JP2020128024A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発光点群が同一平面上にない場合において迷光を効率良く防止する光書込部を備える画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置は、複数の発光点群ＤＧからの光を感光体７１上の異なる位置に結像させる複数の結像光学系２ａ，２ｂ，２ｃを備え、複数の結像光学系は、光軸が互いに平行で結像倍率が略等しく、第１レンズアレイＡ１と、第２レンズアレイＡ２と、第１及び第２レンズアレイ間に配置された複数の光束規制板６０とによって構成され、発光点群が第１平面に存在し、第１レンズアレイが第２平面に存在し、第１及び第２平面は、光軸方向に垂直な平面に対してゼロでない所定角度をなし、複数の光束規制板は、第２平面に略平行であり、複数の開口部と遮光部とを有し、複数の開口部のうち光軸に沿って最も径が小さい開口部を最小開口部とし、最小開口部は、副方向に配置が異なる結像レンズ列に関して複数の光束規制板の異なる面上に配置される。【選択図】図２

Description

本発明は、光書込部を有する画像形成装置に関し、特に発光点群を受光面上に結像させる結像光学系を備える画像形成装置に関する。

従来、複数の発光点からなる発光点群を主方向及び副方向に複数配置した発光基板と、各発光点群に対して１対１で結像レンズを対向配置したレンズアレイとを備える光書込部を有する画像形成装置が知られている。このような画像形成装置の光書込部では、発光点から射出された光を、結像レンズを介在させることによって、感光体上において所望の位置に所望のビームスポットとする。

光軸に沿って光源側から、光源、前側レンズアレイ、絞り、後ろ側レンズアレイ、及び像面の順に配置される個々の要素光学系では、入射する光線が異なる列又は要素光学系の絞りを通って迷光となることを防止するために、前側レンズアレイの光源側に遮光体を配置することが望ましい。しかしながら、この遮光体のみでは遮光体の周辺部を通り、異なる列の絞りに進む光を完全に遮ることができず、迷光が発生するおそれがある。

また、特許文献１の画像形成装置に搭載されるレンズアレイの光学系のように、２つのレンズアレイ間に２つの透明板を設け、当該透明板の各表面に遮光パターンを形成した遮光部を設けたものがある。特許文献１では、光軸に沿って各遮光パターンに対応する３つの開口があり、発光部の結像像のコントラストを低下させる光線を遮光するため、２つの透明板間に形成された中央の遮光パターンに設けられた開口の径を最も小さくしている。しかしながら、特許文献１の画像形成装置において、発光点が同一平面上にない場合、上記光学系では異なる列の遮光パターンに進む光を完全に遮ることができず、迷光を効率良く防止することは困難である。

特開２００８−０８７１８５号公報

本発明は、上記背景技術に鑑みてなされたものであり、発光点群が同一平面上にない場合において迷光を効率良く防止する光書込部を備える画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る画像形成装置は、主方向と略直交する副方向に搬送される表面を有する感光体と、２次元に配列された複数の発光点群を有する発光基板と、複数の発光点群からの光を感光体上の異なる位置に結像させる複数の結像光学系とを備え、複数の結像光学系の光軸は互いに平行であり、複数の結像光学系の結像倍率は各発光点群に関して略等しく、複数の結像光学系は、発光点群に対向して配置された複数の結像レンズを有する第１レンズアレイと、第１レンズアレイを構成する複数の結像レンズにそれぞれ対向して配置された複数の結像レンズを有する第２レンズアレイと、第１及び第２レンズアレイ間に複数の結像レンズに対向するように配置された複数の光束規制板とによって構成され、発光点群の中心点は略同一平面である第１平面に存在し、第１レンズアレイを構成する複数の結像レンズの中心点は略同一平面である第２平面に存在し、第１平面は、光軸方向に垂直な平面に対してゼロでない所定角度をなし、第２平面は、光軸方向に垂直な平面に対してゼロでない所定角度をなし、複数の光束規制板は、第２平面に略平行であり、光束規制板は、光を通過させる複数の開口部と、開口部の周囲に光を遮光する遮光部とを有し、複数の開口部のうち光軸に沿って最も径が小さい開口部を最小開口部とし、最小開口部は、副方向に配置が異なる結像レンズ列に関して複数の光束規制板の異なる面上に配置される。

