(57)【要約】【課題】複数のレンズ行を用いて感光体等の潜像担持体の表面を露光するにあたって、潜像担持体の表面の曲率形状に依らず露光不良の発生を抑制する技術の提供を目的とする。【解決手段】ラインヘッドは、Ｎ行（Ｎは３以上の整数）のレンズ行のうち幅方向の各端部のレンズ行を端部レンズ行としたとき、端部レンズ行以外のレンズ行に属するレンズの像面対向距離が、端部レンズ行に属するレンズの像面対向距離よりも小さくなるように、潜像担持体表面に対して配置されている。【選択図】図１８
2008221570.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面が主走査方向と略直交する副走査方向に搬送される潜像担持体と、
前記主走査方向に対応する長手方向に複数のレンズを並べてなるレンズ行を、Ｎ行（Ｎは３以上の整数）前記副走査方向に対応する幅方向の互いに異なる配置位置に前記潜像担持体表面に対向して配置したレンズアレイと、複数の発光素子からなる発光素子グループを前記複数のレンズのそれぞれに対して配置したヘッド基板とを有し、前記複数のレンズのそれぞれは、該レンズが対応する前記発光素子グループの前記発光素子から射出された光ビームを、該レンズが対向する前記潜像担持体表面に向けて結像するラインヘッドと
を備え、
前記複数のレンズの各々について、該レンズの前記潜像担持体側のレンズ面の頂点と前記潜像担持体表面との該レンズの光軸方向における距離を像面対向距離と定義したとき、
前記Ｎ行のレンズ行のそれぞれは、前記潜像担持体表面の前記副走査方向において互いに異なる対向位置に対向しており、
前記潜像担持体の表面のうち前記レンズアレイと対向する表面領域は副走査断面において曲率を有して前記レンズアレイに対して凸面となっており、
前記ラインヘッドは、前記Ｎ行のレンズ行のうち前記幅方向の各端部の前記レンズ行を端部レンズ行としたとき、前記端部レンズ行以外のレンズ行に属する前記レンズの像面対向距離が、前記端部レンズ行に属する前記レンズの像面対向距離よりも小さくなるように、前記潜像担持体表面に対して配置されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記Ｎ行のレンズ行は、前記幅方向に所定のレンズ行ピッチで並ぶとともに、副走査断面において、前記幅方向に略垂直な対称軸に対して前記幅方向において略対称に配置されており、
前記ラインヘッドは、前記Ｎ行のレンズ行のうち前記対称軸に最も近い中央レンズ行に属する前記レンズの前記像面対向距離が、前記中央レンズ行以外の前記各レンズ行に属する前記レンズの前記像面対向距離と比較して小さくなるように、前記潜像担持体表面に対して配置されている請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記潜像担持体表面の曲率形状は曲率中心を有し、前記ラインヘッドは前記対称軸が前記曲率中心を通るように配置されている請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記各レンズ対して該レンズと対応する前記発光素子グループとの間に開口絞りを設けて、前記各レンズの像側がテレセントリックに構成されている請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記複数のレンズそれぞれにおいて、該レンズの前記像面対向距離に応じて該レンズのレンズ形状を調整して、該レンズが対応する前記発光素子グループから射出された光ビームの結像位置を前記潜像担持体表面の曲率形状に応じた位置としている請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
表面が主走査方向と略直交する副走査方向に搬送される潜像担持体の前記表面をラインヘッドにより露光する露光工程を備え、
前記ラインヘッドは、前記主走査方向に対応する長手方向に複数のレンズを並べてなるレンズ行を、Ｎ行（Ｎは３以上の整数）前記副走査方向に対応する幅方向の互いに異なる配置位置に前記潜像担持体表面に対向して配置したレンズアレイと、複数の発光素子からなる発光素子グループを前記複数のレンズのそれぞれに対して配置したヘッド基板とを有し、前記複数のレンズのそれぞれは、該レンズが対応する前記発光素子グループの前記発光素子から射出された光ビームを、該レンズが対向する前記潜像担持体表面に向けて結像し、
前記複数のレンズの各々について、該レンズの前記潜像担持体側のレンズ面の頂点と前記潜像担持体表面との該レンズの光軸方向における距離を像面対向距離と定義したとき、
前記Ｎ行のレンズ行のそれぞれは、前記潜像担持体表面の前記副走査方向において互いに異なる対向位置に対向しており、
前記潜像担持体の表面のうち前記レンズアレイと対向する表面領域は副走査断面において曲率を有して前記レンズアレイに対して凸面となっており、しかも、
前記ラインヘッドは、前記Ｎ行のレンズ行のうち前記幅方向の各端部の前記レンズ行を端部レンズ行としたとき、前記端部レンズ行以外のレンズ行に属する前記レンズの像面対向距離が、前記端部レンズ行に属する前記レンズの像面対向距離よりも小さくなるように、前記潜像担持体表面に対して配置されていることを特徴とする画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ラインヘッドを用いて感光対等の潜像担持体表面を露光することで、画像を形成する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
感光体の表面を副走査方向に搬送しつつ、該感光体表面に光ビームを露光することで静電潜像を形成する技術が知られている。つまり、かかる技術では、感光体表面を副走査方向に搬送しつつ、光ビームを主走査方向に並べて露光することで、感光体表面に対して二次元の静電潜像が形成される。また、特許文献１には、発光素子から射出された光ビームを感光体表面に向けて結像するラインヘッドが記載されるとともに、該ラインヘッドを用いて感光体表面を露光する技術が記載されている。より具体的には、かかるラインヘッドでは、複数の発光素子からなる発光素子グループが、主走査方向に対応する長手方向に複数並べられている。また、これら複数の発光素子グループに一対一で対応して複数のレンズが配置されている。そして、複数のレンズの各々は、対応する発光素子グループの発光素子から射出された光ビームを、感光体表面に向けて結像する。そして、このように結像された光ビームにより感光体表面が露光される。
【０００３】
【特許文献１】特開平２−４５４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１記載の技術では、複数の発光素子グループが長手方向に並ぶのに対応して、複数のレンズは長手方向に直線状に並んでレンズ行を構成している。また、同文献に記載の技術ではレンズ行は１行のみであるが、感光体表面に形成される潜像の解像度を上げる等の理由から、レンズ行を複数用いることが従来より提案されている。しかしながら、いわゆる感光体ドラムのように、表面の形状が曲率を有している感光体に対して、複数のレンズ行を用いて露光を行なうにあたっては、次のような問題が発生する場合があった。
【０００５】
複数のレンズ行を用いるラインヘッドでは、これら複数のレンズ行は、感光体表面の搬送方向である副走査方向に対応する幅方向の互いに異なる位置に、該感光体表面に対向して配置される。つまり、複数のレンズ行は、曲率形状を有する感光体表面の副走査方向において互いに異なる位置に対向する。したがって、レンズと感光体表面までの距離を像面対向距離としたとき、複数のレンズ行の間で該像面対向距離に差異が発生する。そして、ラインヘッドと感光体表面との配置関係が適切でないと、かかる像面対向距離の差異が大きくなって、次のような問題が引き起こされる場合があった。つまり、像面対向距離の差異が大きいことに起因して、光ビームの結像位置と感光体表面との距離が、複数のレンズ行の間で大きく異なる可能性があった。その結果、感光体表面に形成される像が複数のレンズ行の間で大きく異なり、良好な露光が行なえないという問題、つまり露光不良が発生する可能性があった。したがって、かかる露光不良の発生を抑制するとの観点から、複数のレンズ行の間での像面対向距離の差異は、小さいことが望まれる。
【０００６】
また、レンズ行間での像面対向距離の差異に起因した上述の露光不良に対応すべく、各レンズのレンズ構成を、該レンズの像面対向距離に応じて調整することも考えられる。しかしながら、複数のレンズ行間での像面対向距離の差異が大きい状態で、レンズ毎にレンズ構成を変えるとなると、レンズ行間でレンズ構成を大きく変える必要が生じる場合がある。その結果、レンズの設計或いは製造の複雑化が招来される可能性がある。したがって、レンズ構成を像面対向距離に応じて調整する場合であっても、複数のレンズ行の間での像面対向距離の差異は小さいことが望まれる。
【０００７】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、複数のレンズ行を用いて感光体等の潜像担持体の表面を露光するにあたって、潜像担持体表面の曲率形状に起因したレンズ行間での像面対向距離の差異を抑制して、良好な露光を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】
この発明にかかる画像形成装置は、上記目的を達成するために、表面が主走査方向と略直交する副走査方向に搬送される潜像担持体と、主走査方向に対応する長手方向に複数のレンズを並べてなるレンズ行を、Ｎ行（Ｎは３以上の整数）副走査方向に対応する幅方向の互いに異なる配置位置に潜像担持体表面に対向して配置したレンズアレイと、複数の発光素子からなる発光素子グループを複数のレンズのそれぞれに対して配置したヘッド基板とを有し、複数のレンズのそれぞれは、該レンズが対応する発光素子グループの発光素子から射出された光ビームを、該レンズが対向する潜像担持体表面に向けて結像するラインヘッドとを備え、複数のレンズの各々について、該レンズの潜像担持体側のレンズ面の頂点と潜像担持体表面との該レンズの光軸方向における距離を像面対向距離と定義したとき、Ｎ行のレンズ行のそれぞれは、潜像担持体表面の記副走査方向において互いに異なる対向位置に対向しており、潜像担持体の表面のうちレンズアレイと対向する表面領域は副走査断面において曲率を有してレンズアレイに対して凸面となっており、ラインヘッドは、Ｎ行のレンズ行のうち幅方向の各端部のレンズ行を端部レンズ行としたとき、端部レンズ行以外のレンズ行に属するレンズの像面対向距離が、端部レンズ行に属するレンズの像面対向距離よりも小さくなるように、潜像担持体表面に対して配置されてい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方法は、上記目的を達成するために、表面が主走査方向と略直交する副走査方向に搬送される潜像担持体の表面をラインヘッドにより露光する露光工程を備え、ラインヘッドは、主走査方向に対応する長手方向に複数のレンズを並べてなるレンズ行を、Ｎ行（Ｎは３以上の整数）副走査方向に対応する幅方向の互いに異なる配置位置に潜像担持体表面に対向して配置したレンズアレイと、複数の発光素子からなる発光素子グループを複数のレンズのそれぞれに対して配置したヘッド基板とを有し、複数のレンズのそれぞれは、該レンズが対応する発光素子グループの発光素子から射出された光ビームを、該レンズが対向する潜像担持体表面に向けて結像し、複数のレンズの各々について、該レンズの潜像担持体側のレンズ面の頂点と潜像担持体表面との該レンズの光軸方向における距離を像面対向距離と定義したとき、Ｎ行のレンズ行のそれぞれは、潜像担持体表面の副走査方向において互いに異なる対向位置に対向しており、潜像担持体の表面のうちレンズアレイと対向する表面領域は副走査断面において曲率を有してレンズアレイに対して凸面となっており、しかも、ラインヘッドは、Ｎ行のレンズ行のうち幅方向の各端部のレンズ行を端部レンズ行としたとき、端部レンズ行以外のレンズ行に属するレンズの像面対向距離が、端部レンズ行に属するレンズの像面対向距離よりも小さくなるように、潜像担持体表面に対して配置されていることを特徴としている。
【００１０】
このように構成された発明（画像形成装置、画像形成方法）では、潜像担持体の表面の露光をラインヘッドにより行なう。潜像担持体の表面は、主走査方向に略直交する副走査方向に搬送されている。そして、このように副走査方向に搬送される潜像担持体表面に対して、ラインヘッドにより露光を行なうことで、静電潜像を形成することが可能となる。このとき、ラインヘッドは、その長手方向が主走査方向に対応するとともに、その幅方向が副走査方向に対応するように、潜像担持体に対して配置されている。
【００１１】
ラインヘッドは、レンズアレイとヘッド基板とを備える。レンズアレイは、長手方向に複数のレンズを並べてなるレンズ行を、Ｎ行（Ｎは３以上の整数）幅方向の互いに異なる配置位置に潜像担持体表面に対向して配置している。また、ヘッド基板は、複数の発光素子からなる発光素子グループを複数のレンズのそれぞれに対して配置している。そして、複数のレンズのそれぞれは、該レンズが対応する発光素子グループの発光素子から射出された光ビームを潜像担持体表面に向けて結像する。
【００１２】
また、上記ラインヘッドでは、Ｎ行のレンズ行のそれぞれは、潜像担持体表面の副走査方向において互いに異なる対向位置に対向する。一方、潜像担持体の表面のうちレンズアレイと対向する表面領域は、副走査断面において曲率を有してレンズアレイに対して凸面となっている。したがって、Ｎ行のレンズ行の間で、レンズと潜像担持体表面までの像面対向距離に差異が発生する。そして、ラインヘッドと潜像担持体表面との配置関係が適切でないと、かかる像面対向距離の差異が大きくなって、次のような問題が引き起こされる場合があった。つまり、像面対向距離の差異が大きいことに起因して、光ビームの結像位置と潜像担持体表面との距離が、Ｎ行のレンズ行の間で大きく異なる可能性があった。その結果、潜像担持体の表面に形成される像がＮ行のレンズ行の間で大きく異なり、良好な露光が行なえないという問題、つまり露光不良が発生する可能性があった。ここで、像面対向距離は次のように定義される。すなわち、複数のレンズの各々について、該レンズの潜像担持体側のレンズ面の頂点と潜像担持体表面との該レンズの光軸方向における距離が、像面対向距離である。
【００１３】
これに対して、上記発明では、ラインヘッドは、Ｎ行のレンズ行のうち幅方向の各端部のレンズ行を端部レンズ行としたとき、端部レンズ行以外のレンズ行に属するレンズの像面対向距離が、端部レンズ行に属するレンズの像面対向距離よりも小さくなるように、潜像担持体表面に対して配置されている。よって、Ｎ行のレンズ行の間における像面対向距離の差異を抑制することが可能となり、その結果、上記露光不良の発生を抑制して良好な露光が実現される。
【００１４】
また、Ｎ行のレンズ行が、幅方向に所定のレンズ行ピッチで並ぶとともに、副走査断面において、幅方向に略垂直な対称軸に対して幅方向において略対称に配置されている場合は、ラインヘッドを次のように配置しても良い。つまり、ラインヘッドを、Ｎ行のレンズ行のうち対称軸に最も近い中央レンズ行に属するレンズの像面対向距離が、中央レンズ行以外の各レンズ行に属するレンズの像面対向距離と比較して小さくなるように、潜像担持体表面に対して配置しても良い。なんとなれば、このようにラインヘッドを潜像担持体表面に対して配置することで、Ｎ行のレンズ行の間における像面対向距離の差異を、抑制することが可能となり、良好な露光が実現されるからである。
【００１５】
また、潜像担持体表面の曲率形状が曲率中心を有する場合においては、ラインヘッドは対称軸が前記曲率中心を通るように配置されても良い。なんとなれば、ラインヘッドを潜像担持体表面に対して配置することで、Ｎ行のレンズ行の間における像面対向距離の差異を、より小さくすることが可能となり、良好な露光が実現されるからである。
【００１６】
