露光ヘッド、画像形成装置
【課題】３枚のレンズで結像光学系を構成し、物体側の２枚のレンズのレンズ間隔を、大きくとりつつも正確に規定することを可能とする。
【解決手段】光を発光する発光素子と、発光素子が発光した光を透過する凸形状の第１のレンズ、及び第１のレンズを発光素子と対向する面で支持する第１の光透過性基板を有する第１のレンズアレイと、第１のレンズを透過した光が透過する凸形状の第２のレンズ、及び第２のレンズを発光素子と対向する面の反対の面で支持する第２の光透過性基板を有する第２のレンズアレイと、第２のレンズを透過した光が透過する第３のレンズを有する第３のレンズ、及び第３のレンズを支持する第３の光透過性基板を有する第３のレンズアレイと、第１のレンズを透過した光を絞る開口絞りを有し、第１のレンズアレイと第２のレンズアレイとに挟まれて配設されたスペーサーと、を備える。
【解決手段】光を発光する発光素子と、発光素子が発光した光を透過する凸形状の第１のレンズ、及び第１のレンズを発光素子と対向する面で支持する第１の光透過性基板を有する第１のレンズアレイと、第１のレンズを透過した光が透過する凸形状の第２のレンズ、及び第２のレンズを発光素子と対向する面の反対の面で支持する第２の光透過性基板を有する第２のレンズアレイと、第２のレンズを透過した光が透過する第３のレンズを有する第３のレンズ、及び第３のレンズを支持する第３の光透過性基板を有する第３のレンズアレイと、第１のレンズを透過した光を絞る開口絞りを有し、第１のレンズアレイと第２のレンズアレイとに挟まれて配設されたスペーサーと、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を３枚のレンズにより結像する露光ヘッドおよび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には、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り、各結像光学系は、対向する発光素子グループの発光素子が射出する光を結像して、感光体ドラム表面に光のスポットを形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１２５８３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
また、特許文献１の図１２には、３枚のレンズで結像光学系を構成した露光ヘッドが記載されている。具体的には、この結像光学系は、物体側（発光素子側）に凸のレンズを３枚並べた構成を備えている。このような構成では、物体側の２枚のレンズのレンズ間隔を大きく取ることが、収差を補正するのに有利となる。しかしながら、このレンズ間隔は、大きくなるにつれて、正確に規定することが困難になる場合があった。
【０００５】
この発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、３枚のレンズで結像光学系を構成した露光ヘッドおよび当該露光ヘッドを用いた画像形成装置において、物体側の２枚のレンズのレンズ間隔を、大きくとりつつも正確に規定することを可能とする技術の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明にかかる露光ヘッドは、上記目的を達成するために、光を発光する発光素子と、発光素子が発光した光を透過する凸形状の第１のレンズ、及び第１のレンズを発光素子と対向する面で支持する第１の光透過性基板を有する第１のレンズアレイと、第１のレンズを透過した光が透過する凸形状の第２のレンズ、及び第２のレンズを発光素子と対向する面の反対の面で支持する第２の光透過性基板を有する第２のレンズアレイと、第２のレンズを透過した光が透過する第３のレンズを有する第３のレンズ、及び第３のレンズを支持する第３の光透過性基板を有する第３のレンズアレイと、第１のレンズを透過した光を絞る開口絞りを有し、第１のレンズアレイと第２のレンズアレイとに挟まれて配設されたスペーサーと、を備えることを特徴としている。
【０００７】
また、この発明にかかる画像形成装置は、上記目的を達成するために、潜像が形成される潜像担持体と、光を発光する発光素子と、発光素子が発光した光を透過する凸形状の第１のレンズ及び第１のレンズを発光素子と対向する面で支持する第１の光透過性基板を有する第１のレンズアレイと、第１のレンズを透過した光が透過する凸形状の第２のレンズ及び第２のレンズを発光素子と対向する面の反対の面で支持する第２の光透過性基板を有する第２のレンズアレイと、第２のレンズを透過した光が透過する第３のレンズを有する第３のレンズ及び第３のレンズを支持する第３の光透過性基板を有する第３のレンズアレイと、第１のレンズを透過した光を絞る開口絞りを有して第１のレンズアレイと第２のレンズアレイとに挟まれて配設されたスペーサーと、を備えて、潜像担持体に潜像を形成する露光ヘッドと、潜像担持体に形成された潜像を現像する現像部と、を有することを特徴としている。
【０００８】
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、発光素子側から、第１・第２・第３のレンズがこの順番で配置されている。このとき、第１のレンズは、発光素子側に凸であって、発光素子の反対側から、平板状の第１の光透過性基板で支持されている。また、第２のレンズは、発光素子の反対側に凸であって、発光素子の側から、平板状の第２の光透過性基板で支持されている。そして、この発明は、第１の光透過性基板と第２の光透過性基板とで光透過性のスペーサーを挟んだ構成を備えている。したがって、このスペーサーによって、第１のレンズと第２のレンズとの面間隔を大きくとりつつも正確に規定することが可能となり、その結果、適切な収差補正が実現可能となる。しかも、このスペーサーには開口絞りが設けられているため、この収差補正をより適切に実行することができる。
【０００９】
このとき、スペーサーはガラス基板を有し、開口絞りはガラス基板に接着されているように露光ヘッドを構成しても良い。
【００１０】
なお、光透過性基板やレンズの構成は種々のものが採用可能である。そこで、第１の光透過性基板、第２の光透過性基板および第３の光透過性基板はガラスで構成されても良い。また、第１のレンズ、第２のレンズおよび第３のレンズは樹脂レンズであっても良い。そこで、第１の光透過性基板、第２の光透過性基板および第３の光透過性基板は、ガラス基板であっても良い。また、第１のレンズ、第２のレンズおよび第３のレンズは樹脂レンズであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【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】結像光学系の一例による結像動作を示す光線図。
【図７】図６に例示した結像光学系のレンズデータを表として示す図。
【図８】非球面（ＸＹ多項式面）の定義式を示す図。
【図９】図６に例示した結像光学系のレンズ面形状を与える係数を表として示す図。
