(57)【要約】【課題】隣接する発光光束の重なりを抑制することが可能な線状集光装置、定着装置および画像形成装置を提供する。【解決手段】面発光レーザユニット６１と、出射方向に位置が異なる第１光学素子群６２及び第２光学素子群６３と、を備える。第１光学素子群６２は、主方向ＭＤ及び副方向ＳＤに第１のブロック分けがされて第１光学素子を構成し、その素子は入射光束を主方向ＭＤに偏向された出射光束にする偏向特性を持ち、副方向隣接素子で主方向偏向特性が異なる。第２光学素子群６３は、主方向ＭＤに第２のブロック分けがされて第２光学素子を構成する。主方向ＭＤに連続する複数の第１光学素子をグループとし、第１光学素子の主方向偏向特性として、各グループ単位の出射光束群を第２光学素子開口に向けて偏向させる。第２群の副方向高さは、第１光学素子の副方向高さよりも大きい。【選択図】図７
2017227722.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光面が二方向に配列される発光体と、
前記発光体の出射方向に関する位置が互いに異なる第１光学素子群および第２光学素子群と、
を備え、
前記第１光学素子群は、第１の方向および当該第１の方向とは異なる第２の方向に第１の区分けがされて第１光学素子を構成し、当該第１光学素子の各々は、前記発光体からの入射光束を当該第１の方向に偏向された出射光束にする偏向特性を持ち、当該第２の方向に隣接する第１光学素子同士の当該第１の方向における偏向特性が異なり、
前記第２光学素子群は、少なくとも片面に、少なくとも前記第１の方向に第２の区分けがされ、前記第２の方向にパワーを持つ第２光学素子を構成し、隣接する当該第２光学素子同士の屈折作用の中心軸が、当該第２の方向にずらして配置され、
前記第１の方向に連続する複数の前記第１光学素子を構成単位とする場合、前記偏向特性は、当該構成単位ごとの出射光束群を、前記第２光学素子群の対応する単一の開口に向けて偏向させるものであり、
前記第２光学素子の前記第２の方向の長さは、前記第１光学素子の当該第２の方向の長さよりも長い、ことを特徴とする線状集光装置。
【請求項２】
前記第１光学素子群は、前記第１の方向に区分けされた第１光学素子ごとに前記第１の方向に集光パワーを持ち、当該集光パワーは、前記発光面の一部を構成する中央発光点を前記第２光学素子群の位置に結像するパワーより弱く、当該発光面に一部を構成する周辺発光点の光軸方向光線を当該第２光学素子群の位置に集光するよりも強いことを特徴とする請求項１に記載の線状集光装置。
【請求項３】
記録材に保持された像を定着する定着装置であって、
レーザ光が透過可能な回転体と、
前記回転体に対向して設けられ、当該回転体との間に接触域を形成すると共に当該接触域にて当該回転体と協働して記録材を移動搬送する対向部材と、
前記回転体の外部に設けられ、当該回転体の予め決められた位置に向けてレーザ光を照射するレーザ光照射装置と、
を備え、
前記レーザ光照射装置は、
発光点を集めた発光面が二方向に配列される発光体と、
前記発光体の出射方向に関する位置が互いに異なる第１光学素子群および第２光学素子群と、
を備え、
前記第１光学素子群は、第１の方向および当該第１の方向とは異なる第２の方向に第１の区分けがされて第１光学素子を構成し、当該第１光学素子の各々は、前記発光体からの入射光束を当該第１の方向に偏向された出射光束にする偏向特性を持ち、当該第２の方向に隣接する第１光学素子同士の当該第１の方向における偏向特性が異なり、
前記第２光学素子群は、少なくとも片面に、少なくとも前記第１の方向に第２の区分けがされ、前記第２の方向にパワーを持つ第２光学素子を構成し、隣接する当該第２光学素子同士の屈折作用の中心軸が、当該第２の方向にずらして配置され、
前記第１の方向に連続する複数の前記第１光学素子を構成単位とする場合、前記偏向特性は、当該構成単位ごとの出射光束群を、前記第２光学素子群の対応する単一の開口に向けて偏向させるものであり、
前記第２光学素子の前記第２の方向の長さは、前記第１光学素子の当該第２の方向の長さよりも長い、ことを特徴とする定着装置。
【請求項４】
前記第２光学素子群の集光特性は、前記第１光学素子群において前記第１の区分けがされる前記第１光学素子からの光束を前記第２の方向に概略平行光化するものであることを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
【請求項５】
像を形成する像形成手段と、
前記像形成手段によって形成された像を記録材上に転写する転写手段と、
前記記録材上に転写された像を当該記録材に定着する定着手段と、を含み、
前記定着手段は、
レーザ光が透過可能な回転体と、
前記回転体に対向して設けられ、当該回転体との間に接触域を形成すると共に当該接触域にて当該回転体と協働して記録材を移動搬送する対向部材と、
前記回転体の外部に設けられ、当該回転体の予め決められた位置に向けてレーザ光を照射するレーザ光照射装置と、
を備え、
前記レーザ光照射装置は、
発光点を集めた発光面が二方向に配列される発光体と、
前記発光体の出射方向に関する位置が互いに異なる第１光学素子群および第２光学素子群と、
を備え、
前記第１光学素子群は、第１の方向および当該第１の方向とは異なる第２の方向に第１の区分けがされて第１光学素子を構成し、当該第１光学素子の各々は、前記発光体からの入射光束を当該第１の方向に偏向された出射光束にする偏向特性を持ち、当該第２の方向に隣接する第１光学素子同士の当該第１の方向における偏向特性が異なり、
前記第２光学素子群は、少なくとも片面に、少なくとも前記第１の方向に第２の区分けがされ、前記第２の方向にパワーを持つ第２光学素子を構成し、隣接する当該第２光学素子同士の屈折作用の中心軸が、当該第２の方向にずらして配置され、
