JP2012240363A - 露光ヘッド、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】露光ヘッドの幅を抑えつつ、レンズへの入射光量を確保する。
【解決手段】像面に対向する第１のレンズを含む第１の結像光学系と、第１のレンズの第１の方向に配されるとともに第１のレンズと接続し像面に対向する第２のレンズを含む第２の結像光学系と、を備え、第１のレンズの像面に結像される光が通過する第１のレンズの第１領域の第１の方向の曲率半径より、第１のレンズの像面に結像される光が通過しない第１のレンズの第２領域の第１の方向の曲率半径は小さく、第２のレンズの像面に結像される光が通過する第２のレンズの第１領域の第１の方向の曲率半径より、第２のレンズの像面に結像される光が通過しない第２のレンズの第２領域の前記第１の方向の曲率半径は小さい。
【選択図】図８

Description

この発明は、発光素子が発光した光により露光を行なう露光ヘッドおよび当該露光ヘッドを備えた画像形成装置に関するものである。

特許文献１の露光ヘッドは、発光素子が発光した光を複数のレンズで構成された結像光学系により結像して、像面（潜像担持体の表面）に光のスポットを形成する。また、この露光ヘッドでは高解像度化を図るために、長手方向に複数の結像光学系を千鳥状に並べた構成を備える。具体的には、かかる構成は、長手方向に複数のレンズを千鳥状に並べたレンズアレイを、厚み方向に２枚並べることで実現される。

特開２００９−１９６３４６号公報

ところで、特許文献１でも指摘されているとおり、このような露光ヘッドでは幅方向に複数のレンズが配されるため、露光ヘッドの幅が大きくなるという場合があった。これに対応するには、レンズを幅方向へ小さく形成することも考えられるが、これではレンズに入射する光量が少なくなり、十分な光量でスポットを形成できなくなるおそれがある。そこで、露光ヘッドの幅を抑えつつ、レンズへの入射光量を確保する技術が求められている。

この発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、露光ヘッドの幅を抑えつつ、レンズへの入射光量を確保する技術の提供を目的とする。

この発明にかかる露光ヘッドは、上記目的を達成するために、光を発光する第１の発光素子と、光を透過する光透過性基板と、光透過性基板に配されて像面に対向する第１のレンズを含む３枚のレンズを有し、第１の発光素子が発光する光を結像する第１の結像光学系と、光を発光する第２の発光素子と、光透過性基板上の第１のレンズの第１の方向に配されるとともに第１のレンズと接続し像面に対向する第２のレンズを含む３枚のレンズを有し、第２の発光素子が発光する光を結像する第２の結像光学系と、を備え、第１のレンズの第１の発光素子が発光して像面に結像される光が通過する第１のレンズの第１領域の第１の方向の曲率半径より、第１のレンズの第１の発光素子が発光して像面に結像される光が通過しない第１のレンズの第２領域の第１の方向の曲率半径は小さく、第２のレンズの第２の発光素子が発光して像面に結像される光が通過する第２のレンズの第１領域の第１の方向の曲率半径より、第２のレンズの第２の発光素子が発光して像面に結像される光が通過しない第２のレンズの第２領域の第１の方向の曲率半径は小さいことを特徴としている。

また、この発明にかかる画像形成装置は、上記目的を達成するために、潜像が形成される潜像担持体と、光を発光する第１の発光素子、光を透過する光透過性基板、光透過性基板に配されて像面に対向する第１のレンズを含む３枚のレンズを有して第１の発光素子が発光する光を結像する第１の結像光学系、光を発光する第２の発光素子、及び光透過性基板上の第１のレンズの第１の方向に配されるとともに第１のレンズと接続し像面に対向する第２のレンズを含む３枚のレンズを有して第２の発光素子が発光する光を結像する第２の結像光学系を有し、潜像担持体に潜像を形成する露光部と、露光部で潜像担持体に形成された潜像を現像する現像部と、を備え、第１のレンズの第１の発光素子が発光して像面に結像される光が通過する第１のレンズの第１領域の第１の方向の曲率半径より、第１のレンズの第１の発光素子が発光して像面に結像される光が通過しない第１のレンズの第２領域の第１の方向の曲率半径は小さく、第２のレンズの第２の発光素子が発光して像面に結像される光が通過する第２のレンズの第１領域の第１の方向の曲率半径より、第２のレンズの第２の発光素子が発光して像面に結像される光が通過しない第２のレンズの第２領域の第１の方向の曲率半径は小さいことを特徴としている。

このように構成された発明（露光ヘッド、画像形成装置）では、第１・第２の結像光学系が第１の方向に配される。そして、第１の結像光学系が有するレンズのうち像面（潜像担持体）に対向する第１のレンズと、第２の結像光学系が有するレンズのうち像面（潜像担持体）に対向する第２のレンズとが、光透過製基板に配されている。つまり、第１・第２のレンズを光透過性基板に配したレンズアレイが設けられている。

そして、この発明では、レンズアレイの幅を小さくするために、次のような構成を備える。つまり、第１のレンズおよび第２のレンズそれぞれの第１の方向の曲率半径は、第１領域（有効領域）よりも第２領域（有効領域の外の領域）で小さくなっている。このように第１領域外での曲率半径を小さくすることで、第１領域の周縁とレンズ（第１および第２のレンズ）の周縁との間の第２領域の幅を狭くすることができ、その結果、第１のレンズおよび第２のレンズのサイズを小さくすることができる。さらに、こうして小さく構成された第１のレンズと第２のレンズとを（これらの間に間隔を設けずに）接続することで、レンズアレイの幅を小さくして、延いては露光ヘッドの幅を抑えることが可能となる。

しかも、この発明では、第１領域内では曲率半径は比較的大きく保たれているとともに、第１のレンズと第２のレンズの接続部分は、第１のレンズの第１領域と第２のレンズの第１領域との間にある。したがって、レンズアレイの幅を小さくしたにも拘らず、第１のレンズおよび第２のレンズの第１領域の大きさは確保されており、各レンズへの入射光量の低下が抑えられている。こうして、この発明では、露光ヘッドの幅を抑えつつ、レンズへの入射光量を確保することが可能となっている。

