(57)【要約】【課題】発光点群が同一平面上にない場合において両側テレセントリック性を確保しつつ均一倍率を達成できる画像形成装置を提供すること。【解決手段】発光点群からの光を感光体上の異なる位置に結像させる複数の結像光学系を備え、複数の結像光学系は、光軸が互いに平行で結像倍率が略等しく、発光点群が第１平面に存在し、発光点群に対向する第１レンズアレイが第２平面に存在し、複数の絞りが第３平面に存在し、発光点群から遠い第２レンズアレイが第４平面に存在し、第１平面は、光軸方向に垂直な平面に対してゼロでない所定角度を成し、第１平面、第２平面、第３平面、及び第４平面の順に、光軸方向に垂直な平面に対して成す角度が大きい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主方向と略直交する副方向に搬送される表面を有する感光体と、
２次元に配列された複数の発光点群を有する発光基板と、
前記複数の発光点群からの光を感光体上の異なる位置に結像させる複数の結像光学系と、を備え、
前記複数の結像光学系の光軸は互いに平行であり、
前記複数の結像光学系の結像倍率は各発光点群に関して略等しく、
前記複数の結像光学系は、前記発光点群に対向して配置された複数の結像レンズを有する第１レンズアレイと、前記第１レンズアレイを構成する前記複数の結像レンズにそれぞれ対向して配置された複数の結像レンズを有する第２レンズアレイと、前記第１及び第２レンズアレイ間に前記複数の結像レンズに対向するように配置された複数の絞りとによって構成され、
前記発光点群の中心点は略同一平面である第１平面に存在し、
前記第１レンズアレイを構成する前記複数の結像レンズの中心点は略同一平面である第２平面に存在し、
前記複数の絞りの中心点は、略同一平面である第３平面に存在し、
前記第２レンズアレイを構成する前記複数の結像レンズの中心点は略同一平面である第４平面に存在し、
前記第１平面は、光軸方向に垂直な平面に対してゼロでない所定角度を成し、
前記第１平面、前記第２平面、前記第３平面、及び前記第４平面の順に、前記光軸方向に垂直な平面に対して成す角度が大きいことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記第１平面、前記第２平面、前記第３平面、及び前記第４平面は、前記光軸方向に垂直な平面に対して前記副方向に傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記第１平面と前記光軸方向に垂直な平面との成す角度をθａとし、前記第２平面と前記光軸方向に垂直な平面との成す角度をθｂとし、前記第３平面と前記光軸方向に垂直な平面との成す角度をθｃとし、前記第４平面と前記光軸方向に垂直な平面との成す角度をθｄとしたとき、θａ≠０であり、以下の関係
θａ＞θｂ＞θｃ＞θｄ
を満たすことを特徴とする請求項１及び２のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記角度θａ、θｂ、θｃ、及びθｄは、前記第１レンズアレイを構成する前記結像レンズと前記第２レンズアレイを構成する対応する前記結像レンズとを合成した結像の倍率をβとして、以下の関係
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ただし、α＝０．９、γ＝１．１
を満たすことを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記第１レンズアレイを構成する前記複数の結像レンズの光軸近傍のレンズ形状は両凸であり、前記第２レンズアレイを構成する前記複数の結像レンズの光軸近傍のレンズ形状は両凸であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記第１レンズアレイの前記複数の結像レンズは、同一のレンズ基板上に形成され、
前記第２レンズアレイの前記複数の結像レンズは、同一のレンズ基板上に形成され、