【図１０】レンズアレイＬＡ1、ＬＡ2の間の構成の変形例を模式的に示した分解図。
【図１１】レンズアレイＬＡ1、ＬＡ2の間の構成の変形例を模式的に示した分解図。
【図１２】レンズアレイＬＡ1、ＬＡ2の間の構成の変形例を模式的に示した分解図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
以上が画像形成装置の概略構成である。続いて、本実施形態にかかる画像形成装置に適用可能なラインヘッド２９の詳細について説明する。図３、図４および図５は、本発明を適用可能なラインヘッドの一例を示す図である。特に、図３は、ラインヘッド２９が備えるヘッド基板を光軸方向Ｄoaから見た平面図であり、図４は、ラインヘッド２９の部分斜視図であり、図５は、ラインヘッド２９のＡ−Ａ線（図３の階段状の二点鎖線）における部分階段断面図であって、該断面をラインヘッド２９の長手方向ＬＧＤから見た場合に相当する。図３では、開口絞り２９５の開口Ａpが破線で記載されるとともに、レンズＬＳ1〜ＬＳ3が一点鎖線で記載されているが、これらは、ヘッド基板２９３上にある発光素子Ｅと、ヘッド基板２９３上にない開口ＡpおよびレンズＬＳ1〜ＬＳ3との位置関係を示すために記載されたものである。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
ラインヘッド２９では、複数（図１の例では３５個）の発光素子Ｅを長手方向ＬＧＤに２行千鳥で並べて、１個の発光素子グループＥＧが構成されている。さらに、ラインヘッド２９では、複数の発光素子グループＥＧが２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２×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、２行の発光素子グループ行ＧＲa、ＧＲb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。
【００３５】
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の表面２９３−hに形成されている。
【００３６】
上述のように配置された複数の発光素子グループＥＧそれぞれに対しては１つの結像光学系ＯＳが対向している。具体的には、この結像光学系ＯＳは、光軸方向Ｄoaに並ぶ３枚のレンズＬＳ1、ＬＳ2、ＬＳ3で構成されている。平面視において、これらレンズＬＳ1、ＬＳ2、ＬＳ3は、発光素子グループＥＧに近い方からこの順番で並んでいる。また、第１レンズＬＳ1は、物体側（発光素子グループＥＧ側）に凸であり、第２レンズＬＳ2は像側（感光体ドラム２１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。
【００３７】
このラインヘッド２９では、２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２行千鳥で並べたレンズアレイＬＡ1と、複数のレンズＬＳ2を２行千鳥で並べたレンズアレイＬＡ2と、複数のレンズＬＳ3を２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２×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、２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、平板形状を有して光透過性のガラス基板ＳＢに樹脂製のレンズＬＳ1（ＬＳ2、ＬＳ3）を形成することで構成することができる。
【００３８】
また、レンズアレイＬＡ1、ＬＡ2の間には、スペーサー２９４と開口絞り２９５とが配置されている。スペーサー２９４は、平板形状を有するガラス（ガラス基板）である。一方、開口絞り２９５は、レンズＬＳ1、ＬＳ2、ＬＳ3の直径よりも小さい直径の円形状の開口Ａpが貫通形成された、薄い平板により構成されている。この開口絞り２９５では、２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２行千鳥で並んでいる。そして、発光素子グループＥＧの各発光素子Ｅから射出した光は、開口絞り２９５により光量が規定されたのちに、レンズＬＳ1、ＬＳ2、ＬＳ3によって感光体ドラム２１表面に結像される。
【００３９】
そして、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、スペーサー２９４がレンズアレイＬＡ1のガラス基板ＳＢの他方面に配置され、開口絞り２９５がレンズアレイＬＡ2の他方面に配置された状態で、レンズアレイＬＡ１、スペーサー２９４、開口絞り２９５およびレンズアレイＬＡ2がこの順番で並んで積層されて、相互に接着されている。こうして、２枚のレンズアレイＬＡ1、ＬＡ2をスペーサー２９４および開口絞り２９５を介して貼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。
【００４０】
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。
【００４１】
より具体的には、ヘッド基板表面２９３−hの幅方向ＬＴＤの両端部それぞれには、複数のスペーサーＳＰ1が長手方向ＬＧＤに直線的に間隔を空けて並べられている。そして、幅方向ＬＴＤへスペーサーＳＰ1、ＳＰ1に架設された状態で、複数の板状光学部材２９８（レンズアレイＬＡ1、ＬＡ2）が長手方向ＬＧＤに並べられて、長尺レンズアレイが構成されている。また、これら複数の板状光学部材２９８表面の幅方向ＬＴＤの両端部それぞれには、複数のスペーサーＳＰ2が長手方向ＬＧＤに直線的に間隔を空けて並べられている。そして、幅方向ＬＴＤへスペーサーＳＰ2、ＳＰ2に架設された状態で、複数のレンズアレイＬＡ3が長手方向ＬＧＤに並べられて、１つの長尺レンズアレイが構成されている。
【００４２】
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２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２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が付されている。
【００４３】
