JP4702436B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関し、より特定的には、感光体ドラムに光を照射して静電潜像を形成する画像形成装置に関する。

従来の画像形成装置としては、例えば、特許文献１及び特許文献２に記載の画像形成装置が知られている。特許文献１に記載の画像形成装置では、静電潜像の形成のために、ＬＥＤアレイが放射した光をレンズアレイによって感光体の周面に結像している。また、レンズアレイは、主走査方向に延びるように２列に並べられた複数のロッドレンズにより構成されている。

しかしながら、特許文献１に記載の画像形成装置では、以下に説明するように、静電潜像の形成の高速化を図ることが困難である。より詳細には、特許文献１に記載の画像形成装置では、複数のロッドレンズは、２列に並べられている。そのため、ＬＥＤアレイから放射された光の多くは、副走査方向において、ロッドレンズに入射することなく、ロッドレンズの有効領域外に漏れてしまう。そのため、静電潜像の形成に用いられる光量が少なくなってしまい、静電潜像の形成の高速化を図ることが困難となってしまう。

また、特許文献２に記載の画像形成装置では、ＬＥＤレンズアレイは、主走査方向に延びるように３列に並べられたロッドレンズにより構成されている。更に、感光体を走査したときのビームプロファイルの変動を抑制するために、ＬＥＤアレイは、副走査方向にレンズアレイの中心からずれた位置に設けられている。

しかしながら、特許文献２に記載の画像形成装置では、以下に説明するように、静電潜像のコントラストが低下してしまうという問題がある。より詳細には、ＬＥＤアレイは、副走査方向にレンズアレイの中心からずれた位置に設けられている。そのため、ＬＥＤアレイから最も離れた１列のロッドレンズに対する光の画角が、他の２列のロッドレンズに対する光の画角よりも大きくなってしまう。その結果、ロッドレンズの像面湾曲によって、ＬＥＤアレイから最も離れた１列のロッドレンズの集光位置と、他の２列のロッドレンズの集光位置とにずれが生じてしまい、静電潜像のコントラストが低下してしまう。
特開２００２−３３１７０２号公報 特開平１０−３０９８２６号公報

そこで、本発明の目的は、高品位な静電潜像を高速で形成することができる画像形成装置を提供することである。

本発明の一形態に係る画像形成装置は、感光体と、主走査方向に延びるように一列に並んでいる複数の発光素子からなる光源と、主走査方向に延びるように三列に並んでいると共に、副走査方向に俵積みされている複数のレンズからなるレンズアレイであって、前記感光体の表面に前記光源が放射した光を正立の等倍像として結像させるレンズアレイと、を備え、前記光源は、前記レンズの光軸方向から平面視したときに、副走査方向において中央の列に並んでいる前記複数のレンズと重なるように位置しており、前記感光体の表面は、副走査方向において中央の列に並んでいる前記複数のレンズの内の１つのレンズの光軸から主走査方向において隣り合う前記レンズの間隔の半分だけ主走査方向の一方側に離れている前記発光素子が放射し、かつ、前記１つのレンズを透過した光による像面と、前記１つのレンズの光軸から主走査方向において隣り合う前記レンズの間隔だけ主走査方向の一方側に離れている前記発光素子が放射し、かつ、前記１つのレンズを透過した光による像面との間に位置していること、を特徴とする。

以下に、本発明の一実施形態に係る画像形成装置について説明する。

（画像形成装置の構成）
以下に、本発明の一実施形態に係る画像形成装置について図面を参照しながら説明する。図１は、該画像形成装置１の感光体ドラム近傍の構成図である。

画像形成装置１は、電子写真方式によるカラープリンタであり、画像データに基づいて、用紙に画像を形成する機能を有する。該画像形成装置１は、感光体ドラム１０、帯電器１２、露光ヘッド１４、現像器１６、転写ローラ１８、クリーナ２０を備えている。なお、画像形成装置１は、これらの構成以外にも、給紙部や、定着部等の構成も備えている。しかしながら、画像形成装置１における給紙部や、定着部等の構成は、一般的なものと同じであるのでここでは説明を省略する。