前記複数の絞りは、同一の絞り基板に形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記絞り基板は、透明体であり、前記絞り基板の一方の面に光を遮光するための遮光部が存在することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記絞り基板は、ガラスで形成されていることを特徴とする請求項６及び７のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記第１及び第２レンズアレイを形成した前記レンズ基板はガラスで形成されており、前記レンズ基板上のレンズ面は樹脂で形成されていることを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記発光点群を形成する発光素子は有機ＥＬ素子であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記発光点群は、略平行四辺形に配列されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光書込部を有する画像形成装置に関し、特に発光点群を受光面上に結像させる結像光学系を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の発光点からなる発光点群を主方向及び副方向に複数配置した発光基板と、発光点群に対して１対１で結像レンズを対向配置したレンズアレイとを備える光書込部を有する画像形成装置が知られている。このような画像形成装置の光書込部では、発光点から射出された光を、結像レンズを介在させることによって、感光体上において所望の位置に所望のビームスポットを形成する。この際、特に重要になる点はビームの位置精度であり、所望の位置からビームが１μｍでもズレてしまうと、スジムラと言った画像不良が起きてしまう。さらに、ＯＬＥＤのような発光点を用いる場合は発光寿命が問題となる。そのため、可能な限り各結像レンズに対向する発光点のサイズのバラツキを無くしたい。発光点サイズのバラツキが大きくなることは、発光点の寿命のバラツキが大きくなることに直結しているためである。結像光学系としては、可能な限り発光点及びビームスポットのサイズを均一にする、すなわち全てのレンズの倍率を均一にすることが求められている。この対策として特許文献１ではレンズ面が偏芯してもビーム位置ズレが生じにくいような両側テレセントリック光学系を構築している。またこの光学系では各レンズの倍率が等しい。
【０００３】
光書込部において、発光点群が同一平面上にない、すなわち各発光点群の光軸方向の位置が異なる場合もある（特許文献２）。このように、発光点群が同一平面上にない、すなわち各発光点群の光軸方向の位置が異なる場合について考える。これは各発光点群からレンズアレイまでの距離が一様でなく異なることを意味しており、このような制約を特許文献１のような画像形成装置に適用すると、両側テレセントリック性を確保しつつ均一倍率を達成することは容易でなくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−５１１９４号公報
【特許文献２】特開２００８−２２１７０７号公報
【発明の概要】
【０００５】
本発明は、上記背景技術に鑑みてなされたものであり、発光点群が同一平面上にない場合において両側テレセントリック性を確保しつつ均一倍率を達成できる光書込部を備える画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明に係る画像形成装置は、主方向と略直交する副方向に搬送される表面を有する感光体と、２次元に配列された複数の発光点群を有する発光基板と、複数の発光点群からの光を感光体上の異なる位置に結像させる複数の結像光学系と、を備え、複数の結像光学系の光軸は互いに平行であり、複数の結像光学系の結像倍率は各発光点群に関して略等しく、複数の結像光学系は、発光点群に対向して配置された複数の結像レンズを有する第１レンズアレイと、第１レンズアレイを構成する複数の結像レンズにそれぞれ対向して配置された複数の結像レンズを有する第２レンズアレイと、第１及び第２レンズアレイ間に複数の結像レンズに対向するように配置された複数の絞りとによって構成され、発光点群の中心点は略同一平面である第１平面に存在し、第１レンズアレイを構成する複数の結像レンズの中心点は略同一平面である第２平面に存在し、複数の絞りの中心点は、略同一平面である第３平面に存在し、第２レンズアレイを構成する複数の結像レンズの中心点は略同一平面である第４平面に存在し、第１平面は、光軸方向に垂直な平面に対してゼロでない所定角度を成し、第１平面、第２平面、第３平面、及び第４平面の順に、光軸方向に垂直な平面に対して成す角度が大きい。