前記第１の方向に連続する複数の前記第１光学素子を構成単位とする場合、前記偏向特性は、当該構成単位ごとの出射光束群を、前記第２光学素子群の対応する単一の開口に向けて偏向させるものであり、
前記第２光学素子の前記第２の方向の長さは、前記第１光学素子の当該第２の方向の長さよりも長い、ことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、線状集光装置、定着装置および画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１は、レーザ射出方向に対してほぼ直交する平面上に二次元に配列されたレーザ出力点からそれぞれ断面強度分布および広がり角が略同一なレーザビームを略同一射出方向に出力するレーザダイオードモジュール装置において、二次元に配列されたレーザ出力点からそれぞれ出力されるレーザビーム群の列方向（または行方向）の広がりを補正する第１のレンズと、行方向（または列方向）の広がりを補正する第２のレンズとを備え、各レーザ出力点から出力される広がり角をもったレーザビームをほぼ平行なレーザビーム群にすることを特徴とするレーザダイオードモジュール装置を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１５１７９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、個々の発光素子に集光素子を対応付けする場合に隣接光束が重なると、集光効率の観点で好ましくない。
本発明は、隣接する発光光束の重なりを抑制することが可能な線状集光装置、定着装置および画像形成装置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】
【０００５】
請求項１に記載の発明は、発光面が二方向に配列される発光体と、前記発光体の出射方向に関する位置が互いに異なる第１光学素子群および第２光学素子群と、を備え、前記第１光学素子群は、第１の方向および当該第１の方向とは異なる第２の方向に第１の区分けがされて第１光学素子を構成し、当該第１光学素子の各々は、前記発光体からの入射光束を当該第１の方向に偏向された出射光束にする偏向特性を持ち、当該第２の方向に隣接する第１光学素子同士の当該第１の方向における偏向特性が異なり、前記第２光学素子群は、少なくとも片面に、少なくとも前記第１の方向に第２の区分けがされ、前記第２の方向にパワーを持つ第２光学素子を構成し、隣接する当該第２光学素子同士の屈折作用の中心軸が、当該第２の方向にずらして配置され、前記第１の方向に連続する複数の前記第１光学素子を構成単位とする場合、前記偏向特性は、当該構成単位ごとの出射光束群を、前記第２光学素子群の対応する単一の開口に向けて偏向させるものであり、前記第２光学素子の前記第２の方向の長さは、前記第１光学素子の当該第２の方向の長さよりも長い、ことを特徴とする線状集光装置である。
請求項２に記載の発明は、前記第１光学素子群は、前記第１の方向に区分けされた第１光学素子ごとに前記第１の方向に集光パワーを持ち、当該集光パワーは、前記発光面の一部を構成する中央発光点を前記第２光学素子群の位置に結像するパワーより弱く、当該発光面に一部を構成する周辺発光点の光軸方向光線を当該第２光学素子群の位置に集光するよりも強いことを特徴とする請求項１に記載の線状集光装置である。
請求項３に記載の発明は、記録材に保持された像を定着する定着装置であって、レーザ光が透過可能な回転体と、前記回転体に対向して設けられ、当該回転体との間に接触域を形成すると共に当該接触域にて当該回転体と協働して記録材を移動搬送する対向部材と、前記回転体の外部に設けられ、当該回転体の予め決められた位置に向けてレーザ光を照射するレーザ光照射装置と、を備え、前記レーザ光照射装置は、発光点を集めた発光面が二方向に配列される発光体と、前記発光体の出射方向に関する位置が互いに異なる第１光学素子群および第２光学素子群と、を備え、前記第１光学素子群は、第１の方向および当該第１の方向とは異なる第２の方向に第１の区分けがされて第１光学素子を構成し、当該第１光学素子の各々は、前記発光体からの入射光束を当該第１の方向に偏向された出射光束にする偏向特性を持ち、当該第２の方向に隣接する第１光学素子同士の当該第１の方向における偏向特性が異なり、前記第２光学素子群は、少なくとも片面に、少なくとも前記第１の方向に第２の区分けがされ、前記第２の方向にパワーを持つ第２光学素子を構成し、隣接する当該第２光学素子同士の屈折作用の中心軸が、当該第２の方向にずらして配置され、前記第１の方向に連続する複数の前記第１光学素子を構成単位とする場合、前記偏向特性は、当該構成単位ごとの出射光束群を、前記第２光学素子群の対応する単一の開口に向けて偏向させるものであり、前記第２光学素子の前記第２の方向の長さは、前記第１光学素子の当該第２の方向の長さよりも長い、ことを特徴とする定着装置である。
請求項４に記載の発明は、前記第２光学素子群の集光特性は、前記第１光学素子群において前記第１の区分けがされる前記第１光学素子からの光束を前記第２の方向に概略平行光化するものであることを特徴とする請求項３に記載の定着装置である。
