(57)【要約】      （修正有）【課題】発光素子からの光をより多く取り込むことができ、光の損失や収差が少なく、光の利用効率がより高い発光素子ヘッド等を提供する。【解決手段】発光素子アレイチップを主走査方向に複数配列してなる発光素子アレイと、複数のセルフォック（登録商標）レンズを並べたレンズアレイ部８１と、レンズアレイ部８１の光の入射側および出射側に接して配され直方体形状のベース部８３とシリンドリカル形状の曲率部８４とからなる一対の集光レンズ部８２ａ，８２ｂと、を有し、発光素子アレイの光出力を結像させる結像光学素子５４とを備えたことを特徴とする発光素子ヘッド。【選択図】図７
2010076131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子アレイチップを主走査方向に複数配列してなる発光素子アレイと、
複数のセルフォックレンズを並べたレンズアレイ部と、当該レンズアレイ部の光の入射側および出射側に接して配され直方体形状のベース部とシリンドリカル形状の曲率部とからなる一対の集光レンズ部と、を有し、前記発光素子アレイの光出力を結像させる結像光学素子と
を備えたことを特徴とする発光素子ヘッド。
【請求項２】
前記集光レンズ部は、当該集光レンズ部の前記ベース部と前記レンズアレイ部とが接して配されることを特徴とする請求項１に記載の発光素子ヘッド。
【請求項３】
光の入射側に配される前記集光レンズ部と光の出射側に配される前記集光レンズ部とは、略同一形状を有することを特徴とする請求項１に記載の発光素子ヘッド。
【請求項４】
前記集光レンズ部の屈折率ｎ１と前記レンズアレイ部の屈折率ｎ２とは、ｎ１≦ｎ２の関係にあることを特徴とする請求項１に記載の発光素子ヘッド。
【請求項５】
前記シリンドリカル形状は、半円柱形状であることを特徴とする請求項１に記載の発光素子ヘッド。
【請求項６】
前記発光素子アレイチップは、自己走査型発光素子アレイチップであることを特徴とする請求項１に記載の発光素子ヘッド。
【請求項７】
発光素子アレイチップを主走査方向に複数配列してなる発光素子アレイと、複数のセルフォックレンズを並べたレンズアレイ部と当該レンズアレイ部の光の入射側および出射側に接して配され直方体形状のベース部とシリンドリカル形状の曲率部とからなる一対の集光レンズ部とからなる結像光学素子とを備える発光素子ヘッドを備え、トナー像を形成するトナー像形成手段と、
前記トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
前記トナー像を記録媒体に定着する定着手段と
を有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子ヘッド等に関し、特に発光素子にＬＥＤを使用する発光素子ヘッド等に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を採用した、プリンタや複写機、ファクシミリ等の画像形成装置では、一様に帯電された感光体上に、画像情報を光記録手段によって照射することにより静電潜像を得た後、この静電潜像にトナーを付加して可視化し、記録紙上に転写して定着することによって画像形成が行なわれる。かかる光記録手段として、レーザを用いて主走査方向にレーザ光を走査させて露光する光走査方式の他、近年では、ＬＥＤ(Light Emitting Diode：発光ダイオード)アレイ光源を主走査方向に多数、配列してなるＬＥＤヘッドを用いた光記録手段が採用されている。
【０００３】
このＬＥＤアレイ光源を用いた画像形成装置は、光走査方式の画像形成装置に比べて、スキャンする空間が不要となり、駆動系が不要となることから、画像形成装置全体が小型化し、信頼性が向上するという利点がある。また、振動や熱による光学系の変形に強いという利点もある。
【０００４】
一方、ＬＥＤアレイ光源における各ＬＥＤ素子は、光の放射角が広いので感光ドラムに対して、効率よく光を入射させにくい。そのため光を集光する手段が必要である。光を集光するための光学系として例えば、特許文献１では、屈折率分布型ロッドレンズアレイの光学パス内の物空間と像空間に、実質的に同一の形状および結像特性を有する２個の透光性光学要素を、屈折率分布型ロッドレンズアレイを中心として対称に配設したことを特徴とする結像光学装置が提案されている。