ここで、第１のレンズの第１領域と第１のレンズの第２領域との境界で、第１のレンズの曲率半径は連続的に変化し、第２のレンズの第１領域と第２のレンズの第２領域との境界で、第２のレンズの曲率半径は連続的に変化するように構成しても良い。あるいは、第１のレンズの第１領域と第１のレンズの第２領域との境界で、第１のレンズの曲率半径は不連続に変化し、第２のレンズの第１領域と第２のレンズの第２領域との境界で、第２のレンズの曲率半径は不連続に変化するように構成しても良い。いずれの構成を用いた場合でも、露光ヘッドの幅を抑えつつ、レンズへの入射光量を確保することができる。

また、上述のレンズアレイの具体的に構成は種々のものが考えられるが、例えば、第１のレンズおよび第２のレンズは樹脂で形成されても良い。この場合に、光透過性基板はガラス基板であっても良い。

本発明を適用可能な画像形成装置の一例を示す図。 図１の装置の電気的構成を示すブロック図。 本発明を適用可能なラインヘッドの一例を示す図。 本発明を適用可能なラインヘッドの一例を示す図。 本発明を適用可能なラインヘッドの一例を示す図。 レンズＬＳ1、ＬＳ2の曲率半径をグラフで示した図。 レンズＬＳ3の曲率半径をグラフで示した図。 レンズアレイＬＡ3上のレンズＬＳ3を光軸方向から平明視した図。 レンズＬＳ3の変形例を示す図。

図１は本発明を適用可能な画像形成装置の一例を示す図である。また、図２は図１の装置の電気的構成を示すブロック図である。この画像形成装置１は、互いに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２Ｙ（イエロー用）、２Ｍ（マゼンタ用）、２Ｃ（シアン用）および２Ｋ（ブラック用）を備えている。そして、画像形成装置１は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）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となっている。

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やメモリーなどを有するメインコントローラーＭＣに与えられると、このメインコントローラーＭＣはエンジンコントローラーＥＣに制御信号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ーＨＣに与える。このとき、メインコントローラーＭＣは、ヘッドコントローラーＨＣから水平リクエスト信号ＨＲＥＱを受け取る毎に、主走査方向ＭＤに１ライン分のビデオデータＶＤをヘッドコントローラーＨＣに与える。また、ヘッドコントローラーＨＣは、メインコントローラーＭＣからのビデオデータＶＤとエンジンコントローラーＥＣからの垂直同期信号Ｖsyncおよびパラメーター値とに基づき、各色の画像形成ステーション２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋそれぞれのラインヘッド２９を制御する。これによって、エンジン部ＥＮＧ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状の記録媒体ＲＭに画像形成指令に対応する画像を形成する。

各画像形成ステーション２Ｙ、２Ｍ、２Ｃおよび２Ｋは、トナー色を除けばいずれも同じ構造および機能を有している。そこで、図１では、図を見やすくするために、画像形成ステーション２Ｃを構成する各部品にのみ符号を付し、他の画像形成ステーション２Ｙ、２Ｍおよび２Ｋに付すべき符号については記載を省略する。また、以下の説明では、図１に付した符号を参照して画像形成ステーション２Ｃの構造および動作を説明するが、他の画像形成ステーション２Ｙ、２Ｍおよび２Ｋの構造および動作も、トナー色が異なることを除けば同じである。

画像形成ステーション２Ｃには、シアン色のトナー像がその表面に形成される感光体ドラム２１が設けられている。感光体ドラム２１は、その回転軸が主走査方向ＭＤ（図１の紙面に対して垂直な方向）に平行もしくは略平行となるように配置されており、図１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ＭＤに直交もしくは略直交する副走査方向ＳＤに移動することとなる。

感光体ドラム２１の周囲には、感光体ドラム２１表面を所定の電位に帯電させるコロナ帯電器である帯電器２２と、感光体ドラム２１表面を画像信号に応じて露光することで静電潜像を形成するラインヘッド２９と、該静電潜像をトナー像として顕像化する現像器２４と、第１スクイーズ部２５と、第２スクイーズ部２６と、転写後の感光体ドラム２１の表面をクリーニングするクリーニングユニットとが、それぞれこれらの順に感光体ドラム２１の回転方向Ｄ２１（図１では、時計回り）に沿って配設されている。

この実施形態では、帯電器２２は２つのコロナ帯電器２２１、２２２で構成されており、感光体ドラム２１の回転方向Ｄ２１においてコロナ帯電器２２１がコロナ帯電器２２２に対して上流側に配置されており、２つのコロナ帯電器２２１、２２２により２段階で帯電されるように構成されている。各コロナ帯電器２２１、２２２は同一構成であり、感光体ドラム２１の表面に接触しないものであり、スコロトロン帯電器である。

そして、コロナ帯電器２２１、２２２により帯電された感光体ドラム２１表面に対して、ラインヘッド２９がビデオデータＶＤに基づいて静電潜像を形成する。つまり、ヘッドコントローラーＨＣがラインヘッド２９にビデオデータＶＤを送信すると、このビデオデータＶＤに基づいて各発光素子Ｅが発光する。これにより、感光体ドラム２１表面が露光されて、画像信号に対応した静電潜像が形成される。なお、ラインヘッド２９の構成および動作の詳細は後述する。

こうして形成された静電潜像に対して現像器２４からトナーが付与されて、静電潜像がトナーにより現像される。この画像形成装置１の現像器２４は、現像ローラー２４１を有している。この現像ローラー２４１は円筒状の部材であり、鉄等金属製の内芯の外周部に、ポリウレタンゴム、シリコンゴム、ＮＢＲ、ＰＦＡチューブなどの弾性層を設けたものである。この現像ローラー２４１は現像用モーターに接続され、図１紙面において反時計回りに回転駆動されて感光体ドラム２１に対してウィズ回転する。また、この現像ローラー２４１は図示を省略する現像バイアス発生部（定電圧電源）と電気的に接続されており、適当なタイミングで現像バイアスが印加されるように構成されている。

