JP2009202579A - ラインヘッド用レンズアレイ、ラインヘッドおよび画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のレンズ行の間で像面までの距離に差が生じた場合であっても、像面に対して良好なスポットを形成することを可能とする技術を提供する。
【解決手段】複数の発光素子をグループ化した発光素子グループを有するラインヘッドの発光素子グループからの光が入射するレンズが第１方向に複数並んだレンズ行が、第１方向に直交もしくは略直交する第２方向に複数配されており、第３方向で当該レンズに対向する像面に向けて入射光を射出し、レンズのレンズ面は自由曲面形状を有しており、レンズ面は第３方向において複数の焦点を持つことを特徴とするラインヘッド用レンズアレイ。
【選択図】図１１

Description

この発明は、第１発光素子および第２発光素子から発光された光をそれぞれ第１レンズおよび第２レンズにより所定面に結像するラインヘッド、当該ラインヘッドを用いた画像形成装置およびラインヘッドに適したレンズアレイに関するものである。

例えば特許文献１に記載があるように、複数のレンズを並べたレンズアレイが従来から提案されており、かかるレンズアレイは、発光素子からの光ビームを像面に結像するラインヘッド（特許文献１における光情報書込み装置）に用いることができる。つまり、同特許文献のラインヘッドでは、複数の発光素子をグループ化した発光素子グループ毎にレンズが設けられており、発光素子グループからレンズに入射してきた光が結像されて、像面にスポットが形成される。

特開平２−４５４６号公報

ところで、特許文献１に記載の装置では、ラインヘッドを構成するレンズアレイが感光体に対向しながら近接配置されている。このため、レンズアレイと感光体の間隔が予め設定した値からずれると、感光体表面にスポットを良好に形成することが困難となる。また、レンズアレイを構成するレンズの間で、感光体表面までの距離が相互に異なると、一部のスポットを良好に形成することができたとしても、残りのスポットを良好に形成することが困難となる。また、このようなラインヘッドを用いて画像形成を行った場合、画像品質の劣化を招いてしまう。

この発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、所定面に複数のスポットを良好に形成することができるラインヘッド、当該ラインヘッドを用いて高品質な画像を形成することができる画像形成装置、および当該ラインヘッドに適したラインヘッド用レンズアレイを提供することを目的とする。

この発明にかかるラインヘッドは、上記目的を達成するため、第１発光素子と第２発光素子を有するヘッド基板と、前記第１発光素子から発光された光を所定面に結像する第１正レンズと、前記第２発光素子から発光された光を前記所定面に結像する第２正レンズとを有するレンズアレイとを備え、前記第１正レンズおよび前記第２正レンズは自由曲面形状のレンズ面を有し、当該レンズ面は焦点距離が異なる焦点を有することを特徴としている。

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、潜像が形成される潜像担持体と、第１発光素子と第２発光素子を有するヘッド基板と、前記第１発光素子から発光された光を前記潜像担持体に結像する第１正レンズと、前記第２発光素子から発光された光を前記潜像担持体に結像する第２正レンズとを有するレンズアレイとを備え、前記第１正レンズおよび前記第２正レンズは自由曲面形状のレンズ面を有し、当該レンズ面は焦点距離が異なる焦点を有することを特徴としている。

さらに、この発明にかかるラインヘッド用レンズアレイは、上記目的を達成するため、発光素子から発光された光を所定面に結像する第１正レンズと、前記発光素子とは異なる発光素子から発光された光を前記所定面に結像する第２正レンズと、を備え、前記第１正レンズおよび前記第２正レンズは自由曲面形状のレンズ面を有し、当該レンズ面は焦点距離が異なる焦点を有することを特徴としている。

このように構成された発明（ラインヘッド用レンズアレイ、ラインヘッド、画像形成装置）では、第１発光素子および第２発光素子から発光された光はそれぞれ第１正レンズおよび第２正レンズにより潜像担持体表面などの所定面に結像される。こうして複数のスポットが所定面に形成される。ところで、レンズアレイと所定面の距離が変動したり、第１正レンズおよび第２正レンズと所定面との距離の間で差が生じることがある。そして、第１正レンズおよび第２正レンズを従来技術と同様に単焦点レンズで構成した場合には、上記した距離変動や距離の差が発生すると、スポット位置や形状などが変化して所定面上にスポットを良好に形成することができない。これに対し、本発明では、第１正レンズおよび第２正レンズは自由曲面形状のレンズ面を有しており、しかも各レンズ面は互いに異なる複数の焦点を有している。したがって、各発光素子から発光された光は所定面近傍の複数位置で結像される。その結果、上記した距離変動や距離の差が発生した場合であっても、所定面に対して良好なスポットを形成することが可能となっている。

ここで、
前記第１正レンズおよび前記第２正レンズと異なるレンズが、前記第１レンズおよび前記第２レンズが配設される第１方向に直交もしくは略直交する第２方向に配設されるようにレンズアレイを構成してもよい。このようにレンズを２次元的に配置することで複数のスポットを所定面に対して密集して結像することができ、より高い解像度で露光処理を行うことができる。

また、前記第正１レンズおよび前記第２正レンズは同一のレンズ形状の前記レンズ面を有するようにラインヘッド用レンズアレイを構成しても良い。なんとなれば、ラインヘッド用レンズアレイの構成の簡素化あるいは低コスト化を実現することができるからである。

また、前記第１正レンズおよび前記第２正レンズは光硬化性樹脂により形成されても良い。つまり、光硬化性樹脂は光を照射することで硬化する。したがって、この光硬化性樹脂によりレンズを形成することで、簡便にラインヘッド用レンズアレイを製造することができるため、ラインヘッド用レンズアレイのコストを抑制することが可能となる。

また、ガラス基板に対して第１正レンズおよび第２正レンズが形成されても良い。つまり、ガラスは線膨張係数が比較的小さい。したがって、ガラス基板に第１正レンズおよび第２正レンズを形成することで、温度変化によるレンズアレイの変形を抑制することができ、温度に依らず良好な露光が実現可能となる。

以下では、最初に本明細書で用いる用語について説明する（「Ａ．用語の説明」の項参照）。この用語の説明に続いて、本発明の実施形態について説明する（「Ｂ．実施形態」の項等参照）。

Ａ．用語の説明
図１および図２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、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に直交あるいは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。

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１および図２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からの光ビームが該発光素子グループ２９５に対応するレンズＬＳにより結像されて、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。

また、図２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、副走査方向ＳＤに互いに隣接する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、主走査方向ＭＤに互いに隣接する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。

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、幅方向ＬＴＤに互いに隣接する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、長手方向ＬＧＤに互いに隣接する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。

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、幅方向ＬＴＤに互いに隣接する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、長手方向ＬＧＤに互いに隣接する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。

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、幅方向ＬＴＤに互いに隣接する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、長手方向ＬＧＤに互いに隣接する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。

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、副走査方向ＳＤに互いに隣接する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、主走査方向ＭＤに互いに隣接する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。

Ｂ．実施形態
図３は本発明の適用対象であるラインヘッドを装備した画像形成装置の一例を示す図である。また、図４は図３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３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。

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３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。

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。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に直交もしくは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３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。

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。

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おり、ラインヘッド２９の長手方向は主走査方向ＭＤと略平行となっている。ラインヘッド２９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の表面に対して光が照射されて、該表面に静電潜像が形成される。

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。

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。

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。

転写ベルトユニット８は、駆動ローラ８２と、図３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３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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

図５は、本実施形態におけるラインヘッドの概略を示す斜視図である。また、図６は、図５に示したラインヘッドの幅方向部分断面図であり、レンズの光軸に平行な断面である。上述した通り、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、互いに直交もしくは略直交している。後述するように、このラインヘッド２９では、ヘッド基板２９３に複数の発光素子が形成されており、各発光素子は感光体ドラム２１の表面に向けて光ビームを射出する。そこで、本明細書では、長手方向ＬＧＤおよび幅方向ＬＴＤに直交する方向であって、発光素子から感光体ドラム表面に向う方向を、光ビームの進行方向Ｄoaとする。この光ビームの進行方向Ｄoaは、後述する光軸ＯＡと平行もしくは略平行である。