このように、ラインヘッド２９では、複数の発光素子グループＥＧそれぞれに対して専用の結像光学系ＯＳが配置されている。このようなラインヘッド２９では、発光素子グループＥＧからの光は、当該発光素子グループＥＧに設けられた結像光学系ＯＳにのみ入射し、それ以外の結像光学系ＯＳに入射しないことが望ましい。そこで、ヘッド基板２９３の表面２９３−hとレンズアレイＬＡ1との間には、遮光部材２９７が設けられている。この遮光部材２９７は、発光素子グループＥＧから当該発光素子グループＥＧに対向する結像光学系ＯＳに向かう光を制限する機能を果たす。具体的には、遮光部材２９７には、発光素子グループＥＧからこれに対向する結像光学系ＯＳへと向かう導光孔２９７１が、光軸方向Ｄoaに貫通形成されている。導光孔２９７１は、発光素子グループＥＧの幅より短い直径を有する円柱形状の孔であり、その中心軸は結像光学系ＯＳの光軸ＯＡと概ね一致している。したがって、発光素子グループＥＧから射出された光のうち、遮光部材２９７の底面で遮られることなく導光孔２９７１を通過した光が、結像光学系ＯＳに入射することとなる。そして、結像光学系ＯＳは反転像かつ等倍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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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、底上部材２９９が設けられている。そして、遮光部材２９７は副走査方向ＳＤからこれら底上部材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。
【００４７】
上述のとおり、このラインヘッド２９では、発光素子グループＥＧに対して、レンズＬＳ1、開口Ａp、レンズＬＳ2、レンズＬＳ3がこの順番で光軸方向Ｄoaに並ぶ。したがって、発光素子グループＥＧ（の各発光素子Ｅ）が射出した光は、レンズＬＳ1、開口Ａp、レンズＬＳ2、ＬＳ3をこの順番で透過して、感光体ドラム２１の表面に結像される。こうして、発光素子グループＥＧの光が、結像光学系ＯＳに結像されて、感光体ドラム２１表面の所定範囲の露光を担う。
【００４８】
具体的には、１つの結像光学系ＯＳが２．６６７[mm]の露光を担当する。例えば、３３０[mm]の幅を露光するためには、１２４個のレンズＬＳ1（ＬＳ2、ＬＳ3）が形成されたレンズアレイＬＡ1（ＬＡ2、ＬＡ3）を用いる。レンズＬＳ1（ＬＳ2、ＬＳ3）のそれぞれは、主走査方向ＭＤに５．３３４[mm]ピッチで配列されたレンズ行が２行千鳥で配置されており、行の間隔Ｄtは、１．６[mm]となっている。一方、結像光学系ＯＳの像側はテレセントリックになっており、その結果、像面に最も近いレンズＬＳ3は、レンズＬＳ1、ＬＳ2に比べて外形が大きく、互いの周縁が接続されている（図３）。ただし、その周縁と、レンズＬＳ3の光線通過領域が干渉することはないように構成されている。
【００４９】
上記の構成では、１つの発光素子グループＥＧが２．６６７[mm]の領域の露光を担うため、１つの発光素子グループＥＧを構成する発光素子Ｅの個数は、解像度が１２００ｄｐｉ（dots per inch）のときは１２６個以上、２４００ｄｐｉのときは２５２個以上が必要となる。図６等で後述する結像光学系の倍率は−１倍（倒立等倍）なので、感光体ドラム２１上の結像スポットのピッチと発光素子グループＥＧでの発光素子Ｅのピッチは等しい。
【００５０】
この実施系形態のレンズＬＳ1、ＬＳ2、ＬＳ3の結像性能は非常に高いため、発光素子Ｅの大きさが小さければ、結像スポットも小さくなる。そのため、発光素子Ｅを１列に並べたとすると、発光素子Ｅの大きさはそのピッチよりはかなり小さくなる。したがって、感光体ドラム２１表面上の結像スポットもそのピッチに比べて小さいものになる。しかしながら、スポットの径はスポットのピッチより若干大きい方が望ましい。そこで、この実施形態では、発光素子Ｅを２列以上に並べて、発光素子Ｅの大きさを発光素子Ｅのピッチよりも同等かやや大きめの発光部の大きさにしている。
【００５１】
以上のような構成を具備する結像光学系の具体例としては、次のようなものが挙げられる。図６は、結像光学系の一例による結像動作を示す光線図である。図７は、図６に例示した結像光学系のレンズデータを表として示す図である。図８は、非球面（ＸＹ多項式面）の定義式を示す図である。図９は、図６に例示した結像光学系が有する各レンズ面の形状を与える係数を表として示す図である。
【００５２】
図６の光線図に示す光は、６２０[nm]の波長を有する。図６に示す例では、３面のアナモフィック非球面（レンズＬＳ1、ＬＳ2、ＬＳ3）を用いることで、各収差を良好に補正することが可能になっている。特に、レンズＬＳ1とレンズＬＳ2を開口絞り２９５の前後に適切な距離を隔てて配置し、かつレンズＬＳ1を物体側（光源側）に凸、レンズＬＳ2を像面側（感光体ドラム側）に凸にすることで、レンズＬＳ1、ＬＳ2の口径を抑えながら、良好な収差補正が可能となっている。また、最大像高にあたる光線の画角も抑えられているので、軸上位置などの誤差感度も低く抑えることができると同時に、シェーディング（中央と端部の光量差）も抑制できている。
【００５３】
また、レンズＬＳ1、ＬＳ2、ＬＳ3を有する各レンズアレイＬＡ1、ＬＡ2、ＬＡ3は、温度変動による伸縮を避けるために、ガラス基板ＳＢ上に樹脂でレンズ面が形成されている。樹脂のレンズ部分の成型は、金型あるいはスタンパーを用いて、樹脂にレンズ形状を転写・成型する。樹脂の成型方法は、一般的な射出成形、圧縮成型、光効果樹脂成型（２Ｐ＝Photo Polymer）などが可能である。特に紫外線で樹脂を硬化させる２Ｐ成型は、金型あるいはスタンパー上に樹脂を塗布するだけで給材でき、硬化も早いので生産性が高い。
【００５４】
この実施形態では、レンズＬＳ1とレンズＬＳ2との間にスペーサー２９４を介在させ、全部で３枚のガラス基板ＳＢ、ＳＢ、２９４を相互に接着している。したがって、ガラスの厚みを管理することで、レンズＬＳ1とレンズＬＳ2との面間隔を正確に管理することができる。また、２枚のレンズＬＳ1、ＬＳ2に対してアライメントマークを成型し、そのマークを基準にして相互に位置決めして貼り合わせるか、スペーサー２９４にもアライメントマークを設け、レンズＬＳ1、ＬＳ2のアライメントマークと合わせるように位置調整することで、面内方向の位置も正確に合わせることができる。このように２枚のレンズＬＳ1、ＬＳ2は、非常に高精度に貼り合わせることが可能である。特に、面間隔の精度を必要とするときは、両面研磨ガラスを基板に用いることも可能である。
【００５５】
また、レンズＬＳ1、ＬＳ2は、厚さ０．５[mm]のガラス基板ＳＢに成型されており、同じ厚みのスペーサー２９４を貼り合わせることで１．５[mm]の面間隔を確保できている。また、さらに厚いスペーサー２９４を用いれば、さらに面間隔を広げることが可能である。
【００５６】
以上説明したように、このように構成された実施形態では、発光素子Ｅ側から、レンズＬＳ1、ＬＳ2、ＬＳ3がこの順番で配置されている。このとき、レンズＬＳ1は、発光素子Ｅ側に凸であって、発光素子Ｅの反対側から、平板状のガラス基板ＳＢの一方面で支持されている。また、レンズＬＳ2は、発光素子Ｅの反対側に凸であって、発光素子Ｅの側から、平板状のガラス基板ＳＢの一方面で支持されている。そして、この実施形態は、レンズＬＳ1を支持するガラス基板ＳＢの他方面と、レンズＬＳ2を支持するガラス基板ＳＢの他方面とで、光透過性のスペーサー２９４を挟んだ構成を備えている。したがって、このスペーサー２９４によって、レンズＬＳ1とレンズＬＳ2との面間隔を大きくとりつつも正確に規定することが可能となり、その結果、適切な収差補正が実現可能となる。しかも、このスペーサー２９４には開口絞り２９５が設けられているため、この収差補正をより適切に実行することができる。