【０００５】
また、特許文献２では、主走査Ｘ方向に屈折率分布を持ち、主走査Ｘ方向と直交する方向に一定の屈折率を持つバイアキシアルレンズアレイと、主走査Ｘ方向に沿ってバイアキシアルレンズアレイの入射側Ｎおよび結像側Ｋに配設された、球面収差を低減する一対の非球面シリンドリカルレンズとからなる結像光学系が提案されている。
【０００６】
更に特許文献３では、主走査方向（Ｘ方向）について中央部から両端部に向かうにつれて屈折率が次第に小さくなる屈折率分布を有する光学素子が複数、Ｘ方向に配列されてなるレンズアレイと、主走査方向に沿ってレンズアレイの入射側および結像側に配置され副走査方向（Ｙ方向）にのみパワーを有する一対のシリンドリカルレンズとから結像光学系を構成し、光学素子の主走査方向のＮＡの大きさが、シリンドリカルレンズにおける副走査方向のＮＡの大きさより小さくなるようにする結像光学系が提案されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−１９４５８５号公報
【特許文献２】特開２００３−２２８０２１号公報
【特許文献３】特開２００３−２５５２２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＬＥＤアレイ光源を使用したＬＥＤヘッドでは、ＬＥＤからの光を多く取り込み、効率よく感光ドラムに光を結像させることが求められる。
本発明の目的は、ＬＥＤからの光をより多く取り込むことができ、光の損失や収差が少なく、光の利用効率が高い発光素子ヘッド等を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係る発明は、発光素子アレイチップを主走査方向に複数配列してなる発光素子アレイと、複数のセルフォックレンズを並べたレンズアレイ部と、当該レンズアレイ部の光の入射側および出射側に接して配され直方体形状のベース部とシリンドリカル形状の曲率部とからなる一対の集光レンズ部と、を有し、前記発光素子アレイの光出力を結像させる結像光学素子とを備えたことを特徴とする発光素子ヘッドである。
【００１０】
請求項２に係る発明は、前記集光レンズ部は、当該集光レンズ部の前記ベース部と前記レンズアレイ部とが接して配されることを特徴とする請求項１に記載の発光素子ヘッドである。
請求項３に係る発明は、光の入射側に配される前記集光レンズ部と光の出射側に配される前記集光レンズ部とは、略同一形状を有することを特徴とする請求項１に記載の発光素子ヘッドである。
請求項４に係る発明は、前記集光レンズ部の屈折率ｎ１と前記レンズアレイ部の屈折率ｎ２とは、ｎ１≦ｎ２の関係にあることを特徴とする請求項１に記載の発光素子ヘッドである。
請求項５に係る発明は、前記シリンドリカル形状は、半円柱形状であることを特徴とする請求項１に記載の発光素子ヘッドである。
請求項６に係る発明は、前記発光素子アレイチップは、自己走査型発光素子アレイチップであることを特徴とする請求項１に記載の発光素子ヘッドである。
請求項７に係る発明は、発光素子アレイチップを主走査方向に複数配列してなる発光素子アレイと、複数のセルフォックレンズを並べたレンズアレイ部と当該レンズアレイ部の光の入射側および出射側に接して配され直方体形状のベース部とシリンドリカル形状の曲率部とからなる一対の集光レンズ部とからなる結像光学素子とを備える発光素子ヘッドを備え、トナー像を形成するトナー像形成手段と、前記トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、前記トナー像を記録媒体に定着する定着手段とを有することを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、発光素子からの光をより多く取り込むことができ、光の損失や収差が少なく、光の利用効率がより高い発光素子ヘッドを実現できる。
請求項２の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、結像光学素子における光の損失をより少なくすることができる。