また、この現像ローラー２４１に対して液体現像剤を供給するためにアニロックスローラーが設けられており、アニロックスローラーを介して現像剤貯留部から現像ローラー２４１へ液体現像剤が供給される。このようにアニロックスローラーは現像ローラー２４１に対して液体現像剤を供給する機能を有する。このアニロックスローラーは、液体現像剤を担持し易いように表面に微細且つ一様に彫刻された螺旋溝などによる凹部パターンが形成されたローラーである。現像ローラー２４１と同様に、金属の芯金にウレタン、ＮＢＲなどのゴム層を巻き付けたものや、ＰＦＡチューブを被せたものなどが用いられる。また、アニロックスローラーは現像用モーターに接続されて回転する。

現像剤貯留部に貯留される液体現像剤は、従来一般的に使用されている、Isopar（商標：エクソン）を液体キャリアとした低濃度（１〜２ｗｔ％）かつ低粘度の常温で揮発性を有する揮発性液体現像剤ではなく、高濃度かつ高粘度の、常温で不揮発性樹脂中へ顔料などの着色剤を分散させた平均粒径１μｍの固形子を、有機溶媒、シリコンオイル、鉱物油又は食用油等の液体溶媒中へ分散剤とともに添加し、トナー固形分濃度を約２０%とした高粘度（３０〜１００００ｍＰａ・s程度）の液体現像剤が用いられる。

上記のようにして、液体現像剤が供給された現像ローラー２４１はアニロックスローラーと同時に回転すると共に、感光体ドラム２１の表面とは同方向に移動するように回転して現像ローラー２４１の表面に担持された液体現像剤を現像位置に搬送する。なお、トナー像を形成するため、現像ローラー２４１の回転方向は、その表面が感光体ドラム２１の表面と同方向に移動するようにウィズ回転する必要があるが、アニロックスローラーに対しては、逆方向、或いは、同方向、どちらに移動する構成であってもよい。

また、現像器２４では、この現像ローラー２４１の回転方向において現像位置の上流側直前にトナー圧縮コロナ発生器２４２が現像ローラー２４１に対向して配置されている。このトナー圧縮コロナ発生器２４２は現像ローラー２４１の表面の帯電バイアスを増加させる電界印加手段であり、定電流電源で構成されたトナーチャージ発生部（図示省略）と電気的に接続されている。そして、トナー圧縮コロナ発生器２４２に対してトナーチャージバイアスが与えられると、現像ローラー２４１によって搬送される液体現像剤のトナーに対して、このトナー圧縮コロナ発生器２４２と近接する位置で電界が印加され、帯電、圧縮が施される。なお、このトナー帯電、圧縮には、電解印加によるコロナ放電に代えて、接触して帯電させるコンパクションローラーを用いてもよい。

また、このように構成された現像器２４は感光体ドラム２１上の潜像を現像する現像位置と感光体ドラム２１から離れた退避位置との間で往復可能となっている。したがって、現像器２４が退避位置に移動して位置決めされると、その間、シアン用の画像形成ステーション２Ｃでは、感光体ドラム２１への新たな液体現像剤の供給は停止される。

感光体ドラム２１の回転方向Ｄ２１において現像位置の下流側に、第１スクイーズ部２５が配置されるとともに、さらに第１スクイーズ部２５の下流側に第２スクイーズ部２６が配置されている。これらのスクイーズ部２５、２６にはスクイーズローラー２５１、２６１がそれぞれ設けられている。そして、スクイーズローラー２５１が第１スクイーズ位置で感光体ドラム２１の表面と当接しながらメインモーターからの回転駆動力を受けて回転してトナー像の余剰現像剤を除去する。また、感光体ドラム２１の回転方向Ｄ２１において第１スクイーズ位置の下流側の第２スクイーズ位置でスクイーズローラー２６１が感光体ドラム２１の表面と当接しながらメインモーターからの回転駆動力を受けて回転してトナー像の余剰液体キャリアやカブリトナーを除去する。また、本実施形態ではスクイーズ効率を高めるために、スクイーズローラー２５１、２６１に対して図示省略するスクイーズバイアス発生部（定電圧電源）が電気的に接続されており、適当なタイミングでスクイーズバイアスが印加されるように構成されている。なお、本実施形態では２つのスクイーズ部２５、２６を設けているが、スクイーズ部の個数や配置などはこれに限定されるものではなく、例えば１個のスクイーズ部を配置してもよい。

これらのスクイーズ位置を通過してきたトナー像は転写部３の中間転写体３１に１次転写される。この中間転写体３１は、その表面、より詳しくはその外周面にトナー像を一時的に担持可能な像担持体としての無端状ベルトであり、複数のローラー３２、３３、３４、３５および３６に掛け渡されている。これらのうちローラー３２はメインモーターに連結されて、中間転写体３１を図１の矢印方向Ｄ３１に周回駆動するベルト駆動ローラーとして機能している。なお、本実施形態では、記録紙ＲＭとの密着性を高めて記録紙ＲＭへのトナー像の転写性を高めるために、中間転写体３１の表面に弾性層を設け、当該弾性層の表面にトナー像が担持されるように構成されている。

ここで、中間転写体３１を掛け渡されたローラー３２ないし３６のうち、メインモーターにより駆動されるのは上記したベルト駆動ローラー３２のみであり、他のローラー３３ないし３６は駆動源を有しない従動ローラーである。また、ベルト駆動ローラー３２は、ベルト移動方向Ｄ３１において一次転写位置ＴＲ1の下流側、かつ後述する二次転写位置ＴＲ2の上流側で中間転写体３１を巻き掛けている。