【００５７】
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、発光素子Ｅが本発明の「発光素子」に相当し、レンズＬＳ1が本発明の「第１のレンズ」に相当し、レンズＬＳ1を支持するガラス基板ＳＢが本発明の「第１の光透過性基板」に相当し、レンズアレイＬＡ1が本発明の「第１のレンズアレイ」に相当し、レンズＬＳ2が本発明の「第２のレンズ」に相当し、レンズＬＳ2を支持するガラス基板ＳＢが本発明の「第２の光透過性基板」に相当し、レンズアレイＬＡ2が本発明の「第２のレンズアレイ」に相当し、レンズＬＳ3が本発明の「第３のレンズ」に相当し、レンズＬＳ3を支持するガラス基板ＳＢが本発明の「第３の光透過性基板」に相当し、レンズアレイＬＡ3が本発明の「第３のレンズアレイ」に相当する。
【００５８】
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、上記実施形態のラインヘッド２９は、レンズアレイＬＡ1、ＬＡ2の間は、平板で構成される開口絞り２９５とスペーサー２９４とで構成されていた。レンズアレイＬＡ1、ＬＡ2の間の構成はこれに限られない（図１０〜図１２）。ここで、図１０、図１１および図１２は、レンズアレイＬＡ1、ＬＡ2の間の構成の変形例を模式的に示した分解図である。これらの図は分解図であるので、図中の構成部材は左右方向にばらばらに示されているが、実際には、これらは左右方向に互いに接して構成されている。
【００５９】
図１０では、金属の蒸着あるいはスパッタリング等の手法によりスペーサー２９４に形成された遮光性の薄膜が開口絞り２９５として機能する。そして、レンズアレイＬＡ1、ＬＡ2の間には、スペーサー２９４と薄膜で構成された開口絞り２９５が挟み込まれている。図１１および図１２では、レンズアレイＬＡ1、ＬＡ2の間には２枚のスペーサー２９４が設けられており、これら２枚のスペーサー２９４の間に開口絞り２９５が設けられている。そして、レンズアレイＬＡ1、スペーサー２９４、開口絞り２９５、スペーサー２９４およびレンズアレイＬＡ2がこの順番で積層されて、相互に接着されている。なお、図１１では、開口絞り２９５は、レンズアレイＬＡ1側のスペーサー２９４に金属の蒸着あるいはスパッタリング等の手法により形成された薄膜である。一方、図１２では、開口絞り２９５は、薄い平板により構成されている。なお、図１１、図１２の構成では、開口絞り２９５から各レンズＬＳ1、ＬＳ2までの距離を等しくすることができる。ちなみに、もしレンズアレイの他方面側にレンズ形成に先立って開口絞り２９５を蒸着などで設けてしまうと、後の工程で２Ｐ成型でレンズを形成する場合には、開口絞り２９５で遮光され、十分にレンズを硬化することができない可能性があった。これに対して、この実施形態では、レンズアレイＬＡ1、ＬＡ2とは別部材のスペーサー２９４に開口絞り２９５を設けることで、ガラス基板ＳＢに開口絞り２９５を一体に形成しながら、それとは別の基板に自由にレンズを２Ｐ成型することが可能となる。
【００６０】
このように、図１０〜図１２に示す変形例においても、レンズＬＳ1を支持するガラス基板ＳＢの他方面と、レンズＬＳ2を支持するガラス基板ＳＢの他方面とで、光透過性のスペーサー２９４を挟んだ構成を備えている。したがって、このスペーサー２９４によって、レンズＬＳ1とレンズＬＳ2との面間隔を大きくとりつつも正確に規定することが可能となり、その結果、適切な収差補正が実現可能となる。しかも、このスペーサー２９４には開口絞り２９５が設けられているため、この収差補正をより適切に実行することができる。
【００６１】
ちなみに、各レンズアレイＬＡ1、ＬＡ2のガラス基板ＳＢとスペーサー２９４は、全く同じ材料を用いることで、調達が容易となりコストダウンを図ることができる。さらに、全く同じ材料であれば、屈折率差による接着後の界面での反射がなくなるという利点もある。また、スペーサー２９４の厚みをガラス基板ＳＢの厚みと異ならせることで、開口絞り２９５と各レンズＬＳ1、ＬＳ2までの距離を任意に設定することができる。
【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２個に限られず、３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の形状は上述のものに限られない。
【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、 ２９４…スペーサー、 ２９５…開口絞り、 Ａp…開口、 ２９７…遮光部材、 ２９７１…導光孔、 ２９８…板状光学部材、 Ｅ…発光素子、 ＥＧ…発光素子グループ、 ＬＡ1、ＬＡ2、ＬＡ3…レンズアレイ、 ＬＳ1、ＬＳ2、ＬＳ3…レンズ、 ＳＢ…ガラス基板、 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を３枚のレンズにより結像する露光ヘッドおよび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には、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り、各結像光学系は、対向する発光素子グループの発光素子が射出する光を結像して、感光体ドラム表面に光のスポットを形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１２５８３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
また、特許文献１の図１２には、３枚のレンズで結像光学系を構成した露光ヘッドが記載されている。具体的には、この結像光学系は、物体側（発光素子側）に凸のレンズを３枚並べた構成を備えている。このような構成では、物体側の２枚のレンズのレンズ間隔を大きく取ることが、収差を補正するのに有利となる。しかしながら、このレンズ間隔は、大きくなるにつれて、正確に規定することが困難になる場合があった。
【０００５】
この発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、３枚のレンズで結像光学系を構成した露光ヘッドおよび当該露光ヘッドを用いた画像形成装置において、物体側の２枚のレンズのレンズ間隔を、大きくとりつつも正確に規定することを可能とする技術の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明にかかる露光ヘッドは、上記目的を達成するために、光を発光する発光素子と、発光素子が発光した光を透過する凸形状の第１のレンズ、及び第１のレンズを発光素子と対向する面で支持する第１の光透過性基板を有する第１のレンズアレイと、第１のレンズを透過した光が透過する凸形状の第２のレンズ、及び第２のレンズを発光素子と対向する面の反対の面で支持する第２の光透過性基板を有する第２のレンズアレイと、第２のレンズを透過した光が透過する第３のレンズを有する第３のレンズ、及び第３のレンズを支持する第３の光透過性基板を有する第３のレンズアレイと、第１のレンズを透過した光を絞る開口絞りを有し、第１のレンズアレイと第２のレンズアレイとに挟まれて配設されたスペーサーと、を備えることを特徴としている。
