露光ヘッド、画像形成装置
【課題】像担持体表面あるいは被露光面の位置のばらつきに依らず、収束光の大きさを安定させて、良好な露光を実現可能とする技術を提供する。
【解決手段】像担持体と、第１の波長の光および第２の波長の光を発光する発光素子と、第１の波長の光を第１の結像位置に結像するとともに第２の波長の光を第２の結像位置に結像する結像光学系と、を有する露光ヘッドと、を備え、第１の結像位置と第２の結像位置との間に、像担持体の表面が位置する。
【解決手段】像担持体と、第１の波長の光および第２の波長の光を発光する発光素子と、第１の波長の光を第１の結像位置に結像するとともに第２の波長の光を第２の結像位置に結像する結像光学系と、を有する露光ヘッドと、を備え、第１の結像位置と第２の結像位置との間に、像担持体の表面が位置する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、発光素子からの光を結像光学系により収束させて露光する露光ヘッドおよび該露光ヘッドを用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような露光ヘッドとして、次のようなラインヘッドが特許文献１で提案されている。このラインヘッドは発光素子および結像光学系を備えており、発光素子からの光を結像光学系が被露光面に収束させる。こうして形成された収束光（スポット）により、被露光面が露光される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２２１７９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
また、感光体ドラム等の像担持体の表面を被露光面とした露光が一般に行なわれている。つまり、この露光技術では、像担持体に対向して配置された露光ヘッドが、該感光体ドラム表面に収束光を形成する。しかしながら、例えば、像担持体として感光体ドラムを用いたような場合、この感光体ドラムの形状は真円と限らず、公差の範囲でばらつきがある。したがって、露光ヘッドに対して像担持体の表面の位置がばらついて、これに起因して、像担持体の表面に形成される収束光の大きさがばらついてしまう場合があった。
【０００５】
この発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、像担持体表面あるいは被露光面の位置のばらつきに依らず、収束光の大きさを安定させて、良好な露光を実現可能とする技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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、像担持体と、第１の波長の光および第２の波長の光を発光する発光素子と、第１の方向に光軸を向けて配設され、第１の波長の光を第１の結像位置に結像するとともに第２の波長の光を第１の結像位置と第１の方向に異なる第２の結像位置に結像する結像光学系と、を有する露光ヘッドと、を備え、第１の結像位置と第２の結像位置との間に、像担持体の表面が位置することを特徴としている。
【０００７】
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、第１の波長の光および第２の波長の光を発光する発光素子と、第１の波長の光を第１の結像位置に結像するとともに第２の波長の光を第２の結像位置に結像する結像光学系と、を有する露光ヘッドと、を備え、第１の結像位置は被露光面の一方側に位置し、第２の結像位置は被露光面の他方側に位置する露光ヘッド。
【０００８】
このように構成された発明（画像形成装置、露光ヘッド）では、（第１の）発光素子が第１の波長の光および第２の波長の光を発光し、さらに、（第１の）結像光学系が第１の波長の光を第１の結像位置に結像するとともに第２の波長の光を第２の結像位置に結像する。こうして、第１の結像位置および第２の結像位置の異なる２つの結像位置に（第１の）結像光学系が光を結像するように構成することで、（第１の）結像光学系の焦点深度が見かけ上拡大したような作用が得られる。しかも、第１の結像位置と第２の結像位置との間に、像担持体の表面は位置する（第１の結像位置は被露光面の一方側に位置し、第２の結像位置は被露光面の他方側に位置する）。したがって、像担持体の表面（被露光面）の位置が多少ばらついたとしても、結像光学系による収束光の大きさの変動を抑えることができ、良好な露光が可能となっている。
【０００９】
また、第１の発光素子は、第１の波長および第２の波長でピークを持つ発光スペクトルを有するように構成しても良い。なぜなら、上述した見かけ上の焦点深度拡大の作用が効果的に奏されて、より良好な露光が実現可能となるからである。
【００１０】
また、円筒形状を有する像担持体を回転させながら、該像担持体の表面を露光ヘッドにより露光することが一般に行なわれている。ただし、このような構成では、露光ヘッドが対向する範囲で像担持体の表面の位置が周期的に変動してしまう場合がある。その結果、像担持体表面に収束された光（収束光）の大きさが、該像担持体表面の位置変動に応じて変化してしまうことが考えられる。そこで、第１の結像位置と第２の結像位置との結像光学系の光軸方向への距離Δは、像担持体が１回転する間に像担持体の表面が結像光学系の光軸方向に変動する幅以上であるように構成しても良い。これにより、像担持体表面の位置変動に起因した収束光の大きさの変化を抑制することができ、より良好な露光が可能となる。
【００１１】
ところで、この発明は、異なる２つの結像位置に光を結像するように結像光学系を構成することで、結像光学系の焦点深度を見かけ上拡大できるという利点を備えるものである。しかしながら、結像光学系の光軸方向にこれら第１の結像位置と第２の結像位置との距離が余りに大きくなると、収束光の収差が大きくなって結像性能が悪化する場合がある。そこで、結像光学系に入射する光量を制限する開口絞りを備え、第１の結像位置と第２の結像位置との結像光学系の光軸方向への距離Δと、第１の発光素子の直径Ｄと、結像光学系の倍率ｍと、結像光学系について像点から入射瞳の直径に張る角の半分の角である像側開口角uとが、関係式
Δ≦|m|×Ｄ／tan(u)
を満たすように構成しても良い。これにより、収差等の結像性能への影響を抑制して、より良好な露光を行なうことができる。
【００１２】
また、露光ヘッドが複数の結像光学系を有する構成に対しても本発明を適用することができる。すなわち、露光ヘッドは、第３の波長の光および第４の波長の光を発光する第２の発光素子と、第３の波長の光を第３の結像位置に結像するとともに第４の波長の光を第４の結像位置に結像する第２の結像光学系と、を有し、第３の結像位置と第４の結像位置との間に、像担持体の表面が位置するように構成しても良い。このように、第３の結像位置および第４の結像位置の異なる２つの結像位置に第２の結像光学系が光を結像するように構成することで、第２の結像光学系の焦点深度が見かけ上拡大したような作用が得られる。しかも、第３の結像位置と第４の結像位置との間に、像担持体の表面は位置する（第３の結像位置は被露光面の一方側に位置し、第４の結像位置は被露光面の他方側に位置する）。したがって、像担持体の表面（被露光面）の位置が多少ばらついたとしても、第２の結像光学系による収束光の大きさの変動を抑えることができ、良好な露光が可能となっている。
【００１３】
この際、結像光学系の光軸と第２の結像光学系の光軸とを所定の第１の方向に向けて配設してもよい。ところで、このような構成では、結像光学系は、その光軸が像担持体に交わる第１の交点の近傍に光を収束させるとともに、第２の結像光学系は、その光軸が像担持体に交わる第２の交点の近傍に光を収束させる。ただし、像担持体が有限の曲率を有するような際には、これらの交点の位置は、第１の方向に距離ｄだけずれる場合があり、このような場合、第１の交点近傍に形成される結像光学系による収束光と、第２の交点の近傍に形成される第２の結像光学系による収束光とで大きさが異なってしまう場合があった。そこで、結像光学系の光軸および第２の結像光学系の光軸は第１の方向を向き、結像光学系の光軸が像担持体に交わる第１の交点と第２の結像光学系の光軸が像担持体に交わる第２の交点との第１の方向への距離ｄだけ、第１の結像位置と第３の結像位置とが第１の方向に離れているように構成しても良い。これにより、距離ｄだけ、結像光学系の結像位置と第２の結像光学系の結像位置とをシフトさせて、先ほどの収束光の大きさの際を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】収束光の差異の発生原因とその対策を説明するための図。
【図２】本発明を適用可能な画像形成装置の一例を示す図。
【図３】図２の画像形成装置が備える電気的構成を示すブロック図。
【図４】ラインヘッドの概略を示す斜視図。
【図５】厚さ方向ＴＫＤからヘッド基板２９３を平面視した部分平面図。
【図６】第１実施形態でのラインヘッドのＡ−Ａ線における階段断面図。
【図７】第１実施形態の結像光学系の結像動作を説明する図。
【図８】第２実施形態の結像光学系の結像動作を説明する図。
【図９】感光体の振れデータを極座標で示した図。
【図１０】第２実施形態でのラインヘッドのＡ−Ａ線における階段断面図。
【図１１】第３実施形態が備える光学的構成を説明するための図。
【図１２】本発明にかかる画像形成装置の変形例を示す図。
【図１３】本発明にかかる画像形成装置の別の変形例を示す図。
【図１４】実施例の上流側・下流側結像光学系のレンズデータを表として示す図。
【図１５】上流側・下流側結像光学系のＳ４面の面形状のデータを示す図。
【図１６】上流側・下流側結像光学系のＳ７面の面形状のデータを示す図。
【図１７】実施例の中央結像光学系のレンズデータを表として示す図。
【図１８】中央結像光学系のＳ４面の面形状のデータを示す図。
【図１９】中央結像光学系のＳ７面の面形状のデータを示す図。
【図２０】主走査方向断面での上流側・下流側結像光学系の光線図を示した図。
【図２１】副走査方向断面での上流側・下流側結像光学系の光線図を示した図。
【図２２】図２０および図２１の光線図を求める際に用いた光学系諸元を示す図。
【図２３】２波長の光それぞれの結像位置をシミュレーションで求めた結果を示す図。
【図２４】２波長の光それぞれの結像位置をシミュレーションで求めた結果を示す図。
【図２５】結像光学系の焦点深度拡大の様子を示す図。
【図２６】結像光学系の焦点深度拡大の様子を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
上述したとおり、被露光面の位置のばらつきに起因して収束光（スポット）の大きさがばらついてしまう場合があった。そこで、以下では、まず収束光の大きさのばらつきの発生原因とその対策について説明した後、より具体的な実施形態について説明する。
【００１６】
Ａ．収束光の大きさの差異の発生原因と対策
図１は、収束光の差異の発生原因とその対策を説明するための図であり、副走査方向ＳＤに対して直交する主走査方向ＭＤから見た場合に相当する。この発明にかかる画像形成装置では、結像光学系ＯＳが、その光軸ＯＡを被露光面ＥＳに向けて配設されている。そして、結像光学系ＯＳは、光軸ＯＡと被露光面ＥＳとが交わる交点ＩＳの近傍に、発光素子Ｅからの光を収束させる。このような構成では、被露光面ＥＳの位置が光軸方向Ｄoa（光軸ＯＡに平行な方向、第１の方向）にばらつくと、これに起因して、被露光面ＥＳに形成された収束光（スポット）の大きさもばらついてしまう場合があった。
【００１７】
そこで、かかる問題への対策として、次のような構成を備えることができる。つまり、図１に示す構成では、発光素子Ｅが第１の波長λ1の光および第２の波長λ2の光を発光する。さらに、結像光学系ＯＳが第１の波長λ1の光を第１の結像位置Ｐ1に結像するとともに第２の波長λ2の光を第２の結像位置Ｐ2に結像する。なお、同図に示すように、これら結像位置Ｐ1、Ｐ2は光軸方向Ｄoaに距離Δ互いに離れている。こうして、異なる２つの結像位置Ｐ1、Ｐ2に結像光学系ＯＳが光を結像するように構成することで、結像光学系ＯＳの焦点深度が見かけ上拡大したような作用が得られる。しかも、第１の結像位置Ｐ1と第２の結像位置Ｐ2との間に、被露光面ＥＳは位置する（換言すれば、第１の結像位置Ｐ1は被露光面ＥＳの一方側に位置し、第２の結像位置Ｐ2は被露光面ＥＳの他方側に位置する）。したがって、被露光面ＥＳの位置が多少ばらついたとしても、収束光の大きさの変動を抑えることができ、良好な露光が可能となっている。
【００１８】
以下、具体的な実施形態について説明を行なうが、その前に、結像光学系の光軸について説明を行なっておく。つまり、結像光学系の光軸は次のようにして求めることができる。副走査方向ＳＤ（第２の方向）に垂直な対称面に関して面対称（鏡映対称）であり、かつ、主走査方向ＭＤ（第３の方向）に垂直な対称面に関して面対称（鏡映対象）である結像光学系の場合は、該結像光学系は、第２の方向に垂直な第２の対称面および該第２の方向と直交する第３の方向に垂直な第３の対称面を有しており、これら第２の対称面と第３の対称面との交線を光軸として求めることができる。特に、結像光学系が回転対称である場合には、これら第２の対称面と第３の対称面との交線が回転対称軸と一致するため、この回転対称軸を光軸として求めることができる。
【００１９】
Ｂ−１．第１実施形態
図２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３は図２の画像形成装置が備える電気的構成を示すブロック図である。この装置は、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンダ（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２は、カラーモード実行時に対応する図である。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、この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に画像形成指令に対応する画像を形成する。
【００２０】
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ーＭＣ、エンジンコントローラーＥＣおよびヘッドコントローラー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２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。
【００２１】
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（マゼンダ用）、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、主走査方向ＭＤに所定長さの表面を有する円筒形の感光体ドラム２１を設けている。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２１は、軸方向が主走査方向ＭＤに平行もしくは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ー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ＭＤに直交もしくは略直交する副走査方向ＳＤ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ー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２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。
【００２２】
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ーを備えている。この帯電ローラー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、この帯電ローラー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。