転写部３は一次転写バックアップローラー３７を有しており、一次転写バックアップローラー３７は中間転写体３１を挟んで感光体ドラム２１と対向して配設されている。感光体ドラム２１と中間転写体３１とが当接する一次転写位置ＴＲ1では、感光体ドラム２１の外周面が中間転写体３１と当接して一次転写ニップ部ＮＰ１ｃを形成している。そして、感光体ドラム２１上のトナー像が中間転写体３１の外周面（一次転写位置ＴＲ1において下面）に転写される。こうして画像形成ステーション２Ｃにより形成されたシアン色のトナー像が中間転写体３１に転写される。同様に、他の画像形成ステーション２Ｙ、２Ｍおよび２Ｋでもトナー像の転写が実行されることで、各色のトナー像が中間転写体３１上に順次重ね合わされ、フルカラーのトナー像が形成される。一方、モノクロトナー像が形成される際には、ブラック色に対応した画像形成ステーション２Ｋのみにおいて、中間転写体３１へのトナー像転写が行われる。

こうして中間転写体３１に転写されたトナー像は、ベルト駆動ローラー３２への巻き掛け位置を経由して二次転写位置ＴＲ2に搬送される。この二次転写位置ＴＲ2では、中間転写体３１を巻き掛けられたローラー３４に対して二次転写部４の二次転写ローラー４２が中間転写体３１を挟んで対向配置されており、中間転写体３１表面と転写ローラー４２表面とが互いに当接して二次転写ニップ部ＮＰ２を形成している。すなわち、ローラー３４は二次転写バックアップローラーとして機能している。バックアップローラー３４の回転軸は、例えばバネのような弾性部材である押圧部３４５によって弾性的に、かつ中間転写体３１に対して近接・離間移動自在に支持されている。

二次転写位置ＴＲ2においては、中間転写体３１上に形成された単色あるいは複数色のトナー像が、一対のゲートローラー５１から搬送経路ＰＴに沿って搬送される記録媒体ＲＭに転写される。また、トナー像が二次転写された記録媒体ＲＭは、二次転写ローラー４２から搬送経路ＰＴ上に設けられた定着ユニット７へ送出される。定着ユニット７では、記録媒体ＲＭに転写されたトナー像に熱や圧力などが加えられて記録媒体ＲＭへのトナー像の定着が行われる。こうして、記録媒体ＲＭに所望の画像を形成することができる。

以上が画像形成装置の概略構成である。続いて、本実施形態にかかる画像形成装置に適用可能なラインヘッド２９の詳細について説明する。図３、図４および図５は、本発明を適用可能なラインヘッドの一例を示す図である。特に、図３は、ラインヘッド２９が備えるヘッド基板を光軸方向Ｄoaから見た平面図であり、図４は、ラインヘッド２９の部分斜視図であり、図５は、ラインヘッド２９のＡ−Ａ線（図３の階段状の二点鎖線）における部分階段断面図であって、該断面をラインヘッド２９の長手方向ＬＧＤから見た場合に相当する。図３では、開口絞り２９５の開口Ａpが破線で記載されるとともに、レンズＬＳ1〜ＬＳ3が一点鎖線で記載されているが、これらは、ヘッド基板２９３上にある発光素子Ｅと、ヘッド基板２９３上にない開口ＡpおよびレンズＬＳ1〜ＬＳ3との位置関係を示すために記載されたものである。

このラインヘッド２９は、長手方向ＬＧＤに長尺で幅方向ＬＴＤに短尺な全体構成を備える。そこで、図３〜図５および以下の図面では必要に応じて、ラインヘッド２９の長手方向ＬＧＤおよび幅方向ＬＴＤを示す。また、レンズが構成する結像光学系の光軸方向Ｄoaについても、図３〜図５および以下の図面で適宜示すとともに、必要に応じて、光軸方向Ｄoaの矢印側を「表」あるいは「上」と表現し、光軸方向Ｄoaの矢印と反対側を「裏」「下」あるいは「底」と表現する。なお、これらの方向ＬＧＤ、ＬＴＤ、Ｄoaは互いに直交もしくは略直交している。

また、上述のとおり、同ラインヘッド２９を画像形成装置に適用するにあたっては、ラインヘッド２９は、主走査方向ＭＤに直交もしくは略直交する副走査方向ＳＤに移動する感光体ドラム２１表面に対して露光を行なうものであり、しかも、感光体ドラム２１表面の主走査方向ＭＤはラインヘッド２９の長手方向ＬＧＤに平行もしくは略平行であり、感光体ドラム２１表面の副走査方向ＳＤはラインヘッド２９の幅方向ＬＴＤに平行もしくは略平行である。そこで、必要に応じて、長手方向ＬＧＤ・幅方向ＬＴＤと一緒に、主走査方向ＭＤ・副走査方向ＳＤも図示することとする。

ラインヘッド２９では、複数（図１の例では３５個）の発光素子Ｅを長手方向ＬＧＤに２行千鳥で並べて、１個の発光素子グループＥＧが構成されている。さらに、ラインヘッド２９では、複数の発光素子グループＥＧが３行千鳥で長手方向ＬＧＤに並べられている。かかる配列態様は、換言すれば次のようにも説明できる。つまり、長手方向ＬＧＤへ距離３×Ｄg毎に発光素子グループＥＧを配置して、長手方向ＬＧＤに直線的に並ぶ複数の発光素子グループＥＧから１行の発光素子グループ行ＧＲa等が構成される。さらに、３行の発光素子グループ行ＧＲa、ＧＲb、ＧＲcは、幅方向ＬＴＤに距離Ｄtを空けて配置されるとともに、長手方向ＬＧＤに距離Ｄgだけ互いにシフトされている。

