(57)【要約】【課題】複数の発光素子を用いるラインヘッドにおいて、スポット形状の歪みを抑制して、良好なスポット形成の実現を可能にする技術を提供する。【解決手段】２次元的に配置された複数の発光素子と、複数の発光素子各々からの光ビームを被走査面に結像してスポットを形成する結像レンズとを備え、発光素子の表面から射出される光ビームの光束中心と該表面との交点を発光素子の光束中心点と定義し、複数の発光素子のうちその光束中心点が結像レンズの光軸から最も離れている発光素子を最外素子と定義し、最外素子の光束中心点から光軸に下ろした垂線と光軸との交点を素子側交点と定義し、結像レンズの入射面と光軸との交点を入射面側交点と定義したとき、最外素子の光束中心点から光軸までの距離Ｌと、素子側交点から入射面側交点までの距離Ｍrとが下記の不等式Ｌ／Ｍr＜０．０８を満たす。【選択図】図９
2008036938.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被走査面に光ビームを結像してスポットを形成するラインヘッドにおいて、
それぞれの表面から光ビームを射出可能であるとともに、それぞれの主走査方向位置が互いに異なるように２次元的に配置された複数の発光素子と、
前記複数の発光素子に対向して配置され、その入射面に入射してくる前記複数の発光素子各々からの光ビームを前記被走査面に結像してスポットを形成する結像レンズと
を備え、
発光素子の表面から射出される光ビームの光束中心と該表面との交点を発光素子の光束中心点と定義し、前記複数の発光素子のうちその光束中心点が前記結像レンズの光軸から最も離れている発光素子を最外素子と定義し、前記最外素子の光束中心点から前記光軸に下ろした垂線と前記光軸との交点を素子側交点と定義し、前記結像レンズの前記入射面と前記光軸との交点を入射面側交点と定義したとき、
前記最外素子の光束中心点から前記光軸までの距離Ｌと、前記素子側交点から前記入射面側交点までの距離Ｍrとが下記の不等式
Ｌ／Ｍr＜０．０８
を満たすことを特徴とするラインヘッド。
【請求項２】
被走査面に光ビームを結像してスポットを形成するラインヘッドにおいて、
それぞれの表面から光ビームを射出可能であるとともに、それぞれの主走査方向位置が互いに異なるように２次元的に配置された複数の発光素子と、
前記複数の発光素子に対向して配置され、その入射面に入射してくる前記複数の発光素子各々からの光ビームを前記被走査面に結像してスポットを形成する結像レンズと、
前記複数の発光素子と前記結像レンズとの間に配置され、その内部を光ビームが透過可能である透明部材と
を備え、
発光素子の表面から射出される光ビームの光束中心と該表面との交点を発光素子の光束中心点と定義し、前記複数の発光素子のうちその光束中心点が前記結像レンズの光軸から最も離れている発光素子を最外素子と定義し、前記最外素子の光束中心点から前記光軸に下ろした垂線と前記光軸との交点を素子側交点と定義し、前記結像レンズの前記入射面と前記光軸との交点を入射面側交点と定義したとき、
前記最外素子の光束中心点から前記光軸までの距離Ｌと、前記透明部材による前記素子側交点の虚像から前記入射面側交点までの距離Ｍvとが下記の不等式
Ｌ／Ｍv＜０．０８
を満たすことを特徴とするラインヘッド。
【請求項３】
前記複数の発光素子は前記結像レンズの光軸に対して対称に配置されている請求項１または２記載のラインヘッド。
【請求項４】
その表面が副走査方向に搬送される潜像担持体と、
前記潜像担持体の表面を被走査面として該潜像担持体表面にスポットを形成する請求項１ないし３のいずれかに記載のラインヘッドと同一構成を有する露光手段と
を備え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】
この発明は、被走査面に対して光ビームを走査するラインヘッド及び該ラインヘッドを用いた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のラインヘッドとしては、例えば特許文献１に記載のように、複数の発光素子を一定のピッチで主走査方向に直線状に配列して構成される発光素子アレイを用いたものが提案されている。かかるラインヘッドでは、発光素子アレイが有する複数の発光素子それぞれから射出される光ビームを、結像レンズにより被走査面に結像することで、被走査面にスポットを形成している。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１５８７０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、結像レンズにより複数の発光素子から射出される光ビームを被走査面に結像するラインヘッドにあっては、次のような問題が発生する場合があった。つまり、かかるラインヘッドでは、発光素子からの光ビームをスポットとして被走査面に結像するが、結像レンズの光軸から遠い位置に配置された発光素子によるスポットの形状が歪み、良好なスポット形成が困難となる場合があった。また、このラインヘッドを用いて画像形成を行った場合には、画像品質の劣化を招くという問題が発生する。
【０００５】
この発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、複数の発光素子を用いるラインヘッドにおいて、スポット形状の歪みを抑制して、良好なスポット形成の実現を可能にする技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明にかかるラインヘッドの第１態様は、被走査面に光ビームを結像してスポットを形成するラインヘッドであって、上記目的を達成するために、それぞれの表面から光ビームを射出可能であるとともに、それぞれの主走査方向位置が互いに異なるように２次元的に配置された複数の発光素子と、複数の発光素子に対向して配置され、その入射面に入射してくる複数の発光素子各々からの光ビームを被走査面に結像してスポットを形成する結像レンズとを備え、発光素子の表面から射出される光ビームの光束中心と該表面との交点を発光素子の光束中心点と定義し、複数の発光素子のうちその光束中心点が結像レンズの光軸から最も離れている発光素子を最外素子と定義し、最外素子の光束中心点から光軸に下ろした垂線と光軸との交点を素子側交点と定義し、結像レンズの入射面と光軸との交点を入射面側交点と定義したとき、最外素子の光束中心点から光軸までの距離Ｌと、素子側交点から前記入射面側交点までの距離Ｍrとが下記の不等式