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。

ケース２９１の内部には、ヘッド基板２９３、遮光部材２９７、および２枚のレンズアレイ２９９（２９９Ａ，２９９Ｂ）が配置されている。ヘッド基板２９３の表面２９３−hにはケース２９１の内部が当接する一方、ヘッド基板２９３の裏面２９３−tには裏蓋２９１３が当接している。この裏蓋２９１３は、固定器具２９１４によりヘッド基板２９３を介してケース２９１内部に押圧されている。つまり、固定器具２９１４は、裏蓋２９１３をケース２９１内部側（図６における上側）に押圧する弾性力を有しており、かかる弾性力により裏蓋が押圧されることで、ケース２９１の内部が光密に（換言すれば、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）密閉される。なお、固定器具２９１４は、ケース２９１の長手方向ＬＧＤに複数箇所設けられている。

ヘッド基板２９３の裏面２９３−tには、複数の発光素子をグループ化した発光素子グループ２９５が設けられている。ヘッド基板２９３はガラス等の光透過性部材で形成されており、発光素子グループ２９５の各発光素子が射出した光ビームは、ヘッド基板２９３の裏面２９３−tから表面２９３−hへと透過可能である。この発光素子はボトムエミッション型の有機ＥＬ（Electro-Luminescence）素子であり、封止部材２９４により覆われている。このヘッド基板２９３の裏面２９３−tにおける、発光素子の配置の詳細は次の通りである。

図７はヘッド基板の裏面の構成を示す図であり、ヘッド基板の表面から裏面を見た場合に相当する。また、図８は、ヘッド基板裏面に設けられた発光素子グループの構成を示す図である。図７に示すように、発光素子グループ２９５は８個の発光素子２９５１をグループ化して構成されている。そして、各発光素子グループ２９５において、８個の発光素子２９５１は次のように配置されている。つまり、図８に示すように、発光素子グループ２９５では、長手方向ＬＧＤに沿って４個の発光素子２９５１を並べて発光素子行２９５１Ｒが構成されるとともに、２個の発光素子行２９５１Ｒが幅方向ＬＴＤに発光素子行ピッチＰelrで並んで設けられている。また、各発光素子行２９５１Ｒは長手方向ＬＧＤに素子ピッチＰelだけ相互にずれており、各発光素子２９５１の長手方向ＬＧＤにおける位置は互いに異なる。このように構成された発光素子グループ２９５は、長手方向ＬＧＤに長手方向幅Ｗeggを有するとともに、幅方向ＬＴＤに幅方向幅Ｗegtを有しており、長手方向幅Ｗeggは幅方向幅Ｗegtよりも長い。

また、ヘッド基板２９３の裏面２９３−tでは、このように構成された発光素子グループ２９５が複数配置されている。つまり、幅方向ＬＴＤにおいて互いに異なる位置に３個の発光素子グループ２９５を配置して発光素子グループ列２９５Ｃが構成されるとともに、複数の発光素子グループ列２９５Ｃが長手方向ＬＧＤに沿って並んでいる。各発光素子グループ列２９５Ｃでは、３個の発光素子グループ２９５が長手方向ＬＧＤに発光素子グループピッチＰegだけ互いにずらして配置されており、その結果、各発光素子グループ２９５の長手方向ＬＧＤにおける位置ＰＴＥは互いに異なる。換言すれば、ヘッド基板２９３の裏面２９３−tでは、長手方向ＬＧＤに複数の発光素子グループ２９５を並べて発光素子グループ行２９５Ｒが構成されるとともに、３行の発光素子グループ行２９５Ｒが幅方向ＬＴＤに発光素子グループ行ピッチＰegrで並んでいる。また、各発光素子グループ行２９５Ｒは長手方向ＬＧＤに発光素子グループピッチＰegだけ互いにずらして配置されており、その結果、各発光素子グループ２９５の長手方向ＬＧＤにおける位置ＰＴＥは互いに異なる。このように本実施形態では、ヘッド基板２９３において複数の発光素子グループ２９５が２次元的に配置されている。なお、同図においては、発光素子グループ２９５の位置は発光素子グループ２９５の重心位置で代表されており、発光素子グループ２９５の長手方向ＬＧＤにおける位置ＰＴＥは、発光素子グループ２９５の位置から長手方向軸ＬＧＤに下ろした垂線の足で表されている。

このようにしてヘッド基板２９３に形成された各発光素子２９５１は、例えばＴＦＴ（Thin Film Transistor）回路等からの駆動を受けて、互いに等しい波長の光ビームを射出する。この発光素子２９５１の発光面はいわゆる完全拡散面光源であり、発光面から射出される光ビームはランバートの余弦則に従う。

図５、図６に戻って説明を続ける。ヘッド基板２９３の表面２９３−hには、遮光部材２９７が当接配置されている。遮光部材２９７には、複数の発光素子グループ２９５毎に導光孔２９７１が設けられている（換言すれば、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が設けられている）。各導光孔２９７１は、光ビームの進行方向Ｄoaに貫通する孔として、遮光部材２９７に形成されている。また、遮光部材２９７の上側（ヘッド基板２９３の反対側）には、２枚のレンズアレイ２９９が光ビームの進行方向Ｄoaに並べて配置されている。

このように、光ビームの進行方向Ｄoaにおいて、発光素子グループ２９５とレンズアレイ２９９との間には、発光素子グループ２９５毎に導光孔２９７１を設けた遮光部材２９７が配置されている。したがって、発光素子グループ２９５から出た光ビームは、該発光素子グループ２９５に対応する導光孔２９７１を通過してレンズアレイ２９９へと向う。逆に言うと、発光素子グループ２９５から射出された光ビームのうち、該発光素子グループ２９５に対応する導光孔２９７１以外に向う光ビームは、遮光部材２９７により遮光されることとなる。こうして、１つの発光素子グループ２９５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から出た光ビーム同士の干渉が遮光部材２９７により防止されている。

図９は、本実施形態におけるレンズアレイの平面図であり、像面側（光ビームの進行方向Ｄoa側）からレンズアレイを見た場合に相当する。なお、同図における各レンズＬＳはレンズアレイ基板２９９１の裏面２９９１−tに形成されており、同図はこのレンズアレイ基板裏面２９９１−tの構成を示している。また、同図では、発光素子グループ２９５が記載されているが、これは発光素子グループ２９５とレンズＬＳとの対応関係を示すためであり、発光素子グループ２９５がレンズアレイ基板裏面２９９１−tに形成されているわけではない。同図が示すように、レンズアレイ２９９では、発光素子グループ２９５毎にレンズＬＳが設けられている。つまり、レンズアレイ２９９では、幅方向ＬＴＤの異なる位置に配された３個のレンズＬＳを配置してレンズ列ＬＳＣが構成されるとともに、複数のレンズ列ＬＳＣが長手方向ＬＴＤに沿って並んでいる。各レンズ列ＬＳＣでは、３個のレンズが長手方向ＬＧＤにレンズピッチＰlsだけ互いにずらして配置されており、その結果、各レンズＬＳの長手方向ＬＧＤにおける位置ＰＴＬは互いに異なる。

換言すれば、レンズアレイ２９９では、長手方向ＬＧＤに複数のレンズＬＳを並べてレンズ行ＬＳＲが構成されるとともに、３行のレンズ行ＬＳＲが幅方向ＬＴＤにレンズ行ピッチＰlsrで設けられている。このように設けられた複数のレンズ行ＬＳＲのそれぞれは、副走査方向ＳＤにおいて感光体ドラム表面の互いに異なる位置に対向する。また、各レンズ行ＬＳＲは長手方向ＬＧＤにレンズピッチＰlsだけ互いにずらして配置されており、各レンズＬＳの長手方向ＬＧＤにおける位置ＰＴＬは互いに異なる。