請求項３の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、結像光学素子における収差をより少なくすことができ、結像光学素子の光軸合わせをより簡単に行うことができる。
請求項４の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、結像光学素子における集光レンズ部とレンズアレイ部の間の光の反射をより少なくでき、光の利用効率をより高くすることができる。
請求項５の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、集光レンズ部をより容易に作製することができる。
請求項６の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、発光素子アレイチップの大きさをより小さくすることができる。
請求項７の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、より光出力の強度が大きい発光素子ヘッドを備え、画像形成をより高い画質で行うことができる画像形成装置が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について説明する。ただし、本発明は、以下の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。また、使用する図面は、本実施の形態を説明するために使用するものであり、実際の大きさを表すものではない。
【００１３】
図１は、本実施の形態の画像形成装置の全体構成を示した図である。
図１に示す画像形成装置１は、一般にタンデム型と呼ばれる画像形成装置であって、各色の階調データに対応して画像形成を行う画像プロセス系１０、画像プロセス系１０を制御する画像出力制御部３０、例えばパーソナルコンピュータ(ＰＣ)２や画像読取装置(ＩＩＴ：Image Input Terminal)３に接続され、これらから受信された画像データに対して画像処理を施す画像処理部(ＩＰＳ:Image Processing System)４０を備えている。
【００１４】
画像プロセス系１０は、水平方向に一定の間隔を置いて並列的に配置される複数のエンジンからなるトナー像形成手段の一例としての画像形成ユニット１１を備えている。この画像形成ユニット１１は、イエロー(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)、黒(Ｋ)の４つの画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋから構成されており、夫々、静電潜像を形成してトナー像を形成させる像保持体(感光体)である感光ドラム１２、感光ドラム１２の表面を一様に帯電する帯電器１３、帯電器１３によって帯電された感光ドラム１２を露光する発光装置である発光素子ヘッド１４、発光素子ヘッド１４によって得られた潜像を現像する現像器１５を備えている。また、画像プロセス系１０は、各画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋの感光ドラム１２にて画像形成された各色のトナー像を記録媒体の一例としての記録用紙に多重転写させるために、この記録用紙を搬送する用紙搬送ベルト２１、用紙搬送ベルト２１を駆動させるロールである駆動ロール２２、感光ドラム１２のトナー像を記録用紙に転写させる転写手段の一例としての転写ロール２３を備えている。
【００１５】
ＰＣ２やＩＩＴ３から入力された画像信号は、画像処理部４０によって画像処理が施され、インタフェースを介して各画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋに供給される。画像プロセス系１０は、画像出力制御部３０から供給された同期信号等の制御信号に基づいて動作する。まず、イエローの画像形成ユニット１１Ｙでは、帯電器１３により帯電された感光ドラム１２の表面に、画像処理部４０から得られた画像信号に基づき、発光素子ヘッド１４によって静電潜像を形成する。形成された静電潜像に対して現像器１５によってイエローのトナー像を形成し、形成されたイエローのトナー像は、図の矢印方向に回動する用紙搬送ベルト２１上の記録用紙に転写ロール２３を用いて転写される。同様にして、マゼンタ、シアン、黒のトナー像が各々の感光ドラム１２上に形成され、用紙搬送ベルト２１上の記録用紙に転写ロール２３を用いて多重転写される。多重転写された記録用紙上のトナー像は、定着手段の一例としての定着器２４に搬送されて、熱および圧力によって記録用紙に定着される。