【０００７】
上記画像形成装置によれば、第１平面、第２平面、第３平面、及び第４平面の順に、光軸方向に垂直な平面に対して成す角度が大きいので、複数の結像光学系間で、発光基板の発光点群、第１レンズアレイの結像レンズ、絞り、第２レンズアレイの結像レンズ、及び感光体の光軸方向の間隔の配分関係を略一致させることができ、延いては、各結像光学系において両側テレセントリックを実現しつつ倍率のばらつきを低減することが容易になる。
【０００８】
本発明の具体的な１つの側面では、上記画像形成装置において、第１平面、第２平面、第３平面、及び第４平面は、光軸方向に垂直な平面に対して副方向に傾斜している。
【０００９】
本発明の別の側面では、第１平面と光軸方向に垂直な平面との成す角度をθａとし、第２平面と光軸方向に垂直な平面との成す角度をθｂとし、第３平面と光軸方向に垂直な平面との成す角度をθｃとし、第４平面と光軸方向に垂直な平面との成す角度をθｄとしたとき、θａ≠０であり、以下の関係
θａ＞θｂ＞θｃ＞θｄ
を満たす。
【００１０】
本発明のさらに別の側面では、角度θａ、θｂ、θｃ、及びθｄは、第１レンズアレイを構成する結像レンズと第２レンズアレイを構成する対応する結像レンズとを合成した結像の倍率をβとして、以下の関係式（１）、（２）、及び（３）
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を満たす。このような角度に設定することにより、両側テレセントリックを実現しつつ、各結像系で略倍率を等しくすることができる。発光基板の発光点群、第１レンズアレイの結像レンズ、絞り、第２レンズアレイの結像レンズ、及び感光体の光軸方向の間隔の比を、倍率βを用いることで、理想的には下記のように定めることができる。
θａ：θｂ：θｃ：θｄ＝２＋２β：１＋２β：２β：β    …    （４）
この比から下記の関係式（５）〜（７）
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が得られ、この角度に対して±１０％の範囲となるように傾けることで実用上十分な効果が得られる。
【００１１】
本発明のさらに別の側面では、第１レンズアレイを構成する複数の結像レンズの光軸近傍のレンズ形状は両凸であり、第２レンズアレイを構成する複数の結像レンズの光軸近傍のレンズ形状は両凸である。この場合、結像レンズの厚みの中心とその主点間隔の中心点とをより近づけることができる。結像レンズの厚みの中心が主点間隔の中心点に近いほどテレセン性が高くなる。
【００１２】
本発明のさらに別の側面では、第１レンズアレイの複数の結像レンズは、同一のレンズ基板上に形成され、第２レンズアレイの複数の結像レンズは、同一のレンズ基板上に形成され、複数の絞りは、同一の絞り基板に形成されている。この場合、レンズアレイや絞りのアレイが同一基板上にあるため、配置の誤差が生じても倍率の均一性を保ちやすい。
【００１３】
本発明のさらに別の側面では、絞り基板は、透明体であり、絞り基板の一方の面に光を遮光するための遮光部が存在する。これにより、絞り位置や絞り形状をより精度よく形成することができるため、両側テレセン性をより高めることができる。
【００１４】
本発明のさらに別の側面では、絞り基板は、ガラスで形成されている。これにより、開口の透明性を保ちつつ、熱による線膨張の影響を抑制することができ、倍率均一性を保ちやすくなる。
【００１５】
本発明のさらに別の側面では、第１及び第２レンズアレイを形成したレンズ基板はガラスで形成されており、レンズ基板上のレンズ面は樹脂で形成されている。これにより、レンズ形状の自由度とレンズの透明性とを保ちつつ、熱による線膨張の影響を抑制することができ、倍率均一性を保ちやすくなる。
【００１６】
本発明のさらに別の側面では、発光点群を形成する発光素子は有機ＥＬ素子である。この場合、配置密度を高める観点で有機ＥＬ素子を階段状に立体配置する可能性があるが、このような立体的配置に結像系を適合させることが容易になる。
【００１７】