上記画像形成装置によれば、第１レンズアレイと光束規制板とを略平行とし、最小開口部を複数の光束規制板の異なる面上に設けることにより、第１レンズアレイと迷光を防止するための部材である光束規制板とを近接させて配置し、高い遮光性能を達成しつつ、各発光点群に関して略等しい倍率で結像させることができる。これにより、各発光点群の光軸方向の位置が異なっていても、各結像レンズの倍率のばらつきを抑制でき、かつ製造性が高い迷光防止機能を達成できる。

本発明の具体的な１つの側面では、上記画像形成装置において、複数の開口部のうち光軸に沿って第１レンズアレイに最も近い開口部の径は、最小開口部より大きい。この場合、第１レンズアレイに最も近い光束規制板が迷光防止機能を有する。

本発明の別の側面では、複数の光束規制板として、第１レンズアレイに最も近くに配置された遮光板と、遮光板と第２レンズアレイとの間に配置された複数の絞り板とを有する。

本発明のさらに別の側面では、光束規制板は、光透過性を有する平板の少なくとも一方の面に遮光部を構成する遮光層を有する。この場合、絞り位置や絞り形状をより精度良く形成することができるため、両側テレセン性をより高めることができる。

本発明のさらに別の側面では、発光点群と第１レンズアレイとの間に遮光体を備える。この場合、より迷光を防ぐことができる。

本発明のさらに別の側面では、複数の光束規制板は同じ厚さを有する。この場合、同一の製造装置や同一の材料を用いることができるため、製造性を向上させることができる。

本発明のさらに別の側面では、第２レンズアレイを構成する複数の結像レンズの中心点は略同一平面である第３平面に存在し、第１平面と光軸方向に垂直な平面とのなす角度をθａとし、第２平面と光軸方向に垂直な平面とのなす角度をθｂとし、複数の最小開口部の中心点を結んだ平面と光軸方向に垂直な平面とのなす角度をθｃとし、第３平面と光軸方向に垂直な平面とのなす角度をθｄとしたとき、以下の関係
θａ＞θｂ＞θｃ＞θｄ
を満たす。各発光点群の光軸方向の位置が異なっている場合、上記関係を満たすことで倍率のばらつきを抑制することができる。

第１実施形態の画像形成装置の概略構成を示す部分断面図である。 像形成ユニットを構成する光プリントヘッドの構造を説明する側面側の概念図である。 （Ａ）は、発光素子の構造を説明する概念的な斜視図であり、（Ｂ）は、発光素子に設けた発光点群を説明する図であり、（Ｃ）は、発光点群やレンズの配置を説明する図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、光プリントヘッドの具体的な光学系を説明する概念図である。 図４の光プリントヘッドの変形例を説明する図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、第２実施形態の画像形成装置に搭載される光プリントヘッドの具体的な光学系を説明する概念図である。 第３実施形態の画像形成装置に搭載される光プリントヘッドの具体的な光学系を説明する概念図である。

〔第１実施形態〕
図１に示すように、実施形態の画像形成装置１００は、例えばデジタル複写機等として用いられ、原稿Ｄに形成された色画像を読み取る画像読取部１０と、原稿Ｄに対応する画像を用紙Ｐに形成する画像形成部２０と、画像形成部２０に用紙Ｐを給紙する給紙部４０と、用紙Ｐを搬送する搬送部５０と、装置全体の動作を統括的に制御する制御部９０とを含む。

画像形成部２０は、シアン、マゼンタ、イエロー、及びブラックの色毎に設けられた像形成ユニット７０Ｙ，７０Ｍ，７０Ｃ，７０Ｋと、各色を合成したトナー像が形成される中間転写部８１と、トナー像を定着させる定着部８２とを備えている。

画像形成部２０のうち、像形成ユニット７０Ｙは、Ｙ（イエロー）色の画像を形成する部分であり、感光ドラム７１、帯電部７２、光プリントヘッド（光書込装置）７３、現像部７４等を備えている。感光ドラム７１は、Ｙ色のトナー像を形成し、帯電部７２は、感光ドラム７１の周囲に配置されてコロナ放電により感光ドラム７１の表面を感光体として帯電させ、光プリントヘッド７３は、感光ドラム７１に対してＹ色成分の画像に対応する光を照射し、現像部７４は、感光ドラム７１の表面にＹ色成分のトナーを付着させることにより静電潜像からトナー像を形成する。感光ドラム７１は、円筒形状を有し、回転軸ＲＸのまわりに回転する。感光ドラム７１の円筒表面は、光プリントヘッド７３による像を結像させる受光面７１ａとなっている。