また、各レンズに対して該レンズと対応する発光素子グループとの間に開口絞りを設けて、各レンズの像側をテレセントリックに構成しても良い。つまり、潜像担持体の偏心等に起因してレンズと潜像担持体表面との距離が、変動する場合がある。そして、後述するように、このような変動は、潜像担持体表面に形成されるスポットの位置の副走査方向への変動を引き起こす可能性がある。これに対して、各レンズの像側をテレセントリックに構成することで、かかるスポット位置の副走査方向への変動を抑制することが可能となり、良好な露光が実現され、好適である。
【００１７】
また、上述のようにラインヘッドを潜像担持体表面に対して配置して、Ｎ行のレンズ行の間における像面対向距離の差異を抑制した上で、複数のレンズそれぞれにおいて、該レンズの像面対向距離に応じて該レンズのレンズ形状を調整して、該レンズが対応する発光素子グループから射出された光ビームの結像位置を潜像担持体表面の曲率形状に応じた位置としても良い。つまり、かかる構成においては、Ｎ行のレンズ行の間における像面対向距離の差異が抑制されるように、潜像担持体表面に対してラインヘッドは配置されている。したがって、Ｎ行のレンズ行間で、レンズ形状を大きく変えずとも、光ビームの結像位置を潜像担持体表面の曲率形状に応じた位置とすることが可能である。よって、レンズの設計或いは製造の複雑化を抑制しつつ、非常に良好な露光を実現することが可能となり、好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は本発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図である。また、図２は図１の画像形成装置の電気的構成を示す図である。この装置は、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の４色のトナーを重ね合わせてカラー画像を形成するカラーモードと、ブラック（Ｋ）のトナーのみを用いてモノクロ画像を形成するモノクロモードとを選択的に実行可能な画像形成装置である。なお図１は、カラーモード実行時に対応する図面である。この画像形成装置では、ホストコンピューターなどの外部装置から画像形成指令がＣＰＵやメモリなどを有するメインコントローラＭＣに与えられると、このメインコントローラＭＣはエンジンコントローラＥＣに制御信号などを与えるとともに画像形成指令に対応するビデオデータＶＤをヘッドコントローラＨＣに与える。また、このヘッドコントローラＨＣは、メインコントローラＭＣからのビデオデータＶＤとエンジンコントローラＥＣからの垂直同期信号Ｖsyncおよびパラメータ値とに基づき各色のラインヘッド２９を制御する。これによって、エンジン部ＥＧが所定の画像形成動作を実行し、複写紙、転写紙、用紙およびOHP用透明シートなどのシートに画像形成指令に対応する画像を形成する。
【００１９】
この実施形態にかかる画像形成装置が有するハウジング本体３内には、電源回路基板、メインコントローラＭＣ、エンジンコントローラＥＣおよびヘッドコントローラＨＣを内蔵する電装品ボックス５が設けられている。また、画像形成ユニット７、転写ベルトユニット８および給紙ユニット１１もハウジング本体３内に配設されている。また、図１においてハウジング本体３内右側には、２次転写ユニット１２、定着ユニット１３、シート案内部材１５が配設されている。なお、給紙ユニット１１は、装置本体１に対して着脱自在に構成されている。そして、該給紙ユニット１１および転写ベルトユニット８については、それぞれ取り外して修理または交換を行うことが可能な構成になっている。
【００２０】
画像形成ユニット７は、複数の異なる色の画像を形成する４個の画像形成ステーションＹ（イエロー用）、Ｍ（マゼンダ用）、Ｃ（シアン用）、Ｋ（ブラック用）を備えている。また、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、主走査方向ＭＤに所定長さの表面を有する円筒形の感光体ドラム２１を設けている。なお、本明細書において、円筒形の周表面の形状を「曲率形状」と定義するとともに、「表面が曲率を有し」と称した場合は表面の形状が曲率形状であることを意味するものとする。また、本明細書において、「曲率形状の曲率中心」と称した場合は、該曲率中心は円筒形の中心軸上の点を意味するものとする。そして、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋそれぞれは、対応する色のトナー像を、感光体ドラム２１の表面に形成する。感光体ドラムは、軸方向が主走査方向ＭＤに略平行となるように配置されている。また、各感光体ドラム２１はそれぞれ専用の駆動モータに接続され図中矢印Ｄ２１の方向に所定速度で回転駆動される。これにより感光体ドラム２１の表面が、主走査方向ＭＤに略直交する副走査方向ＳＤに搬送されることとなる。また、感光体ドラム２１の周囲には、回転方向に沿って帯電部２３、ラインヘッド２９、現像部２５および感光体クリーナ２７が配設されている。そして、これらの機能部によって帯電動作、潜像形成動作及びトナー現像動作が実行される。したがって、カラーモード実行時は、全ての画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋで形成されたトナー像を転写ベルトユニット８が有する転写ベルト８１に重ね合わせてカラー画像を形成するとともに、モノクロモード実行時は、画像形成ステーションＫで形成されたトナー像のみを用いてモノクロ画像を形成する。なお、図１において、画像形成ユニット７の各画像形成ステーションは構成が互いに同一のため、図示の便宜上一部の画像形成ステーションのみに符号をつけて、他の画像形成ステーションについては符号を省略する。
【００２１】
帯電部２３は、その表面が弾性ゴムで構成された帯電ローラを備えている。この帯電ローラは帯電位置で感光体ドラム２１の表面と当接して従動回転するように構成されており、感光体ドラム２１の回転動作に伴って感光体ドラム２１に対して従動方向に周速で従動回転する。また、この帯電ローラは帯電バイアス発生部（図示省略）に接続されており、帯電バイアス発生部からの帯電バイアスの給電を受けて帯電部２３と感光体ドラム２１が当接する帯電位置で感光体ドラム２１の表面を帯電させる。
【００２２】
ラインヘッド２９は、その長手方向が主走査方向ＭＤに対応するとともに、その幅方向が副走査方向ＳＤに対応するように、感光体ドラム２１に対して配置されている。したがって、ラインヘッド２９の長手方向は、主走査方向ＭＤと略平行である。そして、ラインヘッドは、長手方向に並べて配置された複数の発光素子を備えるとともに、感光体ドラム２１から離間配置されている。そして、これらの発光素子から、帯電部２３により帯電された感光体ドラム２１の表面に対して光を照射して（つまり、露光して）該表面に潜像を形成する（露光工程）。なお、この実施形態では、各色のラインヘッド２９を制御するためにヘッドコントローラＨＣが設けられ、メインコントローラＭＣからのビデオデータＶＤと、エンジンコントローラＥＣからの信号とに基づき各ラインヘッド２９を制御している。すなわち、この実施形態では、画像形成指令に含まれる画像データがメインコントローラＭＣの画像処理部５１に入力される。そして、該画像データに対して種々の画像処理が施されて各色のビデオデータＶＤが作成されるとともに、該ビデオデータＶＤがメイン側通信モジュール５２を介してヘッドコントローラＨＣに与えられる。また、ヘッドコントローラＨＣでは、ビデオデータＶＤはヘッド側通信モジュール５３を介してヘッド制御モジュール５４に与えられる。このヘッド制御モジュール５４には、上記したように潜像形成に関連するパラメータ値を示す信号と垂直同期信号ＶsyncがエンジンコントローラＥＣから与えられている。そして、これらの信号およびビデオデータＶＤなどに基づきヘッドコントローラＨＣは各色のラインヘッド２９に対して素子駆動を制御するための信号を作成し、各ラインヘッド２９に出力する。こうすることで、各ラインヘッド２９において発光素子の作動が適切に制御されて画像形成指令に対応する潜像が形成される。
【００２３】
そして、この実施形態においては、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの感光体ドラム２１、帯電部２３、現像部２５および感光体クリーナ２７を感光体カートリッジとしてユニット化している。また、各感光体カートリッジには、該感光体カートリッジに関する情報を記憶するための不揮発性メモリがそれぞれ設けられている。そして、エンジンコントローラＥＣと各感光体カートリッジとの間で無線通信が行われる。こうすることで、各感光体カートリッジに関する情報がエンジンコントローラＥＣに伝達されるとともに、各メモリ内の情報が更新記憶される。
【００２４】
現像部２５は、その表面にトナーが担持する現像ローラ２５１を有する。そして、現像ローラ２５１と電気的に接続された現像バイアス発生部（図示省略）から現像ローラ２５１に印加される現像バイアスによって、現像ローラ２５１と感光体ドラム２１とが当接する現像位置において、帯電トナーが現像ローラ２５１から感光体ドラム２１に移動してラインヘッド２９により形成された静電潜像が顕在化される。
【００２５】
このように上記現像位置において顕在化されたトナー像は、感光体ドラム２１の回転方向Ｄ２１に搬送された後、後に詳述する転写ベルト８１と各感光体ドラム２１が当接する１次転写位置ＴＲ1において転写ベルト８１に１次転写される。
【００２６】
また、この実施形態では、感光体ドラム２１の回転方向Ｄ２１の１次転写位置ＴＲ1の下流側で且つ帯電部２３の上流側に、感光体ドラム２１の表面に当接して感光体クリーナ２７が設けられている。この感光体クリーナ２７は、感光体ドラムの表面に当接することで１次転写後に感光体ドラム２１の表面に残留するトナーをクリーニング除去する。
【００２７】
転写ベルトユニット８は、駆動ローラ８２と、図１において駆動ローラ８２の左側に配設される従動ローラ８３（ブレード対向ローラ）と、これらのローラに張架され図示矢印Ｄ８１の方向（搬送方向）へ循環駆動される転写ベルト８１とを備えている。また、転写ベルトユニット８は、転写ベルト８１の内側に、感光体カートリッジ装着時において各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋが有する感光体ドラム２１各々に対して一対一で対向配置される、４個の１次転写ローラ８５Ｙ，８５Ｍ，８５Ｃ，８５Ｋを備えている。これらの１次転写ローラ８５は、それぞれ１次転写バイアス発生部（図示省略）と電気的に接続される。そして、後に詳述するように、カラーモード実行時は、図１に示すように全ての１次転写ローラ８５Ｙ，８５Ｍ，８５Ｃ，８５Ｋを画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ側に位置決めすることで、転写ベルト８１を画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋそれぞれが有する感光体ドラム２１に押し遣り当接させて、各感光体ドラム２１と転写ベルト８１との間に１次転写位置ＴＲ1を形成する。そして、適当なタイミングで上記１次転写バイアス発生部から１次転写ローラ８５に１次転写バイアスを印加することで、各感光体ドラム２１の表面上に形成されたトナー像を、それぞれに対応する１次転写位置ＴＲ1において転写ベルト８１表面に転写してカラー画像を形成する。
【００２８】
一方、モノクロモード実行時は、４個の１次転写ローラ８５のうち、カラー１次転写ローラ８５Ｙ，８５Ｍ，８５Ｃをそれぞれが対向する画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃから離間させるとともにモノクロ１次転写ローラ８５Ｋのみを画像形成ステーションＫに当接させることで、モノクロ画像形成ステーションＫのみを転写ベルト８１に当接させる。その結果、モノクロ１次転写ローラ８５Ｋと画像形成ステーションＫとの間にのみ１次転写位置ＴＲ1が形成される。そして、適当なタイミングで前記１次転写バイアス発生部からモノクロ１次転写ローラ８５Ｋに１次転写バイアスを印加することで、各感光体ドラム２１の表面上に形成されたトナー像を、１次転写位置ＴＲ1において転写ベルト８１表面に転写してモノクロ画像を形成する。
【００２９】
さらに、転写ベルトユニット８は、モノクロ１次転写ローラ８５Ｋの下流側で且つ駆動ローラ８２の上流側に配設された下流ガイドローラ８６を備える。また、この下流ガイドローラ８６は、モノクロ１次転写ローラ８５Ｋが画像形成ステーションＫの感光体ドラム２１に当接して形成する１次転写位置ＴＲ1での１次転写ローラ８５Ｋと感光体ドラム２１との共通内接線上において、転写ベルト８１に当接するように構成されている。
【００３０】
駆動ローラ８２は、転写ベルト８１を図示矢印Ｄ８１の方向に循環駆動するとともに、２次転写ローラ１２１のバックアップローラを兼ねている。駆動ローラ８２の周面には、厚さ３mm程度、体積抵抗率が１０００ｋΩ・ｃｍ以下のゴム層が形成されており、金属製の軸を介して接地することにより、図示を省略する２次転写バイアス発生部から２次転写ローラ１２１を介して供給される２次転写バイアスの導電経路としている。このように駆動ローラ８２に高摩擦かつ衝撃吸収性を有するゴム層を設けることにより、駆動ローラ８２と２次転写ローラ１２１との当接部分（２次転写位置ＴＲ２）へのシートが進入する際の衝撃が転写ベルト８１に伝達しにくく、画質の劣化を防止することができる。
【００３１】
給紙ユニット１１は、シートを積層保持可能である給紙カセット７７と、給紙カセット７７からシートを一枚ずつ給紙するピックアップローラ７９とを有する給紙部を備えている。ピックアップローラ７９により給紙部から給紙されたシートは、レジストローラ対８０において給紙タイミングが調整された後、シート案内部材１５に沿って２次転写位置ＴＲ２に給紙される。
【００３２】
２次転写ローラ１２１は、転写ベルト８１に対して離当接自在に設けられ、２次転写ローラ駆動機構（図示省略）により離当接駆動される。定着ユニット１３は、ハロゲンヒータ等の発熱体を内蔵して回転自在な加熱ローラ１３１と、この加熱ローラ１３１を押圧付勢する加圧部１３２とを有している。そして、その表面に画像が２次転写されたシートは、シート案内部材１５により、加熱ローラ１３１と加圧部１３２の加圧ベルト１３２３とで形成するニップ部に案内され、該ニップ部において所定の温度で画像が熱定着される。加圧部１３２は、２つのローラ１３２１，１３２２と、これらに張架される加圧ベルト１３２３とで構成されている。そして、加圧ベルト１３２３の表面のうち、２つのローラ１３２１，１３２２により張られたベルト張面を加熱ローラ１３１の周面に押し付けることで、加熱ローラ１３１と加圧ベルト１３２３とで形成するニップ部が広くとれるように構成されている。また、こうして定着処理を受けたシートはハウジング本体３の上面部に設けられた排紙トレイ４に搬送される。
【００３３】
また、この装置では、ブレード対向ローラ８３に対向してクリーナ部７１が配設されている。クリーナ部７１は、クリーナブレード７１１と廃トナーボックス７１３とを有する。クリーナブレード７１１は、その先端部を転写ベルト８１を介してブレード対向ローラ８３に当接することで、２次転写後に転写ベルトに残留するトナーや紙粉等の異物を除去する。そして、このように除去された異物は、廃トナーボックス７１３に回収される。また、クリーナブレード７１１及び廃トナーボックス７１３は、ブレード対向ローラ８３と一体的に構成されている。したがって、次に説明するようにブレード対向ローラ８３が移動する場合は、ブレード対向ローラ８３と一緒にクリーナブレード７１１及び廃トナーボックス７１３も移動することとなる。
【００３４】
図３は、本発明にかかるラインヘッドの一実施形態の概略を示す斜視図である。また、図４は、本発明にかかるラインヘッドの一実施形態の幅方向の断面図である。上述の通り、その長手方向ＬＧＤが主走査方向ＭＤに対応するとともに、その幅方向ＬＴＤが副走査方向ＳＤに対応するように、ラインヘッド２９は感光体ドラム２１に対して配置されている。なお、長手方向ＬＧＤと幅方向ＬＴＤは、互いに略直交する。本実施形態におけるラインヘッド２９は、ケース２９１を備えるとともに、かかるケース２９１の長手方向ＬＧＤの両端には、位置決めピン２９１１とねじ挿入孔２９１２が設けられている。そして、かかる位置決めピン２９１１を、感光体ドラム２１を覆うとともに感光体ドラム２１に対して位置決めされた感光体カバー（図示省略）に穿設された位置決め孔（図示省略）に嵌め込むことで、ラインヘッド２９が感光体ドラム２１に対して位置決めされる。そして更に、ねじ挿入孔２９１２を介して固定ねじを感光体カバーのねじ孔（図示省略）にねじ込んで固定することで、ラインヘッド２９が感光体ドラム２１に対して位置決め固定される。