このように、レンズアレイ２９９において複数のレンズＬＳは２次元的に配置されている。なお、同図においては、レンズＬＳの位置は、レンズＬＳの頂点（つまり、サグが最大となる点）で代表されており、レンズＬＳの長手方向ＬＧＤにおける位置ＰＴＬは、レンズＬＳの頂点から長手方向軸ＬＧＤに下ろした垂線の足で表されている。

図１０は、レンズアレイおよびヘッド基板等の長手方向の断面図であり、レンズアレイに形成されたレンズＬＳの光軸を含む長手方向断面を示している。レンズアレイ２９９は長手方向ＬＧＤに長尺であって光透過性のレンズアレイ基板２９９１を有している。本実施形態では、このレンズアレイ基板２９９１は、線膨張係数の比較的小さいガラスにより形成されている。レンズアレイ基板２９９１の表面２９９１−hおよび裏面２９９１−tのうち、レンズアレイ基板２９９１の裏面２９９１−tにレンズＬＳが形成されている。このレンズアレイ２９９は、例えば特開２００５−２７６８４９号公報等に記載の方法により形成される。つまり、レンズＬＳの形状に応じた凹部を有する金型が、レンズアレイ基板２９９１としてのガラス基板に対して当接される。金型と光透過性基板との間には、光硬化性樹脂が充填される。この光硬化性樹脂に光が照射されると、光硬化性樹脂が硬化して、光透過性基板にレンズＬＳが形成される。そして、光硬化性樹脂が硬化してレンズＬＳが形成されると、金型が離型される。なお、レンズアレイ２９９に形成される各レンズＬＳは互いに同一の構成を有している。

このように本実施形態では、レンズアレイ基板２９９１とレンズＬＳとでレンズアレイ２９９が構成されている。したがって、レンズアレイ基板２９９１とレンズＬＳとで別の基材を選択することが可能になる等、レンズアレイ２９９の構成の自由度が向上する。よって、ラインヘッド２９に求められる仕様に応じて、レンズアレイ２９９を適切に設計することが可能となり、ラインヘッド２９による良好な露光がより簡便に実現することができる。また、本実施形態では、光を照射することで速やかに硬化させることができる光硬化性樹脂によりレンズＬＳが形成される。したがって、簡便にレンズＬＳを形成することができるため、レンズアレイ２９９の作成工程を簡素化して、レンズアレイ２９９のコスト低下が可能となっている。さらに、レンズアレイ基板２９９１は線膨張係数の小さいガラスにより形成されているため、温度変化によるレンズアレイ２９９の変形が抑制されて、温度に依らず良好な露光が実現可能となっている。

このラインヘッド２９では、このような構成を有するレンズアレイ２９９が２枚（２９９Ａ，２９９Ｂ）光ビームの進行方向Ｄoaに並べて配置されている。これら２枚のレンズアレイ２９９Ａ，２９９Ｂは台座２９６を挟んで対向しており、この台座２９６はレンズアレイ２９９Ａ，２９９Ｂの間隔を規定する機能を果たしている。このように、本実施形態では、光ビームの進行方向Ｄoaに並ぶ２枚のレンズＬＳ1，ＬＳ2が各発光素子グループ２９５毎に配置されることとなる（図５、図６、図１０）。また、互いに同じ発光素子グループ２９５に対応する第１レンズＬＳ1および第２レンズＬＳ2それぞれのレンズ中心を通る光軸ＯＡ（図１０二点鎖線）は、ヘッド基板２９３の裏面２９３−tに直交もしくは略直交している。ここで、光ビームの進行方向Ｄoaの上流側のレンズアレイ２９９ＡのレンズＬＳが第１レンズＬＳ1であり、光ビームの進行方向Ｄoaの下流側のレンズアレイ２９９ＢのレンズＬＳが第２レンズＬＳ2である。本実施形態では、複数のレンズアレイ２９９が光ビームの進行方向Ｄoaに並べて配置されているため、光学設計の自由度を向上させることが可能となっている。このように、本実施形態では、第１レンズＬＳ1が物点側あるいは発光素子側レンズであり、第２レンズＬＳ2が像側レンズである。

このように、ラインヘッド２９は、第１・第２レンズＬＳ1，ＬＳ2を有する結像光学系を備えている。この結像光学系に対しては、光ビームの進行方向Ｄoa（換言すれば結像光学系と像面との対向方向）で感光体ドラム２１表面（像面）が対向しており、各レンズＬＳは感光体ドラム表面に向けて光ビームを射出する。したがって、発光素子グループ２９５から射出された光ビームは、第１レンズＬＳ1および第２レンズＬＳ2により結像されて、感光体ドラム表面（像面）にスポットＳＰが形成される。そして、本実施形態では、第２レンズＬＳ2は単一の焦点を有する単焦点レンズである一方、第１レンズＬＳ1は焦点距離が互いに異なる３つの焦点を有するレンズである。つまり、第１レンズＬＳ1のレンズ面ＬＳＦは複数の領域ＬＲを有しており、当該複数の領域ＬＲのそれぞれの焦点ＦＰの位置は、光ビームの進行方向Ｄoa（第３方向）において互いに異なっている。

図１１は、第１レンズの構成を示す図であり、同図上段の「断面図」の欄は光軸ＯＡを含む第１レンズＬＳ1の断面図に相当し、同図下段の「平面図」の欄は光ビームの進行方向Ｄoaの上流側から第１レンズＬＳ1を見た場合の平面図に相当する。この第１レンズＬＳ1のレンズ面ＬＳＦは自由曲面形状を有しており、当該レンズ面ＬＳＦは、光ビームの進行方向Ｄoaにおいて複数の焦点ＦＰを有している。具体的には次の通りである。図１１が示すように、第１レンズＬＳ1は光軸ＯＡに対して回転対称な形状を有している。また、第１レンズＬＳ1のレンズ面ＬＳＦは３個の領域ＬＲに分割されている。具体的には、中央に位置する第１領域ＬＲ1と、当該第１領域ＬＲ1の外側に位置する第２領域ＬＲ2と、これら第１・第２領域ＬＲ1，ＬＲ2のさらに外側に位置する第３領域ＬＲ3とが、レンズ面ＬＳＦに設けられている。この第１領域ＬＲ1は光軸ＯＡを中心とした円形領域である。また、第２領域ＬＲ2は、第１領域ＬＲ1を囲んで第１領域ＬＲ1と同心である円環領域（リング状領域）である。さらに、第３領域ＬＲ3は、第１および第２領域ＬＲ1，ＬＲ2を囲んで第１領域ＬＲ1（および第２領域ＬＲ2）と同心である円環領域（リング状領域）である。同図の「断面図」の欄に示すように、第１領域ＬＲ1、第２領域ＬＲ2、第３領域ＬＲの順に、より厚いレンズ厚みを有している。つまり、第１領域ＬＲ1が最も厚いレンズ厚みを有しており、第３領域ＬＲ3が最も薄いレンズ厚みを有している。そして、各領域ＬＲ1〜ＬＲ3は、互いに異なる焦点ＦＰを有している。

図１２は、第１レンズの焦点の位置を示す図であり、第１レンズＬＳ1に対して平行光（つまり、無限遠方の物点からの光）を入射させた場合を示している。同図が示すように、第１レンズＬＳ1に入射する前の光ビームＬＢは互いに平行である。しかしながら、第１レンズＬＳ1に入射した後の光ビームＬＢの軌跡は、光ビームＬＢがレンズ面ＬＳＦの何れの領域ＬＲに入射したかによって異なっている。つまり、第１領域ＬＲ1に入射した第１光ビームＬＢ1は、第１領域ＬＲ1の焦点ＦＰ1に結像され、第２領域ＬＲ2に入射した第２光ビームＬＢ2は、第２領域ＬＲ2の焦点ＦＰ2に結像され、第３領域ＬＲ3に入射した第３光ビームＬＢ3は、第３領域ＬＲ3の焦点ＦＰ３に結像される。そして、各焦点ＦＰ1〜ＦＰ3の位置は光ビームの進行方向Ｄoaにおいて互いに異なっており、焦点ＦＰ2、焦点ＦＰ1、焦点ＦＰ3の順番で光ビームの進行方向Ｄoaに直線状もしくは略直線状に並んでいる。