感光体ドラム１０は、円筒形状を有し、トナー画像を担持する像担持体である。帯電器１２は、感光体ドラム１０の周面に対向するように設けられ、感光体ドラム１０の周面を帯電させる。露光ヘッド１４は、感光体ドラム１０の周面に対して光を照射して、感光体ドラム１０の周面に静電潜像を形成する。現像器１６は、トナーを格納しており、感光体ドラム１０の周面に対してトナーを供給する。これにより、静電潜像に従ったトナー画像が形成される。転写ローラ１８は、感光体ドラム１０に形成されたトナー画像を用紙に転写する。クリーナ２０は、感光体ドラム１０の周面に残存しているトナーを除去する。

次に、露光ヘッド１４の詳細について図面を参照しながら説明する。図２は、感光体ドラム１０及び露光ヘッド１４の外観斜視図である。図３は、図２の領域Ａの拡大図である。図２及び図３において、主走査方向をｙ軸方向とし、副走査方向をｚ軸方向とし、ｙ軸方向及びｚ軸方向に直交する方向をｘ軸方向とする。図４は、光源２２及びレンズアレイ２４をｘ軸方向から平面視した図である。

露光ヘッド１４は、図２及び図３に示すように、光源２２及びレンズアレイ２４を含んでいる。光源２２は、ｙ軸方向に延びるように１列に並んでいる複数のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）により構成されている。ＬＥＤの間隔は、０．０２１ｍｍである。

レンズアレイ２４は、図３に示すように、ｙ軸方向に延びるように３列（列Ｌ１〜Ｌ３）に並んでいると共に、ｚ軸方向に俵積みされている複数のロッドレンズ２６により構成されている。該レンズアレイ２４は、光源２２と感光体ドラム１０との間に設けられており、感光体ドラム１０の周面に光源２２からの光を正立の等倍像として結像させる。ロッドレンズ２６は、半径方向に２次分布状の屈折率分布を有する円柱状のレンズであり、０．５６ｍｍの直径を有する。また、ロッドレンズ２６の間隔Ｄ（図４参照）は、０．６ｍｍである。更に、ロッドレンズ２６の光軸は、ｘ軸方向と平行である。

また、光源２２は、図４に示すように、ｘ軸方向から平面視したときに、ｚ軸方向において、レンズアレイ２４の略中心と重なるように位置している。すなわち、光源２２は、ｘ軸方向から平面視したときに、ｚ軸方向の真ん中に位置する列Ｌ２のロッドレンズ２６の光軸と重なるように配置されている。

図５は、光源２２及びロッドレンズ２６のｘｙ平面における断面構造図である。レンズアレイ２４は、感光体ドラム１０の周面に光源２２からの光を正立の等倍像として結像させる。そのため、図５に示すように、ロッドレンズ２６の感光体ドラム１０側の端面Ｔ２から感光体ドラム１０の表面まで距離ｄ２と、ロッドレンズ２６の光源２２側の端面Ｔ１から光源２２までの距離ｄ１とは、略等しい。

以上のように構成された画像形成装置１において、感光体ドラム１０の周面とロッドレンズ２６との位置関係について図５を参照しながら説明する。図５において、点Ｂは、図４に示すように、ｘ軸方向から平面視したときに、ロッドレンズ２６ｂの光軸と重なる光源２２上の点である。また、点Ｃは、図４に示すように、ｘ軸方向から平面視したときに、ｙ軸方向に隣り合うロッドレンズ２６ｂ，２６ｃの光軸の中点と重なる光源２２上の点である。そして、図５（ａ）では、ロッドレンズ２６ｂ及びロッドレンズ２６ｂに対してｙ軸方向に隣り合っているロッドレンズ２６ａ，２６ｃにおける光路を示した。また、図５（ｂ）では、ロッドレンズ２６ｂ，２６ｃ及びロッドレンズ２６ｂ，２６ｃに対してｙ軸方向に隣り合っているロッドレンズ２６ａ，２６ｄにおける光路を示した。