【００１６】
次に、発光素子ヘッド１４について詳細に説明する。図２は、本実施の形態の発光素子ヘッド１４の拡大断面図を示している。この発光素子ヘッド１４は、後述するように多数の発光素子としてのＬＥＤを直線上に配列した発光素子アレイチップ１００を千鳥状に配列してなる発光素子アレイ５１、発光素子アレイ５１を支持すると共に発光素子アレイ５１の駆動を制御するための回路が形成されたプリント基板５２、プリント基板５２を支持する支持部材５３、各発光素子から出射された光出力を感光ドラム１２上に結像させる結像光学素子５４、プリント基板５２が取り付けられた支持部材５３および結像光学素子５４を保持するハウジング５５を備えている。
【００１７】
図３は発光素子ヘッド１４の斜視図を示している。この発光素子ヘッド１４では、結像光学素子５４の主走査方向両端部よりも外側までハウジング５５が突出形成されている。なお、ハウジング５５のうち、これら突出形成される部位を第１の突出部５５ａ、第２の突出部５５ｂと呼ぶことにする。ここで、第１の突出部５５ａは突出する部位としての機能を有しており、第１の突出部５５ａは第２の突出部５５ｂよりも長く設定されている。そして、これら突出部５５ａ,５５ｂには、画像形成装置１(図１参照)に設けられたフレーム(図示せず)に対して発光素子ヘッド１４を位置決めするためのボルト５８ａ,５８ｂが上下方向にそれぞれ貫通配置されている。また、発光素子ヘッド１４の主走査方向一端部側、具体的には、ハウジング５５に設けられた第１の突出部５５ａの上部には、発光素子アレイ５１（図２参照）が取り付けられるプリント基板５２が延設配置されている。そして、第１の突出部５５ａ上に露出しているプリント基板５２の上面には、発光素子アレイ５１を駆動するためのドライバＩＣ６４が取り付けられている。
【００１８】
また、ドライバＩＣ６４とボルト５８ａの取り付け位置との間のプリント基板５２上面には、ドライバＩＣ６４や発光素子アレイ５１等に給電を行う電源ケーブル６１が取り付けられている。さらに、ボルト５８ａの取り付け位置よりも外側のプリント基板５２の上面には、画像処理部４０(図１参照)からのビデオデータ、画像出力制御部３０(図１参照)からのクロックおよび同期信号等を受け取るためのハーネス６２が取り付けられている。このように、本実施の形態では、発光素子ヘッド１４の主走査方向一端部側であって結像光学素子５４(発光素子アレイ５１)と略直列の位置に、発光素子アレイ５１を駆動するためのドライバＩＣ６４、電源ケーブル６１が取り付けられる電源供給用の電源線コネクタやハーネス６２が取り付けられる通信用の信号線コネクタが配置される。
【００１９】
図４は、発光素子アレイ５１の構造を説明した概略図である。
図４に示した発光素子アレイ５１は、複数の発光素子アレイチップ１００が主走査方向に千鳥状に配列して形成される。
発光素子アレイチップ１００は、矩形形状の基板の両側に配線等を行うスペースであるボンディングパッド１０１を備える。このようにボンディングパッド１０１を配すれば、ほぼボンディングパッド１０１自体が必要とする幅までチップ幅を小さくできる利点がある。
【００２０】
また発光素子アレイチップ１００において両側のボンディングパッド１０１に挟まれる領域には、発光素子であるＬＥＤ１０２が主走査方向である矩形の長辺に沿って直線状に等間隔で配列する。ここで、ＬＥＤ１０２は、発光素子アレイチップ１００の一方の長辺側に寄せて配置される。そして奇数番目の発光素子アレイチップ１００と偶数番目の発光素子アレイチップ１００とは、ＬＥＤ１０２が向かい合わせになるように、また、ボンディングパッド１０１を重ねるようにして配置される。このような配置により全てのＬＥＤ１０２を、主走査方向に対し等間隔に並べて配置することができる。