また、各発光素子Ｅは、互いに同一の発光スペクトルを有するトップエミッション型の有機ＥＬ（Electro-Luminescence）素子である。つまり、各発光素子Ｅを構成する有機ＥＬ素子は、長手方向ＬＧＤに長く幅方向ＬＴＤに短いガラス平板であるヘッド基板２９３（第１の基板）の表面２９３−hに形成されている。

上述のように配置された複数の発光素子グループＥＧそれぞれに対しては１つの結像光学系ＯＳが対向している。具体的には、この結像光学系ＯＳは、光軸方向Ｄoaに並ぶ３枚のレンズＬＳ1、ＬＳ2、ＬＳ3で構成されている。平面視において、これらレンズＬＳ1、ＬＳ2、ＬＳ3は、発光素子グループＥＧに近い方からこの順番で並んでいる。また、第１レンズＬＳ1は、物体側（発光素子グループＥＧ側）に凸であり、第２レンズＬＳ2は像側に凸であり、第３レンズＬＳ3は物体側に凸となっている。なお、図４、図５では、発光素子グループＥＧとレンズＬＳ1との間には遮光部材２９７が図示されているが、これについては結像光学系の説明の後に説明する。

このラインヘッド２９では、３行千鳥で並ぶ複数の発光素子グループＥＧのそれぞれに対向してレンズＬＳ1、ＬＳ2、ＬＳ3を配置するために、複数のレンズＬＳ1を３行千鳥で並べたレンズアレイＬＡ1と、複数のレンズＬＳ2を３行千鳥で並べたレンズアレイＬＡ2と、複数のレンズＬＳ3を３行千鳥で並べたレンズアレイＬＡ3とが設けられている。つまり、レンズアレイＬＡ1（ＬＡ2、ＬＡ3）では、長手方向ＬＧＤへ距離３×Ｄg毎にレンズＬＳ1（ＬＳ2、ＬＳ3）を配置して、長手方向ＬＧＤに直線的に並ぶ複数のレンズＬＳ1（ＬＳ2、ＬＳ3）から１行のレンズ行が構成される。さらに、３行のレンズ行は、幅方向ＬＴＤに距離Ｄtを空けて配置されるとともに、長手方向ＬＧＤに距離Ｄgだけ互いにシフトされている。ちなみに、レンズアレイＬＡ1（ＬＡ2、ＬＡ3）は、光透過製のガラス基板ＳＢに樹脂製のレンズＬＳ1（ＬＳ2、ＬＳ3）を形成することで構成することができる。

また、レンズアレイＬＡ1、ＬＡ2の間には、レンズＬＳ1、ＬＳ2、ＬＳ3の直径よりも小さい直径の円形状の開口Ａpが貫通形成された、薄板状の開口絞り２９５が設けられている。この開口絞り２９５では、３行千鳥で並ぶ複数の発光素子グループＥＧのそれぞれに対向して複数の開口Ａpが３行千鳥で並んでいる。また、この開口絞り２９５は、２枚のレンズアレイＬＡ1、ＬＡ2に挟み込まれている。すなわち、レンズアレイＬＡ1、ＬＡ2それぞれのガラス基板ＳＢが有する両主面のうち、レンズＬＳ1、ＬＳ2が形成された主面を一方面とし、レンズＬＳ1、ＬＳ2が形成されていない主面を他方面としたとき、開口絞り２９５は、レンズアレイＬＡ1のガラス基板ＳＢ（第２の基板）の他方面と、レンズアレイＬＡ2のガラス基板ＳＢ（第３の基板）の他方面とに挟まれた状態で、これら第１・第２の基板の他方面に接着されている。こうして、２枚のレンズアレイＬＡ1、ＬＡ2を開口絞り２９５を介して張り合わせて一体的に形成した、板状の光学部材２９８が構成されている。

また、この実施形態では、長手方向ＬＧＤに長尺な板状光学部材２９８およびレンズアレイを一体的な構成で作成することは困難であることに鑑みて、比較的短尺な板状光学部材２９８およびレンズアレイを作製し、これらを長手方向ＬＧＤに並べることで長尺化を図っている。

より具体的には、ヘッド基板表面２９３−hの幅方向ＬＴＤの両端部それぞれには、複数のスペーサーＳＰ1が長手方向ＬＧＤに直線的に間隔を空けて並べられている。そして、幅方向ＬＴＤへスペーサーＳＰ1、ＳＰ1に架設された状態で、複数の板状光学部材２９８（レンズアレイＬＡ1、ＬＡ2）が長手方向ＬＧＤに並べられて、長尺レンズアレイが構成されている。また、これら複数の板状光学部材２９８表面の幅方向ＬＴＤの両端部それぞれには、複数のスペーサーＳＰ2が長手方向ＬＧＤに直線的に間隔を空けて並べられている。そして、幅方向ＬＴＤへスペーサーＳＰ2、ＳＰ2に架設された状態で、複数のレンズアレイＬＡ3が長手方向ＬＧＤに並べられて、１つの長尺レンズアレイが構成されている。さらに、レンズアレイＬＡ3からなる長尺レンズアレイ表面には平板状の支持ガラスＳＳが接着されており、複数のレンズアレイＬＡ3は各スペーサーＳＰ2のみならず、当該スペーサーＳＰ2の反対側から支持ガラスＳＳによっても支持されている。また、この支持ガラスＳＳは、各レンズアレイＬＡ2が外部に露出しないように、当該レンズアレイＬＡ3を覆う機能も併せ持つ。