請求項５に記載の発明は、像を形成する像形成手段と、前記像形成手段によって形成された像を記録材上に転写する転写手段と、前記記録材上に転写された像を当該記録材に定着する定着手段と、を含み、前記定着手段は、レーザ光が透過可能な回転体と、前記回転体に対向して設けられ、当該回転体との間に接触域を形成すると共に当該接触域にて当該回転体と協働して記録材を移動搬送する対向部材と、前記回転体の外部に設けられ、当該回転体の予め決められた位置に向けてレーザ光を照射するレーザ光照射装置と、を備え、前記レーザ光照射装置は、発光点を集めた発光面が二方向に配列される発光体と、前記発光体の出射方向に関する位置が互いに異なる第１光学素子群および第２光学素子群と、を備え、前記第１光学素子群は、第１の方向および当該第１の方向とは異なる第２の方向に第１の区分けがされて第１光学素子を構成し、当該第１光学素子の各々は、前記発光体からの入射光束を当該第１の方向に偏向された出射光束にする偏向特性を持ち、当該第２の方向に隣接する第１光学素子同士の当該第１の方向における偏向特性が異なり、前記第２光学素子群は、少なくとも片面に、少なくとも前記第１の方向に第２の区分けがされ、前記第２の方向にパワーを持つ第２光学素子を構成し、隣接する当該第２光学素子同士の屈折作用の中心軸が、当該第２の方向にずらして配置され、前記第１の方向に連続する複数の前記第１光学素子を構成単位とする場合、前記偏向特性は、当該構成単位ごとの出射光束群を、前記第２光学素子群の対応する単一の開口に向けて偏向させるものであり、前記第２光学素子の前記第２の方向の長さは、前記第１光学素子の当該第２の方向の長さよりも長い、ことを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１によれば、第１光学素子群を用いない場合に比べて、隣接する発光光束の重なりを抑制することが可能になる。
請求項２によれば、第１光学素子群の集光パワーが中央発光点を第２光学素子群の位置に結像するパワーより強い場合または周辺発光点の光軸方向光線を第２光学素子群の位置に集光するよりも弱い場合に比べて、集光効率の向上が可能になる。
請求項３によれば、第１光学素子群を用いない場合に比べて、隣接する発光光束の重なりを抑制することが可能になる。
請求項４によれば、概略平行光化しない場合に比べて、第２光学素子群よりも後段の光学系について概略平行光が入射することを前提とした構成とすることができる。
請求項５によれば、第１光学素子群を用いない場合に比べて、隣接する発光光束の重なりを抑制することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本実施の形態が適用される画像形成装置をフロント側から眺めた場合の図である。
【図２】定着装置の概略構成を説明する図である。
【図３】定着装置の集光装置を説明する斜視図である。
【図４】面発光レーザユニットを説明する図である。
【図５】バンドル光学系を説明する斜視図である。
【図６−１】バンドル光学系を説明する斜視図であり、（ａ）はバンドル光学系におけるｎ−１段の集光を説明する図であり、（ｂ）はバンドル光学系におけるｎ段の集光を説明する図である。
【図６−２】バンドル光学系を説明する斜視図であり、（ｃ）はバンドル光学系におけるｎ＋１段の集光を説明する図である。
【図７】バンドル光学系を説明する斜視図である。
【図８】第１光学素子群のノコギリ型光学素子を説明する斜視図である。
【図９】バンドル光束と第２光学素子群のブロックシリンダ素子との対応関係を説明する図である。
【図１０−１】バンドル光束と第２光学素子群のブロックシリンダ素子との対応関係を説明する図であり、（ａ）は２０段目の場合、（ｂ）は１９段目の場合を示す。
【図１０−２】バンドル光束と第２光学素子群のブロックシリンダ素子との対応関係を説明する図であり、（ｃ）は１８段目の場合、（ｄ）は１７段目の場合を示す。
【図１１】バンドル光束と第２光学素子群のブロックシリンダ素子との対応関係を説明する図である。
【図１２−１】バンドル光束と第２光学素子群のブロックシリンダ素子との対応関係を説明する図であり、（ａ）は１６段目の場合、（ｂ）は１５段目の場合を示す。
【図１２−２】バンドル光束と第２光学素子群のブロックシリンダ素子との対応関係を説明する図であり、（ｃ）は１４段目の場合、（ｄ）は１３段目の場合を示す。
【図１３】列単位シリンダの曲率を説明する図であり、（ａ）〜（ｃ）は曲率半径が互いに異なる場合を示す図である。
【図１４】補正シリンダおよび透明ロッドでの集光を説明する図である。
【図１５】縮小投影の物体と像の比較を説明する図である。
【図１６】線状集光装置を説明する斜視図である。
【図１７】シリンダ集光レンズの集光関係を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本実施の形態が適用される画像形成装置１００をフロント側から眺めた場合の図である。
同図に示す画像形成装置１００は、所謂タンデム型の構成を有するものであって、電子写真方式により各色成分のトナー像を形成する複数の画像形成ユニット１０（１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ）を備えている。また、本実施の形態に係る画像形成装置１００では、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＯＭ(Read Only Memory)、ＲＡＭ(Random Access Memory)などを含んで構成され、画像形成装置１００を構成する各装置および各部の動作を制御する制御部が設けられている。トナー像は像の一例である。
【０００９】
また、画像形成装置１００は、各画像形成ユニット１０にて形成された各色成分トナー像が順次転写（一次転写）されると共にこの各色成分トナー像を保持する中間転写ベルト２０と、中間転写ベルト２０上の各色成分トナー像を矩形状に形成された記録材Ｐに一括転写（二次転写）する二次転写装置３０と、を備えている。記録材Ｐは、紙やフィルム等の定着対象メディアである。
中間転写ベルト２０は像形成手段の一例であり、二次転写装置３０は転写手段の一例である。
【００１０】
また、画像形成装置１００には、記録材Ｐを供給する用紙供給装置４０が設けられている。また、用紙供給装置４０と二次転写装置３０との間には、用紙搬送経路上に位置する記録材Ｐを搬送する搬送ロール４１が複数設けられている。