本発明のさらに別の側面では、発光点群は、略平行四辺形に配列されている。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態の画像形成装置の概略構成を示す部分断面図である。
【図２】像形成ユニットを構成する光プリントヘッドの構造を説明する側面側の概念図である。
【図３】（Ａ）は、発光素子の構造を説明する概念的な斜視図であり、（Ｂ）は、発光素子に設けた発光点群を説明する図であり、（Ｃ）は、発光点群やレンズの配置を説明する図である。
【図４】光プリントヘッドの具体的な光学系を説明する正面図である。
【図５】（Ａ）は、実施例１の中央の結像系において、像面に入射する光線の方向余弦を示すチャートであり、（Ｂ）は、実施例１の下側の結像系において、像面に入射する光線の方向余弦を示すチャートであり、（Ｃ）は、実施例１の上側の結像系において、像面に入射する光線の方向余弦を示すチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１に示すように、実施形態の画像形成装置１００は、例えばデジタル複写機等として用いられ、原稿Ｄに形成された色画像を読み取る画像読取部１０と、原稿Ｄに対応する画像を用紙Ｐに形成する画像形成部２０と、画像形成部２０に用紙Ｐを給紙する給紙部４０と、用紙Ｐを搬送する搬送部５０と、装置全体の動作を統括的に制御する制御部９０とを含む。
【００２０】
画像形成部２０は、シアン、マゼンタ、イエロー、及びブラックの色毎に設けられた像形成ユニット７０Ｙ，７０Ｍ，７０Ｃ，７０Ｋと、各色を合成したトナー像が形成される中間転写部８１と、トナー像を定着させる定着部８２とを備えている。
【００２１】
画像形成部２０のうち、画像形成ユニット７０Ｙは、Ｙ（イエロー）色の画像を形成する部分であり、感光ドラム７１、帯電部７２、光プリントヘッド（光書込装置）７３、現像部７４等を備えている。感光ドラム７１は、Ｙ色のトナー像を形成し、帯電部７２は、感光ドラム７１の周囲に配置されてコロナ放電により感光ドラム７１の表面を感光体として帯電させ、光プリントヘッド７３は、感光ドラム７１に対してＹ色成分の画像に対応する光を照射し、現像部７４は、感光ドラム７１の表面にＹ色成分のトナーを付着させることにより静電潜像からトナー像を形成する。感光ドラム７１は、円筒形状を有し、回転軸ＲＸのまわりに回転する。感光ドラム７１の円筒表面は、光プリントヘッド７３による像を結像させる受光面７１ａとなっている。
【００２２】
他の像形成ユニット７０Ｍ，７０Ｃ，７０Ｋは、形成する画像の色が異なる以外はＹ色用の画像形成ユニット７０Ｙと同様の構造及び機能を有するため、これらの構造等については説明を省略する。なお、像形成ユニット７０は、４色の像形成ユニット７０Ｙ，７０Ｍ，７０Ｃ，７０Ｋのうち任意のユニットを意味し、それぞれの色に適合させた要素として、感光ドラム７１、帯電部７２、光プリントヘッド７３、及び現像部７４を備える。
【００２３】
図２は、光プリントヘッド７３の側面図である。光プリントヘッド７３は、２次元に配列された発光点群ＤＧを形成した発光領域３ａ，３ｂ，３ｃを有する発光素子７３ａと、発光領域３ａ，３ｂ，３ｃの発光点群ＤＧからの光を感光ドラム（感光体）７１の受光面７１ａ上にそれぞれ結像させる結像系２ａ，２ｂ，２ｃを有する光学系７３ｂとを備える。結像系２ａ，２ｂ，２ｃは、上下の±Ｚ軸の方向に関して等間隔で配列されている。結像系２ａ，２ｂ，２ｃは、両側テレセントリックであり、結像倍率が等しくなっているが、全く同じ形状を有するのではなく、左右の±Ｘ軸の方向に関して若干サイズが異なるものとなっている。ここで、感光ドラム７１の回転軸ＲＸに平行なＹ軸は、主走査方向又は主方向に対応し、感光ドラム７１の回転軸ＲＸに対して直交し、光軸ＡＸに垂直に延びるＺ軸は、副走査方向又は副方向に対応する。つまり、光プリントヘッド７３において、縦の副走査方向に関して３箇所に発光領域３ａ，３ｂ，３ｃが設けられ、それぞれに対応させて結像系２ａ，２ｂ，２ｃが設けられている。結像系２ａ，２ｂ，２ｃは、不図示のホルダーによって相互に位置決めされた状態で、発光素子７３ａに対して位置決めされて固定されている。
【００２４】