つまり、上述のように構成された板状光学部材２９８およびレンズアレイＬＡ3をヘッド基板２９３に対向させることで、発光素子グループＥＧの３行千鳥配置に対応して、光軸方向Ｄoaに並ぶレンズＬＳ1、開口Ａp、レンズＬＳ2、レンズＬＳ3で構成される結像光学系ＯＳが３行千鳥で長手方向ＬＧＤに並ぶこととなる。そして、発光素子グループＥＧの各発光素子Ｅが射出した光は、結像光学系ＯＳおよび支持ガラスＳＳを透過して、感光体ドラム２１表面に照射される。なお、図５では、発光素子グループ行ＧＲaに属する発光素子グループＥＧからの光を結像する結像光学系ＯＳに対して符号ＯＳaが併記されている。また、同様にして、発光素子グループ行ＧＲb、ＧＲcに属する発光素子グループＥＧからの光を結像する結像光学系ＯＳに対して符号ＯＳb、ＯＳcが併記されている。すなわち、幅方向ＬＴＤに互いに異なる位置に配置された結像光学系ＯＳに対して、異なる符合ＯＳa、ＯＳb、ＯＳcが付されている。

このように、ラインヘッド２９では、複数の発光素子グループＥＧそれぞれに対して専用の結像光学系ＯＳが配置されている。このようなラインヘッド２９では、発光素子グループＥＧからの光は、当該発光素子グループＥＧに設けられた結像光学系ＯＳにのみ入射し、それ以外の結像光学系ＯＳに入射しないことが望ましい。そこで、ヘッド基板２９３の表面２９３−hとレンズアレイＬＡ1との間には、遮光部材２９７が設けられている。この遮光部材２９７は、発光素子グループＥＧから当該発光素子グループＥＧに対向する結像光学系ＯＳに向かう光を制限する機能を果たす。具体的には、遮光部材２９７には、発光素子グループＥＧからこれに対向する結像光学系ＯＳへと向かう導光孔２９７１が、光軸方向Ｄoaに貫通形成されている。導光孔２９７１は、発光素子グループＥＧの幅より短い直径を有する円柱形状の孔であり、その中心軸は結像光学系ＯＳの光軸ＯＡと概ね一致している。したがって、発光素子グループＥＧから射出された光のうち、遮光部材２９７の底面で遮られることなく導光孔２９７１を通過した光が、結像光学系ＯＳに入射することとなる。そして、結像光学系ＯＳは反転像かつ縮小像を形成する結像倍率で入射光を結像して、感光体ドラム２１表面に光のスポットを形成する。

ちなみに、遮光部材２９７が有する導光孔２９７１の上側はレンズＬＳ1に対向する一方、導光孔２９７１の下側はトップエミッション型の発光素子Ｅからなる発光素子グループＥＧに対向する。このような構成では、導光孔２９７１の周縁部がレンズＬＳ1や発光素子グループＥＧと干渉することを防止しておくことが好適となる。

そこで、この実施形態では、レンズアレイＬＡ1に並ぶ複数のレンズＬＳ1の間には、主走査方向ＭＤおよび副走査方向ＳＤそれぞれに間隔ＣＬが設けられている。この間隔ＣＬにおいてレンズアレイＬＡ1の裏面は平坦に仕上げられている。そして、レンズＬＳ1より大きい直径で仕上げられた導光孔２９７１の上側の周縁部がこの間隔ＣＬに当接するように設けられている。こうして、導光孔２９７１の周縁部とレンズＬＳ1との干渉が防止されている。

一方、ヘッド基板２９３の表面２９３−hにおいて、発光素子Ｅが形成されている領域の副走査方向ＳＤの両外側には、スペーサー２９９が設けられている。そして、遮光部材２９７は副走査方向ＳＤからこれらスペーサー２９９に架設されており、その結果、導光孔２９７１の下側の周縁部とヘッド基板表面２９３−ｈとの間には隙間が設けられている。その結果、発光素子グループＥＧはこの隙間に位置することができ、導光孔２９７１の下側の周縁部と発光素子グループＥＧとの干渉が防止されている。

上述のとおり、このラインヘッド２９では、発光素子グループＥＧに対して、レンズＬＳ1、開口Ａp、レンズＬＳ2、レンズＬＳ3がこの順番で光軸方向Ｄoaに並ぶ。したがって、発光素子グループＥＧ（の各発光素子Ｅ）が射出した光は、レンズＬＳ1、ＬＳ2、ＬＳ3をこの順番で透過して、感光体ドラム２１の表面に結像される。ここで、発光素子グループＥＧから射出されて感光体ドラム２１表面に結像される光がレンズＬＳ1〜ＬＳ3それぞれを透過する領域を、レンズＬＳ1〜ＬＳ3それぞれの「有効領域」と称することとする。なお、レンズＬＳ2、ＬＳ3は、開口Ａpよりも像側（感光体ドラム２１側）に設けられているため、レンズＬＳ2、ＬＳ3それぞれの有効領域は、開口Ａpを通過した光が当該レンズを通過する領域となる。そして、この実施形態では、レンズＬＳ1〜ＬＳ3の曲率半径が、各レンズの有効領域に対して次のように設定されている。

図６は、レンズＬＳ1、ＬＳ2の曲率半径をグラフで示した図である。同図では、横軸に像高がとられるとともに、縦軸にレンズの曲率半径が取られている。また、同図において、主走査有効領域とは主走査方向ＭＤ（長手方向ＬＧＤ）における有効領域を示し、副走査有効領域とは副走査方向ＳＤ（幅方向ＬＴＤ）における有効領域を示し、「主」という文字が付された破線は主走査方向ＭＤ（長手方向ＬＧＤ）におけるレンズの曲率半径を示し、「副」という文字が付された実線は副走査方向ＳＤ（幅方向ＬＴＤ）におけるレンズの曲率半径を示している。

図６に示すように、レンズＬＳ1、ＬＳ2は、いずれの像高においても、主走査方向ＭＤの曲率半径の方が副走査方向ＳＤの曲率半径よりも大きくなっている。また、レンズＬＳ1、ＬＳ2は、主走査方向ＭＤおよび副走査方向ＳＤのいずれの方向においても、像高の増大に応じて曲率半径が増加しており、有効領域の範囲内よりも有効領域の外側で曲率半径が大きくなっている。