つまり、第１レンズＬＳ1は互いに焦点距離が異なる複数の焦点ＦＰ1〜ＦＰ3を持った複数焦点レンズとして機能している。その結果、複数焦点レンズＬＳ1を含む結像光学系は、複数の結像位置ＩＦＰを有することとなる。図１０を用いて説明すると、第１領域ＬＲ1に入射した第１光ビームＬＢ1は結像位置ＩＦＰ1に結像され、第２領域ＬＲ2に入射した第２光ビームＬＢ2は結像位置ＩＦＰ2に結像され、第３領域ＬＲ3に入射した第３光ビームＬＢ3は結像位置ＩＦＰ3に結像される。そして、各結像位置ＩＦＰ1〜ＩＦＰ3は光ビームの進行方向Ｄoaにおいて互いに異なっており、結像位置ＩＦＰ2、結像位置ＩＦＰ1、結像位置ＩＦＰ3の順番で光ビームの進行方向Ｄoaに直線状もしくは略直線状に並んでいる。こうして、結像された結像光ビームにより感光体ドラム表面にスポットＳＰが形成される。

ところで、上述のとおり、感光体ドラム表面は、スポット形成に先立って帯電部２３により帯電されている。したがって、スポットＳＰが形成された領域は除電されて、スポット潜像Ｌspが形成される。そして、このように形成されたスポット潜像Ｌspは感光体ドラム表面に担持されながら、副走査方向ＳＤの下流側へと搬送される。そして、次に説明するように、スポットＳＰは感光体ドラム表面の移動に応じたタイミングで形成されて、主走査方向ＭＤに並ぶ複数のスポット潜像Ｌspが形成される。

図１３はラインヘッドにより形成されるスポットを説明するための斜視図である。なお、図１３においてレンズアレイ２９９の記載は省略されている。図１３に示すように、各発光素子グループ２９５は、主走査方向ＭＤにおいて互いに異なる露光領域ＥＲにスポットグループＳＧを形成可能である。ここで、スポットグループＳＧは、発光素子グループ２９５の全発光素子２９５１が同時発光して形成される複数のスポットＳＰの集合である。同図に示すように、主走査方向ＭＤに連続する露光領域ＥＲにスポットグループＳＧを形成可能である３個の発光素子グループ２９５は、幅方向ＬＴＤに相互にずらして配置されている。つまり、例えば、主走査方向ＭＤに連続する露光領域ＥＲ_1，ＥＲ_2，ＥＲ_3にスポットグループＳＧ_1，ＳＧ_2，ＳＧ_3を形成可能である３個の発光素子グループ２９５_1，２９５_2，２９５_3は、幅方向ＬＴＤに相互にずらして配置されている。これら３個の発光素子グループ２９５は発光素子グループ列２９５Ｃを構成し、複数の発光素子グループ列２９５Ｃが長手方向ＬＧＤに沿って並ぶ。その結果、図７の説明の際にも述べたが、３行の発光素子グループ行２９５Ｒ_A，２９５Ｒ_B，２９５Ｒ_Cが幅方向ＬＴＤに並ぶとともに、各発光素子グループ行２９５Ｒ_A等は、副走査方向ＳＤにおいて互いに異なる位置にスポットグループＳＧを形成する。

つまり、このラインヘッド２９では、複数の発光素子グループ２９５（例えば、発光素子グループ２９５_1，２９５_2，２９５_3）は、幅方向ＬＴＤにおいて互いに異なる位置に配置されている。そして、幅方向ＬＴＤにおいて互いに異なる位置に配置された各発光素子グループ２９５は、副走査方向ＳＤにおいて互いに異なる位置にスポットグループＳＧ（例えば、スポットグループＳＧ_1，ＳＧ_2，ＳＧ_3）を形成する。

換言すれば、このラインヘッド２９では、幅方向ＬＴＤにおいて互いに異なる位置に複数の発光素子２９５１が配置されている（例えば、発光素子グループ２９５_1に属する発光素子２９５１と、発光素子グループ２９５_2に属する発光素子２９５１とは、幅方向ＬＴＤにおいて互いに異なる位置に配置されている）。そして、幅方向ＬＴＤにおいて互いに異なる位置に配置された各発光素子２９５１は、副走査方向ＳＤにおいて互いに異なる位置にスポットＳＰを形成する（例えば、スポットグループＳＧ_1に属するスポットＳＰと、スポットグループＳＧ_2に属するスポットＳＰとは、副走査方向ＳＤにおいて互いに異なる位置に形成される）。

このように、発光素子２９５１によって副走査方向ＳＤにおけるスポットＳＰの形成位置が異なる。したがって、複数のスポット潜像Ｌspを主走査方向ＭＤに並べて形成するためには（つまり、複数のスポット潜像Ｌspを副走査方向ＳＤにおいて同じ位置に形成するためには）、かかるスポット形成位置の違いを考慮する必要がある。そこで、このラインヘッド２９では、各発光素子２９５１は感光体ドラム表面の移動に応じたタイミングで発光する。

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７、図１３、図１４を用いてラインヘッドによるスポット形成動作を説明する。概略的には、感光体ドラム表面（潜像担持体表面）が副走査方向ＳＤに移動するとともに、ヘッド制御モジュール５４（図４）が感光体ドラム表面の移動に応じたタイミングで発光素子２９５１を発光させることで、主走査方向ＭＤに並ぶ複数のスポット潜像Ｌspが形成される。

まず、幅方向ＬＴＤに最上流の発光素子グループ２９５_1，２９５Ａ4等に属する発光素子行２９５１Ｒ（図１３）のうち、幅方向ＬＴＤの下流側の発光素子行２９５１Ｒ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、レンズＬＳにより結像されて、感光体ドラム表面にスポットＳＰが形成される。なお、レンズＬＳは倒立特性を有し、発光素子２９５１からの光ビームは倒立して結像される。こうして、図１４の「１回目」のハッチングパターンの位置にスポット潜像Ｌsp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潜像を表す。また、同図において、符号２９５_1〜２９５_4でラベルされたスポット潜像は、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潜像であることを示す。

次に、同発光素子グループ２９５_1，２９５Ａ4等に属する発光素子行２９５１Ｒのうち、幅方向ＬＴＤの上流側の発光素子行２９５１Ｒ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レンズＬＳにより結像されて、感光体ドラム表面にスポットＳＰが形成される。こうして、図１４の「２回目」のハッチングパターンの位置にスポット潜像Ｌspが形成される。ここで、幅方向ＬＴＤの下流側の発光素子行２９５１Ｒから順番に発光させたのは、結像光学系が倒立特性を有することに対応するためである。

次に、幅方向上流側から２番目の発光素子グループ２９５_2等に属する発光素子行２９５１Ｒのうち幅方向ＬＴＤの下流側の発光素子行２９５１Ｒ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レンズＬＳにより結像されて、感光体ドラム表面にスポットＳＰが形成される。こうして、図１４の「３回目」のハッチングパターンの位置にスポット潜像Ｌspが形成される。

次に、幅方向上流側から２番目の発光素子グループ２９５_2等に属する発光素子行２９５１Ｒのうち幅方向ＬＴＤの上流側の発光素子行２９５１Ｒ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レンズＬＳにより結像されて、感光体ドラム表面にスポットＳＰが形成される。こうして、図１４の「４回目」のハッチングパターンの位置にスポット潜像Ｌspが形成される。

次に、幅方向上流側から３番目の発光素子グループ２９５_3等に属する発光素子行２９５１Ｒのうち幅方向ＬＴＤの下流側の発光素子行２９５１Ｒ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レンズＬＳにより結像されて、感光体ドラム表面にスポットＳＰが形成される。こうして、図１４の「５回目」のハッチングパターンの位置にスポット潜像Ｌspが形成される。

