(57)【要約】【課題】  露光時のパワー密度を増大する。【解決手段】  画像形成装置は、像形成面１１０Ａの露光によって潜像が形成される感光体ドラム１１０と、この像形成面１１０Ａを露光する露光装置１０とを具備する。露光装置１０は、複数の発光素子２２が配列された発光パネル２１と、各発光素子２２からの出射光を集光する集束性レンズアレイ２４と、集束性レンズアレイ２４のうち発光パネル２１とは反対側の表面に対向する光透過性の透光部材３１とを含む。透光部材３１は、集束性レンズアレイ２４に密着する第１面３１１と、第１面３１１の裏面であって当該第１面３１１と略平行な第２面３１２とを有する板材である。【選択図】      図４
2007055106.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光源が配列された発光装置と、
前記各光源からの出射光を集光する集光体と、
前記集光体のうち前記発光装置とは反対側の表面に対向する光透過性の第１透光部材と
を具備することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記第１透光部材は、前記集光体に対向する第１面と、前記第１面の裏面であって当該第１面と平行な第２面とを有する
ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記第１透光部材は、前記集光体のうち前記発光装置とは反対側の表面に密着している
ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項４】
前記集光体は、中心軸の屈折率がその周辺の屈折率よりも高くなるように横断面内にて屈折率が分布する複数の屈折率分布型レンズを配列してなる集束性レンズアレイであり、
前記第１透光部材の屈折率は、前記各屈折率分布型レンズの中心軸における屈折率よりも高い
ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項５】
前記第１透光部材および前記集光体の少なくとも一方において、前記光源からの出射光の入射面および出射面の少なくとも一方にはＡＲコートが施されている
ことを特徴とする請求項１の露光装置。
【請求項６】
前記発光装置と前記集光体との間に介在する光透過性の第２透光部材
を具備することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項７】
前記第２透光部材は、前記発光装置に対向する第１面と、前記第１面の裏面であって当該第１面と平行な第２面とを有し、前記第１面は前記発光装置に密着するとともに前記第２面は前記集光体に密着している
ことを特徴とする請求項６に記載の露光装置。
【請求項８】
像形成面の露光によって潜像が形成される像担持体と、
前記第１透光部材が前記像担持体の像形成面に間隙をもって対向する姿勢に配置された請求項１から請求項７の何れかに記載の露光装置と
を具備することを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
前記第１透光部材の屈折率ｎt1と、前記第１透光部材の厚さｄt1と、前記第１透光部材のうち前記集光体とは反対側の表面と前記像形成面との距離ｄaと、前記集光体からの出射光が空気中のみを通過する場合の当該光出射面から焦点までの距離である作動距離Ｌとが、
Ｌ＝ｄt1／ｎt1＋ｄa
を満たすことを特徴とする請求項８の画像形成装置。
【請求項１０】
前記第１透光部材はｍ層からなり（ｍは１以上の整数）、前記ｍ層の各々の屈折率ｎtkおよび厚さｄtkと（ｋは１≦ｋ≦ｍを満たす整数）、前記第１透光部材のうち前記集光体とは反対側の表面と前記像形成面との距離ｄaと、前記集光体からの出射光が空気中のみを通過する場合の当該光出射面から焦点までの距離である作動距離Ｌとが、式(a)を満たすことを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
【数１】
2007055106.tif 000005
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の光源を備えた露光装置およびこの露光装置を利用した画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
予め帯電された感光体ドラムなどの像担持体の表面（以下「像形成面」という）を多数の光源によって選択的に露光して潜像（静電潜像）を形成する画像形成装置が従来から提案されている。この構成においては、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子や有機ＥＬ（ElectroLuminescent）素子といった各種の発光素子が光源として採用される。また、特許文献１には、各光源からの出射光を集光するための集束性レンズアレイが各光源と像担持体の像形成面との間隙に配置された構成が開示されている。この構成によれば、集束性レンズアレイが配置されていない構成と比較して、光源からの出射光の利用効率を向上させることができる。