【００２３】
ラインヘッド２９は感光体ドラム２１に対して離間して配置されており、ラインヘッド２９の長手方向は主走査方向ＭＤに平行もしくは略平行であるとともに、ラインヘッド２９の幅方向は副走査方向ＳＤに平行もしくは略平行である。このラインヘッド２９は複数の発光素子を備えており、各発光素子はヘッドコントローラーＨＣからのビデオデータＶＤに応じて発光する。そして、帯電した感光体ドラム２１表面に発光素子からの光が照射されることで、感光体ドラム２１表面に静電潜像が形成される。
【００２４】
現像部２５は、その表面にトナーを担持する現像ローラー２５１を有する。そして、現像ローラー２５１と電気的に接続された現像バイアス発生部（図示省略）から現像ローラー２５１に印加される現像バイアスによって、現像ローラー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ー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。
【００２５】
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、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。
【００２６】
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ー２７が設けられている。この感光体クリーナー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。
【００２７】
転写ベルトユニット８は、駆動ローラー８２と、図２において駆動ローラー８２の左側に配設される従動ローラー８３（ブレード対向ローラー）と、これらのローラー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次転写ローラー８５Ｙ，８５Ｍ，８５Ｃ，８５Ｋを備えている。これらの１次転写ローラー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、カラーモード実行時は、図２に示すように全ての１次転写ローラー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次転写ローラー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。
【００２８】
一方、モノクロモード実行時は、４個の１次転写ローラー８５のうち、カラー１次転写ローラー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次転写ローラー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次転写ローラー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前記１次転写バイアス発生部からモノクロ１次転写ローラー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。
【００２９】
さらに、転写ベルトユニット８は、モノクロ１次転写ローラー８５Ｋの下流側で且つ駆動ローラー８２の上流側に配設された下流ガイドローラー８６を備える。また、この下流ガイドローラー８６は、モノクロ１次転写ローラー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次転写ローラー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。
【００３０】
駆動ローラー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次転写ローラー１２１のバックアップローラーを兼ねている。駆動ローラー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次転写ローラー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ー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、駆動ローラー８２と２次転写ローラー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。
【００３１】
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ー７９とを有する給紙部を備えている。ピックアップローラー７９により給紙部から給紙されたシートは、レジストローラー対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。
【００３２】
２次転写ローラー１２１は、転写ベルト８１に対して離当接自在に設けられ、２次転写ローラー駆動機構（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ー１３１と、この加熱ローラー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、加熱ローラー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つのローラー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つのローラー１３２１，１３２２により張られたベルト張面を加熱ローラー１３１の周面に押し付けることで、加熱ローラー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。
【００３３】
また、この装置では、ブレード対向ローラー８３に対向してクリーナー部７１が配設されている。クリーナー部７１は、クリーナーブレード７１１と廃トナーボックス７１３とを有する。クリーナーブレード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ー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。
【００３４】
図４は、ラインヘッドの概略を示す斜視図である。同図では、ラインヘッド２９の厚さ方向ＴＫＤの構成を理解しやすくするために、ラインヘッド２９の一部が断面で示されている。ここで、厚さ方向ＴＫＤは、長手方向ＬＧＤおよび幅方向ＬＴＤに垂直もしくは略垂直な方向であり、後述する発光素子Ｅが光を射出する側（つまり、ラインヘッド２９から感光体ドラム２１に向う側）を向いた方向とする。ラインヘッド２９は、長手方向ＬＧＤに長尺なヘッドフレーム２９１を備えており、このヘッドフレーム２９１の厚さ方向ＴＫＤの一方側で、第１レンズアレイＬＡ1および第２レンズアレイＬＡ2が保持されるとともに、ヘッドフレーム２９１の厚さ方向ＴＫＤの他方側でヘッド基板２９３が保持される。また、ヘッドフレーム２９１の内部には遮光部材２９７が配設されている。このように、ラインヘッド２９は、ヘッド基板２９３、遮光部材２９７、第１レンズアレイＬＡ1および第２レンズアレイＬＡ2をこの順番で厚さ方向ＴＫＤに配置した概略構成を備えている。次に、各部材の詳細な構成について、図４、図５および図６を用いつつ説明する。なお、実施形態の説明において、厚さ方向ＴＫＤの下流側（図４の上側）を「（厚さ方向ＴＫＤの）一方側」と称し、厚さ方向ＴＫＤの上流側（図４の下側）を「（厚さ方向ＴＫＤの）他方側」と称する。また、基板あるいは平板の一方側の面を表面と称し、基板あるいは平板の他方側の面を裏面と称することとする。
【００３５】
図５は、厚さ方向ＴＫＤからヘッド基板２９３を平面視した部分平面図であり、厚さ方向ＴＫＤの下流側（図４の上側）からヘッド基板２９３の裏面２９３−tを透視した場合に相当する。図６は、第１実施形態でのラインヘッドのＡ−Ａ線における階段断面図であり、該断面を長手方向ＬＧＤ（主走査方向ＭＤ）から見た場合に相当する。
【００３６】
図５では、ヘッド基板２９３に形成された発光素子グループＥＧ、第１レンズアレイＬＡ1に形成された第１レンズＬＳ1a、ＬＳ1b、ＬＳ1c（図４では符号ＬＳ1で示されている）および第２レンズアレイＬＡ2に形成された第２レンズＬＳ2a、ＬＳ2b、ＬＳ2c（図４では符号ＬＳ2で示されている）の位置関係を示すために、第１レンズＬＳ1a、ＬＳ1b、ＬＳ1cおよび第２レンズＬＳ2a、ＬＳ2b、ＬＳ2cがそれぞれ一点鎖線で併記されている。ちなみに、第１レンズＬＳ1a、ＬＳ1b、ＬＳ1cおよび第２レンズＬＳ2a、ＬＳ2b、ＬＳ2cについての図中記載は、これらの位置関係を示すためのものであり、第１レンズＬＳ1a、ＬＳ1b、ＬＳ1cおよび第２レンズＬＳ2a、ＬＳ2b、ＬＳ2cがヘッド基板裏面２９３−t（図６）に形成されていることを示すものではない。
【００３７】
ヘッド基板２９３は光を透過するガラス基板で構成されており、ヘッド基板裏面２９３−tではボトムエミッション型の有機ＥＬ（Electro-Luminescence）素子である発光素子Ｅが複数形成されるとともに、封止部材２９４により封止されている（図６）。これら複数の発光素子Ｅは、互いに同一の発光スペクトルを有しており、光ビームを感光体ドラム２１表面へ向けて射出する。また、図５に示すように、ヘッド基板裏面２９３−tに形成された複数の発光素子Ｅの配置態様は、グループ構造を有している。つまり、１５個の発光素子Ｅが長手方向ＬＧＤに２行千鳥で配置されて１個の発光素子グループＥＧが構成されており、さらに複数の発光素子グループＥＧが長手方向ＬＧＤに３行千鳥で離散的に配置されている。
【００３８】
より詳しくは、この配置態様は次のように説明することができる。つまり、各発光素子グループＥＧ内では、１５個の発光素子Ｅが長手方向ＬＧＤの互いに異なる位置に配置されており、しかも長手方向ＬＧＤにおける位置が隣り合う２つの発光素子Ｅ、Ｅの長手方向ＬＧＤへの距離は素子間距離Ｐelとなっている（言い換えれば、各発光素子グループＥＧ内では、１５個の発光素子ＥがピッチＰelで長手方向ＬＧＤに配置されている）。そして、素子間距離Ｐelよりも長いグループ間距離Ｐegを空けて複数の発光素子グループＥＧが長手方向ＬＧＤに沿って離散的に並んで、１行の発光素子グループ行ＧＲa等が構成されている。さらに、３行の発光素子グループ行ＧＲa、ＧＲb、ＧＲcが距離Ｄtだけ空けて幅方向ＬＴＤの異なる位置に離散的に配置されており、しかも、発光素子グループ行ＧＲa、ＧＲb、ＧＲcのそれぞれは、長手方向ＬＧＤに距離Ｄgだけ相互にシフトされている。
【００３９】
ここで、素子間距離Ｐelは、対象となる２個の発光素子Ｅの幾何重心間の長手方向ＬＧＤにおける距離として求めることができる。また、グループ間距離Ｐegは、対象となる２個の発光素子グループＥＧのうち、長手方向ＬＧＤの一方側の発光素子グループＥＧの他方側端部にある発光素子Ｅの幾何重心と、長手方向ＬＧＤの他方側の発光素子グループＥＧの一方側端部にある発光素子Ｅの幾何重心との長手方向ＬＧＤにおける距離として求めることができる。また、距離Ｄgは、長手方向ＬＧＤにおける位置が隣り合う２個の発光素子グループＥＧそれぞれの幾何重心間の長手方向ＬＧＤにおける距離として求めることができる。また、距離Ｄtは、幅方向ＬＧＤにおける位置が隣り合う２個の発光素子グループＥＧそれぞれの幾何重心間の幅方向ＬＴＤにおける距離として求めることができる。
【００４０】
このようにヘッド基板２９３の裏面２９３−tには、複数の発光素子グループＥＧが離散的に配置されている。一方、ヘッド基板２９３の表面２９３−hは、ヘッドフレーム２９１の厚さ方向ＴＫＤの他方側に、当接した状態で接着材により固定されているとともに、ヘッドフレーム２９１内部に配置された遮光部材２９７に当接している。なお、遮光部材２９７の厚さ方向ＴＫＤの他方側は、ヘッド基板表面２９３−hに接着剤により固定されている。遮光部材２９７には厚さ方向ＴＫＤに貫通する導光孔２９７１が形成されており、この導光孔２９７１は厚さ方向ＴＫＤからの平面視において円形状を有しており、その内壁には黒色メッキが施されている。この導光孔２９７１は、発光素子グループＥＧ毎に１個づつ形成されており、すなわち、１個の発光素子グループＥＧに対して１個の導光孔２９７１が開口している。こうして、遮光部材２９７は、導光孔２９７１を発光素子グループＥＧに開口させた状態でヘッド基板表面２９３−hに当接して固定されている。
【００４１】
このような遮光部材２９７を設ける目的は、いわゆる迷光がレンズＬＳ1、ＬＳ2に入射するのを抑制するためである。つまり、各発光素子グループＥＧには、レンズ対ＬＳ1、ＬＳ2の対からなる結像光学系がそれぞれ専用に設けられている。このような構成では、光ビームは、それ自身の射出源である発光素子グループＥＧに設けられた結像光学系ＬＳ1、ＬＳ2にのみ入射して結像されることが望ましい。しかしながら、光ビームの一部には、その射出源である発光素子グループＥＧに設けられた結像光学系ＬＳ1、ＬＳ2に向わずに迷光となってしまうものもある。そして、このような迷光が、それ自身の射出源でない発光素子グループＥＧに設けられた結像光学系ＬＳ1、ＬＳ2に入射してしまうと、いわゆるゴーストが発生してしまうおそれがある。これに対して、この実施形態では、発光素子グループＥＧと結像光学系ＬＳ1、ＬＳ2との間に遮光部材２９７が設けられている。この遮光部材２９７には、内壁に黒色メッキが施された導光孔２９７１が発光素子グループＥＧに開口して設けられている。したがって、迷光の多くは、導光孔２９７１の内壁で吸収されることとなる。その結果、先ほどのゴーストを抑制して、良好な露光動作の実現が図られる。
【００４２】
遮光部材２９７の厚さ方向ＴＫＤの一方側では、略平板形状を有する第１レンズアレイＬＡ1が、ヘッドフレーム２９１の幅方向ＬＴＤにおける両辺部２９１Ａ、２９１Ｂに架設されている。この第１レンズアレイＬＡ1の裏面には、第１レンズＬＳ1（ＬＳ1a、ＬＳ1b、ＬＳ1c）が、各発光素子グループＥＧに対して１枚づつ形成されており、すなわち１個の発光素子グループＥＧに対して１枚の第１レンズＬＳ1が対向している。こうして、第１レンズアレイＬＡ1では、複数の第１レンズＬＳ1が３行千鳥で並んでおり、換言すれば、主走査方向ＭＤ（長手方向ＬＧＤ）における位置が隣り合う３枚の第１レンズＬＳ1（ＬＳ1a、ＬＳ1b、ＬＳ1c）は、副走査方向ＳＤ（幅方向ＬＴＤ）における位置が互いに異なる。そこで、図５、図６においては、第１レンズＬＳ1を副走査方向ＳＤの位置に応じて区別して記載している。つまり、副走査方向ＳＤにおいて最上流にある第１レンズＬＳ1に対しては符号ＬＳ1aが付され、副走査方向ＳＤにおいて中央にある第１レンズＬＳ1に対しては符号ＬＳ1bが付され、副走査方向ＳＤにおいて最下流にある第１レンズＬＳ1に対しては符号ＬＳ1cが付されている。
【００４３】
さらに、この第１レンズアレイＬＡ1の厚さ方向ＴＫＤの一方側では、略平板形状を有する第２レンズアレイＬＡ2が、ヘッドフレーム２９１の幅方向ＬＴＤにおける両辺部２９１Ａ、２９１Ｂに架設されている。この第２レンズアレイＬＡ2の裏面には、第２レンズＬＳ2（ＬＳ2a、ＬＳ2b、ＬＳ2c）が、各発光素子グループＥＧに対して１枚づつ形成されており、すなわち１個の発光素子グループＥＧに対して１枚の第２レンズＬＳ2が対向している。こうして、第２レンズアレイＬＡ2では、複数の第２レンズＬＳ2が３行千鳥で並んでおり、換言すれば、主走査方向ＭＤ（長手方向ＬＧＤ）における位置が隣り合う３枚の第２レンズＬＳ2（ＬＳ2a、ＬＳ2b、ＬＳ2c）は、副走査方向ＳＤ（幅方向ＬＴＤ）における位置が互いに異なる。そこで、図５、図６においては、第２レンズＬＳ2を副走査方向ＳＤの位置に応じて区別して記載している。つまり、副走査方向ＳＤにおいて最上流にある第２レンズＬＳ2に対しては符号ＬＳ2aが付され、副走査方向ＳＤにおいて中央にある第２レンズＬＳ2に対しては符号ＬＳ2bが付され、副走査方向ＳＤにおいて最下流にある第２レンズＬＳ2に対しては符号ＬＳ2cが付されている。
【００４４】