また各ＬＥＤ１０２が形成される発光素子部およびこの発光素子部に隣接する隣接部には、透明樹脂よりなる図示しないマイクロレンズ１０３が取り付けられている。
【００２１】
図５（ａ）〜（ｂ）は、発光素子アレイチップ１００の構造を説明した図である。
図５（ａ）は、発光素子アレイチップ１００をＬＥＤ１０２の光が出射する方向から見た図である。また図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
上述の通り、発光素子アレイチップ１００には、その両側にボンディングパッド１０１が配され、また両側のボンディングパッド１０１に挟まれる領域には、ＬＥＤ１０２が直線状に等間隔に配されている。それぞれのＬＥＤ１０２には光が出射する側にマイクロレンズ１０３が形成されている。このマイクロレンズ１０３は、ＬＥＤ１０２から出射した光を集光し、感光ドラム１２（図１、図２参照）に対して、効率よく光を入射させることができる。
このマイクロレンズ１０３は、光硬化性樹脂等の透明樹脂からなり、より効率よく光を集光するためその表面は非球面形状をとることが好ましい。また、マイクロレンズ１０３の大きさ、厚さ、焦点距離等は、使用されるＬＥＤ１０２の波長、使用される光硬化性樹脂の屈折率等により決定される。
【００２２】
なお、本実施の形態では、発光素子アレイチップ１００として自己走査型発光素子アレイチップを使用するのが好ましい。自己走査型発光素子アレイチップは、発光素子アレイの構成要素としてｐｎｐｎ構造を持つ発光サイリスタを用い、発光素子の自己走査が実現できるように構成したものであり、特開平１−２３８９６２号公報、特開平２−１４５８４号公報、特開平２−９２６５０号公報、特開平２−９２６５１号公報に開示されている。また、特開平２−２６３６６８号公報には、転送素子アレイを転送部として、発光部である発光素子アレイと分離した構造の自己走査型発光素子アレイが開示されている。
【００２３】
図６は、分離タイプの自己走査型発光素子アレイの等価回路図である。この自己走査
型発光素子アレイは、転送用サイリスタＴ１，Ｔ２，Ｔ３，…、書込み用発光サイリスタＬ１，Ｌ２，Ｌ３，…からなる。転送部の構成は、ダイオード接続を用いている。ＶＧＫは電源（通常５Ｖ）であり、電源ライン７２から各負荷抵抗ＲＬを経て各転送用サイリスタのゲート電極Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，…に接続されている。また、転送用サイリスタのゲート電極Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，…は、書込み用発光サイリスタのゲート電極にも接続される。転送用サイリスタＴ１のゲート電極にはスタートパルスφＳが加えられ、転送用サイリスタのアノード電極には、交互に転送用クロックパルスφ１，φ２が加えられる。これら転送用クロックパルスφ１，φ２は、クロックパルスライン７４，７６を経て供給される。書込み用発光サイリスタのアノード電極には、信号ライン７８を経て、書込み信号φＩが加えられている。
【００２４】
次に動作を簡単に説明する。まず転送用クロックパルスφ１の電圧がＨレベルで転送用サイリスタＴ２がオン状態であるとする。このとき、ゲート電極Ｇ２の電位はＶＧＫの５Ｖからほぼ０Ｖにまで低下する。この電位降下の影響はダイオードＤ２によってゲート電極Ｇ３に伝えられ、その電位を約１Ｖに（ダイオードＤ２の順方向立上り電圧（拡散電位に等しい））に設定する。しかし、ダイオードＤ１は逆バイアス状態であるためゲート電極Ｇ１への電位の接続は行われず、ゲート電極Ｇ１の電位は５Ｖのままとなる。書込み用発光サイリスタのオン電位は、ゲート電極電位＋ｐｎ接合の拡散電位（約１Ｖ）で近似されるから、次の転送用クロックパルスφ２のＨレベル電圧は約２Ｖ（転送用サイリスタＴ３をオンさせるために必要な電圧）以上でありかつ約４Ｖ（転送用サイリスタＴ４をオンさせるために必要な電圧）以下に設定しておけば転送用サイリスタＴ３のみがオンし、これ以外の転送用サイリスタはオフのままにすることができる。従って２本の転送用クロックパルスでオン状態が転送されることになる。
【００２５】