画像形成装置１において、光源２２から放射された光は、図５（ａ）に示す光路、図５（ｂ）に示す光路、又は、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示す光路の中間的な光路のいずれかを通過する。以下では、これらの光路のうち、特異な光路である図５（ａ）及び図５（ｂ）に示す光路を例にとって説明する。

ロッドレンズ２６の光軸と光路との間の角度（以下、画角と称す）が約１９度よりも大きくなると、光は、ロッドレンズ２６の有効範囲内に入射しても、ロッドレンズ２６の側面から射出してしまう。ここで、点Ｂから放射された光のロッドレンズ２６ａ，２６ｃへの画角は、１３．２度であり、点Ｃから放射された光のロッドレンズ２６ｂ，２６ｃへの画角は、６．７度であり、点Ｃから放射された光のロッドレンズ２６ａ，２６ｄへの画角は、１９．４度である。よって、光源２２のＬＥＤから放射された光は、図５に示すように、列Ｌ２において、３本ないし４本のロッドレンズ２６を透過している。なお、列Ｌ１〜Ｌ３のロッドレンズ２６では、光源２２のＬＥＤから放射された光は、７本ないし１０本のロッドレンズ２６を透過している。以下では、図５（ａ）に示す３本のロッドレンズ２６ａ〜２６ｃ、及び、図５（ｃ）に示す４本のロッドレンズ２６ａ〜２６ｄに着目して説明する。

ここで、図５（ａ）に示すように、ロッドレンズ２６ａ，２６ｃを透過した光が集光する位置は、ロッドレンズ２６ｂを透過した光が集光する位置よりもｘ軸方向の負方向側に位置している。また、図５（ｂ）に示すように、ロッドレンズ２６ａ，２６ｄを透過した光が集光する位置は、ロッドレンズ２６ｂ，２６ｃを透過した光が集光する位置よりもｘ軸方向の負方向側に位置している。すなわち、光のロッドレンズ２６への画角によって、光が集光する位置が異なる。故に、図５（ａ）において、ロッドレンズ２６ａ〜２６ｃを透過した光は、感光体ドラム１０の周面において、１点に集光しない。同様に、図５（ｂ）において、ロッドレンズ２６ａ〜２６ｄを透過した光は、感光体ドラム１０の周面において、１点に集光しない。よって、高いコントラストで静電潜像を形成するためには、いずれのロッドレンズ２６ａ〜２６ｄを透過した光が感光体ドラム１０の周面に集光するように、感光体ドラム１０を配置すればよいかが問題となる。

そこで、画像形成装置１では、感光体ドラム１０の周面は、ロッドレンズ２６ｂ，２６ｃの光軸から複数のロッドレンズ２６の間隔Ｄの半分だけ離れている点Ｃ（図４参照）のＬＥＤが放射し、かつ、ロッドレンズ２６ｂ，２６ｃを透過した光による像面と、ロッドレンズ２６ａ，２６ｃの光軸から複数のロッドレンズ２６の間隔Ｄ（図４参照）だけ離れている点ＢのＬＥＤが放射し、かつ、ロッドレンズ２６ａ，２６ｃを透過した光による像面との間に位置している。すなわち、ロッドレンズ２６への画角が６．７度以上１３．２度以下の光が感光体ドラム１０の周面付近に良好に集光されるように、感光体ドラム１０の周面を配置している。

以上のような画像形成装置１によれば、感光体ドラム１０の周面は、ロッドレンズ２６ｂの光軸と一致する点ＢのＬＥＤが放射し、かつ、ロッドレンズ２６ｂを透過した光による像面に一致していない。すなわち、感光体ドラム１０の周面は、ＬＥＤの正面に位置するロッドレンズ２６に合わせて配置しているのではなく、ＬＥＤの正面から僅かにずれているロッドレンズ２６に合わせて配置している。ＬＥＤの正面に位置するロッドレンズ２６は、１つしか存在しないのに対して、ＬＥＤの正面から僅かにずれているロッドレンズは、複数（図５（ａ）及び図5（ｂ）では、２本）存在する。よって、画像形成装置１では、静電潜像に寄与する光の量が多くなる。その結果、画像形成装置１において、静電潜像の形成の高速化が図られる。