他の像形成ユニット７０Ｍ，７０Ｃ，７０Ｋは、形成する画像の色が異なる以外はＹ色用の像形成ユニット７０Ｙと同様の構造及び機能を有するため、これらの構造等については説明を省略する。なお、像形成ユニット７０は、４色の像形成ユニット７０Ｙ，７０Ｍ，７０Ｃ，７０Ｋのうち任意のユニットを意味し、それぞれの色に適合させた要素として、感光ドラム７１、帯電部７２、光プリントヘッド７３、及び現像部７４を備える。

図２は、光プリントヘッド７３の側面図である。光プリントヘッド７３は、２次元に配列された発光点群ＤＧを形成した発光領域３ａ，３ｂ，３ｃを有する発光素子７３ａと、発光領域３ａ，３ｂ，３ｃの発光点群ＤＧからの光を感光ドラム（感光体）７１の受光面７１ａ上にそれぞれ結像させる結像光学系２ａ，２ｂ，２ｃを有する光学系７３ｂとを備える。光プリントヘッド７３は、発光点群ＤＧと光学系７３ｂ（具体的には、後述する第１レンズアレイＡ１）との間に遮光体６をさらに備える。遮光体６を設けることにより、より迷光を防ぐことができる。

結像光学系２ａ，２ｂ，２ｃは、上下の±Ｘ軸の方向に関して等間隔で配列されている。結像光学系２ａ，２ｂ，２ｃは、両側テレセントリックであり、結像倍率が等しくなっているが、全く同じ形状を有するのではなく、左右の±Ｚ軸の方向に関して若干サイズが異なるものとなっている。ここで、感光ドラム７１の回転軸ＲＸに平行なＹ軸は、主走査方向又は主方向に対応し、感光ドラム７１の回転軸ＲＸに対して直交し、光軸ＡＸに垂直に延びるＸ軸は、副走査方向又は副方向に対応する。つまり、光プリントヘッド７３において、縦の副走査方向に関して３箇所に発光領域３ａ，３ｂ，３ｃが設けられ、それぞれに対応させて結像光学系２ａ，２ｂ，２ｃが設けられている。結像光学系２ａ，２ｂ，２ｃは、不図示のホルダーによって相互に位置決めされた状態で、発光素子７３ａに対して位置決めされて固定されている。

図３（Ａ）に示すように、発光素子７３ａは、３層構造を有し、３つの発光基板７６ａ，７６ｂ，７６ｃを光軸ＡＸに平行なＺ軸方向に積層したものである。各発光基板７６ａには、Ｙ方向に延びる基準線ＳＸａ，ＳＸｂ，ＳＸｃに沿って発光領域３ａ，３ｂ，３ｃが所定間隔で形成されている。つまり、発光領域３ａ，３ｂ，３ｃは２次元的に配列されている。上層側（つまり図２の上側）の発光領域３ｂは、中間の発光領域３ａに対して、＋Ｚ側であって感光ドラム７１に近づく方向にシフトして配置され、下層側（つまり図２の下側）の発光領域３ｃは、中間の発光領域３ａに対して、−Ｚ側であって感光ドラム７１から離れる方向にシフトして配置される。後に詳述するが、発光領域３ａ，３ｂ，３ｃの中心は、同一平面上に配置されている。

図３（Ｂ）は、単一の発光領域３ａに形成された発光点群ＤＧ又は発光点ＥＤの配列を説明する背後からの部分拡大図である。図面の縦方向が副走査方向（副方向）であり、図面の横方向が主走査方向（主方向）である。発光点群ＤＧを構成する発光点ＥＤは、主走査方向に相当するＹ方向に等間隔で配列され、副走査方向に相当するＸ方向に対して傾いた方向にも等間隔で配列されている。１つの発光点ＥＤの直径は例えば３０μｍとされ、主方向については２４００ｄｐｉの１ドットに相当する１０．６μｍピッチで配置されている。図示を省略しているが、１行あたり３２個の発光点ＥＤがあり、全体としては４行で計１２８個の発光点ＥＤが平行四辺形のマトリクス状に並んでいる。

