露光ヘッド、画像形成装置
【課題】開口絞りから発光素子を見込む角度を抑えることで、当該発光素子からの光を適切に結像して、良好な露光動作を実現可能とする。
【解決手段】第１の発光素子と、第１の発光素子から第１の方向に距離Ｌを有して配された第２の発光素子と、第１の発光素子および第２の発光素子が発光する光が透過するとともに第１の方向に距離Ｌより短い長さの第１のレンズと、第１のレンズを通過した光が透過するとともに第１の方向に距離Ｌより短い長さの第２のレンズと、第１のレンズと第２のレンズの間に配設された開口絞りと、を備える。
【解決手段】第１の発光素子と、第１の発光素子から第１の方向に距離Ｌを有して配された第２の発光素子と、第１の発光素子および第２の発光素子が発光する光が透過するとともに第１の方向に距離Ｌより短い長さの第１のレンズと、第１のレンズを通過した光が透過するとともに第１の方向に距離Ｌより短い長さの第２のレンズと、第１のレンズと第２のレンズの間に配設された開口絞りと、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、発光素子が射出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。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１では、複数の結像光学系を主走査方向に並べるとともに、各結像光学系に対向して発光素子グループを配置した露光ヘッド（ラインヘッド）が記載されている。この発光素子グループは、複数の発光素子を主走査方向に並べたものである。また、発光素子グループとこれに対向する結像光学系の間には開口絞りが設けられている。したがって、発光素子グループを構成する各発光素子が射出した光は、開口絞りによって絞られた後に結像光学系によって結像されて、露光に供することとなる。
【０００３】
ところで、発光素子グループからの光を結像する結像光学系は、光軸方向に並ぶ２枚のレンズから構成されている。より具体的には、ガラス平板の両面それぞれにおいて、複数のレンズが主走査方向に並んで配置されて、レンズアレイが形成されている。そして、ガラス平板の両面に形成された２枚のレンズから１つの結像光学系が構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２０１１２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような構成では、レンズアレイの加工の手間やコストを削減するために、ガラス基板の両面それぞれにおいて主走査方向に並ぶレンズの枚数を抑えることが適当となる。ただし、露光ヘッド全体での発光素子の個数をそのままにレンズの枚数を減らすとなると、１つのレンズに対向する発光素子の個数を増やす必要があり、その結果、主走査方向における発光素子グループの幅が広がることとなる。
【０００６】
これに対して、結像光学系を構成する２枚のレンズと発光素子グループとの間には、開口絞りが設けられている。したがって、主走査方向において発光素子グループの幅が広がってレンズの長さ（径）よりも大きくなると、開口絞りから発光素子グループ端部にある発光素子を見込む角度が過大となってしまい、その結果、当該発光素子からの光を適切に結像できず、良好な露光動作が実行できないおそれがあった。
【０００７】
この発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、開口絞りから発光素子を見込む角度を抑えることで、当該発光素子からの光を適切に結像して、良好な露光動作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】
【０００８】
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の発光素子と、第１の発光素子から第１の方向に距離Ｌを有して配された第２の発光素子と、第１の発光素子および第２の発光素子が発光する光が透過するとともに第１の方向に距離Ｌより短い長さの第１のレンズと、第１のレンズを通過した光が透過するとともに第１の方向に距離Ｌより短い長さの第２のレンズと、第１のレンズと第２のレンズの間に配設された開口絞りと、を備えることを特徴としている。
【０００９】
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、第１の発光素子と、第１の発光素子から第１の方向に距離Ｌを有して配された第２の発光素子と、第１の発光素子および第２の発光素子が発光する光が透過するとともに第１の方向に距離Ｌより短い長さの第１のレンズと、第１のレンズを通過した光が透過するとともに第１の方向に距離Ｌより短い長さの第２のレンズと、第１のレンズと第２のレンズの間に配設された開口絞りと、を有する露光ヘッドと、第１の発光素子および第２の発光素子から発光されて第１のレンズおよび第２のレンズを透過した光により潜像が形成される潜像担持体と、を備えることを特徴としている。
【００１０】
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の方向に距離Ｌを空けて配された第１および第２の発光素子から発光されて、第１および第２のレンズを透過した光により露光動作を実行する。また、第１の方向において第１および第２のレンズの長さは、第１・第２の発光素子の間の距離Ｌより短い。そして、上述のとおり、このような構成では、発光素子と第１のレンズの間に配された開口絞りから発光素子を見込む角度が大きくなってしまう場合があった。このような問題に対応するため、この発明では、開口絞りを、発光素子と第１のレンズの間ではなくて、第１のレンズと第２のレンズの間に配している。このように、発光素子、第１のレンズ、開口絞りおよび第２のレンズをこの順番で配した場合、発光素子と開口絞りの間を大きく取ることができ、その結果、開口絞りから発光素子を見込む角度を抑えることができる。したがって、発光素子からの光を適切に結像して、良好な露光動作が実現可能となっている。