更に、画像形成装置１では、多くのロッドレンズを透過した光が感光体ドラム１０の周面に良好に集光するように、感光体ドラム１０の周面が配置されている。そのため、光源２２のＬＥＤから放射された光は、感光体ドラム１０の周面に良好に集光されるようになる。その結果、画像形成装置１において、静電潜像のコントラストが向上する。

（第１の実施例）
以上のように構成された画像形成装置１の第１の実施例について、以下に図面を参照しながら説明する。第１の実施例に係る画像形成装置１では、ＬＥＤの間隔は、０．０２１ｍｍである。ロッドレンズ２６の間隔Ｄは、０．６ｍｍである。ロッドレンズ２６の直径は、０．５６ｍｍである。

（第１のシミュレーション）
以上の条件を有する第１の実施例に係る画像形成装置１において、第1のシミュレーションとして、１本のロッドレンズ２６への光の画角を０度、６．７度及び１３．２度としたときにおける、感光体ドラム１０の周面のデフォーカス量を、コンピュータを用いてシミュレーションした。なお、画角が０度である光とは、図５（ａ）の点ＢのＬＥＤから放射されて、ロッドレンズ２６ｂに入射する光に相当する。画角が６．７度である光とは、図５（ｂ）の点ＣのＬＥＤから放射されて、ロッドレンズ２６ｂ，２６ｃに入射する光に相当する。画角が１３．２度である光とは、図５（ａ）の点ＢのＬＥＤから放射されて、ロッドレンズ２６ａ，２６ｃに入射する光に相当する。

図６は、第１のシミュレーションの結果を示したグラフであり、デフォーカス量と中心光量比との関係を示したグラフである。縦軸は、中心光量比を示し、横軸は、デフォーカス量を示している。中心光量比とは、１つのＬＥＤが放射し、かつ、１本のロッドレンズ２６を透過した光について、０．０２１ｍｍ幅（１２００ｄｐｉの間隔に相当）に収まる光量の、１つのＬＥＤからの光量に対する比の値である。なお、中心光量比が１となるのは、光学系が無収差の場合である。また、デフォーカス量は、感光体ドラム１０の周面とロッドレンズ２６との距離が２．５５ｍｍであるときを基準点とした場合において、感光体ドラム１０の周面の基準点に対するずれ量である。図６（ａ）は、主光線と光軸を含む平面（メリディオナル平面）に垂直な方向に光を足し合わせることにより、ロッドレンズ２６の半径方向での中心光量比の分布を見たものである。また、図６（ｂ）は、主光線と光軸を含む平面（メリディオナル平面）に平行な方向に光量を足し合わせることにより、ロッドレンズ２６の円周方向での中心光量比の分布を見たものである。図６（ａ）及び図６（ｂ）によれば、画角が大きくなれば、中心光量比が高くなる位置のデフォーカス量が負方向に移動していることが分かる。

（第２のシミュレーション）
次に、第2のシミュレーションとして、図６（ａ）及び図６（ｂ）に基づいて、１本のロッドレンズ２６での像面湾曲をシミュレーションした。図７は、第２のシミュレーションの結果を示したグラフであり、１本のロッドレンズ２６での像面湾曲を示したグラフである。縦軸は、ビームウエスト位置を示し、横軸は、画角を示している。図７のビームウエスト位置は、図６のデフォーカス量に対応している。なお、第２のシミュレーションでは、図６（ａ）の各曲線の頂点をメリディオナル像面におけるビームウエスト位置としてプロットし、図６（ｂ）の各曲線の頂点をサジタル像面におけるビームウエスト位置としてプロットした。この際、図示しないが、画角が０度、６．７度及び１３．２度以外の光についても、図６と同様のグラフを作成した。また、ここでの像面は、近軸像面ではなく、ビームウエストを連ねたものである。