【００３５】
ケース２９１は、感光体ドラム２１の表面に対向する位置にレンズアレイ２９９を保持するとともに、その内部に、該レンズアレイ２９９に近い順番で、遮光部材２９７及びヘッド基板２９３を備えている。また、ヘッド基板２９３の裏面（ヘッド基板２９３が有する２つの面のうちレンズアレイ２９９と逆側の面）には、複数の発光素子グループ２９５が設けられている。即ち、複数の発光素子グループ２９５は、ヘッド基板２９３の裏面に、長手方向ＬＧＤ及び幅方向ＬＴＤに互いに所定間隔だけ離れて２次元的に配置されている。ここで、複数の発光素子グループ２９５の各々は、複数の発光素子を２次元的に配列して構成されるが、これについては後に説明する。また、本実施形態では、発光素子としてボトムエミッション型の有機ＥＬ（Electro-Luminescence）素子を用いる。つまり、本実施形態では、ヘッド基板２９３の裏面に有機ＥＬ素子を発光素子として配置している。これにより、全ての発光素子２９５１は、同一平面（ヘッド基板２９３の裏面）の上に配置される。そして、同ヘッド基板２９３に形成された駆動回路によって各発光素子が駆動されると、該発光素子から感光体ドラム２１の方向に光ビームが射出される。この光ビームは、ヘッド基板２９３を介して遮光部材２９７へ向うこととなる。
【００３６】
遮光部材２９７には、複数の発光素子グループ２９５に対して一対一で複数の導光孔２９７１が穿設されている。また、かかる導光孔２９７１は、ヘッド基板２９３の法線と平行な線を中心軸として遮光部材２９７を貫通する略円柱状の孔として穿設されている。よって、１つの発光素子グループ２９５に属する発光素子から出た光は全て同一の導光孔２９７１を介してレンズアレイ２９９へ向うとともに、異なる発光素子グループ２９５からでた光ビーム同士の干渉が遮光部材２９７により防止される。そして、遮光部材２９７に穿設された導光孔２９７１を通過した光ビームは、レンズアレイ２９９により、感光体ドラム２１の表面にスポットとして結像されることとなる。なお、レンズアレイ２９９の具体的構成、及び、該レンズアレイ２９９による光ビームの結像状態については、後に詳述する。
【００３７】
図４に示すように、固定器具２９１４によって、裏蓋２９１３がヘッド基板２９３を介してケース２９１に押圧されている。つまり、固定器具２９１４は、裏蓋２９１３をケース２９１側に押圧する弾性力を有するとともに、かかる弾性力により裏蓋を押圧することで、ケース２９１の内部を光密に（つまり、ケース２９１内部から光が漏れないように、及び、ケース２９１の外部から光が侵入しないように）密閉している。なお、固定器具２９１４は、ケース２９１の長手方向に複数箇所設けられている。また、発光素子グループ２９５は、封止部材２９４により覆われている。
【００３８】
図５は、レンズアレイの概略を示す斜視図である。また、図６は、レンズアレイの長手方向ＬＧＤの断面図である。レンズアレイ２９９は、レンズ基板２９９１有する。そして、該レンズ基板２９９１の裏面２９９１ＢにレンズＬＳの第１面ＬＳＦfが形成されるとともに、レンズ基板２９９１の表面２９９１ＡにレンズＬＳの第２面ＬＳＦsが形成される。そして、互いに対向するレンズの第１面ＬＳＦfと第２面ＬＳＦsと、これら２面に挟まれるレンズ基板２９９１とで、１つのレンズＬＳとして機能する。なお、レンズＬＳの第１面ＬＳＦfおよび第２面ＬＳＦsは、例えば樹脂により形成することができる。
【００３９】
そして、レンズアレイ２９９は、複数のレンズＬＳをそれぞれの光軸ＯＡが互いに略平行となるように配置している。また、レンズアレイ２９９は、レンズＬＳの光軸ＯＡがヘッド基板２９３の裏面（発光素子２９５１が配置されている面）に略直交するように配置されている。このとき、これら複数のレンズＬＳは、複数の発光素子グループ２９５に一対一で配置されている。つまり、複数のレンズＬＳは、発光素子グループ２９５の配置に対応して、長手方向ＬＧＤ及び幅方向ＬＴＤに互いに所定間隔だけ離れて２次元的に配置されている。より具体的に述べると、長手方向ＬＧＤに複数のレンズＬＳを並べてなるレンズ行ＬＳＲを、幅方向ＬＴＤに複数行並べている。なお、本実施形態では、３行のレンズ行ＬＳＲ1、ＬＳＲ2、ＬＳＲ3が幅方向ＬＴＤに並べられている。また、３行のレンズ行ＬＳＲ1〜ＬＳＲ3は、長手方向互いに所定のレンズピッチＰlsだけずれて配置されている。
【００４０】
図７はラインヘッドにおける発光素子グループの配置を示す図である。図８は、各発光素子グループにおける発光素子の配置を示す図である。本実施形態では、各発光素子グループ２９５において、長手方向ＬＧＤに８個の発光素子２９５１が所定の素子ピッチＰelで並べられている。また、本実施形態の各発光素子グループ２９５は、長手方向ＬＧＤに４個の発光素子２９５１を所定間隔（素子ピッチＰelの２倍の間隔）で並べてなる発光素子行２９５１Ｒを、幅方向ＬＴＤに素子行ピッチＰelrだけ間隔を空けて２行配置している。そして、複数の発光素子グループ２９５は次のように配置されている。
【００４１】
つまり、発光素子グループ２９５を長手方向ＬＧＤに所定個数並べて構成される発光素子グループ行２９５Ｒが、幅方向ＬＴＤに３行並ぶように、複数の発光素子グループ２９５は配置されている。また、全ての発光素子グループ２９５は、互いに異なる長手方向位置に配置されている。更に、長手方向位置が隣り合う発光素子グループ（例えば、発光素子グループ２９５_Ｃ１と発光素子グループ２９５_Ｂ１）の幅方向位置が互いに異なるように、複数の発光素子グループ２９５は配置されている。なお、本明細書において、発光素子２９５１の幾何重心を発光素子２９５１の位置とするとともに、同一の発光素子グループ２９５に属する全ての発光素子位置の幾何重心を発光素子グループ２９５の位置とする。また、長手方向位置及び幅方向位置とはそれぞれ注目する位置の長手方向成分及び幅方向成分を意味する。
【００４２】
上記した発光素子グループ２９５の配置に対応して、遮光部材２９７に導光孔２９７１が穿設されるとともに、レンズＬＳが配置される。つまり、本実施形態においては、発光素子グループ２９５の重心位置と、導光孔２９７１の中心軸と、レンズＬＳの光軸ＯＡとは、略一致するように構成されている。そして、発光素子グループ２９５の発光素子２９５１から射出された光ビームは、対応する導光孔２９７１を介してレンズアレイ２９９に入射するとともに、該レンズアレイ２９９により感光体ドラム２１の表面にスポットとして結像される。
【００４３】
図９は、長手方向と光軸とを含む断面におけるレンズの結像状態を示す図である。また、同図は、レンズＬＳの結像状態を示すために、ヘッド基板２９３の裏面にある仮想物点ＯＭ0、ＯＭ1、ＯＭ2からの光ビームの軌跡を表している。ここで、仮想物点ＯＭ0は、光軸ＯＡの上にある。また、仮想物点ＯＭ1、ＯＭ2は、光軸ＯＡに対して互いに対称な位置に位置する。かかる軌跡が示すように、仮想物点から射出された光ビームは、ヘッド基板２９３の裏面に入射した後、該ヘッド基板２９３の表面から射出される。そして、ヘッド基板２９３の表面から射出された光ビームはレンズＬＳを介して像面ＩＰ（感光体ドラム２１の表面）に到達する。ここで、ヘッド基板２９３及びレンズＬＳは、それぞれ所定の屈折率を有する。
【００４４】
図９が示すように、仮想物点ＯＭ0から射出される光ビームは、像面ＩＰと光軸ＯＡとの交点ＩＭ0に結像される。また、仮想物点ＯＭ1，ＯＭ2から射出される光ビームは、それぞれ像面の位置ＩＭ1，ＩＭ2に結像される。つまり、仮想物点ＯＭ1から射出される光ビームは、長手方向ＬＧＤにおいて光軸ＯＡを挟んで逆側の位置ＩＭ1に結像されるとともに、仮想物点ＯＭ2から射出される光ビームは、長手方向ＬＧＤにおいて光軸ＯＡを挟んで逆側の位置Ｉ2に結像される。このように、本実施形態における、レンズＬＳは反転特性を有するいわゆる反転光学系である。また、同図が示すように、仮想物点ＯＭ1，ＯＭ0の間の距離と比較して、光ビームが結像される位置ＩＭ1，ＩＭ0の間の距離は短い。即ち、本実施形態におけるヘッド基板２９３とレンズＬＳからなる光学系の倍率の絶対値は１未満である。また、ヘッド基板２９３とレンズＬＳの第１面ＬＳＦfとの間（つまり、物体空間）の前側焦点には、開口絞りＤＩＡが配置されている。その結果、像空間において光ビームの主光線ＰＲＭ0〜ＰＲＭ2はいずれも光軸ＯＡに対して平行となっている。即ち、レンズＬＳの像側がテレセントリックに構成されている。
【００４５】
図１０は、幅方向と光軸とを含む断面におけるレンズの結像状態を示す図である。また、同図は、レンズＬＳの結像状態を示すために、ヘッド基板２９３の裏面にある仮想物点ＯＳ0、ＯＳ1、ＯＳ2からの光ビームの軌跡を表している。ここで、仮想物点ＯＳ0は、光軸ＯＡの上にある。また、仮想物点ＯＳ1、ＯＳ2は、光軸ＯＡに対して互いに対称な位置に位置する。かかる軌跡が示すように、仮想物点から射出された光ビームは、ヘッド基板２９３の裏面に入射した後、該ヘッド基板２９３の表面から射出される。そして、ヘッド基板２９３の表面から射出された光ビームはレンズＬＳを介して像面ＩＰ（感光体ドラム２１の表面）に到達する。上述の通り、ヘッド基板２９３及びレンズＬＳは、それぞれ所定の屈折率を有する。
【００４６】
図１０が示すように、仮想物点ＯＳ0から射出される光ビームは、像面ＩＰと光軸ＯＡとの交点ＩＳ0に結像される。また、仮想物点ＯＳ1，ＯＳ2から射出される光ビームは、それぞれ像面の位置ＩＳ1，ＩＳ2に結像される。つまり、仮想物点ＯＳ1から射出される光ビームは、幅方向ＬＴＤにおいて光軸ＯＡを挟んで逆側の位置ＩＳ1に結像されるとともに、仮想物点ＯＳ2から射出される光ビームは、幅方向ＬＴＤにおいて光軸ＯＡを挟んで逆側の位置Ｉ2に結像される。このように、本実施形態における、レンズＬＳは反転特性を有するいわゆる反転光学系である。また、同図が示すように、仮想物点ＯＳ1，ＯＳ0の間の距離と比較して、光ビームが結像される位置ＩＳ1，ＩＳ0の間の距離は短い。即ち、本実施形態におけるヘッド基板２９３とレンズＬＳからなる光学系の倍率の絶対値は１未満である。また、ヘッド基板２９３とレンズＬＳの第１面ＬＳＦfとの間（つまり、物体空間）の前側焦点には、開口絞りＤＩＡが配置されている。その結果、像空間において光ビームの主光線ＰＲＳ0〜ＰＲＳ2はいずれも光軸ＯＡに対して平行となっている。即ち、レンズＬＳの像側がテレセントリックに構成されている。
【００４７】
図１１、図１２は、本明細書で用いる用語の説明図である。ここで、これらの図を用いて本明細書において用いる用語について整理する。本明細書では、上述の通り、感光体ドラム２１の表面（像面ＩＰ）の搬送方向を副走査方向ＳＤと定義し、該副走査方向ＳＤに略直交する方向を主走査方向ＭＤと定義している。また、ラインヘッド２９は、その長手方向ＬＧＤが主走査方向ＭＤに対応し、その幅方向ＬＴＤが副走査方向ＳＤに対応するように、感光体ドラム２１の表面（像面ＩＰ）に対して配置されている。
【００４８】
レンズアレイ２９９が有する複数のレンズＬＳに一対一の対応関係でヘッド基板２９３に配置された、複数（図１１、１２においては８個）の発光素子２９５１の集合を、発光素子グループ２９５と定義する。つまり、ヘッド基板２９３において、複数の発光素子２９５１からなる発光素子グループ２９５は、複数のレンズＬＳのそれぞれに対して配置されている。また、発光素子グループ２９５からの光ビームを該発光素子グループ２９５に対応するレンズＬＳにより像面ＩＰに向けて結像することで、像面ＩＰに形成される複数のスポットＳＰの集合を、スポットグループＳＧと定義する。つまり、複数の発光素子グループ２９５に一対一で対応して、複数のスポットグループＳＧを形成することができる。また、各スポットグループＳＧにおいて、主走査方向ＭＤおよび副走査方向ＳＤに最上流のスポットを、特に第１のスポットと定義する。そして、第１のスポットに対応する発光素子２９５１を、特に第１の発光素子と定義する。
【００４９】
なお、図１１、１２は、発光素子グループ２９５とレンズＬＳとスポットグループＳＧとの対応関係が理解しやすいように、像面が静止した状態でスポットＳＰを形成した場合を表した。したがって、スポットグループＳＧにおけるスポットＳＰの形成位置は、発光素子グループ２９５における発光素子２９５１の配置位置に略相似する。しかしながら、後述するように、実際のスポット形成動作は、像面ＩＰ（感光体ドラム２１の表面）を副走査方向ＳＤに搬送しつつ実行する。その結果、ヘッド基板２９３が有する複数の発光素子２９５１により形成されるスポットＳＰは、主走査方向ＭＤに略平行な直線上に形成される。
【００５０】
また、図１２の「像面上」の欄に示すように、スポットグループ行ＳＧＲ、スポットグループ列ＳＧＣを定義する。つまり、主走査方向ＭＤに並ぶ複数のスポットグループＳＧをスポットグループ行ＳＧＲと定義する。そして、複数行のスポットグループ行ＳＧＲは、所定のスポットグループ行ピッチＰsgrで副走査方向ＳＤに並んで配置される。また、副走査方向ＳＤにスポットグループ行ピッチＰsgrで且つ主走査方向ＭＤにスポットグループピッチＰsgで並ぶ複数（同図においては３個）のスポットグループＳＧをスポットグループ列ＳＧＣと定義する。なお、スポットグループ行ピッチＰsgrは、同ピッチで並ぶ２つのスポットグループ行ＳＧＲそれぞれの幾何重心の、副走査方向ＳＤにおける距離である。また、スポットグループピッチＰsgは、同ピッチで並ぶ２つのスポットグループＳＧそれぞれの幾何重心の、主走査方向ＭＤにおける距離である。
【００５１】
同図の「レンズアレイ」の欄に示すように、レンズ行ＬＳＲ、レンズ列ＬＳＣを定義する。つまり、長手方向ＬＧＤに並ぶ複数のレンズＬＳをレンズ行ＬＳＲと定義する。そして、複数行のレンズ行ＬＳＲは、所定のレンズ行ピッチＰlsrで幅方向ＬＴＤに並んで配置される。また、幅方向ＬＴＤにレンズ行ピッチＰlsrで且つ長手方向ＬＧＤにレンズピッチＰlsで並ぶ複数（同図においては３個）のレンズＬＳをレンズ列ＬＳＣと定義する。なお、レンズ行ピッチＰlsrは、同ピッチで並ぶ２つのレンズ行ＬＳＲそれぞれの幾何重心の、幅方向ＬＴＤにおける距離である。また、レンズピッチＰlsは、同ピッチで並ぶ２つのレンズＬＳそれぞれの幾何重心の、長手方向ＬＧＤにおける距離である。
【００５２】
同図の「ヘッド基板」の欄に示すように、発光素子グループ行２９５Ｒ、発光素子グループ列２９５Ｃを定義する。つまり、長手方向ＬＧＤに並ぶ複数の発光素子グループ２９５を発光素子グループ行２９５Ｒと定義する。そして、複数行の発光素子グループ行２９５Ｒは、所定の発光素子グループ行ピッチＰegrで幅方向ＬＴＤに並んで配置される。また、幅方向ＬＴＤに発光素子グループ行ピッチＰegrで且つ長手方向ＬＧＤに発光素子グループピッチＰegで並ぶ複数（同図においては３個）の発光素子グループ２９５を発光素子グループ列２９５Ｃと定義する。なお、発光素子グループ行ピッチＰegrは、同ピッチで並ぶ２つの発光素子グループ行２９５Ｒそれぞれの幾何重心の、幅方向ＬＴＤにおける距離である。また、発光素子グループピッチＰegは、同ピッチで並ぶ２つの発光素子グループ２９５それぞれの幾何重心の、長手方向ＬＧＤにおける距離である。
【００５３】
同図の「発光素子グループ」の欄に示すように、発光素子行２９５１Ｒ、発光素子列２９５１Ｃを定義する。つまり、各発光素子グループ２９５において、長手方向ＬＧＤに並ぶ複数の発光素子２９５１を発光素子行２９５１Ｒと定義する。そして、複数行の発光素子行２９５１Ｒは、所定の発光素子行ピッチＰelrで幅方向ＬＴＤに並んで配置される。また、幅方向ＬＴＤに発光素子行ピッチＰelrで且つ長手方向ＬＧＤに発光素子ピッチＰelで並ぶ複数（同図においては２個）の発光素子２９５１を発光素子列２９５１Ｃと定義する。なお、発光素子行ピッチＰelrは、同ピッチで並ぶ２つの発光素子行２９５１Ｒそれぞれの幾何重心の、幅方向ＬＴＤにおける距離である。また、発光素子ピッチＰelは、同ピッチで並ぶ２つの発光素子２９５１それぞれの幾何重心の、長手方向ＬＧＤにおける距離である。