図３（Ｃ）に示すように、発光素子７３ａにおいて、隣り合う３つの発光領域３ａ，３ｂ，３ｃを一組とする発光組ＳＣｎ（ｎ＝１，２，３，…）がＹ方向に繰り返し等間隔で配置されている。なお、図２は、図３（Ｃ）のＡ−Ａ断面に相当するものとなっている。発光組ＳＣｎを構成する発光領域３ａ，３ｂ，３ｃは、主走査方向又はＹ方向に関して異なる位置に配列され、かつ、副走査方向又はＸ方向に関して異なる位置に配列されている。同様に、光学系７３ｂにおいて、隣り合う３つの結像光学系２ａ，２ｂ，２ｃを一組とする結像組ＬＣｎ（ｎ＝１，２，３，…）がＹ方向に繰り返し等間隔で配置されている。結像組ＬＣｎを構成する結像光学系２ａ，２ｂ，２ｃは、主走査方向又はＹ方向に関して異なる位置に配列され、かつ、副走査方向又はＸ方向に関して異なる位置に配列されている。具体例では、結像光学系２ａ，２ｂ，２ｃは、Ｙ方向に延びる１行あたり１００個程度設けられており、全体としては計２８７個の結像光学系２ａ，２ｂ，２ｃ又は発光領域３ａ，３ｂ，３ｃが平行四辺形のマトリクス状に並んでいる。

図２に戻って、光学系７３ｂにおいて、各結像光学系２ａ，２ｂ，２ｃは、第１結像レンズ５ｄと、複数の絞り５ｅと、第２結像レンズ５ｆとをそれぞれ有する。第１結像レンズ５ｄは、発光領域３ａ，３ｂ，３ｃからの光線ＬＢをコリメートする。第２結像レンズ５ｆは、第１結像レンズ５ｄからの光線ＬＢを集光し、感光ドラム７１の受光面７１ａ上に発光領域３ａ，３ｂ，３ｃの像を投影する。結果的に、受光面７１ａ上の受光領域４ａ，４ｂ，４ｃには、発光領域３ａ，３ｂ，３ｃに形成された２次元的な配列の発光点群ＤＧと同じパターンで倍率が同一又は異なる投影像群ＰＧが形成される。後に詳述するが、光学系７３ｂを構成する複数の第１結像レンズ５ｄは、２次元的に配列され、それらの中心は、同一平面上に配置されている。光学系７３ｂを構成する複数の第２結像レンズ５ｆは、２次元的に配列され、それらの中心は、同一平面上に配置されている。また、光学系７３ｂを構成する複数の絞り５ｅは、２次元的に配列されている。

図４（Ａ）及び４（Ｂ）に示すように、第１結像レンズ５ｄは、凸レンズであり、より詳細には、第１結像レンズ５ｄのレンズ形状は、光軸近傍で両凸である。図示の例では、第１結像レンズ５ｄは、ガラスその他で形成された共通のレンズ基板５ｈの両側に樹脂製のレンズ部５ｉ，５ｊを形成したものとなっている。つまり、レンズ部５ｉ，５ｊのレンズ面は樹脂によって形成されている。副走査方向に関して３つの異なる位置に配置された第１結像レンズ５ｄは、第１レンズアレイＡ１を構成する。第２結像レンズ５ｆは、凸レンズであり、より詳細には、第２結像レンズ５ｆのレンズ形状は、光軸近傍で両凸である。図示の例では、第２結像レンズ５ｆは、ガラスその他で形成された共通のレンズ基板５ｋの両側に樹脂製のレンズ部５ｍ，５ｎを形成したものとなっている。つまり、レンズ部５ｍ，５ｎのレンズ面は樹脂によって形成されている。副走査方向に関して３つの異なる位置に配置された第２結像レンズ５ｆは、第２レンズアレイＡ２を構成する。各結像光学系２ａ，２ｂ，２ｃの光軸ＡＸは、互いに平行で、発光領域３ａ，３ｂ，３ｃの発光点群ＤＧに対しても感光ドラム（感光体）７１の受光面７１ａに対しても垂直である。なお、ここでいう光軸ＡＸとは、媒体中でないところでの光軸、例えば第１レンズアレイＡ１の前段の光路における光軸を意味する。

絞り５ｅは、複数の光束規制板６０で構成される。光束規制板６０（絞り５ｅ）は、第１及び第２レンズアレイＡ１，Ａ２間に複数の結像レンズ５ｄ，５ｆに対向するように配置されている。光学系７３ｂは、複数の光束規制板６０として、遮光板６１と複数の絞り板６２とを有している。光束規制板６０のうち遮光板６１は、第１レンズアレイＡ１に最も近い側に設けられている。また、絞り板６２は、遮光板６１から所定の間隔を空けて遮光板６１と第２レンズアレイＡ２との間に設けられている。遮光板６１と絞り板６２との間には、例えばスペーサーを設けてもよい。本実施形態において、光束規制板６０は、ガラスで形成された光透過性を有する平板である絞り基板５ｐの少なくとも一方の面に層状の遮光層６０ｃを形成したものである。光束規制板６０（遮光板６１及び絞り板６２）を構成する複数の絞り基板５ｐ及び遮光層６０ｃは同じ厚さを有している。これにより、同一の製造装置や同一の材料を用いることができるため、製造性を向上させることができる。絞り基板５ｐは、透明体であり、シアン、マゼンタ、イエロー、及びブラックの各色を透過させる。