図７によれば、ロッドレンズ２６への光の画角が増大すると、像面が光源２２側（ｘ軸方向の負方向側）にずれることが理解できる。すなわち、共通のＬＥＤが放射した光であっても、透過するロッドレンズ２６によっては、図５に示すように、集光する位置がｘ軸方向において異なることが理解できる。なお、サジタル平面・メリディオナル平面の向きと主走査方向・副走査方向の向きとは、ＬＥＤ毎に異なる。また、異なるロッドレンズ２６を透過した光は、向きが異なる状態で光を重ね合わせているので、像面は、サジタル平面・メリディオナル平面を別々に扱うよりも、これらの平均を取って考えた方がよい。

（第３のシミュレーション）
次に、第3のシミュレーションとして、全てのロッドレンズ２６を透過した光についての中心光量比をシミュレーションした。図８は、第３のシミュレーションの結果を示したグラフであり、デフォーカス量と中心光量比との関係を示したグラフである。縦軸は、中心光量比を示し、横軸は、デフォーカス量を示している。図８（ａ）は、ｚ軸方向における中心光量比を示しており、図８（ｂ）は、ｙ軸方向における中心光量比を示している。また、第３のシミュレーションでは、点Ｂ，ＣのＬＥＤ及び点Ｂと点Ｃとの中間点のＬＥＤが放射した光におけるデフォーカス量と中心光量比との関係を計算した。

図８によれば、点Ｂと点Ｃの中間点のＬＥＤが放射した光における中心光量比は、点ＢのＬＥＤが放射した光における中心光量比と点ＣのＬＥＤが放射した光における中心光量比との間の値を取っていることが理解できる。これにより、全てのＬＥＤが放射した光は、図８の点ＢのＬＥＤが放射した光における中心光量比と点ＣのＬＥＤが放射した光における中心光量比との間の値を取ることが理解できる。よって、図８によれば、点Ｂ，ＣのＬＥＤが放射した光が、感光体ドラム１０の周面に良好に集光されるように、感光体ドラム１０、光源２２及びレンズアレイ２４を配置すれば、他のＬＥＤが放射した光も、感光体ドラム１０の周面に良好に集光されることが分かる。

更に、図８のように複数のロッドレンズ２６を透過した光の中心光量比は、図６に示すように１本のロッドレンズ２６を透過した光の中心光量比に比べて低くなっている。更に、複数のロッドレンズ２６を透過した中心光量は、１本のロッドレンズ２６を透過した光の中心光量比に比べて、デフォーカス量の変動に対して急峻に変化していることが分かる。これは、複数のロッドレンズ２６を透過した光の集光位置が、ｘ軸方向においてずれていることに加えて、ｙｚ平面においてもずれていることを示している。

（第４のシミュレーション）
次に、第4のシミュレーションとして、複数のロッドレンズ２６を透過した光の感光体ドラム１０の周面におけるビーム形状をシミュレーションした。図９は、第４のシミュレーションの結果を示した図であり、ロッドレンズ２６を透過した光のビーム形状を示した図である。図９（ａ）では、デフォーカス量を０ｍｍとし、図９（ｂ）では、デフォーカス量を＋０．１５ｍｍとし、図９（ｃ）では、デフォーカス量を−０．１５ｍｍとした。

図９（ａ）に示すように、デフォーカス量を０ｍｍとした場合には、複数のロッドレンズ２６を透過した光は、略同じ位置に集光していることが分かる。ただし、図６に示したように、ロッドレンズ２６への光の画角によってデフォーカス量が異なっているので、各ロッドレンズ２６を透過した光を重ね合わせると、ボケた光が存在していることが分かる。

一方、デフォーカス量を±０．１５ｍｍとすると、各ロッドレンズ２６を透過した光は、感光体ドラム１０の周面において異なる点に集光していることが分かる。すなわち、複数のロッドレンズ２６を透過した光の集光位置が、ｙｚ平面においてずれていることを示している。また、図９によれば、各ロッドレンズ２６を透過した光は、ロッドレンズ２６の配置と対応する配置を取っていることが分かる。また、画角によって、集光状態が異なっていることも分かる。