なお、上述のような構成では、レンズＬＳ1、ＬＳ2は開口Ａpの近傍に配設されるため、レンズＬＳ1、ＬＳ2の有効領域は比較的狭い。したがって、レンズＬＳ1、ＬＳ2については、有効領域を損なうこと無く、幅（幅方向ＬＴＤへの長さ）を容易に狭くすることができ、図３や図５に示すとおりレンズＬＳ3と比較して狭い幅を有している（なお、レンズＬＳ1、ＬＳ2は、幅方向ＬＴＤのみならず長手方向ＬＧＤにもレンズＬＳ3よりも小さい長さを有している）。一方、レンズＬＳ3と開口Ａpとの間にはレンズＬＳ2が配置されており、レンズＬＳ3は開口Ａpとの距離が長いため、レンズＬＳ3の有効領域は比較的広い。そこで、このレンズＬＳ3の有効領域を損なうこと無くレンズＬＳ3の幅（幅方向ＬＴＤへの長さ）を抑えて、レンズＬＳ3が並べられたレンズアレイＬＡ3の幅（幅方向ＬＴＤへの長さ）を抑えるために、レンズＬＳ3は次のような構成を備える（図７、図８）。

図７は、レンズＬＳ3の曲率半径をグラフで示した図である。図７での表記は上述の図６の表記と同様である。図７に示すように、レンズＬＳ3は、いずれの像高においても、主走査方向ＭＤの曲率半径の方が副走査方向ＳＤの曲率半径よりも大きくなっている。また、レンズＬＳ3の主走査方向ＭＤの曲率半径は、レンズＬＳ1、ＬＳ2と同様に、像高の増大に応じて増加しており、有効領域の範囲内よりも有効領域の外側で曲率半径が大きい値を示す。一方、レンズＬＳ3の副走査方向ＳＤの曲率半径は、像高の増大に応じて減少しており、有効領域の範囲内よりも有効領域の外側で曲率半径が小さい値を示す。そして、このように曲率半径が設定された各レンズＬＳ3が、レンズアレイＬＡ3において相互に接続されている（図８）。

図８は、レンズアレイＬＡ3上のレンズＬＳ3を光軸方向から平明視した図である。図８および上述の図３等に示すように、３枚のレンズＬＳ3が副走査方向ＳＤに並ぶとともに、隣接する２つのレンズＬＳ3は、それぞれの有効領域ＥＲの間で相互に接続されている。つまり、隣接するレンズＬＳ3の接続部分ＣＰは、各レンズＬＳ3の有効領域ＥＲの間にある。

以上のように、この実施形態では、３つの結像光学系ＯＳが副走査方向ＳＤに配される。そして、各結像光学系ＯＳを構成する３枚のレンズのうち、像面（感光体ドラム２１）に対向するレンズＬＳ3がガラス基板ＳＢに並んでいる。つまり、複数のレンズＬＳ3をガラス基板ＳＢに並べたレンズアレイＬＡ3が設けられている。

そして、この実施形態では、レンズアレイＬＡ3の幅を小さくするために、次のような構成を備える。つまり、レンズＬＳ3の副走査方向ＳＤの曲率半径は、有効領域ＥＲ（第１領域）よりも当該有効領域ＥＲの外の領域（第２領域）で小さくなっている。このように有効領域ＥＲ外の領域（第２領域）での曲率半径を小さくすることで、有効領域ＥＲの周縁とレンズＬＳ3の周縁との間の領域（第２領域）の幅Δ（図８）を狭くすることができ、その結果、レンズＬＳ3のサイズを小さくすることができる。さらに、こうして小さく構成された各レンズＬＳ3を（これらの間に間隔を設けずに）接続することで、レンズアレイＬＡ3の幅を小さくして、延いてはラインヘッド２９の幅を抑えることが可能となっている。

しかも、この実施形態では、有効領域ＥＲ内では曲率半径は比較的大きく保たれているとともに、レンズＬＳ3の接続部分ＣＰは、相互に接続されるレンズＬＳ3それぞれの有効領域ＥＲの間にある。したがって、レンズアレイＬＡ3の幅を小さくしたにも拘らず、レンズＬＳ3の有効領域ＥＲの大きさは確保されており、各レンズＬＳ3への入射光量の低下が抑えられている。こうして、この実施形態では、ラインヘッド２９の幅を抑えつつ、レンズＬＳ3への入射光量を確保することが可能となっている。

ところで、上述のように、副走査方向ＳＤに複数のレンズを並べたラインヘッド２９では、副走査方向ＳＤの異なる位置に配された２つのレンズの間で、感光体ドラム２１表面までの距離が異なることに起因した露光不良（特開特開２００８−２２１５７０号公報）や、副走査方向ＳＤの異なる位置に配された２つのレンズそれぞれが形成する潜像の位置が副走査方向ＳＤにずれるといった露光不良（特開特開２０１０−１５８８３７号公報）が発生することがある。これに対して、上記実施形態のラインヘッド２９では、副走査方向ＳＤへのレンズ間距離を抑えることができるため、これらの問題の発生を効果的に抑制することができる。

その他
以上のように、上記実施形態では、ラインヘッド２９が本発明の「露光ヘッド」に相当し、感光体ドラム２１が本発明の「潜像担持体」に相当し、副走査方向ＳＤあるいは幅方向ＬＴＤが本発明の「第１の方向」に相当し、発光素子Ｅが本発明の「第１の発光素子」、「第２の発光素子」に相当し、結像光学系ＯＳが本発明の「第１の結像光学系」、「第２の結像光学系」に相当し、レンズＬＳ3が本発明の「第１のレンズ」、「第２のレンズ」に相当し、ガラス基板ＳＢが本発明の「光透過性基板」に相当する。レンズの有効領域が本発明の「第１領域」に相当し、有効領域の周縁からレンズの周縁までの領域が本発明の「第２領域」に相当している。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したものに対して種々の変更を加えることが可能である。例えば、上記実施形態では、レンズＬＳ3の有効領域ＥＲと当該レンズＬＳ3の有効領域ＥＲの外との境界で、レンズＬＳ3の曲率半径は連続的に変化していた（図７）。しかしながら、レンズＬＳ3の有効領域ＥＲと当該レンズＬＳ3の有効領域ＥＲの外との境界で、レンズＬＳ3の曲率半径を不連続に変化させても良い（図９）。ここで、図９は、レンズＬＳ3の変形例を示す図であり、同図での表記は、図６および図７での標記と同様である。図９に示す変形例においても、レンズＬＳ3の副走査方向ＳＤの曲率半径は、像高の増大に応じて減少しており、有効領域の範囲内よりも有効領域の外側で曲率半径が小さい値を示す。したがって、上述の実施形態と同様に、ラインヘッド２９の幅を抑えつつ、レンズＬＳ3への入射光量を確保することが可能となる。