そして最後に、幅方向上流側から３番目の発光素子グループ２９５_3に属する発光素子行２９５１Ｒのうち幅方向ＬＴＤの上流側の発光素子行２９５１Ｒ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レンズＬＳにより結像されて、感光体ドラム表面にスポットＳＰが形成される。こうして、図１４の「６回目」のハッチングパターンの位置にスポット潜像Ｌsp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、副走査方向ＳＤの上流側のスポットＳＰから順番にスポットＳＰが形成されて、主走査方向ＭＤに並ぶ複数のスポット潜像Ｌspが形成される。

上述してきたとおり、本実施形態では、第１レンズＬＳ1は、焦点距離が互いに異なる複数の焦点を有する複数焦点レンズである。すなわち、第１レンズのレンズ面ＬＳＦは複数の領域ＬＲを有しており、複数の領域ＬＲそれぞれの焦点ＦＰの位置は光ビームの進行方向Ｄoaにおいて互いに異なる。したがって、各領域ＬＲに入射した光のそれぞれは、光ビームの進行方向Ｄoaにおいて互いに異なる結像位置ＩＦＰ1〜ＩＦＰ3に結像することとなる（図１０）。よって、感光体ドラム表面の位置が光ビームの進行方向Ｄoaにおいて変動したとしても、結像光ビームにより感光体ドラム表面に形成されるスポットの形状の変動は抑制される。

本実施形態のように、複数のレンズＬＳを２次元的に並べたレンズアレイ２９９をラインヘッド２９に用いた場合には、次のような問題が発生する場合があった。つまり、ラインヘッド２９や画像形成装置の組立精度には一定の公差が存在するために、感光体ドラム２１表面に対してレンズアレイ２９９が傾いて取り付けられる場合がある。このような場合、レンズＬＳの間で、光ビームの進行方向Ｄoaにおける感光体ドラム２１表面までの距離（ワークディスタンス）に差が発生する可能性がある。また、円筒状の感光体ドラム２１の表面（周面）にスポットを結像する場合、図１３に示すように感光体ドラム２１表面は有限の曲率を有することとなる。この場合、複数のレンズ行の間で上述の距離差が生じてしまう可能性がある。あるいは、感光体ドラムを用いた画像形成装置では、幅方向に平行もしくは略平行である副走査方向に感光体ドラム表面を移動させつつ、スポット形成動作を実行することができるが、このような構成にあってもやはり、感光体ドラムの偏心等に起因して、複数のレンズ行の間で上述の距離差が発生する可能性がある。そして、このような様々な原因によって、レンズ行ＬＳＲ間で光ビームの進行方向Ｄoaにおける感光体ドラム２１表面までの距離に差が発生することで、感光体ドラム２１表面に対して良好なスポットＳＰを形成できない場合がある。このように上記した問題のひとつが、あるいは複数の問題が複合的に発生することがある。

これに対し、本実施形態では、レンズＬＳと感光体ドラム２１表面の距離が所定値と異なる、またはレンズＬＳ間で感光体ドラム２１表面までの距離が異なる場合であっても、スポットＳＰを感光体ドラム２１表面に良好に結像することができる。これについて図１０を用いつつ説明する。同図が示すように、結像位置ＩＦＰ2、結像位置ＩＦＰ1、結像位置ＩＦＰ3の順番で、各結像位置ＩＦＰは光ビームの進行方向Ｄoaに並んでいる。したがって、結像位置ＩＦＰ2〜結像位置ＩＦＰ3の範囲（結像範囲）、あるいは結像範囲を含んで当該結像範囲より若干広い範囲に感光体ドラム表面が存在する限り、良好なスポットＳＰを感光体ドラム表面に形成することができる。

つまり、例えば第１レンズＬＳ1が単焦点レンズであって結像光学系が単一の結像位置ＩＦＰ1のみを有する場合、感光体ドラム表面が結像位置ＩＦＰ1から外れるとスポットＳＰは大きくなってぼやけてしまう。これに対して、第１レンズＬＳ1が焦点距離の異なる複数の焦点を有する複数焦点レンズであって結像光学系が複数の結像位置ＩＦＰを有する本実施形態では、感光体ドラム表面位置の変動によるスポットＳＰのぼやけが抑制される。なぜなら、感光体ドラム２１表面がレンズアレイ２９９に近づいた場合は、結像位置ＩＦＰ2に結像される結像光ビームにより良好なスポットＳＰを形成することができるとともに、感光体ドラム表面がレンズアレイ２９９から遠ざかった場合は、結像位置ＩＦＰ3に結像される結像光ビームにより良好なスポットＳＰを形成することができるからである。

このように、本実施形態では、第１レンズＬＳ1は焦点距離が互いに異なる複数の焦点を有する複数焦点レンズであるため、感光体ドラム２１表面とレンズアレイ２９９との距離（ワークディスタンス）が変動した場合であっても、良好なスポットを形成することができる。よって、既に述べた様々な理由により複数のレンズ行ＬＳＲの間でワークディスタンスの差が発生した場合でも、各レンズ行ＬＳＲが形成するスポットＳＰの形状には大きな差は発生せず、感光体ドラム表面に対して良好なスポットＳＰを形成することが可能となっている。

また、上記実施形態のように、発光素子グループ２９５が図８に示したような構成を有する場合は、本発明を適用することが特に好適である。つまり、発光素子グループ２９５から射出された光ビームは、結像光学系により結像された後に所定の画角で感光体ドラム２１表面に入射する。ところが、図８に示したように、発光素子グループ２９５では、複数の発光素子２９５１は長手方向ＬＧＤに並んで配置されている。したがって、長手方向ＬＧＤの端部にある発光素子２９５１（端部発光素子）から射出された光ビームは、比較的大きな画角で感光体ドラム２１表面に入射する。したがって、端部発光素子からの光ビームにより形成されるスポットは、ワークディスタンスの変動を受けやすい。これに対して、本発明を適用した場合、かかるワークディスタンスの変動に対するスポットＳＰの変動を抑制することができ、良好なスポット形成が実現可能となる。

また、本実施形態では、第１レンズＬＳ1が有する複数の焦点ＦＰ1〜ＦＰ3は光ビームの進行方向Ｄoaに直線状もしくは略直線状に並んでいるため、感光体ドラム表面に対してより良好なスポットＳＰを形成することが可能となる。これについて説明する。焦点ＦＰ1〜ＦＰ3が進行方向Ｄoaに直線状もしくは略直線状に並んでおらず、ジグザグに並んでいるような場合、結像位置ＩＦＰ1〜ＩＦＰ3もジグザグに並んでしまうこととなる。ここで、図１０において、第１結像位置ＩＦＰ1に対して結像位置ＩＦＰ2が長手方向ＬＧＤ（または、幅方向ＬＴＤ）にずれてしまっている場合について考える。この場合、第１光ビームＬＢ1により形成されるスポットＳＰと、第２光ビームＬＢ2により形成されるスポットＳＰとは、長手方向ＬＧＤ（または、幅方向ＬＴＤ）において異なる位置に形成されることとなる。したがって、感光体ドラム表面の位置が光ビームの進行方向Ｄoaにおいて変動すると、スポットＳＰの形成位置が長手方向ＬＧＤ（または、幅方向ＬＴＤ）において変動してしまう。これに対して、本実施形態では、複数の焦点ＦＰ1〜ＦＰ3は光ビームの進行方向Ｄoaに直線状もしくは略直線状に並んでいるため、結像位置ＩＦＰ1〜ＩＦＰ3も光ビームの進行方向Ｄoaに直線状もしくは略直線状に並ぶ。よって、感光体ドラム表面の位置変動に依らず、長手方向ＬＧＤおよび幅方向ＬＴＤにおいてスポットＳＰの形成位置を略一定とすることが可能となり、より良好なスポット形成動作が実現されている。

