＦＰ４２との間に、受光面１１１が位置する。
このようにして、ラインヘッド１３は、受光面１１１でのスポット径の変動を抑え、その結果、形成される潜像の濃度ムラを抑えることができる。

図１０では、結像光学系６０が像面湾曲を有する場合を図示しており、光Ｌ１の結像位置ＩＦＰ１０、光Ｌ２の結像位置ＩＦＰ２０、光Ｌ３の結像位置ＩＦＰ３０および光Ｌ４の結像位置ＩＦＰ４０が、湾曲した像面Ｉ上に位置している。これにより、結像位置ＩＦＰ１０、ＩＦＰ４０と、結像位置ＩＦＰ２０、ＩＦＰ３０とが、互いに光軸方向にずれている。

より具体的に説明すると、図５、６に示すように、主走査方向で一方向に配列された４つの発光素子７４（７４ａ、７４ｂ、７４ｃ、７４ｄ）は、結像光学系６０の光軸６０１に対し近位に位置する２つの発光素子７４ｂ、７４ｃと遠位に位置する２つの発光素子７４ａ、７４ｄとが存在する。したがって、発光素子７４ａ、７４ｄと発光素子７４ｂ、７４ｃとでは画角が異なり、結像位置ＩＦＰ１０、ＩＦＰ４０と、結像位置ＩＦＰ２０、ＩＦＰ３０とが、結像光学系６０の像面湾曲により、光軸方向（第３の方向）にずれてしまう場合がある。

このような場合であっても、前述した結像点ＦＰ１と結像点ＦＰ２との間に距離（縦収差の最大値と最小値との差Ｇ）は、このずれ量の最大値Ｇ１よりも大きい。これにより、結像光学系６０の像面Ｉと受光面１１１とが光軸方向に多少ずれても、受光面１１１において、光軸６０１に対し近位に位置する発光素子７４からの光のスポット径と、光軸６０１に対し遠位に位置する発光素子７４からの光のスポット径との差を抑えることができる。
また、画像形成装置１本体に対するラインヘッド１３の組み付け誤差、感光ドラム１１の偏心等によって、結像光学系６０の像面Ｉと受光面１１１との位置関係がずれたり変動したりしても、受光面１１１において、発光素子７４からの光のスポット径の変動を抑えることができる。

以上、本発明のラインヘッドおよび画像形成装置を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、ラインヘッドおよび画像形成装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。
また、レンズアレイは、複数のレンズが２行ｎ列の行列状に配置さているのに限定されず、例えば、３行ｎ列、４行ｎ列等の行列状に配置されていてもよい。

また、１つの結像光学系は、複数のレンズで構成されていてもよく、また、１つまたは３つ以上のレンズ面で構成されていてもよい。
また、前述した実施形態では、説明の便宜上、発光素子が１行ｎ列に配列したものを説明したが、これに限定されるものではなく、発光素子が２行ｎ列、３行ｎ列等の行列状に配列されていてもよい。

以下、本発明の具体的な実施例を説明する。
（実施例）
図１２に示すような結像光学系を備えるラインヘッドを設計しシミュレーションにより特性を評価した。図１２は、本発明の実施例にかかるラインヘッドに備えられた結像光学系を示す断面（主方向断面）図である。

本実施例のラインヘッドは、３つの発光素子７４を主走査方向に配列した以外は、図３および図５に示すラインヘッドと同様の構成である。
ここで、主方向断面において、主走査方向に配列された３つの発光素子７４を光軸に対し対称となるように配置した。
また、支持部６５、６５’の構成材料としてガラス材料を用い、レンズ６４、６４’の構成材料として樹脂材料を用いた。
また、ラインヘッドの結像光学系の面構成を表１に示す。

図１２に示すように、表１において、面Ｓ１は、発光素子７４と支持板７２との境界面（光源面）、面Ｓ２は、支持板７２の発光素子７４とは反対側の面（ガラス基材出射面）、面Ｓ３は、絞り部材８３の発光素子７４側の面（開口絞り）、面Ｓ４は、レンズ６４のレンズ面６２（樹脂部入射面）、面Ｓ５は、レンズ６４と支持部６５との境界面（樹脂−ガラス境界面）、面Ｓ６は、支持部６５のレンズ６４とは反対側の面（ガラス基材出射面）、面Ｓ７は、レンズ６４’のレンズ面６２’（樹脂部入射面）、面Ｓ８は、レンズ６４’と支持部６５’との境界部（樹脂−ガラス境界面）、面Ｓ９は、支持部６５’のレンズ６４’とは反対側の面（ガラス基材出射面）、面Ｓ１０は、受光面１１１（像面）である。