【００１１】
ところで、この発明のように、発光素子と第１のレンズの間に開口絞りを設けない構成では、いわゆる迷光といった不要光が第１のレンズへ入射する場合が考えられる。そこで、第１の発光素子および第２の発光素子と第１のレンズとの間に設けられて、第１の発光素子および第２の発光素子から第１のレンズに向かう孔を有する遮光部材を備えるように構成しても良い。このような構成は、発光素子と第１のレンズの間に遮光部材を配することで、第１のレンズへの迷光の入射を抑えることができ、良好な露光動作に資するものである。
【００１２】
ちなみに、遮光部材の孔を、発光素子から第１のレンズに向けて配するにあたっては、遮光部材の孔の周縁部と第１のレンズとの干渉を防止することが好適となる。このような事情があるのに対して、この発明では、第１の方向において第１および第２の発光素子の間の距離Ｌよりも第１のレンズは短く構成されている。このように小さい第１のレンズを用いた構成では、第１の方向に配される第１のレンズの間に間隔を容易に設けることができる。そこで、この特質を活かして、次のように構成しても良い。すなわち、第１の方向に配される第１のレンズの間には間隔が設けられており、遮光部材の孔の周縁部が間隔に配されているように構成すると良い。このように、遮光部材の孔の周縁部を第１のレンズの間隔に配することで、遮光部材の孔の周縁部と第１のレンズとの干渉を防止することができる。
【００１３】
なお、第１の発光素子および第２の発光素子が一方面に配されるとともに、当該一方面を第１のレンズに向けて配された第１の基板を備えた構成では、第１の基板に配された発光素子と遮光部材との干渉を抑えておくことも好適となる。そこで、遮光部材は、第１の基板に対して隙間を空けて配されているように構成しても良い。
【００１４】
また、この発明において、第１のレンズ、第２のレンズおよび開口絞りが一体的に構成されているように構成しても良い。このような構成は、第１のレンズ、第２のレンズおよび開口絞りの相対位置精度が向上させることができ、発光素子からの光を適切に結像して、良好な露光動作に資するものである。
【００１５】
より具体的には、一方面に第１のレンズが配された第２の基板と、一方面に第２のレンズが配された第３の基板とを備え、開口絞りは、第２の基板の他方面と第３の基板の他方面とに挟まれた状態で、第２の基板の一方面と第３の基板の一方面と接着されているように構成しても良い。
【００１６】
また、開口絞りの具体的構成としては種々の態様を採用可能であるが、例えば、開口絞りは、第１の基板の他方面あるいは第２の基板の他方面に蒸着により形成されても良い。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明を適用可能な画像形成装置の一例を示す図。
【図２】図１の装置の電気的構成を示すブロック図。
【図３】本発明を適用可能なラインヘッドの一例を示す図。
【図４】本発明を適用可能なラインヘッドの一例を示す図。
【図５】本発明を適用可能なラインヘッドの一例を示す図。
【図６】ラインヘッドの変形例を示す図。
【図７】ラインヘッドの変形例を示す図。
【図８】図７に示した結像光学系の光学諸元を表として示す図。
【図９】図７の結像光学系のレンズデータを示す図。
【図１０】ＸＹ多項式面を定義する式を示す図。
【図１１】ＸＹ多項式面であるＳ3面の形状を与える定数を表として示す図。
【図１２】ＸＹ多項式面であるＳ7面の形状を与える定数を表として示す図。
【図１３】ＸＹ多項式面であるＳ8面の形状を与える定数を表として示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
第１実施形態
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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が備える発光素子、開口絞りおよびレンズの位置関係を、レンズが構成する結像光学系の光軸方向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ＬＳが一点鎖線で記載されているが、これらは、発光素子Ｅと開口ＡpとレンズＬＳとが光軸方向Ｄoaにおいて異なる位置にあることを考慮したものである。なお、レンズに付された符号ＬＳは、後述するレンズＬＳ1、ＬＳ2、ＬＳ3それぞれの符号をまとめて表記したものである。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。この発光素子グループＥＧは、主走査方向ＭＤに幅Ｗegを有している。なお、発光素子グループＥＧの幅Ｗegは、発光素子グループＥＧの主走査方向ＭＤの両端にある発光素子グループそれぞれの幾何重心間の主走査方向ＭＤへの距離として求めることができる。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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の幅Ｗegよりも短い直径Ｗlsの円形状を有するとともに（Ｗeg＞Ｗls）、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。