【特許文献１】特開２００２−２４８８０３号公報（図７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、高解像度で高品位が画像（静電潜像）を形成するためには像形成面への照射光の単位面積あたりの強度（以下「パワー密度」という）を充分に確保することが必要となる。しかしながら、特許文献１の構成のように各光源と像形成面との間隙に集束性レンズアレイを配置した場合によっても、像形成面にて充分なパワー密度を維持することは依然として困難であるのが現状である。もちろん光源を高輝度に発光させれば像形成面に到達する光の強度を増大させることも可能ではあるが、この場合には光源の劣化が促進されて寿命が短縮するという問題がある。また、有機ＥＬ素子はＬＥＤ素子と比較して一般的に輝度が低いから、これらの問題は有機ＥＬ素子を光源に採用した画像形成装置において特に深刻となる。本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、露光時のパワー密度を増大するという課題の解決を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この課題を解決するために、本発明に係る露光装置は、複数の光源が配列された発光装置（例えば図１の発光パネル２１）と、各光源からの出射光を集光する集光体（例えば図１の集束性レンズアレイ２４）と、集光体のうち発光装置とは反対側の表面に対向する光透過性の第１透光部材（例えば図１の透光部材３１）とを具備する。この構成においては、集光体の出射側に第１透光部材が配置されているから、集光体および第１透光部材を透過した各光源からの出射光は、第１透光部材のうち集光体とは反対側の表面にて収束する（絞られる）。したがって、本発明によれば、集光体の出射側に第１透光部材が配置されていない構成（すなわち集光体と露光の対象との間隙に空気層のみが存在する構成）と比較して、露光装置からの照射光が到達する領域（スポット領域）を縮小して露光のパワー密度を増大することができる。
【０００５】
なお、本発明における光源（例えば図２の発光素子２２）は、集光体に向けて光を出射する要素であれば足り、その具体的な構成や材質の如何は不問である。光源の典型例は、電気エネルギの付与によって発光する発光素子である。この種の発光素子としては、例えば有機ＥＬ素子または無機ＥＬ素子やＬＥＤ素子などが採用される。なお、有機ＥＬ素子はＬＥＤ素子といった他の発光素子と比較して高輝度の発光が困難であり、さらに高輝度の発光に起因した特性の劣化が他の発光素子と比較して顕著である。光源からの出射光の利用効率を有効に向上させることができる本発明は、高輝度での発光が制約される有機ＥＬ素子が光源に採用された露光装置に特に好適である。
【０００６】
本発明における第１透光部材の形態は任意であるが、より望ましい態様においては、集光体に対向する第１面（例えば図１の第１面３１１）と、第１面の裏面であって当該第１面と略平行な第２面（例えば図１の第２面３１２）とを有する板材が第１透光部材として採用される。光源からの出射光の正立像を結像することが可能となる。また、さらに望ましい態様において、第１透光部材は、集光体のうち発光装置とは反対側の表面に密着する。この態様によれば、集光体と第１透光部材との間隙に空気層が存在する構成と比較して、集光体と第１透光部材との間における光の屈折や反射を抑制することができる。なお、ここに言う「密着」とは、集光体と第１透光部材との間に空気層が介在しないことを意味する。したがって、第１透光部材が集光体に対して直接に接触する構成のほか、第１透光部材が他の部材や接着剤を介して間接的に集光体に接合された構成も、本発明にいう「密着」の概念に含まれる。
【０００７】
本発明の望ましい態様において、集光体は、中心軸の屈折率がその周辺の屈折率よりも高くなるように横断面内にて屈折率が分布する複数の屈折率分布型レンズを配列してなる集束性レンズアレイである。この種の集光体は、凹レンズや凸レンズといった複数のマイクロレンズが配列されたマイクロレンズアレイと比較して安価であり、さらには集束性レンズアレイと発光装置との位置合わせがマイクロレンズアレイと比較して容易であるという利点がある。このように集束性レンズアレイが集光体として採用された構成において、第１透光部材の屈折率は、各屈折率分布型レンズの中心軸における屈折率よりも高いことが望ましい。この態様によれば、集光体と第１透光部材との間（各々が直接に接合された構成においては集光体と第１透光部材との界面）における光の屈折が防止されるから、露光時のパワー密度をいっそう増大させることができる。
【０００８】
別の態様において、第１透光部材および集光体の少なくとも一方において、光源からの出射光の入射面および出射面の少なくとも一方にはＡＲコート（反射防止処理）が施されている。この態様によれば、光源からの出射光のうち集光体や第１透光部材に入射する光量の割合または集光体や第１透光部材から出射する光量の割合を増加（透過率の増加）させることができるから、露光のパワー密度を高い水準に維持することができる。
【０００９】
本発明の望ましい態様に係る露光装置は、発光装置と集光体との間に介在する光透過性の第２透光部材（例えば図５における透光部材３２）を具備する。第２透光部材の形態は任意であるが、典型的には、発光装置に対向する第１面（例えば図５の第１面３２１）と、第１面の裏面であって当該第１面と略平行な第２面（例えば図５の第２面３２２）とを有する板材が第２透光部材として採用される。この態様によれば、光源から集光体までの区間において光の屈折が抑制される。したがって、発光と集光体との間隙に空気層のみが介在する構成と比較して、光源からの出射光のうち集光体に入射する光量の割合を増加させることができる。すなわち、光源からの出射光の利用効率をさらに向上させることができるから、露光時のパワー密度を高めるという効果はいっそう顕著となる。第２透光部材を備えた態様の具体例は第２実施形態として後述される。
【００１０】