また、本実施形態では、複数の領域ＬＲのうちの一の領域（第１領域ＬＲ1）は円形領域であり、当該一の領域以外の他の領域（第２領域ＬＲ2、第３領域ＬＲ3）は円形領域を囲んで円形領域と同心であるリング状領域である。したがって、第１レンズＬＳ1のレンズ面ＬＳＦの形状は、円形領域およびリング状領域の同心を中心とした回転対称形状である。よって、レンズＬＳ1を簡便に構成することが可能となり、レンズアレイ２９９Ａの構成の簡素化あるいは低コスト化が実現されている。

また、上述の通り本実施形態では、複数のレンズ行ＬＳＲの間でのワークディスタンスの差に依らず、一様なスポットＳＰを形成することができる。換言すれば、複数のレンズ行ＬＳＲの間でのワークディスタンスの差を考慮すること無く、各レンズＬＳを構成することができる。そこで、かかる利点を活かして、レンズアレイ２９９Ａの各レンズＬＳが同一の構成を有するようにレンズアレイ２９９Ａは構成されている。つまり、本実施形態は、レンズアレイ２９９の構成の簡素化あるいは低コスト化を実現することができ、好適である。

Ｃ．その他
このように上記実施形態では、長手方向ＬＧＤおよび主走査方向ＭＤが本発明の「第１方向」に相当し、幅方向ＬＴＤおよび副走査方向ＳＤが本発明の「第２方向」に相当し、光ビームの進行方向Ｄoaが本発明の「第３方向」に相当している。また、レンズアレイ２９９Ａが、本発明の「ラインヘッド用レンズアレイ」に相当している。そして、当該レンズアレイ２９９Ａを構成する第１レンズＬＳ1が本発明の「レンズ」に相当しており、長手方向ＬＧＤに並んだ２つのレンズＬＳ1の一方が本発明の「第１正レンズ」に相当し、他方が本発明の「第２正レンズ」に相当する。また、感光体ドラム２１が本発明の「潜像担持体」に相当し、その表面が本発明の「潜像担持体の表面」や「所定面」に相当している。

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、発光素子行２９５１Ｒにおいて長手方向ＬＧＤに並ぶ発光素子２９５１の個数は４個であり、発光素子グループ２９５において幅方向ＬＴＤに並ぶ発行素子行２９５１Ｒの個数は２個である。しかしながら、発光素子行２９５１Ｒを構成する発光素子２９５１の個数、および発光素子グループ２９５を構成する発光素子行２９５１Ｒの個数はこれに限られない。したがって、次に示すように、発光素子グループ２９５を構成することもできる。

図１５は、発光素子グループの別の構成を示す平面図である。また、図１６は、図１５の発光素子グループを複数配したヘッド基板の裏面の構成を示す図であり、ヘッド基板の表面から裏面を見た場合に相当する。図１５に示す別の構成では、長手方向ＬＧＤに１５個の発光素子２９５１が並んで発光素子行２９５１Ｒが構成されている。この発光素子行２９５１Ｒにおいて、各発光素子２９５１は素子ピッチＰel（＝０．０２１[ｍｍ]）の４倍のピッチ（＝０．０８４[ｍｍ]）で並んでいる。そして、このように構成された発光素子行２９５１Ｒが４個（２９５１Ｒ−1，２９５１Ｒ−2，２９５１Ｒ−3，２９５１Ｒ−4）幅方向ＬＴＤに並んでいる。幅方向ＬＴＤにおいて、発光素子行２９５１Ｒ−4と発光素子行２９５１Ｒ−1との間のピッチは０．１１５５[ｍｍ]であり、発光素子行２９５１Ｒ−4と発光素子行２９５１Ｒ−2との間のピッチは０．０８４[ｍｍ]であり、発光素子行２９５１Ｒ−4と発光素子行２９５１Ｒ−3との間のピッチは０．０３１５[ｍｍ]である。また、発光素子グループ２９５の中心（重心）を通って幅方向ＬＴＤに平行な直線を中心線ＣＴＬとしたとき、発光素子行２９５１Ｒ−1および発光素子行２９５１Ｒ−4それぞれと、中心線ＣＴＬとのピッチは０．０５７７５[ｍｍ]である。

また、図１５において、中心線ＣＴＬより上側の２行２９５１Ｒ−1，２９５１Ｒ−2で１つの発光素子行組２９５１ＲＴが構成されるとともに、中心線ＣＴＬより下側の２行２９５１Ｒ−3，２９５１Ｒ−4で１つの発光素子行組２９５１ＲＴが構成されている。発光素子行組２９５１ＲＴそれぞれでは、２つの発光素子行２９５１Ｒが長手方向ＬＧＤに素子ピッチＰel（＝０．０２１[ｍｍ]）の２倍（＝０．０４２[ｍｍ]）だけ相互にずれている。しかも、２つの発光素子行組２９５１ＲＴは、長手方向ＬＧＤに素子ピッチＰel（＝０．０２１[ｍｍ]）だけ相互にずれている。したがって、４個の発光素子行２９５１Ｒは、長手方向ＬＧＤに素子ピッチＰel（＝０．０２１[ｍｍ]）だけ相互にずれることとなり、その結果、長手方向ＬＧＤにおいて各発光素子２９５１の位置は異なっている。ここで、発光素子グループ２９５の長手方向ＬＧＤにおける両端に位置する発光素子２９５１を端部発光素子２９５１ｘとすると、長手方向ＬＧＤにおける端部発光素子２９５１ｘ間のピッチは１．２３９[ｍｍ]であり、長手方向ＬＧＤにおける端部発光素子２９５１ｘと発光素子グループ２９５中心とのピッチは０．６１９５[ｍｍ]となる。

図１６に示す例では、図１５に示した発光素子グループ２９５が２次元的に配置されている。図１６に示すように、長手方向ＬＧＤに複数の発光素子グループ２９５が並んで発光素子グループ行２９５Ｒが構成されている。この発光素子グループ行２９５Ｒにおいて、各発光素子グループ２９５は発光素子グループピッチＰegの３倍のピッチ（＝１．７７８[ｍｍ]）で並んでいる。そして、このように構成された発光素子グループ行２９５Ｒが３個（２９５Ｒ−1，２９５Ｒ−2，２９５Ｒ−3）幅方向ＬＴＤに、発光素子グループ行ピッチＰegr（＝１．７７[ｍｍ]）で並んでいる。また、各発光素子グループ行２９５Ｒは長手方向ＬＧＤにおいて発光素子グループピッチＰeg（約０．５９３[ｍｍ]）だけ相互にずれている。つまり、発光素子グループ行２９５Ｒ−1と発光素子グループ行２９５Ｒ−2とは、長手方向ＬＧＤに０．５９２７５[ｍｍ]だけずれており、発光素子グループ行２９５Ｒ−2と発光素子グループ行２９５Ｒ−3とは、長手方向ＬＧＤに０．５９２５[ｍｍ]だけずれており、発光素子グループ行２９５Ｒ−3と発光素子グループ行２９５Ｒ−1とは、長手方向ＬＧＤに０．５９２７５[ｍｍ]だけずれている。したがって、発光素子グループ行２９５Ｒ−1と発光素子グループ行２９５Ｒ−3とは、長手方向ＬＧＤに１．１８５２５[ｍｍ]だけずれている。

また、上述してきた実施形態では、３個のレンズ行ＬＳＲが幅方向ＬＴＤに並んでいる。しかしながら、レンズ行ＬＳＲの個数は３個に限られず、レンズ行ＬＳＲが１個以上の構成に対して、本発明を適用可能である。例えばレンズ行ＬＳＲが１行となっている実施形態について図１７および図１８を参照しつつ説明する。

図１７は本発明にかかるラインヘッドの別の実施形態を示す斜視図である。また、図１８は、図１７に示したラインヘッドの幅方向部分断面図であり、レンズＬＳの光軸ＯＡに平行な断面である。以下では、図５等を用いて説明した実施形態と、別の実施形態との差異点について主に説明することとし、共通点については相当符号を付して説明を省略する。