また、面間隔ｄ１は、面Ｓ１と面Ｓ２との間隔、面間隔ｄ２は、面Ｓ２と面Ｓ３との間隔、面間隔ｄ３は、面Ｓ３と面Ｓ４との間隔、面間隔ｄ４は、面Ｓ４と面Ｓ５との間隔、面間隔ｄ５は、面Ｓ５と面Ｓ６との間隔、面間隔ｄ６は、面Ｓ６と面Ｓ７との間隔、面間隔ｄ７は、面Ｓ７と面Ｓ８との間隔、面間隔ｄ８は、面Ｓ８と面Ｓ９との間隔、面間隔ｄ９は、面Ｓ９と面Ｓ１０との間隔である。

また、参照波長屈折率は、参照波長の光に対する各面での屈折率である。
また、発光素子７４から出射される光の波長（参照波長）と６９０ｎｍとし、物体側開口数を０．１５３とし、物体側画素グループの主走査方向での全幅を１．１７６ｍｍとし、物体側画素グループの副走査方向での全幅を０．１２７ｍｍとした。
また、隣り合う発光素子同士の主走査方向での距離（ピッチ）Ｐ_ｅｌを０．０４２ｍｍとし、結像光学系の光学倍率βを−０．５０３９とした。
また、レンズ６４のレンズ面６２は、光軸を中心として半径０〜０．６０４ｍｍの範囲を第１の領域とし、光軸を中心として半径０．６０４よりも外側の範囲を第２の領域とし、各領域の面形状は、前述した数１に示す定義式において、下記に示すような各係数を用いて規定した。

＜レンズ面６２の第１の領域の定義式の係数＞
ｃ＝１／１．４９８７４９
Ｋ＝−０．９９９３１２４４
Ａ＝−０．０１８２５６２９
Ｂ＝０．０８３８０１１１８
Ｃ＝−０．１
Δ＝０．０

＜レンズ面６２の第２の領域の定義式の係数＞
ｃ＝１／１．５１７４２３
Ｋ＝−１．２１００４
Ａ＝−０．００７２６９
Ｂ＝０．０
Ｃ＝０．０
Δ＝０．００１３８５８８９
また、レンズ６４’ のレンズ面６２’の面形状は、前述した数２に示す定義式において、下記に示すような各係数を用いて規定した。

＜レンズ面６２’の定義式の係数＞
ｃ＝１／１．４１３３７
Ｋ＝−３．８９４６０２５
Ａ＝０．０３９５９８９８
Ｂ＝０．０３５５０８２６６
Ｃ＝０．１１２５６８６５
Ｄ＝０．２０３４０９７
Ｅ＝０．１０９４７４１
Ｆ＝−０．０７９２１１９０
Ｇ＝−０．２１２６６５４
Ｈ＝−０．２３７６１９８
Ｉ＝−０．０７８１１５９２６

このようにして得られた結像光学系は、図１３に示すような縦収差を有するものとなった。なお、図１３では、横軸は、光軸近傍の縦収差を０（基準）としたときに、左側を光源側とし、右側を像側として示し、縦軸は、絞り部材８３（開口絞り）の中心を０とし、絞り部材８３の貫通孔（開口）の半径を１とし、絞り部材８３を通過した光線の光軸からの離間距離を示している。

（比較例）
レンズ６４のレンズ面６２の面形状をレンズ６４’のレンズ面６２’の面形状と同様にした以外は、前述した実施例と同様にしてラインヘッドを設計しシミュレーションにより特性を評価した。

（評価）
前述した実施例および比較例のそれぞれについて、得られた結像光学系の光軸方向での位置によるスポット径変化を図１４に示す。なお、図１４において、（ａ）が本発明の実施例に関するものであり、（ｂ）が比較例に関するものである。
図１４から明らかなように、本発明に係る実施例のラインヘッド（結像光学系）では、比較例のラインヘッドに比し、最小スポット径付近におけるスポット径の変化を抑えることができた。
また、このような実施例のラインヘッドを図１に示すような画像形成装置に組み込んだ場合、ムラを抑えた高品位な画像を得ることができる。