【００５４】
同図の「スポットグループ」の欄に示すように、スポット行ＳＰＲ、スポット列ＳＰＣを定義する。つまり、各スポットグループＳＧにおいて、長手方向ＬＧＤに並ぶ複数のスポットＳＰをスポット行ＳＰＲと定義する。そして、複数行のスポット行ＳＰＲは、所定のスポット行ピッチＰsprで幅方向ＬＴＤに並んで配置される。また、幅方向ＬＴＤにスポットピッチＰsprで且つ長手方向ＬＧＤにスポットピッチＰspで並ぶ複数（同図においては２個）のスポットをスポット列ＳＰＣと定義する。なお、スポット行ピッチＰsprは、同ピッチで並ぶ２つのスポット行ＳＰＲそれぞれの幾何重心の、副走査方向ＳＤにおける距離である。また、スポットピッチＰspは、同ピッチで並ぶ２つのスポットＳＰそれぞれの幾何重心の、長手方向ＬＧＤにおける距離である。
【００５５】
また、ここで、本明細書において用いる、レンズＬＳのレンズ構成およびレンズ位置について定義しておく。まず、「レンズ構成」は、レンズＬＳのレンズ形状・レンズＬＳのレンズ厚さ・レンズＬＳのレンズ材質等を含む概念である。そして、レンズＬＳのレンズ位置、レンズ厚さ、およびレンズ形状は、それぞれ次のとおりである。
【００５６】
図１３は、レンズの位置等についての説明図である。まず、レンズＬＳのレンズ位置は、該レンズＬＳが対応する発光素子グループ２９５の配置平面（本実施形態においては、ヘッド基板２９３の裏面）と光軸ＯＡとの交点を原点とした場合における、レンズＬＳの第１面ＬＳＦfの頂点ＶＴfの位置である。ここで、頂点ＶＴfは、レンズＬＳの第１面ＬＳＦfと光軸ＯＡとの交点である。また、レンズＬＳのレンズ厚さＴＨＫは、レンズＬＳの第１面ＬＳＦfと第２面ＬＳＦsとの面間距離である。つまり、同図が示すように、レンズ厚さＴＨＫは、レンズＬＳの第１面ＬＳＦfの頂点ＶＴfと、レンズＬＳの第２面ＬＳＦsの頂点ＶＴsとの距離である。なお、頂点ＶＴsは、レンズＬＳの第２面ＬＳＦsと光軸ＯＡとの交点である。また、レンズＬＳのレンズ形状は、レンズＬＳの第１面ＬＳＦf・第２面ＬＳＦsの形状である。よって、第１面ＬＳＦfおよび第２面ＬＳＦsのいずれかが異なるレンズ同士は、互いにレンズ形状が異なることとなる。さらに、本明細書は、像面対向距離ｌｄを次のように定義する。すなわち、像面対向距離ｌｄは、レンズＬＳの第２面ＬＳＦs、つまり感光体ドラム側のレンズ面ＬＳＦs（潜像担持体側のレンズ面）の頂点ＶＴsと、該レンズＬＳが対向する感光体ドラム２１の表面（潜像担持体表面）との該レンズの光軸方向（つまり、光軸ＯＡが伸びる方向）における距離である。
【００５７】
図１４は、上述のラインヘッドによるスポット形成動作を示す図である。以下に、図２、図７、図１４を用いて本実施形態におけるラインヘッドによるスポット形成動作を説明する。また、発明の理解を容易にするため、ここでは主走査方向ＭＤに伸びる直線上に複数のスポットを並べて形成する場合について説明する。本実施形態では、感光体ドラム２１（潜像担持体）の表面を副走査方向ＳＤに搬送しながら、ヘッド制御モジュール５４により複数の発光素子を所定のタイミングで発光させることで、主走査方向ＭＤに伸びる直線上に複数のスポットを並べて形成する。
【００５８】
つまり、本実施形態のラインヘッドでは、幅方向位置ＬＴＤ１〜ＬＴＤ６の各位置に対応して、幅方向ＬＴＤに６個の発光素子行２９５１Ｒが並べて配置されている（図７）。そこで、本実施形態では、同一の幅方向位置にある発光素子行２９５１Ｒは、略同一のタイミングで発光させるとともに、異なる副幅方向位置にある発光素子行２９５１Ｒは、互いに異なるタイミングで発光させる。より具体的には、幅方向位置ＬＴＤ１〜ＬＴＤ６の順番で、発光素子行２９５１Ｒを発光させる。そして、感光体ドラム２１の表面を幅方向ＬＴＤに対応する副走査方向ＳＤに搬送しながら、上述の順番で発光素子行２９５１Ｒを発光させることで、該表面の主走査方向ＭＤに伸びる直線上に複数のスポットを並べて形成する。
【００５９】
かかる動作を、図７、１４を用いて説明する。まず最初に、副走査方向ＳＤに対応する幅方向ＬＴＤに最上流の発光素子グループ２９５_Ｃ１，２９５_Ｃ２，２９５_Ｃ３…に属する幅方向位置ＬＴＤ１の発光素子行２９５１Ｒの発光素子２９５１を発光させる。そして、かかる発光動作により射出される複数の光ビームは、上述の反転特性を有するレンズＬＳにより、反転されて感光体表面に結像される。つまり、図１４の「１回目」のハッチングパターンの位置にスポットが形成される。なお、同図において、白抜きの丸印は、未だ形成されておらず今後形成される予定のスポットを表す。また、同図において、符号２９５_Ｃ１，２９５_Ｂ１，２９５_Ａ１，２９５_Ｃ２でラベルされたスポットは、それぞれに付された符号に対応する発光素子グループ２９５により形成されるスポットであることを示す。
【００６０】
次に、同発光素子グループ２９５_Ｃ１，２９５_Ｃ２，２９５_Ｃ３…に属する幅方向位置ＬＴＤ２の発光素子行２９５１Ｒの発光素子２９５１を発光させる。そして、かかる発光動作により射出される複数の光ビームは、上述の反転特性を有するレンズＬＳにより、反転されて感光体表面に結像される。つまり、図１４の「２回目」のハッチングパターンの位置にスポットが形成される。ここで、感光体ドラム２１の表面の搬送方向が副走査方向ＳＤであるのに対して、副走査方向ＳＤに対応する幅方向ＬＴＤの下流側の発光素子行２９５１Ｒから順番に（つまり、幅方向位置ＬＴＤ１，ＬＴＤ２の順番に）発光させたのは、レンズＬＳが反転特性を有することに対応するためである。
【００６１】
次に、幅方向上流側から２番目の発光素子グループ２９５_Ｂ１，２９５_Ｂ２，２９５_Ｂ３…に属する幅方向位置ＬＴＤ３の発光素子行２９５１Ｒの発光素子２９５１を発光させる。そして、かかる発光動作により射出される複数の光ビームは、上述の反転特性を有するレンズＬＳにより、反転されて感光体表面に結像される。つまり、図１４の「３回目」のハッチングパターンの位置にスポットが形成される。
【００６２】
次に、同発光素子グループ２９５_Ｂ１，２９５_Ｂ２，２９５_Ｂ３…に属する幅方向位置ＬＴＤ４の発光素子行２９５１Ｒの発光素子２９５１を発光させる。そして、かかる発光動作により射出される複数の光ビームは、上述の反転特性を有するレンズＬＳにより、反転されて感光体表面に結像される。つまり、図１４の「４回目」のハッチングパターンの位置にスポットが形成される。
【００６３】
次に、幅方向最下流の発光素子グループ２９５_Ａ１，２９５_Ａ２，２９５_Ａ３…に属する幅方向位置ＬＴＤ５の発光素子行２９５１Ｒの発光素子２９５１を発光させる。そして、かかる発光動作により射出される複数の光ビームは、上述の反転特性を有するレンズＬＳにより、反転されて感光体表面に結像される。つまり、図１４の「５回目」のハッチングパターンの位置にスポットが形成される。
【００６４】
そして最後に、同発光素子グループ２９５_Ａ１，２９５_Ａ２，２９５_Ａ３…に属する幅方向位置ＬＴＤ６の発光素子行２９５１Ｒの発光素子２９５１を発光させる。そして、かかる発光動作により射出される複数の光ビームは、上述の反転特性を有するレンズＬＳにより、反転されて感光体表面に結像される。つまり、図１４の「６回目」のハッチングパターンの位置にスポットが形成される。このように、１〜６回目までの発光動作を実行することで、主走査方向ＭＤに伸びる直線上に複数のスポットを並べて形成する。
【００６５】
以上のように、本実施形態では、発光素子グループ内において、複数の発光素子２９５１を長手方向ＬＧＤにおいて互いに異なる位置に配置するとともに、互いに隣接するスポットを形成するために発光する２つの発光素子を幅方向ＬＴＤにおいて互いに異なる位置に配置している。そして、発光素子２９５１をそれぞれ感光体ドラム２１の副走査方向ＳＤの移動に応じたタイミングで発光させて発光素子２９５１から射出される光ビームを主走査方向ＭＤにおいて互いに異なる位置で感光体表面に結像してスポットＳＰを主走査方向ＭＤに並んで形成している。
【００６６】
このように、本実施形態におけるラインヘッド２９は、３行のレンズ行ＬＳＲ1〜ＬＳＲ3を幅方向ＬＴＤに並べて配置している。そして、ラインヘッド２９は、その長手方向ＬＧＤが主走査方向ＭＤに対応するとともに、その幅方向ＬＴＤが副走査方向ＳＤに対応するように、感光体ドラム２１に対して配置されている。一方、感光体ドラム２１の表面は、曲率形状を有する。したがって、後に詳述するように、レンズ行ＬＳＲ1〜ＬＳＲ3は、曲率形状を有する感光体ドラム表面の副走査方向ＳＤにおいて互いに異なる位置に対向する。よって、ラインヘッド２９と感光体ドラム２１との配置関係が適切でないと、ラインヘッド２９による感光体ドラム表面の露光が良好に実行できないという問題、つまり露光不良が発生する場合があった。そこで、かかる露光不良の内容を、次に説明する。また、露光不良の説明に続いて、該露光不良の発生を抑制する本実施形態の詳細について説明する。
【００６７】
図１５、図１６は、ラインヘッドの配置が適切でない場合における、ラインヘッドと感光体ドラムとの配置関係を示す副走査断面図である。なお、図１５の上段は、同図下段の破線四角部分を拡大して表示したものである。これらの図を用いて、露光不良が発生する原因について説明する。
【００６８】
まず、ラインヘッド２９の構成について説明する。ラインヘッド２９は、３行のレンズ行ＬＳＲ1〜ＬＳＲ3を、幅方向ＬＴＤの互いに異なる配置位置ＡＰ1〜ＡＰ3に配置している。より具体的には、３行のレンズ行ＬＳＲ1〜ＬＳＲ3は、幅方向ＬＴＤにレンズ行ピッチＰlsrで並ぶとともに、対称軸ＳＡに対して幅方向ＬＴＤに略対称に配置されている。かかる対称軸ＳＡは、幅方向ＬＴＤに対して略直交する。また、レンズアレイ２９９が有する複数のレンズＬＳそれぞれのレンズ構成およびレンズ位置は互いに等しい。したがって、レンズＬＳ1〜ＬＳ3の第２面ＬＳＦs1〜ＬＳＦs3（つまり、感光体ドラム側のレンズ面ＬＳＦs1〜ＬＳＦs3）の頂点ＶＴs1〜ＶＴs3は、略同一平面ＳＰＬ_vtsにある。さらに、レンズＬＳ1〜ＬＳ3は、それぞれの光軸ＯＡ1〜ＯＡ3が互いに平行となるように配置されている。なお、同図において、レンズＬＳ2の光軸ＯＡは、対称軸ＳＡと一致する。
【００６９】
レンズ行ＬＳＲ1〜ＬＳＲ3は、いずれも感光体ドラム２１の表面に対向して配置されている。このとき、レンズ行ＬＳＲ1〜ＬＳＲ3のそれぞれは、感光体ドラム表面（潜像担持体表面）の副走査方向ＳＤにおいて互いに異なる対向位置ＦＣＰ1〜ＦＣＰ3に対向する。したがって、レンズ行ＬＳＲ1に属するレンズＬＳ1は、該レンズＬＳ1が対向する発光素子グループ２９５から射出された光ビームＬＢ1を、対向位置ＦＣＰ1に向けて結像する。その結果、光ビームＬＢ1は、結像位置ＦＰ1に結像される。また、レンズ行ＬＳＲ2に属するレンズＬＳ2は、該レンズＬＳ2が対向する発光素子グループ２９５から射出された光ビームＬＢ2を、対向位置ＦＣＰ2に向けて結像する。その結果、光ビームＬＢ2は、結像位置ＦＰ2に結像される。また、レンズ行ＬＳＲ3に属するレンズＬＳ3は、該レンズＬＳ3が対向する発光素子グループ２９５から射出された光ビームＬＢ3を、対向位置ＦＣＰ3に向けて結像する。その結果、光ビームＬＢ3は、結像位置ＦＰ3に結像される。
【００７０】
このように、異なるレンズ行ＬＳＲに属するレンズＬＳによって結像された光ビームの結像位置ＦＰは、副走査方向ＳＤにおいて互いに異なる。ここで、結像位置ＦＰとは、レンズＬＳを通過した光ビームＬＢが、最も小さいスポット径で像を形成する位置とその近傍である。なお、上述の通り、レンズＬＳ1〜ＬＳ3のレンズ構成・レンズ位置は互いに等しい。よって、結像位置ＦＰ1〜ＦＰ3は、同一平面ＳＰＬ_fpの上にある。
【００７１】
ところで、レンズアレイ２９９と対向する感光体ドラム２１の表面は、副走査断面において曲率を有してレンズアレイ２９９に対して凸面となっている。したがって、３行のレンズ行ＬＳＲ1〜ＬＳＲ3の間で、レンズＬＳと感光体ドラム表面までの像面対向距離ｌｄ1〜ｌｄ3に差異が発生する。そして、図１５、図１６においては、ラインヘッド２９と感光体ドラム２１との配置関係が適切でないために、像面対向距離ｌｄの差異Δld_maxが大きいことが判る。ここで、差異Δld_maxは、各レンズＬＳの像面対向距離ｌｄの最大値と最小値との差である。
【００７２】
詳述すると、図１５、図１６においては、レンズＬＳ1〜ＬＳ3の像面対向距離ｌｄ1〜ｌｄ3のうちの像面対向距離ｌｄ1が、他の像面対向距離ｌｄ2、ｌｄ3と比べて小さくなるように、ラインヘッド２９は感光体ドラム２１に対して配置されている。換言すれば、端部レンズ行ＬＳＲ1に属するレンズＬＳ1の像面対向距離ｌｄ1が最小となるように、ラインヘッド２９は配置されている。ここで、端部レンズ行は、３行のレンズ行ＬＳＲ1〜ＬＳＲ3のうち幅方向ＬＴＤの各端部のレンズ行ＬＳＲ1、ＬＳＲ3である。
【００７３】
そして、このようにラインヘッド２９を感光体ドラム表面に対して配置した場合、像面対向距離ｌｄ1〜ｌｄ3の間での差異Δld_maxが大きくなる。つまり、端部レンズ行ＬＳＲ1に属するレンズＬＳ1の像面対向距離ｌｄ1が最小となるようにラインヘッド２９を配置した場合、端部レンズ行ＬＳＲ1から幅方向ＬＴＤに向うに連れて（レンズ行ＬＳＲ2、ＬＳＲ3と向うに連れて）、像面対向距離ｌｄが単調に増加する（図１５、図１６に示す例では、像面対向距離ｌｄ1〜ｌｄ3の順番で単調に増加する）。すなわち、像面対向距離ｌｄの幅方向ＬＴＤにおける変化は、単調増加である。したがって、各端部レンズ行ＬＳＲ1、ＬＳＲ3に対応する、像面対向距離ｌｄ1と像面対向距離ｌｄ3との差が大きくなり、結果として、３行のレンズ行ＬＳＲ1〜ＬＳＲ3の間における像面対向距離ｌｄの差異Δld_maxが大きくなってしまう。
【００７４】
そして、このような像面対向距離ｌｄの差異は、光ビームの結像位置ＦＰ1〜ＦＰ3と感光体ドラム表面との距離（像感光体距離ｆｄ1〜ｆｄ3）の差異を引き起こす。ここで、像感光体距離ｆｄは、結像位置ＦＰと感光体ドラム表面との該結像位置ＦＰに対応するレンズＬＳの光軸ＯＡの方向における距離である。つまり、像感光体距離ｆｄ1〜ｆd3は、結像位置ＦＰ1〜ＦＰ3と感光体ドラム表面との、各結像位置ＦＰ1〜ＦＰ3が対応するレンズＬＳ1〜ＬＳ3の光軸ＯＡの方向における距離である。つまり、図１５の上段が示すように、幅方向ＬＴＤに向うに連れて、像感光体距離ｆｄ1〜ｆｄ3は単調に増加する。その結果、像感光体距離の最小値ｆｄ1と最大値ｆｄ3との差が大きくなっている。そして、かかる像感光体距離ｆｄの差異が大きくなると、感光体ドラム表面に形成される像が３行のレンズ行ＬＳＲ1〜ＬＳＲ3の間で大きく異なり、良好な露光が行なえないという問題、つまり露光不良が発生する可能性があった。
【００７５】
次に、発明の理解を容易にするために、上述の露光不良についてより具体的な比較例１を用いて説明する。つまり、図１５、図１６で示したような感光体ドラム２１とラインヘッド２９との配置関係におけるシミュレーション結果を通じて、露光不良の具体的内容を説明する。
【００７６】
比較例１
比較例１におけるシミュレーションでは、感光体ドラム２１とラインヘッドとの配置関係は、図１５、図１６で示した配置関係である。つまり、各レンズＬＳ1〜ＬＳ3の像面対向距離ｌｄ1〜ｌｄ3のうちの像面対向距離ｌｄ1（つまり、端部レンズ行ＬＳＲ1に属するレンズＬＳ1の像面対向距離ｌｄ1）が、他の像面対向距離ｌｄ2、ｌｄ3と比べて小さくなるように、ラインヘッド２９は配置されている。また、同シミュレーションにおいて、レンズ行ピッチＰlsrおよび発光素子グループ行ピッチＰegrは、いずれも1．６５ｍｍとした。また、感光体ドラム２１の径が２５ｍｍ、４０ｍｍ、８０ｍｍのそれぞれの場合について、シミュレーションを行なった。
【００７７】