Ｌ／Ｍr＜０．０８
を満たすことを特徴としている。
【０００７】
このように構成されたラインヘッドでは、発光素子を２次元的に配置している。よって、主走査方向に直線状に発光素子を配置する特許文献１記載のラインヘッドとは異なり、光軸から発光素子までの距離は主走査方向成分のみならず副走査方向成分も有することとなる。その結果、発光素子を２次元的に配置したラインヘッドでは、発光素子を直線状に配置したラインヘッドと比較して、光軸から発光素子までの距離が長くなる傾向にある。つまり、発光素子を２次元的に配置したラインヘッドでは、上述のスポット形状の歪みが、より深刻な問題となる可能性がある。
【０００８】
これに対して、この発明にかかるラインヘッドの第１態様では、最外素子の光束中心点から光軸までの距離Ｌと、素子側交点から入射面側交点までの距離Ｍrとが下記の不等式
Ｌ／Ｍr＜０．０８
を満たすように構成している。よって、発光素子を２次元的に配置しているにも拘わらず、上述のスポット形状の歪みが抑制されて、良好なスポット形成の実現が可能となっている。
【０００９】
また、この発明にかかるラインヘッドの第２態様は、被走査面に光ビームを結像してスポットを形成するラインヘッドであって、上記目的を達成するために、それぞれの表面から光ビームを射出可能であるとともに、それぞれの主走査方向位置が互いに異なるように２次元的に配置された複数の発光素子と、複数の発光素子に対向して配置され、その入射面に入射してくる複数の発光素子各々からの光ビームを被走査面に結像してスポットを形成する結像レンズと、複数の発光素子と結像レンズとの間に配置され、その内部を光ビームが透過可能である透明部材とを備え、発光素子の表面から射出される光ビームの光束中心と該表面との交点を発光素子の光束中心点と定義し、複数の発光素子のうちその光束中心点が結像レンズの光軸から最も離れている発光素子を最外素子と定義し、最外素子の光束中心点から光軸に下ろした垂線と光軸との交点を素子側交点と定義し、結像レンズの入射面と光軸との交点を入射面側交点と定義したとき、最外素子の光束中心点から光軸までの距離Ｌと、透明部材による素子側交点の虚像から入射面側交点までの距離Ｍvとが下記の不等式
Ｌ／Ｍv＜０．０８
を満たすことを特徴としている。
【００１０】
この発明にかかるラインヘッドの第２態様においても、発光素子を２次元的に配置している。よって、第２態様においても、発光素子を直線的に配置したラインヘッドと比較して、上述のスポット形状の歪みが、より深刻な問題となる可能性がある。また、第２態様のラインヘッドは、第１態様のラインヘッドと異なり、複数の発光素子と結像レンズとの間に配置され、その内部を光ビームが透過可能である透明部材を備えている。つまり、第２態様のラインヘッドでは、かかる透明部材の存在によって、複数の発光素子と結像レンズとの間に広がる空間内に屈折率の分布が発生することとなる。
【００１１】
そこで、この発明にかかるラインヘッドの第２態様では、かかる透明部材による屈折率分布を考慮して、次のように構成している。すなわち、最外素子の光束中心点から光軸までの距離Ｌと、透明部材による素子側交点の虚像から入射面側交点までの距離Ｍvとが下記の不等式
Ｌ／Ｍv＜０．０８
を満たすように構成している。よって、発光素子を２次元的に配置しているにも拘わらず、上述のスポット形状の歪みが抑制されて、良好なスポット形成の実現が可能となっている。
【００１２】
ここで、複数の発光素子については結像レンズの光軸に対して対称に配置するのが望ましい。その理由は、対称配置により距離Ｌが最も小さくなり、上記不等式を満足させるのに有利に作用するからである。
【００１３】
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、その表面が副走査方向に搬送される潜像担持体と、潜像担持体の表面を被走査面として該潜像担持体表面にスポットを形成する上記ラインヘッドと同一構成を有する露光手段とを備えることを特徴としている。このように、上記ラインヘッドを用いて潜像担持体表面にスポットを形成することで、歪みが抑制された良好なスポット形成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】
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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には、それぞれの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。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の表面が副走査方向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。
【００１７】
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。
【００１８】
ラインヘッド２９は、感光体ドラム２１の軸方向（図１の紙面に対して垂直な方向）に配列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該表面に潜像を形成する。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。なお、本発明の第１・第２実施形態に相当するラインヘッド２９の構成については後で詳述する。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