なお、レンズアレイＬＡ1、ＬＡ2は、いずれもガラス製の光透過性レンズアレイ基板ＳＢを備えており、このレンズアレイ基板ＳＢの裏面ＳＢ−tに樹脂製のレンズＬＳ1、ＬＳ2が形成される。つまり、樹脂製の第１レンズＬＳ1（ＬＳ1a、ＬＳ1b、ＬＳ1c）が、いずれも第１レンズアレイＬＡ1の基板ＳＢの裏面（同一平面）に形成される。また、樹脂製の第２レンズＬＳ2（ＬＳ2a、ＬＳ2b、ＬＳ2c）が、いずれも第２レンズアレイＬＡ2の基板ＳＢの裏面（同一平面）に形成される。このようなレンズアレイＬＡ1、ＬＡ2は従来から提案されている種々の方法で作成可能であり、例えば、金型を用いた方法で作成することができる。この方法では、レンズＬＳ1、ＬＳ2の形状に応じた凹部を有する金型がレンズアレイ基板ＳＢの裏面ＳＢ−tに当接した状態で、金型とレンズアレイ基板ＳＢとの間に光硬化性樹脂が充填される。そして、光硬化性樹脂に光が照射されると、該樹脂が硬化して、レンズアレイ基板ＳＢにレンズＬＳ1、ＬＳ2が形成される。
【００４５】
こうして、３個の結像光学系、すなわち、上流側結像光学系ＬＳ1a、ＬＳ2a、中央結像光学系ＬＳ1b、ＬＳ2bおよび下流側結像光学系ＬＳ1c、ＬＳ2cが、副走査方向ＳＤに異なる位置に配設される。これら結像光学系ＬＳ1a、ＬＳ2a等それぞれの光軸ＯＡa、ＯＡb、ＯＡcは互いに平行であり、図６等に示す光軸方向Ｄoaを向いている。ここで、光軸方向Ｄoaは、各光軸ＯＡa、ＯＡb、ＯＡcに平行であって発光素子Ｅからの光が進行する方向を向く方向であり、上述した厚さ方向ＴＫＤに平行である。また、これら上流側結像光学系ＬＳ1a、ＬＳ2a、中央結像光学系ＬＳ1b、ＬＳ2bおよび下流側結像光学系ＬＳ1c、ＬＳ2cの副走査方向ＳＤへの間隔は距離Ｌlsで互いに等しい。ここで、結像光学系ＬＳ1a、ＬＳ2a等の間隔は、これらの光軸ＯＡa、ＯＡb、ＯＡcの間の距離として求めることができる。
【００４６】
また、感光体ドラム２１表面（周面）は有限の曲率を有しており、しかも、中央結像光学系の光軸ＯＡbは感光体ドラム２１の曲率中心ＣＴ21を通る一方、上流側結像光学系ＬＳ1a、ＬＳ2aおよび下流側結像光学系ＬＳ1c、ＬＳ2cの光軸ＯＡa、ＯＡcは、中央結像光学系の光軸ＯＡbの副走査方向ＳＤ両側に間隔Ｌlsを空けて位置する。したがって、上流側結像光学系の光軸ＯＡaと感光体ドラム２１周面との交点Ｉaおよび下流側結像光学系の光軸ＯＡcと感光体ドラム２１周面との交点Ｉcの各交点Ｉa、Ｉcに対して、中央結像光学系の光軸ＯＡbと感光体ドラム２１周面との交点Ｉbは、光軸方向Ｄoaに距離ｄだけずれている。
【００４７】
このように配設された、上流側結像光学系ＬＳ1a、ＬＳ2a、中央結像光学系ＬＳ1b、ＬＳ2bおよび下流側結像光学系ＬＳ1c、ＬＳ2cのそれぞれが、発光素子Ｅからの光を感光体ドラム２１周面に収束させる。これらの結像光学系は、それぞれの光軸ＯＡa、ＯＡb、ＯＡcと感光体ドラム２１周面との交点Ｉa、Ｉb、Ｉcの近傍に光を収束し（図６）、これによって、副走査方向ＳＤに互いに異なる位置に収束光（スポットＳＰ）が形成される。なお、本実施形態の結像光学系は、反転した縮小像を形成するものであり、その倍率は負であるとともに１未満の絶対値を有している。
【００４８】
ところで、感光体ドラム２１の形状は真円と限らず、公差の範囲でばらつきがある。したがって、ラインヘッド２９に対して感光体ドラム２１の表面の位置がばらついて、これに起因して、感光体ドラム２１表面に形成される収束光の大きさがばらついてしまう場合があった。
【００４９】
そこで、本実施形態では、結像光学系の見かけ上の焦点深度を拡大させている。つまり、本実施形態の各発光素子Ｅは、異なる波長λ1、λ2にピークを持つ発光スペクトルを有しており、上流側結像光学系ＬＳ1a、ＬＳ2a、中央結像光学系ＬＳ1b、ＬＳ2bおよび下流側結像光学系ＬＳ1c、ＬＳ2cのそれぞれは、波長λ1の光と波長λ2の光とを光軸方向Ｄoaに異なる位置に結像する。ちなみに、上記ような発光素子Ｅとしては、例えば、特開平１０−２３７４３９号公報に記載の有機ＥＬ素子を用いることができ、より具体的には、この有機ＥＬ素子は波長４６３[nm]および波長５３４[nm]にピークを持った発光スペクトルを有している。
【００５０】
図７は、第１実施形態の結像光学系の結像動作を説明する図であり、主走査方向ＭＤから見た場合に相当する。ちなみに、下流側結像光学系の結像動作は上流側結像光学系の結像動作と同様であるので、同図では、下流側結像光学系の結像動作の記載が省略されている。また、同図では、結像位置近傍を拡大して示すために、結像光学系の記載は省略されており、結像光学系の光軸のみが示されている。
【００５１】
同図に示すように、上流側結像光学系ＬＳ1a、ＬＳ2aは、結像位置Ｐa1に波長λ1の光を結像するとともに、結像位置Ｐa1から光軸方向Ｄoaに距離Δだけ離れた結像位置Ｐa2に波長λ2の光を結像する。これにより、上流側結像光学系ＬＳ1a、ＬＳ2aの焦点深度が見かけ上拡大したような作用が得られる。また、中央結像光学系ＬＳ1b、ＬＳ2bは、結像位置Ｐb1に波長λ1の光を結像するとともに、結像位置Ｐb1から光軸方向Ｄoaに距離Δだけ離れた結像位置Ｐb2に波長λ2の光を結像する。これにより、中央結像光学系ＬＳ1b、ＬＳ2bの焦点深度が見かけ上拡大したような作用が得られる。
【００５２】
ちなみに、上流側結像光学系ＬＳ1a、ＬＳ2aおよび中央結像光学系ＬＳ1b、ＬＳ2bは、同一の光学的構成を備えているため、結像位置Ｐa1、Ｐb1の光軸方向Ｄoaにおける位置は互いに等しく、また、結像位置Ｐa2、Ｐb2の光軸方向Ｄoaにおける位置は互いに等しい。したがって、結像位置Ｐa1、Ｐb1はいずれも光軸方向Ｄoaに垂直な第１結像面ＩＰＬ1上にあり、結像位置Ｐa2、Ｐb2はいずれも光軸方向Ｄoaに垂直な第２結像面ＩＰＬ2上にあり、これら第１結像面ＩＰＬ1と第２結像面ＩＰＬ2との間隔が距離Δとなる。しかも、この距離Δは、交点Ｉaと交点Ｉbとの光軸方向Ｄoaの距離ｄ以上であり、交点Ｉa、Ｉbのいずれもが、第１結像面ＩＰＬ1と第２結像面ＩＰＬ2との間に位置する。換言すれば、感光体ドラム２１の表面ＳＦは結像位置Ｐa1および結像位置Ｐa2の間に位置しており、また、結像位置Ｐb1および結像位置Ｐb2の間に位置している。
【００５３】
以上のように、第１実施形態では、波長λ1の光および波長λ2の光を発光する発光素子Ｅを備え、結像光学系ＬＳ1a、ＬＳ2a等は、その光軸方向Ｄoaへ距離Δだけ離れた２つの結像位置Ｐa1、Ｐa2等に波長λ1、λ2の光を結像し、これにより、結像光学系ＬＳ1a、ＬＳ2a等の焦点深度が見かけ上拡大したような作用が得られる。しかも、２つの結像位置Ｐa1、Ｐa2等の間に感光体ドラム２１の表面ＳＦが位置している。したがって、「Ａ．収束光の大きさの差異の発生原因と対策」で述べたのと同様の理由により、被露光面ＥＳの位置が多少ばらついたとしても、収束光の大きさの変動を抑えることができ、良好な露光が可能となっている。
【００５４】
また、第１実施形態では、発光素子Ｅは、波長λ1および波長λ2でピークを持つ発光スペクトルを有している。これにより、上述した見かけ上の焦点深度拡大の作用が効果的に奏されて、より良好な露光が実現可能となっている。
【００５５】
Ｂ−２．第２実施形態
ところで、上述した構成では、上流側結像光学系ＬＳ1a、ＬＳ2aによるスポットの位置（交点ＩＳaの近傍）と、中央結像光学系ＬＳ1b、ＬＳ2bによるスポットの位置（交点ＩＳbの近傍）とが、光軸方向Ｄoaに距離ｄ程度互いにずれる。また同様に、下流側結像光学系ＬＳ1c、ＬＳ2cによるスポットの位置（交点ＩＳcの近傍）と、中央結像光学系ＬＳ1b、ＬＳ2bによるスポットの位置（交点ＩＳbの近傍）とが、光軸方向Ｄoaに距離ｄ程度だけ互いにずれる。このような場合、上流側結像光学系ＬＳ1a、ＬＳ2aによるスポットと、中央結像光学系ＬＳ1b、ＬＳ2bによるスポットとで大きさが異なってしまう場合があった。また、同様に、下流側結像光学系ＬＳ1c、ＬＳ2cと中央結像光学系ＬＳ1b、ＬＳ2bとについても、スポットの大きさの差異が発生する場合があった。そこで、図８に示すように構成しても良い。
【００５６】
図８は、第２実施形態の結像光学系の結像動作を説明する図であり、主走査方向ＭＤから見た場合に相当する。ちなみに、下流側結像光学系の結像動作は上流側結像光学系の結像動作と同様であるので、同図では、下流側結像光学系の結像動作の記載が省略されている。また、同図では、結像位置近傍を拡大して示すために、結像光学系の記載は省略されており、結像光学系の光軸のみが示されている。
【００５７】
図８に示すように、第２実施形態では、上流側結像光学系ＬＳ1a、ＬＳ2aの結像位置Ｐa1と中央結像光学系ＬＳ1b、ＬＳ2bの結像位置Ｐb1とが光軸方向Ｄoaに距離ｄだけ互いにシフトして（離れて）いる。また、下流側結像光学系ＬＳ1c、ＬＳ2cと中央結像光学系ＬＳ1b、ＬＳ2ｂとも同様に構成されている。つまり、距離ｄだけ、結像位置をシフトさせることで、上述のスポットの大きさの差異を抑制しているのである。
【００５８】
上述してきた画像形成装置では、円筒形状を有する感光体ドラム２１を回転させながら、該感光体ドラム２１の表面（周面）をラインヘッド２９により露光する。そして、このような構成では、ラインヘッド２９が対向する範囲で感光体ドラム２１の表面ＳＦの位置が周期的に変動してしまう場合がある。その結果、感光体ドラム２１表面に収束された光（収束光）の大きさが、感光体ドラム２１表面ＳＦの一変動に応じて変化してしまうことが考えられる。そこで、第２実施形態では、かかる問題を効果的に抑制するをも備えるものである。これについて次に説明する。
【００５９】
図８に示す例では、表面位置ＳＦkと表面位置ＳＦjとの間で感光体ドラム２１の表面ＳＦが周期変動している。そして、かかる感光体ドラム２１の表面ＳＦの位置変動に対応すべく、各結像光学系は次のような構成を備えている。つまり、同図に示すように、上流側結像光学系ＬＳ1a、ＬＳ2aは、結像位置Ｐa1に波長λ1の光を結像するとともに、結像位置Ｐa1から光軸方向Ｄoaに距離Δ1だけ離れた結像位置Ｐa2に波長λ2の光を結像する。これにより、上流側結像光学系ＬＳ1a、ＬＳ2aの焦点深度が見かけ上拡大したような作用が得られる。そして、距離Δ1は、上流側結像光学系ＬＳ1a、ＬＳ2aの光軸ＯＡa上での感光体ドラム２１周面の変動幅ｈ1以上である。こうして、感光体ドラム２１周面は、その位置変動に依らず、常に結像位置Ｐa1と結像位置Ｐa2との間に存在する。したがって、感光体ドラム２１周面の位置変動によらず、上流側結像光学系ＬＳ1a、ＬＳ2aによるスポットの大きさの変動を抑制して、良好な露光が実現可能となっている。
【００６０】
また、中央結像光学系ＬＳ1b、ＬＳ2bは、結像位置Ｐb1に波長λ1の光を結像するとともに、結像位置Ｐb1から光軸方向Ｄoaに距離Δ2だけ離れた結像位置Ｐb2に波長λ2の光を結像する。これにより、中央結像光学系ＬＳ1b、ＬＳ2bの焦点深度が見かけ上拡大したような作用が得られる。そして、距離Δ2は、中央結像光学系ＬＳ1b、ＬＳ2bの光軸ＯＡb上での感光体ドラム２１周面の変動幅ｈ2以上である。こうして、感光体ドラム２１周面は、その位置変動に依らず、常に結像位置Ｐb1と結像位置Ｐb2との間に存在する。したがって、感光体ドラム２１周面の位置変動によらず、中央結像光学系ＬＳ1b、ＬＳ2bによるスポットの大きさの変動を抑制して、良好な露光が実現可能となっている。
【００６１】
つまり、第２実施形態では、上述のように構成することで、上流側結像光学系ＬＳ1a、ＬＳ2aの結像位置Ｐa1と結像位置Ｐa2との間に、表面位置ＳＦｊおよび表面位置ＳＦｋのいずれもが位置するとともに、中央結像光学系ＬＳ1b、ＬＳ2bの結像位置Ｐb1と結像位置Ｐb2との間に、表面位置ＳＦｊおよび表面位置ＳＦｋのいずれもが位置する。こうして、感光体ドラム２１の表面ＳＦの位置変動に応じた収束光の大きさの変化を抑制することができ、より良好な露光が可能となっている。
【００６２】
ちなみに、感光体ドラム２１周面の位置変動は、感光体の振れデータとして求めることができる。図９は、感光体の振れデータを極座標で示した図である。この振れデータは次のようにして求めることができる。まず、感光体ドラム２１表面（周面）に距離センサーを対向させた状態で、感光体ドラム２１を回転させる。この距離センサーは周知のものを使用することができる。こうして、感光体ドラム２１表面と距離センサーとの距離（ドラム・センサー間距離）を、感光体ドラム２１の１周分について取得して、メモリーに記憶する。そして、ドラム・センサー間距離の変動量（つまり、各角度でのドラム・センサー間距離と、ドラム・センサー間距離の最小値との差分）をプロットすることで、図９に示す感光体振れデータを求めることができる。そして、図９のデータの最大値が変動幅ｄ21となる。なお、上述では、かかる感光体ドラム２１表面の位置変動は、感光体ドラム２１が真円でないことに起因するとして説明したが、かかる位置変動は感光体ドラム２１が回転中心に対して偏心することによっても発生しうる。
【００６３】
Ｂ−３．第３実施形態
ところで、上記第１実施形態は、異なる２つの結像位置に光を結像するように結像光学系を構成することで、結像光学系の焦点深度を見かけ上拡大できるという利点を備えるものである。しかしながら、結像光学系の光軸方向Ｄoaにおけるこれらの結像位置の距離Δが余りに大きくなると、収束光（スポット）の収差が大きくなって結像性能が悪化する場合がある。そこで、第３実施形態では、第１実施形態と同様の構成を備えた上で、さらに次のような構成を備える。なお、第３実施形態は、第１実施形態と共通する構成を備えることで、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができることは言うまでも無い。
【００６４】
図１０は、第２実施形態でのラインヘッドのＡ−Ａ線における階段断面図であり、該断面を長手方向ＬＧＤ（主走査方向ＭＤ）から見た場合に相当する。図１０に示すように、第３実施形態のラインヘッドは、第１レンズアレイＬＡ1と遮光部材２９７との間に絞り平板２９５が設けられており、この絞り平板２９５には、各結像光学系に対して開口絞りＡa（Ａb、Ａc）が形成されている。したがって、結像光学系ＬＳ1a、ＬＳ2a等に入射する光量は、開口絞りＡaにより制限される。そして、第３実施形態では、この開口絞りＡa等を設けた上で、次のような光学的構成を備える。
【００６５】
図１１は、第３実施形態が備える光学的構成を説明するための図である。波長λ1（第１の波長）の光の結像面ＩＰＬ1における、第２の波長λ2の光の収差の影響が、像面での発光素子像の大きさ程度になると、解像度の低下が顕著となる。したがって、精細な画像形成を実現しようとするような場合には、かかる解像度の低下を抑制することが望ましい。そこで、第３実施形態では、主走査方向ＭＤへの発光素子Ｅの直径Ｄと、主走査方向ＭＤへの結像光学系の横倍率mと、像点から入射瞳の直径に張る角の半分の角である像側開口角uとが、関係式
Δ≦|m|×D／tan(u) …式１
を満たしている。これにより、収差等の結像性能への影響を抑制して、より良好な露光を行なうことが可能となっている。
【００６６】
なお、結像面は光軸ＯＡに直交する方向であり、図１１では、波長λ1の光の結像面ＩＰＬ1の他に波長λ2の光の結像面ＩＰＬ2が併記されている。
【００６７】
Ｃ．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「像担持体」に相当し、感光体ドラム２１の表面ＳＦが本発明の「像担持体の表面」に相当してる。また、上記第１実施形態では、例えば、波長λ1が本発明の「第１の波長」あるいは「第３の波長」に相当し、波長λ2が本発明の「第２の波長」「第４の波長」に相当し、結像位置Ｐa1が本発明の「第１の結像位置」に相当し、結像位置Ｐa2が本発明の「第２の結像位置」に相当し、結像位置Ｐb1が本発明の「第３の結像位置」に相当し、結像位置Ｐb2が本発明の「第４の結像位置」に相当し、交点Ｉaが本発明の「第１の交点」に相当し、交点Ｉbが本発明の「第２の交点」に相当している。また、光軸方向Ｄoaが本発明の「第１の方向」に相当している。
【００６８】