【００４４】
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、光透過製のガラス平板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。
【００４５】
また、レンズアレイＬＡ1、ＬＡ2の間には、レンズＬＳ1、ＬＳ2、ＬＳ3の直径Ｗlsよりも短い直径Ｗap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。
【００４６】
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ＬＡ3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ＬＡ3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。
【００４７】
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。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。
【００４８】
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。
【００４９】
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Ｗeg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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
以上のように本実施形態では、主走査方向ＭＤに幅Ｗegを有する発光素子グループＥＧの両端に配置された発光素子（第１および第２の発光素子）から発光されて、レンズＬＳ1、ＬＳ2を透過した光により露光動作を実行する。このとき、主走査方向ＭＤにおいて、レンズＬＳ1、ＬＳ2の長さＷlsは、発光素子グループＥＧの幅Ｗegより短い。このような構成では、開口絞り２９５（の開口Ａp）から発光素子グループＥＧ両端の発光素子Ｅを見込む角度が大きくなってしまう場合があった。このような問題に対応するため、この実施形態では、開口絞り２９５を、発光素子グループＥＧとレンズＬＳ1の間ではなくて、レンズＬＳ1とレンズＬＳ2の間に配置している。このように、発光素子グループＥＧ、レンズＬＳ1、開口絞り２９５およびレンズＬＳ2をこの順番で配した場合、発光素子グループＥＧ両端の発光素子Ｅと開口絞り２９５の間を大きく取ることができ、その結果、開口絞り２９５から当該発光素子Ｅを見込む角度を抑えることができる。したがって、発光素子Ｅからの光を適切に結像して、良好な露光動作が実現可能となっている。
【００５４】
ちなみに、この実施形態では、遮光部材２９７を設けているが、遮光部材２９７の導光孔２９７１を、発光素子ＥからレンズＬＳ1に向けて配するにあたっては、遮光部材２９７の導光孔２９７１の周縁部とのレンズＬＳ1との干渉を防止することが好適となる。このような事情があるのに対して、この実施形態では、発光素子グループＥＧの幅ＷegよりもレンズＬＳ1は短く構成されている。つまり、このように小さいレンズＬＳ1を用いた構成では、主走査方向ＭＤに並ぶレンズＬＳ1の間に間隔ＣＬを容易に設けることができる。そこで、この特質を活かして、主走査方向ＭＤに並ぶレンズＬＳ1の間には間隔ＣＬが設けられており、遮光部材２９７の導光孔２９７１の周縁部が間隔ＣＬに配されている。このように、遮光部材２９７の導光孔２９７１の周縁部をレンズＬＳ1の間隔ＣＬに配することで、遮光部材２９７の導光孔２９７１の周縁部とレンズＬＳ1との干渉を防止することが可能となっている。
【００５５】
なお、上述のように、発光素子グループＥＧが一方面に配されるとともに、当該一方面をレンズＬＳ1に向けて配されたヘッド基板２９３を備えた構成では、ヘッド基板２９３に配された発光素子グループＥＧと遮光部材２９７との干渉を抑えておくことも好適となる。そこで、この実施形態のように、遮光部材２９７を、ヘッド基板２９３に対して隙間を空けて配しても良い。
【００５６】
また、この実施形態のように、レンズＬＳ1、レンズＬＳ2および開口絞り２９５を一体的に構成することで、レンズＬＳ1、レンズＬＳ2および開口絞り２９５の開口Ａpの相対位置精度が向上させることができ、発光素子Ｅからの光を適切に結像して、良好な露光動作行なうにあたって有利となる。
【００５７】
第２実施形態
続いて、図６〜図１３を用いて、ラインヘッド２９の構成の変形例について説明する。図６は、ラインヘッドの変形例を示す図であり、特に、変形例にかかるラインヘッド２９が備える発光素子、開口絞りおよびレンズの位置関係を、レンズが構成する結像光学系の光軸方向Ｄoaから見た平面図を示している。なお、図６での表記は、図３でのそれに倣っている。図７は、ラインヘッドの変形例を示す図であり、特に、ラインヘッド２９が備える結像光学系の光線の軌跡を示している。また、図８は、図７に示した結像光学系の光学諸元を表として示す図である。図９は、図７の結像光学系のレンズデータを示す図である。図１０は、ＸＹ多項式面を定義する式を示す図である。図１１は、ＸＹ多項式面であるＳ3面の形状を与える定数を表として示す図である。図１２は、ＸＹ多項式面であるＳ7面の形状を与える定数を表として示す図である。図１３は、ＸＹ多項式面であるＳ8面の形状を与える定数を表として示す図である。