図３（Ａ）に示すように、発光素子７３ａは、３層構造を有し、３つの発光基板７６ａ，７６ｂ，７６ｃを光軸ＡＸに垂直なＸ軸方向に積層したものである。各発光基板７６ａには、Ｙ方向に延びる基準線ＳＸａ，ＳＸｂ，ＳＸｃに沿って発光領域３ａ，３ｂ，３ｃが所定間隔で形成されている。つまり、発光領域３ａ，３ｂ，３ｃは２次元的に配列されている。上層側（つまり図２の下側）の発光領域３ｂは、中間の発光領域３ａに対して、＋Ｘ側であって感光ドラム７１に近づく方向にシフトして配置され、下層側（つまり図２の上側）の発光領域３ｃは、中間の発光領域３ａに対して、−Ｘ側であって感光ドラム７１から離れる方向にシフトして配置される。後に詳述するが、発光領域３ａ，３ｂ，３ｃの中心は、同一平面上に配置されている。
【００２５】
図３（Ｂ）は、単一の発光領域３ａに形成された発光点群ＤＧ又は発光点ＥＤの配列を説明する背後からの部分拡大図である。図面の縦方向が副走査方向で（副方向）あり、図面の横方向が主走査方向（主方向）である。発光点群ＤＧを構成する発光点ＥＤは、主走査方向に相当するＹ方向に等間隔で配列され、副走査方向に相当するＺ方向に対して傾いた方向にも等間隔で配列されている。１つの発光点ＥＤの直径は例えば３０μｍとされ、主方向については２４００ｄｐｉの１ドットに相当する１０．６μｍピッチで配置されている。図示を省略しているが、１行あたり３２個の発光点があり、全体としては４行で計１２８個の発光点が平行四辺形のマトリクス状に並んでいる。
【００２６】
図３（Ｃ）に示すように、発光素子７３ａにおいて、隣り合う３つの発光領域３ａ，３ｂ，３ｃを一組とする発光組ＳＣｎ（ｎ＝１，２，３，…）がＹ方向に繰り返し等間隔で配置されている。なお、図１は、図３（Ｃ）のＡ−Ａ断面に相当するものとなっている。発光組ＳＣｎを構成する発光領域３ａ，３ｂ，３ｃは、主走査方向又はＹ方向に関して異なる位置に配列され、かつ、副走査方向又はＺ方向に関して異なる位置に配列されている。同様に、光学系７３ｂにおいて、隣り合う３つの結像系２ａ，２ｂ，２ｃを一組とする結像組ＬＣｎ（ｎ＝１，２，３，…）がＹ方向に繰り返し等間隔で配置されている。結像組ＬＣｎを構成する結像系２ａ，２ｂ，２ｃは、主走査方向又はＹ方向に関して異なる位置に配列され、かつ、副走査方向又はＺ方向に関して異なる位置に配列されている。具体例では、結像系２ａ，２ｂ，２ｃは、Ｙ方向に延びる１行あたり１００個程度設けられており、全体としては計２８７個の結像系２ａ，２ｂ，２ｃ又は発光領域３ａ，３ｂ，３ｃが平行四辺形のマトリクス状に並んでいる。
【００２７】
図２に戻って、光学系７３ｂにおいて、各結像系２ａ，２ｂ，２ｃは、第１結像レンズ５ｄと、絞り５ｅと、第２結像レンズ５ｆとをそれぞれ有する。第１結像レンズ５ｄは、発光領域３ａからの光線ＬＢをコリメートする。第２結像レンズ５ｆは、第１結像レンズ５ｄからの光線ＬＢを集光し、感光ドラム７１の受光面７１ａ上に発光領域３ａ，３ｂ，３ｃの像を投影する。結果的に、受光面７１ａ上の受光領域４ａ，４ｂ，４ｃには、発光領域３ａ，３ｂ，３ｃに形成された２次元的な配列の発光点群ＤＧと同じパターンで倍率が同一又は異なる投影像群ＰＧが形成される。後に詳述するが、光学系７３ｂを構成する複数の第１結像レンズ５ｄは、２次元的に配列され、それらの中心は、同一平面上に配置されている。また、光学系７３ｂを構成する複数の絞り５ｅは、２次元的に配列され、それらの中心は、同一平面上に配置されている。光学系７３ｂを構成する複数の第２結像レンズ５ｆは、２次元的に配列され、それらの中心は、同一平面上に配置されている。
【００２８】
図４に示すように、第１結像レンズ５ｄは、凸レンズであり、より詳細には、第１結像レンズ５ｄのレンズ形状は、光軸近傍で両凸である。図示の例では、第１結像レンズ５ｄは、ガラスその他で形成された共通のレンズ基板５ｈの両側に樹脂製のレンズ部５ｉ，５ｊを形成したものとなっている。つまり、レンズ部５ｉ，５ｊのレンズ面は樹脂によって形成されている。副走査方向に関して３つの異なる位置に配置された第１結像レンズ５ｄは、第１レンズアレイＡ１を構成する。絞り５ｅは、ガラスで形成された絞り基板５ｐの片側に形成され層状の遮光体からなる遮光部５ｑに多数の開口５ｒを形成したものである。絞り基板５ｐは、透明体であり、シアン、マゼンタ、イエロー、及びブラックの各色を透過させる。ここで、絞り５ｅは、絞り基板５ｐの光源側に限らず像側に形成することができる。副走査方向に関して３つの異なる位置に配置された絞り５ｅは、絞りアレイＡＳを構成する。