なお、この態様において光源からの出射光の屈折を抑制するためには光源と集光体との間隙に空気層が介在しない構成が望ましい。すなわち、第２透光部材の第１面が発光装置に密着するとともに第２面が集光体に密着する構成が好適に採用される。この態様によれば、光源と集光体との間隙に空気層が存在する構成（例えば図６のように光源と透光部材３２との間に空気層５１が介在する構成や、図７のように透光部材３２と集光体との間に空気層５１が介在する構成）と比較して、光源から集光体までの区間における光の屈折がより確実に抑制される。したがって、露光時のパワー密度をいっそう増大させることができる。
【００１１】
本発明は、以上に説明した各態様の露光装置を具備する画像形成装置（印刷装置）としても特定される。この画像形成装置は、像形成面の露光によって潜像が形成される像担持体（例えば図１における感光体ドラム１１０）と、第１透光部材が像担持体の像形成面に間隙をもって対向する姿勢に配置された本発明の露光装置とを具備する。像形成面に形成された潜像に対して現像器がトナーを付着することによって所望の顕像が形成される。この画像形成装置によれば、像形成面の微小な領域が充分なパワー密度で露光されるから、高解像度で高品位な画像を形成することが可能である。
【００１２】
より望ましい態様の画像形成装置においては、第１透光部材の屈折率ｎt1と、第１透光部材の厚さｄt1と、第１透光部材のうち集光体とは反対側の表面と像形成面との距離ｄaと、集光体からの出射光が空気中のみを通過する場合の当該光出射面から焦点までの距離である作動距離Ｌとが、Ｌ＝ｄt1／ｎt1＋ｄaを満たす。この態様によれば、光源からの出射光による像がほぼ焦点整合状態で像形成面に結ばれる。すなわち、像形成面のうちひとつの光源からの出射光によって照射されるスポット領域の直径（以下「スポット径」という）が最小となるように当該光源からの出射光を結像させることができる。したがって、以上の条件を満たさない構成と比較して、より高精細で高品位な画像を形成することが可能となる。なお、上式の右辺（ｄt1／ｎt1＋ｄa）は、集光体の作動距離Ｌに厳密に一致している必要は必ずしもなく、例えば作動距離Ｌを中心として±１０％程度の範囲内に収まっていればよい（０．９×Ｌ≦（ｄt1／ｎt1＋ｄa）≦１．１×Ｌ）。
【００１３】
なお、第１透光部材は、各々が光透過性を有するｍ層が積層された構造であってもよい（ｍは１以上の整数）。より好適な態様において、第１透光部材の各層の屈折率ｎtkおよび厚さｄtkと（ｋは１≦ｋ≦ｍを満たす整数）、第１透光部材のうち集光体とは反対側の表面と像形成面との距離ｄaと、集光体からの出射光が空気中のみを通過する場合の当該光出射面から焦点までの距離である作動距離Ｌとが式(a)を満たす。この態様によっても、光源からの出射光による像がほぼ焦点整合状態で像形成面に結ばれる（すなわちスポット径が最小となる）から、高精細で高品位な画像を形成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の各図面においては、各部の寸法の比率を便宜的に実際のものとは相違させている。
【００１５】
＜Ａ：第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の一部の構成を示す斜視図である。この画像形成装置は、プリンタや複写機およびファクシミリの印刷部分として利用される部分であり、図１に示されるように、副走査方向に回転できるように軸支された円筒状の感光体ドラム１１０と、この感光体ドラム１１０の外周面（以下「像形成面」という）１１０Ａを露光する露光装置１０とを備える。
【００１６】
露光装置（露光ヘッド）１０は、発光パネル２１と集束性レンズアレイ２４と透光部材３１とを含む。集束性レンズアレイ２４は発光パネル２１と感光体ドラム１１０との間に介在し、透光部材３１は集束性レンズアレイ２４と感光体ドラム１１０との間に介在する。発光パネル２１と集束性レンズアレイ２４との間および透光部材３１と感光体ドラム１１０との間には空気層５２が介在する。
【００１７】
図２は、発光パネル２１の構成を模式的に示す平面図である。図１および図２に示すように、発光パネル２１は、像形成面１１０Ａに対向する長尺状の基板２１１と、この基板２１１のうち感光体ドラム１１０とは反対側の表面上に形成された複数の発光素子２２（図１では図示が省略されている）とを含む。基板２１１は、ガラスやプラスチックなどの光透過性を有する厚さ０．５ｍｍ程度の板材であり、その長手方向を感光体ドラム１１０の回転軸と略平行に向けた姿勢に固定される。図２に示すように、複数の発光素子２２は、基板２１１の長手方向（感光体ドラム１１０の回転軸の方向）に沿って二列かつ千鳥状に配列される。各発光素子２２を基板２１１に垂直な方向からみたときの外形は、直径が約５０μｍ程度の略円形である。
【００１８】
各発光素子２２は、電気エネルギの付与によって発光する光源であり、図４に示されるように、相互に対向する第１電極２２１と第２電極２２２との間隙に発光層２２４が介在する構造となっている。発光層２２４は、有機ＥＬ材料からなる膜体であり、第１電極２２１と第２電極２２２との電位差（換言すると第１電極２２１と第２電極２２２とにわたって流れる電流）に応じた輝度に発光する。発光層２２４からみて基板２１１側に位置する第１電極２２１は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）など光透過性の導電材料によって形成された電極である。一方、第２電極２２２は、アルミニウムや銀といった光反射性の導電材料によって形成される。したがって、発光層２２４からの出射光および第２電極２２２での反射光は、第１電極２２１および基板２１１を透過して集束性レンズアレイ２４側に進行する（ボトムエミッション型）。ただし、トップエミッション型の発光パネル２１を採用することもできる。