（第５のシミュレーション）
次に、第5のシミュレーションとして、光源２２とレンズアレイ２４との間隔（図５の距離ｄ１に相当）を変化させた場合における、中心光量比の変化をシミュレーションした。なお、第１のシミュレーションから第４のシミュレーションでは、光源２２とレンズアレイ２４との間隔を固定した状態で、感光体ドラム１０の周面を移動させていた。一方、第５のシミュレーションでは、レンズアレイ２４が正立の等倍像を結像するために、光源２２とレンズアレイ２４との間隔を変化させると同時に、レンズアレイ２４と感光体ドラム１０との間隔（図５の距離ｄ２）も同じ量だけ変化させた。図１０は、第５のシミュレーションの結果を示したグラフであり、光源２２とレンズアレイ２４との間隔と、中心光量比との関係を示したグラフである。縦軸は、中心光量比を示し、横軸は、光源２２とレンズアレイ２４との間隔を示している。図１０（ａ）は、ｚ軸方向における中心光量比を示しており、図１０（ｂ）は、ｙ軸方向における中心光量比を示している。

第１のシミュレーションから第４のシミュレーションでは、光源２２とレンズアレイ２４との間隔は、２．５５ｍｍに固定されていた。そこで、第５のシミュレーションでは、光源２２とレンズアレイ２４との間隔を２．５５ｍｍから増加及び減少させた。図１０（ａ）によれば、光源２２とレンズアレイ２４との間隔を２．５５ｍｍよりも小さくすると、図５（ａ）に示す点ＢのＬＥＤが放射し、かつ、ロッドレンズ２６ａ〜２６ｃを透過した光の中心光量比は、減少し、図５（ｂ）に示す点ＣのＬＥＤが放射し、かつ、ロッドレンズ２６ａ〜２６ｄを透過した光の中心光量比は、増加していることが分かる。また、光源２２とレンズアレイ２４との間隔を２．５５ｍｍよりも大きくすると、図５（ａ）に示す点ＢのＬＥＤが放射し、かつ、ロッドレンズ２６ａ〜２６ｃを透過した光の中心光量比、及び、図５（ｂ）に示す点ＣのＬＥＤが放射し、かつ、ロッドレンズ２６ａ〜２６ｄを透過した光の中心光量比は、共に減少していることが分かる。故に、光源２２とレンズアレイ２４との間隔は、２．５５ｍｍが好ましい値であることが理解できる。

更に、第２のシミュレーションの結果である図７のグラフより、ロッドレンズ２６への画角が６．７度の光のビームウエスト位置は、＋０．０８８ｍｍであり、ロッドレンズ２６への画角が１３．２度の光のビームウエスト位置は、−０．２４ｍｍであることが分かっている。ここで、第２のシミュレーションでは、光源２２とレンズアレイ２４との間隔を２．５５ｍｍに固定した状態で、感光体ドラム１０の周面とロッドレンズ２６との距離が２．５５ｍｍであるときを基準点として、感光体ドラム１０の周面を移動させた。一方、レンズアレイ２４が正立の等倍像を結像するために、光源２２とレンズアレイ２４との間隔を変化させると同時に、レンズアレイ２４と感光体ドラム１０との間隔も同じ量だけ変化させている。よって、第５のシミュレーションにおける光源２２とレンズアレイ２４との間隔の変化量は、第２のシミュレーションにおけるデフォーカス量の２倍に相当する。したがって、ロッドレンズ２６への画角が６．７度の光を感光体ドラム１０の周面に結像させるには、光源２２とレンズアレイ２４との間隔及び感光体ドラム１０の周面とレンズアレイ２４との間隔をそれぞれ０．０４４ｍｍ減少させればよい。同様に、ロッドレンズ２６への画角が１３．２度の光を感光体ドラム１０の周面に結像させるには、光源２２とレンズアレイ２４との間隔及び感光体ドラム１０の周面とレンズアレイ２４との間隔をそれぞれ０．１２ｍｍ増加させればよい。よって、第１の実施例に係る画像形成装置１では、光源２２とレンズアレイ２４との間隔及び感光体ドラム１０の周面とレンズアレイ２４との間隔はそれぞれ、２．５１ｍｍ以上２．６７ｍｍ以下とすればよいことが分かる。これにより、画像形成装置１において、高品位な静電潜像を高速で形成することができるようになる。