【０００７】
また、この発明にかかる画像形成装置は、上記目的を達成するために、潜像が形成される潜像担持体と、光を発光する発光素子と、発光素子が発光した光を透過する凸形状の第１のレンズ及び第１のレンズを発光素子と対向する面で支持する第１の光透過性基板を有する第１のレンズアレイと、第１のレンズを透過した光が透過する凸形状の第２のレンズ及び第２のレンズを発光素子と対向する面の反対の面で支持する第２の光透過性基板を有する第２のレンズアレイと、第２のレンズを透過した光が透過する第３のレンズを有する第３のレンズ及び第３のレンズを支持する第３の光透過性基板を有する第３のレンズアレイと、第１のレンズを透過した光を絞る開口絞りを有して第１のレンズアレイと第２のレンズアレイとに挟まれて配設されたスペーサーと、を備えて、潜像担持体に潜像を形成する露光ヘッドと、潜像担持体に形成された潜像を現像する現像部と、を有することを特徴としている。
【０００８】
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、発光素子側から、第１・第２・第３のレンズがこの順番で配置されている。このとき、第１のレンズは、発光素子側に凸であって、発光素子の反対側から、平板状の第１の光透過性基板で支持されている。また、第２のレンズは、発光素子の反対側に凸であって、発光素子の側から、平板状の第２の光透過性基板で支持されている。そして、この発明は、第１の光透過性基板と第２の光透過性基板とで光透過性のスペーサーを挟んだ構成を備えている。したがって、このスペーサーによって、第１のレンズと第２のレンズとの面間隔を大きくとりつつも正確に規定することが可能となり、その結果、適切な収差補正が実現可能となる。しかも、このスペーサーには開口絞りが設けられているため、この収差補正をより適切に実行することができる。
【０００９】
このとき、スペーサーはガラス基板を有し、開口絞りはガラス基板に接着されているように露光ヘッドを構成しても良い。
【００１０】
なお、光透過性基板やレンズの構成は種々のものが採用可能である。そこで、第１の光透過性基板、第２の光透過性基板および第３の光透過性基板はガラスで構成されても良い。また、第１のレンズ、第２のレンズおよび第３のレンズは樹脂レンズであっても良い。そこで、第１の光透過性基板、第２の光透過性基板および第３の光透過性基板は、ガラス基板であっても良い。また、第１のレンズ、第２のレンズおよび第３のレンズは樹脂レンズであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【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】結像光学系の一例による結像動作を示す光線図。
【図７】図６に例示した結像光学系のレンズデータを表として示す図。
【図８】非球面（ＸＹ多項式面）の定義式を示す図。
【図９】図６に例示した結像光学系のレンズ面形状を与える係数を表として示す図。
【図１０】レンズアレイＬＡ1、ＬＡ2の間の構成の変形例を模式的に示した分解図。
【図１１】レンズアレイＬＡ1、ＬＡ2の間の構成の変形例を模式的に示した分解図。
【図１２】レンズアレイＬＡ1、ＬＡ2の間の構成の変形例を模式的に示した分解図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
以上が画像形成装置の概略構成である。続いて、本実施形態にかかる画像形成装置に適用可能なラインヘッド２９の詳細について説明する。図３、図４および図５は、本発明を適用可能なラインヘッドの一例を示す図である。特に、図３は、ラインヘッド２９が備えるヘッド基板を光軸方向Ｄoaから見た平面図であり、図４は、ラインヘッド２９の部分斜視図であり、図５は、ラインヘッド２９のＡ−Ａ線（図３の階段状の二点鎖線）における部分階段断面図であって、該断面をラインヘッド２９の長手方向ＬＧＤから見た場合に相当する。図３では、開口絞り２９５の開口Ａpが破線で記載されるとともに、レンズＬＳ1〜ＬＳ3が一点鎖線で記載されているが、これらは、ヘッド基板２９３上にある発光素子Ｅと、ヘッド基板２９３上にない開口ＡpおよびレンズＬＳ1〜ＬＳ3との位置関係を示すために記載されたものである。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
ラインヘッド２９では、複数（図１の例では３５個）の発光素子Ｅを長手方向ＬＧＤに２行千鳥で並べて、１個の発光素子グループＥＧが構成されている。さらに、ラインヘッド２９では、複数の発光素子グループＥＧが２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２×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、２行の発光素子グループ行ＧＲa、ＧＲb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。
【００３５】
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の表面２９３−hに形成されている。
【００３６】
上述のように配置された複数の発光素子グループＥＧそれぞれに対しては１つの結像光学系ＯＳが対向している。具体的には、この結像光学系ＯＳは、光軸方向Ｄoaに並ぶ３枚のレンズＬＳ1、ＬＳ2、ＬＳ3で構成されている。平面視において、これらレンズＬＳ1、ＬＳ2、ＬＳ3は、発光素子グループＥＧに近い方からこの順番で並んでいる。また、第１レンズＬＳ1は、物体側（発光素子グループＥＧ側）に凸であり、第２レンズＬＳ2は像側（感光体ドラム２１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。
【００３７】
このラインヘッド２９では、２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２行千鳥で並べたレンズアレイＬＡ1と、複数のレンズＬＳ2を２行千鳥で並べたレンズアレイＬＡ2と、複数のレンズＬＳ3を２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２×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、２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、平板形状を有して光透過性のガラス基板ＳＢに樹脂製のレンズＬＳ1（ＬＳ2、ＬＳ3）を形成することで構成することができる。