【００１９】
図１の集束性レンズアレイ２４は、当該集束性レンズアレイ２４と透光部材３１とを透過して感光体ドラム１１０側に進行する各発光素子２２からの出射光を集光するための手段である。図３は、本実施形態における集束性レンズアレイ２４の構成を示す斜視図である。同図に示すように、集束性レンズアレイ２４は複数の屈折率分布型レンズ（Gradient Index lens : GRIN lens）を含む長尺状の部材である。これらの屈折率分布型レンズ２４１は、各々の中心軸（光軸）を基板２１１と略垂直な方向に向けた姿勢で、集束性レンズアレイ２４の長手方向（感光体ドラム１１０の回転軸の方向）に沿って二列かつ千鳥状に配列される。なお、発光素子２２や屈折率分布型レンズ２４１の配列のパターンは任意であり、例えば単列または３列以上であってもよいし他の適切なパターンであってもよい。
【００２０】
各屈折率分布型レンズ２４１は、高さ４．３ｍｍ程度の略円柱状に成形された光透過性の部材であり、中心軸（光軸）での屈折率が高く中心軸から周縁に向かって離れるほど屈折率が低くなるように横断面内にて屈折率が分布する。本実施形態における屈折率分布型レンズ２４１は、中心軸における屈折率が１．６４であり周縁における屈折率が１．３１である。この種の集束性レンズアレイ２４に発光パネル２１からの出射光を透過させることによって、発光パネル２１上の像に対する正立像が感光体ドラム１１０の像形成面１１０Ａに結像される。集束性レンズアレイ２４としては、例えば日本板硝子株式会社から入手できるＳＬＡ（セルフォック・レンズ・アレイ）がある（セルフォック／ＳＥＬＦＯＣは日本板硝子株式会社の登録商標）。
【００２１】
図１の透光部材３１は、ガラスやプラスチックなど光透過性を有する材料を略長方形に成形した板状の部材である。透光部材３１は相互に平行な第１面３１１とその裏面である第２面３１２とを有する。透光部材３１は、第１面３１１が各屈折率分布型レンズ２４１の端面（光出射面）に密着した状態で集束性レンズアレイ２４に接合される。一方、第２面３１２は、感光体ドラム１１０の像形成面１１０Ａに間隙をあけて対向する。本実施形態における透光部材３１は、屈折率が１．５１で２．６ｍｍ程度の厚さに成形されたガラス基板である。このような透光部材３１としては、例えばSchott社から提供されるBK7が好適に採用される。
【００２２】
以上の構成において、用紙などの記録材に印刷されるべき画像の態様に応じて複数の発光素子２２の各々が選択的に発光する。各発光素子２２からの出射光は集束性レンズアレイ２４の各屈折率分布型レンズ２４１と透光部材３１とを透過して感光体ドラム１１０の像形成面１１０Ａに到達する。この露光によって像形成面１１０Ａには所望の画像に応じた潜像（静電潜像）が形成される。
【００２３】
図４は、ひとつの発光素子２２からの出射光の行路に注目して各部の構成を示す断面図である。同図に示すように、基板２１１と集束性レンズアレイ２４とは空気層５１を挟んで対向し、透光部材３１の第２面３１２と感光体ドラム１１０の像形成面１１０ａとは空気層５２を挟んで対向する。
【００２４】
図４に示すように、発光素子２２からの出射光は、角度θ1で発散しながら基板２１１内を進行し、基板２１１と空気層５１との界面（基板２１１のうち集束性レンズアレイ２４との対向面）での屈折を経て角度θ2（θ2＞θ1）で発散しながら集束性レンズアレイ２４の各屈折率分布型レンズ２４１に入射する。この入射光は、屈折率分布型レンズ２４１における屈折率の分布に応じて蛇行しながら進行し、この屈折率分布型レンズ２４１の端面（光出射面）を通過して角度θ4の範囲で収束しながら透光部材３１に入射する。なお、図４においては屈折率分布型レンズ２４１の端面と透光部材３１の第１面３１１との界面での屈折が省略されている。
【００２５】
図４に示すように、透光部材３１と感光体ドラム１１０の像形成面１１０Ａとの間隙には空気層５２が介在する。透光部材３１の屈折率は空気層５２の屈折率（略「１」）よりも高いから、透光部材３１内を進行して第２面３１２に到達した光は、図４に符号Ａで示されるように、第２面３１２と空気層５２との界面にて屈折する。したがって、透光部材３１からの出射光は、透光部材３１内を進行している段階よりも絞られた角度θ3（θ3＞θ4）で空気層５２を通過して像形成面１１０Ａに到達する。
【００２６】
ここで、透光部材３１が配置されない構成（すなわち集束性レンズアレイ２４と感光体ドラム１１０とが空気層５２のみを介して対向する構成）においては、集束性レンズアレイ２４からの出射光が図４の角度θ4で収束しながら進行して像形成面１１０Ａに到達する。各部の寸法が本実施形態と同様で透光部材３１が配置されていない構成において、像形成面１１０Ａのうちひとつの発光素子２２からの出射光が照射されるスポット領域の直径（以下「スポット径」という）は約９０μｍ程度であった。これに対し、本実施形態においては、透光部材３１からの出射光が透光部材３１と空気層５２との界面においてさらに収束する方向に屈折するから、透光部材３１が配置されない構成と比較して、像形成面１１０Ａにおけるスポット径を８０μｍ程度まで縮小することができる。したがって、本実施形態によれば、像形成面１１０Ａに対する露光のパワー密度を増大して高精細な潜像の形成が実現される。
【００２７】