また、本実施の形態では、二次転写装置３０により記録材Ｐ上に二次転写された画像を記録材Ｐに定着させる定着装置５０が設けられている。さらに、二次転写装置３０と定着装置５０との間には、二次転写装置３０を通過した記録材Ｐを定着装置５０へ搬送する搬送装置４２が設けられている。
定着装置５０は、定着手段の一例である。
【００１１】
ここで、画像形成部の一部として機能する画像形成ユニット１０の各々は、回転可能に取り付けられた感光体ドラム１１を備えている。また、感光体ドラム１１の周囲には、感光体ドラム１１を帯電する帯電装置１２と、感光体ドラム１１を露光して静電潜像を書き込む露光装置１３と、感光体ドラム１１上の静電潜像をトナーにより可視像化する現像装置１４と、が設けられている。さらに、感光体ドラム１１上に形成された各色成分トナー像を中間転写ベルト２０に転写する一次転写装置１５と、感光体ドラム１１上の残留トナーを除去するドラム清掃装置１６と、が設けられている。
【００１２】
中間転写ベルト２０は、複数本のロール部材２１、２２、２３、２４、２５、２６に掛け渡され、回転するように設けられている。これらのロール部材２１〜２６のうち、ロール部材２１は、中間転写ベルト２０を駆動するようになっている。また、ロール部材２５は、中間転写ベルト２０を挟んで二次転写ロール３１に対向配置されており、これら二次転写ロール３１およびロール部材２５によって二次転写装置３０が構成されている。
なお、中間転写ベルト２０を挟んでロール部材２１と対向する位置には、中間転写ベルト２０上の残留トナーを除去するベルト清掃装置２７が設けられている。
【００１３】
図２は、定着装置５０の概略構成を説明する図である。
図２に示すように、本実施の形態では、定着装置５０は、光束Ｂｍを透過可能な透明材料にて円柱状に構成される回転可能な透明ロッド５１と、接触域が形成されるように透明ロッド５１に対向して設けられ、透明ロッド５１と協働して記録材Ｐを移動搬送する対向ロール５２と、を備えている。
また、定着装置５０は、画像が転写される記録材Ｐの領域全幅にわたる線状領域（狭い集光幅）に集光するレーザ光ないし光束Ｂｍを透明ロッド５１に入射する集光装置（線状集光装置）５３を備えている。透明ロッド５１は回転体の一例であり、対向ロール５２は対向部材の一例であり、集光装置５３はレーザ光照射装置の一例である。
定着装置５０は、集光装置５３からの線状領域に集光された光束Ｂｍで記録材Ｐのトナーを直接加熱し、溶着定着するレーザ定着装置である。なお、線状領域の幅を狭くすることで、集光効率が向上すると共に、定着部分が速やかに冷やされる。
【００１４】
透明ロッド５１における透明は、光束Ｂｍの波長域において透過率が高いことを意味し、光束Ｂｍを透過するものであればよく、光利用効率等の観点からすれば、透過率が高ければ高いほどよい。例えば９０％以上、望ましくは９５％以上がよい。
また、対向ロール５２は、例えばアルミニウム、ステンレス鋼、ニッケル等をメッキした銅板等により構成されており、透明ロッド５１との間に予め決められた加圧力が作用するように配置されている。これにより、透明ロッド５１と対向ロール５２との間に接触域が形成される。
【００１５】
図３は、定着装置５０の集光装置５３を説明する斜視図である。
図３に示すように、集光装置５３は、光束Ｂｍを発する発光体の一例としての面発光レーザユニット６１と、面発光レーザユニット６１から発光された光束Ｂｍを、第１の方向の一例としての主方向ＭＤへの広がりを制限する第１光学素子群６２と、第１光学素子群６２からの光束Ｂｍを、第２の方向の一例としての副方向ＳＤにコリメートする第２光学素子群６３と、を含んで構成されている。光束Ｂｍの副方向ＳＤへの広がりは、第１光学素子群６２で制限されることがなく、図３の第２光学素子群６３入射位置の各光線矢印の上下の広がりに示すように副方向ＳＤに広がった後、コリメートされる。集光装置５３において、第１光学素子群６２および第２光学素子群６３は、面発光レーザユニット６１の出射方向に関する位置が互いに異なる。より具体的には、面発光レーザユニット６１と第２光学素子群６３との間に、第１光学素子群６２を配置している。
また、集光装置５３は、第２光学素子群６３の後段に位置し、透明ロッド５１の出射側表面に集光する場合の透明ロッド５１の収差特性を補正する非球面シリンダーレンズである補正シリンダ６４を含んで構成されている。
なお、主方向ＭＤは、線状領域の長さ方向と略同じ方向であり、また、副方向ＳＤは、記録材Ｐの搬送方向と略同じ方向であるということができる（図２参照）。
【００１６】
以下、集光装置５３の各構成について説明する。
図４は、面発光レーザユニット６１を説明する図である。
図４に示すように、面発光レーザユニット６１は、エリア状の発光素子アレイであり、発光面の一例としての発光素子チップ６１ａがギャップをあけて二次元ないし二方向に配列されることで構成している。本実施の形態では、発光素子チップ６１ａの外形は、０．９ｍｍ×０．５ｍｍであり、そのギャップは、図４における上下方向が１．０ｍｍで、左右方向が０．８ｍｍである。上下方向における隣接チップ間隔は１．９ｍｍである。また、本実施の形態では、同図における上下方向のチップ段として２０段が配列されている。
【００１７】
かかる発光素子チップ６１ａは、複数の発光素子ないし発光点６１ｂを集めたものであり、具体的には、発光点６１ｂが稠密に並べられて構成されている。すなわち、発光点６１ｂを二次元配列して発光素子チップ６１ａが形成され、さらに発光素子チップ６１ａを二次元配列して面発光レーザユニット６１が形成されている。
かかる発光素子チップ６１ａは、第１光学素子群６２の後述するノコギリ型光学素子と一対一に対応している。
【００１８】