光束規制板６０は、光を通過させる複数の開口部６０ａと、開口部６０ａの周囲に光を遮光する遮光部６０ｂとを有している。複数の開口部６０ａのうち光軸ＡＸに沿って最も径が小さい開口部を最小開口部６５とし、詳細は後述するが、最小開口部６５は、副方向に配置が異なる結像レンズ列に関して複数の光束規制板６０の異なる面（具体的には、複数の絞り板６２のうちの１つの面）上に配置されている。最小開口部６５の配置は、複数の光束規制板６０に関してどの組み合わせでも異なるものとなっている。また、複数の開口部６０ａのうち光軸ＡＸに沿って第１レンズアレイＡ１に最も近い開口部６０ａの径は、最小開口部６５よりも大きくなっている。つまり、遮光板６１に形成された開口部６０ａは、絞り板６２に形成された最小開口部６５よりも大きい。これにより、第１レンズアレイＡ１に最も近い光束規制板６０の遮光層６０ｃが迷光防止機能を有する。遮光部６０ｂは、絞り基板５ｐの表面に遮光層６０ｃを形成した部分に対応する。遮光部６０ｂを遮光層６０ｃで形成することにより、絞り位置や絞り形状をより精度良く形成することができるため、両側テレセン性をより高めることができる。

絞り板６２は、複数の絞り基板５ｐを光軸ＡＸ方向に積層させて形成されている。本実施形態において、絞り板６２は、３枚の絞り基板５ｐで構成されている。絞り板６２は、第１レンズアレイＡ１側から順に、第１絞り板６２ａと、第２絞り板６２ｂと、第３絞り板６２ｃとを有している。第１〜第３絞り板６２ａ〜６２ｃは、例えば接着剤等を用いて一体化されている。第１〜第３絞り板６２ａ〜６２ｃは、第１レンズアレイＡ１の第１結像光学系２ａ，２ｂ，２ｃに対応する位置に開口絞りとしての最小開口部６５を有している。第１絞り板６２ａは、第１レンズアレイＡ１のうち上側の第１結像レンズ５ｄの光束を規制する最小開口部６５を有し、第２絞り板６２ｂは、中央の第１結像レンズ５ｄの光束を規制する最小開口部６５を有し、第３絞り板６２ｃは、下側の第１結像レンズ５ｄの光束を規制する最小開口部６５を有する。

発光素子７３ａを構成する各発光基板７６ａ，７６ｂ，７６ｃは、ガラス板７３ｑの上に発光点ＥＤを２次元配列させたボトムエミッション型の有機ＥＬ素子である。発光素子７３ａを構成する各発光点群ＤＧは、受光面７１ａ上に投影像群ＰＧとして投影され、投影像群ＰＧは、多数の発光点ＥＤに対応する多数の投影像ＰＤを含む。

発光素子７３ａにおいて、２元配列された発光領域３ａ，３ｂ，３ｃの中心は、共通の第１平面ＰＬａ上に配置されている。つまり、発光点群ＤＧの中心点は略同一平面である第１平面ＰＬａに存在している。第１平面ＰＬａは、感光ドラム７１の受光面７１ａの対向領域に略平行なＹＸ面（光軸ＡＸ方向に垂直な平面）に対してゼロでない所定角度すなわち角度θ_ａをなしている。光学系７３ｂにおいて、結像光学系２ａ，２ｂ，２ｃのうち第１結像レンズ５ｄの中心は、共通の第２平面ＰＬｂ上に配置されている。つまり、第１レンズアレイＡ１を構成する複数の結像レンズ５ｄの中心点は略同一平面である第２平面ＰＬｂに存在している。ここで、結像レンズ５ｄの中心点とは、光軸ＡＸ上であって結像レンズ５ｄの一対の光学面間の中心を意味する。第２平面ＰＬｂは、ＹＸ面に対してゼロでない所定角度すなわち角度θ_ｂをなしている。複数の光束規制板６０は、第２平面ＰＬｂに略平行となっている。結像光学系２ａ，２ｂ，２ｃのうち第２結像レンズ５ｆの中心は、共通の第３平面ＰＬｄ上に配置されている。つまり、第２レンズアレイＡ２を構成する複数の結像レンズ５ｆの中心点は略同一平面である第３平面ＰＬｄに存在している。ここで、結像レンズ５ｆの中心点とは、光軸ＡＸ上であって結像レンズ５ｆの一対の光学面間の中心を意味する。第３平面ＰＬｄは、ＹＸ面に対して角度θ_ｄをなしている。第１平面ＰＬａ、第２平面ＰＬｂ、及び第３平面ＰＬｄは、光軸ＡＸ方向に垂直なＹＸ平面を基準として副方向又は副走査方向に関して傾斜しているが、主方向又は主走査方向に関しては傾斜成分を有していない。つまり、平面ＰＬａ，ＰＬｂ，ＰＬｄは、ＹＸ面に沿って傾斜している。