なお、透光部材３１の厚さｄt1および屈折率ｎt1と空気層５２の厚さ（すなわち透光部材３１と感光体ドラム１１０との間隔）ｄa2および屈折率ｎaとは、屈折率分布型レンズ２４１の作動距離Ｌに対して以下の式(1)を満たすように決定される。なお、作動距離Ｌとは、図４に示すように、屈折率分布型レンズ２４１からの出射光が空気中のみを通過する場合の端面（光出射面）から焦点までの距離である。なお、式(1)では空気層５２の屈折率ｎaを「１」に近似している。
Ｌ＝ｄt1／ｎt1＋ｄa2／ｎa≒ｄt1／ｎt1＋ｄa2    ……(1)
【００２８】
式(1)が成立するように各部の寸法や屈折率を決定すれば、像形成面１１０Ａにおけるスポット径を略最小（パワー密度は略最大）とすることができる。ただし、実際的には式(1)が厳密に成立することまでは必ずしも必要ではなく、例えば以下の式(1a)が満たされるように各部の厚さ（ｄt1，ｄa2）や屈折率（ｎt1，ｎa）が決定されていれば足りる。
０．９×Ｌ≦ｄt1／ｎt1＋ｄa2／ｎa≦１．１×Ｌ    ……(1a)
【００２９】
＜Ｂ：第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る画像形成装置の構成を説明する。なお、本実施形態のうち第１実施形態と作用や機能が同様である要素については共通の符号を付してその説明を適宜に省略する。
【００３０】
図５は、本実施形態に係る露光装置１０および感光体ドラム１１０の構成を示す側面図（感光体ドラム１１０の回転軸とは垂直な方向からみた正面図）である。以上の第１実施形態においては、発光パネル２１の基板２１１と集束性レンズアレイ２４との間隙に空気層５１のみが介在する構成を例示した。これに対し、本実施形態においては、図５に示すように、発光パネル２１の基板２１１と集束性レンズアレイ２４とのの間隙に透光部材３２が介挿された構造となっている。
【００３１】
透光部材３２は、厚さ３．１６ｍｍ程度の板状の部材であり、ガラスやプラスチックなど光透過性を有する材料によって成形される。この透光部材３２は相互に平行な第１面３２１とその裏面である第２面３２２とを有する。第１面３２１は、接着剤などによって発光パネル２１の基板２１１に密着した状態に接合される。一方、第２面３２２は、接着剤などによって集束性レンズアレイ２４の端面（光入射面）に密着した状態に接合される。透光部材３２の屈折率は、空気の屈折率（約「１」）よりも大きく、かつ発光パネル２１の基板２１１の屈折率以下となるように選定されている。
【００３２】
このように基板２１１と集束性レンズアレイ２４との間隙に透光部材３２が挟持された構成によれば、基板２１１と集束性レンズアレイ２４とが空気層５１のみを挟んで対向する第１実施形態と比較して、基板２１１からの出射光の屈折角を縮小することができる。例えば、第１実施形態の構成のもとで基板２１１からの出射光が発散する角度θ2（図４参照）は約２０°であるのに対し、本実施形態の構成のもとで基板２１１からの出射光が発散する角度θ2は約１８°に低減される。したがって、本実施形態によれば、発光素子２２からの出射光のうち各屈折率分布型レンズ２４１に入射する光量の割合を第１実施形態よりも増加させることができる。さらに、発光素子２２からの出射光のうち基板２１１の表面（集束性レンズアレイ２４との対向面）にて全反射する光量が低減されるから、この観点からしても各屈折率分布型レンズ２４１への入射の光量を増加させることができる。以上のように本実施形態によれば、発光素子２２からの出射光の利用効率をさらに高めて像形成面１１０Ａに対する露光のパワー密度を増大させることができる。
【００３３】
なお、本実施形態においては、基板２１１の厚さｄ0および屈折率ｎ0と透光部材３２の厚さｄt2および屈折率ｎt2とが、屈折率分布型レンズ２４１の作動距離Ｌに対して以下の式(2)を満たすように決定される。なお、この作動距離Ｌは屈折率分布型レンズ２４１への入射光が空気中のみを通過する場合の端面（光入射面）と当該入射光の発生源（光源）との距離である。ただし、屈折率分布型レンズ２４１の性質上、式(2)の作動距離Ｌは式(1)の作動距離Ｌと略等しい。
Ｌ＝ｄ0／ｎ0＋ｄt2／ｎt2    ……(2)
【００３４】
なお、この式(2)は、発光素子２２からの出射光が集束性レンズアレイ２４に到達するまでに通過する要素として基板２１１および透光部材３２のみを考慮した内容となっている。図４に例示したように発光素子２２からの出射光が透過する第１電極２２１を考慮する場合には式(2a)が成立するように各部の寸法や屈折率が決定される。なお、以下の式（2a）における「ｄe」および「ｎe」はそれぞれ第１電極２２１の膜厚および屈折率である。
Ｌ＝ｄ0／ｎ0＋ｄe／ｎe＋ｄt2／ｎt2    ……(2a)
【００３５】
また、第１実施形態における式(1a)と同様の趣旨から、式(2b)を満たすように各部の厚さ（ｄ0，ｄt2）や屈折率（ｎ0，ｎt2）が決定されてもよい。
０．９×Ｌ≦ｄ0／ｎ0＋ｄt2／ｎt2≦１．１×Ｌ    ……(2b)
【００３６】
なお、本実施形態においては透光部材３２が基板２１１および集束性レンズアレイ２４の双方に密着する構成を例示したが、例えば図６のように透光部材３２と基板２１１との間に空気層５１が介在する構成や、図７のように透光部材３２と集束性レンズアレイ２４との間に空気層５１が介在する構成も採用される。これらの構成においては以下の式(2c)が成立するように各部の寸法や屈折率を決定することが望ましい。なお、式(2c)における「ｄa1」および「ｎa」はそれぞれ図６や図７における空気層５１の厚さおよび屈折率（ｎa≒１）である。
Ｌ＝ｄ0／ｎ0＋ｄt2／ｎt2＋ｄa1／ｎa≒ｄ0／ｎ0＋ｄt2／ｎt2＋ｄa1    ……(2c)
ただし、式(2c)においては空気層５１の屈折率ｎaを「１」に近似している。