図３は、本発明にかかるラインヘッド（露光手段）の第１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（露光手段）の第１実施形態の副走査方向の断面図である。本実施形態におけるラインヘッド２９は、主走査方向ＸＸを長手方向とするケース２９１を備えるとともに、かかるケース２９１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。
【００３１】
ケース２９１は、感光体ドラム２１の表面に対向する位置にマイクロレンズアレイ２９９を保持するとともに、その内部に、該マイクロレンズアレイ２９９に近い順番で、遮光部材２９７及びガラス基板２９３を備えている。また、ガラス基板２９３の裏面（ガラス基板２９３が有する２つの面のうちマイクロレンズアレイ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、基板２９３の表面に、主走査方向ＸＸ及び副走査方向ＹＹ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ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を用いる。つまり、本実施形態では、基板２９３の表面にＬＥＤを発光素子として配置している。そして、複数の発光素子それぞれから感光体ドラム２１の方向に射出される光ビームは直接遮光部材２９７へ向うこととなる。
【００３２】
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、ガラス基板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射出された光は全て同一の導光孔２９７１を介してマイクロレンズアレイ２９９へ向うとともに、異なる発光素子グループ２９５から射出され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、マイクロレンズアレイ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。なお、マイクロレンズアレイ２９９の具体的構成、及び、該マイクロレンズアレイ２９９による光ビームの結像状態については、後に詳述する。
【００３３】
図４に示すように、固定器具２９１４によって、裏蓋２９１３が基板２９３を介してケース２９１３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。
【００３４】
図５は、マイクロレンズアレイの概略を示す斜視図である。また、図６は、マイクロレンズアレイの主走査方向の断面図である。マイクロレンズアレイ２９９は、ガラス基板２９９１を有するとともに、該ガラス基板２９９１を挟むように一対一で配置された２枚のレンズ２９９３Ａ，２９９３Ｂにより構成されるレンズ対を複数有している。なお、これらレンズ２９９３Ａ，２９９３Ｂは樹脂により形成することができる。
【００３５】
つまり、ガラス基板２９９１の表面２９９１Ａには複数のレンズ２９９３Ａが配置されるとともに、複数のレンズ２９９３Ａに一対一で対応するように、複数のレンズ２９９３Ｂがガラス基板２９９１の裏面２９９１Ｂに配置されている。また、レンズ対を構成する２枚のレンズ２９９３Ａ，２９９３Ｂは、相互に光軸ＯＡを共通にする。また、これら複数のレンズ対は、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、これら複数のレンズ対は、発光素子グループ２９５の配置に対応して、主走査方向ＸＸ及び副走査方向ＹＹ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。
【００３６】
図７は、複数の発光素子グループの配置を示す図である。本実施形態では、主走査方向ＸＸに４個の発光素子２９５１を所定間隔毎に配列された発光素子列Ｌ２９５１が形成されている。また、このように構成された発光素子列Ｌ２９５１が副走査方向ＹＹに２個並べて配列されている。こうして、１つの発光素子グループ２９５が構成されている。つまり、同図の２点鎖線で示されるマイクロレンズＭＬ（後で詳述する）に対応して８個の発光素子２９５１が、発光素子グループ２９５を構成している。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。つまり、主走査方向ＸＸに所定個数並べて構成される発光素子グループ列（２９５Ａ１，２９５Ａ２，２９５Ａ３，…）、（２９５Ｂ１，２９５Ｂ２，２９５Ｂ３）、（２９５Ｃ１，２９５Ｃ２，２９５Ｃ３，…）が副走査方向ＹＹに３個並ぶように、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、互いに異なる主走査方向位置に配置されている。更に、主走査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２９５Ｃ１と発光素子グループ２９５Ｂ１）の副走査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の幾何重心点を発光素子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、主走査方向位置及び副走査方向位置とはそれぞれ注目する位置の主走査方向成分及び副走査方向成分を意味する。
【００３７】
そして、かかる発光素子グループ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２９９３Ａ，２９９３Ｂで構成されるレンズ対が配置される。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２９９３Ａ，２９９３Ｂで構成されるレンズ対の光軸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を介してマイクロレンズアレイ２９９に入射するとともに、該マイクロレンズアレイ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。
【００３８】