１…画像形成装置 ６…第２のレンズアレイ ６’…第１のレンズアレイ ６０、６０ａ、６０ｂ、６０ｃ…結像光学系 ６０１…光軸 ６２、６２’、６２Ａ…レンズ面 ６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄ、６２ｅ…領域 ６４、６４’、６４Ａ、６４ａ、６４ａ’、６４ｂ、６４ｂ’、６４ｃ、６４ｃ’…レンズ ６５、６５’…レンズ支持部 ７…発光素子アレイ ７１…発光素子群（発光素子グループ） ７２…支持板（ヘッド基板） ７２１…下面 ７２２…上面 ７３…収納部 ７４、７４ａ、７４ｂ、７４ｃ、７４ｄ…発光素子 ８２…第１の遮光部材 ８１…第２の遮光部材 ８３…絞り部材 ８１１、８２１、８３１…貫通孔 ８４…スペーサ ９…ケーシング ９１…枠部材（ケーシング本体） ９１１…内腔部 ９１５…境界部（段差部） ９１６…肩部 ９２…蓋部材（裏蓋） ９２２…凹部 ９３…クランプ部材 ９３１…爪部 ９３２…湾曲部 １０…画像形成ユニット １０Ｃ、１０Ｋ、１０Ｍ、１０Ｙ…画像形成ステーション １１…感光ドラム（感光体） １１１…受光面 １２…帯電ユニット １３…ラインヘッド（露光ユニット） １４…現像装置 １５…クリーニングユニット １５１…クリーニングブレード ２０…転写ユニット ２１…中間転写ベルト ２２…一次転写ローラ ２３…駆動ローラ ２４…従動ローラ ２５…二次転写ローラ ２６…クリーニングユニット ２６１…クリーニングブレード ３０…定着ユニット ３０１…定着ローラ ３０２…加圧ローラ ４０…搬送機構 ４１…レジストローラ対 ４２、４３、４４…搬送ローラ対 ５０…給紙ユニット ５１…給紙カセット ５２…ピックアップローラ ａ…通過領域 Ｐ…記録媒体 Ｓ１〜Ｓ１０…面 ｇ、Ｇ１…距離 Ｉ…像面 Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４…光 ＦＰ０、ＦＰ１、ＦＰ２…結像点 ｆｐ０、ｆｐ１、ｆｐ２…焦点 ＩＦＰ、ＩＦＰ１０、ＩＦＰ１１、ＩＦＰ１２、ＩＦＰ２０、ＩＦＰ２１、ＩＦＰ２２、ＩＦＰ３０、ＩＦＰ３１、ＩＦＰ３２、ＩＦＰ４０、ＩＦＰ４１、ＩＦＰ４２…結像位置

Claims (8)

1. 第１の方向に配設された第１の発光素子および第２の発光素子と、
   前記第１の発光素子および前記第２の発光素子から出射された光を結像する結像光学系と、を有し、
   前記結像光学系の縦収差の最大値と最小値との差をＧとし、前記第１の発光素子の幾何重心と前記第２の発光素子の幾何重心との前記第１の方向での距離をＰ_ｅｌとし、前記結像光学系の光学倍率をβとしたとき、
   Ｇ＞｜β｜・Ｐ_ｅｌ
   なる関係を有することを特徴とするラインヘッド。
2. 前記結像光学系は、異なる定義式で面形状が規定された第１の領域および第２の領域を含むレンズ面を有し、
   前記第２の領域は、前記第１の領域を円環状に囲むように配設され、
   光軸上の結像点を基準とし、光軸の光線進行方向を正としたとき、前記結像光学系は、前記第１の発光素子から出射された光のうち前記第１の領域を通過する光の縦収差の最小値をΔ_１と、前記第２の領域を通過する光の縦収差の最大値をΔ_２とが、
   Δ_２−Δ_１＝Ｇ
   なる関係を有する請求項１に記載のラインヘッド。
3. 前記第１の発光素子と前記第２の発光素子とを含む３つ以上の発光素子が前記第１の方向に配され、
   前記３つ以上の発光素子のうち、前記第１の発光素子と前記第２の発光素子は前記第１の方向において隣り合っている請求項２に記載のラインヘッド。
4. 前記レンズ面は、前記第１の領域と異なる定義式で定義され、光軸と交わる点を含むように設けられた第３の領域を有し、
   前記第１の領域は、前記第３の領域を円環状に囲むように配設される請求項２に記載のラインヘッド。
5. 前記第１の領域を通過する光の前記縦収差の最小値Δ_１は負であり、かつ前記第２の領域を通過する光の前記縦収差Δ_２の最大値は正である請求項２ないし４のいずれか１項に記載のラインヘッド。
6. 前記結像光学系の前側焦点側に、開口絞りが設けられている請求項２ないし５のいずれかに記載のラインヘッド。
7. 前記第１の領域および前記第２の領域は、前記結像光学系が有するレンズ面のうち最も前記開口絞りに近いレンズ面に含まれる請求項６に記載のラインヘッド。
8. 潜像が形成される潜像担持体と、
   前記潜像担持体に露光して前記潜像を形成するラインヘッドと、を有し、
   前記ラインヘッドは、
   第１の方向に配設された第１の発光素子および第２の発光素子と、
   前記第１の発光素子および前記第２の発光素子から出射された光を結像する結像光学系と、を有し、
   前記結像光学系の縦収差の最大値と最小値との差をＧとし、前記第１の発光素子の幾何重心と前記第２の発光素子の幾何重心との前記第１の方向での距離をＰ_ｅｌとし、前記結像光学系の光学倍率をβとしたとき、
   Ｇ＞｜β｜・Ｐ_ｅｌ
   なる関係を有することを特徴とする画像形成装置。

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