スタートパルスφＳは、このような転送動作を開始させるためのパルスであり、スタートパルスφＳをＬレベル（約０Ｖ）にすると同時に転送用クロックパルスφ２をＨレベル（約２〜約４Ｖ）とし、転送用サイリスタＴ１をオンさせる。その後すぐ、スタートパルスφＳはＨレベルに戻される。
【００２６】
いま、転送用サイリスタＴ２がオン状態にあるとすると、ゲート電極Ｇ２の電位は、ＶＧＫ（ここでは５Ｖと想定する）より低下し、ほぼ０Ｖとなる。したがって、書込み信号φＩの電圧が、ｐｎ接合の拡散電位（約１Ｖ）以上であれば、書込み用発光サイリスタＬ２を発光状態とすることができる。
【００２７】
これに対し、ゲート電極Ｇ１は約５Ｖであり、ゲート電極Ｇ３は約１Ｖとなる。したがって、書込み用発光サイリスタＬ１の書込み電圧は約６Ｖ、書込み用発光サイリスタＬ３の書込み電圧は約２Ｖとなる。これから、書込み用発光サイリスタＬ２のみに書き込める書込み信号φＩの電圧は、１〜２Ｖの範囲となる。書込み用発光サイリスタＬ２がオン、すなわち発光状態に入ると、発光強度は書込み信号φＩに流す電流量で決められ、任意の強度にて画像書込みが可能となる。また、発光状態を次の発光素子に転送するためには、書込み信号φＩラインの電圧を一度０Ｖまで落とし、発光している発光素子をいったんオフにしておく必要がある。
【００２８】
次に結像光学素子５４について詳細に説明する。
図７は、結像光学素子５４の一例を説明した斜視図である。
図７は、結像光学素子５４の構造を示している。この結像光学素子５４は、径方向屈折率分布型レンズであるセルフォックレンズ５７（後述）を並べて格納したレンズアレイ部８１としてのセルフォックレンズアレイ(ＳＬＡ：SelfocLens Array（登録商標）)と、レンズアレイ部８１の光の入射側および出射側にレンズアレイ部８１を挟む形で対向して配される一対の集光レンズ部８２ａ，８２ｂとからなる。
【００２９】
レンズアレイ部８１は、正立等倍結像レンズアレイであり、主に発光素子アレイチップ１００に配されたＬＥＤ１０２（図４参照）から出射された光を感光ドラム１２（図１参照）の１点に結像するためのものである。レンズアレイ部８１のセルフォックレンズ５７は、図８は、レンズアレイ部８１を説明した図であり、図７のＢの方向からレンズアレイ部８１を見た場合を示している。図８に示したとおりレンズアレイ部８１は、主走査方向に２列に配列する。２列に配列するのは、図４において説明したとおり、発光素子アレイチップ１００が千鳥状に配置されるためである。即ち、発光素子アレイチップ１００が千鳥状に配置するため、感光ドラム１２へ結像させるためには、この配置に対応する形でセルフォックレンズ５７も２列に配列させる必要がある。
【００３０】
集光レンズ部８２ａ，８２ｂは、上述の通り、レンズアレイ部８１の光の入射側と出射側にレンズアレイ部８１を挟む形で対向して配置される。このうち入射側に配置される集光レンズ部８２ａは、本来レンズアレイ部８１に入射しない光もレンズアレイ部８１内部に取り込むためのものである。即ち、発光素子アレイチップ１００に配されたＬＥＤ１０２から出射される光の放射角は広いため、その一部しかレンズアレイ部８１に取り込むことができない。これは、特にレンズアレイ部８１の短辺方向である副走査方向において顕著である。即ち、長辺方向である主走査方向では多数のセルフォックレンズ５７が配列しているために、ＬＥＤ１０２から出射される光の放射角が広くても多くの光を取り込むことができる。しかしレンズアレイ部８１の短辺方向では、上述の通りセルフォックレンズ５７が配列するのは２列であるため、ＬＥＤ１０２から出射される光の多くは、取り込むことができない。よって、このように入射側に集光レンズ部８２ａを配置することで、本来取り込むことができなかったＬＥＤ１０２から出射される光を取り込むことができる。そのため光の利用効率を高めることができる。
【００３１】