なお、本実施の形態では、発光素子チップ６１ａは、高出力の端面発光レーザではなく面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）であることから、発光点数でパワーを確保するための構成を採用する。そのため、パワーレーザ代替にするために、集光ロスが抑制されるように、第１光学素子群６２および第２光学素子群６３によって線状領域に集光させる構成にしている。面発光レーザユニット６１の光束を面からライン（線状）に集光させている。
【００１９】
ここで、面発光レーザユニット６１の出射光の集光について説明する。上述した面発光レーザユニット６１における集光として、面発光レーザユニット６１の全体を縮小結像する場合と、発光素子チップ６１ａ単位にて縮小結像する場合と、発光素子チップ６１ａ内の発光点６１ｂをコリメートする場合と、が考えられる。
面発光レーザユニット６１全体を縮小結像する場合、縮小倍率１／５０とするには、倍率と角度の関係から、ｕ前／ｕ後の角度比を１／５０にする必要があり、ｕ後を０．５程度までとってもＮＡが０．０１程度までしかとることができなくなり集光効率が低下する。
また、発光点６１ｂを個別にコリメートする場合、ＮＡ０．０５の５０μｍ間隔の各ビームを、発光素子チップ６１ａに近い位置のレンズアレイでビーム重なりがないようにコリメートするには、発光素子チップ６１ａから５００μｍの位置にレンズアレイを置く必要があり、レンズの位置ずれに対して光軸の傾きが生じ集光位置が敏感に変化する。
その一方で、発光素子チップ６１ａ単位にレンズアレイでコリメートし後段レンズで集光すると、上述の不具合がなく、縮小倍率１／３（発光チップ６１ａのサイズと、目標集光幅の比で決まる）の確保が容易になる。ただし、複数のコリメート光束を後段レンズで集光するには、後段レンズの焦点距離を極端に短くできないことから、縮小倍率に対応するｕ前／ｕ後の角度比を確保するために、レンズアレイまでの距離を１００ｍｍ近くとる必要があり、後述するように、隣接素子間の光束が重なって出射ビームをけることがないようにする必要がある。
【００２０】
図５、図６−１、図６−２および図７は、バンドル光学系を説明する斜視図であり、図５、図６−１および図６−２は、光路方向に見た場合を図示し、図７は、光路方向とは反対の方向に見た場合を図示する。図６−１の（ａ）、（ｂ）および図６−２の（ｃ）は、図５に示すバンドル光学系における段ごとの集光を説明する概略図である。
ここにいうバンドル光学系は、隣接光束の重なりを回避するための光学系であり、第１光学素子群６２および第２光学素子群６３を包含する。すなわち、バンドル光学系は、第１光学素子群６２で主方向ＭＤに光束をバンドルして第２光学素子群６３のブロックシリンダ素子に集光し、面発光レーザユニット６１の副方向ＳＤに関して違う発光素子チップ６１ａの段ごとに、主方向ＭＤおよび副方向ＳＤにずれた別のブロックシリンダ素子に集光位置を変えて光束分離することで、隣接する段の光束の重なりを回避する。
【００２１】
より具体的に説明する。図５に示すバンドル光学系において、第１光学素子群６２は、同一列中の各発光点６１ｂの光束に対し、主方向ＭＤの広がりを制限して第２光学素子群の開口に導く。第１光学素子群６２は、主方向ＭＤおよび副方向ＳＤにブロック分け（第１の区分けの一例）されて第１光学素子を構成する。すなわち、第１光学素子群６２は、図５、図６−１および図６−２に図示される入射側の列単位シリンダと、図７に図示される出射側のノコギリ型光学素子と、で構成される。ノコギリ型光学素子は、ブロックシリンダ素子への偏向を変えるためのフレネルレンズ状ノコギリ型光学素子である。このような列単位シリンダおよびノコギリ型光学素子により、面発光レーザユニット６１からの入射光束が主方向ＭＤに偏向された出射光束になる偏向特性が実現される。また、ノコギリ型光学素子により、副方向ＳＤに隣接する第１光学素子同士の主方向ＭＤにおける偏向特性が異なる。これにより、面発光レーザユニット６１からの光束は段ごとに第２光学素子群６３に集光される。図５、図６−１および図６−２に図示される光線矢印は、煩雑さを避けるため、代表的な発光点のみである。また、副方向ＳＤの光束の広がりは、第１光学素子で制限されずに、上下方向の広がりが残っていることを示している。この光束の副方向ＳＤの広がりは、第２光学素子群６３のブロックシリンダ素子により、コリメート光束に変換される。
【００２２】
第２光学素子群６３は、ブロックシリンダ素子のアレイである。第２光学素子群６３は、主方向ＭＤのブロック分け（第２の区分けの一例）または、主方向ＭＤおよび副方向ＳＤのブロック分け（第２の区分けの一例）がされた単一の第２光学素子（ブロックシリンダ素子）により構成される。
かかる第２光学素子は、少なくとも片面に構成されるものであり、副方向ＳＤにパワーを持ち、対応する発光素子チップ６１ａからの副方向ＳＤに発散する光束を、コリメート光束に変換する。この機能のため、隣接する第２光学素子間で、屈折作用の中心軸（シリンダー面の場合は母線に相当する）の位置を、各第２光学素子に対応する発光素子チップ６１ａの高さ（副方向ＳＤにおける位置）の差の分、ずらしている。片面に構成する場合は、両面の場合に比べて製造コストが低減され、また光学的な条件が緩やかになる。その一方で、両面に構成する場合は、片面の場合に比べてカーブが緩やかになる。
【００２３】
図５に示すように、第１光学素子群６２の列単位シリンダは副方向ＳＤに延びるように形成され、面発光レーザユニット６１における同一列の各発光点光束を主方向ＭＤの広がりを制限する。