（第２の実施例）
以下に、第２の実施例に係る画像形成装置１について、図面を参照しながら説明する。第２の実施例に係る画像形成装置１では、ＬＥＤの間隔は、０．０２１ｍｍである。ロッドレンズ２６の間隔Ｄは、０．５ｍｍである。ロッドレンズ２６の直径は、０．４６ｍｍである。ロッドレンズ２６の直径が小さくなったことにより、ロッドレンズ２６が透過できる光の画角は、１６度程度となっている。

以上の構成を有する第２の実施例に係る画像形成装置１において、前記第５のシミュレーションを行った。図１１は、第５のシミュレーションの結果を示したグラフであり、光源２２とレンズアレイ２４との間隔と、中心光量比との関係を示したグラフである。縦軸は、中心光量比を示し、横軸は、光源２２とレンズアレイ２４との間隔を示している。図１１（ａ）は、ｚ軸方向における中心光量比を示しており、図１１（ｂ）は、ｙ軸方向における中心光量比を示している。図１１によれば、第２の実施例に係る画像形成装置１では、光源２２とレンズアレイ２４との間隔及び感光体ドラム１０の周面とレンズアレイ２４との間隔は、２．６ｍｍが好ましい値であることが理解できる。

また、第２の実施例に係る画像形成装置１において、前記第２のシミュレーションを行った。図１２は、第２のシミュレーションの結果を示したグラフであり、画角とビームウエスト位置との関係を示したグラフである。縦軸は、ビームウエスト位置を示し、横軸は、画角を示している。

第２の実施例に係る画像形成装置１では、図５（ａ）において、点ＢのＬＥＤから放射された光は、ロッドレンズ２６ａ，２６ｃに１０．９度の画角で入射している。また、図５（ｂ）において、点ＣのＬＥＤから放射された光は、ロッドレンズ２６ｂ，２６ｃに５．５度の画角で入射している。そこで、図１２のグラフより、ロッドレンズ２６への画角が５．５度の光のビームウエスト位置は、＋０．１５ｍｍであり、ロッドレンズ２６への画角が１０．９度の光のビームウエスト位置は、−０．０８８ｍｍであることが分かる。よって、第２の実施例に係る画像形成装置１では、光源２２とレンズアレイ２４との間隔及び感光体ドラム１０の周面とレンズアレイ２４との間隔はそれぞれ、２．５３ｍｍ以上２．６４ｍｍ以下とすればよいことが分かる。これにより、画像形成装置１において、高品位な静電潜像を高速で形成することができるようになる。

以上のような第２の実施例に係る画像形成装置１では、第１の実施例に係る画像形成装置１に比べて、ロッドレンズ２６の直径が小さくなった分だけ、光量が減少する代わりに、コントラストが向上している。

（第３の実施例）
以下に、第３の実施例に係る画像形成装置１について、以下に図面を参照しながら説明する。第３の実施例に係る画像形成装置１では、ＬＥＤの間隔は、０．０２１ｍｍである。ロッドレンズ２６の間隔Ｄは、０．４ｍｍである。ロッドレンズ２６の直径は、０．３７ｍｍである。ロッドレンズ２６の直径が小さくなったことにより、ロッドレンズ２６が透過できる光の画角は、１３度程度となっている。

以上の構成を有する第３の実施例に係る画像形成装置１において、前記第５のシミュレーションを行った。図１３は、第５のシミュレーションの結果を示したグラフであり、光源２２とレンズアレイ２４との間隔と、中心光量比との関係を示したグラフである。縦軸は、中心光量比を示し、横軸は、光源２２とレンズアレイ２４との間隔を示している。図１３（ａ）は、ｚ軸方向における中心光量比を示しており、図１３（ｂ）は、ｙ軸方向における中心光量比を示している。図１３によれば、第３の実施例に係る画像形成装置１では、光源２２とレンズアレイ２４との間隔及び感光体ドラム１０の周面とレンズアレイ２４との間隔は、２．７ｍｍが好ましい値であることが理解できる。