【００５８】
図６に示すように、この変形例では、複数の発光素子グループＥＧが主走査方向ＭＤに２行千鳥で並んでいる。そして、図７に示すように、この変形例では、発光素子グループＥＧの各発光素子Ｅはヘッド基板２９３の裏面に形成されており、いわゆるボトムエミッション型の有機ＥＬ素子で構成されている。また、図８に示すように、図７の光線図は、光の波長を６９０[nm]として求められており、結像光学系の光学倍率は−１倍である。また、主走査方向ＭＤにおける発光素子グループＥＧの幅Ｗegは、２．７[mm]（＝物体高×２）となっている。特にこの実施形態では、光学倍率の絶対値が「１」であるため、Ｗeg＝Ｄgとなっている。さらに、レンズＬＳ1、ＬＳ2は１．７[mm]の直径を有している。一方、図８では特に示していないが、レンズＬＳ3は、主走査方向ＭＤにおいて発光素子グループＥＧの幅Ｗegよりも広い。また、レンズＬＳ1、ＬＳ2の間に配置された開口Ａpによって、結像光学系の像側がテレセントリックになっている。
【００５９】
そして、この実施形態においても、開口絞り２９５を、発光素子グループＥＧとレンズＬＳ1の間ではなくて、レンズＬＳ1とレンズＬＳ2の間に配置している。このように、発光素子グループＥＧ、レンズＬＳ1、開口絞り２９５およびレンズＬＳ2をこの順番で配した場合、発光素子グループＥＧ両端の発光素子Ｅと開口絞り２９５の間を大きく取ることができ、その結果、開口絞り２９５の開口Ａpから当該発光素子Ｅを見込む角度を抑えることができる。したがって、発光素子Ｅからの光を適切に結像して、良好な露光動作が実現可能となっている。
【００６０】
その他
以上のように、上記第１・第２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、主走査方向ＭＤが本発明の「第１の方向」に相当し、主走査方向ＭＤにおける発光素子グループＥＧの幅Ｗegが本発明の「距離Ｌ」に相当する。
【００６１】
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、開口絞り２９５は薄い板状の部材で形成されていた。しかしながら、レンズアレイＬＡ1あるいはレンズアレイＬＡ2のガラス基板の他方面に蒸着することで、開口絞り２９５を形成しても良い。このように蒸着により形成した場合、開口絞り２９５とレンズＬＳ1、ＬＳ2の位置関係が温度変動等があっても安定するため、良好な露光動作にとって有利となる。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【符号の説明】
【００６８】
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、 ＬＳ、ＬＳ1、ＬＳ2、ＬＳ3…レンズ、 ＬＧＤ…長手方向、 ＬＴＤ…幅方向、 ＭＤ…主走査方向、 ＳＤ…副走査方向
【技術分野】
【０００１】
この発明は、発光素子が射出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。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１では、複数の結像光学系を主走査方向に並べるとともに、各結像光学系に対向して発光素子グループを配置した露光ヘッド（ラインヘッド）が記載されている。この発光素子グループは、複数の発光素子を主走査方向に並べたものである。また、発光素子グループとこれに対向する結像光学系の間には開口絞りが設けられている。したがって、発光素子グループを構成する各発光素子が射出した光は、開口絞りによって絞られた後に結像光学系によって結像されて、露光に供することとなる。
【０００３】
ところで、発光素子グループからの光を結像する結像光学系は、光軸方向に並ぶ２枚のレンズから構成されている。より具体的には、ガラス平板の両面それぞれにおいて、複数のレンズが主走査方向に並んで配置されて、レンズアレイが形成されている。そして、ガラス平板の両面に形成された２枚のレンズから１つの結像光学系が構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２０１１２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような構成では、レンズアレイの加工の手間やコストを削減するために、ガラス基板の両面それぞれにおいて主走査方向に並ぶレンズの枚数を抑えることが適当となる。ただし、露光ヘッド全体での発光素子の個数をそのままにレンズの枚数を減らすとなると、１つのレンズに対向する発光素子の個数を増やす必要があり、その結果、主走査方向における発光素子グループの幅が広がることとなる。
【０００６】
これに対して、結像光学系を構成する２枚のレンズと発光素子グループとの間には、開口絞りが設けられている。したがって、主走査方向において発光素子グループの幅が広がってレンズの長さ（径）よりも大きくなると、開口絞りから発光素子グループ端部にある発光素子を見込む角度が過大となってしまい、その結果、当該発光素子からの光を適切に結像できず、良好な露光動作が実行できないおそれがあった。
【０００７】
この発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、開口絞りから発光素子を見込む角度を抑えることで、当該発光素子からの光を適切に結像して、良好な露光動作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】