表１は、比較例１のシミュレーションで用いたレンズＬＳのレンズデータである。面番号Ｓ1〜Ｓ6について、図９、図１０を用いて説明する。面番号Ｓ1は、物体面、即ち発光素子２９５１が配置されるヘッド基板２９３の裏面に対応する。面番号Ｓ2は、ヘッド基板２９３の表面に対応する。面番号Ｓ3は、開口絞りＤＩＡが配置された面（絞り面）に対応する。上述の通り、開口絞りＤＩＡはレンズＬＳの前側焦点に配置されており、像側テレセントリックが実現されている。面番号Ｓ4は、レンズＬＳの第１面ＬＳＦfに対応する。面番号Ｓ5は、レンズＬＳの第２面ＬＳＦsに対応する。面番号Ｓ6は、像面ＩＰ、即ち感光体ドラム（潜像担持体）の表面に対応する。ここで、面番号Ｓ1〜Ｓ3までの面間隔の和がレンズ位置を与える。また、面番号Ｓ4の面間隔がレンズ厚さを与える。なお、以下に複数のレンズデータを適宜示すが、いずれのレンズデータにおいても、面番号に対応する面は同様である。
【００７８】
【表１】
2008221570.tif 000003
【００７９】
表２は、非球面Ｓ4、Ｓ5の非球面係数である。また、数１は、非球面の形状を与える式である。つまり、非球面Ｓ4、Ｓ5の形状（換言すれば、レンズＬＳのレンズ形状）は、表２および数１で決まる。
【００８０】
【表２】
2008221570.tif 000004
【００８１】
【数１】
2008221570.tif 000005
【００８２】
表３は、比較例１におけるシミュレーションにおいて用いた光学系諸元である。ここで、波長は、発光素子から射出される光ビームの波長である。レンズ径は、レンズＬＳの射出面、即ち第２面ＬＳＦsの直径である。また、光源径は、発光素子２９５１の直径である。また、同諸元において物体高０．６ｍｍとあるのは、シミュレーションを物体高０．６ｍｍにある仮想発光素子から光ビームが射出されたとの条件で行なったことを意味する。このとき、倍率は−０．５であるので、像高は−０．３ｍｍとなる。
【表３】
2008221570.tif 000006
【００８３】
表４は、上記条件にて実行したシミュレーション結果である。同表が示す、値Δldは、レンズＬＳ1〜ＬＳ3に対応する像面対向距離ｌｄ1〜ｌｄ3のそれぞれから、最小の像面対向距離ｌｄ1を引いた値である。したがって、値Δldの最大値が、上述してきた像面対向距離ｌｄ1〜ｌｄ3の間における差異Δld_maxとなる。以下に、感光体ドラム２１の径が２５ｍｍ、４０ｍｍ、８０ｍｍのそれぞれの場合について、シミュレーション結果を説明する。
【００８４】
【表４】
2008221570.tif 000007
【００８５】
まず、感光体ドラム径が２５ｍｍの場合ついて説明する。表４の「感光体径φ２５ｍｍ」の欄に示すように、感光体ドラム２１の径が２５ｍｍの場合、像面対向距離ｌｄ1〜ｌｄ3の間の差異Δld_maxは０．４４３ｍｍである。このように、大きな像面対向距離の差異Δld_maxが発生する原因は、上述の通り、ラインヘッド２９の配置位置が適切でないことに起因している。そして、同欄のスポット径が示すように、像面対向距離ｌｄ1〜ｌｄ3の間の差異に起因して、感光体ドラム２１の表面に形成されるスポットの径が、レンズＬＳ1〜ＬＳ3の間で異なる。具体的には、レンズＬＳ1により形成されるスポットのスポット径が最小値２９．１μｍであるのに対して、レンズＬＳ3により形成されるスポットのスポット径が最大値２２４．７μｍとなっている。つまり、同比較例では、スポット径の差異は最大１９５．６μｍ（＝２２４．７μｍ−２９．１μｍ）である。このように、比較例１では、感光体ドラム２１の径が２５ｍｍの場合において、レンズ行ＬＳＲ1〜ＬＳＲ3の間で、形成するスポットの径が最大１９５．６μｍ異なるという、露光不良が発生している。
【００８６】
次に、感光体ドラム径４０ｍｍの場合について説明する。表４の「感光体径φ４０ｍｍ」の欄に示すように、感光体ドラム２１の径が４０ｍｍの場合、像面対向距離ｌｄ1〜ｌｄ3の間の差異Δld_maxは０．２７４ｍｍである。このように、大きな像面対向距離の差異Δld_maxが発生する原因は、上述の通り、ラインヘッド２９の配置位置が適切でないことに起因している。そして、同欄のスポット径が示すように、像面対向距離ｌｄ1〜ｌｄ3の間の差異に起因して、感光体ドラム２１の表面に形成されるスポットの径が、レンズＬＳ1〜ＬＳ3の間で異なる。具体的には、レンズＬＳ1により形成されるスポットのスポット径が最小値２９．１μｍであるのに対して、レンズＬＳ3により形成されるスポットのスポット径が最大値１３３．０μｍとなっている。つまり、同比較例では、スポット径の差異は最大１０３．９μｍ（＝１３３．０μｍ−２９．１μｍ）である。このように、比較例１では、感光体ドラム２１の径が４０ｍｍの場合において、レンズ行ＬＳＲ1〜ＬＳＲ3の間で、形成するスポットの径が最大１０３．９μｍ異なるという、露光不良が発生している。
【００８７】
最後に、感光体ドラム径８０ｍｍの場合について説明する。表４の「感光体径φ８０ｍｍ」の欄に示すように、感光体ドラム２１の径が８０ｍｍの場合、像面対向距離ｌｄ1〜ｌｄ3の間の差異Δld_maxは０．１３６ｍｍである。このように、大きな像面対向距離の差異Δld_maxが発生する原因は、上述の通り、ラインヘッド２９の配置位置が適切でないことに起因している。そして、同欄のスポット径が示すように、像面対向距離ｌｄ1〜ｌｄ3の間の差異に起因して、感光体ドラム２１の表面に形成されるスポットの径が、レンズＬＳ1〜ＬＳ3の間で異なる。具体的には、レンズＬＳ1により形成されるスポットのスポット径が最小値２９．１μｍであるのに対して、レンズＬＳ3により形成されるスポットのスポット径が最大値６９．７μｍとなっている。つまり、同比較例では、スポット径の差異は最大４０．６μｍ（＝６９．７μｍ−２９．１μｍ）である。このように、比較例１では、感光体ドラム２１の径が８０ｍｍの場合において、レンズ行ＬＳＲ1〜ＬＳＲ3の間で、形成するスポットの径が最大４０．６μｍ異なるという、露光不良が発生している。
【００８８】
比較例１を用いて説明したように、ラインヘッド２９の配置位置が適切でないことに起因して像面対向距離ｌｄ1〜ｌｄ3の間に差異が発生し、その結果、感光体ドラム２１の表面に形成されるスポットのスポット径に差異が発生するとの露光不良が引き起こされる。そこで、かかる露光不良の発生を抑制する本発明の実施形態について、次の実施例１を通じて詳述する。
【００８９】
実施例１
図１７、図１８は、実施例１におけるラインヘッドと感光体ドラムとの配置関係を示す副走査断面図である。なお、図１７の上段は、同図下段の破線四角部分を拡大して表示したものである。つまり、図１７、図１８ともに、ラインヘッドと感光体ドラムとの配置関係を長手方向ＬＧＤから見た場合を表している。
【００９０】
ラインヘッド２９は、３行のレンズ行ＬＳＲ1〜ＬＳＲ3を、幅方向ＬＴＤの互いに異なる配置位置ＡＰ1〜ＡＰ3に配置している。より具体的には、３行のレンズ行ＬＳＲ1〜ＬＳＲ3は、幅方向ＬＴＤにレンズ行ピッチＰlsrで並ぶとともに、対称軸ＳＡに対して幅方向ＬＴＤに略対称に配置されている。かかる対称軸ＳＡは、幅方向ＬＴＤに対して略直交する。また、レンズアレイ２９９が有する複数のレンズＬＳそれぞれのレンズ構成およびレンズ位置は互いに等しい。したがって、レンズＬＳ1〜ＬＳ3の第２面ＬＳＦs1〜ＬＳＦs3（つまり、感光体ドラム側のレンズ面ＬＳＦs1〜ＬＳＦs3）の頂点ＶＴs1〜ＶＴs3は、略同一平面ＳＰＬ_vtsにある。さらに、レンズＬＳ1〜ＬＳ3は、それぞれの光軸ＯＡ1〜ＯＡ3が互いに平行となるように配置されている。なお、実施例１において、レンズＬＳ2の光軸ＯＡは、対称軸ＳＡと一致する。そして、レンズアレイ２９９は、対称軸ＳＡが感光体ドラム２１の表面形状の曲率中心ＣＣ21を通るように配置されている。よって、対称軸ＳＡは、感光体ドラム２１の回転軸を通ることとなる。
【００９１】
レンズ行ＬＳＲ1〜ＬＳＲ3は、いずれも感光体ドラム２１の表面に対向して配置されている。このとき、レンズ行ＬＳＲ1〜ＬＳＲ3それぞれは、感光体ドラム表面（潜像担持体表面）の副走査方向ＳＤにおいて互いに異なる対向位置ＦＣＰ1〜ＦＣＰ3に対向する。したがって、レンズ行ＬＳＲ1に属するレンズＬＳ1は、該レンズＬＳ1が対向する発光素子グループ２９５から射出された光ビームＬＢ1を、対向位置ＦＣＰ1に向けて結像する。その結果、光ビームＬＢ1は、結像位置ＦＰ1に結像される。また、レンズ行ＬＳＲ2に属するレンズＬＳ2は、該レンズＬＳ2が対向する発光素子グループ２９５から射出された光ビームＬＢ2を、対向位置ＦＣＰ2に向けて結像する。その結果、光ビームＬＢ2は、結像位置ＦＰ2に結像される。また、レンズ行ＬＳＲ3に属するレンズＬＳ3は、該レンズＬＳ3が対向する発光素子グループ２９５から射出された光ビームＬＢ3を、対向位置ＦＣＰ3に向けて結像する。その結果、光ビームＬＢ3は、結像位置ＦＰ3に結像される。
【００９２】
このように、異なるレンズ行ＬＳＲに属するレンズＬＳによって結像された光ビームの結像位置ＦＰは、副走査方向ＳＤにおいて互いに異なる。なお、上述の通り、レンズＬＳ1〜ＬＳ3のレンズ構成・レンズ位置は互いに等しい。よって、結像位置ＦＰ1〜ＦＰ3は、同一平面ＳＰＬ_fpの上にある。そして、レンズアレイ２９９と対向する感光体ドラム２１の表面は、副走査断面において曲率を有してレンズアレイ２９９に対して凸面となっている。したがって、ラインヘッド２９と感光体ドラム表面との配置関係が適切でないと、かかる像面対向距離ｌｄ1〜ｌｄ3の差異が大きくなって、上述の露光不良が発生する場合があった。
【００９３】
かかる問題に対応すべく、本実施形態の実施例１では、ラインヘッド２９は次のように配置されている。つまり、ラインヘッド２９は、３行のレンズ行のうち幅方向ＬＴＤの各端部の端部レンズ行ＬＳＲ1、ＬＳＲ3以外のレンズ行ＬＳＲ2に属するレンズＬＳ2の像面対向距離ｌｄ2が、端部レンズ行ＬＳＲ1、ＬＳＲ3に属するレンズＬＳ1、ＬＳ3の像面対向距離ｌｄ1、ｌｄ3よりも小さくなるように、感光体ドラム表面に対して配置されている。つまり、次の大小関係
ｌｄ2＜ｌｄ1
ｌｄ2＜ｌｄ3
が満たされるように、ラインヘッド２９は配置されている。よって、３行のレンズ行ＬＳＲ1〜ＬＳＲ3の間における像面対向距離ｌｄの差異Δld_maxを抑制することが可能となり、その結果、上記露光不良の発生を抑制して良好な露光が実現される。
【００９４】
つまり、このようにラインヘッド２９を配置した場合、比較例１で示したような端部レンズ行ＬＳＲ1から幅方向ＬＴＤに向うに連れて像面対向距離ｌｄが単調増加するという状況の発生が抑制されている。詳述すると、図１７、図１８では、端部レンズ行ＬＳＲ1に属するレンズＬＳ1の像面対向距離ｌｄは、距離ｌｄ1である。そして、端部レンズ行ＬＳＲ1から幅方向ＬＴＤに向かって像面対向距離ｌｄは減少し、レンズ行ＬＳＲ2に属するレンズＬＳ2の像面対向距離ｌｄは、距離ｌｄ2である。さらに、幅方向ＬＴＤに向かうと像面対向距離ｌｄは増加し、端部レンズ行ＬＳＲ3に属するレンズＬＳ3の像面対向距離ｌｄは、距離ｌｄ3となる。このとき、像面対向距離ｌｄの差異Δld_maxは、端部レンズ行ＬＳＲ1（または、端部レンズ行ＬＳＲ3）に対応する像面対向距離ｌｄ1（または、像面対向距離ｌｄ3）と、レンズ行ＬＳＲ2に対応する像面対向距離ｌｄ2との差である。そして、図１７、図１８に示すように、実施例１では、比較例１と比べて、像面対向距離ｌｄの差異Δld_maxが小さくなっている。
【００９５】
このように、図１７、図１８に示すようにラインヘッド２９を配置した場合、像面対向距離ｌｄの幅方向ＬＴＤにおける変化は、減少傾向を示すのに続いて増加傾向へと転じる。したがって、像面対向距離ｌｄの幅方向ＬＴＤにおける変化が単調増加である場合と比較して、像面対向距離の差異Δld_maxを抑制することが可能となる。その結果、上記露光不良の発生を抑制して良好な露光が実現される。
【００９６】
特に、本実施形態では、レンズ行ＬＳＲ1〜ＬＳＲ3は、幅方向ＬＴＤにレンズ行ピッチＰlsrで並ぶとともに、副走査断面において幅方向ＬＴＤに略垂直な対称軸ＳＡに対して幅方向ＬＴＤにおいて略対称に配置されている。そして、該対称軸ＳＡに最も近いレンズ行ＬＳＲ2（中央レンズ行）に属するレンズＬＳ2の像面対向距離ｌｄ2が、中央レンズ行ＬＳＲ2以外の各レンズ行ＬＳＲ1、ＬＳＲ3に属するレンズＬＳ1、ＬＳ3の像面対向距離ｌｄ1、ｌｄ3と比較して小さくなるように、ラインヘッド２９が配置されている。したがって、像面対向距離の差異Δld_maxをより効果的に抑制することが可能となっている。
【００９７】
つまり、差異Δld_maxは像面対向距離ｌｄの最大値と最小値との差である。ここで、像面対向距離ｌｄの最大値は、幅方向ＬＴＤの両端にある各端部レンズ行ＬＳＲ1、ＬＳＲ3のいずれかに属するレンズＬＳの像面対向距離ｌｄとなる。つまり、像面対向距離ｌｄの最大値は、像面対向距離ｌｄ1か像面対向距離ｌｄ3の何れか大きい方となる。したがって、差異Δld_maxを抑制するという観点からは、端部レンズ行ＬＳＲ1、ＬＳＲ3に属するレンズＬＳの像面対向距離ｌｄ1、ｌｄ3の両方を、できるだけ小さくすることが好適である。これに対して、各端部レンズ行ＬＳＲ1、ＬＳＲ3に対応する像面対向距離ｌｄ1、ｌｄ3は、一方を小さくすると他方が大きくなる関係にある。つまり、例えば、ラインヘッド２９の位置を幅方向ＬＴＤにおいて調整して（つまり、幅方向ＬＴＤに動かして）、像面対向距離ｌｄ1、ｌｄ3の両方を小さくしようとしても、一方を小さくすると他方が大きくなる関係にある。このような関係の下では、差異Δld_maxを抑制するにあたっては、これら像面対向距離ｌｄ1、ｌｄ3が同程度であるのが好適である。
【００９８】
そこで、本実施形態における画像形成装置は、レンズ行ＬＳＲ1〜ＬＳＲ3を対称軸ＳＡに対して略対称に配置するとともに、対称軸ＳＡに最も近い中央レンズ行ＬＳＲ2に属するレンズＬＳ2の像面対向距離ｌｄ2が、中央レンズ行ＬＳＲ2以外のレンズ行ＬＳＲ1、ＬＳＲ3に属するレンズＬＳ1、ＬＳ3の像面対向距離ｌｄ1、ｌｄ3と比較して小さくなるようにラインヘッド２９を配置している。なんとなれば、このように構成することで、端部レンズ行ＬＳＲ1、ＬＳＲ3に対応する像面対向距離ｌｄ1、ｌｄ3を同程度とすることができるからである。その結果、本実施形態における画像形成装置では、像面対向距離の差異Δld_maxが抑制されて、良好な露光が実現されている。
【００９９】
さらに、感光体ドラム２１のように表面形状が曲率中心ＣＣ21を有する潜像担持体に対してラインヘッド２９を配置するに際しては、次のようにラインヘッドを配置することが好適である。つまり、実施例１では、対称軸ＳＡが感光体ドラム２１の表面形状の曲率中心ＣＣ21（つまり、感光体ドラム21の回転軸）を通るように、ラインヘッド２９は配置されている。したがって、端部レンズＬＳＲ1、ＬＳＲ3に対応する像面対向距離ｌｄ1、ｌｄ3は、互いに等しくなる。その結果、像面対向距離の差異Δld_maxをより効果的に抑制することが可能となっており、より良好な露光が実現でき、好適である。そこで、発明の理解の容易のため、図１７、図１８に示すようにラインヘッド２９を配置したとの条件で実行したシミュレーションの結果について、次に説明する。
【０１００】
実施例１におけるシミュレーションでは、レンズ行ＬＳＲ1〜ＬＳＲ3は所定のレンズ行ピッチＰlsrで幅方向ＬＴＤに配置されている。ラインヘッド２９は、中央レンズ行ＬＳＲ2に対応する像面対向距離ｌｄ2が他のレンズ行ＬＳＲ1、ＬＳＲ3に対応する像面対向距離ｌｄ1、ｌｄ3よりも小さくなるように、配置されている。レンズ行ＬＳＲ1〜ＬＳＲ3の対称軸ＳＡは、感光体ドラムの表面形状の曲率中心ＣＣ21を通る。また、同シミュレーションにおいて、レンズ行ピッチＰlsrおよび発光素子グループ行ピッチＰegrは、1．６５ｍｍとした。また、感光体ドラム２１の径が２５ｍｍ、４０ｍｍ、８０ｍｍのそれぞれの場合について、シミュレーションを行なった。なお、レンズＬＳのレンズ構成・レンズ位置に関する条件においては、実施例１と比較例１とは同様である。つまり、レンズデータ、非球面係数および光学系諸元については、実施例１と比較例１とは同様である。
【０１０１】
表５は、上記条件にて実行した実施例１におけるシミュレーション結果である。以下に、感光体ドラム２１の径が２５ｍｍの場合と、４０ｍｍの場合と、８０ｍｍの場合とについて、かかるシミュレーション結果を説明する。
【０１０２】
【表５】
2008221570.tif 000008
【０１０３】