図からも明らかなように、第１平面ＰＬａと光軸ＡＸ方向に垂直な平面とのなす角度をθａとし、第２平面ＰＬｂと光軸ＡＸ方向に垂直な平面とのなす角度をθｂとし、複数の最小開口部６５の中心点を結んだ第４平面ＰＬｃと光軸ＡＸ方向に垂直な平面とのなす角度をθｃとし、第３平面ＰＬｄと光軸ＡＸ方向に垂直な平面とのなす角度をθｄとしたとき、以下の関係
θａ＞θｂ＞θｃ＞θｄ … （１）
を満たしている。各発光点群ＤＧの光軸ＡＸ方向の位置が異なっている場合、上記関係を満たすことで倍率のばらつきを抑制することができる。より詳細には、第１、第２、第４、及び第３平面ＰＬａ，ＰＬｂ，ＰＬｃ，ＰＬｄのＹＸ平面に対してなす角度θ_ａ〜θ_ｄは、角度θ_ａを最大値とし角度θ_ｄを最小値として角度θ_ａから角度θ_ｄにかけて徐々に小さくなっている。

結像光学系２ａ，２ｂ，２ｃは、両側テレセントリックと倍率均一性とを実現させたものである。このように、両側テレセントリックを実現しつつ、各結像光学系で略倍率を等しくするためには、例えば結像光学系２ａに関しては、第１レンズアレイＡ１を構成する第１結像レンズ５ｄと第２レンズアレイＡ２を構成する第２結像レンズ５ｆとを合成した倍率をβとして、発光基板７６ａの発光領域３ａの中心から第１結像レンズ５ｄの中心までの間隔と、第１結像レンズ５ｄの中心から絞り５ｅの中心（具体的には、最小開口部６５の中心）までの間隔と、絞り５ｅの中心（最小開口部６５の中心）から第２結像レンズ５ｆの中心までの間隔と、第２結像レンズ５ｆの中心から受光面７１ａの受光領域４ａの中心までの間隔が１：１：β：βの関係となる。このような関係は、結像光学系２ａだけでなく、結像光学系２ｂ，２ｃについても成り立ち、近似的には受光面７１ａは平面として扱うことができる。よって、発光基板７６ａ〜７６ｃの発光領域３ａ〜３ｃ又は発光点群ＤＧ、第１レンズアレイＡ１の第１結像レンズ５ｄ、絞り５ｅ（具体的には、最小開口部６５が設けられた光束規制板６０）、第２レンズアレイＡ２の第２結像レンズ５ｆ、及び受光面７１ａの受光領域４ａ〜４ｃの光軸ＡＸ方向に関する間隔の比を、倍率βを用いることで、理想的には下記のように定めることができる。
θ_ａ：θ_ｂ：θ_ｃ：θ_ｄ
＝２＋２β：１＋２β：２β：β … （２）
ここで、２＋２βは、発光領域３ａ〜３ｃから受光領域４ａ〜４ｃまでの距離に対応する相対的値であり、１＋２βは、第１結像レンズ５ｄの中心から受光領域４ａ〜４ｃまでの距離に対応する相対的値であり、２βは、絞り５ｅの中心（最小開口部６５の中心）から受光領域４ａ〜４ｃまでの距離に対応する相対的値であり、βは、第２結像レンズ５ｆの中心から受光領域４ａ〜４ｃまでの距離に対応する相対的値である。式（２）から下記の関係式（３）〜（５）