【０００８】
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の発光素子と、第１の発光素子から第１の方向に距離Ｌを有して配された第２の発光素子と、第１の発光素子および第２の発光素子が発光する光が透過するとともに第１の方向に距離Ｌより短い長さの第１のレンズと、第１のレンズを通過した光が透過するとともに第１の方向に距離Ｌより短い長さの第２のレンズと、第１のレンズと第２のレンズの間に配設された開口絞りと、を備えることを特徴としている。
【０００９】
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、第１の発光素子と、第１の発光素子から第１の方向に距離Ｌを有して配された第２の発光素子と、第１の発光素子および第２の発光素子が発光する光が透過するとともに第１の方向に距離Ｌより短い長さの第１のレンズと、第１のレンズを通過した光が透過するとともに第１の方向に距離Ｌより短い長さの第２のレンズと、第１のレンズと第２のレンズの間に配設された開口絞りと、を有する露光ヘッドと、第１の発光素子および第２の発光素子から発光されて第１のレンズおよび第２のレンズを透過した光により潜像が形成される潜像担持体と、を備えることを特徴としている。
【００１０】
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の方向に距離Ｌを空けて配された第１および第２の発光素子から発光されて、第１および第２のレンズを透過した光により露光動作を実行する。また、第１の方向において第１および第２のレンズの長さは、第１・第２の発光素子の間の距離Ｌより短い。そして、上述のとおり、このような構成では、発光素子と第１のレンズの間に配された開口絞りから発光素子を見込む角度が大きくなってしまう場合があった。このような問題に対応するため、この発明では、開口絞りを、発光素子と第１のレンズの間ではなくて、第１のレンズと第２のレンズの間に配している。このように、発光素子、第１のレンズ、開口絞りおよび第２のレンズをこの順番で配した場合、発光素子と開口絞りの間を大きく取ることができ、その結果、開口絞りから発光素子を見込む角度を抑えることができる。したがって、発光素子からの光を適切に結像して、良好な露光動作が実現可能となっている。
【００１１】
ところで、この発明のように、発光素子と第１のレンズの間に開口絞りを設けない構成では、いわゆる迷光といった不要光が第１のレンズへ入射する場合が考えられる。そこで、第１の発光素子および第２の発光素子と第１のレンズとの間に設けられて、第１の発光素子および第２の発光素子から第１のレンズに向かう孔を有する遮光部材を備えるように構成しても良い。このような構成は、発光素子と第１のレンズの間に遮光部材を配することで、第１のレンズへの迷光の入射を抑えることができ、良好な露光動作に資するものである。
【００１２】
ちなみに、遮光部材の孔を、発光素子から第１のレンズに向けて配するにあたっては、遮光部材の孔の周縁部と第１のレンズとの干渉を防止することが好適となる。このような事情があるのに対して、この発明では、第１の方向において第１および第２の発光素子の間の距離Ｌよりも第１のレンズは短く構成されている。このように小さい第１のレンズを用いた構成では、第１の方向に配される第１のレンズの間に間隔を容易に設けることができる。そこで、この特質を活かして、次のように構成しても良い。すなわち、第１の方向に配される第１のレンズの間には間隔が設けられており、遮光部材の孔の周縁部が間隔に配されているように構成すると良い。このように、遮光部材の孔の周縁部を第１のレンズの間隔に配することで、遮光部材の孔の周縁部と第１のレンズとの干渉を防止することができる。
【００１３】
なお、第１の発光素子および第２の発光素子が一方面に配されるとともに、当該一方面を第１のレンズに向けて配された第１の基板を備えた構成では、第１の基板に配された発光素子と遮光部材との干渉を抑えておくことも好適となる。そこで、遮光部材は、第１の基板に対して隙間を空けて配されているように構成しても良い。
【００１４】
また、この発明において、第１のレンズ、第２のレンズおよび開口絞りが一体的に構成されているように構成しても良い。このような構成は、第１のレンズ、第２のレンズおよび開口絞りの相対位置精度が向上させることができ、発光素子からの光を適切に結像して、良好な露光動作に資するものである。
【００１５】
より具体的には、一方面に第１のレンズが配された第２の基板と、一方面に第２のレンズが配された第３の基板とを備え、開口絞りは、第２の基板の他方面と第３の基板の他方面とに挟まれた状態で、第２の基板の一方面と第３の基板の一方面と接着されているように構成しても良い。
【００１６】
また、開口絞りの具体的構成としては種々の態様を採用可能であるが、例えば、開口絞りは、第１の基板の他方面あるいは第２の基板の他方面に蒸着により形成されても良い。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明を適用可能な画像形成装置の一例を示す図。
【図２】図１の装置の電気的構成を示すブロック図。
【図３】本発明を適用可能なラインヘッドの一例を示す図。
【図４】本発明を適用可能なラインヘッドの一例を示す図。
【図５】本発明を適用可能なラインヘッドの一例を示す図。
【図６】ラインヘッドの変形例を示す図。
【図７】ラインヘッドの変形例を示す図。