また、図５〜図７に示すように、第１光学素子群６２のノコギリ型光学素子は、副方向ＳＤに関して隣接する発光素子チップ６１ａの光束が互いに重ならないよう、副方向ＳＤにおける位置（高さ位置）が同じである発光素子チップ６１ａの群（すなわち同じ段）ごとに光束をバンドルし（バンドル光束）、対応させた第２光学素子群６３の開口６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄに向けて主方向ＭＤに集光する。すなわち、副方向ＳＤに関して互いに異なる位置に配列されたｎ−１段、ｎ段、ｎ＋１段の各発光素子チップ６１ａの光束は、第１光学素子群６２によって、第２光学素子群６３の主方向ＭＤに関して異なる開口に導かれる。
【００２４】
詳細には、図６−１（ａ）には、発光素子チップ６１ａを二次元配置した面発光レーザユニット６１におけるｎ−１段目の発光素子チップ６１ａからの光束の集光が図示されている。また、同図（ｂ）には、ｎ段目の発光素子チップ６１ａからの光束の集光が図示され、図６−２（ｃ）には、ｎ＋１段目の発光素子チップ６１ａからの光束の集光が図示されている。
すなわち、ｎ−１段目の発光素子チップ６１ａの光束は、図６−１（ａ）に示すように、第１光学素子群６２のノコギリ型光学素子により、第２光学素子群６３の開口６３ａに集光する。また、同図（ｂ）に示すように、ｎ段目の発光素子チップ６１ａの光束は第２光学素子群６３の開口６３ｂに集光する。また、図６−２（ｃ）に示すように、ｎ＋１段目の発光素子チップ６１ａの光束は第２光学素子群６３の開口６３ｃに集光する。このように、副方向ＳＤに関して異なる発光素子チップ６１ａ群からの光束は、それぞれ対応する別々のブロックシリンダ素子に集光される。
なお、図６−２（ｃ）では、ｎ＋１段目の発光素子チップ６１ａの光束は、主方向ＭＤに関する位置に応じて開口６３ｃに集光し、また、開口６３ｃ以外の開口６３ｄに集光する。
また、面発光レーザユニット６１においてすべての発光素子チップ６１ａが一括発光するものであるが、一部の発光素子チップ６１ａを発光させる態様も考えられる。
【００２５】
第１光学素子群６２の第１光学素子と第２光学素子群６３の第２光学素子との間の副方向ＳＤの長さ関係について説明すると、図７に示すように、第２光学素子の高さＨ２は、第１光学素子の高さＨ１よりも高い。言い換えると、第２光学素子群６３の単位光学素子の副方向ＳＤ長さは、第１光学素子群６２の副方向ＳＤ長さよりも大きい。結像倍率の確保のためには、第２光学素子群６３を第１光学素子群６２に対して発光素子の出射光軸方向の後方に配置させる必要がある。第１光学素子群６２の出射光軸方向の位置よりも副方向ＳＤに広がった出射光束に対し、Ｈ２をＨ１よりも長くすることで、このような構成でない場合と比較して集光効率を増す。
【００２６】
第１光学素子群６２のノコギリ型光学素子についてより詳細に説明する。
図８は、第１光学素子群６２のノコギリ型光学素子を説明する斜視図であり、光路方向に関し図７の場合と同じ方向から見下ろす概略図であり、ノコギリ型光学素子について図７よりも詳細な図である。なお、図８では、面発光レーザユニット６１におけるｎ＋１段目の発光素子チップ６１ａを図示したものであり、また、発光素子チップ６１ａの発光点６１ｂのうち中央に位置する発光点（中央発光点）からの発散光束を実線で示している。また、ｎ段目からの光束を点線（短い線の破線）で示し、ｎ−１段目からの光束を一点鎖線で示し、ｎ−２段目からの光束を破線（長い線の破線）で示す。
図８に示すように、中央発光点からの発散光束は、第１光学素子群６２の第１面（入射側の面）の列単位シリンダにより、主方向ＭＤに発散特性が軽減され、第２面（出射側の面）のノコギリ型光学素子により、第２光学素子群６３の対応するブロックシリンダ素子に向け偏向集光される（バンドルされる）。
【００２７】
第１光学素子群６２において、副方向ＳＤに関する同じ位置（同じ段）で主方向ＭＤに連続する複数の第１光学素子は、同じグループの場合、対応するブロックシリンダ素子が同じになり、異なるグループの場合は、対応するブロックシリンダ素子が異なる。すなわち、副方向ＳＤに関する同じ位置（同じ段）で主方向ＭＤに連続したグループにある第１光学素子は、対応するブロックシリンダ素子が同じになる。同じ段であってもグループが異なる第１光学素子は、１周期異なるブロックシリンダ素子に偏向集光される。
言い換えると、主方向ＭＤに連続する複数の第１光学素子をグループ（構成単位）とし、第１光学素子の主方向ＭＤ偏向特性として、各グループ単位の出射光束群を、対応する第２光学素子開口に向けて偏向させる。すなわち、主方向ＭＤに連続する複数の第１光学素子を構成単位とすると、かかる構成単位ごとの出射光束群が、単一のブロックシリンダ素子に偏向集光される。構成単位ごとに対応するブロックシリンダ素子が異なる。
【００２８】
より具体的には、図８に示すように、面発光レーザユニット６１の例えばｎ＋１段目の発光素子チップ６１ａからの発散光束は、第１光学素子群６２において、入射側の列単位シリンダで主方向ＭＤに発散特性が軽減され、出射側のノコギリ型光学素子により、第２光学素子群６３の対応するブロックシリンダ素子に向けて偏向集光される。
このように、第１光学素子群６２の列単位シリンダは、入射光を主方向ＭＤに発散特性を軽減した出射光束にする特性を持つ。また、第１光学素子群６２の隣接するノコギリ型光学素子は、主方向の偏向特性が互いに異なる。
【００２９】
すなわち、同じ段で同じグループの第１光学素子は、単一のブロックシリンダ素子に偏向集光される。図８に示すように、例えば、ｎ＋１段目の同じグループからの光束は、第２光学素子群６３の開口６３ｃに集光され（実線参照）、ｎ段目の同じグループからの光束は開口６３ｂに集光される（破線参照）。また、ｎ−１段目の同じグループの光束は開口６３ａに集光され、ｎ−１段目の他のグループの光束は別の開口６３ｚに集光される。また、ｎ−２段目の同じグループの光束は開口６３ｙに集光される。
このように、同じ段であってもグループが異なると、違うブロックシリンダ素子に偏向集光される。グループが違うものは、１周期異なるブロックシリンダ素子に偏向集光される。図に示す各グループからの光束は、煩雑さをさけるために、同じグループに含まれる光束のうちの代表的なもののみを示した。