図８は発光素子グループ内における発光素子の配置を示す図である。また、図９は発光素子から射出された光ビームの結像状態を示す図である。図８に示すように、各発光素子グループ２９５内において８個の発光素子２９５１はレンズ対の光軸ＯＡに対して対称に配置されている。そして、図９に示すように、各発光素子２９５１から射出された光ビームはマイクロレンズＭＬを介して感光体ドラム表面（被走査面）に結像される。なお、この明細書では、「マイクロレンズＭＬ」とは、一対一の対を成すレンズ対２９９３Ａ，２９９３Ｂと、かかるレンズ対によって挟まれたガラス基板２９９１から成る光学系を意味する。また、図９においては、参考のために発光素子グループ２９５の光軸中心（素子側交点ＤＩ２９５１）から光ビームが射出されたときの結像状態を図示している。また、図８および図９における符号ＯＭ２９５１、ＣＢ２９５１、ＤＩ２９５１、ＥＩはそれぞれ次の技術事項を示している。
【００３９】
符号ＯＭ２９５１は、マイクロレンズＭＬ（結像レンズ）の光軸ＯＡから最も離れている発光素子２９５１を示しており、以下においては「最外素子」という、なお、本実施形態では、光軸ＯＡを中心に８個の発光素子が対称配置されていることに起因して、最外素子ＯＭ２９５１は２個存在している、
符号ＣＢ２９５１は、発光素子２９５１の表面と、該表面から射出される光ビームの光束中心との交点を示しており、以下においては「光束中心点」という、つまり、この光束中心点ＣＢ２９５１が発光部に相当している、
符号ＤＩ２９５１は、最外素子の光束中心点ＣＢ２９５１から光軸ＯＡに下ろした垂線と光軸ＯＡとの交点を示しており、以下においては「素子側交点」という、
符号ＥＩは、光軸ＯＡとマイクロレンズＭＬ（結像レンズ）の入射面ＥＦとの交点を示しており、以下においては「入射面側交点」という。
【００４０】
そして、図９の２点鎖線で示すように、素子側交点ＤＩ２９５１から射出される光ビームは、感光体ドラム２１の表面とマイクロレンズＭＬの光軸ＯＡ（換言すれば、レンズ２９９３Ａ，２９９３Ｂの光軸ＯＡ）との交点Ｉ0に結像される。これは、上述の通り、素子側交点ＤＩ２９５１がマイクロレンズＭＬの光軸ＯＡの上に在ることに起因するものである。また、素子側交点ＤＩ２９５１から距離Ｌの位置に配置された発光素子２９５１から射出される光ビームは、感光体ドラム２１の表面の位置Ｉ1に結像される。つまり、光軸ＯＡに対して所定方向にずれて配置された発光素子から射出される光ビームはレンズ２９９３Ａ，２９９３Ｂの光軸ＯＡ（マイクロレンズＭＬの光軸ＯＡ）を挟んで配置方向と逆側の位置Ｉ1に結像される。即ち、マイクロレンズＭＬは反転特性を有するいわゆる反転光学系である。また、かかるマイクロレンズＭＬは、距離Ｌと、感光体ドラム表面における位置Ｉ0，Ｉ１間距離との比に相当する倍率（光学倍率）を有する。
【００４１】
ここで注目すべき点は、図８から明らかなように各発光素子２９５１の配設位置に応じて光軸ＯＡから発光素子２９５１までの距離Ｌが異なっている点である。つまり、光軸ＯＡに比較的近い発光素子２９５１に関する距離Ｌはゼロに近く、かかる発光素子２９５１から射出された光ビームはマイクロレンズＭＬを介して光軸ＯＡ近傍で感光体ドラム表面に結像されて良好なスポット形状が得られる。これに対し、光軸ＯＡから離れる、つまり距離Ｌが増大するにしたがってスポット形状は歪んでいく。そして、光軸ＯＡから最も離れた発光素子、つまり最外素子ＯＭ２９５１に対する距離Ｌが最大となり、これら最外素子ＯＭ２９５１に対応するスポット形状が歪み、良好なスポット形成が困難となる場合がある。特に、本実施形態におけるラインヘッド２９では、発光素子２９５１を２次元的に配置しているため、光軸ＯＡから発光素子２９５１までの距離Ｌは主走査方向成分のみならず副走査方向成分も有することとなる。その結果、発光素子２９５１を２次元的に配置したラインヘッド２９では、発光素子２９５１を例えば特許文献１に記載の装置のように直線状に配置したラインヘッドと比較して、距離Ｌが長くなる。つまり、発光素子２９５１を２次元的に配置したラインヘッド２９では、上述のスポット形状の歪みが、より深刻な問題となる可能性がある。そこで、発光素子２９５１を２次元的に配置した場合であっても、スポット形状のひずみを抑制して良好なスポット形成を可能にすべく、本願発明者等は種々の光学的解析やシミュレーションを行った。その結果、第１実施形態では、次の不等式
Ｌ／Ｍr＜０．０８
ただし、Ｍrは素子側交点ＤＩ２９５１から入射面側交点ＥＩまでの距離である、
を満たすようにラインヘッド２９を構成するのが望ましいことを、本願発明者等は見出した。以下、その結論に至った理由について説明する。
【００４２】
図１０は発光素子の配置と入射角との関係を模式的に示す図である。本願発明者等は、結像レンズの光軸ＯＡから遠い位置に配置された発光素子によるスポットの形状が歪むという現象は光ビームのマイクロレンズＭＬへの入射角に関連するという解析結果を得た。つまり、発光素子位置が光軸ＯＡから遠くなるに連れて、該発光素子から射出される光ビームのマイクロレンズＭＬへの入射角θが増大し、スポット形状の歪みを引き起こす。そこで、入射角θに直接関連する距離ＬＬおよび距離Ｍrと、スポットの歪との関係についてシミュレーションを行った。つまり、比ＬＬ／Ｍvを変化させることで角度θを変化させて、メリジオナル面及びサジタル面それぞれにおけるスポット径についてシミュレーションにより調べた。ここで、主走査方向長さＬＬとは、素子側交点ＤＩ２９５１から見て最外素子が主走査方向ＸＸ側に在る場合を正、主走査方向ＸＸの反対方向側に在る場合を負とした場合の最外素子の光束中心点から光軸ＯＡまでの長さとする。つまり、最外素子の光束中心点から光軸ＯＡまでの主走査方向長さＬＬと最外素子の光束中心点から光軸ＯＡまでの距離Ｌとの関係は、次の等式
Ｌ＝｜ＬＬ｜
となる。即ち、ＬはＬＬの絶対値で与えられる。
【００４３】
シミュレーションＳＭ１