別の実施形態においても、発光素子グループ２９５が配置されたヘッド基板２９３が設けられるとともに、光ビームの進行方向Ｄoaに２枚のレンズアレイ２９９Ａ，２９９Ｂが並んで設けられている。ヘッド基板２９３では、長手方向ＬＧＤに複数の発光素子グループ２９５が並んで配置されている。各レンズアレイ２９９Ａ，２９９Ｂでは、発光素子グループ２９５毎にレンズＬＳが設けられており、長手方向ＬＧＤにおいて複数のレンズＬＳがレンズピッチＰlsで並んで１個のレンズ行ＬＳＲが構成されている。この別の実施形態では、各レンズアレイ２９９Ａ，２９９Ｂにおいて、レンズＬＳはレンズアレイ基板２９９１の裏面２９９１−tに形成されている。

このようにレンズＬＳを一列に配置したレンズアレイを採用したラインヘッド２９においても、例えば感光体ドラム２１表面に対してレンズアレイ２９９が傾いて取り付けられると、上記実施形態と同様に、レンズＬＳの間で、光ビームの進行方向Ｄoaにおける感光体ドラム２１表面までの距離（ワークディスタンス）に差が発生する可能性がある。しかしながら、この実施形態に対して本発明を適用する、つまりレンズＬＳを構成するレンズ面を自由曲面形状で、焦点距離が互いに異なる複数の焦点を有するように構成することで感光体ドラム２１表面の位置に依らず、スポットＳＰの形成位置を略一定とすることが可能となり、より良好なスポット形成動作が実現される。

また、上記実施形態では、焦点距離が互いに異なる複数の焦点を有する複数焦点レンズＬＳ1は、レンズアレイ基板の裏面２９９１−tにレンズＬＳを形成して構成されている。しかしながら、レンズアレイ基板２９９１の表面２９９１−hに焦点距離が互いに異なる複数の焦点を有する複数焦点レンズＬＳ1を形成してレンズアレイ２９９Ａを構成しても良い。

また、上記実施形態では、結像光学系を構成する複数のレンズＬＳのうち、第１レンズＬＳ1を焦点距離が互いに異なる複数の焦点を有する複数焦点レンズで構成しているが、複数焦点レンズにより第２レンズＬＳ2を構成してもよい。ただし、後で説明する実施例（図１９、図２０）で説明するように光軸ＯＡ上に絞りを配置する場合には、絞りに対して像側（感光体ドラム２１表面側）に位置するレンズ面、特に像側で絞りに最近接するレンズ面が、焦点距離が互いに異なる複数の焦点を有するように構成するのが望ましい。

また、上記実施形態では、レンズＬＳ1は３個の焦点を有しているが、レンズＬＳ1の焦点の個数は３個に限られず、２個以上であれば良い。つまり、複数焦点レンズとして、焦点距離が互いに異なる複数の焦点を有するレンズを用いることができる。

また、上記実施形態では、第１レンズＬＳ1は光軸ＯＡに対して回転対称な形状を有している。しかしながら、第１レンズＬＳ1の形状が光軸ＯＡに対して回転対称であることは、本発明に必須の要件ではない。

また、上記実施形態では、２枚のレンズアレイ２９９が用いられているが、レンズアレイ２９９の枚数はこれに限られない。

また、上記実施形態では、レンズアレイ基板２９９１に対してレンズＬＳを形成してレンズアレイ２９９を構成している。つまり、レンズアレイ基板と２９９１とレンズＬＳとは別体で構成されている。しかしながら、レンズアレイ基板２９９１とレンズＬＳとを同一の材料でもって一体的に構成することもできる。

また、上記実施形態では、レンズアレイ２９９Ａの各レンズＬＳ1を互いに同一の構成としたが、これらのレンズＬＳ1を同一構成とすることは、本発明に必須の要件ではない。したがって、各レンズＬＳ1間で構成が異なるように構成することもできる。

また、上記実施形態では、発光素子２９５１として有機ＥＬ素子が用いられている。しかしながら、有機ＥＬ素子以外のものを発光素子２９５１として用いても良く、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を発光素子２９５１として用いても良い。

次に本発明の実施例を示すが、本発明はもとより下記の実施例によって制限を受けるものではなく、前後記の趣旨に適合しうる範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。

図１９は実施例における結像光学系を示す図であり、主走査方向ＭＤにおける断面を示している。この実施例では、光ビームの進行方向Ｄoaにおいて第１レンズＬＳ1の手前に絞りＤＩＡが設けられており、絞りＤＩＡにより絞られた光ビームが第１レンズＬＳ1に入射する。同図では、光軸ＯＡ上の物点ＯＢ0から出て像点ＩＭ0に結像する光ビームの光路と、光軸ＯＡとは異なる物点ＯＢ1から出て像点ＩＭ1に結像する光ビームの光路とが示されている。絞りＤＩＡ以外の構成は、第１実施形態等で示したのと略同様であり、図５等に示したＡ−Ａ線方向において、３つのレンズＬＳが並んでレンズ列を構成するように、各レンズＬＳを含む光学系が並んでいる。

図２０は、実施例におけるラインヘッドおよび感光体ドラムのＡ−Ａ線部分断面図である。同図が示すように、発光素子グループ２９５、絞りＤＩＡ、およびレンズアレイ２９９Ａ，２９９Ｂで構成されるラインヘッドは、感光体ドラム２１に対向配置されている。この感光体ドラム２１は回転軸ＣＣ21を中心とした略円筒形状を有しており、感光体ドラム表面は有限の曲率を有している。

この実施例では、各光学系は図２０における左右方向に等ピッチで並んでいるとともに、中央レンズＬＳ−mを含む光学系の光軸ＯＡは感光体ドラム２１の回転軸ＣＣ21を通る。図２０に示す例では、上流レンズＬＳ−uを含む光学系と下流レンズＬＳ−dを含む光学系との間では、ワークディスタンスは互いに等しい。一方、上流レンズＬＳ−u（または下流レンズＬＳ−d）を含む光学系と中央レンズＬＳ−mを含む光学系との間では、光ビームの進行方向Ｄoaにおけるワークディスタンスは距離ΔＷＤだけ異なる。そこで、以下のデータに示すように、この実施例では、レンズＬＳ−u，ＬＳ−dを含む光学系と、レンズＬＳ−mを含む光学系との間で、構成が異なっている。

図２１は実施例における光学系諸元を表す図である。同図に示すように、発光素子から射出される光ビームの波長は６９０[ｎｍ]である。また、感光体の直径は４０[ｍｍ]である。図２２は、中央レンズを含む光学系のデータを示す図であり、面間隔の単位は[ｍｍ]である。中央レンズＬＳ−mを含む光学系では、第１レンズＬＳ1のレンズ面（面番号Ｓ4）は３分割されており、図１１に示したのと同様の３つの領域ＬＲ1，ＬＲ2，ＬＲ3を有している。各領域ＬＲ1〜ＬＲ3は非球面である。図２３は非球面の定義式を示す図であり、第１レンズＬＳ1のレンズ面形状は同定義式と図２５に示す係数で与えられる。また、第２レンズＬＳ2のレンズ面（面番号Ｓ7）は自由曲面（ＸＹ多項式面）である。図２４はＸＹ多項式面の定義式を示す図であり、第２レンズＬＳ2のレンズ面形状は同定義式と図２６に示す係数で与えられる。ここで、図２５は中央レンズを含む光学系の面Ｓ４の係数値を示す図であり、第１領域ＬＲ1、第２領域ＬＲ2、第３領域ＬＲ3それぞれの各係数を示している。また、図２６は中央レンズを含む光学系の面Ｓ７の各係数値を示す図である。