まず、感光体ドラム径２５ｍｍの場合について説明する。表５の「感光体径φ２５ｍｍ」の欄に示すように、感光体ドラム２１の径が２５ｍｍの場合、像面対向距離ｌｄ1〜ｌｄ3の間の差異Δld_maxは０．１０９ｍｍであり、比較例１における０．４４３ｍｍと比べて改善されていることがわかる。また、同欄のスポット径が示すように、レンズＬＳ1〜ＬＳ3により形成されるスポットのスポット径は、最小値が２９．１μｍ（レンズＬＳ2によるスポットのスポット径）である一方、最大値が５９．１μｍ（レンズＬＳ1、ＬＳ3によるスポットのスポット径）である。つまり、実施例１では、スポット径の差異は最大２９．９μｍ（＝５９．０μｍ−２９．１μｍ）であり、比較例１におけるスポット径の差異１６５．７μｍと比較して大幅に改善されていることがわかる。
【０１０４】
次に、感光体ドラム径４０ｍｍの場合について説明する。表５の「感光体径φ４０ｍｍ」の欄に示すように、感光体ドラム２１の径が４０ｍｍの場合、像面対向距離ｌｄ1〜ｌｄ3の間の差異Δld_maxは０．０６８ｍｍであり、比較例１における０．２７４ｍｍと比較して改善されていることがわかる。また、同欄のスポット径が示すように、レンズＬＳ1〜ＬＳ3により形成されるスポットのスポット径は、最小値が２９．１μｍ（レンズＬＳ2によるスポットのスポット径）である一方、最大値が４０．２μｍ（レンズＬＳ1、ＬＳ3によるスポットのスポット径）である。つまり、実施例１では、スポット径の差異は最大１１．１μｍ（＝４０．２μｍ−２９．１μｍ）であり、比較例１におけるスポット径の差異１０３．９μｍと比較して大幅に改善されていることがわかる。
【０１０５】
次に、感光体ドラム径８０ｍｍの場合について説明する。表５の「感光体径φ８０ｍｍ」の欄に示すように、感光体ドラム２１の径が８０ｍｍの場合、像面対向距離ｌｄ1〜ｌｄ3の間の差異Δld_maxは０．０３４ｍｍであり、比較例１における０．１３６ｍｍと比較して改善されていることがわかる。また、同欄のスポット径が示すように、レンズＬＳ1〜ＬＳ3により形成されるスポットのスポット径は、最小値が２９．１μｍ（レンズＬＳ2によるスポットのスポット径）である一方、最大値が３２．３μｍ（レンズＬＳ1、ＬＳ3によるスポットのスポット径）である。つまり、実施例１では、スポット径の差異は最大３．２μｍ（＝３２．３μｍ−２９．１μｍ）であり、比較例１におけるスポット径の差異４０．６μｍと比較して大幅に改善されていることがわかる。
【０１０６】
このように、実施例１では、ラインヘッド２９を図１７、図１８に示したように配置することで、像面対向距離ｌｄ1〜ｌｄ3の間における差異Δld_maxが抑制されている。そして、このように像面対向距離の差異Δld_maxが抑制されることで、感光体ドラム２１の表面に形成されるスポットのスポット径の差異は、比較例１と比べて抑制されている。つまり、実施例１では、比較例１と比べて良好な露光が実現されている。
【０１０７】
ところで、上記実施例１では、ラインヘッド２９を感光体ドラム表面に対して、図１７、図１８に示すように配置して、レンズ行ＬＳＲ1〜ＬＳＲ3の間における像面対向距離ｌｄの差異を抑制している。そこで、さらに、複数のレンズＬＳのそれぞれにおいて、該レンズＬＳの像面対向距離ｌｄに応じて該レンズｌＳのレンズ形状を調整して、該レンズＬＳが対応する発光素子グループ２９５から射出された光ビームの結像位置ＦＰを感光体ドラム表面の曲率形状に応じた位置としても良い。
【０１０８】
つまり、ラインヘッド２９を図１７、図１８に示すように配置することで、レンズ行ＬＳＲ1〜ＬＳＲ3の間における像面対向距離ｌｄの差異が抑制されている。したがって、次の実施例２に示すように、レンズ行間ＬＳＲ1〜ＬＳＲ3で、レンズ形状を大きく変えずとも、光ビームの結像位置ＦＰを感光体ドラム表面の曲率形状に応じた位置とすることが可能である。よって、レンズの設計或いは製造の複雑化を抑制しながらも、非常に良好な露光を実現することができる。
【０１０９】
実施例２
図１９は、本発明の実施例２におけるレンズアレイを示す副走査断面図である。同図上段は、同図下段の破線四角部分を拡大して表示したものである。レンズアレイ２９９と感光体ドラム２１との配置関係は、図１７、図１８を用いて説明した配置関係（つまり、実施例１の配置関係）と同じである。したがって、実施例２においては、レンズＬＳ1〜ＬＳ3の像面対向距離ｌｄ1〜ｌｄ3の差異Δld_maxは、抑制されている。また、実施例２において、感光体ドラム２１の径は、８０μｍとした。以下に説明するように、実施例２は、このように像面対向距離ｌｄを抑制した上で、さらにレンズＬＳのレンズ構成を調整して、レンズＬＳ1〜ＬＳ3による光ビームの結像位置ＦＰ1〜ＦＰ3を、感光体ドラム２１の曲率形状に応じた位置とする。具体的には、結像位置ＦＰ1〜ＦＰ3を曲率形状に対応させるべく、レンズＬＳ1〜ＬＳ3のレンズ形状を調整している。
【０１１０】
表６はレンズＬＳ2のレンズデータであり、表７はレンズＬＳ2の非球面係数である。一方、表８は、レンズＬＳ1、ＬＳ3のレンズデータであり、表９は、レンズＬＳ1、ＬＳ3の非球面係数である。これらの表から判るように、実施例２は、レンズＬＳ2とレンズＬＳ1、ＬＳ3とで、非球面係数を変えている（つまり、レンズ形状を変えている）。また、レンズＬＳ1〜ＬＳ3の全てにおいて、レンズ厚さおよびレンズ位置は同じである。また、表１０は、実施例２におけるシミュレーションで用いた光学系諸元である。このように、本発明の実施例２では、レンズＬＳ1とレンズＬＳ3とは同一である。一方、レンズＬＳ1、ＬＳ3とレンズＬＳ2とは異なる。
【０１１１】
【表６】
2008221570.tif 000009
【０１１２】
【表７】
2008221570.tif 000010
【０１１３】
【表８】
2008221570.tif 000011
【０１１４】
【表９】
2008221570.tif 000012
【０１１５】
【表１０】
2008221570.tif 000013
【０１１６】
表１１は、上述の表６〜１０で与えられるデータに基づいて、レンズＬＳ1〜ＬＳ3を構成した場合における、シミュレーション結果である。なお、同シミュレーションにおいて、レンズ行ピッチＰlsrおよび発光素子グループ行ピッチＰegr等その他の条件は、実施例１と同様である。表１１が示す、差異Δfdは、レンズＬＳ1〜ＬＳ3に対応する像感光体距離ｆｄ1〜ｆｄ3と、像感光体距離ｆｄ2との差である。つまり、像感光体距離ｆｄ1〜ｆｄ3の間における差異Δfdを、像感光体距離ｆｄ2を基準として求めている。同表が示すように、実施例１では差異Δfdは０となっている。つまり、像感光体距離ｆｄ1〜ｆｄ3は、互いに等しい。これは、図１９に示すように、レンズＬＳ1〜ＬＳ3による光ビームの結像位置ＦＰ1〜ＦＰ3が、感光体ドラム２１の曲率形状に応じた位置（実施例２においては、同図が示すように感光体ドラム２１の略表面）に調整されていることによる。そして、表１１の「スポット径」の欄が示すように、像感光体距離ｆｄ1〜ｆｄ3の差異を抑制することで、感光体ドラム２１の表面に形成されるスポットのスポット径の差異が抑制されていることがわかる。具体的には、最小値が２９．１μｍ（レンズＬＳ2によるスポットのスポット径）である一方、最大値が２９．５μｍ（レンズＬＳ1、ＬＳ3によるスポットのスポット径）である。したがって、実施例２におけるスポット径の差異は０．４μｍ（＝２９．５μｍ−２９．１μｍ）であり、実施例１におけるスポット径の差異３．２μｍと比較して、改善されていることがわかる。つまり、実施例２では、実施例１と比べて、複数のレンズ行ＬＳＲ1〜ＬＳＲ3の間で形成するスポットの径の差異がより抑制されており、より良好な露光が実現されている。
【０１１７】
【表１１】
2008221570.tif 000014
【０１１８】
このように、実施例２は、像面対向距離ｌｄを抑制した上で、さらにレンズＬＳのレンズ構成を調整して、レンズＬＳ1〜ＬＳ3による光ビームの結像位置ＦＰ1〜ＦＰ3を、感光体ドラム２１の曲率形状に応じた位置とする。したがって、レンズ行間ＬＳＲ1〜ＬＳＲ3で、レンズ形状を大きく変えずとも、光ビームの結像位置ＦＰを感光体ドラム表面の曲率形状に応じた位置とすることが可能である。よって、レンズの設計或いは製造の複雑化を抑制しながらも、非常に良好な露光を実現することが可能となっており、好適である。
【０１１９】
ところで、上述の比較例１、実施例１、２では、レンズ行ＬＳＲが幅方向ＬＴＤに３行並ぶラインヘッド２９を用いて、本発明についての説明を行なった。しかしながら、レンズ行の行数はこれに限られず、４行以上であっても良い。そこで、レンズ行が４行であるラインヘッド２９を用いた場合について説明する。以下の説明では、まず、レンズ行が４行である場合において、上述したような露光不良が発生することを、シミュレーション結果を示しつつ説明する（比較例２）。かかる比較例２の説明に続いて、本発明の具体的な実施例について、シミュレーション結果を示しつつ説明する（実施例３、４）。
【０１２０】
比較例２
図２０、図２１は、ラインヘッドの配置が適切で無い場合に対応する副走査断面図である。なお、図２０の上段は、同図下段の破線四角部分を拡大して表示したものである。これらの図を用いて、露光不良が発生する原因について説明する。
【０１２１】
ラインヘッド２９は、４行のレンズ行ＬＳＲ1〜ＬＳＲ4を、幅方向ＬＴＤの互いに異なる配置位置ＡＰ1〜ＡＰ4に配置している。より具体的には、４行のレンズ行ＬＳＲ1〜ＬＳＲ4は、幅方向ＬＴＤにレンズ行ピッチＰlsrで並ぶとともに、対称軸ＳＡに対して幅方向ＬＴＤに略対称に配置されている。かかる対称軸ＳＡは、幅方向ＬＴＤに対して略直交する。また、レンズＬＳ1〜ＬＳ4の第２面ＬＳＦs1〜ＬＳＦs4（つまり、感光体ドラム側のレンズ面ＬＳＦs1〜ＬＳＦs4）の頂点ＶＴs1〜ＶＴs4は、略同一平面ＳＰＬ_vtsにある。また、レンズアレイ２９９が有する複数のレンズＬＳそれぞれのレンズ構成およびレンズ位置は互いに等しい。さらに、レンズ行ＬＳＲ1〜ＬＳＲ4は、それぞれに属するレンズＬＳ1〜ＬＳ4の光軸ＯＡ1〜ＯＡ4が互いに平行となるように配置されている。
【０１２２】
また、ラインヘッド２９は、感光体ドラム２１に対して次のように配置されている。すなわち、各レンズＬＳ1〜ＬＳ4の像面対向距離ｌｄ1〜ｌｄ4のうちの像面対向距離ｌｄ1が、他の像面対向距離ｌｄ2〜ｌｄ4と比べて小さくなるように、ラインヘッド２９は配置されている。換言すれば、端部レンズ行ＬＳＲ1に属するレンズＬＳ1の像面対向距離ｌｄ1が最小となるように、ラインヘッド２９を配置している。ここで、端部レンズ行は、４行のレンズ行ＬＳＲ1〜ＬＳＲ4のうち幅方向ＬＴＤの各端部のレンズ行ＬＳＲ1、ＬＳＲ4である。なお、対称軸ＳＡは感光体ドラムの表面形状の曲率中心ＣＣ21を通過しない。
【０１２３】
このように、端部レンズ行ＬＳＲ1に属するレンズＬＳ1の像面対向距離ｌｄ1が最小となるようにラインヘッド２９を配置した場合、端部レンズ行ＬＳＲ1から幅方向ＬＴＤに向うに連れて（レンズ行ＬＳＲ2〜ＬＳＲ4と向うに連れて）、像面対向距離ｌｄが単調増加する。したがって、各端部レンズ行ＬＳＲ1、ＬＳＲ4に対応する、像面対向距離ｌｄ1と像面対向距離ｌｄ4との差が大きくる。よって、４行のレンズ行ＬＳＲ1〜ＬＳＲ4の間における像面対向距離ｌｄの差異Δld_maxが大きくなってしまう。そして、このような像面対向距離ｌｄの差異は、像感光体距離ｆｄ1〜ｆｄ4の差異を引き起こす。つまり、図２０の上段が示すように、像感光体距離の最小値ｆｄ1と最大値ｆｄ4との差が大きくなっている。そして、かかる像感光体距離ｆｄの差異が大きくなると、感光体ドラム表面に形成される像が４行のレンズ行ＬＳＲ1〜ＬＳＲ4の間で大きく異なり、良好な露光が行なえないという問題、つまり露光不良が発生する可能性があった。そこで、発明の理解を容易にするために、上述の露光不良について、より具体的なシミュレーションの結果を用いて説明する。つまり、図２０、図２１で示したような感光体ドラム２１とラインヘッド２９との配置関係におけるシミュレーション結果を通じて、露光不良の具体的内容を説明する。
【０１２４】
比較例２におけるシミュレーションでは、感光体ドラム２１とラインヘッドとの配置関係は、図２０、図２１で示した配置関係である。つまり、各レンズＬＳ1〜ＬＳ4の像面対向距離ｌｄ1〜ｌｄ4のうちの像面対向距離ｌｄ1（つまり、端部レンズ行ＬＳＲ1に属するレンズＬＳ1の像面対向距離ｌｄ1）が、他の像面対向距離ｌｄ2〜ｌｄ4と比べて小さくなるように、ラインヘッド２９は配置されている。また、同シミュレーションにおいて、レンズ行ピッチＰlsrおよび発光素子グループ行ピッチＰegrは、1．６５ｍｍとした。また、感光体ドラム２１の径が２５ｍｍ、４０ｍｍ、８０ｍｍのそれぞれの場合について、シミュレーションを行なった。比較例２のシミュレーションにおける、レンズデータ、非球面係数および光学系諸元は、比較例１と同様である。つまり、比較例２におけるシミュレーションは、表１〜表３のデータおよび数１に基づいて実行された。
【０１２５】
表１２は、上記条件にて実行したシミュレーション結果である。同表が示す、値Δldは、レンズＬＳ1〜ＬＳ4に対応する像面対向距離ｌｄ1〜ｌｄ4それぞれから、最小の像面対向距離ｌｄ1を引いた値である。したがって、値Δldの最大値が、上述してきた像面対向距離ｌｄ1〜ｌｄ4の間における差異Δld_maxとなる。以下に、感光体ドラム２１の径が２５ｍｍの場合と、４０ｍｍの場合と、８０ｍｍの場合とについて、かかるシミュレーション結果を説明する。
【０１２６】
【表１２】
2008221570.tif 000015
【０１２７】
まず、感光体ドラム径が２５ｍｍの場合ついて説明する。表１２の「感光体径φ２５ｍｍ」の欄に示すように、感光体ドラム２１の径が２５ｍｍの場合、像面対向距離ｌｄ1〜ｌｄ4の間の差異Δld_maxは１．０２２ｍｍである。このように、大きな像面対向距離の差異Δld_maxが発生する原因は、上述の通り、ラインヘッド２９の配置位置が適切でないことに起因している。そして、同欄のスポット径が示すように、像面対向距離ｌｄ1〜ｌｄ4の間の差異に起因して、感光体ドラム２１の表面に形成されるスポットの径が、レンズＬＳ1〜ＬＳ4の間で異なる。具体的には、レンズＬＳ1により形成されるスポットのスポット径が最小値２９．１μｍであるのに対して、レンズＬＳ4により形成されるスポットのスポット径が最大値５６７．３μｍとなっている。つまり、同比較例では、スポット径の差異は最大５３８．２μｍ（＝５６７．３μｍ−２９．１μｍ）である。このように、比較例２では、感光体ドラム２１の径が２５ｍｍの場合、レンズ行ＬＳＲ1〜ＬＳＲ4の間で、形成するスポットの径が最大５３８．２μｍ異なるという、露光不良が発生している。
【０１２８】
次に、感光体ドラム径４０ｍｍの場合について説明する。表１２の「感光体径φ４０ｍｍ」の欄に示すように、感光体ドラム２１の径が４０ｍｍの場合、像面対向距離ｌｄ1〜ｌｄ4の間の差異Δld_maxは０．６２２ｍｍである。このように、大きな像面対向距離の差異Δld_maxが発生する原因は、上述の通り、ラインヘッド２９の配置位置が適切でないことに起因している。そして、同欄のスポット径が示すように、像面対向距離ｌｄ1〜ｌｄ4の間の差異に起因して、感光体ドラム２１の表面に形成されるスポットの径が、レンズＬＳ1〜ＬＳ4の間で異なる。具体的には、レンズＬＳ1により形成されるスポットのスポット径が最小値２９．１μｍであるのに対して、レンズＬＳ4により形成されるスポットのスポット径が最大値３２８．３μｍとなっている。つまり、同比較例では、スポット径の差異は最大２９９．２μｍ（＝３２８．３μｍ−２９．１μｍ）である。このように、比較例２では、感光体ドラム２１の径が４０ｍｍの場合、レンズ行ＬＳＲ1〜ＬＳＲ4の間で、形成するスポットの径が最大２９９．２μｍ異なるという、露光不良が発生している。
【０１２９】