【００３７】
＜Ｃ：変形例＞
以上の各形態には様々な変形を加えることができる。具体的な変形の態様を例示すれば以下の通りである。なお、以下の各態様を適宜に組み合わせてもよい。
【００３８】
（１）変形例１  
以上の実施形態においては透光部材３１が単層である構成を例示したが、透光部材３１は複数の光透過性の板材を積層した構造であってもよい。いま、合計ｍ層（ｍは１以上の整数）の板材を積層した構造の透光部材３１が集束性レンズアレイ２４と像形成面１１０Ａとの間隙に介在する構成を想定し、第ｋ番目（ｋは１≦ｋ≦ｍを満たす整数）の層の厚さを「ｄtk」とするとともに屈折率を「ｎtk」とする。この構成においては、以下の式（3a）を満たすように、集束性レンズアレイ２４と像形成面１１０Ａとの間隙の要素の屈折率や厚さが選定される。なお、式（3a）においては空気層５２の屈折率ｎaを「１」に近似している。
【数２】
2007055106.tif 000003
【００３９】
ただし、第１実施形態における式(1a)と同様の趣旨から、式(3b)を満たすように各部の厚さや屈折率が決定されてもよい。
【数３】
2007055106.tif 000004
【００４０】
（２）変形例２  
発光素子２２からの出射光が感光体ドラム１１０に到達するまでの光路上に、この光の反射を防止するための処理が施された構成（あるいは反射を防止するための部材が配置された構成）を採用してもよい。例えば、発光素子２２と感光体ドラム１１０との間隙に介在する各部の表面にＡＲ（Anti Reflection）コート（反射防止処理）を施した構成が採用される。このＡＲコートは、例えば、基板２１１における集束性レンズアレイ２４との対向面、透光部材３１の各表面（第１面３１１，第２面３１２）、集束性レンズアレイ２４の各表面（光入射面，光出射面）、および透光部材３２の各表面（第１面３２１，第２面３２２）の少なくとも１箇所に施される。
【００４１】
（３）変形例３  
各実施形態では透光部材３１の屈折率が１．５１とされた構成を例示したが、この透光部材３１は空気よりも屈折率が高い材料で形成されていれば足りる。この条件を満たせば、感光体ドラム１１０に向かう透光部材３１からの出射光が第２面３１２と空気層５２との界面で絞られ、これにより像形成面１１０Ａでのパワー密度の向上という所期の効果は奏されるからである。ただし、集束性レンズアレイ２４と透光部材３１との界面での屈折を抑制するという観点からすると、透光部材３１は集束性レンズアレイ２４の屈折率分布型レンズ２４１よりも屈折率が高い材料からなることが望ましい。
【００４２】
例えば、以上の各実施形態に例示した屈折率分布型レンズ２４１のように横断面内での位置に応じて屈折率が相違する部材（以下「集光体」という）を具備する露光装置１０においては、屈折率が集光体の屈折率の最小値以上である部材が透光部材３１として好適に採用され、より望ましくは屈折率が集光体の屈折率の最大値以上である透光部材３１が採用される。さらに詳述すると、各実施形態の構成における透光部材３１の屈折率は、屈折率分布型レンズ２４１における外周縁の屈折率（最小値たる１．３１）以上であり、より望ましくは屈折率分布型レンズ２４１における中心軸の屈折率（最大値たる１．６４）以上とされる。
【００４３】
（４）変形例４  
以上の各実施形態においては発光パネル２１と感光体ドラム１１０との間隙に屈折率分布型レンズ２４１が配置された構成を例示したが、各発光素子２２からの出射光を集光するための手段（集光体）は任意に変更される。例えば、各実施形態における集束性レンズアレイ２４に代えて（またはこれとともに）、複数のマイクロレンズ（凸レンズまたは凹レンズ）が配列されたマイクロレンズアレイを配置してもよい。
【００４４】
（５）変形例５  
各実施形態においては、有機ＥＬ材料からなる発光層２２４を含む発光素子２２を例示したが、本発明における光源の態様はこれに限定されない。例えば、無機ＥＬ材料からなる発光層を含む発光素子やＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子なども光源として採用される。また、照明装置（バックライト）からの照射光を変調して出射する液晶装置や、プラズマの放電により発光する発光素子が配列されたプラズマ装置など様々な機器を本発明の発光装置として採用することができる。以上のように本発明の露光装置に使用される発光装置は、複数の光源を具備する装置であれば足り、各光源の具体的な態様やその発光の原理は不問である。
【００４５】
＜Ｄ：画像形成装置＞
次に、図８を参照して、本発明に係る画像形成装置の全体の構成を説明する。この画像形成装置は、ベルト中間転写体方式を利用したタンデム型のフルカラー画像形成装置である。
【００４６】
この画像形成装置では、各々が同様の構成である４個の露光装置（露光ヘッド）１０Ｋ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｙが、各々の構成が同様である４個の感光体ドラム（像担持体）１１０Ｋ，１１０Ｃ，１１０Ｍ，１１０Ｙの像形成面１１０Ａに対向する位置にそれぞれ配置されている。露光装置１０Ｋ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｙは、以上に例示した各実施形態に係る露光装置１０である。
【００４７】
図８に示すように、この画像形成装置には、駆動ローラ１２１と従動ローラ１２２とが設けられており、これらのローラ１２１，１２２には無端の中間転写ベルト１２０が巻回されて、矢印に示すようにローラ１２１，１２２の周囲を回転させられる。図示しないが、中間転写ベルト１２０に張力を与えるテンションローラなどの張力付与手段を設けてもよい。