表１は、シミュレーションＳＭ１における光学系諸元を示す表である。つまり、シミュレーションＳＭ１においては、発光素子の直径（発光画素直径）を３０μｍとするとともに、該発光素子から射出される光ビームの波長を７６０ｎｍとした。また、結像レンズの倍率（光学倍率）は、１倍とした。表２は、シミュレーションＳＭ１におけるレンズデータを示す表である。また、図１１（ａ）は、シミュレーションＳＭ１における結像状態を示す図である。シミュレーションＳＭ１におけるラインヘッドは、発光素子としてＬＥＤを用いている。そして、同図（ａ）は、距離Ｌを０．１５２ｍｍと、距離Ｍvを２．１１ｍｍと、即ち、Ｌ／Ｍv＝０．０７２と設定した場合の結像状態を示している。そして、図１１（ｂ）は、シミュレーションＳＭ１の結果を示す図である。つまり、図１１（ｂ）は、被走査面（Ｓ４）におけるメリジオナル面及びサジタル面のスポット径を、比ＬＬ／Ｍvを変化させながらプロットした図である。
【００４４】
【表１】
2008036938.tif 000003
【００４５】
【表２】
2008036938.tif 000004
【００４６】
シミュレーションＳＭ２
表３は、シミュレーションＳＭ２における光学系諸元を示す表である。つまり、シミュレーションＳＭ２においては、発光素子の直径（発光画素直径）を３０μｍとするとともに、該発光素子から射出される光ビームの波長を７６０ｎｍとした。また、結像レンズの倍率（光学倍率）は、０．７５倍とした。表４は、シミュレーションＳＭ２におけるレンズデータを示す表である。また、図１２（ａ）は、シミュレーションＳＭ２における結像状態を示す図である。シミュレーションＳＭ２におけるラインヘッドは、発光素子としてＬＥＤを用いている。そして、同図（ａ）は、距離Ｌを０．２０２ｍｍと、距離Ｍvを２．９６ｍｍと、即ち、Ｌ／Ｍv＝０．０６８と設定した場合の結像状態を示している。そして、図１２（ｂ）は、シミュレーションＳＭ２の結果を示す図である。つまり、図１２（ｂ）は、被走査面（Ｓ４）におけるメリジオナル面及びサジタル面のスポット径を、比ＬＬ／Ｍvを変化させながらプロットした図である。
【００４７】
【表３】
2008036938.tif 000005
【００４８】
【表４】
2008036938.tif 000006
【００４９】
シミュレーションＳＭ３
表５は、シミュレーションＳＭ３における光学系諸元を示す表である。つまり、シミュレーションＳＭ３においては、発光素子の直径（発光画素直径）を３０μｍとするとともに、該発光素子から射出される光ビームの波長を７６０ｎｍとした。また、結像レンズの倍率（光学倍率）は、０．５倍とした。表６は、シミュレーションＳＭ３におけるレンズデータを示す表である。また、図１３（ａ）は、シミュレーションＳＭ３における結像状態を示す図である。シミュレーションＳＭ３におけるラインヘッドは、発光素子としてＬＥＤを用いている。そして、同図（ａ）は、距離Ｌを０．２０２ｍｍと、距離Ｍvを２．９６ｍｍと、即ち、Ｌ／Ｍv＝０．０６８と設定した場合の結像状態を示している。そして、図１３（ｂ）は、シミュレーションＳＭ３の結果を示す図である。つまり、図１３（ｂ）は、被走査面（Ｓ４）におけるメリジオナル面及びサジタル面のスポット径を、比ＬＬ／Ｍvを変化させながらプロットした図である。
【００５０】
【表５】
2008036938.tif 000007
【００５１】
【表６】
2008036938.tif 000008
【００５２】
本願発明の発明者等は、上記シミュレーションＳＭ１〜ＳＭ３について次のような検討を行なった。まず、図１１（ｂ）、図１２（ｂ）、図１３（ｂ）のいずれもが示すように、比ＬＬ／Ｍvの小さい範囲では、サジタル面のスポット径とメリジオナル面のスポット径は略同値である。つまり、比ＬＬ／Ｍvの小さい範囲では、スポットの形状は、均一で歪みの少ない良好な形状に保たれている。これに対して、比ＬＬ／Ｍvの絶対値が０．０８を超えると、サジタル面におけるスポット径が減少傾向にあるのに対し、メリジオナル面におけるスポット径が急激に増大するのが判る。つまり、比ＬＬ／Ｍvの絶対値が０．０８以上になると、サジタル面におけるスポット径とメリジオナル面におけるスポット径の差が急激に増大し、スポットの形状が急激に歪み始めることが判る。
【００５３】
そこで、本願発明者等は、上記考察に鑑みて最外素子ＯＭ２９５１を上記のように配置することとした。つまり、比ＬＬ／Ｍvの絶対値が０．０８未満である範囲に、最外素子を配置することとした。なんとなれば、かかる範囲ではサジタル面のスポット径とメリジオナル面のスポット径の差が小さいため、被走査面におけるスポット形状の歪みが抑制されて、良好なスポット形成の実現が可能となるからである。
【００５４】
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ＸＸ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（被走査面）を副走査方向ＹＹ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ＸＸに伸びる直線上に複数のスポットを並べて形成する。
【００５５】
つまり、本実施形態のラインヘッドでは、副走査方向位置Ｙ１〜Ｙ６の各位置に対応して、副走査方向ＹＹに６個の発光素子列Ｌ２９５１が並べて配置されている（図７）。そこで、本実施形態では、同一の副走査方向位置にある発光素子列Ｌ２９５１は、略同一のタイミングで発光させるとともに、異なる副走査方向位置にある発光素子列Ｌ２９５１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、副走査方向位置Ｙ１〜Ｙ６の順番で、発光素子列Ｌ２９５１を発光させる。そして、感光体ドラム２１の表面を副走査方向ＹＹに搬送しながら、上述の順番で発光素子列Ｌ２９５１を発光させることで、該表面の主走査方向ＸＸに伸びる直線上に複数のスポットを並べて形成する。
【００５６】
かかる動作を、図７および図１４を用いて説明する。まず最初に、副走査方向ＹＹに最上流の発光素子グループ２９５Ａ１，２９５Ａ２，２９５Ａ３，…に属する副走査方向位置Ｙ１の発光素子列Ｌ２９５１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マイクロレンズＭＬにより、反転されつつ所定倍率で感光体ドラム表面に結像される。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２９５Ｃ１，２９５Ｂ１，２９５Ａ１，２９５Ｃ２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。