第２結像レンズ５ｆは、凸レンズであり、より詳細には、第２結像レンズ５ｆのレンズ形状は、光軸近傍で両凸である。図示の例では、第２結像レンズ５ｆは、ガラスその他で形成された共通のレンズ基板５ｋの両側に樹脂製のレンズ部５ｍ，５ｎを形成したものとなっている。つまり、レンズ部５ｍ，５ｎのレンズ面は樹脂によって形成されている。副走査方向に関して３つの異なる位置に配置された第２結像レンズ５ｆは、第２レンズアレイＡ２を構成する。各結像系２ａ，２ｂ，２ｃの光軸ＡＸは、互いに平行で、発光領域３ａ，３ｂ，３ｃの発光点群ＤＧに対しても感光ドラム（感光体）７１の受光面７１ａに対しても垂直である。
【００２９】
発光素子７３ａを構成する各発光基板７６ａ，７６ｂ，７６ｃは、ガラス板７３ｑの上に発光点を２次元配列させたボトムエミッション型の有機ＥＬ素子である。発光素子７３ａを構成する各発光点群ＤＧは、受光面７１ａ上に投影像群ＰＧとして投影され、投影像群ＰＧは、多数の発光点ＥＤに対応する多数の投影像ＰＤを含む。
【００３０】
発光素子７３ａにおいて、２元配列された発光領域３ａ，３ｂ，３ｃの中心は、共通の第１平面ＰＬａ上に配置されており、感光ドラム７１の受光面７１ａの対向領域に略平行なＹＺ面に対してゼロでない所定角度すなわち角度θａを成している。光学系７３ｂにおいて、結像系２ａ，２ｂ，２ｃのうち第１結像レンズ５ｄの中心は、共通の第２平面ＰＬｂ上に配置されており、ＹＺ面に対して角度θｂを成している。結像系２ａ，２ｂ，２ｃのうち絞り５ｅの中心は、共通の第３平面ＰＬｃ上に配置されており、ＹＺ面に対して角度θｃを成している。結像系２ａ，２ｂ，２ｃのうち第２結像レンズ５ｆの中心は、共通の第４平面ＰＬｄ上に配置されており、ＹＺ面に対して角度θｄを成している。第１平面ＰＬａ、第２平面ＰＬｂ、第３平面ＰＬｃ、及び第４平面ＰＬｄは、光軸ＡＸ方向に垂直なＹＺ平面を基準として副方向又は副走査方向に関して傾斜しているが、主方向又は主走査方向に関しては傾斜成分を有していない。つまり、平面ＰＬａ，ＰＬｂ，ＰＬｃ，ＰＬｄは、ＸＺ面に沿って傾斜している。
【００３１】
図からも明らかなように、第１平面ＰＬａ、第２平面ＰＬｂ、第３平面ＰＬｃ、及び第４平面ＰＬｄは、第１平面ＰＬａ、第２平面ＰＬｂ、第３平面ＰＬｃ、及び第４平面ＰＬｄの順に、光軸ＡＸ方向に垂直なＹＺ平面に対して成す角度が大きい。より詳細には、第１〜第４平面ＰＬａ〜第４平面ＰＬｄのＹＺ平面に対して成す角度θａ〜θｄは、角度θａを最大値とし角度θｄを最小値として角度θａから角度θｄにかけて徐々に小さくなっている。
【００３２】
第１平面ＰＬａ、第２平面ＰＬｂ、第３平面ＰＬｃ、及び第４平面ＰＬｄの傾斜角である角度θａ、θｂ、θｃ、及びθｄは、第１レンズアレイＡ１を構成する第１結像レンズ５ｄと、第２レンズアレイＡ２を構成する第２結像レンズ５ｆとを合成した倍率をβとして、以下の関係（１）、（２）、及び（３）を満たす。
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【００３３】
結像系２ａ，２ｂ，２ｃは、両側テレセントリックと倍率均一性とを実現させたものである。このように、両側テレセントリックを実現しつつ、各結像光学系で略倍率を等しくするためには、例えば結像系２ａに関しては、発光基板７６ａの発光領域３ａの中心から第１結像レンズ５ｄの中心までの間隔と、第１結像レンズ５ｄの中心から絞り５ｅの中心までの間隔と、絞り５ｅの中心から第２結像レンズ５ｆまでの間隔と、第２結像レンズ５ｆから受光面７１ａの受光領域４ａまでの間隔が１：１：β：βとなる。このような関係は、結像系２ａだけでなく、結像系２ｂ，２ｃについても成り立ち、近似的には受光面７１ａは平面として扱うことができる。よって、発光基板７６ａ〜７６ｃの発光領域３ａ〜３ｃ又は発光点群ＤＧ、第１レンズアレイＡ１の第１結像レンズ５ｄ、絞り５ｅ、第２レンズアレイＡ２の第２結像レンズ５ｆ、及び受光面７１ａの受光領域４ａ〜４ｃの光軸ＡＸ方向に関する間隔の比を、倍率βを用いることで、理想的には下記のように定めることができる。
θａ：θｂ：θｃ：θｄ
＝２＋２β：１＋２β：２β：β    …    （４）