【００４８】
この中間転写ベルト１２０の周囲には、外周面に感光層を有する４個の感光体ドラム１１０Ｋ，１１０Ｃ，１１０Ｍ，１１０Ｙが互いに所定の間隔をおいて配置される。添え字Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙはそれぞれ黒、シアン、マゼンタ、イエローの顕像を形成するために使用されることを意味している。他の部材についても同様である。感光体ドラム１１０Ｋ，１１０Ｃ，１１０Ｍ，１１０Ｙは、中間転写ベルト１２０の駆動と同期して回転駆動される。
【００４９】
各感光体ドラム１１０（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）の周囲には、コロナ帯電器１１１（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）と、露光装置１０（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）と、現像器１１４（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）とが配置されている。コロナ帯電器１１１（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）は、これに対応する感光体ドラム１１０（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）の像形成面１１０Ａ（外周面）を一様に帯電させる。露光装置１０（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）は、各感光体ドラムの帯電した像形成面１１０Ａに静電潜像を書き込む。各露光装置１０（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）においては、図２に示したように、感光体ドラム１１０（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）の母線（主走査方向）に沿って複数の発光素子２２が配列する。静電潜像の書き込みは、複数の発光素子２２によって感光体ドラム１１０（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）に光を照射することにより行う。現像器１１４（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）は、静電潜像に現像剤としてのトナーを付着させることにより感光体ドラム１１０（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）に顕像（すなわち可視像）を形成する。
【００５０】
このような４色の単色顕像形成ステーションにより形成された黒、シアン、マゼンタ、イエローの各顕像は、中間転写ベルト１２０上に順次一次転写されることにより、中間転写ベルト１２０上で重ね合わされ、この結果としてフルカラーの顕像が得られる。中間転写ベルト１２０の内側には、４つの一次転写コロトロン（転写器）１１２（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）が配置されている。一次転写コロトロン１１２（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）は、感光体ドラム１１０（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）の近傍にそれぞれ配置されており、感光体ドラム１１０（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）から顕像を静電的に吸引することにより、感光体ドラムと一次転写コロトロンの間を通過する中間転写ベルト１２０に顕像を転写する。
【００５１】
最終的に画像を形成する対象としてのシート１０２は、ピックアップローラ１０３によって、給紙カセット１０１から１枚ずつ給送されて、駆動ローラ１２１に接した中間転写ベルト１２０と二次転写ローラ１２６の間のニップに送られる。中間転写ベルト１２０上のフルカラーの顕像は、二次転写ローラ１２６によってシート１０２の片面に一括して二次転写され、定着部である定着ローラ対１２７を通ることでシート１０２上に定着される。この後、シート１０２は、排紙ローラ対１２８によって、装置上部に形成された排紙カセット上へ排出される。
【００５２】
次に、図９を参照して、本発明に係る画像形成装置の他の形態について説明する。この画像形成装置は、ベルト中間転写体方式を利用したロータリ現像式のフルカラー画像形成装置である。図９に示すように、感光体ドラム１１０の周囲には、コロナ帯電器１６８と、ロータリ式の現像ユニット１６１と、以上の何れかの実施形態に係る露光装置１０と、中間転写ベルト１６９とが設けられている。
【００５３】
コロナ帯電器１６８は、感光体ドラム１１０の外周面を一様に帯電させる。露光装置１０は、感光体ドラム１１０の帯電させられた像形成面１１０Ａ（外周面）に静電潜像を書き込む。この露光装置１０においては、図２に示したように、感光体ドラム１１０の母線（主走査方向）に沿って複数の発光素子２２が配列する。静電潜像の書き込みは、これらの発光素子２２から感光体ドラム１１０に光を照射することにより行う。
【００５４】