【００３０】
次に、バンドル光束と第２光学素子群６３のブロックシリンダ素子との対応関係について説明する。すなわち、面発光レーザユニット６１からの光束が第１光学素子群６２により主方向ＭＤに偏向されて第２光学素子群６３のブロックシリンダ素子に集光する場合の、バンドル光束とブロックシリンダ素子との対応関係を説明する。
図９、図１０−１、図１０−２、図１１、図１２−１、図１２−２は、バンドル光束と第２光学素子群６３のブロックシリンダ素子との対応関係を説明する図である。これらの図では、面発光レーザユニット６１が左右方向に配列する発光素子チップ６１ａを上下方向に２０段にエリア状に配置した場合を示すものであり、また、第２光学素子群６３については、副方向ＳＤ５段に分割した場合を示すものである。なお、図１０−１および図１０−２を「図１０」ということがあり、また、図１２−１および図１２−２を「図１２」ということがある。
より詳細には、図９は、上４段（２０段目〜１７段目）の光束偏向と対応するブロックシリンダ素子を説明するものであり、図１０（ａ）は、２０段目の場合の対応関係にクローズアップしたものである。同図（ｂ）では、１９段目の場合の対応関係にクローズアップし、同図（ｃ）では、１８段目の場合の対応関係にクローズアップし、同図（ｄ）では、１７段目の場合の対応関係にクローズアップしたものである。
そして、図１１は、次の４段（１６段目〜１３段目）の光束偏向と対応するブロックシリンダ素子を説明するものである。図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ、１６段目、１５段目、１４段目、１３段目の場合の対応関係にクローズアップしたものである。
なお、面発光レーザユニット６１においてすべての発光素子チップ６１ａが一括発光するものであるが、一部の発光素子チップ６１ａを発光させる態様も考えられる。
【００３１】
とりわけ図９または図１１に示すように、バンドル光束が全２０段における１段ごとに集光位置が斜め下にずれるように光束偏向される。このため、第２光学素子群６３のブロックシリンダ素子（以下「素子」と略す）６２０Ｂ等は、主方向ＭＤおよび副方向ＳＤにずれるように配列している。素子６２０Ｂの主方向ＭＤ隣りの素子６１９Ｂは副方向ＳＤにずれている。同じく、素子６１８Ｃ、６１７Ｃは、順に副方向ＳＤにずれている。
また、素子６２０Ｂの副方向ＳＤ隣りの素子６１５Ｂに対し、素子６１５Ｂの主方向ＭＤ隣りの素子６１４Ｂが副方向ＳＤにずれ、かつ、素子６１３Ｃ、６１２Ｃも副方向ＳＤにずれている。
なお、図９〜図１２では、面発光レーザユニット６１を部分的に図示しているに過ぎず、主方向ＭＤおよび副方向ＳＤに関して図示を省略している。
【００３２】
バンドル光束とブロックシリンダ素子との対応関係についてより具体的に説明する。
面発光レーザユニット６１の２０段目では、図１０（ａ）に示す場合、１６本のバンドル光束が素子６２０Ｂに偏向される。同図（ｂ）に示す１９段目の場合、４本のバンドル光束が素子６１９Ａに偏向され、１２本のバンドル光束が素子６１９Ｂに偏向される。同図（ｃ）に示す１８段目の場合、８本のバンドル光束が素子６１８Ａおよび素子６１８Ｃにそれぞれ偏向され、同図（ｄ）に示す１７段目の場合、１２本のバンドル光束が素子６１７Ｂに偏向され、４本のバンドル光束が素子６１７Ｃに偏向される。
【００３３】
続けて説明すると、図１２（ａ）に示す１６段目の場合、１６本のバンドル光束が素子６１６Ｂに偏向される。また、同図（ｂ）に示す１５段目の場合は、１６本のバンドル光束が素子６１５Ｂに偏向され、同図（ｃ）に示す１４段目の場合、４本のバンドル光束が素子６１４Ａに偏向され、１２本のバンドル光束が素子６１４Ｂに偏向される。また、同図（ｄ）に示す１３段目の場合には、８本のバンドル光束が素子６１３Ａおよび素子６１３Ｃにそれぞれ偏向される。
このように、面発光レーザユニット６１の段ごとのバンドル光束は、第１光学素子群６２によって、第２光学素子群６３の対応するブロックシリンダ素子に偏向される。
【００３４】
ここで、第１光学素子群６２において主方向ＭＤの広がりを制限する列単位シリンダの曲率（曲率半径）について説明する。
図１３は、列単位シリンダの曲率を説明する図である。同図の（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、曲率半径が互いに異なる場合を示す。
図１３（ａ）に示す曲率が強い場合（ｒ＝４ｍｍ）には、面発光レーザユニット６１の発光素子チップ６１ａからの中心光束は、第２光学素子群６３の列単位シリンダにより主方向ＭＤの広がりが絞れるものの、発光素子チップ６１ａの左右端の光線（二点鎖線で図示）が、後述するように、列単位シリンダで強く屈折されることで、第２光学素子群６３のブロックシリンダ素子の開口ぎりぎりに入射する。このため、アライメントがずれる場合には、開口に入らなくなってしまい、集光ロスが発生してしまう。
【００３５】
その一方で、図１３（ｃ）に示す曲率が弱い場合（ｒ＝２０ｍｍ）では、左右端の光束が丁度開口中央に入射するものの、光束全体は広がってしまう。上述の同図（ａ）の場合と比べてアライメントにはロバストであるが、集光効率が低下してしまう。
【００３６】
このように、図１３（ａ）に示すように、列単位シリンダの曲率（主方向の集光パワーの一例）が強く、中心発光点が第２光学素子群６３のブロックシリンダ素子位置で結像するようにすると、左右の周辺発光点の光軸方向光線は、強く屈折され、ブロックシリンダ素子のはるか手前で交わったあと、ブロックシリンダ素子の周辺付近に入射する。面発光レーザユニット６１における発光素子チップ６１ａの位置ずれによって光線がはずれることがあり、アライメントに敏感になり過ぎる。