【００５７】
次に、同発光素子グループ２９５Ａ１，２９５Ａ２，２９５Ａ３，…に属する副走査方向位置Ｙ２の発光素子列Ｌ２９５１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マイクロレンズＭＬにより、反転されつつ所定倍率で感光体ドラム表面に結像される。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ＹＹであるのに対して、副走査方向ＹＹの下流側の発光素子列Ｌ２９５１から順番に（つまり、副走査方向位置Ｙ１，Ｙ２の順番に）発光させたのは、マイクロレンズＭＬが反転特性を有することに対応するためである。
【００５８】
次に、副走査方向上流側から２番目の発光素子グループ２９５Ｂ１，２９５Ｂ２，２９５Ｂ３…に属する副走査方向位置Ｙ３の発光素子列Ｌ２９５１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マイクロレンズＭＬにより、反転されつつ所定倍率で感光体ドラム表面に結像される。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。
【００５９】
次に、同発光素子グループ２９５Ｂ１，２９５Ｂ２，２９５Ｂ３，…に属する副走査方向位置Ｙ４の発光素子列Ｌ２９５１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マイクロレンズＭＬにより、反転されつつ所定倍率で感光体ドラム表面に結像される。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。
【００６０】
次に、副走査方向最下流の発光素子グループ２９５Ｃ１，２９５Ｃ２，２９５Ｃ３，…に属する副走査方向位置Ｙ５の発光素子列Ｌ２９５１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マイクロレンズＭＬにより、反転されつつ所定倍率で感光体ドラム表面に結像される。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。
【００６１】
そして最後に、同発光素子グループ２９５Ｃ１，２９５Ｃ２，２９５Ｃ３…に属する副走査方向位置Ｙ６の発光素子列Ｌ２９５１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マイクロレンズＭＬにより、反転されつつ所定倍率で感光体ドラム表面に結像される。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ＸＸに伸びる直線上に複数のスポットを並べて形成する。
【００６２】
以上のように、この実施形態にかかるラインヘッド２９では、発光素子２９５１が２次元的に配置されている。よって、例えば上述の特許文献１のように、発光素子を直線的に配置したラインヘッドと比較して、スポット形状の歪みがより深刻な問題となる可能性がある。これに対して、第１実施形態のラインヘッド２９は上記した不等式
Ｌ／Ｍv＜０．０８
を満たすように構成している。よって、発光素子２９５１を２次元的に配置しているにも拘わらず、上述のスポット形状の歪みが抑制されて、良好なスポット形成の実現が可能となっている。
【００６３】
ところで上記第１実施形態では、発光素子２９５１としてＬＥＤを用いたが、発光素子２９５１の具体的構成はこれに限られるものではなく、例えば有機ＥＬ（Electro-Luminescence）素子を発光素子２９５１として用いても良い。そこで、有機ＥＬ素子を発光素子２９５１として用いたラインヘッドについて第１実施形態との相違点を中心に説明する一方、共通する構成や動作については説明を省略する。
【００６４】
図１５は、本発明にかかるラインヘッド（露光手段）の第２実施形態を示す副走査方向の断面図である。つまり、図１５のラインヘッドでは発光素子として有機ＥＬを用いている。発光素子としてＬＥＤを用いた図４記載のラインヘッドとの主な違いは、発光素子の配置場所である。つまり、図４に示すように、発光素子としてＬＥＤを用いた図４記載のラインヘッドでは、基板２９３の表面に発光素子を配置している。これに対して、発光素子として有機ＥＬ素子を用いたラインヘッドでは、ガラス基板２９３の裏面に発光素子（発光素子グループ２９５）が配置されている。なお、その他の構成は、図４、図１５記載のラインヘッドは互いに共通するため、相当符号を付して説明を省略する。また、基板２９３の面内における発光素子２９５１の配置態様としては、ＬＥＤの場合と同様の配置態様を有機ＥＬ素子の場合においても採用できる。つまり、第２実施形態においても、第１実施形態と同様に「光束中心点」「最外素子」「素子側交点」「入射面側交点」が定義できる。
【００６５】
図１６は第２実施形態におけるマイクロレンズの結像状態を示す図であり、発光素子（有機ＥＬ素子）から射出された光ビームの結像状態を示す図である。同図の２点鎖線で示すように、素子側交点ＤＩ２９５１から射出される光ビームは、感光体ドラム２１の表面とマイクロレンズＭＬの光軸ＯＡ（換言すれば、レンズ２９９３Ａ，２９９３Ｂの光軸ＯＡ）との交点Ｉ0に結像される。また、素子側交点ＤＩ２９５１から距離Ｌの位置に配置された発光素子２９５１から射出される光ビームは、感光体ドラム２１の表面の位置Ｉ1に結像される。つまり、光軸ＯＡに対して所定方向にずれて配置された発光素子から射出される光ビームはレンズ２９９３Ａ，２９９３Ｂの光軸ＯＡ（マイクロレンズＭＬの光軸ＯＡ）を挟んで配置方向と逆側の位置Ｉ1に結像される。このように、マイクロレンズＭＬは、距離Ｌと、感光体ドラム表面における位置Ｉ0，Ｉ１間距離との比に相当する倍率（光学倍率）を有する。
【００６６】