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。図１２は、本発明にかかる画像形成装置の変形例を示す図である。この変形例が上記実施形態と大きく相違する点は、感光体の態様である。すなわち、この変形例では、感光体ドラム２１の代わりに感光体ベルト２１Ｂが用いられている。なお、その他の構成は上記実施形態と同様であるため、同一構成については同一または相当符号を付して構成説明を省略する。
【００６９】
この実施形態では、主走査方向ＭＤに伸びる２本のローラー２８に感光体ベルト２１Ｂが張架されている。この感光体ベルト２１Ｂは図示を省略する駆動モータによって所定の回転方向Ｄ２１に回転移動される。また、この感光体ベルト２１Ｂの周囲には、回転方向Ｄ２１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ー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。
【００７０】
この実施形態では、ラインヘッド２９は、感光体ベルト２１Ｂのローラー２８への巻き掛け部に対して対向配置されている。ローラー２８は円筒形である。したがって、感光体ベルト２１Ｂの巻き掛け部は有限の曲率を有する。このようにラインヘッド２９を巻き掛け部に対して対向配置する理由は、次の通りである。つまり、感光体ベルト２１Ｂの張り面は、ローラー２８への巻き掛け部と比較してばたつきが大きい。そこで、感光体ベルト２１Ｂの表面のうち比較的ばたつきが少ないローラー２８への巻き掛け部にラインヘッド２９を対向配置することで、ラインヘッド２９と感光体ベルト２１Ｂの表面との距離を安定化させている。ただし、このように安定化させた場合であっても、ローラー２８が真円でない等に起因して、感光体ベルト２１Ｂの表面の位置がばらつく場合がある。そこで、かかる構成に対しても本発明を適用することが好適である。
【００７１】
図１３は、本発明にかかる画像形成装置の別の変形例を示す図である。この別の変形例が第１実施形態と大きく相違する点は、中間転写ベルト８１を用いない点である。すなわち、この実施形態では、感光体ドラム２１に形成されたトナー像が、転写ローラー８５によって直接シートに転写された後、定着器１３によって定着される。そして、かかる構成に老いても、感光体ドラム２１が真円でなくて、感光体ドラム２１表面の位置がばらつく場合があるため、本発明を適用することが好適となる。
【００７２】
また、上記実施形態では、波長λ1、λ2での発光素子のピーク強度については特に触れなかった。しかしながら、波長λ1、λ2でのピーク強度が、発光スペクトルの最大値の半分よりも強いように構成しても良い。これにより、焦点深度拡大の作用がより効果的に奏される。
【００７３】
また、上記実施形態の結像光学系は、反転した縮小像を形成するものであり、その倍率は負であるとともに１未満の絶対値を有していたが、結像光学系の倍率はこれに限られず、正であっても良く、１以上の絶対値を有していても良い。
【００７４】
また、上記実施形態では、各レンズアレイＬＡ1、ＬＡ2において３行千鳥でレンズが並んでいたが、レンズの配置態様はこれに限られず、４行千鳥やその他の配置態様を採用することもできる。
【００７５】
また、上記実施形態では、各結像光学系は副走査方向ＳＤに等間隔Ｌlsで配置されていたが、結像光学系の配置間隔は等間隔でなくても良い。
【００７６】
また、上記実施形態では、レンズアレイＬＡ1、ＬＡ2の裏面にレンズＬＳ1、ＬＳ2が形成されていた。しかしながら、例えば、レンズアレイＬＡ1、ＬＡ2の表面にレンズＬＳ1、ＬＳ2が形成されても良い。
【００７７】
また、上記実施形態では、レンズアレイＬＡ1、ＬＡ2ガラス製の光透過性基板ＳＢ1、ＳＢ2に樹脂製のレンズＬＳa1、ＬＳa2等を形成したものであった。しかしながら、レンズアレイＬＡ1、ＬＡ2を１つの材料で一体的に構成することもできる。
【００７８】
また、上記第１実施形態では、複数の発光素子グループＥＧは３行千鳥で配置されていたが、複数の発光素子グループＥＧの配置態様はこれに限られない。
【００７９】
また、上記実施形態では、１５個の発光素子Ｅから発光素子グループＥＧが構成されている。しかしながら、発光素子グループＥＧを構成する発光素子Ｅの個数はこれに限られない。
【００８０】
また、上記実施形態では、発光素子グループＥＧ内において、複数の発光素子Ｅが２行千鳥で配置されていたが、発光素子グループＥＧ内での複数の発光素子Ｅの配置態様はこれに限られない。
【００８１】
また、上記実施形態では、発光素子Ｅとしてボトムエミッション型の有機ＥＬ素子が用いられている。しかしながら、トップエミッション型の有機ＥＬ素子を発光素子Ｅとして用いても良く、あるいは有機ＥＬ素子以外のＬＥＤ（Light Emitting Diode）等を発光素子Ｅとして用いても良い。
【００８２】
また、上記実施形態では、波長λ1、λ2にピークを持つ発光スペクトルを有する発光素子Ｅが用いられた。しかしながら、波長λ1、λ2にピークを持つことは必須ではなく、要は、波長λ1の光および波長λ2の光を射出する発光素子Ｅを用いることで、焦点深度拡大を図ることが可能となる。
【実施例】
【００８３】
次に本発明の実施例を示すが、本発明はもとより下記の実施例によって制限を受けるものではなく、前後記の趣旨に適合しうる範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。
【００８４】
以下では、第３実施形態で図１０等を用いて示したような、副走査方向ＳＤに異なる位置に３個の結像光学系を配設したラインヘッドに適用される、より具体的な実施例について説明する。図１４は、実施例の上流側・下流側結像光学系のレンズデータを表として示す図である。図１５は、上流側・下流側結像光学系のＳ４面の面形状を示すデータをまとめた図である。図１６は、上流側・下流側結像光学系のＳ７面の面形状を示すデータをまとめた図である。図１７は、実施例の中央結像光学系のレンズデータを表として示す図である。図１８は、中央結像光学系のＳ４面の面形状を示すデータをまとめた図である。図１９は、中央結像光学系のＳ７面の面形状を示すデータをまとめた図である。
【００８５】
この実施例では、中央結像光学系ＬＳ2b、ＬＳ1bの光軸ＯＡbは感光体ドラム２１の曲率中心ＣＴ21を通り（図１０）、感光体ドラム２１の曲率半径Ｒは３９[mm]（感光体径φ７８[mm]）であり、感光体ドラム２１周面の変動幅は約２５[μm]である（図８）。また、結像光学形間距離Ｌlsは、１．７７[mm]である（図１０）。さらに、レンズ射出面Ｓ9と像面Ｓ10との距離を上流側・下流側結像光学系と中央結像光学系とで４０[μm]異ならせており、距離ｄ≒４０[μm]となっている。
【００８６】
図２０は、主走査方向断面における上流側・下流側結像光学系の光線図を示した図である。図２１は、副走査方向断面における上流側・下流側結像光学系の光線図を示した図である。図２２は、図２０および図２１の光線図を求める際に用いた光学系諸元を表として示す図である。この図２２に示すように、物体側画素グループ主方向全幅（図２１の幅Ｗm）を０．８８５[mm]、物体側画素グループ副方向全幅（図２２のＷs）を０．１５０[mm]、発光素子の直径Ｄを２８．６[μm]、物体側開口角（半角）を１２．６[°]、像側開口角u（半角）を１７．６[°]、結像光学系の倍率ｍを−０．７０５６として、図２０および図２１の光線図は求められた。
【００８７】
図１４〜図１６のレンズデータおよび図２０、図２１の光線図に示すように、上流側・下流側結像光学系は２枚のレンズで構成されている。そして、これら２枚のレンズは、アッベ数の小さな（νd＝３０）レンズ材料（樹脂）で構成されており、その結果、上流側・下流側結像光学系は比較的大きな色収差を有する。そして、２つの波長（波長λ1、λ2）でピークを持った発光スペクトルを有する発光素子からの光を、この色収差の大きな結像光学系によって結像する。これにより、図２０中の拡大図に示すように、光軸方向に距離Δだけ離れた２つの結像位置Ｐ1、Ｐ2にそれぞれの波長の光が結像される。こうして、第１の結像位置Ｐ1と第２の結像位置Ｐ2との間に被露光面ＲＳを位置させることができ、被露光面ＥＳの位置が多少ばらついたとしても、スポット（収束光）の大きさの変動を抑えることができ、良好な露光が可能となっている。
【００８８】
図２３および図２４は、２波長（波長λ1、λ2）の光それぞれの結像位置をシミュレーションで求めた結果を示す図である。具体的には、図２３では、実施例にかかる結像光学系によって波長λ1＝６１０[nm]の光をスポットとして収束させた場合のスポット径（同図グラフの破線曲線）と、実施例にかかる結像光学系によって波長λ2＝６７０[nm]の光をスポットとして収束させた場合のスポット径（同図グラフの実線の曲線）とが併記されている。また、図２４では、実施例にかかる結像光学系によって波長λ1＝５６５[nm]の光をスポットとして収束させた場合のスポット径（同図グラフの破線の曲線）と、実施例にかかる結像光学系によって波長λ2＝７１５[nm]の光をスポットとして収束させた場合のスポット径（同図グラフの実線の曲線）とが併記されている。なお、同図とも、横軸にピントずれ[μm]が、縦軸にスポット径[μm]が示されている。つまり、スポットＳＰの形成位置の光軸方向への変位量（ピントずれ）に対する、スポットＳＰの径（主走査方向への径）の変動を、これらの図は表している。そして、各曲線の極小位置が該曲線に対応する波長の光の結像位置に相当する。
【００８９】
図２３に示すように、波長λ1（＝６１０[nm]）の結像位置と波長λ2（＝６７０[nm]）の結像位置とは、光軸方向Ｄoaに距離３０[μm]だけシフトしている。すなわち、波長６１０[nm]と波長６７０[nm]の２波長成分の光を発光する光源を採用することで、これらの結像位置間の距離Δが３０[μm]となり、これに対応して結像光学系の焦点深度が見かけ上拡大するといった作用が得られる。また、図２４に示すように、波長λ1（＝５６５[nm]）の結像位置と波長λ2（＝７１５[nm]）の結像位置とは、光軸方向Ｄoaに距離６０[μm]だけシフトしている。すなわち、波長５６５[nm]と波長７１５[nm]の２波長成分の光を発光する光源を採用することで、これらの結像位置間の距離Δが６０[μm]となり、これに対応して結像光学系の焦点深度が見かけ上拡大するといった作用が得られる。
【００９０】
図２５および図２６は、結像光学系の焦点深度拡大の様子をシミュレーションで求めた結果を示す図である。同図とも、横軸にピントずれ[μm]が、縦軸にスポット径[μm]が示されている。つまり、スポットＳＰの形成位置の光軸方向への変位量（ピントずれ）に対する、スポットＳＰの径（主走査方向への径）の変動を、これらの図は表している。また、図２５では、６１０[nm]と６７０[nm]の２波長成分を有する光を結像して形成されるスポットと、６４０[nm]の単一波長の光を結像して形成されるスポットとが比較して示されており、図２６では、５６５[nm]と７１５[nm]の２波長成分を有する光を結像して形成されるスポットと、６４０[nm]の単一波長の光を結像して形成されるスポットとが比較して示されている。
【００９１】
波長６１０[nm]の光の結像位置と波長６７０[nm]の光の結像位置は、光軸方向に３０[μm]（＝距離Δ）ずれるため、図２５に示すように、単一波長６４０[nm]の光を結像した場合と比べて、２波長成分を有する光を結像した場合の方が、スポットＳＰの変動が小さく、焦点深度が見かけ上拡大されているのが判る。
【００９２】
また、同様に、波長５６５[nm]の光の結像位置と波長７１５[nm]の光の結像位置は、光軸方向に６０[μm]（＝距離Δ）ずれるため、図２６に示すように、単一波長６４０[nm]の光を結像した場合と比べて、２波長成分を有する光を結像した場合の方が、スポットＳＰの変動が小さく、焦点深度が見かけ上拡大されているのが判る。
【００９３】
しかも、図２５、図２６（図２３、図２４）のいずれにおいても、結像位置間の距離Δ（＝３０[μm]、６０μ[μm]）は両方とも感光体ドラム２１周面の変動幅（＝２５[μm]）以上である（図９）。したがって、感光体ドラム２１周面の位置変動によらず、スポットの大きさの変動を抑制して、良好な露光を行なうことが可能となっている。
【００９４】
さらには、この距離Δは、上記式１も満たしており、収差等の結像性能への影響を抑制して、より良好な露光を行なうことが可能となっている。つまり、式１の右辺は、
|−０．７０５６|×２８．６μm／tan(１７．６°)＝６３．６μm
であり、図２５、図２６（図２３、図２４）で示した結像位置間の距離Δ（＝３０[μm]、６０[μm]）はいずれも６３．６[μm]より短い。
【００９５】
なお、中央結像光学系に対しても、上流側・下流側結像光学系と同様に、見かけ上の焦点深度が拡大されているとともに式１を満たすように構成されており、上流側・下流側結像光学系の効果と相当する効果を奏する。
【符号の説明】
【００９６】
２１…感光体ドラム、 ２９…ラインヘッド、 Ｅ…発光素子、 ＯＳ…結像光学系、 ＯＡ…光軸、 Ｄoa…光軸方向、 ＳＤ…副走査方向、 ＭＤ…主走査方向、 ＣＴ21…曲率中心、 Ｐ1，Ｐ2…結像位置、 ＩＳ…交点、 Δ…距離、 ｄ…距離、 ＬＳ1a，ＬＳ2a…レンズ（結像光学系）、 ＬＳ1b，ＬＳ2b…レンズ（結像光学系）、 ＬＳ1c，ＬＳ2c…レンズ（結像光学系）、 Ａa,Ａb,Ａc…開口絞り
【技術分野】
【０００１】
この発明は、発光素子からの光を結像光学系により収束させて露光する露光ヘッドおよび該露光ヘッドを用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような露光ヘッドとして、次のようなラインヘッドが特許文献１で提案されている。このラインヘッドは発光素子および結像光学系を備えており、発光素子からの光を結像光学系が被露光面に収束させる。こうして形成された収束光（スポット）により、被露光面が露光される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２２１７９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
また、感光体ドラム等の像担持体の表面を被露光面とした露光が一般に行なわれている。つまり、この露光技術では、像担持体に対向して配置された露光ヘッドが、該感光体ドラム表面に収束光を形成する。しかしながら、例えば、像担持体として感光体ドラムを用いたような場合、この感光体ドラムの形状は真円と限らず、公差の範囲でばらつきがある。したがって、露光ヘッドに対して像担持体の表面の位置がばらついて、これに起因して、像担持体の表面に形成される収束光の大きさがばらついてしまう場合があった。
【０００５】
この発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、像担持体表面あるいは被露光面の位置のばらつきに依らず、収束光の大きさを安定させて、良好な露光を実現可能とする技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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、像担持体と、第１の波長の光および第２の波長の光を発光する発光素子と、第１の方向に光軸を向けて配設され、第１の波長の光を第１の結像位置に結像するとともに第２の波長の光を第１の結像位置と第１の方向に異なる第２の結像位置に結像する結像光学系と、を有する露光ヘッドと、を備え、第１の結像位置と第２の結像位置との間に、像担持体の表面が位置することを特徴としている。
【０００７】
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、第１の波長の光および第２の波長の光を発光する発光素子と、第１の波長の光を第１の結像位置に結像するとともに第２の波長の光を第２の結像位置に結像する結像光学系と、を有する露光ヘッドと、を備え、第１の結像位置は被露光面の一方側に位置し、第２の結像位置は被露光面の他方側に位置する露光ヘッド。
【０００８】