【図８】図７に示した結像光学系の光学諸元を表として示す図。
【図９】図７の結像光学系のレンズデータを示す図。
【図１０】ＸＹ多項式面を定義する式を示す図。
【図１１】ＸＹ多項式面であるＳ3面の形状を与える定数を表として示す図。
【図１２】ＸＹ多項式面であるＳ7面の形状を与える定数を表として示す図。
【図１３】ＸＹ多項式面であるＳ8面の形状を与える定数を表として示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
第１実施形態
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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が備える発光素子、開口絞りおよびレンズの位置関係を、レンズが構成する結像光学系の光軸方向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ＬＳが一点鎖線で記載されているが、これらは、発光素子Ｅと開口ＡpとレンズＬＳとが光軸方向Ｄoaにおいて異なる位置にあることを考慮したものである。なお、レンズに付された符号ＬＳは、後述するレンズＬＳ1、ＬＳ2、ＬＳ3それぞれの符号をまとめて表記したものである。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。この発光素子グループＥＧは、主走査方向ＭＤに幅Ｗegを有している。なお、発光素子グループＥＧの幅Ｗegは、発光素子グループＥＧの主走査方向ＭＤの両端にある発光素子グループそれぞれの幾何重心間の主走査方向ＭＤへの距離として求めることができる。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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の幅Ｗegよりも短い直径Ｗlsの円形状を有するとともに（Ｗeg＞Ｗls）、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。
【００４４】
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、光透過製のガラス平板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。
【００４５】
また、レンズアレイＬＡ1、ＬＡ2の間には、レンズＬＳ1、ＬＳ2、ＬＳ3の直径Ｗlsよりも短い直径Ｗap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。
【００４６】
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ＬＡ3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ＬＡ3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。
【００４７】
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。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。
【００４８】
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。
【００４９】
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Ｗeg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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
以上のように本実施形態では、主走査方向ＭＤに幅Ｗegを有する発光素子グループＥＧの両端に配置された発光素子（第１および第２の発光素子）から発光されて、レンズＬＳ1、ＬＳ2を透過した光により露光動作を実行する。このとき、主走査方向ＭＤにおいて、レンズＬＳ1、ＬＳ2の長さＷlsは、発光素子グループＥＧの幅Ｗegより短い。このような構成では、開口絞り２９５（の開口Ａp）から発光素子グループＥＧ両端の発光素子Ｅを見込む角度が大きくなってしまう場合があった。このような問題に対応するため、この実施形態では、開口絞り２９５を、発光素子グループＥＧとレンズＬＳ1の間ではなくて、レンズＬＳ1とレンズＬＳ2の間に配置している。このように、発光素子グループＥＧ、レンズＬＳ1、開口絞り２９５およびレンズＬＳ2をこの順番で配した場合、発光素子グループＥＧ両端の発光素子Ｅと開口絞り２９５の間を大きく取ることができ、その結果、開口絞り２９５から当該発光素子Ｅを見込む角度を抑えることができる。したがって、発光素子Ｅからの光を適切に結像して、良好な露光動作が実現可能となっている。
【００５４】
ちなみに、この実施形態では、遮光部材２９７を設けているが、遮光部材２９７の導光孔２９７１を、発光素子ＥからレンズＬＳ1に向けて配するにあたっては、遮光部材２９７の導光孔２９７１の周縁部とのレンズＬＳ1との干渉を防止することが好適となる。このような事情があるのに対して、この実施形態では、発光素子グループＥＧの幅ＷegよりもレンズＬＳ1は短く構成されている。つまり、このように小さいレンズＬＳ1を用いた構成では、主走査方向ＭＤに並ぶレンズＬＳ1の間に間隔ＣＬを容易に設けることができる。そこで、この特質を活かして、主走査方向ＭＤに並ぶレンズＬＳ1の間には間隔ＣＬが設けられており、遮光部材２９７の導光孔２９７１の周縁部が間隔ＣＬに配されている。このように、遮光部材２９７の導光孔２９７１の周縁部をレンズＬＳ1の間隔ＣＬに配することで、遮光部材２９７の導光孔２９７１の周縁部とレンズＬＳ1との干渉を防止することが可能となっている。