ここで、２＋２βは、発光領域３ａ〜３ｃから受光領域４ａ〜４ｃまでの距離ｄａに対応する相対的値であり、１＋２βは、第１結像レンズ５ｄの中心から受光領域４ａ〜４ｃまでの距離ｄｂに対応する相対的値であり、２βは、絞り５ｅの中心から受光領域４ａ〜４ｃまでの距離ｄｃに対応する相対的値であり、βは、第２結像レンズ５ｆの中心から受光領域４ａ〜４ｃまでの距離ｄｄに対応する相対的値である。式（４）から下記の関係式（５）〜（７）
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式が得られ、発光素子７３ａに設定された第１平面ＰＬａの傾斜角である角度θａに対する角度θｂ、θｃ、及びθｄの最適値が定まる。これらの最適な角度に対して±１０％の範囲となるように第２〜第４平面ＰＬｂ〜ＰＬｄを傾けること、つまり第１レンズアレイＡ１、絞りアレイＡＳ、及び第２レンズアレイＡ２を傾けることで、両側テレセントリック及び倍率均一性の確保に関して実用上十分な効果が得られる。
【００３４】
以上の説明から明らかなように、実施形態の画像形成装置１００によれば、第１平面ＰＬａ、第２平面ＰＬｂ、第３平面ＰＬｃ、及び第４平面ＰＬｄの順に、光軸ＡＸ方向に垂直なＹＺ平面に対して成す角度が大きいので、複数の結像系２ａ，２ｂ，２ｃ間で、発光基板７６ａ，７６ｂ，７６ｃの発光点群ＤＧ、第１レンズアレイＡ１の結像レンズ５ｄ、絞り５ｅ、第２レンズアレイＡ２の結像レンズ５ｆ、及び感光ドラム７１の受光面７１ａについて、光軸ＡＸ方向の間隔の配分関係を略一致させることができ、延いては、各結像系２ａ，２ｂ，２ｃにおいて両側テレセントリックを実現しつつ倍率のばらつきを低減することが容易になる。
【００３５】
〔実施例〕
以下、画像形成装置１００に組み込まれる光学系７３ｂの具体的な実施例について説明する。
【００３６】
〔実施例１〕
実施例１の光学系７３ｂは、図４に示すものと同じである。以下の表１は、実施例１の光学系７３ｂの基本的仕様をまとめたものである。表１において、下側の結像系は、図４の結像系２ｂを意味し、中央の結像系は、図４の結像系２ａを意味し、上側の結像系は、図４の結像系２ｃを意味する。
［表１］
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【００３７】
〔１−ａ：中央の結像系〕
以下、中央の結像系２ａのデータについて説明する。表２は、中央の結像系２ａを構成する結像レンズ（第１結像レンズ）５ｄ、絞り５ｅ、及び結像レンズ（第２結像レンズ）５ｆについて、光学面の面頂点の座標をまとめたものである。距離の単位はｍｍである。波長６５０ｎｍの光に対して、レンズ基板の屈折率は１．５１４５であり、レンズ面とガラス基板との間に設けられている樹脂製のレンズ部の屈折率は、１．５２８５である。また、結像倍率βは、全ての光学系で−１である。以上は、中央の結像系だけでなく、上下の結像系でも同様である。
［表２］
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中央の結像系２ａの自由曲面形状について表３にまとめた。記載した自由曲面の形状式は、Ｘ、Ｙ、Ｚに対応するローカル座標をｘ、ｙ、ｚとして
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である。なお、表に無い非球面係数Ｃｉｊはすべて０である。これらの点は以下でも同様である。
［表３］
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【００３８】
図５（Ａ）は、中央の結像系２ａについて、像面である受光面７１ａに入射する光線の方向余弦を示すチャートである。図５（Ａ）は、中央の結像系２ａの主光線の方向余弦を主像高毎にプロットしたものとなっている。像面に入射する主光線の方向余弦が１に近しいほどその光学系のテレセン性は高い。その観点で図５（Ａ）を見ると、各主像高Ｙで像面である受光面７１ａに入射する主光線の方向余弦はほぼ１．０となっており、この実施例は像側にテレセントリックな光学系であることを示している。図示を省略するが、物体側も同様であり、両側テレセントリック性が確保されている。
【００３９】
〔１−ｂ：下側の結像系〕
以下、下側の結像系２ｂのデータについて説明する。表４は、下側の結像系２ｂを構成する結像レンズ（第１結像レンズ）５ｄ、絞り５ｅ、及び結像レンズ（第２結像レンズ）５ｆについて、光学面の面頂点の座標をまとめたものである。