このように構成された発明（画像形成装置、露光ヘッド）では、（第１の）発光素子が第１の波長の光および第２の波長の光を発光し、さらに、（第１の）結像光学系が第１の波長の光を第１の結像位置に結像するとともに第２の波長の光を第２の結像位置に結像する。こうして、第１の結像位置および第２の結像位置の異なる２つの結像位置に（第１の）結像光学系が光を結像するように構成することで、（第１の）結像光学系の焦点深度が見かけ上拡大したような作用が得られる。しかも、第１の結像位置と第２の結像位置との間に、像担持体の表面は位置する（第１の結像位置は被露光面の一方側に位置し、第２の結像位置は被露光面の他方側に位置する）。したがって、像担持体の表面（被露光面）の位置が多少ばらついたとしても、結像光学系による収束光の大きさの変動を抑えることができ、良好な露光が可能となっている。
【０００９】
また、第１の発光素子は、第１の波長および第２の波長でピークを持つ発光スペクトルを有するように構成しても良い。なぜなら、上述した見かけ上の焦点深度拡大の作用が効果的に奏されて、より良好な露光が実現可能となるからである。
【００１０】
また、円筒形状を有する像担持体を回転させながら、該像担持体の表面を露光ヘッドにより露光することが一般に行なわれている。ただし、このような構成では、露光ヘッドが対向する範囲で像担持体の表面の位置が周期的に変動してしまう場合がある。その結果、像担持体表面に収束された光（収束光）の大きさが、該像担持体表面の位置変動に応じて変化してしまうことが考えられる。そこで、第１の結像位置と第２の結像位置との結像光学系の光軸方向への距離Δは、像担持体が１回転する間に像担持体の表面が結像光学系の光軸方向に変動する幅以上であるように構成しても良い。これにより、像担持体表面の位置変動に起因した収束光の大きさの変化を抑制することができ、より良好な露光が可能となる。
【００１１】
ところで、この発明は、異なる２つの結像位置に光を結像するように結像光学系を構成することで、結像光学系の焦点深度を見かけ上拡大できるという利点を備えるものである。しかしながら、結像光学系の光軸方向にこれら第１の結像位置と第２の結像位置との距離が余りに大きくなると、収束光の収差が大きくなって結像性能が悪化する場合がある。そこで、結像光学系に入射する光量を制限する開口絞りを備え、第１の結像位置と第２の結像位置との結像光学系の光軸方向への距離Δと、第１の発光素子の直径Ｄと、結像光学系の倍率ｍと、結像光学系について像点から入射瞳の直径に張る角の半分の角である像側開口角uとが、関係式
Δ≦|m|×Ｄ／tan(u)
を満たすように構成しても良い。これにより、収差等の結像性能への影響を抑制して、より良好な露光を行なうことができる。
【００１２】
また、露光ヘッドが複数の結像光学系を有する構成に対しても本発明を適用することができる。すなわち、露光ヘッドは、第３の波長の光および第４の波長の光を発光する第２の発光素子と、第３の波長の光を第３の結像位置に結像するとともに第４の波長の光を第４の結像位置に結像する第２の結像光学系と、を有し、第３の結像位置と第４の結像位置との間に、像担持体の表面が位置するように構成しても良い。このように、第３の結像位置および第４の結像位置の異なる２つの結像位置に第２の結像光学系が光を結像するように構成することで、第２の結像光学系の焦点深度が見かけ上拡大したような作用が得られる。しかも、第３の結像位置と第４の結像位置との間に、像担持体の表面は位置する（第３の結像位置は被露光面の一方側に位置し、第４の結像位置は被露光面の他方側に位置する）。したがって、像担持体の表面（被露光面）の位置が多少ばらついたとしても、第２の結像光学系による収束光の大きさの変動を抑えることができ、良好な露光が可能となっている。
【００１３】
この際、結像光学系の光軸と第２の結像光学系の光軸とを所定の第１の方向に向けて配設してもよい。ところで、このような構成では、結像光学系は、その光軸が像担持体に交わる第１の交点の近傍に光を収束させるとともに、第２の結像光学系は、その光軸が像担持体に交わる第２の交点の近傍に光を収束させる。ただし、像担持体が有限の曲率を有するような際には、これらの交点の位置は、第１の方向に距離ｄだけずれる場合があり、このような場合、第１の交点近傍に形成される結像光学系による収束光と、第２の交点の近傍に形成される第２の結像光学系による収束光とで大きさが異なってしまう場合があった。そこで、結像光学系の光軸および第２の結像光学系の光軸は第１の方向を向き、結像光学系の光軸が像担持体に交わる第１の交点と第２の結像光学系の光軸が像担持体に交わる第２の交点との第１の方向への距離ｄだけ、第１の結像位置と第３の結像位置とが第１の方向に離れているように構成しても良い。これにより、距離ｄだけ、結像光学系の結像位置と第２の結像光学系の結像位置とをシフトさせて、先ほどの収束光の大きさの際を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】収束光の差異の発生原因とその対策を説明するための図。
【図２】本発明を適用可能な画像形成装置の一例を示す図。
【図３】図２の画像形成装置が備える電気的構成を示すブロック図。
【図４】ラインヘッドの概略を示す斜視図。
【図５】厚さ方向ＴＫＤからヘッド基板２９３を平面視した部分平面図。
【図６】第１実施形態でのラインヘッドのＡ−Ａ線における階段断面図。
【図７】第１実施形態の結像光学系の結像動作を説明する図。
【図８】第２実施形態の結像光学系の結像動作を説明する図。
【図９】感光体の振れデータを極座標で示した図。
【図１０】第２実施形態でのラインヘッドのＡ−Ａ線における階段断面図。
【図１１】第３実施形態が備える光学的構成を説明するための図。
【図１２】本発明にかかる画像形成装置の変形例を示す図。
【図１３】本発明にかかる画像形成装置の別の変形例を示す図。
【図１４】実施例の上流側・下流側結像光学系のレンズデータを表として示す図。
【図１５】上流側・下流側結像光学系のＳ４面の面形状のデータを示す図。
【図１６】上流側・下流側結像光学系のＳ７面の面形状のデータを示す図。
【図１７】実施例の中央結像光学系のレンズデータを表として示す図。
【図１８】中央結像光学系のＳ４面の面形状のデータを示す図。
【図１９】中央結像光学系のＳ７面の面形状のデータを示す図。
【図２０】主走査方向断面での上流側・下流側結像光学系の光線図を示した図。
【図２１】副走査方向断面での上流側・下流側結像光学系の光線図を示した図。
【図２２】図２０および図２１の光線図を求める際に用いた光学系諸元を示す図。
【図２３】２波長の光それぞれの結像位置をシミュレーションで求めた結果を示す図。
【図２４】２波長の光それぞれの結像位置をシミュレーションで求めた結果を示す図。
【図２５】結像光学系の焦点深度拡大の様子を示す図。
【図２６】結像光学系の焦点深度拡大の様子を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
上述したとおり、被露光面の位置のばらつきに起因して収束光（スポット）の大きさがばらついてしまう場合があった。そこで、以下では、まず収束光の大きさのばらつきの発生原因とその対策について説明した後、より具体的な実施形態について説明する。
【００１６】
Ａ．収束光の大きさの差異の発生原因と対策
図１は、収束光の差異の発生原因とその対策を説明するための図であり、副走査方向ＳＤに対して直交する主走査方向ＭＤから見た場合に相当する。この発明にかかる画像形成装置では、結像光学系ＯＳが、その光軸ＯＡを被露光面ＥＳに向けて配設されている。そして、結像光学系ＯＳは、光軸ＯＡと被露光面ＥＳとが交わる交点ＩＳの近傍に、発光素子Ｅからの光を収束させる。このような構成では、被露光面ＥＳの位置が光軸方向Ｄoa（光軸ＯＡに平行な方向、第１の方向）にばらつくと、これに起因して、被露光面ＥＳに形成された収束光（スポット）の大きさもばらついてしまう場合があった。
【００１７】
そこで、かかる問題への対策として、次のような構成を備えることができる。つまり、図１に示す構成では、発光素子Ｅが第１の波長λ1の光および第２の波長λ2の光を発光する。さらに、結像光学系ＯＳが第１の波長λ1の光を第１の結像位置Ｐ1に結像するとともに第２の波長λ2の光を第２の結像位置Ｐ2に結像する。なお、同図に示すように、これら結像位置Ｐ1、Ｐ2は光軸方向Ｄoaに距離Δ互いに離れている。こうして、異なる２つの結像位置Ｐ1、Ｐ2に結像光学系ＯＳが光を結像するように構成することで、結像光学系ＯＳの焦点深度が見かけ上拡大したような作用が得られる。しかも、第１の結像位置Ｐ1と第２の結像位置Ｐ2との間に、被露光面ＥＳは位置する（換言すれば、第１の結像位置Ｐ1は被露光面ＥＳの一方側に位置し、第２の結像位置Ｐ2は被露光面ＥＳの他方側に位置する）。したがって、被露光面ＥＳの位置が多少ばらついたとしても、収束光の大きさの変動を抑えることができ、良好な露光が可能となっている。
【００１８】
以下、具体的な実施形態について説明を行なうが、その前に、結像光学系の光軸について説明を行なっておく。つまり、結像光学系の光軸は次のようにして求めることができる。副走査方向ＳＤ（第２の方向）に垂直な対称面に関して面対称（鏡映対称）であり、かつ、主走査方向ＭＤ（第３の方向）に垂直な対称面に関して面対称（鏡映対象）である結像光学系の場合は、該結像光学系は、第２の方向に垂直な第２の対称面および該第２の方向と直交する第３の方向に垂直な第３の対称面を有しており、これら第２の対称面と第３の対称面との交線を光軸として求めることができる。特に、結像光学系が回転対称である場合には、これら第２の対称面と第３の対称面との交線が回転対称軸と一致するため、この回転対称軸を光軸として求めることができる。
【００１９】
Ｂ−１．第１実施形態
図２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３は図２の画像形成装置が備える電気的構成を示すブロック図である。この装置は、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンダ（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２は、カラーモード実行時に対応する図である。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、この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に画像形成指令に対応する画像を形成する。
【００２０】
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ーＭＣ、エンジンコントローラーＥＣおよびヘッドコントローラー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２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。
【００２１】
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（マゼンダ用）、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、主走査方向ＭＤに所定長さの表面を有する円筒形の感光体ドラム２１を設けている。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２１は、軸方向が主走査方向ＭＤに平行もしくは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ー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ＭＤに直交もしくは略直交する副走査方向ＳＤ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ー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２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。
【００２２】
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ーを備えている。この帯電ローラー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、この帯電ローラー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。
【００２３】
ラインヘッド２９は感光体ドラム２１に対して離間して配置されており、ラインヘッド２９の長手方向は主走査方向ＭＤに平行もしくは略平行であるとともに、ラインヘッド２９の幅方向は副走査方向ＳＤに平行もしくは略平行である。このラインヘッド２９は複数の発光素子を備えており、各発光素子はヘッドコントローラーＨＣからのビデオデータＶＤに応じて発光する。そして、帯電した感光体ドラム２１表面に発光素子からの光が照射されることで、感光体ドラム２１表面に静電潜像が形成される。
【００２４】
現像部２５は、その表面にトナーを担持する現像ローラー２５１を有する。そして、現像ローラー２５１と電気的に接続された現像バイアス発生部（図示省略）から現像ローラー２５１に印加される現像バイアスによって、現像ローラー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ー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。
【００２５】
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、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。
【００２６】
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ー２７が設けられている。この感光体クリーナー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。
【００２７】
転写ベルトユニット８は、駆動ローラー８２と、図２において駆動ローラー８２の左側に配設される従動ローラー８３（ブレード対向ローラー）と、これらのローラー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次転写ローラー８５Ｙ，８５Ｍ，８５Ｃ，８５Ｋを備えている。これらの１次転写ローラー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、カラーモード実行時は、図２に示すように全ての１次転写ローラー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次転写ローラー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。
【００２８】
一方、モノクロモード実行時は、４個の１次転写ローラー８５のうち、カラー１次転写ローラー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次転写ローラー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次転写ローラー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前記１次転写バイアス発生部からモノクロ１次転写ローラー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。
【００２９】
さらに、転写ベルトユニット８は、モノクロ１次転写ローラー８５Ｋの下流側で且つ駆動ローラー８２の上流側に配設された下流ガイドローラー８６を備える。また、この下流ガイドローラー８６は、モノクロ１次転写ローラー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次転写ローラー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。
【００３０】