最後に、感光体ドラム径８０ｍｍの場合について説明する。表１２の「感光体径φ８０ｍｍ」の欄に示すように、感光体ドラム２１の径が８０ｍｍの場合、像面対向距離ｌｄ1〜ｌｄ4の間の差異Δld_maxは０．３０７ｍｍである。このように、大きな像面対向距離の差異Δld_maxが発生する原因は、上述の通り、ラインヘッド２９の配置位置が適切でないことに起因している。そして、同欄のスポット径が示すように、像面対向距離ｌｄ1〜ｌｄ4の間の差異に起因して、感光体ドラム２１の表面に形成されるスポットの径が、レンズＬＳ1〜ＬＳ4の間で異なる。具体的には、レンズＬＳ1により形成されるスポットのスポット径が最小値２９．１μｍであるのに対して、レンズＬＳ4により形成されるスポットのスポット径が最大値１５１．４μｍとなっている。つまり、同比較例では、スポット径の差異は最大１２２．３μｍ（＝１５１．４μｍ−２９．１μｍ）である。このように、比較例２では、感光体ドラム２１の径が８０ｍｍの場合、レンズ行ＬＳＲ1〜ＬＳＲ4の間で、形成するスポットの径が最大１２２．３μｍ異なるという、露光不良が発生している。
【０１３０】
比較例２を用いて説明したように、ラインヘッド２９の配置位置が適切でないことに起因して像面対向距離ｌｄ1〜ｌｄ4の間に差異が発生し、その結果、感光体ドラム２１の表面に形成されるスポットのスポット径に差異が発生するとの露光不良が引き起こされる。しかしながら、かかる露光不良の発生は、ラインヘッド２９と感光体ドラム２１との配置関係を適切にすることで抑制することができる。そこで、次に実施例３において、感光体ドラム２１とラインヘッド２９との配置関係が適切な場合におけるシミュレーション結果を示しつつ、露光不良の発生が抑制されることを説明する。
【０１３１】
実施例３
図２２、図２３は、ラインヘッドと感光体ドラムとの配置関係を示す副走査断面図である。なお、同図上段は、同図下段の破線四角部分を拡大して表示したものである。つまり、図２２、図２３ともに、ラインヘッドと感光体ドラムとの配置関係を長手方向ＬＧＤから見た場合を表している。
【０１３２】
ラインヘッド２９は、４行のレンズ行ＬＳＲ1〜ＬＳＲ4を、幅方向ＬＴＤの互いに異なる配置位置ＡＰ1〜ＡＰ4に配置している。より具体的には、４行のレンズ行ＬＳＲ1〜ＬＳＲ4は、幅方向ＬＴＤにレンズ行ピッチＰlsrで並ぶとともに、対称軸ＳＡに対して幅方向ＬＴＤに略対称に配置されている。かかる対称軸ＳＡは、幅方向ＬＴＤに対して略直交する。また、レンズＬＳ1〜ＬＳ4の第２面ＬＳＦs1〜ＬＳＦs4（つまり、感光体ドラム側のレンズ面ＬＳＦs1〜ＬＳＦs4）の頂点ＶＴs1〜ＶＴs4は、略同一平面ＳＰＬ_vtsにある。また、レンズアレイ２９９が有する複数のレンズＬＳそれぞれのレンズ構成およびレンズ位置は互いに等しい。さらに、レンズ行ＬＳＲ1〜ＬＳＲ4は、それぞれに属するレンズＬＳ1〜ＬＳ4の光軸ＯＡ1〜ＯＡ4が互いに平行となるように配置されている。そして、レンズアレイ２９９は、対称軸ＳＡが感光体ドラム２１の表面形状の曲率中心ＣＣ21を通るように配置されている。よって、対称軸ＳＡは、感光体ドラム２１の回転軸を通ることとなる。
【０１３３】
レンズ行ＬＳＲ1〜ＬＳＲ4は、いずれも感光体ドラム２１の表面に対向して配置されている。このとき、レンズ行ＬＳＲ1〜ＬＳＲ4それぞれは、感光体ドラム表面（潜像担持体表面）の副走査方向ＳＤにおいて互いに異なる対向位置ＦＣＰ1〜ＦＣＰ4に対向する。したがって、レンズ行ＬＳＲ1に属するレンズＬＳ1は、該レンズＬＳ1が対向する発光素子グループ２９５から射出された光ビームＬＢ1を、対向位置ＦＣＰ1に向けて結像する。その結果、光ビームＬＢ1は、結像位置ＦＰ1に結像される。また、レンズ行ＬＳＲ2に属するレンズＬＳ2は、該レンズＬＳ2が対向する発光素子グループ２９５から射出された光ビームＬＢ2を、対向位置ＦＣＰ2に向けて結像する。その結果、光ビームＬＢ2は、結像位置ＦＰ2に結像される。また、レンズ行ＬＳＲ3に属するレンズＬＳ3は、該レンズＬＳ3が対向する発光素子グループ２９５から射出された光ビームＬＢ3を、対向位置ＦＣＰ3に向けて結像する。また、レンズ行ＬＳＲ4に属するレンズＬＳ4は、該レンズＬＳ4が対向する発光素子グループ２９５から射出された光ビームＬＢ4を、対向位置ＦＣＰ4に向けて結像する。その結果、光ビームＬＢ4は、結像位置ＦＰ4に結像される。
【０１３４】
このように、異なるレンズ行ＬＳＲに属するレンズＬＳによって結像された光ビームの結像位置ＦＰは、副走査方向ＳＤにおいて互いに異なる。ここで、結像位置ＦＰとは、レンズＬＳを通過した光ビームＬＢが、最も小さいスポット径で像を形成する位置とその近傍である。なお、上述の通り、レンズＬＳ1〜ＬＳ4のレンズ構成・レンズ位置は互いに等しい。よって、結像位置ＦＰ1〜ＦＰ4は、同一平面ＳＰＬ_fpの上にある。
【０１３５】
ところで、レンズアレイ２９９と対向する感光体ドラム２１の表面は、副走査断面において曲率を有してレンズアレイ２９９に対して凸面となっている。したがって、４行のレンズ行ＬＳＲ1〜ＬＳＲ4の間で、レンズＬＳと感光体ドラム表面までの像面対向距離ｌｄ1〜ｌｄ4に差異が発生する。そして、ラインヘッド２９と感光体ドラム表面との配置関係が適切でないと、かかる像面対向距離ｌｄ1〜ｌｄ4の差異が大きくなって、比較例２で示したような露光不良が発生する場合があった。
【０１３６】
かかる問題に対応すべく、本実施形態では、ラインヘッド２９は次のように配置されている。つまり、ラインヘッド２９は、４行のレンズ行のうち幅方向ＬＴＤの各端部の端部レンズ行ＬＳＲ1、ＬＳＲ4以外のレンズ行ＬＳＲ2、ＬＳＲ3に属するレンズＬＳ2、ＬＳ3の像面対向距離ｌｄ2、ｌｄ3が、端部レンズ行ＬＳＲ1、ＬＳＲ4に属するレンズＬＳ1、ＬＳ4の像面対向距離ｌｄ1、ｌｄ4よりも小さくなるように、感光体ドラム表面に対して配置されている。
つまり、次の大小関係
ｌｄ2＜ｌｄ1
ｌｄ2＜ｌｄ4
ｌｄ3＜ｌｄ1
ｌｄ3＜ｌｄ4
が満たされるように、ラインヘッド２９は配置されている。よって、４行のレンズ行ＬＳＲ1〜ＬＳＲ4の間における像面対向距離ｌｄの差異Δld_maxを抑制することが可能となり、その結果、上記露光不良の発生を抑制して良好な露光が実現される。
【０１３７】
つまり、図２２、図２３に示すようにラインヘッド２９を配置した場合、図２０、図２１で示したような端部レンズ行ＬＳＲ1から幅方向ＬＴＤに向うに連れて像面対向距離ｌｄが単調増加するという状況の発生が抑制される。詳述すると、図２２、図２３では、端部レンズ行ＬＳＲ1に属するレンズＬＳ1の像面対向距離ｌｄは、距離ｌｄ1である。そして、端部レンズ行ＬＳＲ1から幅方向ＬＴＤに向かって像面対向距離ｌｄは減少し、レンズ行ＬＳＲ2、ＬＳＲ3に属するレンズＬＳ2、ＬＳ3それぞれの像面対向距離ｌｄは、距離ｌｄ2、ｌｄ3である。さらに、幅方向ＬＴＤに向かうと像面対向距離ｌｄは増加し、端部レンズ行ＬＳＲ4に属するレンズＬＳ4の像面対向距離ｌｄは、距離ｌｄ4となる。このとき、像面対向距離ｌｄの差異Δld_maxは、端部レンズ行ＬＳＲ1（または、端部ＬＳＲ4）に対応する像面対向距離ｌｄ1（または、像対向距離ｌｄ4）と、レンズ行ＬＳＲ2（または、レンズ行ＬＳＲ3）に対応する像面対向距離ｌｄ2（または、像面対向距離ｌｄ3）との差である。その結果、図２２、図２３における像面対向距離ｌｄの差異Δld_maxが、図２０、図２１における像面対向距離ｌｄの差異Δld_maxと比較して小さくなっている。
【０１３８】
このように、図２２、図２３に示すようにラインヘッド２９を配置した場合、像面対向距離ｌｄの幅方向ＬＴＤにおける変化は、減少傾向を示すのに続いて増加傾向へと転じる。したがって、像面対向距離ｌｄの幅方向ＬＴＤにおける変化が単調増加である場合と比較して、像面対向距離の差異Δld_maxを抑制することが可能となる。その結果、上記露光不良の発生を抑制して良好な露光が実現される。
【０１３９】
特に、本実施形態では、レンズ行ＬＳＲ1〜ＬＳＲ4は、幅方向ＬＴＤにレンズ行ピッチＰlsrで並ぶとともに、副走査断面において幅方向ＬＴＤに略垂直な対称軸ＳＡに対して幅方向ＬＴＤにおいて略対称に配置されている。そして、該対称軸ＳＡに最も近いレンズ行ＬＳＲ2、ＬＳＲ3（中央レンズ行）に属するレンズＬＳ2、ＬＳ3の像面対向距離ｌｄ2、ｌｄ3が、中央レンズ行ＬＳＲ2、ＬＳＲ3以外の各レンズ行ＬＳＲ1、ＬＳＲ4に属するレンズＬＳ1、ＬＳ4の像面対向距離ｌｄ1、ｌｄ4と比較して小さくなるように、ラインヘッド２９が配置されている。したがって、像面対向距離の差異Δld_maxをより効果的に抑制することが可能となっている。
【０１４０】
つまり、差異Δld_maxは像面対向距離ｌｄの最大値と最小値との差であるが、像面対向距離ｌｄの最大値は、幅方向ＬＴＤの両端にある各端部レンズ行ＬＳＲ1、ＬＳＲ4のいずれかに属するレンズＬＳの像面対向距離ｌｄとなる。つまり、像面対向距離ｌｄの最大値は、像面対向距離ｌｄ1か像面対向距離ｌｄ4の何れか大きい方となる。したがって、差異Δld_maxを抑制するという観点からは、端部レンズ行ＬＳＲ1、ＬＳＲ4に属するレンズＬＳの像面対向距離ｌｄ1、ｌｄ4の両方を、できるだけ小さくすることが好適である。これに対して、各端部レンズ行ＬＳＲ1、ＬＳＲ4に対応する像面対向距離ｌｄ1、ｌｄ4は、一方を小さくすると他方が大きくなる関係にある。つまり、例えば、ラインヘッド２９の位置を幅方向ＬＴＤにおいて調整して（つまり、幅方向ＬＴＤに動かして）、像面対向距離ｌｄ1、ｌｄ4の両方を小さくしようとしても、一方を小さくすると他方が大きくなる関係にある。このような関係の下では、差異Δld_maxを抑制するにあたっては、これら像面対向距離ｌｄ1、ｌｄ4が同程度であるのが好適である。
【０１４１】
そこで、本実施形態における画像形成装置は、レンズ行ＬＳＲ1〜ＬＳＲ4を対称軸ＳＡに対して略対称に配置するとともに、対称軸ＳＡに最も近い中央レンズ行ＬＳＲ2、ＬＳＲ3に属するレンズＬＳ2、ＬＳ3の像面対向距離ｌｄ2、ｌｄ3が、中央レンズ行ＬＳＲ2、ＬＳＲ3以外のレンズ行ＬＳＲ1、ＬＳＲ4と比較して小さくなるようにラインヘッド２９を配置している。なんとなれば、このように構成することで、端部レンズ行ＬＳＲ1、ＬＳＲ4に対応する像面対向距離ｌｄ1、ｌｄ4を同程度とすることができるからである。その結果、本実施形態における画像形成装置では、像面対向距離の差異Δld_maxが抑制されて、良好な露光が実現されている。
【０１４２】
さらに、感光体ドラム２１のように表面形状が曲率中心ＣＣ21を有する潜像担持体に対してラインヘッド２９を配置するに際しては、次のようにラインヘッドを配置することが好適である。つまり、実施例３では、対称軸ＳＡが感光体ドラム２１の表面形状の曲率中心ＣＣ21（つまり、感光体ドラム21の回転軸）を通るように、ラインヘッド２９は配置されている。したがって、端部レンズＬＳＲ1、ＬＳＲ4に対応する像面対向距離ｌｄ1、ｌｄ4は、互いに等しくなる。その結果、像面対向距離の差異Δld_maxをより効果的に抑制することが可能となっており、より良好な露光が実現でき、好適である。そこで、発明の理解の容易のため、図２２、図２３に示すようにラインヘッド２９を配置したとの条件で実行したシミュレーションの結果について、次に説明する。
【０１４３】
実施例３におけるシミュレーションでは、感光体ドラム２１とラインヘッドとの配置関係は、図２２、図２３で示した配置関係である。つまり、レンズ行ＬＳＲ1〜ＬＳＲ4は所定のレンズ行ピッチＰlsrで幅方向ＬＴＤに配置されている。また、中央レンズ行ＬＳＲ2、ＬＳＲ3に対応する像面対向距離ｌｄ2、ｌｄ3が、他のレンズ行ＬＳＲ1、ＬＳＲ4に対応する像面対向距離ｌｄ1、ｌｄ4よりも小さくなるように、ラインヘッド２９は配置されている。また、レンズ行ＬＳＲ1〜ＬＳＲ4の対称軸ＳＡは、感光体ドラムの表面形状の曲率中心ＣＣ21を通る。また、同シミュレーションにおいて、レンズ行ピッチＰlsrおよび発光素子グループ行ピッチＰegrは、1．６５ｍｍとした。また、感光体ドラム２１の径が２５ｍｍ、４０ｍｍ、８０ｍｍのそれぞれの場合について、シミュレーションを行なった。なお、レンズＬＳのレンズ構成・レンズ位置に関する条件においては、実施例３と比較例２とは同様である。つまり、レンズデータ、非球面係数および光学系諸元については、実施例３と比較例２とは同様である。
【０１４４】
表１３は、上記条件にて実行した実施例３におけるシミュレーション結果である。以下に、感光体ドラム２１の径が２５ｍｍの場合と、４０ｍｍの場合と、８０ｍｍの場合とについて、かかるシミュレーション結果を説明する。
【０１４５】
【表１３】
2008221570.tif 000016
【０１４６】
まず、感光体ドラム径２５ｍｍの場合について説明する。表１３の「感光体径φ２５ｍｍ」の欄に示すように、感光体ドラム２１の径が２５ｍｍの場合、像面対向距離ｌｄ1〜ｌｄ4の間の差異Δld_maxは０．２２ｍｍであり、比較例２における１．０２２ｍｍと比較して改善されていることがわかる。また、同欄のスポット径が示すように、レンズＬＳ1〜ＬＳ3により形成されるスポットのスポット径は、最小値が２９．１μｍ（レンズＬＳ2、ＬＳ3によるスポットのスポット径）である一方、最大値が１０７．６μｍ（レンズＬＳ1、ＬＳ4によるスポットのスポット径）である。つまり、実施例３では、スポット径の差異は最大７８．５μｍ（＝１０７．６μｍ−２９．１μｍ）であり、比較例２におけるスポット径の差異５３８．２μｍと比較して大幅に改善されていることがわかる。
【０１４７】
次に、感光体ドラム径４０ｍｍの場合について説明する。表１３の「感光体径φ４０ｍｍ」の欄に示すように、感光体ドラム２１の径が４０ｍｍの場合、像面対向距離ｌｄ1〜ｌｄ4の間の差異Δld_maxは０．１３７ｍｍであり、比較例２における０．６２２ｍｍと比較して改善されていることがわかる。また、同欄のスポット径が示すように、レンズＬＳ1〜ＬＳ4により形成されるスポットのスポット径は、最小値が２９．１μｍ（レンズＬＳ2、ＬＳ3によるスポットのスポット径）である一方、最大値が７０．０μｍ（レンズＬＳ1、ＬＳ4によるスポットのスポット径）である。つまり、実施例３では、スポット径の差異は最大４０．９μｍ（＝７０．０μｍ−２９．１μｍ）であり、比較例２におけるスポット径の差異２９９．２μｍと比較して大幅に改善されていることがわかる。
【０１４８】
次に、感光体ドラム径８０ｍｍの場合について説明する。表１３の「感光体径φ８０ｍｍ」の欄に示すように、感光体ドラム２１の径が８０ｍｍの場合、像面対向距離ｌｄ1〜ｌｄ4の間の差異Δld_maxは０．０６８ｍｍであり、比較例２における０．３０７ｍｍと比較して改善されていることがわかる。また、同欄のスポット径が示すように、レンズＬＳ1〜ＬＳ4により形成されるスポットのスポット径は、最小値が２９．１μｍ（レンズＬＳ2、ＬＳ3によるスポットのスポット径）である一方、最大値が４０．２μｍ（レンズＬＳ1、ＬＳ4によるスポットのスポット径）である。つまり、実施例３では、スポット径の差異は最大１１．１μｍ（＝４０．２μｍ−２９．１μｍ）であり、比較例２におけるスポット径の差異１２２．３μｍと比較して大幅に改善されていることがわかる。
【０１４９】
このように、実施例３では、ラインヘッド２９を図２２、図２３に示したように配置することで、像面対向距離ｌｄ1〜ｌｄ4の間における差異Δld_maxを抑制している。そして、このように像面対向距離の差異Δld_maxが抑制されることで、感光体ドラム２１の表面に形成されるスポットのスポット径の差異が、比較例２と比べて抑制されている。つまり、実施例３では、比較例２と比べて良好な露光が実現されている。
【０１５０】
ところで、上記実施例３では、ラインヘッド２９を感光体ドラム表面に対して、図２２、図２３に示すように配置することで、レンズ行ＬＳＲ1〜ＬＳＲ4の間における像面対向距離ｌｄの差異を抑制している。そこで、さらに、複数のレンズＬＳのそれぞれにおいて、該レンズＬＳの像面対向距離ｌｄに応じて該レンズｌＳのレンズ形状を調整して、該レンズＬＳが対応する発光素子グループ２９５から射出された光ビームの結像位置ＦＰを感光体ドラム表面の曲率形状に応じた位置としても良い。
【０１５１】
つまり、ラインヘッド２９を図２２、図２３に示すように配置することで、レンズ行ＬＳＲ1〜ＬＳＲ4の間における像面対向距離ｌｄの差異が抑制されている。したがって、次の実施例４に示すように、レンズ行間ＬＳＲ1〜ＬＳＲ4で、レンズ形状を大きく変えずとも、光ビームの結像位置ＦＰを感光体ドラム表面の曲率形状に応じた位置とすることが可能である。よって、レンズの設計或いは製造の複雑化を抑制しながらも、非常に良好な露光を実現することが可能となる。