逆に、図１３（ｃ）に示すように、左右周辺発光点からの光軸方向光線を、ブロックシリンダ素子の位置で交わるようにすると、中心発光点からの発散光束に対する収束パワーないし集光パワーが不足し、入射効率が低下する。
【００３７】
これに対し、図１３（ｂ）の場合は、曲率が同図（ａ）の場合と（ｃ）の場合の間の値であり、ｒ＝６ないし９ｍｍである。図１３（ｂ）に示す場合は、アライメントに強い曲率であり、かかる曲率の値を採用できる。ただし、集光効率を確保するためには、ブロックシリンダ素子は４チップ分（約５ｍｍ）程度の開口幅ｗが必要になる。言い換えると、開口幅ｗを４チップ分程度とすることで、チップ左右端の光線に対し比較的狭い範囲に入射させながら集光効率が確保される。
このように、列単位シリンダの曲率は、発光素子チップ６１ａの中心発光点（実線）を第２光学素子群６３の位置に結像するパワーよりも弱く、発光素子チップ６１ａの周辺発光点の光軸方向光線（二点鎖線）を、第２光学素子群６３の位置に集光する条件よりも強くするとよい。
【００３８】
図１４は、補正シリンダ６４および透明ロッド５１での集光を説明する図である。同図では、説明の便宜上、着目する２つの発散光束Ｌ２を図示している。
上述したように、面発光レーザユニット６１の発光点６１ｂからの発散光束は、第２光学素子群６３でコリメートされる。すなわち、図１４に示すように、２つの発散光束Ｌ２は、第２光学素子群６３において互いに別個のブロックシリンダ素子に入射され、概略コリメートされた光束Ｌ３になり、そして、集光レンズにより線状領域に集光される。
【００３９】
図１５は、縮小投影の物体と像の比較を説明する図である。同図では、説明の便宜上、面発光レーザユニット６１において、１つの発光素子チップ６１ａの中心位置の発光点６１ｂａの光束と両端位置の発光点６１ｂｂの光束とを図示している。
光束をバンドル分割して、隣接する光束の重なりを回避し、ブロックシリンダ素子までの距離を確保することで、縮小倍率を確保し、同一の発光素子チップ６１ａ内からの上下端の各発散光束が、１／３サイズに縮小結像集光する。すなわち、図１５に示すように、発光素子チップ６１ａにおける発光点６１ｂｂ間をＳとすると、集光位置ではＳ／３になり、ブロックシリンダ素子の効果により１／３サイズに縮小結像されて集光幅（狭い集光幅）が得られる。
【００４０】
面発光レーザユニット６１の光束を線状領域に集光する上述の光学系を、定着装置５０の集光装置５３に適用する場合のほか、線状集光装置７０として用いることが考えられる。
図１６は、線状集光装置７０を説明する斜視図であり、集光装置５３を説明する図３に対応するものである。
図１６に示すように、線状集光装置７０は、面発光レーザユニット７１、第１光学素子群７２、第２光学素子群７３およびシリンダ集光レンズ７４を含んで構成されている。かかる面発光レーザユニット７１は、集光装置５３の面発光レーザユニット６１に対応するものであり、その詳細な説明を省略する。また、線状集光装置７０の第１光学素子群７２および第２光学素子群７３は、集光装置５３の第１光学素子群６２および第２光学素子群６３に対応するものであり、その詳細な説明を省略する。
【００４１】
線状集光装置７０において、第２光学素子群７３の副方向ＳＤ集光特性として、面発光レーザユニット７１に対応の発光点６１ｂ（図４参照）からの発散光束を、副方向ＳＤにコリメートするようにすると、主方向ＭＤにグループ化された範囲の光束が概略副方向ＳＤにコリメートされ、後段にシリンダ集光レンズ７４を置くことで、線状領域に集光される。
【００４２】
図１７は、シリンダ集光レンズ７４の集光関係を説明する図であり、集光装置５３を説明する図１４に対応するものである。
図１７に示すように、２つの発散光束Ｌ２は、第２光学素子群７３において互いに別個のブロックシリンダ素子に入射され、概略コリメートされた光束Ｌ３になり、そして、シリンダ集光レンズ７４により線状領域に集光される。
【００４３】
なお、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態には限定されない。本発明の精神及び範囲から逸脱することなく様々に変更したり代替態様を採用したりすることが可能なことは、当業者に明らかである。
【符号の説明】
【００４４】
２０…中間転写ベルト、３０…二次転写装置、５０…定着装置、５１…透明ロッド、５２…対向ロール、５３…集光装置、６１…面発光レーザユニット、６１ａ…発光素子チップ、６１ｂ…発光点、６２…第１光学素子群、６３…第２光学素子群、１００…画像形成装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６−１】
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【図６−２】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０−１】
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【図１０−２】
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【図１１】
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【図１２−１】
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【図１２−２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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