駆動ローラー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次転写ローラー１２１のバックアップローラーを兼ねている。駆動ローラー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次転写ローラー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ー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、駆動ローラー８２と２次転写ローラー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。
【００３１】
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ー７９とを有する給紙部を備えている。ピックアップローラー７９により給紙部から給紙されたシートは、レジストローラー対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。
【００３２】
２次転写ローラー１２１は、転写ベルト８１に対して離当接自在に設けられ、２次転写ローラー駆動機構（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ー１３１と、この加熱ローラー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、加熱ローラー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つのローラー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つのローラー１３２１，１３２２により張られたベルト張面を加熱ローラー１３１の周面に押し付けることで、加熱ローラー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。
【００３３】
また、この装置では、ブレード対向ローラー８３に対向してクリーナー部７１が配設されている。クリーナー部７１は、クリーナーブレード７１１と廃トナーボックス７１３とを有する。クリーナーブレード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ー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。
【００３４】
図４は、ラインヘッドの概略を示す斜視図である。同図では、ラインヘッド２９の厚さ方向ＴＫＤの構成を理解しやすくするために、ラインヘッド２９の一部が断面で示されている。ここで、厚さ方向ＴＫＤは、長手方向ＬＧＤおよび幅方向ＬＴＤに垂直もしくは略垂直な方向であり、後述する発光素子Ｅが光を射出する側（つまり、ラインヘッド２９から感光体ドラム２１に向う側）を向いた方向とする。ラインヘッド２９は、長手方向ＬＧＤに長尺なヘッドフレーム２９１を備えており、このヘッドフレーム２９１の厚さ方向ＴＫＤの一方側で、第１レンズアレイＬＡ1および第２レンズアレイＬＡ2が保持されるとともに、ヘッドフレーム２９１の厚さ方向ＴＫＤの他方側でヘッド基板２９３が保持される。また、ヘッドフレーム２９１の内部には遮光部材２９７が配設されている。このように、ラインヘッド２９は、ヘッド基板２９３、遮光部材２９７、第１レンズアレイＬＡ1および第２レンズアレイＬＡ2をこの順番で厚さ方向ＴＫＤに配置した概略構成を備えている。次に、各部材の詳細な構成について、図４、図５および図６を用いつつ説明する。なお、実施形態の説明において、厚さ方向ＴＫＤの下流側（図４の上側）を「（厚さ方向ＴＫＤの）一方側」と称し、厚さ方向ＴＫＤの上流側（図４の下側）を「（厚さ方向ＴＫＤの）他方側」と称する。また、基板あるいは平板の一方側の面を表面と称し、基板あるいは平板の他方側の面を裏面と称することとする。
【００３５】
図５は、厚さ方向ＴＫＤからヘッド基板２９３を平面視した部分平面図であり、厚さ方向ＴＫＤの下流側（図４の上側）からヘッド基板２９３の裏面２９３−tを透視した場合に相当する。図６は、第１実施形態でのラインヘッドのＡ−Ａ線における階段断面図であり、該断面を長手方向ＬＧＤ（主走査方向ＭＤ）から見た場合に相当する。
【００３６】
図５では、ヘッド基板２９３に形成された発光素子グループＥＧ、第１レンズアレイＬＡ1に形成された第１レンズＬＳ1a、ＬＳ1b、ＬＳ1c（図４では符号ＬＳ1で示されている）および第２レンズアレイＬＡ2に形成された第２レンズＬＳ2a、ＬＳ2b、ＬＳ2c（図４では符号ＬＳ2で示されている）の位置関係を示すために、第１レンズＬＳ1a、ＬＳ1b、ＬＳ1cおよび第２レンズＬＳ2a、ＬＳ2b、ＬＳ2cがそれぞれ一点鎖線で併記されている。ちなみに、第１レンズＬＳ1a、ＬＳ1b、ＬＳ1cおよび第２レンズＬＳ2a、ＬＳ2b、ＬＳ2cについての図中記載は、これらの位置関係を示すためのものであり、第１レンズＬＳ1a、ＬＳ1b、ＬＳ1cおよび第２レンズＬＳ2a、ＬＳ2b、ＬＳ2cがヘッド基板裏面２９３−t（図６）に形成されていることを示すものではない。
【００３７】
ヘッド基板２９３は光を透過するガラス基板で構成されており、ヘッド基板裏面２９３−tではボトムエミッション型の有機ＥＬ（Electro-Luminescence）素子である発光素子Ｅが複数形成されるとともに、封止部材２９４により封止されている（図６）。これら複数の発光素子Ｅは、互いに同一の発光スペクトルを有しており、光ビームを感光体ドラム２１表面へ向けて射出する。また、図５に示すように、ヘッド基板裏面２９３−tに形成された複数の発光素子Ｅの配置態様は、グループ構造を有している。つまり、１５個の発光素子Ｅが長手方向ＬＧＤに２行千鳥で配置されて１個の発光素子グループＥＧが構成されており、さらに複数の発光素子グループＥＧが長手方向ＬＧＤに３行千鳥で離散的に配置されている。
【００３８】
より詳しくは、この配置態様は次のように説明することができる。つまり、各発光素子グループＥＧ内では、１５個の発光素子Ｅが長手方向ＬＧＤの互いに異なる位置に配置されており、しかも長手方向ＬＧＤにおける位置が隣り合う２つの発光素子Ｅ、Ｅの長手方向ＬＧＤへの距離は素子間距離Ｐelとなっている（言い換えれば、各発光素子グループＥＧ内では、１５個の発光素子ＥがピッチＰelで長手方向ＬＧＤに配置されている）。そして、素子間距離Ｐelよりも長いグループ間距離Ｐegを空けて複数の発光素子グループＥＧが長手方向ＬＧＤに沿って離散的に並んで、１行の発光素子グループ行ＧＲa等が構成されている。さらに、３行の発光素子グループ行ＧＲa、ＧＲb、ＧＲcが距離Ｄtだけ空けて幅方向ＬＴＤの異なる位置に離散的に配置されており、しかも、発光素子グループ行ＧＲa、ＧＲb、ＧＲcのそれぞれは、長手方向ＬＧＤに距離Ｄgだけ相互にシフトされている。
【００３９】
ここで、素子間距離Ｐelは、対象となる２個の発光素子Ｅの幾何重心間の長手方向ＬＧＤにおける距離として求めることができる。また、グループ間距離Ｐegは、対象となる２個の発光素子グループＥＧのうち、長手方向ＬＧＤの一方側の発光素子グループＥＧの他方側端部にある発光素子Ｅの幾何重心と、長手方向ＬＧＤの他方側の発光素子グループＥＧの一方側端部にある発光素子Ｅの幾何重心との長手方向ＬＧＤにおける距離として求めることができる。また、距離Ｄgは、長手方向ＬＧＤにおける位置が隣り合う２個の発光素子グループＥＧそれぞれの幾何重心間の長手方向ＬＧＤにおける距離として求めることができる。また、距離Ｄtは、幅方向ＬＧＤにおける位置が隣り合う２個の発光素子グループＥＧそれぞれの幾何重心間の幅方向ＬＴＤにおける距離として求めることができる。
【００４０】
このようにヘッド基板２９３の裏面２９３−tには、複数の発光素子グループＥＧが離散的に配置されている。一方、ヘッド基板２９３の表面２９３−hは、ヘッドフレーム２９１の厚さ方向ＴＫＤの他方側に、当接した状態で接着材により固定されているとともに、ヘッドフレーム２９１内部に配置された遮光部材２９７に当接している。なお、遮光部材２９７の厚さ方向ＴＫＤの他方側は、ヘッド基板表面２９３−hに接着剤により固定されている。遮光部材２９７には厚さ方向ＴＫＤに貫通する導光孔２９７１が形成されており、この導光孔２９７１は厚さ方向ＴＫＤからの平面視において円形状を有しており、その内壁には黒色メッキが施されている。この導光孔２９７１は、発光素子グループＥＧ毎に１個づつ形成されており、すなわち、１個の発光素子グループＥＧに対して１個の導光孔２９７１が開口している。こうして、遮光部材２９７は、導光孔２９７１を発光素子グループＥＧに開口させた状態でヘッド基板表面２９３−hに当接して固定されている。
【００４１】
このような遮光部材２９７を設ける目的は、いわゆる迷光がレンズＬＳ1、ＬＳ2に入射するのを抑制するためである。つまり、各発光素子グループＥＧには、レンズ対ＬＳ1、ＬＳ2の対からなる結像光学系がそれぞれ専用に設けられている。このような構成では、光ビームは、それ自身の射出源である発光素子グループＥＧに設けられた結像光学系ＬＳ1、ＬＳ2にのみ入射して結像されることが望ましい。しかしながら、光ビームの一部には、その射出源である発光素子グループＥＧに設けられた結像光学系ＬＳ1、ＬＳ2に向わずに迷光となってしまうものもある。そして、このような迷光が、それ自身の射出源でない発光素子グループＥＧに設けられた結像光学系ＬＳ1、ＬＳ2に入射してしまうと、いわゆるゴーストが発生してしまうおそれがある。これに対して、この実施形態では、発光素子グループＥＧと結像光学系ＬＳ1、ＬＳ2との間に遮光部材２９７が設けられている。この遮光部材２９７には、内壁に黒色メッキが施された導光孔２９７１が発光素子グループＥＧに開口して設けられている。したがって、迷光の多くは、導光孔２９７１の内壁で吸収されることとなる。その結果、先ほどのゴーストを抑制して、良好な露光動作の実現が図られる。
【００４２】
遮光部材２９７の厚さ方向ＴＫＤの一方側では、略平板形状を有する第１レンズアレイＬＡ1が、ヘッドフレーム２９１の幅方向ＬＴＤにおける両辺部２９１Ａ、２９１Ｂに架設されている。この第１レンズアレイＬＡ1の裏面には、第１レンズＬＳ1（ＬＳ1a、ＬＳ1b、ＬＳ1c）が、各発光素子グループＥＧに対して１枚づつ形成されており、すなわち１個の発光素子グループＥＧに対して１枚の第１レンズＬＳ1が対向している。こうして、第１レンズアレイＬＡ1では、複数の第１レンズＬＳ1が３行千鳥で並んでおり、換言すれば、主走査方向ＭＤ（長手方向ＬＧＤ）における位置が隣り合う３枚の第１レンズＬＳ1（ＬＳ1a、ＬＳ1b、ＬＳ1c）は、副走査方向ＳＤ（幅方向ＬＴＤ）における位置が互いに異なる。そこで、図５、図６においては、第１レンズＬＳ1を副走査方向ＳＤの位置に応じて区別して記載している。つまり、副走査方向ＳＤにおいて最上流にある第１レンズＬＳ1に対しては符号ＬＳ1aが付され、副走査方向ＳＤにおいて中央にある第１レンズＬＳ1に対しては符号ＬＳ1bが付され、副走査方向ＳＤにおいて最下流にある第１レンズＬＳ1に対しては符号ＬＳ1cが付されている。
【００４３】
さらに、この第１レンズアレイＬＡ1の厚さ方向ＴＫＤの一方側では、略平板形状を有する第２レンズアレイＬＡ2が、ヘッドフレーム２９１の幅方向ＬＴＤにおける両辺部２９１Ａ、２９１Ｂに架設されている。この第２レンズアレイＬＡ2の裏面には、第２レンズＬＳ2（ＬＳ2a、ＬＳ2b、ＬＳ2c）が、各発光素子グループＥＧに対して１枚づつ形成されており、すなわち１個の発光素子グループＥＧに対して１枚の第２レンズＬＳ2が対向している。こうして、第２レンズアレイＬＡ2では、複数の第２レンズＬＳ2が３行千鳥で並んでおり、換言すれば、主走査方向ＭＤ（長手方向ＬＧＤ）における位置が隣り合う３枚の第２レンズＬＳ2（ＬＳ2a、ＬＳ2b、ＬＳ2c）は、副走査方向ＳＤ（幅方向ＬＴＤ）における位置が互いに異なる。そこで、図５、図６においては、第２レンズＬＳ2を副走査方向ＳＤの位置に応じて区別して記載している。つまり、副走査方向ＳＤにおいて最上流にある第２レンズＬＳ2に対しては符号ＬＳ2aが付され、副走査方向ＳＤにおいて中央にある第２レンズＬＳ2に対しては符号ＬＳ2bが付され、副走査方向ＳＤにおいて最下流にある第２レンズＬＳ2に対しては符号ＬＳ2cが付されている。
【００４４】
なお、レンズアレイＬＡ1、ＬＡ2は、いずれもガラス製の光透過性レンズアレイ基板ＳＢを備えており、このレンズアレイ基板ＳＢの裏面ＳＢ−tに樹脂製のレンズＬＳ1、ＬＳ2が形成される。つまり、樹脂製の第１レンズＬＳ1（ＬＳ1a、ＬＳ1b、ＬＳ1c）が、いずれも第１レンズアレイＬＡ1の基板ＳＢの裏面（同一平面）に形成される。また、樹脂製の第２レンズＬＳ2（ＬＳ2a、ＬＳ2b、ＬＳ2c）が、いずれも第２レンズアレイＬＡ2の基板ＳＢの裏面（同一平面）に形成される。このようなレンズアレイＬＡ1、ＬＡ2は従来から提案されている種々の方法で作成可能であり、例えば、金型を用いた方法で作成することができる。この方法では、レンズＬＳ1、ＬＳ2の形状に応じた凹部を有する金型がレンズアレイ基板ＳＢの裏面ＳＢ−tに当接した状態で、金型とレンズアレイ基板ＳＢとの間に光硬化性樹脂が充填される。そして、光硬化性樹脂に光が照射されると、該樹脂が硬化して、レンズアレイ基板ＳＢにレンズＬＳ1、ＬＳ2が形成される。
【００４５】
こうして、３個の結像光学系、すなわち、上流側結像光学系ＬＳ1a、ＬＳ2a、中央結像光学系ＬＳ1b、ＬＳ2bおよび下流側結像光学系ＬＳ1c、ＬＳ2cが、副走査方向ＳＤに異なる位置に配設される。これら結像光学系ＬＳ1a、ＬＳ2a等それぞれの光軸ＯＡa、ＯＡb、ＯＡcは互いに平行であり、図６等に示す光軸方向Ｄoaを向いている。ここで、光軸方向Ｄoaは、各光軸ＯＡa、ＯＡb、ＯＡcに平行であって発光素子Ｅからの光が進行する方向を向く方向であり、上述した厚さ方向ＴＫＤに平行である。また、これら上流側結像光学系ＬＳ1a、ＬＳ2a、中央結像光学系ＬＳ1b、ＬＳ2bおよび下流側結像光学系ＬＳ1c、ＬＳ2cの副走査方向ＳＤへの間隔は距離Ｌlsで互いに等しい。ここで、結像光学系ＬＳ1a、ＬＳ2a等の間隔は、これらの光軸ＯＡa、ＯＡb、ＯＡcの間の距離として求めることができる。
【００４６】
また、感光体ドラム２１表面（周面）は有限の曲率を有しており、しかも、中央結像光学系の光軸ＯＡbは感光体ドラム２１の曲率中心ＣＴ21を通る一方、上流側結像光学系ＬＳ1a、ＬＳ2aおよび下流側結像光学系ＬＳ1c、ＬＳ2cの光軸ＯＡa、ＯＡcは、中央結像光学系の光軸ＯＡbの副走査方向ＳＤ両側に間隔Ｌlsを空けて位置する。したがって、上流側結像光学系の光軸ＯＡaと感光体ドラム２１周面との交点Ｉaおよび下流側結像光学系の光軸ＯＡcと感光体ドラム２１周面との交点Ｉcの各交点Ｉa、Ｉcに対して、中央結像光学系の光軸ＯＡbと感光体ドラム２１周面との交点Ｉbは、光軸方向Ｄoaに距離ｄだけずれている。
【００４７】
このように配設された、上流側結像光学系ＬＳ1a、ＬＳ2a、中央結像光学系ＬＳ1b、ＬＳ2bおよび下流側結像光学系ＬＳ1c、ＬＳ2cのそれぞれが、発光素子Ｅからの光を感光体ドラム２１周面に収束させる。これらの結像光学系は、それぞれの光軸ＯＡa、ＯＡb、ＯＡcと感光体ドラム２１周面との交点Ｉa、Ｉb、Ｉcの近傍に光を収束し（図６）、これによって、副走査方向ＳＤに互いに異なる位置に収束光（スポットＳＰ）が形成される。なお、本実施形態の結像光学系は、反転した縮小像を形成するものであり、その倍率は負であるとともに１未満の絶対値を有している。
【００４８】
ところで、感光体ドラム２１の形状は真円と限らず、公差の範囲でばらつきがある。したがって、ラインヘッド２９に対して感光体ドラム２１の表面の位置がばらついて、これに起因して、感光体ドラム２１表面に形成される収束光の大きさがばらついてしまう場合があった。
【００４９】
そこで、本実施形態では、結像光学系の見かけ上の焦点深度を拡大させている。つまり、本実施形態の各発光素子Ｅは、異なる波長λ1、λ2にピークを持つ発光スペクトルを有しており、上流側結像光学系ＬＳ1a、ＬＳ2a、中央結像光学系ＬＳ1b、ＬＳ2bおよび下流側結像光学系ＬＳ1c、ＬＳ2cのそれぞれは、波長λ1の光と波長λ2の光とを光軸方向Ｄoaに異なる位置に結像する。ちなみに、上記ような発光素子Ｅとしては、例えば、特開平１０−２３７４３９号公報に記載の有機ＥＬ素子を用いることができ、より具体的には、この有機ＥＬ素子は波長４６３[nm]および波長５３４[nm]にピークを持った発光スペクトルを有している。