また、第３の実施例に係る画像形成装置１において、前記第２のシミュレーションを行った。図１４は、第２のシミュレーションの結果を示したグラフであり、画角とビームウエスト位置との関係を示したグラフである。縦軸は、ビームウエスト位置を示し、横軸は、画角を示している。

第３の実施例に係る画像形成装置１では、図５（ａ）において、点ＢのＬＥＤから放射された光は、ロッドレンズ２６ａ，２６ｃに８．７度の画角で入射している。また、図５（ｂ）において、点ＣのＬＥＤから放射された光は、ロッドレンズ２６ｂ，２６ｃに４．４度の画角で入射している。そこで、図１４のグラフより、ロッドレンズ２６への画角が４．４度の光のビームウエスト位置は、＋０．０７８ｍｍであり、ロッドレンズ２６への画角が８．７度の光のビームウエスト位置は、−０．０８３ｍｍであることが分かる。よって、第２の実施例に係る画像形成装置１では、光源２２とレンズアレイ２４との間隔及び感光体ドラム１０の周面とレンズアレイ２４との間隔はそれぞれ、２．６６ｍｍ以上２．７４ｍｍ以下とすればよいことが分かる。これにより、画像形成装置１において、高品位な静電潜像を高速で形成することができるようになる。

以上のような第３の実施例に係る画像形成装置１では、第１の実施例及び第２の実施例に係る画像形成装置１に比べて、ロッドレンズ２６の直径が小さくなった分だけ、光量が減少する代わりに、コントラストが向上している。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の感光体ドラム近傍の構成図である。 図１の感光体ドラム及び露光ヘッドの外観斜視図である。 図２の領域Ａの拡大図である。 光源及びレンズアレイをｘ軸方向から平面視した図である。 光源及びロッドレンズのｘｙ平面における断面構造図である。 デフォーカス量と中心光量比の関係を示したグラフである。 １本のロッドレンズでの像面湾曲を示したグラフである。 デフォーカス量と中心光量比との関係を示したグラフである。 ロッドレンズを透過した光のビーム形状を示した図である。 光源とレンズアレイとの間隔と中心光量比との関係を示したグラフである。 光源とレンズアレイとの間隔と中心光量比との関係を示したグラフである。 画角とビームウエスト位置との関係を示したグラフである。 光源とレンズアレイとの間隔と中心光量比との関係を示したグラフである。 画角とビームウエスト位置との関係を示したグラフである。

符号の説明

１ 画像形成装置
１０ 感光体ドラム
２２ 光源
２４ レンズアレイ
２６，２６ａ〜２６ｄ ロッドレンズ

Claims (2)

1. 感光体と、
   主走査方向に延びるように一列に並んでいる複数の発光素子からなる光源と、
   主走査方向に延びるように三列に並んでいると共に、副走査方向に俵積みされている複数のレンズからなるレンズアレイであって、前記感光体の表面に前記光源が放射した光を正立の等倍像として結像させるレンズアレイと、
   を備え、
   前記光源は、前記レンズの光軸方向から平面視したときに、副走査方向において中央の列に並んでいる前記複数のレンズと重なるように位置しており、
   前記感光体の表面は、副走査方向において中央の列に並んでいる前記複数のレンズの内の１つのレンズの光軸から主走査方向において隣り合う前記レンズの間隔の半分だけ主走査方向の一方側に離れている前記発光素子が放射し、かつ、前記１つのレンズを透過した光による像面と、前記１つのレンズの光軸から主走査方向において隣り合う前記レンズの間隔だけ主走査方向の一方側に離れている前記発光素子が放射し、かつ、前記１つのレンズを透過した光による像面との間に位置していること、
   を特徴とする画像形成装置。
2. 前記レンズの前記感光体側の端面から該感光体の表面までの距離と、該レンズの前記発光素子側の端面から該発光素子までの距離とは、等しいこと、
   を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

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