【０１５２】
実施例４
図２４は、本発明の実施例４におけるレンズアレイを示す副走査断面図である。同図上段は、同図下段の破線四角部分を拡大して表示したものである。レンズアレイ２９９と感光体ドラム２１との配置関係は、図２０、図２１を用いて説明した配置関係（つまり、実施例３の配置関係）と同じである。したがって、実施例４においては、レンズＬＳ1〜ＬＳ4の像面対向距離ｌｄ1〜ｌｄ4の差異Δld_maxは、抑制されている。また、実施例４におけるシミュレーションでは、感光体ドラム２１の径は８０μｍとした。以下に説明するように、実施例４は、このように像面対向距離ｌｄを抑制した上で、さらにレンズＬＳのレンズ構成を調整して、レンズＬＳ1〜ＬＳ4による光ビームの結像位置ＦＰ1〜ＦＰ4を、感光体ドラム２１の曲率形状に応じた位置とする。具体的には、結像位置ＦＰ1〜ＦＰ4を曲率形状に対応させるべく、レンズＬＳ1〜ＬＳ4のレンズ形状を調整している。
【０１５３】
表１４はレンズＬＳ2、ＬＳ3のレンズデータであり、表１５はレンズＬＳ2、ＬＳ3の非球面係数である。一方、表１６は、レンズＬＳ1、ＬＳ4のレンズデータであり、表１７は、レンズＬＳ1、ＬＳ4の非球面係数である。これらの表から判るように、実施例４は、レンズＬＳ2、ＬＳ3とレンズＬＳ1、ＬＳ4とで、非球面係数を変えている。また、レンズＬＳ2、ＬＳ3とレンズＬＳ1、ＬＳ4とで、レンズ厚さおよびレンズ位置は同じである。また、表１８は、実施例４におけるシミュレーションにおいて用いた光学系諸元である。このように、本発明の実施例４では、レンズＬＳ2とレンズＬＳ3とが同一であるとともに、レンズＬＳ1とレンズＬＳ4とが同一である。また、レンズＬＳ2、ＬＳ3とレンズＬＳ1、ＬＳ4とは異なる。
【０１５４】
【表１４】
2008221570.tif 000017
【０１５５】
【表１５】
2008221570.tif 000018
【０１５６】
【表１６】
2008221570.tif 000019
【０１５７】
【表１７】
2008221570.tif 000020
【０１５８】
【表１８】
2008221570.tif 000021
【０１５９】
表１９は、上述の表１４〜１８で与えられるデータに基づいて、レンズＬＳ1〜ＬＳ4を構成した場合における、シミュレーション結果である。なお、同シミュレーションにおいて、レンズ行ピッチＰlsrおよび発光素子グループ行ピッチＰegr等のその他の条件は、実施例３と同様である。表１９が示す、差異Δfdは、レンズＬＳ1〜ＬＳ4に対応する像感光体距離ｆｄ1〜ｆｄ4と、像感光体距離ｆｄ2との差である。つまり、像感光体距離ｆｄ1〜ｆｄ4の間における差異Δfdを、像感光体距離ｆｄ2を基準として求めている。同表が示すように、実施例４では差異Δfdは０となっている。つまり、像感光体距離ｆｄ1〜ｆｄ4は、互いに等しい。これは、図２４に示すように、レンズＬＳ1〜ＬＳ4による光ビームの結像位置ＦＰ1〜ＦＰ4が、感光体ドラム２１の曲率形状に応じた位置（実施例４においては、同図が示すように感光体ドラム２１の略表面）に調整されていることによる。そして、表１９の「スポット径」の欄が示すように、像感光体距離ｆｄ1〜ｆｄ4の差異を抑制することで、感光体ドラム２１の表面に形成されるスポットのスポット径の差異が抑制されていることがわかる。具体的には、最小値が２８．７μｍ（レンズＬＳ1、ＬＳ4によるスポットのスポット径）である一方、最大値が２９．１μｍ（レンズＬＳ2、ＬＳ3によるスポットのスポット径）である。したがって、実施例４におけるスポット径の差異は０．４μｍ（＝２９．１μｍ−２８．７μｍ）であり、実施例３におけるスポット径の差異１１．１μｍと比較して、改善されていることがわかる。つまり、実施例４では、実施例３と比べて、複数のレンズ行ＬＳＲ1〜ＬＳＲ4の間で形成するスポットの径の差異がより抑制されており、より良好な露光が実現されている。
【表１９】
2008221570.tif 000022
【０１６０】
その他
なお、本発明は上記した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以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、レンズ行ＬＳＲは、幅方向ＬＴＤにレンズ行ピッチＰlsrで並ぶとともに、副走査断面において幅方向ＬＴＤに略垂直な対称軸ＳＡに対して幅方向ＬＴＤにおいて略対称に配置されている。そして、対称軸ＳＡが感光体ドラム２１の表面形状の曲率中心ＣＣ21を通るように、ラインヘッド２９は配置されている。しかしながら、対称軸ＳＡが感光体ドラム２１の曲率中心ＣＣ21を通過することは、本発明に必須の要件では無い。要するに、幅方向ＬＴＤの各端部の端部レンズ行ＬＳＲ以外のレンズ行ＬＳＲに属するレンズＬＳの像面対向距離ｌｄが、端部レンズ行ＬＳＲに属するレンズＬＳの像面対向距離ｌｄよりも小さくなるようにラインヘッド２９を配置することで、像面対向距離ｌｄの差異ｌｄ_maxを抑制するという本発明の効果を奏することができる。ただし、対称軸ＳＡが感光体ドラム２１の曲率中心ＣＣ21を通過するようにラインヘッド２９を配置することで、より効果的に像面対向距離ｌｄを抑制でき、好適である点は、上述の通りである。
【０１６１】
また、上記実施形態では、レンズ行ＬＳＲは、幅方向ＬＴＤにレンズ行ピッチＰlsrで並ぶとともに、副走査断面において幅方向ＬＴＤに略垂直な対称軸ＳＡに対して幅方向ＬＴＤにおいて略対称に配置されている。そして、該対称軸ＳＡに最も近いレンズ行ＬＳＲ（中央レンズ行）に属するレンズＬＳの像面対向距離ｌｄが、中央レンズ行ＬＳＲ以外の各レンズ行ＬＳＲに属するレンズＬＳの像面対向距離ｌｄと比較して小さくなるように、ラインヘッド２９が配置されている。しかしながら、このように構成することは本発明に必須の要件ではない。要するに、幅方向ＬＴＤの各端部の端部レンズ行ＬＳＲ以外のレンズ行ＬＳＲに属するレンズＬＳの像面対向距離ｌｄが、端部レンズ行ＬＳＲに属するレンズＬＳの像面対向距離ｌｄよりも小さくなるようにラインヘッド２９を配置することで、像面対向距離ｌｄの差異ｌｄ_maxを抑制するという本発明の効果を奏することができる。ただし、中央レンズ行ＬＳＲに属するレンズＬＳの像面対向距離ｌｄが、中央レンズ行ＬＳＲ以外の各レンズ行ＬＳＲに属するレンズＬＳの像面対向距離ｌｄと比較して小さくなるように、ラインヘッド２９を配置することで、より効果的に像面対向距離ｌｄを抑制でき、好適である点は、上述の通りである。
【０１６２】
また、上記実施形態では、レンズ行ＬＳＲの行数が３行或いは４行の場合について説明した。しかしながら、レンズ行ＬＳＲの行数はこれに限られず、Ｎ行（Ｎは３以上の整数）のレンズ行ＬＳＲを有するラインヘッド２９に対して、本発明は適用可能である。
【０１６３】
また、図９、図１０を用いて説明したとおり、上述の実施形態では、開口絞りＤＩＡがレンズＬＳの前側焦点に配置されており、レンズＬＳの像側がテレセントリックに構成されている。しかしながら、レンズＬＳの像側をテレセントリックに構成することは、本発明に必須の要件ではない。しかしながら、感光体ドラム２１の偏心等に起因してレンズＬＳと感光体ドラム表面との距離とが、変動する場合がある。そして、このような変動は、感光体ドラム表面に形成されるスポットの位置の副走査方向ＳＤへの変動を引き起こす可能性がある。これに対して、レンズＬＳのテレセントリックに構成した場合、かかるスポット位置の副走査方向ＳＤへの変動を抑制するという効果を奏することができ、良好な露光が実現され、好適である。これについて詳述する。
【０１６４】
図２５は、レンズの像側をテレセントリックに構成した場合における効果を示す副走査断面図である。表面ＤＳＦは、偏心が無い場合の感光体ドラム２１の表面を表す。表面ＤＳＦeは、感光体ドラム２１に偏心が存在して、レンズＬＳの光軸ＯＡの方向に距離ＣＨoaだけずれた該感光体ドラム２１の表面である。また、主光線ＰＲＭtは、像側テレセントリックが実現されている場合において、感光体ドラム表面の位置ＩＭにスポットを形成する光ビームの主光線である。一方、主光線ＰＲＭntは、像側テレセントリックが実現されていない場合において、感光体ドラム表面の位置ＩＭにスポットを形成する光ビームの主光線である。つまり、感光体ドラム２１に偏心が無い場合は、主光線ＰＲＭtと主光線ＰＲＭntの感光体ドラム２１の表面における位置は同じである。
【０１６５】
ここで、感光体ドラム２１に偏心が存在して、感光体ドラム２１の表面がレンズＬＳの光軸ＯＡの方向に距離ＣＨoaだけずれた場合について考える。このとき、主光線ＰＲＭtの光ビームによるスポットの位置は位置ＩＭeである。一方、主光線ＰＲＭntの光ビームによるスポットの位置は位置ＩＭechである。同図が示すように、像側テレセントリックが実現されている場合は、光ビームの主光線ＰＲＭtはレンズＬＳの光軸ＯＡに対して平行である。したがって、感光体ドラム２１の表面が光軸ＯＡの方向に変動した場合であっても、形成されるスポットの位置は光軸ＯＡの方向に変動するのみであって、副走査方向ＳＤには略変動しない。一方、像側テレセントリックが実現されていない場合は、光ビームの主光線ＰＲＭntはレンズＬＳの光軸ＯＡに対して平行では無い。したがって、感光体ドラム２１の表面が光軸ＯＡの方向に変動した場合、形成されるスポットの位置は副走査方向ＳＤに距離ＣＨsだけ変動する。このように、レンズＬＳのテレセントリックに構成した場合、かかるスポット位置の副走査方向ＳＤへの変動を抑制するという効果を奏することができ、良好な露光が実現され、好適である。
【０１６６】
また、上述の実施形態は、潜像担持体として感光体ドラム２１を用いた。しかしながら、本発明が適用可能である潜像担持体は、感光体ドラム２１に限られない。要は、レンズアレイ２９９と対向する表面領域が副走査断面において曲率を有する潜像担持体全般に対して本発明を適用可能である。
【０１６７】
図２６は、本発明にかかるラインヘッドを装備した画像形成装置を示す副走査断面図である。この実施形態が図１の実施形態と大きく相違する点は、感光体の態様である。すなわち、この実施形態では、感光体ドラム２１の代わりに感光体ベルト２１Ｂが用いられている。なお、その他の構成は上記実施形態と同様であるため、同一構成については同一または相当符号を付して構成説明を省略する。
【０１６８】
この実施形態では、主走査方向ＭＤに伸びる２本のローラ２８に感光体ベルト２１Ｂが張架されている。この感光体ベルト２１Ｂは図示を省略する駆動モータによって所定の回転方向Ｄ２１に回転移動される。また、この感光体ベルト２１Ｂの周囲には、回転方向Ｄ２１に沿って帯電部２３、ラインヘッド２９、現像部２５および感光体クリーナ２７が配設されている。そして、これらの機能部によって帯電動作、潜像形成動作及びトナー現像動作が実行される。
【０１６９】
この実施形態では、ラインヘッド２９は、感光体ベルト２１Ｂのローラ２８への巻き掛け部に対して対向配置されている。ローラ２８は円筒形である。したがって、感光体ベルト２１Ｂの巻き掛け部は曲率形状を有する。このようにラインヘッド２９を巻き掛け分に対して対向配置する理由は、次の通りである。つまり、感光体ベルト２１Ｂの張り面は、ローラ２８への巻き掛け部と比較してばたつきが大きい。そこで、感光体ベルト２１Ｂの表面のうち比較的ばたつきが少ないローラ２８への巻き掛け部にラインヘッド２９を対向配置することで、ラインヘッド２９と感光体ベルト２１Ｂの表面との距離を安定化させている。
【０１７０】
しかしながら、ローラ２８への巻き掛け部における感光体ベルト２１Ｂの表面形状は、副走査断面において曲率を有している。したがって、上述してきたような露光不良が発生する可能性がある。そこで、図２６のような構成を備える画像形成装置においては、本発明を適用して、光ビームの結像位置を、感光体ベルト２１Ｂの表面の曲率形状に応じた位置とすることで、良好な露光を実現可能であり好適である。
【図面の簡単な説明】
【０１７１】
【図１】本発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図。
【図２】図１の画像形成装置の電気的構成を示す図。
【図３】本発明にかかるラインヘッドの一実施形態の概略を示す斜視図。
【図４】本発明にかかるラインヘッドの一実施形態の幅方向の断面図。
【図５】レンズアレイの概略を示す斜視図。
【図６】レンズアレイの長手方向の断面図。
【図７】ラインヘッドにおける発光素子グループの配置を示す図。
【図８】各発光素子グループにおける発光素子の配置を示す図。
【図９】長手方向と光軸とを含む断面におけるレンズの結像状態を示す図。
【図１０】幅方向と光軸とを含む断面におけるレンズの結像状態を示す図。
【図１１】本明細書で用いる用語の説明図。
【図１２】本明細書で用いる用語の説明図。
【図１３】レンズの位置等についての説明図。
【図１４】ラインヘッドによるスポット形成動作を示す図。
【図１５】ラインヘッドの配置が適切で無い場合に対応する副走査断面図。
【図１６】ラインヘッドの配置が適切で無い場合に対応する副走査断面図。
【図１７】ラインヘッドと感光体ドラムとの配置関係を示す副走査断面図。
【図１８】ラインヘッドと感光体ドラムとの配置関係を示す副走査断面図。
【図１９】レンズアレイの構成を示す副走査断面図。
【図２０】ラインヘッドの配置が適切で無い場合に対応する副走査断面図。
【図２１】ラインヘッドの配置が適切で無い場合に対応する副走査断面図。
【図２２】ラインヘッドと感光体ドラムとの配置関係を示す副走査断面図。
【図２３】ラインヘッドと感光体ドラムとの配置関係を示す副走査断面図。
【図２４】レンズアレイの構成を示す副走査断面図。
【図２５】像側をテレセントリックに構成した場合の効果を示す副走査断面図。
【図２６】本発明にかかるラインヘッドを装備した画像形成装置を示す図。
【符号の説明】
【０１７２】
２１…感光体ドラム（潜像担持体）、  ＭＤ…主走査方向、  ＳＤ…副走査方向、  ２９…ラインヘッド、  ２９３…ヘッド基板、  ２９５…発光素子グループ、  ２９５１…発光素子、  ２９９…レンズアレイ、  ＬＳ，ＬＳ1，ＬＳ2，ＬＳ3，ＬＳ4…レンズ、  ＬＳＲ…レンズ行、  ＬＧＤ…長手方向、  ＬＴＤ…幅方向、  ｌｄ1〜ｌｄ4…像面対向距離
【図１】
2008221570.tif 000023
【図２】
2008221570.tif 000024
【図３】
2008221570.tif 000025
【図４】
2008221570.tif 000026
【図５】
2008221570.tif 000027
【図６】
2008221570.tif 000028
【図７】
2008221570.tif 000029
【図８】
2008221570.tif 000030
【図９】
2008221570.tif 000031
【図１０】
2008221570.tif 000032
【図１１】
2008221570.tif 000033
【図１２】
2008221570.tif 000034
【図１３】
2008221570.tif 000035
【図１４】
2008221570.tif 000036
【図１５】
2008221570.tif 000037
【図１６】
2008221570.tif 000038
【図１７】
2008221570.tif 000039
【図１８】
2008221570.tif 000040
【図１９】
2008221570.tif 000041
【図２０】
2008221570.tif 000042
【図２１】
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【図２２】
2008221570.tif 000044
【図２３】
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【図２４】
2008221570.tif 000046
【図２５】
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【図２６】
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