【００５５】
なお、上述のように、発光素子グループＥＧが一方面に配されるとともに、当該一方面をレンズＬＳ1に向けて配されたヘッド基板２９３を備えた構成では、ヘッド基板２９３に配された発光素子グループＥＧと遮光部材２９７との干渉を抑えておくことも好適となる。そこで、この実施形態のように、遮光部材２９７を、ヘッド基板２９３に対して隙間を空けて配しても良い。
【００５６】
また、この実施形態のように、レンズＬＳ1、レンズＬＳ2および開口絞り２９５を一体的に構成することで、レンズＬＳ1、レンズＬＳ2および開口絞り２９５の開口Ａpの相対位置精度が向上させることができ、発光素子Ｅからの光を適切に結像して、良好な露光動作行なうにあたって有利となる。
【００５７】
第２実施形態
続いて、図６〜図１３を用いて、ラインヘッド２９の構成の変形例について説明する。図６は、ラインヘッドの変形例を示す図であり、特に、変形例にかかるラインヘッド２９が備える発光素子、開口絞りおよびレンズの位置関係を、レンズが構成する結像光学系の光軸方向Ｄoaから見た平面図を示している。なお、図６での表記は、図３でのそれに倣っている。図７は、ラインヘッドの変形例を示す図であり、特に、ラインヘッド２９が備える結像光学系の光線の軌跡を示している。また、図８は、図７に示した結像光学系の光学諸元を表として示す図である。図９は、図７の結像光学系のレンズデータを示す図である。図１０は、ＸＹ多項式面を定義する式を示す図である。図１１は、ＸＹ多項式面であるＳ3面の形状を与える定数を表として示す図である。図１２は、ＸＹ多項式面であるＳ7面の形状を与える定数を表として示す図である。図１３は、ＸＹ多項式面であるＳ8面の形状を与える定数を表として示す図である。
【００５８】
図６に示すように、この変形例では、複数の発光素子グループＥＧが主走査方向ＭＤに２行千鳥で並んでいる。そして、図７に示すように、この変形例では、発光素子グループＥＧの各発光素子Ｅはヘッド基板２９３の裏面に形成されており、いわゆるボトムエミッション型の有機ＥＬ素子で構成されている。また、図８に示すように、図７の光線図は、光の波長を６９０[nm]として求められており、結像光学系の光学倍率は−１倍である。また、主走査方向ＭＤにおける発光素子グループＥＧの幅Ｗegは、２．７[mm]（＝物体高×２）となっている。特にこの実施形態では、光学倍率の絶対値が「１」であるため、Ｗeg＝Ｄgとなっている。さらに、レンズＬＳ1、ＬＳ2は１．７[mm]の直径を有している。一方、図８では特に示していないが、レンズＬＳ3は、主走査方向ＭＤにおいて発光素子グループＥＧの幅Ｗegよりも広い。また、レンズＬＳ1、ＬＳ2の間に配置された開口Ａpによって、結像光学系の像側がテレセントリックになっている。
【００５９】
そして、この実施形態においても、開口絞り２９５を、発光素子グループＥＧとレンズＬＳ1の間ではなくて、レンズＬＳ1とレンズＬＳ2の間に配置している。このように、発光素子グループＥＧ、レンズＬＳ1、開口絞り２９５およびレンズＬＳ2をこの順番で配した場合、発光素子グループＥＧ両端の発光素子Ｅと開口絞り２９５の間を大きく取ることができ、その結果、開口絞り２９５の開口Ａpから当該発光素子Ｅを見込む角度を抑えることができる。したがって、発光素子Ｅからの光を適切に結像して、良好な露光動作が実現可能となっている。
【００６０】
その他
以上のように、上記第１・第２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、主走査方向ＭＤが本発明の「第１の方向」に相当し、主走査方向ＭＤにおける発光素子グループＥＧの幅Ｗegが本発明の「距離Ｌ」に相当する。
【００６１】
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、開口絞り２９５は薄い板状の部材で形成されていた。しかしながら、レンズアレイＬＡ1あるいはレンズアレイＬＡ2のガラス基板の他方面に蒸着することで、開口絞り２９５を形成しても良い。このように蒸着により形成した場合、開口絞り２９５とレンズＬＳ1、ＬＳ2の位置関係が温度変動等があっても安定するため、良好な露光動作にとって有利となる。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【符号の説明】
【００６８】
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、 ＬＳ、ＬＳ1、ＬＳ2、ＬＳ3…レンズ、 ＬＧＤ…長手方向、 ＬＴＤ…幅方向、 ＭＤ…主走査方向、 ＳＤ…副走査方向
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の発光素子と、
前記第１の発光素子から第１の方向に距離Ｌを有して配された第２の発光素子と、
前記第１の発光素子および前記第２の発光素子が発光する光が透過するとともに前記第１の方向に前記距離Ｌより短い長さの第１のレンズと、
第１のレンズを通過した光が透過するとともに前記第１の方向に前記距離Ｌより短い長さの第２のレンズと、
前記第１のレンズと前記第２のレンズの間に配設された開口絞りと、
を備えることを特徴とする露光ヘッド。