【００３８】
また、レンズアレイＬＡ1、ＬＡ2の間には、スペーサー２９４と開口絞り２９５とが配置されている。スペーサー２９４は、平板形状を有するガラス（ガラス基板）である。一方、開口絞り２９５は、レンズＬＳ1、ＬＳ2、ＬＳ3の直径よりも小さい直径の円形状の開口Ａpが貫通形成された、薄い平板により構成されている。この開口絞り２９５では、２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２行千鳥で並んでいる。そして、発光素子グループＥＧの各発光素子Ｅから射出した光は、開口絞り２９５により光量が規定されたのちに、レンズＬＳ1、ＬＳ2、ＬＳ3によって感光体ドラム２１表面に結像される。
【００３９】
そして、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、スペーサー２９４がレンズアレイＬＡ1のガラス基板ＳＢの他方面に配置され、開口絞り２９５がレンズアレイＬＡ2の他方面に配置された状態で、レンズアレイＬＡ１、スペーサー２９４、開口絞り２９５およびレンズアレイＬＡ2がこの順番で並んで積層されて、相互に接着されている。こうして、２枚のレンズアレイＬＡ1、ＬＡ2をスペーサー２９４および開口絞り２９５を介して貼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。
【００４０】
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。
【００４１】
より具体的には、ヘッド基板表面２９３−hの幅方向ＬＴＤの両端部それぞれには、複数のスペーサーＳＰ1が長手方向ＬＧＤに直線的に間隔を空けて並べられている。そして、幅方向ＬＴＤへスペーサーＳＰ1、ＳＰ1に架設された状態で、複数の板状光学部材２９８（レンズアレイＬＡ1、ＬＡ2）が長手方向ＬＧＤに並べられて、長尺レンズアレイが構成されている。また、これら複数の板状光学部材２９８表面の幅方向ＬＴＤの両端部それぞれには、複数のスペーサーＳＰ2が長手方向ＬＧＤに直線的に間隔を空けて並べられている。そして、幅方向ＬＴＤへスペーサーＳＰ2、ＳＰ2に架設された状態で、複数のレンズアレイＬＡ3が長手方向ＬＧＤに並べられて、１つの長尺レンズアレイが構成されている。
【００４２】
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２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２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が付されている。
【００４３】
このように、ラインヘッド２９では、複数の発光素子グループＥＧそれぞれに対して専用の結像光学系ＯＳが配置されている。このようなラインヘッド２９では、発光素子グループＥＧからの光は、当該発光素子グループＥＧに設けられた結像光学系ＯＳにのみ入射し、それ以外の結像光学系ＯＳに入射しないことが望ましい。そこで、ヘッド基板２９３の表面２９３−hとレンズアレイＬＡ1との間には、遮光部材２９７が設けられている。この遮光部材２９７は、発光素子グループＥＧから当該発光素子グループＥＧに対向する結像光学系ＯＳに向かう光を制限する機能を果たす。具体的には、遮光部材２９７には、発光素子グループＥＧからこれに対向する結像光学系ＯＳへと向かう導光孔２９７１が、光軸方向Ｄoaに貫通形成されている。導光孔２９７１は、発光素子グループＥＧの幅より短い直径を有する円柱形状の孔であり、その中心軸は結像光学系ＯＳの光軸ＯＡと概ね一致している。したがって、発光素子グループＥＧから射出された光のうち、遮光部材２９７の底面で遮られることなく導光孔２９７１を通過した光が、結像光学系ＯＳに入射することとなる。そして、結像光学系ＯＳは反転像かつ等倍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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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、底上部材２９９が設けられている。そして、遮光部材２９７は副走査方向ＳＤからこれら底上部材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。
【００４７】
上述のとおり、このラインヘッド２９では、発光素子グループＥＧに対して、レンズＬＳ1、開口Ａp、レンズＬＳ2、レンズＬＳ3がこの順番で光軸方向Ｄoaに並ぶ。したがって、発光素子グループＥＧ（の各発光素子Ｅ）が射出した光は、レンズＬＳ1、開口Ａp、レンズＬＳ2、ＬＳ3をこの順番で透過して、感光体ドラム２１の表面に結像される。こうして、発光素子グループＥＧの光が、結像光学系ＯＳに結像されて、感光体ドラム２１表面の所定範囲の露光を担う。
【００４８】
具体的には、１つの結像光学系ＯＳが２．６６７[mm]の露光を担当する。例えば、３３０[mm]の幅を露光するためには、１２４個のレンズＬＳ1（ＬＳ2、ＬＳ3）が形成されたレンズアレイＬＡ1（ＬＡ2、ＬＡ3）を用いる。レンズＬＳ1（ＬＳ2、ＬＳ3）のそれぞれは、主走査方向ＭＤに５．３３４[mm]ピッチで配列されたレンズ行が２行千鳥で配置されており、行の間隔Ｄtは、１．６[mm]となっている。一方、結像光学系ＯＳの像側はテレセントリックになっており、その結果、像面に最も近いレンズＬＳ3は、レンズＬＳ1、ＬＳ2に比べて外形が大きく、互いの周縁が接続されている（図３）。ただし、その周縁と、レンズＬＳ3の光線通過領域が干渉することはないように構成されている。
【００４９】
上記の構成では、１つの発光素子グループＥＧが２．６６７[mm]の領域の露光を担うため、１つの発光素子グループＥＧを構成する発光素子Ｅの個数は、解像度が１２００ｄｐｉ（dots per inch）のときは１２６個以上、２４００ｄｐｉのときは２５２個以上が必要となる。図６等で後述する結像光学系の倍率は−１倍（倒立等倍）なので、感光体ドラム２１上の結像スポットのピッチと発光素子グループＥＧでの発光素子Ｅのピッチは等しい。
【００５０】
この実施系形態のレンズＬＳ1、ＬＳ2、ＬＳ3の結像性能は非常に高いため、発光素子Ｅの大きさが小さければ、結像スポットも小さくなる。そのため、発光素子Ｅを１列に並べたとすると、発光素子Ｅの大きさはそのピッチよりはかなり小さくなる。したがって、感光体ドラム２１表面上の結像スポットもそのピッチに比べて小さいものになる。しかしながら、スポットの径はスポットのピッチより若干大きい方が望ましい。そこで、この実施形態では、発光素子Ｅを２列以上に並べて、発光素子Ｅの大きさを発光素子Ｅのピッチよりも同等かやや大きめの発光部の大きさにしている。
【００５１】