また、副走査方向ＳＤに異なる位置に配置される結像光学系ＯＳの個数（換言すれば、レンズ行の行数）は３個に限られず、２個あるいは４個以上であっても良い。

また、結像光学系ＯＳを構成するレンズＬＳ1〜ＬＳ3や開口Ａpの形状は円形に限られず、楕円形等の他の形状をとることもできる。

また、上記実施形態では、結像光学系ＯＳの光学倍率についても種々のものを採用することができる。

また、発光素子グループＥＧを構成する発光素子Ｅの個数や、配置態様も種々の変更が可能である。

また、上述の有機ＥＬ素子以外に、ＬＥＤ（Light Emitting Diode)等の光源を、発光素子Ｅとして用いることもできる。

遮光部材２９７の構成も上述のものに限られず、例えば、特開２００８−３０７８８５号公報のように、複数枚の遮光板を間隔を設けながら重ねた遮光部材を用いることもできる。

１…画像形成装置、 ２１…感光体ドラム、 ２９…ラインヘッド、 ２９３…ヘッド基板、 ２９７…遮光部材、 ２９７１…導光孔、 ２９８…板状光学部材、 Ｅ…発光素子、 ＥＧ…発光素子グループ、 ＬＡ1、ＬＡ2、ＬＡ3…レンズアレイ、 ＬＳ1、ＬＳ2、ＬＳ3…レンズ、 ＥＲ…有効領域、 ＬＧＤ…長手方向、 ＬＴＤ…幅方向、 ＭＤ…主走査方向、 ＳＤ…副走査方向

Claims (6)

1. 光を発光する第１の発光素子と、
   光を透過する光透過性基板と、
   前記光透過性基板に配されて像面に対向する第１のレンズを含む３枚のレンズを有し、前記第１の発光素子が発光する光を結像する第１の結像光学系と、
   光を発光する第２の発光素子と、
   前記光透過性基板上の前記第１のレンズの第１の方向に配されるとともに前記第１のレンズと接続し前記像面に対向する第２のレンズを含む３枚のレンズを有し、前記第２の発光素子が発光する光を結像する第２の結像光学系と、
   を備え、
   前記第１のレンズの前記第１の発光素子が発光して前記像面に結像される光が通過する第１のレンズの第１領域の前記第１の方向の曲率半径より、前記第１のレンズの前記第１の発光素子が発光して前記像面に結像される光が通過しない第１のレンズの第２領域の前記第１の方向の曲率半径は小さく、
   前記第２のレンズの前記第２の発光素子が発光して前記像面に結像される光が通過する第２のレンズの第１領域の前記第１の方向の曲率半径より、前記第２のレンズの前記第２の発光素子が発光して前記像面に結像される光が通過しない第２のレンズの第２領域の前記第１の方向の曲率半径は小さいことを特徴とする露光ヘッド。
2. 前記第１のレンズの第１領域と前記第１のレンズの第２領域との境界で、前記第１のレンズの曲率半径は連続的に変化し、
   前記第２のレンズの第１領域と前記第２のレンズの第２領域との境界で、前記第２のレンズの曲率半径は連続的に変化する請求項１に記載の露光ヘッド。
3. 前記第１のレンズの第１領域と前記第１のレンズの第２領域との境界で、前記第１のレンズの曲率半径は不連続に変化し、
   前記第２のレンズの第１領域と前記第２のレンズの第２領域との境界で、前記第２のレンズの曲率半径は不連続に変化する請求項１に記載の露光ヘッド。
4. 前記第１のレンズおよび前記第２のレンズは樹脂で形成される請求項１ないし３のいずれか一項に記載の露光ヘッド。
5. 前記光透過性基板はガラス基板である請求項４に記載の露光ヘッド。
6. 潜像が形成される潜像担持体と、
   光を発光する第１の発光素子、光を透過する光透過性基板、前記光透過性基板に配されて像面に対向する第１のレンズを含む３枚のレンズを有して前記第１の発光素子が発光する光を結像する第１の結像光学系、光を発光する第２の発光素子、及び前記光透過性基板上の前記第１のレンズの第１の方向に配されるとともに前記第１のレンズと接続し前記像面に対向する第２のレンズを含む３枚のレンズを有して前記第２の発光素子が発光する光を結像する第２の結像光学系を有し、前記潜像担持体に前記潜像を形成する露光部と、
   前記露光部で前記潜像担持体に形成された前記潜像を現像する現像部と、を備え、
   前記第１のレンズの前記第１の発光素子が発光して前記像面に結像される光が通過する第１のレンズの第１領域の前記第１の方向の曲率半径より、前記第１のレンズの前記第１の発光素子が発光して前記像面に結像される光が通過しない第１のレンズの第２領域の前記第１の方向の曲率半径は小さく、
   前記第２のレンズの前記第２の発光素子が発光して前記像面に結像される光が通過する第２のレンズの第１領域の前記第１の方向の曲率半径より、前記第２のレンズの前記第２の発光素子が発光して前記像面に結像される光が通過しない第２のレンズの第２領域の前記第１の方向の曲率半径は小さいことを特徴とする画像形成装置。

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