ここで注目すべき点は、第１実施形態と同様に、各発光素子２９５１の配設位置に応じて光軸ＯＡから発光素子２９５１までの距離Ｌが異なっており、しかも発光素子２９５１を２次元的に配置している点である。このような構成を採用したことにより、最外素子ＯＭ２９５１に対応するスポット形状が歪み、良好なスポット形成が困難となることがあった。そこで、有機ＥＬ素子を発光素子２９５１として２次元的に配置した場合であっても、スポット形状のひずみを抑制して良好なスポット形成を可能にすべく、本願発明者等は種々の光学的解析やシミュレーションを行った。その結果、第２実施形態では、Ｍ1をガラス基板２９３の光軸ＯＡ方向の厚みとし、Ｍ2を光軸ＯＡ上におけるガラス基板２９３と入射面側交点ＥＩとの距離とし、Ｎ1をガラス基板２９３の屈折率としたとき、次の不等式
Ｌ／Ｍv＜０．０８
ただし、Ｍv＝（Ｍ1／Ｎ1）＋Ｍ2、
を満たすようにラインヘッド２９を構成するのが望ましいことを本願発明者等は見出した。以下、その結論に至った理由について説明する。
【００６７】
結像レンズの光軸ＯＡから遠い位置に配置された発光素子によるスポットの形状が歪むという現象に関する光学的解析（図１０）は上述したとおりである。しかしながら、第２実施形態では発光素子２９５１から射出された光ビームはガラス基板２９３を介してマイクロレンズＭＬに入射する。したがって、上述した光学的解析を第２実施形態に対してそのまま適用することはできない。そこで、本願発明者等は第２実施形態に対応した光学的解析を行った。その光学的解析およびシミュレーションについて、図１０および図１７を参照しつつ詳述する。
【００６８】
図１７はガラス基板における光ビームの光路を模式的に示す図である。ガラス基板２９３は所定の屈折率Ｎ1を有する。よって、発光素子として有機ＥＬ素子を用いた場合、発光素子とマイクロレンズＭＬとの間に広がる空間内に屈折率分布が発生することとなる。その結果、図１７に示すように、マイクロレンズＭＬから素子側交点ＤＩ２９５１を見た場合、該素子側交点ＤＩ２９５１は、同図中の「ＤＩ２９５１の虚像」として見えることとなる。ここで、「ＤＩ２９５１の虚像」とは、ガラス基板２９３による素子側交点ＤＩ２９５１の虚像である。つまり、素子側交点ＤＩ２９５１から入射面側交点ＥＩまでの距離が、素子側交点ＤＩ２９５１の虚像から入射面側交点ＥＩまでの距離に見かけ上変わることと成る。そして、ガラス基板２９３の屈折率Ｎ1が空間的に一様である場合は、次式
Ｍv＝（Ｍ1／Ｎ1）＋Ｍ2  …（式１）
により、素子側交点ＤＩ２９５１の虚像から入射面側交点ＥＩまでの距離Ｍvを求めることができる。そして、式１により求められた距離Ｍvと最外素子ＯＭ２９５１の光束中心点ＣＢ２９５１から光軸ＯＡまでの主走査方向長さＬＬとの比ＬＬ／Ｍvを変化させることで角度θを変化させて、メリジオナル面及びサジタル面それぞれにおけるスポット径について調べた。以下に、本願発明者等が行った具体的なシミュレーション内容について説明する。
【００６９】
シミュレーションＳＭ４
表７は、シミュレーションＳＭ４における光学系諸元を示す表である。つまり、シミュレーションＳＭ４においては、発光素子の直径（発光画素直径）を３０μｍとするとともに、該発光素子から射出される光ビームの波長を７６０ｎｍとした。また、結像レンズの倍率（光学倍率）は、０．５倍とした。表８は、シミュレーションＳＭ４におけるレンズデータを示す表である。また、図１８（ａ）は、シミュレーションＳＭ４における結像状態を示す図である。シミュレーションＳＭ４におけるラインヘッドは、発光素子として有機ＥＬ素子を用いている。そして、有機ＥＬ素子はガラス基板２９３の裏面に配置される。よって、発光素子の発光面（面番号Ｓ1）とガラス基板２９３の裏面（面番号Ｓ2）とは面間隔０で互いに対向している。そして、同図（ａ）は、距離Ｌを０．３０４ｍｍと、上記式１で求められる距離Ｍvを４．６６ｍｍと、即ち、Ｌ／Ｍv＝０．０６５と設定した場合の結像状態を示している。そして、図１８（ｂ）は、シミュレーションＳＭ４の結果を示す図である。つまり、図１８（ｂ）は、被走査面（Ｓ６）におけるメリジオナル面及びサジタル面におけるスポット径を、比ＬＬ／Ｍvを変化させながらプロットした図である。
【００７０】
【表７】
2008036938.tif 000009
【００７１】
【表８】
2008036938.tif 000010
【００７２】
本願の発明者等は、上記シミュレーションについて次のような検討を行なった。まず、図１８（ｂ）が示すように、比ＬＬ／Ｍvの小さい範囲では、サジタル面のスポット径とメリジオナル面のスポット径は略同値である。つまり、比ＬＬ／Ｍvの小さい範囲では、スポットの形状は、均一で歪みの少ない良好な形状に保たれている。これに対して、比ＬＬ／Ｍvの絶対値が０．０８を超えると、サジタル面におけるスポット径が減少傾向にあるのに対し、メリジオナル面におけるスポット径が急激に増大するのが判る。つまり、比ＬＬ／Ｍvの絶対値が０．０８以上になると、サジタル面におけるスポット径とメリジオナル面におけるスポット径の差が急激に増大し、スポットの形状が急激に歪み始めることが判る。
【００７３】
そこで、本願発明者等は、上記考察に鑑みて最外素子ＯＭ２９５１を上記のように配置することとした。つまり、比ＬＬ／Ｍvの絶対値が０．０８未満である範囲に、最外素子を配置することとした。なんとなれば、かかる範囲ではサジタル面のスポット径とメリジオナル面のスポット径の差が小さいため、被走査面におけるスポット形状の歪みが抑制されて、良好なスポット形成の実現が可能となるからである。
【００７４】
以上のように、この実施形態にかかるラインヘッド２９では、発光素子２９５１が２次元的に配置されている。よって、例えば上述の特許文献１のように、発光素子を直線的に配置したラインヘッドと比較して、スポット形状の歪みがより深刻な問題となる可能性がある。これに対して、第１実施形態のラインヘッド２９は上記した不等式
Ｌ／Ｍv＜０．０８
を満たすように構成している。よって、発光素子２９５１を２次元的に配置しているにも拘わらず、上述のスポット形状の歪みが抑制されて、良好なスポット形成の実現が可能となっている。また、このように構成されたラインヘッド２９を用いて画像形成を行う際には、第１実施形態と同様のスポット形成動作を実行することができる。つまり、図１４に示すスポット形成動作を実行することによって、主走査方向ＸＸに伸びる直線上に複数のスポットを良好に並べて形成することができる。