以上のような構成を具備する結像光学系の具体例としては、次のようなものが挙げられる。図６は、結像光学系の一例による結像動作を示す光線図である。図７は、図６に例示した結像光学系のレンズデータを表として示す図である。図８は、非球面（ＸＹ多項式面）の定義式を示す図である。図９は、図６に例示した結像光学系が有する各レンズ面の形状を与える係数を表として示す図である。
【００５２】
図６の光線図に示す光は、６２０[nm]の波長を有する。図６に示す例では、３面のアナモフィック非球面（レンズＬＳ1、ＬＳ2、ＬＳ3）を用いることで、各収差を良好に補正することが可能になっている。特に、レンズＬＳ1とレンズＬＳ2を開口絞り２９５の前後に適切な距離を隔てて配置し、かつレンズＬＳ1を物体側（光源側）に凸、レンズＬＳ2を像面側（感光体ドラム側）に凸にすることで、レンズＬＳ1、ＬＳ2の口径を抑えながら、良好な収差補正が可能となっている。また、最大像高にあたる光線の画角も抑えられているので、軸上位置などの誤差感度も低く抑えることができると同時に、シェーディング（中央と端部の光量差）も抑制できている。
【００５３】
また、レンズＬＳ1、ＬＳ2、ＬＳ3を有する各レンズアレイＬＡ1、ＬＡ2、ＬＡ3は、温度変動による伸縮を避けるために、ガラス基板ＳＢ上に樹脂でレンズ面が形成されている。樹脂のレンズ部分の成型は、金型あるいはスタンパーを用いて、樹脂にレンズ形状を転写・成型する。樹脂の成型方法は、一般的な射出成形、圧縮成型、光効果樹脂成型（２Ｐ＝Photo Polymer）などが可能である。特に紫外線で樹脂を硬化させる２Ｐ成型は、金型あるいはスタンパー上に樹脂を塗布するだけで給材でき、硬化も早いので生産性が高い。
【００５４】
この実施形態では、レンズＬＳ1とレンズＬＳ2との間にスペーサー２９４を介在させ、全部で３枚のガラス基板ＳＢ、ＳＢ、２９４を相互に接着している。したがって、ガラスの厚みを管理することで、レンズＬＳ1とレンズＬＳ2との面間隔を正確に管理することができる。また、２枚のレンズＬＳ1、ＬＳ2に対してアライメントマークを成型し、そのマークを基準にして相互に位置決めして貼り合わせるか、スペーサー２９４にもアライメントマークを設け、レンズＬＳ1、ＬＳ2のアライメントマークと合わせるように位置調整することで、面内方向の位置も正確に合わせることができる。このように２枚のレンズＬＳ1、ＬＳ2は、非常に高精度に貼り合わせることが可能である。特に、面間隔の精度を必要とするときは、両面研磨ガラスを基板に用いることも可能である。
【００５５】
また、レンズＬＳ1、ＬＳ2は、厚さ０．５[mm]のガラス基板ＳＢに成型されており、同じ厚みのスペーサー２９４を貼り合わせることで１．５[mm]の面間隔を確保できている。また、さらに厚いスペーサー２９４を用いれば、さらに面間隔を広げることが可能である。
【００５６】
以上説明したように、このように構成された実施形態では、発光素子Ｅ側から、レンズＬＳ1、ＬＳ2、ＬＳ3がこの順番で配置されている。このとき、レンズＬＳ1は、発光素子Ｅ側に凸であって、発光素子Ｅの反対側から、平板状のガラス基板ＳＢの一方面で支持されている。また、レンズＬＳ2は、発光素子Ｅの反対側に凸であって、発光素子Ｅの側から、平板状のガラス基板ＳＢの一方面で支持されている。そして、この実施形態は、レンズＬＳ1を支持するガラス基板ＳＢの他方面と、レンズＬＳ2を支持するガラス基板ＳＢの他方面とで、光透過性のスペーサー２９４を挟んだ構成を備えている。したがって、このスペーサー２９４によって、レンズＬＳ1とレンズＬＳ2との面間隔を大きくとりつつも正確に規定することが可能となり、その結果、適切な収差補正が実現可能となる。しかも、このスペーサー２９４には開口絞り２９５が設けられているため、この収差補正をより適切に実行することができる。
【００５７】
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、発光素子Ｅが本発明の「発光素子」に相当し、レンズＬＳ1が本発明の「第１のレンズ」に相当し、レンズＬＳ1を支持するガラス基板ＳＢが本発明の「第１の光透過性基板」に相当し、レンズアレイＬＡ1が本発明の「第１のレンズアレイ」に相当し、レンズＬＳ2が本発明の「第２のレンズ」に相当し、レンズＬＳ2を支持するガラス基板ＳＢが本発明の「第２の光透過性基板」に相当し、レンズアレイＬＡ2が本発明の「第２のレンズアレイ」に相当し、レンズＬＳ3が本発明の「第３のレンズ」に相当し、レンズＬＳ3を支持するガラス基板ＳＢが本発明の「第３の光透過性基板」に相当し、レンズアレイＬＡ3が本発明の「第３のレンズアレイ」に相当する。
【００５８】
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、上記実施形態のラインヘッド２９は、レンズアレイＬＡ1、ＬＡ2の間は、平板で構成される開口絞り２９５とスペーサー２９４とで構成されていた。レンズアレイＬＡ1、ＬＡ2の間の構成はこれに限られない（図１０〜図１２）。ここで、図１０、図１１および図１２は、レンズアレイＬＡ1、ＬＡ2の間の構成の変形例を模式的に示した分解図である。これらの図は分解図であるので、図中の構成部材は左右方向にばらばらに示されているが、実際には、これらは左右方向に互いに接して構成されている。
【００５９】
図１０では、金属の蒸着あるいはスパッタリング等の手法によりスペーサー２９４に形成された遮光性の薄膜が開口絞り２９５として機能する。そして、レンズアレイＬＡ1、ＬＡ2の間には、スペーサー２９４と薄膜で構成された開口絞り２９５が挟み込まれている。図１１および図１２では、レンズアレイＬＡ1、ＬＡ2の間には２枚のスペーサー２９４が設けられており、これら２枚のスペーサー２９４の間に開口絞り２９５が設けられている。そして、レンズアレイＬＡ1、スペーサー２９４、開口絞り２９５、スペーサー２９４およびレンズアレイＬＡ2がこの順番で積層されて、相互に接着されている。なお、図１１では、開口絞り２９５は、レンズアレイＬＡ1側のスペーサー２９４に金属の蒸着あるいはスパッタリング等の手法により形成された薄膜である。一方、図１２では、開口絞り２９５は、薄い平板により構成されている。なお、図１１、図１２の構成では、開口絞り２９５から各レンズＬＳ1、ＬＳ2までの距離を等しくすることができる。ちなみに、もしレンズアレイの他方面側にレンズ形成に先立って開口絞り２９５を蒸着などで設けてしまうと、後の工程で２Ｐ成型でレンズを形成する場合には、開口絞り２９５で遮光され、十分にレンズを硬化することができない可能性があった。これに対して、この実施形態では、レンズアレイＬＡ1、ＬＡ2とは別部材のスペーサー２９４に開口絞り２９５を設けることで、ガラス基板ＳＢに開口絞り２９５を一体に形成しながら、それとは別の基板に自由にレンズを２Ｐ成型することが可能となる。
【００６０】
このように、図１０〜図１２に示す変形例においても、レンズＬＳ1を支持するガラス基板ＳＢの他方面と、レンズＬＳ2を支持するガラス基板ＳＢの他方面とで、光透過性のスペーサー２９４を挟んだ構成を備えている。したがって、このスペーサー２９４によって、レンズＬＳ1とレンズＬＳ2との面間隔を大きくとりつつも正確に規定することが可能となり、その結果、適切な収差補正が実現可能となる。しかも、このスペーサー２９４には開口絞り２９５が設けられているため、この収差補正をより適切に実行することができる。