図２７は、上流レンズ、下流レンズを含む光学系のデータを示す図であり、面間隔の単位は[ｍｍ]である。同図が示すように、上流レンズＬＳ−u，下流レンズＬＳ−dを含む光学系においても、第１レンズＬＳ1のレンズ面（面番号Ｓ4）は３分割されており、図１１に示したのと同様の３つの領域ＬＲ1，ＬＲ2，ＬＲ3とを有している。各領域ＬＲ1〜ＬＲ3は非球面であり、第１レンズＬＳ1のレンズ面形状は図２３の定義式と図２８に示す係数で与えられる。また、第２レンズＬＳ2のレンズ面（面番号Ｓ7）は自由曲面（ＸＹ多項式面）であり、第２レンズＬＳ2のレンズ面形状は図２４の定義式と図２９に示す係数で与えられる。ここで、図２８は上流レンズ、下流レンズを含む光学系の面Ｓ４の係数値を示す図であり、第１領域ＬＲ1、第２領域ＬＲ2、第３領域ＬＲ3それぞれの各係数を示している。また、図２９は上流レンズ、下流レンズを含む光学系の面Ｓ７の各係数値を示す図である。

上述の通り、各結像光学系の第１レンズＬＳ1のレンズ面は、第１領域ＬＲ1〜第３領域ＬＲ3を有しており、各領域ＬＲ1〜ＬＲ3は互いに異なる焦点を有する。したがって、本実施例の結像光学系は次のような結像特性を有する。

図３０は、実施例の結像光学系の結像位置近傍を示す図である。同図に示すように、第１領域ＬＲ1に入射した第１光ビームＬＢ1は、結像位置ＩＦＰ1に結像され、第２領域ＬＲ2に入射した第２光ビームＬＢ2は、結像位置ＩＦＰ2に結像され、第３領域ＬＲ3に入射した第３光ビームＬＢ3は、結像位置ＩＦＰ３に結像される。そして、結像位置ＩＦＰ1〜ＩＦＰ3は光ビームの進行方向Ｄoaに直線状もしくは略直線状に並ぶ。したがって、次の図３１に示すように、光ビームの進行方向Ｄoaにおける感光体ドラム表面位置の変動に対して、スポットの大きさの変動が抑制されている。

図３１は、実施例の結像光学系が形成するスポットの大きさ（スポットサイズ）を示す図である。同図の横軸が示す「デフォーカス」は、光ビームの進行方向Ｄoaにおける感光体ドラム表面の変動量に相当しており、縦軸はスポットサイズを示している。つまり、同図は、感光体ドラム表面の変動に対するスポットサイズの変化を表している。同図の「ＳＬＡ」と付された曲線は、いわゆるＳＬＡ（日本板硝子株式会社の登録商標）と称される屈折率分布型ロッドレンズを、レンズとして用いた結像光学系により形成されるスポットのサイズを示している。同図の「ＭＬＡ０°」と付された曲線は本実施例の結像光学系の結像特性を示しており、画角が０°の結像光ビームにより形成されるスポットのサイズを示している。同図の「ＭＬＡ７°」と付された曲線は本実施例の結像光学系の結像特性を示しており、画角が７°の結像光ビームにより形成されるスポットのサイズを示している。図３１に示すように、ＳＬＡを用いた結像光学系では、デフォーカスが±１５[μｍ]変動することで、スポットサイズは３[μｍ]変動している。一方、本実施例の結像光学系では、結像光ビームの画角に依らず、デフォーカスが±１５[μｍ]変動しても、スポットサイズは略一定であることが判る。このように、本実施例は、感光体ドラム表面位置の変動に対してスポットの大きさの変動を抑制することが可能であり、好適である。

本明細書で用いる用語の説明図。 本明細書で用いる用語の説明図。 本発明にかかる画像形成装置の一例を示す図。 図３の画像形成装置の電気的構成を示す図。 本実施形態におけるラインヘッドの概略を示す斜視図。 図５に示したラインヘッドのＡ−Ａ線分断面図。 ヘッド基板の裏面の構成を示す図。 ヘッド基板裏面に設けられた発光素子グループの構成を示す図。 本実施形態におけるレンズアレイの平面図。 レンズアレイおよびヘッド基板等の長手方向の断面図。 第１レンズの構成を示す図。 第１レンズの焦点の位置を示す図。 ラインヘッドにより形成されるスポットを説明するための斜視図。 ラインヘッドによるスポット形成動作を示す図。 発光素子グループの別の構成を示す平面図。 図１５の発光素子グループを複数配したヘッド基板の裏面の構成を示す図。 本発明にかかるラインヘッドの別の実施形態を示す斜視図。 図１７に示したラインヘッドの幅方向部分断面図。 実施例における結像光学系を示す図。 実施例におけるラインヘッドおよび感光体ドラムのＡ−Ａ線部分断面図。 実施例における光学系諸元を表す図。 中央レンズを含む光学系のデータを示す図。 非球面の定義式を示す図。 ＸＹ多項式面の定義式を示す図。 中央レンズを含む光学系の面Ｓ４の係数値を示す図。 中央レンズを含む光学系の面Ｓ７の各係数値を示す図。 上流レンズ、下流レンズを含む光学系のデータを示す図。 上流レンズ、下流レンズを含む光学系の面Ｓ４の係数値を示す図。 上流レンズ、下流レンズを含む光学系の面Ｓ７の各係数値を示す図。 実施例の結像光学系の結像位置近傍を示す図。 実施例の結像光学系が形成するスポットの大きさを示す図。

符号の説明

２１Ｙ、２１Ｋ…感光体ドラム（潜像担持体）、 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、 ２９９，２９９Ａ，２９９Ｂ…レンズアレイ、 ２９９１…レンズアレイ基板、 ＬＳ，ＬＳ1，ＬＳ2…レンズ、 ＬＲ，ＬＲ1，ＬＲ2，ＬＲ3…領域、 ＦＰ，ＦＰ1，ＦＰ2，ＦＰ3…焦点、 ＳＰ…スポット、 Ｌsp…スポット潜像、 ＭＤ…主走査方向（第１方向）， ＳＤ…副走査方向（第２方向）、 ＬＧＤ…長手方向（第１方向）、 ＬＴＤ…幅方向（第２方向）、 Ｄoa…光ビームの進行方向（第３方向）

Claims (7)

1. 第１発光素子と第２発光素子を有するヘッド基板と、
   前記第１発光素子から発光された光を所定面に結像する第１正レンズと、前記第２発光素子から発光された光を前記所定面に結像する第２正レンズとを有するレンズアレイとを備え、
   前記第１正レンズおよび前記第２正レンズは自由曲面形状のレンズ面を有し、
   当該レンズ面は焦点距離が異なる焦点を有することを特徴とするラインヘッド。
2. 潜像が形成される潜像担持体と、
   第１発光素子と第２発光素子を有するヘッド基板と、
   前記第１発光素子から発光された光を前記潜像担持体に結像する第１正レンズと、前記第２発光素子から発光された光を前記潜像担持体に結像する第２正レンズとを有するレンズアレイとを備え、
   前記第１正レンズおよび前記第２正レンズは自由曲面形状のレンズ面を有し、
   当該レンズ面は焦点距離が異なる焦点を有することを特徴とする画像形成装置。
3. 発光素子から発光された光を所定面に結像する第１正レンズと、
   前記発光素子とは異なる発光素子から発光された光を前記所定面に結像する第２正レンズと、を備え、
   前記第１正レンズおよび前記第２正レンズは自由曲面形状のレンズ面を有し、
   当該レンズ面は焦点距離が異なる焦点を有することを特徴とするラインヘッド用レンズアレイ。
4. 前記第１正レンズおよび前記第２正レンズと異なるレンズが、前記第１レンズおよび前記第２レンズが配設される第１方向に直交もしくは略直交する第２方向に配設される請求項３記載のラインヘッド用レンズアレイ。
5. 前記第正１レンズおよび前記第２正レンズは同一のレンズ形状の前記レンズ面を有する請求項３または４に記載のラインヘッド用レンズアレイ。
6. 前記第１正レンズおよび前記第２正レンズは光硬化性樹脂により形成される請求項３ないし５のいずれか一項に記載のラインヘッド用レンズアレイ。
7. 前記レンズアレイは、ガラス基板に前記第正１レンズおよび前記第２正レンズが形成される請求項３ないし６のいずれか一項に記載のラインヘッド用レンズアレイ。

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