【００５０】
図７は、第１実施形態の結像光学系の結像動作を説明する図であり、主走査方向ＭＤから見た場合に相当する。ちなみに、下流側結像光学系の結像動作は上流側結像光学系の結像動作と同様であるので、同図では、下流側結像光学系の結像動作の記載が省略されている。また、同図では、結像位置近傍を拡大して示すために、結像光学系の記載は省略されており、結像光学系の光軸のみが示されている。
【００５１】
同図に示すように、上流側結像光学系ＬＳ1a、ＬＳ2aは、結像位置Ｐa1に波長λ1の光を結像するとともに、結像位置Ｐa1から光軸方向Ｄoaに距離Δだけ離れた結像位置Ｐa2に波長λ2の光を結像する。これにより、上流側結像光学系ＬＳ1a、ＬＳ2aの焦点深度が見かけ上拡大したような作用が得られる。また、中央結像光学系ＬＳ1b、ＬＳ2bは、結像位置Ｐb1に波長λ1の光を結像するとともに、結像位置Ｐb1から光軸方向Ｄoaに距離Δだけ離れた結像位置Ｐb2に波長λ2の光を結像する。これにより、中央結像光学系ＬＳ1b、ＬＳ2bの焦点深度が見かけ上拡大したような作用が得られる。
【００５２】
ちなみに、上流側結像光学系ＬＳ1a、ＬＳ2aおよび中央結像光学系ＬＳ1b、ＬＳ2bは、同一の光学的構成を備えているため、結像位置Ｐa1、Ｐb1の光軸方向Ｄoaにおける位置は互いに等しく、また、結像位置Ｐa2、Ｐb2の光軸方向Ｄoaにおける位置は互いに等しい。したがって、結像位置Ｐa1、Ｐb1はいずれも光軸方向Ｄoaに垂直な第１結像面ＩＰＬ1上にあり、結像位置Ｐa2、Ｐb2はいずれも光軸方向Ｄoaに垂直な第２結像面ＩＰＬ2上にあり、これら第１結像面ＩＰＬ1と第２結像面ＩＰＬ2との間隔が距離Δとなる。しかも、この距離Δは、交点Ｉaと交点Ｉbとの光軸方向Ｄoaの距離ｄ以上であり、交点Ｉa、Ｉbのいずれもが、第１結像面ＩＰＬ1と第２結像面ＩＰＬ2との間に位置する。換言すれば、感光体ドラム２１の表面ＳＦは結像位置Ｐa1および結像位置Ｐa2の間に位置しており、また、結像位置Ｐb1および結像位置Ｐb2の間に位置している。
【００５３】
以上のように、第１実施形態では、波長λ1の光および波長λ2の光を発光する発光素子Ｅを備え、結像光学系ＬＳ1a、ＬＳ2a等は、その光軸方向Ｄoaへ距離Δだけ離れた２つの結像位置Ｐa1、Ｐa2等に波長λ1、λ2の光を結像し、これにより、結像光学系ＬＳ1a、ＬＳ2a等の焦点深度が見かけ上拡大したような作用が得られる。しかも、２つの結像位置Ｐa1、Ｐa2等の間に感光体ドラム２１の表面ＳＦが位置している。したがって、「Ａ．収束光の大きさの差異の発生原因と対策」で述べたのと同様の理由により、被露光面ＥＳの位置が多少ばらついたとしても、収束光の大きさの変動を抑えることができ、良好な露光が可能となっている。
【００５４】
また、第１実施形態では、発光素子Ｅは、波長λ1および波長λ2でピークを持つ発光スペクトルを有している。これにより、上述した見かけ上の焦点深度拡大の作用が効果的に奏されて、より良好な露光が実現可能となっている。
【００５５】
Ｂ−２．第２実施形態
ところで、上述した構成では、上流側結像光学系ＬＳ1a、ＬＳ2aによるスポットの位置（交点ＩＳaの近傍）と、中央結像光学系ＬＳ1b、ＬＳ2bによるスポットの位置（交点ＩＳbの近傍）とが、光軸方向Ｄoaに距離ｄ程度互いにずれる。また同様に、下流側結像光学系ＬＳ1c、ＬＳ2cによるスポットの位置（交点ＩＳcの近傍）と、中央結像光学系ＬＳ1b、ＬＳ2bによるスポットの位置（交点ＩＳbの近傍）とが、光軸方向Ｄoaに距離ｄ程度だけ互いにずれる。このような場合、上流側結像光学系ＬＳ1a、ＬＳ2aによるスポットと、中央結像光学系ＬＳ1b、ＬＳ2bによるスポットとで大きさが異なってしまう場合があった。また、同様に、下流側結像光学系ＬＳ1c、ＬＳ2cと中央結像光学系ＬＳ1b、ＬＳ2bとについても、スポットの大きさの差異が発生する場合があった。そこで、図８に示すように構成しても良い。
【００５６】
図８は、第２実施形態の結像光学系の結像動作を説明する図であり、主走査方向ＭＤから見た場合に相当する。ちなみに、下流側結像光学系の結像動作は上流側結像光学系の結像動作と同様であるので、同図では、下流側結像光学系の結像動作の記載が省略されている。また、同図では、結像位置近傍を拡大して示すために、結像光学系の記載は省略されており、結像光学系の光軸のみが示されている。
【００５７】
図８に示すように、第２実施形態では、上流側結像光学系ＬＳ1a、ＬＳ2aの結像位置Ｐa1と中央結像光学系ＬＳ1b、ＬＳ2bの結像位置Ｐb1とが光軸方向Ｄoaに距離ｄだけ互いにシフトして（離れて）いる。また、下流側結像光学系ＬＳ1c、ＬＳ2cと中央結像光学系ＬＳ1b、ＬＳ2ｂとも同様に構成されている。つまり、距離ｄだけ、結像位置をシフトさせることで、上述のスポットの大きさの差異を抑制しているのである。
【００５８】
上述してきた画像形成装置では、円筒形状を有する感光体ドラム２１を回転させながら、該感光体ドラム２１の表面（周面）をラインヘッド２９により露光する。そして、このような構成では、ラインヘッド２９が対向する範囲で感光体ドラム２１の表面ＳＦの位置が周期的に変動してしまう場合がある。その結果、感光体ドラム２１表面に収束された光（収束光）の大きさが、感光体ドラム２１表面ＳＦの一変動に応じて変化してしまうことが考えられる。そこで、第２実施形態では、かかる問題を効果的に抑制するをも備えるものである。これについて次に説明する。
【００５９】
図８に示す例では、表面位置ＳＦkと表面位置ＳＦjとの間で感光体ドラム２１の表面ＳＦが周期変動している。そして、かかる感光体ドラム２１の表面ＳＦの位置変動に対応すべく、各結像光学系は次のような構成を備えている。つまり、同図に示すように、上流側結像光学系ＬＳ1a、ＬＳ2aは、結像位置Ｐa1に波長λ1の光を結像するとともに、結像位置Ｐa1から光軸方向Ｄoaに距離Δ1だけ離れた結像位置Ｐa2に波長λ2の光を結像する。これにより、上流側結像光学系ＬＳ1a、ＬＳ2aの焦点深度が見かけ上拡大したような作用が得られる。そして、距離Δ1は、上流側結像光学系ＬＳ1a、ＬＳ2aの光軸ＯＡa上での感光体ドラム２１周面の変動幅ｈ1以上である。こうして、感光体ドラム２１周面は、その位置変動に依らず、常に結像位置Ｐa1と結像位置Ｐa2との間に存在する。したがって、感光体ドラム２１周面の位置変動によらず、上流側結像光学系ＬＳ1a、ＬＳ2aによるスポットの大きさの変動を抑制して、良好な露光が実現可能となっている。
【００６０】
また、中央結像光学系ＬＳ1b、ＬＳ2bは、結像位置Ｐb1に波長λ1の光を結像するとともに、結像位置Ｐb1から光軸方向Ｄoaに距離Δ2だけ離れた結像位置Ｐb2に波長λ2の光を結像する。これにより、中央結像光学系ＬＳ1b、ＬＳ2bの焦点深度が見かけ上拡大したような作用が得られる。そして、距離Δ2は、中央結像光学系ＬＳ1b、ＬＳ2bの光軸ＯＡb上での感光体ドラム２１周面の変動幅ｈ2以上である。こうして、感光体ドラム２１周面は、その位置変動に依らず、常に結像位置Ｐb1と結像位置Ｐb2との間に存在する。したがって、感光体ドラム２１周面の位置変動によらず、中央結像光学系ＬＳ1b、ＬＳ2bによるスポットの大きさの変動を抑制して、良好な露光が実現可能となっている。
【００６１】
つまり、第２実施形態では、上述のように構成することで、上流側結像光学系ＬＳ1a、ＬＳ2aの結像位置Ｐa1と結像位置Ｐa2との間に、表面位置ＳＦｊおよび表面位置ＳＦｋのいずれもが位置するとともに、中央結像光学系ＬＳ1b、ＬＳ2bの結像位置Ｐb1と結像位置Ｐb2との間に、表面位置ＳＦｊおよび表面位置ＳＦｋのいずれもが位置する。こうして、感光体ドラム２１の表面ＳＦの位置変動に応じた収束光の大きさの変化を抑制することができ、より良好な露光が可能となっている。
【００６２】
ちなみに、感光体ドラム２１周面の位置変動は、感光体の振れデータとして求めることができる。図９は、感光体の振れデータを極座標で示した図である。この振れデータは次のようにして求めることができる。まず、感光体ドラム２１表面（周面）に距離センサーを対向させた状態で、感光体ドラム２１を回転させる。この距離センサーは周知のものを使用することができる。こうして、感光体ドラム２１表面と距離センサーとの距離（ドラム・センサー間距離）を、感光体ドラム２１の１周分について取得して、メモリーに記憶する。そして、ドラム・センサー間距離の変動量（つまり、各角度でのドラム・センサー間距離と、ドラム・センサー間距離の最小値との差分）をプロットすることで、図９に示す感光体振れデータを求めることができる。そして、図９のデータの最大値が変動幅ｄ21となる。なお、上述では、かかる感光体ドラム２１表面の位置変動は、感光体ドラム２１が真円でないことに起因するとして説明したが、かかる位置変動は感光体ドラム２１が回転中心に対して偏心することによっても発生しうる。
【００６３】
Ｂ−３．第３実施形態
ところで、上記第１実施形態は、異なる２つの結像位置に光を結像するように結像光学系を構成することで、結像光学系の焦点深度を見かけ上拡大できるという利点を備えるものである。しかしながら、結像光学系の光軸方向Ｄoaにおけるこれらの結像位置の距離Δが余りに大きくなると、収束光（スポット）の収差が大きくなって結像性能が悪化する場合がある。そこで、第３実施形態では、第１実施形態と同様の構成を備えた上で、さらに次のような構成を備える。なお、第３実施形態は、第１実施形態と共通する構成を備えることで、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができることは言うまでも無い。
【００６４】
図１０は、第２実施形態でのラインヘッドのＡ−Ａ線における階段断面図であり、該断面を長手方向ＬＧＤ（主走査方向ＭＤ）から見た場合に相当する。図１０に示すように、第３実施形態のラインヘッドは、第１レンズアレイＬＡ1と遮光部材２９７との間に絞り平板２９５が設けられており、この絞り平板２９５には、各結像光学系に対して開口絞りＡa（Ａb、Ａc）が形成されている。したがって、結像光学系ＬＳ1a、ＬＳ2a等に入射する光量は、開口絞りＡaにより制限される。そして、第３実施形態では、この開口絞りＡa等を設けた上で、次のような光学的構成を備える。
【００６５】
図１１は、第３実施形態が備える光学的構成を説明するための図である。波長λ1（第１の波長）の光の結像面ＩＰＬ1における、第２の波長λ2の光の収差の影響が、像面での発光素子像の大きさ程度になると、解像度の低下が顕著となる。したがって、精細な画像形成を実現しようとするような場合には、かかる解像度の低下を抑制することが望ましい。そこで、第３実施形態では、主走査方向ＭＤへの発光素子Ｅの直径Ｄと、主走査方向ＭＤへの結像光学系の横倍率mと、像点から入射瞳の直径に張る角の半分の角である像側開口角uとが、関係式
Δ≦|m|×D／tan(u) …式１
を満たしている。これにより、収差等の結像性能への影響を抑制して、より良好な露光を行なうことが可能となっている。
【００６６】
なお、結像面は光軸ＯＡに直交する方向であり、図１１では、波長λ1の光の結像面ＩＰＬ1の他に波長λ2の光の結像面ＩＰＬ2が併記されている。
【００６７】
Ｃ．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「像担持体」に相当し、感光体ドラム２１の表面ＳＦが本発明の「像担持体の表面」に相当してる。また、上記第１実施形態では、例えば、波長λ1が本発明の「第１の波長」あるいは「第３の波長」に相当し、波長λ2が本発明の「第２の波長」「第４の波長」に相当し、結像位置Ｐa1が本発明の「第１の結像位置」に相当し、結像位置Ｐa2が本発明の「第２の結像位置」に相当し、結像位置Ｐb1が本発明の「第３の結像位置」に相当し、結像位置Ｐb2が本発明の「第４の結像位置」に相当し、交点Ｉaが本発明の「第１の交点」に相当し、交点Ｉbが本発明の「第２の交点」に相当している。また、光軸方向Ｄoaが本発明の「第１の方向」に相当している。
【００６８】
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。図１２は、本発明にかかる画像形成装置の変形例を示す図である。この変形例が上記実施形態と大きく相違する点は、感光体の態様である。すなわち、この変形例では、感光体ドラム２１の代わりに感光体ベルト２１Ｂが用いられている。なお、その他の構成は上記実施形態と同様であるため、同一構成については同一または相当符号を付して構成説明を省略する。
【００６９】
この実施形態では、主走査方向ＭＤに伸びる２本のローラー２８に感光体ベルト２１Ｂが張架されている。この感光体ベルト２１Ｂは図示を省略する駆動モータによって所定の回転方向Ｄ２１に回転移動される。また、この感光体ベルト２１Ｂの周囲には、回転方向Ｄ２１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ー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。
【００７０】
この実施形態では、ラインヘッド２９は、感光体ベルト２１Ｂのローラー２８への巻き掛け部に対して対向配置されている。ローラー２８は円筒形である。したがって、感光体ベルト２１Ｂの巻き掛け部は有限の曲率を有する。このようにラインヘッド２９を巻き掛け部に対して対向配置する理由は、次の通りである。つまり、感光体ベルト２１Ｂの張り面は、ローラー２８への巻き掛け部と比較してばたつきが大きい。そこで、感光体ベルト２１Ｂの表面のうち比較的ばたつきが少ないローラー２８への巻き掛け部にラインヘッド２９を対向配置することで、ラインヘッド２９と感光体ベルト２１Ｂの表面との距離を安定化させている。ただし、このように安定化させた場合であっても、ローラー２８が真円でない等に起因して、感光体ベルト２１Ｂの表面の位置がばらつく場合がある。そこで、かかる構成に対しても本発明を適用することが好適である。
【００７１】
図１３は、本発明にかかる画像形成装置の別の変形例を示す図である。この別の変形例が第１実施形態と大きく相違する点は、中間転写ベルト８１を用いない点である。すなわち、この実施形態では、感光体ドラム２１に形成されたトナー像が、転写ローラー８５によって直接シートに転写された後、定着器１３によって定着される。そして、かかる構成に老いても、感光体ドラム２１が真円でなくて、感光体ドラム２１表面の位置がばらつく場合があるため、本発明を適用することが好適となる。
【００７２】
また、上記実施形態では、波長λ1、λ2での発光素子のピーク強度については特に触れなかった。しかしながら、波長λ1、λ2でのピーク強度が、発光スペクトルの最大値の半分よりも強いように構成しても良い。これにより、焦点深度拡大の作用がより効果的に奏される。
【００７３】
また、上記実施形態の結像光学系は、反転した縮小像を形成するものであり、その倍率は負であるとともに１未満の絶対値を有していたが、結像光学系の倍率はこれに限られず、正であっても良く、１以上の絶対値を有していても良い。
【００７４】
また、上記実施形態では、各レンズアレイＬＡ1、ＬＡ2において３行千鳥でレンズが並んでいたが、レンズの配置態様はこれに限られず、４行千鳥やその他の配置態様を採用することもできる。
【００７５】
また、上記実施形態では、各結像光学系は副走査方向ＳＤに等間隔Ｌlsで配置されていたが、結像光学系の配置間隔は等間隔でなくても良い。
【００７６】
また、上記実施形態では、レンズアレイＬＡ1、ＬＡ2の裏面にレンズＬＳ1、ＬＳ2が形成されていた。しかしながら、例えば、レンズアレイＬＡ1、ＬＡ2の表面にレンズＬＳ1、ＬＳ2が形成されても良い。
【００７７】
また、上記実施形態では、レンズアレイＬＡ1、ＬＡ2ガラス製の光透過性基板ＳＢ1、ＳＢ2に樹脂製のレンズＬＳa1、ＬＳa2等を形成したものであった。しかしながら、レンズアレイＬＡ1、ＬＡ2を１つの材料で一体的に構成することもできる。
【００７８】