【００６１】
ちなみに、各レンズアレイＬＡ1、ＬＡ2のガラス基板ＳＢとスペーサー２９４は、全く同じ材料を用いることで、調達が容易となりコストダウンを図ることができる。さらに、全く同じ材料であれば、屈折率差による接着後の界面での反射がなくなるという利点もある。また、スペーサー２９４の厚みをガラス基板ＳＢの厚みと異ならせることで、開口絞り２９５と各レンズＬＳ1、ＬＳ2までの距離を任意に設定することができる。
【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２個に限られず、３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の形状は上述のものに限られない。
【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、 ２９４…スペーサー、 ２９５…開口絞り、 Ａp…開口、 ２９７…遮光部材、 ２９７１…導光孔、 ２９８…板状光学部材、 Ｅ…発光素子、 ＥＧ…発光素子グループ、 ＬＡ1、ＬＡ2、ＬＡ3…レンズアレイ、 ＬＳ1、ＬＳ2、ＬＳ3…レンズ、 ＳＢ…ガラス基板、 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】
光を発光する発光素子と、
前記発光素子が発光した光を透過する凸形状の第１のレンズ、及び前記第１のレンズを前記発光素子と対向する面で支持する第１の光透過性基板を有する第１のレンズアレイと、
前記第１のレンズを透過した光が透過する凸形状の第２のレンズ、及び前記第２のレンズを前記発光素子と対向する面の反対の面で支持する第２の光透過性基板を有する第２のレンズアレイと、
前記第２のレンズを透過した光が透過する第３のレンズを有する第３のレンズ、及び前記第３のレンズを支持する第３の光透過性基板を有する第３のレンズアレイと、
第１のレンズを透過した光を絞る開口絞りを有し、前記第１のレンズアレイと前記第２のレンズアレイとに挟まれて配設されたスペーサーと、
を備えることを特徴とする露光ヘッド。
【請求項２】
前記スペーサーはガラス基板を有し、前記開口絞りは前記ガラス基板に接着される請求項１に記載の露光ヘッド。
【請求項３】
前記第１の光透過性基板、前記第２の光透過性基板および前記第３の光透過性基板は、ガラスで構成される請求項１または２に記載の露光ヘッド。
【請求項４】
前記第１のレンズ、前記第２のレンズおよび前記第３のレンズは樹脂レンズである請求項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】
潜像が形成される潜像担持体と、
光を発光する発光素子と、前記発光素子が発光した光を透過する凸形状の第１のレンズ及び前記第１のレンズを前記発光素子と対向する面で支持する第１の光透過性基板を有する第１のレンズアレイと、前記第１のレンズを透過した光が透過する凸形状の第２のレンズ及び前記第２のレンズを前記発光素子と対向する面の反対の面で支持する第２の光透過性基板を有する第２のレンズアレイと、前記第２のレンズを透過した光が透過する第３のレンズを有する第３のレンズ及び前記第３のレンズを支持する第３の光透過性基板を有する第３のレンズアレイと、第１のレンズを透過した光を絞る開口絞りを有して前記第１のレンズアレイと前記第２のレンズアレイとに挟まれて配設されたスペーサーと、を備えて、前記潜像担持体に前記潜像を形成する露光ヘッドと、
前記潜像担持体に形成された前記潜像を現像する現像部と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
光を発光する発光素子と、
前記発光素子が発光した光を透過する凸形状の第１のレンズ、及び前記第１のレンズを前記発光素子と対向する面で支持する第１の光透過性基板を有する第１のレンズアレイと、
前記第１のレンズを透過した光が透過する凸形状の第２のレンズ、及び前記第２のレンズを前記発光素子と対向する面の反対の面で支持する第２の光透過性基板を有する第２のレンズアレイと、
前記第２のレンズを透過した光が透過する第３のレンズを有する第３のレンズ、及び前記第３のレンズを支持する第３の光透過性基板を有する第３のレンズアレイと、
第１のレンズを透過した光を絞る開口絞りを有し、前記第１のレンズアレイと前記第２のレンズアレイとに挟まれて配設されたスペーサーと、
を備えることを特徴とする露光ヘッド。
【請求項２】
前記スペーサーはガラス基板を有し、前記開口絞りは前記ガラス基板に接着される請求項１に記載の露光ヘッド。
【請求項３】
前記第１の光透過性基板、前記第２の光透過性基板および前記第３の光透過性基板は、ガラスで構成される請求項１または２に記載の露光ヘッド。
【請求項４】
前記第１のレンズ、前記第２のレンズおよび前記第３のレンズは樹脂レンズである請求項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】
潜像が形成される潜像担持体と、
光を発光する発光素子と、前記発光素子が発光した光を透過する凸形状の第１のレンズ及び前記第１のレンズを前記発光素子と対向する面で支持する第１の光透過性基板を有する第１のレンズアレイと、前記第１のレンズを透過した光が透過する凸形状の第２のレンズ及び前記第２のレンズを前記発光素子と対向する面の反対の面で支持する第２の光透過性基板を有する第２のレンズアレイと、前記第２のレンズを透過した光が透過する第３のレンズを有する第３のレンズ及び前記第３のレンズを支持する第３の光透過性基板を有する第３のレンズアレイと、第１のレンズを透過した光を絞る開口絞りを有して前記第１のレンズアレイと前記第２のレンズアレイとに挟まれて配設されたスペーサーと、を備えて、前記潜像担持体に前記潜像を形成する露光ヘッドと、
前記潜像担持体に形成された前記潜像を現像する現像部と、
を有す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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−２４５６３５（Ｐ２０１２−２４５６３５Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１６８６３（Ｐ２０１１−１１６８６３）
【出願日】平成２３年５月２５日（２０１１．５．２５）
【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１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２５日（２０１１．５．２５）
【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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