また、出射側に配置される集光レンズ部８２ｂは、入射側に配置される集光レンズ部８２ａと同じ光学特性を有する。これを実現するために、集光レンズ部８２ａと集光レンズ部８２ｂは、同一形状にて形成することが好ましい。このように同じ光学特性を有する集光レンズ部８２ｂを出射側に設けることで、感光ドラム１２に結像する像を正立等倍結像とし、収差を少なくすることができる。即ち、入射側に配置される集光レンズ部８２ａだけでは、感光ドラム１２に結像する像が正立等倍結像とならず、収差が発生し感光ドラム１２に結像する像が拡大または縮小する。そのため集光レンズ部８２ｂを出射側に配置することが必要となる、また集光レンズ部８２ａと集光レンズ部８２ｂが同じ光学特性を有しないと、同様に感光ドラム１２に結像する像が正立等倍結像とならず、収差が発生し感光ドラム１２に結像する像が拡大または縮小する現象が生ずる。そのため、集光レンズ部８２ａと集光レンズ部８２ｂとは、同じ光学特性を有することが必要である。
なおここで、同一形状とは、幾何学的に厳密な意味で同一の形状であることを意味するわけではなく、概ね同一の形状であればよい。即ち略同一形状であることを意味する。
【００３２】
更に、集光レンズ部８２ａ，８２ｂの屈折率ｎ１は、レンズアレイ部８１の屈折率ｎ２に対しｎ１≦ｎ２であることが好ましい。このように屈折率を設定することで、集光レンズ部８２ａ，８２ｂの表面における反射を抑制することができ、より効率よく光を利用することができる。例えば、レンズアレイ部８１の屈折率ｎ２が、１．６３だった場合は、集光レンズ部８２ａ，８２ｂの屈折率ｎ１は１．６３と同じかそれより小さくすることが好ましい。
【００３３】
また、集光レンズ部８２ａ，８２ｂは、レンズアレイ部８１に接して配される。特に、後述する集光レンズ部８２ａ，８２ｂのベース部８３とレンズアレイ部８１が接触して配されることが好ましい。このようにすることにより、レンズアレイ部８１と集光レンズ部８２ａ，８２ｂの間に空気層が形成されず、その結果、レンズアレイ部８１と集光レンズ部８２ａ，８２ｂの間で生じる光の反射が生じにくく、光の損失が少ない。そのため効率よく光を利用することができる。ここで、レンズアレイ部８１と集光レンズ部８２ａ，８２ｂとは、接着剤等で接合することが好ましい。この接着剤による接着層が間に存在することにより空気層が更に形成されにくくなる。この場合、接着層は、利用する光に対し透明であることを要し、また接着層の屈折率をｎ３とすると、ｎ１≦ｎ３≦ｎ２であることが好ましい。このように屈折率を設定することで、屈折率の変化がよりなだらかになる。そのため上述した場合と同様に接着層の部分および集光レンズ部８２ａ，８２ｂの表面における反射をより抑制することができ、より効率よく光を利用することができる。
なお本実施の形態で、集光レンズ部８２ａ，８２ｂが、レンズアレイ部８１に接して配されると言った場合、このように接着層を介するような場合も「接して」の範囲に入るものとする。
【００３４】
また、集光レンズ部８２ａ，８２ｂは、直方体形状のベース部８３と、シリンドリカル形状の一形態である半円柱形状の曲率部８４とからなる。集光レンズ部８２ａ，８２ｂをこのような形状とすることで、効率よく光を感光ドラム１２に結像させることができる。例えば、ベース部８３を設けず、集光レンズ部８２ａ，８２ｂを、シリンドリカル形状の曲率部８４だけから構成する場合では、感光ドラム１２に結像する光が、直方体形状のベース部８３を設けた場合に比べ減少してしまう。
【００３５】
ベース部８３と曲率部８４とは同じ材料で構成されていてもよいが、異なる材料で構成されていてもよい。例えば、ベース部８３については、表面が平坦であることが好ましいため、平坦性をより実現しやすいガラス等で製造し、また曲率部８４は、成形の容易性から樹脂等で製造するようなことも考えられる。
【００３６】
このベース部８３と曲率部８４とは、押し出し法、プレス成形法等の方法で製造することができる。そして、ベース部８３と曲率部８４は、一体となって形成されていてもよく、また、別途製造して、例えば接着剤等で貼り合わせて製造してもよい。一体成形の場合は、集光レンズ部８２ａ，８２ｂの位置合せが簡単になる利点がある。また、別途製造し、接着剤等で貼り合わせて製造する方法では異なる材料を使用できる利点がある。
【００３７】
なお、上述した例では、曲率部８４は、曲率角９０度のシリンドリカル形状である半円柱形状であったが、特にこれに限られるものではなく、他の曲率角を有するシリンドリカル形状を選択することもできる。