式が得られ、発光素子７３ａに設定された第１平面ＰＬａの傾斜角である角度θ_ａに対する角度θ_ｂ、θ_ｃ、及びθ_ｄの最適値が定まる。関係式（３）〜（５）を満たす最適な角度に対して±１０％の範囲程度となるように第２、第４、及び第３平面ＰＬｂ，ＰＬｃ，ＰＬｄを傾けること、つまり第１レンズアレイＡ１、光束規制板６０、及び第２レンズアレイＡ２を傾けることで、両側テレセントリック及び倍率均一性の確保に関して実用上十分な効果が得られる。つまり、角度θａ〜θｄの関係は、関係式（３）〜（５）のように厳密でなくてもよく、関係式（１）を満たしていればよい。

以上説明した画像形成装置によれば、第１レンズアレイＡ１と光束規制板６０とを略平行とし、最小開口部６５を複数の光束規制板６０の異なる面上に設けることにより、第１レンズアレイＡ１と迷光を防止するための部材である光束規制板６０とを近接させて配置し、高い遮光性能を達成しつつ、各発光点群ＤＧに関して略等しい倍率で結像させることができる。これにより、各発光点群ＤＧの光軸ＡＸ方向の位置が異なっていても、各結像レンズ５ｄ，５ｆの倍率のばらつきを抑制でき、かつ製造性が高い迷光防止機能を達成できる。

一方、発光点群が同一平面上にない条件で、遮光性を高めるためには、少なくとも第１レンズアレイと光束規制板のうちの遮光板とを略平行に配置する必要がある。光学系をこのような配置にすると、光束規制板の配置角度の異なる板（遮光板及び絞り板）が保持部付近で近接して存在するため板の保持部材の構成が複雑化し、製造が困難となる。

〔実施例〕
以下、画像形成装置１００に組み込まれる光学系７３ｂの具体的な実施例について説明する。

〔実施例１〕
実施例１の光学系７３ｂは、図４（Ａ）及び４（Ｂ）に示すものと同じである。以下の表１〜表３は、実施例１の光学系７３ｂの基本的仕様をまとめたものである。以降の表において、上側の結像光学系は、図４（Ａ）等の結像光学系２ｂを意味し、中央の結像光学系は、図４（Ａ）等の結像光学系２ａを意味し、下側の結像光学系は、図４（Ａ）等の結像光学系２ｃを意味する。
［表１］

［表２］

［表３］

〔１−ａ：中央の結像光学系〕
以下、中央の結像光学系２ａのデータについて説明する。表４は、中央の結像光学系２ａを構成する結像レンズ（第１結像レンズ）５ｄ、光束規制板６０（絞り５ｅ）、及び結像レンズ（第２結像レンズ）５ｆについて、光学面の面頂点の座標をまとめたものである。表４において、第１〜第３レンズ絞り面は、第１〜第２絞り板６２ａ〜６２ｃにおいて、開口部６０ａが形成される面（本実施例では、遮光層６０ｃが形成される面）に対応する。距離の単位はｍｍであり、角度の単位は度である。波長６５０ｎｍの光に対して、レンズ基板の屈折率は１．５１４５であり、レンズ面とガラス基板との間に設けられている樹脂製のレンズ部の屈折率は、１．５２８５である。また、結像倍率βは、全ての光学系で−１である。以上は、中央の結像光学系だけでなく、上下の結像光学系でも同様である。また、これらの点は他の実施例でも同様である。
［表４］

中央の結像光学系２ａの自由曲面形状について表５にまとめた。記載した自由曲面の形状式は、Ｘ、Ｙ、Ｚに対応するローカル座標をｘ、ｙ、ｚとして

である。なお、表に無い非球面係数はすべて０である。これらの点は以下でも同様である。
［表５］

〔１−ｂ：上側の結像光学系〕
以下、上側の結像光学系２ｂのデータについて説明する。表６は、上側の結像光学系２ｂを構成する結像レンズ（第１結像レンズ）５ｄ、光束規制板６０（絞り５ｅ）、及び結像レンズ（第２結像レンズ）５ｆについて、光学面の面頂点の座標をまとめたものである。
［表６］

上側の結像光学系２ｂの自由曲面形状について表７にまとめた。
［表７］

〔１−ｃ：下側の結像光学系〕
以下、下側の結像光学系２ｃのデータについて説明する。表８は、下側の結像光学系２ｃを構成する結像レンズ（第１結像レンズ）５ｄ、光束規制板６０（絞り５ｅ）、及び結像レンズ（第２結像レンズ）５ｆについて、光学面の面頂点の座標をまとめたものである。
［表８］