【００７５】
＜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、上記第２実施形態では、透明部材として屈折率がＮ1で一様なガラス基板２９３を用いているが、透明部材として採用可能な部材は、かかるガラス基板２９３に限られない。つまり、屈折率が空間的に分布する透明部材を用いることも可能である。要は、かかる透明部材による素子側交点ＤＩ２９５１の虚像から入射面側交点までの距離Ｍvを求めるとともに、下記の不等式
Ｌ／Ｍv＜０．０８
を満たすようにラインヘッドを構成することで、スポット形状の歪みを抑制して、良好なスポット形状の実現を可能にするという効果を奏する事が可能である。
【００７６】
また、上記実施形態では、本発明にかかるラインヘッドを用いて、図１４に示すような主走査方向ＸＸに直線状に複数個のスポットを並べて形成している。しかしながら、かかるスポット形成動作は、本発明にかかるラインヘッドの動作の一例を示すものであり、該ラインヘッドが実行可能な動作はこれに限られるものではない。つまり、形成されるスポットは、主走査方向ＸＸに並んで直線状に形成される必要は無く、例えば、主走査方向ＸＸに所定の角度を有するように並べて形成しても良いし、ジグザグ状或いは波状に形成しても良い。
【００７７】
また、上記実施形態では、主走査方向ＸＸに所定間隔毎に４個の発光素子２９５１を並べて構成される発光素子列Ｌ２９５１を、副走査方向ＹＹに２個並べている。しかしながら、発光素子列Ｌ２９５１の構成及び配置の態様（換言すれば、複数の発光素子の配置態様）は、これに限られるものではない。つまり、主走査方向ＸＸに所定間隔毎に５個の発光素子２９５１を並べて構成される発光素子列Ｌ２９５１を副走査方向ＹＹに３個並べても良いし、主走査方向ＸＸに所定間隔毎に６個の発光素子２９５１を並べて構成される発光素子列Ｌ２９５１を、副走査方向ＹＹに４個並べても良い。要は、複数の発光素子のうちの最外素子を上記第１および第２実施形態のように配置すれば良い。
【００７８】
また、上記実施形態では、主走査方向ＸＸに所定個数の発光素子２９５１を並べて構成される発光素子列Ｌ２９５１を用いているが、発光素子列Ｌ２９５１は本発明の必須の要件ではない。つまり、発光素子列Ｌ２９５１を形成するように、複数の発光素子２９５１を配置する必要は無い。よって、発光素子を、例えば、主走査方向ＸＸに所定の角度を有するように並べて配置しても良いし、ジグザグ状或いは波状に配置しても良い要は、複数の発光素子のうち最外素子を上記第１，第２実施形態のように配置すれば良い。
【００７９】
また、上記実施形態では、カラー画像形成装置に本発明が適用されているが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、いわゆる単色画像を形成するモノクロ画像形成装置に対しても本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【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第１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第１実施形態の副走査断面図。
【図５】マイクロレンズアレイの概略を示す斜視図。
【図６】マイクロレンズアレイの主走査断面図。
【図７】複数の発光素子グループの配置を示す図。
【図８】発光素子グループ内における発光素子の配置を示す図。
【図９】第１実施形態における光ビームの結像状態を示す図。
【図１０】発光素子の配置と入射角との関係を模式的に示す図。
【図１１】シミュレーションＳＭ１を示す図。
【図１２】シミュレーションＳＭ２を示す図。
【図１３】シミュレーションＳＭ３を示す図。
【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】本発明にかかるラインヘッドの第２実施形態の副走査断面図。
【図１６】第２実施形態における光ビームの結像状態を示す図。
【図１７】ガラス基板における光ビームの光路を模式的に示す図
【図１８】シミュレーションＳＭ４を示す図。
【符号の説明】
【００８１】
２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋ…感光体ドラム（潜像担持体）、  ２９…ラインヘッド（露光手段）、  ２９５…発光素子グループ、  ２９５１…発光素子、  ＣＢ２９５１…光束中心点、  ＯＭ２９５１…最外素子、  ＤＩ２９５１…素子側交点、  Ｌ２９５１…発光素子列、  ２９３…基板，ガラス基板、  ２９９…マイクロレンズアレイ、  ２９９１…ガラス基板、  ２９９３Ａ，２９９３Ｂ…レンズ、  ＯＡ…光軸、  ＭＬ…マイクロレンズ（結像レンズ）、  ＥＦ…（結像レンズの）入射面、  ＥＩ…入射面側交点、  ＸＸ…主走査方向、  ＹＹ…副走査方向
【図１】
2008036938.tif 000011
【図２】
2008036938.tif 000012
【図３】
2008036938.tif 000013
【図４】
2008036938.tif 000014
【図５】
2008036938.tif 000015
【図６】
2008036938.tif 000016
【図７】
2008036938.tif 000017
【図８】
2008036938.tif 000018
【図９】
2008036938.tif 000019
【図１０】
2008036938.tif 000020
【図１１】
2008036938.tif 000021
【図１２】
2008036938.tif 000022
【図１３】
2008036938.tif 000023
【図１４】
2008036938.tif 000024
【図１５】
2008036938.tif 000025
【図１６】
2008036938.tif 000026
【図１７】
2008036938.tif 000027
【図１８】
2008036938.tif 000028