図９（ａ）〜（ｃ）は、曲率部８４の曲率角を変化させた場合の集光レンズ部８２ａ（８２ｂ）の形状を説明した図である。
図９（ａ）〜（ｃ）で示した集光レンズ部８２ａ（８２ｂ）は、集光レンズ部８２ａ（８２ｂ）を図７におけるＣの方向から見た図である。即ち、集光レンズ部８２ａ（８２ｂ）を主走査方向に向かって見ている。図９（ａ）〜（ｃ）において、曲率部８４のベース部８３と接していない部分である曲線で示した部分は、円の一部である円弧である。そして、Ｏ点はこの円弧を構成する円の中心を示し、点線で示した部分の長さはこの円の半径である。なお図９（ａ）においては、点線部分は、曲率部８４のベース部８３と接する部分と重複するため描かれていない。そして、Ｏ点から曲率部８４の曲線で示した部分の端部に対して結んだ２つの点線部分がなす角度の半分が曲率角として定義される。この場合、図９（ａ）は、曲率部８４の曲率角が９０度の場合であり、図９（ｂ）は、曲率部８４の曲率角が６０度の場合であり、図９（ｃ）は、曲率部８４の曲率角が４５度の場合を表している。特に図９（ａ）で示した曲率部８４の曲率角が９０度の場合は、曲率部８４の断面形状は、半円形状となり、曲率部８４全体は半円柱形状となる。
【００３８】
また、上述した例では、ベース部８３は、その副走査方向の長さが曲率部８４と同じ場合について説明を行ったが、これに限られるものではなく、例えば、曲率部８４に対し、ベース部８１を幅広にしてもよい。
【実施例】
【００３９】
（実施例１）
結像光学素子５４のレンズアレイ部８１として、開口角約１７度のものを使用した。また、レンズアレイ部８１に図７で説明したように集光レンズ部８２ａ，８２ｂを取り付けた。集光レンズ部８２ａ，８２ｂとしては、屈折率がｎ１＝１．５のガラスを使用した。ここでベース部８３の厚さは２ｍｍとし、曲率部８４の曲率は、２ｍｍ、曲率角は９０度（半円柱形状）とした。この結像光学素子５４により、ランバーシアン分布を有するＬＥＤ光源を用いて、光の集光効率を調べた。その結果、結像面に到達する光量は、集光レンズ部８２ａ，８２ｂを取り付けない場合に比べて、１．７６倍となった。
【００４０】
（実施例２）
結像光学素子５４のレンズアレイ部８１として、開口角約１７度のものを使用した。また、レンズアレイ部８１に図７で説明したように集光レンズ部８２ａ，８２ｂを取り付けた。集光レンズ部８２ａ，８２ｂとしては、屈折率がｎ１＝１．５のガラスを使用した。ここでベース部８３の厚さは１ｍｍとし、曲率部８４の曲率は、１ｍｍ、曲率角は９０度（半円柱形状）とした。この結像光学素子５４により、ランバーシアン分布を有するＬＥＤ光源を用いて、光の集光効率を調べた。その結果、結像面に到達する光量は、集光レンズ部８２ａ，８２ｂを取り付けない場合に比べて、２．１３倍となった。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本実施の形態の画像形成装置の全体構成を示した図である。
【図２】本実施の形態の発光素子ヘッドの構成を示した図である。
【図３】発光素子ヘッドの斜視図である。
【図４】発光素子アレイの構造を説明した概略図である。
【図５】発光素子アレイチップの構造を説明した図である。
【図６】分離タイプの自己走査型発光素子アレイの等価回路図である。
【図７】結像光学素子の一例を説明した斜視図である。
【図８】レンズアレイ部を説明した図である。
【図９】曲率部の曲率角を変化させた場合の集光レンズ部の形状を説明した図である。
【符号の説明】
【００４２】
１…画像形成装置、１１Ｋ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｙ…画像形成ユニット、１４…発光素子ヘッド、２３…転写ロール、２４…定着器、５１…発光素子アレイ、５４…結像光学素子、５７…セルフォックレンズ、８１…レンズアレイ部、８２ａ，８２ｂ…集光レンズ部、８３…ベース部、８４…曲率部、１００…発光素子アレイチップ、１０１…ボンディングパッド、１０２…ＬＥＤ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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