また、上記第１実施形態では、複数の発光素子グループＥＧは３行千鳥で配置されていたが、複数の発光素子グループＥＧの配置態様はこれに限られない。
【００７９】
また、上記実施形態では、１５個の発光素子Ｅから発光素子グループＥＧが構成されている。しかしながら、発光素子グループＥＧを構成する発光素子Ｅの個数はこれに限られない。
【００８０】
また、上記実施形態では、発光素子グループＥＧ内において、複数の発光素子Ｅが２行千鳥で配置されていたが、発光素子グループＥＧ内での複数の発光素子Ｅの配置態様はこれに限られない。
【００８１】
また、上記実施形態では、発光素子Ｅとしてボトムエミッション型の有機ＥＬ素子が用いられている。しかしながら、トップエミッション型の有機ＥＬ素子を発光素子Ｅとして用いても良く、あるいは有機ＥＬ素子以外のＬＥＤ（Light Emitting Diode）等を発光素子Ｅとして用いても良い。
【００８２】
また、上記実施形態では、波長λ1、λ2にピークを持つ発光スペクトルを有する発光素子Ｅが用いられた。しかしながら、波長λ1、λ2にピークを持つことは必須ではなく、要は、波長λ1の光および波長λ2の光を射出する発光素子Ｅを用いることで、焦点深度拡大を図ることが可能となる。
【実施例】
【００８３】
次に本発明の実施例を示すが、本発明はもとより下記の実施例によって制限を受けるものではなく、前後記の趣旨に適合しうる範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。
【００８４】
以下では、第３実施形態で図１０等を用いて示したような、副走査方向ＳＤに異なる位置に３個の結像光学系を配設したラインヘッドに適用される、より具体的な実施例について説明する。図１４は、実施例の上流側・下流側結像光学系のレンズデータを表として示す図である。図１５は、上流側・下流側結像光学系のＳ４面の面形状を示すデータをまとめた図である。図１６は、上流側・下流側結像光学系のＳ７面の面形状を示すデータをまとめた図である。図１７は、実施例の中央結像光学系のレンズデータを表として示す図である。図１８は、中央結像光学系のＳ４面の面形状を示すデータをまとめた図である。図１９は、中央結像光学系のＳ７面の面形状を示すデータをまとめた図である。
【００８５】
この実施例では、中央結像光学系ＬＳ2b、ＬＳ1bの光軸ＯＡbは感光体ドラム２１の曲率中心ＣＴ21を通り（図１０）、感光体ドラム２１の曲率半径Ｒは３９[mm]（感光体径φ７８[mm]）であり、感光体ドラム２１周面の変動幅は約２５[μm]である（図８）。また、結像光学形間距離Ｌlsは、１．７７[mm]である（図１０）。さらに、レンズ射出面Ｓ9と像面Ｓ10との距離を上流側・下流側結像光学系と中央結像光学系とで４０[μm]異ならせており、距離ｄ≒４０[μm]となっている。
【００８６】
図２０は、主走査方向断面における上流側・下流側結像光学系の光線図を示した図である。図２１は、副走査方向断面における上流側・下流側結像光学系の光線図を示した図である。図２２は、図２０および図２１の光線図を求める際に用いた光学系諸元を表として示す図である。この図２２に示すように、物体側画素グループ主方向全幅（図２１の幅Ｗm）を０．８８５[mm]、物体側画素グループ副方向全幅（図２２のＷs）を０．１５０[mm]、発光素子の直径Ｄを２８．６[μm]、物体側開口角（半角）を１２．６[°]、像側開口角u（半角）を１７．６[°]、結像光学系の倍率ｍを−０．７０５６として、図２０および図２１の光線図は求められた。
【００８７】
図１４〜図１６のレンズデータおよび図２０、図２１の光線図に示すように、上流側・下流側結像光学系は２枚のレンズで構成されている。そして、これら２枚のレンズは、アッベ数の小さな（νd＝３０）レンズ材料（樹脂）で構成されており、その結果、上流側・下流側結像光学系は比較的大きな色収差を有する。そして、２つの波長（波長λ1、λ2）でピークを持った発光スペクトルを有する発光素子からの光を、この色収差の大きな結像光学系によって結像する。これにより、図２０中の拡大図に示すように、光軸方向に距離Δだけ離れた２つの結像位置Ｐ1、Ｐ2にそれぞれの波長の光が結像される。こうして、第１の結像位置Ｐ1と第２の結像位置Ｐ2との間に被露光面ＲＳを位置させることができ、被露光面ＥＳの位置が多少ばらついたとしても、スポット（収束光）の大きさの変動を抑えることができ、良好な露光が可能となっている。
【００８８】
図２３および図２４は、２波長（波長λ1、λ2）の光それぞれの結像位置をシミュレーションで求めた結果を示す図である。具体的には、図２３では、実施例にかかる結像光学系によって波長λ1＝６１０[nm]の光をスポットとして収束させた場合のスポット径（同図グラフの破線曲線）と、実施例にかかる結像光学系によって波長λ2＝６７０[nm]の光をスポットとして収束させた場合のスポット径（同図グラフの実線の曲線）とが併記されている。また、図２４では、実施例にかかる結像光学系によって波長λ1＝５６５[nm]の光をスポットとして収束させた場合のスポット径（同図グラフの破線の曲線）と、実施例にかかる結像光学系によって波長λ2＝７１５[nm]の光をスポットとして収束させた場合のスポット径（同図グラフの実線の曲線）とが併記されている。なお、同図とも、横軸にピントずれ[μm]が、縦軸にスポット径[μm]が示されている。つまり、スポットＳＰの形成位置の光軸方向への変位量（ピントずれ）に対する、スポットＳＰの径（主走査方向への径）の変動を、これらの図は表している。そして、各曲線の極小位置が該曲線に対応する波長の光の結像位置に相当する。
【００８９】
図２３に示すように、波長λ1（＝６１０[nm]）の結像位置と波長λ2（＝６７０[nm]）の結像位置とは、光軸方向Ｄoaに距離３０[μm]だけシフトしている。すなわち、波長６１０[nm]と波長６７０[nm]の２波長成分の光を発光する光源を採用することで、これらの結像位置間の距離Δが３０[μm]となり、これに対応して結像光学系の焦点深度が見かけ上拡大するといった作用が得られる。また、図２４に示すように、波長λ1（＝５６５[nm]）の結像位置と波長λ2（＝７１５[nm]）の結像位置とは、光軸方向Ｄoaに距離６０[μm]だけシフトしている。すなわち、波長５６５[nm]と波長７１５[nm]の２波長成分の光を発光する光源を採用することで、これらの結像位置間の距離Δが６０[μm]となり、これに対応して結像光学系の焦点深度が見かけ上拡大するといった作用が得られる。
【００９０】
図２５および図２６は、結像光学系の焦点深度拡大の様子をシミュレーションで求めた結果を示す図である。同図とも、横軸にピントずれ[μm]が、縦軸にスポット径[μm]が示されている。つまり、スポットＳＰの形成位置の光軸方向への変位量（ピントずれ）に対する、スポットＳＰの径（主走査方向への径）の変動を、これらの図は表している。また、図２５では、６１０[nm]と６７０[nm]の２波長成分を有する光を結像して形成されるスポットと、６４０[nm]の単一波長の光を結像して形成されるスポットとが比較して示されており、図２６では、５６５[nm]と７１５[nm]の２波長成分を有する光を結像して形成されるスポットと、６４０[nm]の単一波長の光を結像して形成されるスポットとが比較して示されている。
【００９１】
波長６１０[nm]の光の結像位置と波長６７０[nm]の光の結像位置は、光軸方向に３０[μm]（＝距離Δ）ずれるため、図２５に示すように、単一波長６４０[nm]の光を結像した場合と比べて、２波長成分を有する光を結像した場合の方が、スポットＳＰの変動が小さく、焦点深度が見かけ上拡大されているのが判る。
【００９２】
また、同様に、波長５６５[nm]の光の結像位置と波長７１５[nm]の光の結像位置は、光軸方向に６０[μm]（＝距離Δ）ずれるため、図２６に示すように、単一波長６４０[nm]の光を結像した場合と比べて、２波長成分を有する光を結像した場合の方が、スポットＳＰの変動が小さく、焦点深度が見かけ上拡大されているのが判る。
【００９３】
しかも、図２５、図２６（図２３、図２４）のいずれにおいても、結像位置間の距離Δ（＝３０[μm]、６０μ[μm]）は両方とも感光体ドラム２１周面の変動幅（＝２５[μm]）以上である（図９）。したがって、感光体ドラム２１周面の位置変動によらず、スポットの大きさの変動を抑制して、良好な露光を行なうことが可能となっている。
【００９４】
さらには、この距離Δは、上記式１も満たしており、収差等の結像性能への影響を抑制して、より良好な露光を行なうことが可能となっている。つまり、式１の右辺は、
|−０．７０５６|×２８．６μm／tan(１７．６°)＝６３．６μm
であり、図２５、図２６（図２３、図２４）で示した結像位置間の距離Δ（＝３０[μm]、６０[μm]）はいずれも６３．６[μm]より短い。
【００９５】
なお、中央結像光学系に対しても、上流側・下流側結像光学系と同様に、見かけ上の焦点深度が拡大されているとともに式１を満たすように構成されており、上流側・下流側結像光学系の効果と相当する効果を奏する。
【符号の説明】
【００９６】
２１…感光体ドラム、 ２９…ラインヘッド、 Ｅ…発光素子、 ＯＳ…結像光学系、 ＯＡ…光軸、 Ｄoa…光軸方向、 ＳＤ…副走査方向、 ＭＤ…主走査方向、 ＣＴ21…曲率中心、 Ｐ1，Ｐ2…結像位置、 ＩＳ…交点、 Δ…距離、 ｄ…距離、 ＬＳ1a，ＬＳ2a…レンズ（結像光学系）、 ＬＳ1b，ＬＳ2b…レンズ（結像光学系）、 ＬＳ1c，ＬＳ2c…レンズ（結像光学系）、 Ａa,Ａb,Ａc…開口絞り
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、
第１の波長の光および第２の波長の光を発光する発光素子と、第１の方向に光軸を向けて配設され、前記第１の波長の光を第１の結像位置に結像するとともに前記第２の波長の光を前記第１の結像位置と前記第１の方向に異なる第２の結像位置に結像する結像光学系と、を有する露光ヘッドと、
を備え、
前記第１の結像位置と前記第２の結像位置との間に、前記像担持体の表面が位置することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記第１の発光素子は、前記第１の波長および前記第２の波長でピークを持つ発光スペクトルを有する請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記像担持体は円筒形状を有し、前記露光ヘッドは回転する前記像担持体の表面を露光し、前記第１の結像位置と前記第２の結像位置との前記結像光学系の光軸方向への距離Δは、前記像担持体が１回転する間に前記像担持体の表面が前記結像光学系の光軸方向に変動する幅以上である請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記結像光学系に入射する光量を制限する開口絞りを備え、
前記第１の結像位置と前記第２の結像位置との前記結像光学系の光軸方向への距離Δと、前記第１の発光素子の直径Ｄと、前記結像光学系の倍率ｍと、前記結像光学系について像点から入射瞳の直径に張る角の半分の角である像側開口角uとが、関係式
Δ≦|m|×Ｄ／tan(u)
を満たす請求項１ないし３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記露光ヘッドは、第３の波長の光および第４の波長の光を発光する第２の発光素子と、前記第３の波長の光を第３の結像位置に結像するとともに前記第４の波長の光を第４の結像位置に結像する第２の結像光学系と、を有し、
前記第３の結像位置と前記第４の結像位置との間に、前記像担持体の表面が位置する請求項１ないし４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記結像光学系の光軸および前記第２の結像光学系の光軸は前記第１の方向を向き、前記結像光学系の光軸が前記像担持体に交わる第１の交点と前記第２の結像光学系の光軸が前記像担持体に交わる第２の交点との前記第１の方向への距離ｄだけ、前記第１の結像位置と前記第３の結像位置とが前記第１の方向に離れている請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
第１の波長の光および第２の波長の光を発光する発光素子と、
前記第１の波長の光を第１の結像位置に結像するとともに前記第２の波長の光を第２の結像位置に結像する結像光学系と、を有する露光ヘッドと、
を備え、
前記第１の結像位置は被露光面の一方側に位置し、前記第２の結像位置は前記被露光面の他方側に位置する露光ヘッド。
【請求項１】
像担持体と、
第１の波長の光および第２の波長の光を発光する発光素子と、第１の方向に光軸を向けて配設され、前記第１の波長の光を第１の結像位置に結像するとともに前記第２の波長の光を前記第１の結像位置と前記第１の方向に異なる第２の結像位置に結像する結像光学系と、を有する露光ヘッドと、
を備え、
前記第１の結像位置と前記第２の結像位置との間に、前記像担持体の表面が位置することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記第１の発光素子は、前記第１の波長および前記第２の波長でピークを持つ発光スペクトルを有する請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記像担持体は円筒形状を有し、前記露光ヘッドは回転する前記像担持体の表面を露光し、前記第１の結像位置と前記第２の結像位置との前記結像光学系の光軸方向への距離Δは、前記像担持体が１回転する間に前記像担持体の表面が前記結像光学系の光軸方向に変動する幅以上である請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記結像光学系に入射する光量を制限する開口絞りを備え、
前記第１の結像位置と前記第２の結像位置との前記結像光学系の光軸方向への距離Δと、前記第１の発光素子の直径Ｄと、前記結像光学系の倍率ｍと、前記結像光学系について像点から入射瞳の直径に張る角の半分の角である像側開口角uとが、関係式
Δ≦|m|×Ｄ／tan(u)
を満たす請求項１ないし３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記露光ヘッドは、第３の波長の光および第４の波長の光を発光する第２の発光素子と、前記第３の波長の光を第３の結像位置に結像するとともに前記第４の波長の光を第４の結像位置に結像する第２の結像光学系と、を有し、
前記第３の結像位置と前記第４の結像位置との間に、前記像担持体の表面が位置する請求項１ないし４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記結像光学系の光軸および前記第２の結像光学系の光軸は前記第１の方向を向き、前記結像光学系の光軸が前記像担持体に交わる第１の交点と前記第２の結像光学系の光軸が前記像担持体に交わる第２の交点との前記第１の方向への距離ｄだけ、前記第１の結像位置と前記第３の結像位置とが前記第１の方向に離れている請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
第１の波長の光および第２の波長の光を発光する発光素子と、
前記第１の波長の光を第１の結像位置に結像するとともに前記第２の波長の光を第２の結像位置に結像する結像光学系と、を有する露光ヘッドと、
を備え、
前記第１の結像位置は被露光面の一方側に位置し、前記第２の結像位置は前記被露光面の他方側に位置する露光ヘッド。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【公開番号】特開２０１１−８６４（Ｐ２０１１−８６４Ａ）
【公開日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１４７８６４（Ｐ２００９−１４７８６４）
【出願日】平成２１年６月２２日（２００９．６．２２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月２２日（２００９．６．２２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]