現像ユニット１６１は、４つの現像器１６３Ｙ，１６３Ｃ，１６３Ｍ，１６３Ｋが９０°の角間隔をおいて配置されたドラムであり、軸１６１ａを中心にして反時計回りに回転可能である。現像器１６３Ｙ，１６３Ｃ，１６３Ｍ，１６３Ｋは、それぞれイエロー、シアン、マゼンタ、黒のトナーを感光体ドラム１１０に供給して、静電潜像に現像剤としてのトナーを付着させることにより感光体ドラム１１０に顕像（すなわち可視像）を形成する。
【００５５】
無端の中間転写ベルト１６９は、駆動ローラ１７０ａ、従動ローラ１７０ｂ、一次転写ローラ１６６およびテンションローラに巻回されて、これらのローラの周囲を矢印に示す向きに回転させられる。一次転写ローラ１６６は、感光体ドラム１１０から顕像を静電的に吸引することにより、感光体ドラム１１０と一次転写ローラ１６６の間を通過する中間転写ベルト１６９に顕像を転写する。
【００５６】
具体的には、感光体ドラム１１０の最初の１回転で、露光装置１０によりイエロー（Ｙ）像のための静電潜像が書き込まれて現像器１６３Ｙにより同色の顕像が形成され、さらに中間転写ベルト１６９に転写される。また、次の１回転で、露光装置１０によりシアン（Ｃ）像のための静電潜像が書き込まれて現像器１６３Ｃにより同色の顕像が形成され、イエローの顕像に重なり合うように中間転写ベルト１６９に転写される。そして、このようにして感光体ドラム１１０が４回転する間に、イエロー、シアン、マゼンタ、黒の顕像が中間転写ベルト１６９に順次重ね合わせられ、この結果フルカラーの顕像が転写ベルト１６９上に形成される。最終的に画像を形成する対象としてのシートの両面に画像を形成する場合には、中間転写ベルト１６９に表面と裏面の同色の顕像を転写し、次に中間転写ベルト１６９に表面と裏面の次の色の顕像を転写する形式で、フルカラーの顕像を中間転写ベルト１６９上で得る。
【００５７】
画像形成装置には、シートが通過させられるシート搬送路１７４が設けられている。シートは、給紙カセット１７８から、ピックアップローラ１７９によって１枚ずつ取り出され、搬送ローラによってシート搬送路１７４を進行させられ、駆動ローラ１７０ａに接した中間転写ベルト１６９と二次転写ローラ１７１の間のニップを通過する。二次転写ローラ１７１は、中間転写ベルト１６９からフルカラーの顕像を一括して静電的に吸引することにより、シートの片面に顕像を転写する。二次転写ローラ１７１は、図示しないクラッチにより中間転写ベルト１６９に接近および離間させられるようになっている。そして、シートにフルカラーの顕像を転写する時に二次転写ローラ１７１は中間転写ベルト１６９に当接させられ、中間転写ベルト１６９に顕像を重ねている間は二次転写ローラ１７１から離される。
【００５８】
以上のようにして画像が転写されたシートは定着器１７２に搬送され、定着器１７２の加熱ローラ１７２ａと加圧ローラ１７２ｂの間を通過させられることにより、シート上の顕像が定着する。定着処理後のシートは、排紙ローラ対１７６に引き込まれて矢印Ｆの向きに進行する。両面印刷の場合には、シートの大部分が排紙ローラ対１７６を通過した後、排紙ローラ対１７６が逆方向に回転させられ、矢印Ｇで示すように両面印刷用搬送路１７５に導入される。そして、二次転写ローラ１７１により顕像がシートの他面に転写され、再び定着器１７２で定着処理が行われた後、排紙ローラ対１７６でシートが排出される。
【００５９】
図８および図９に例示した画像形成装置は、有機ＥＬ材料からなる発光層２２４を含む発光素子２２を光源（露光手段）として利用しているので、レーザ走査光学系を用いた場合よりも装置が小型化される。なお、以上に例示した以外の電子写真方式の画像形成装置にも本発明の露光装置を採用することができる。例えば、中間転写ベルトを使用せずに感光体ドラムから直接シートに顕像を転写するタイプの画像形成装置や、モノクロの画像を形成する画像形成装置にも本発明に係る露光装置を応用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】第１実施形態に係る画像形成装置の露光装置と感光体ドラムとを示す斜視図である。
【図２】発光パネルの構成を示す平面図である。
【図３】集束性レンズアレイの構造を示す斜視図である。
【図４】発光素子から感光体ドラムまでの光路を示す断面図である。
【図５】第２実施形態に係る画像形成装置の露光装置と感光体ドラムとを示す側面図である。
【図６】第２実施形態に係る変形例の構成を示す側面図である。
【図７】第２実施形態に係る変形例の構成を示す側面図である。
【図８】本発明に係る画像形成装置の形態を示す断面図である。
【図９】本発明に係る画像形成装置の他の形態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０……露光装置、１１０……感光体ドラム、１１０Ａ……像形成面、２１……発光パネル、２１１……基板、２２……発光素子、２２１……第１電極、２２２……第２電極、２２４……発光層、２４……集束性レンズアレイ、２４１……屈折率分布型レンズ、３１……透光部材、３１１……第１面、３１２……第２面、３２……透光部材、３２１……第１面、３２２……第２面。
【図１】
2007055106.tif 000006
【図２】
2007055106.tif 000007
【図３】
2007055106.tif 000008
【図４】
2007055106.tif 000009
【図５】
2007055106.tif 000010
【図６】
2007055106.tif 000011
【図７】
2007055106.tif 000012
【図８】
2007055106.tif 000013
【図９】
2007055106.tif 000014