【請求項２】
前記第１の発光素子および前記第２の発光素子と前記第１のレンズとの間に設けられて、前記第１の発光素子および前記第２の発光素子から前記第１のレンズに向かう孔を有する遮光部材を備える請求項１に記載の露光ヘッド。
【請求項３】
前記第１の方向に配される前記第１のレンズの間には間隔が設けられており、前記遮光部材の前記孔の周縁部が前記間隔に配されている請求項２に記載の露光ヘッド。
【請求項４】
前記第１の発光素子および前記第２の発光素子が一方面に配されるとともに、当該一方面を前記第１のレンズに向けて配された第１の基板を備え、前記遮光部材は、前記第１の基板に対して隙間を空けて配されている請求項１ないし３のいずれか一項に記載の露光ヘッド。
【請求項５】
前記第１のレンズ、前記第２のレンズおよび前記開口絞りが一体的に構成されている請求項１ないし４のいずれか一項に記載の露光ヘッド。
【請求項６】
一方面に前記第１のレンズが配された第２の基板と、一方面に前記第２のレンズが配された第３の基板とを備え、前記開口絞りは、前記第２の基板の他方面と前記第３の基板の他方面とに挟まれた状態で、前記第２の基板の一方面と前記第３の基板の一方面と接着されている請求項５に記載の露光ヘッド。
【請求項７】
前記開口絞りは、前記第１の基板の他方面あるいは前記第２の基板の他方面に蒸着により形成されている請求項６に記載の露光ヘッド。
【請求項８】
第１の発光素子と、前記第１の発光素子から第１の方向に距離Ｌを有して配された第２の発光素子と、前記第１の発光素子および前記第２の発光素子が発光する光が透過するとともに前記第１の方向に前記距離Ｌより短い長さの第１のレンズと、第１のレンズを通過した光が透過するとともに前記第１の方向に前記距離Ｌより短い長さの第２のレンズと、前記第１のレンズと前記第２のレンズの間に配設された開口絞りと、を有する露光ヘッドと、
前記第１の発光素子および前記第２の発光素子から発光されて前記第１のレンズおよび前記第２のレンズを透過した光により潜像が形成される潜像担持体と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
第１の発光素子と、
前記第１の発光素子から第１の方向に距離Ｌを有して配された第２の発光素子と、
前記第１の発光素子および前記第２の発光素子が発光する光が透過するとともに前記第１の方向に前記距離Ｌより短い長さの第１のレンズと、
第１のレンズを通過した光が透過するとともに前記第１の方向に前記距離Ｌより短い長さの第２のレンズと、
前記第１のレンズと前記第２のレンズの間に配設された開口絞りと、
を備えることを特徴とする露光ヘッド。
【請求項２】
前記第１の発光素子および前記第２の発光素子と前記第１のレンズとの間に設けられて、前記第１の発光素子および前記第２の発光素子から前記第１のレンズに向かう孔を有する遮光部材を備える請求項１に記載の露光ヘッド。
【請求項３】
前記第１の方向に配される前記第１のレンズの間には間隔が設けられており、前記遮光部材の前記孔の周縁部が前記間隔に配されている請求項２に記載の露光ヘッド。
【請求項４】
前記第１の発光素子および前記第２の発光素子が一方面に配されるとともに、当該一方面を前記第１のレンズに向けて配された第１の基板を備え、前記遮光部材は、前記第１の基板に対して隙間を空けて配されている請求項１ないし３のいずれか一項に記載の露光ヘッド。
【請求項５】
前記第１のレンズ、前記第２のレンズおよび前記開口絞りが一体的に構成されている請求項１ないし４のいずれか一項に記載の露光ヘッド。
【請求項６】
一方面に前記第１のレンズが配された第２の基板と、一方面に前記第２のレンズが配された第３の基板とを備え、前記開口絞りは、前記第２の基板の他方面と前記第３の基板の他方面とに挟まれた状態で、前記第２の基板の一方面と前記第３の基板の一方面と接着されている請求項５に記載の露光ヘッド。
【請求項７】
前記開口絞りは、前記第１の基板の他方面あるいは前記第２の基板の他方面に蒸着により形成されている請求項６に記載の露光ヘッド。
【請求項８】
第１の発光素子と、前記第１の発光素子から第１の方向に距離Ｌを有して配された第２の発光素子と、前記第１の発光素子および前記第２の発光素子が発光する光が透過するとともに前記第１の方向に前記距離Ｌより短い長さの第１のレンズと、第１のレンズを通過した光が透過するとともに前記第１の方向に前記距離Ｌより短い長さの第２のレンズと、前記第１のレンズと前記第２のレンズの間に配設された開口絞りと、を有する露光ヘッドと、
前記第１の発光素子および前記第２の発光素子から発光されて前記第１のレンズおよび前記第２のレンズを透過した光により潜像が形成される潜像担持体と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−１８７７３２（Ｐ２０１２−１８７７３２Ａ）
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５１０６２（Ｐ２０１１−５１０６２）
【出願日】平成２３年３月９日（２０１１．３．９）
【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２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月９日（２０１１．３．９）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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