［表４］
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下側の結像系２ｂの自由曲面形状について表５にまとめた。
［表５］
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【００４０】
図５（Ｂ）は、下側の結像系２ｂについて、像面である受光面７１ａに入射する光線の方向余弦を示すチャートである。チャートからも明らかなように、像高に関わらず光線が受光面７１ａに対して法線方向から入射していることが分かり、テレセントリック性が確保されていることが分かる。図示を省略するが、物体側も同様であり、両側テレセントリック性が確保されている。
【００４１】
〔１−ｃ：上側の結像系〕
以下、上側の結像系２ｃのデータについて説明する。表６は、上側の結像系２ｃを構成する結像レンズ（第１結像レンズ）５ｄ、絞り５ｅ、及び結像レンズ（第２結像レンズ）５ｆについて、光学面の面頂点の座標をまとめたものである。
［表６］
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上側の結像系２ｃの自由曲面形状について表７にまとめた。
［表７］
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【００４２】
図５（Ｃ）は、上側の結像系２ｃについて、像面である受光面７１ａに入射する光線の方向余弦を示すチャートである。チャートからも明らかなように、像高に関わらず光線が受光面７１ａに対して法線方向から入射していることが分かり、テレセントリック性が確保されていることが分かる。図示を省略するが、物体側も同様であり、両側テレセントリック性が確保されている。
【００４３】
以上では、具体的な実施形態としての像形成装置や光プリントヘッドについて説明したが、本発明に係る像形成装置は、上記のものには限られない。例えば、光学系７３ｂを構成する結像系は、３つに限らず２つ又は４つ以上とすることができる。
【００４４】
実施例１では、光学系７３ｂの結像倍率βを−１としているが、光学系７３ｂの結像倍率βは、絶対値が１より大きい拡大とすることができ、絶対値が１より小さい縮小とすることができる。なお、光学系７３ｂを構成する結像系２ａ〜２ｃの結像倍率βは厳密に等しくなくてもよく、その場合、発光点群ＤＧを構成する発光点ＥＤの配置その他の要素の変更によって倍率差の補償が可能である。
【００４５】
図示していないが、感光ドラム７１の受光面７１ａと第２レンズアレイＡ２との間に透明な平板ガラスを配置してもよい。平板ガラスで光学系７３ｂを覆うことにより、第２結像レンズ５ｆ等にごみが付着することを防止できる。
【００４６】
発光点群ＤＧを構成する発光点ＥＤの数や配列に関する具体例は、単なる例示であり、用途や目的に応じて発光点ＥＤの数や配列を変更することができる。
【００４７】
結像系２ａ〜２ｃの副走査方向又はＺ方向の間隔は等しく無くてもよく、例えば結像系２ａ〜２ｃの副走査方向に関して位置が異なる３つの第１結像レンズ５ｄの中心は、第２平面ＰＬｂ上に厳密に配列されていなくてもよい。同様に、結像系２ａ〜２ｃの副走査方向に関して位置が異なる３つの第２結像レンズ５ｆの中心は、第４平面ＰＬｄ上に厳密に配列されていなくてもよい。
【符号の説明】
【００４８】
Ａ１…第１レンズアレイ、  Ａ２…第２レンズアレイ、  ＡＳ…絞りアレイ、  ＡＸ…光軸、  ＤＧ…発光点群、  ＥＤ…発光点、  ＬＢ…光線、  ＰＧ…投影像群、  ＰＬａ，ＰＬｂ，ＰＬｃ，ＰＬｄ…平面、  ＲＸ…回転軸、  ＳＸａ，ＳＸａ，ＳＸａ…基準線、  ２ａ-２ｃ…結像系、  ３ａ-３ｃ…発光領域、  ４ａ-４ｃ…受光領域、  ７６ａ-７６ｃ…発光基板、  ５ｄ，５ｆ…結像レンズ、  ５ｅ…絞り、  １０…画像読取部、  ２０…画像形成部、  ４０…給紙部、  ５０…搬送部、  ７０…像形成ユニット、  ７０Ｍ，７０Ｃ，７０Ｋ…像形成ユニット、  ７１…感光ドラム、  ７１ａ…受光面、  １００…画像形成装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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