下側の結像光学系２ｃの自由曲面形状について表９にまとめた。
［表９］

なお、本実施形態において、絞り板６２を構成するガラス板である絞り基板５ｐを３枚構成としたが、図５に示すように、絞り基板５ｐを２枚にしてもよい。この場合、第１絞り板６２ａの第１レンズアレイＡ１側の面に例えば上側の第１結像レンズ５ｄの光束を規制する最小開口部６５を形成し、第１及び第２絞り板６２ａ，６２ｂ間の面に例えば中央の第１結像レンズ５ｄの光束を規制する最小開口部６５を形成し、第２絞り板６２ｂの第２レンズアレイＡ２側の面に例えば下側の第１結像レンズ５ｄの光束を規制する最小開口部６５を形成する。絞り板６２を２枚の絞り基板５ｐで構成することにより、絞り板６２の枚数を削減し、生産コストを削減することができる。

〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態に係る画像形成装置について説明する。なお、第２実施形態の画像形成装置は第１実施形態の画像形成装置を変形したものであり、特に説明しない事項は第１実施形態等と同様である。

図６（Ａ）及び６（Ｂ）に示すように、本実施形態の光学系７３ｂでは、光束規制板６０のうち遮光板６１の絞り基板５ｐを厚くし、絞り板６２と一体化させている。つまり、光束規制板６０を構成する遮光板６１及び絞り板６２は、一体に積層化されている。遮光板６１と絞り板６２とを一体化することで、相対的な位置精度を高め、光束規制板６０の迷光防止機能をより高めることができるとともに、遮光板６１と絞り板６２との相対位置のずれによる遮光板６１でのケラレを防ぐことができる。なお、本実施形態において、絞り板６２を構成する複数の絞り基板５ｐ及び遮光層６０ｃは同じ厚さを有している。

〔実施例２〕
実施例２の光学系７３ｂは、図６（Ａ）及び６（Ｂ）に示すものと同じである。以下の表１０及び表１１は、実施例２の光学系７３ｂの基本的仕様をまとめたものである。
［表１０］

［表１１］

〔２−ａ：中央の結像光学系〕
以下、中央の結像光学系２ａのデータについて説明する。表１２は、中央の結像光学系２ａを構成する結像レンズ（第１結像レンズ）５ｄ、光束規制板６０（絞り５ｅ）、及び結像レンズ（第２結像レンズ）５ｆについて、光学面の面頂点の座標をまとめたものである。
［表１２］

中央の結像光学系２ａの自由曲面形状について表１３にまとめた。
［表１３］

〔２−ｂ：上側の結像光学系〕
以下、上側の結像光学系２ｂのデータについて説明する。表１４は、上側の結像光学系２ｂを構成する結像レンズ（第１結像レンズ）５ｄ、光束規制板６０（絞り５ｅ）、及び結像レンズ（第２結像レンズ）５ｆについて、光学面の面頂点の座標をまとめたものである。
［表１４］

上側の結像光学系２ｂの自由曲面形状について表１５にまとめた。
［表１５］

〔２−ｃ：下側の結像光学系〕
以下、下側の結像光学系２ｃのデータについて説明する。表１６は、下側の結像光学系２ｃを構成する結像レンズ（第１結像レンズ）５ｄ、光束規制板６０（絞り５ｅ）、及び結像レンズ（第２結像レンズ）５ｆについて、光学面の面頂点の座標をまとめたものである。
［表１６］

下側の結像光学系２ｃの自由曲面形状について表１７にまとめた。
［表１７］

〔第３実施形態〕
以下、第３実施形態に係る画像形成装置について説明する。なお、第３実施形態の画像形成装置は第１実施形態の画像形成装置を変形したものであり、特に説明しない事項は第１実施形態等と同様である。

図７に示すように、本実施形態の光学系７３ｂでは、光束規制板６０（遮光板６１及び絞り板６２）において、絞り基板及び遮光層の代わりに開口部６０ａに対応する穴が形成された遮光平板５ｒを用いている。遮光平板５ｒは、例えば遮光性を有する板状の部材で形成されている。遮光平板５ｒを用いることにより、ガラス板である絞り基板を用いた場合よりも表面反射を低減することができ、光学系７３ｂの効率を高くすることができる。

以上では、具体的な実施形態としての画像形成装置について説明したが、本発明に係る画像形成装置は、上記のものには限られない。例えば、上記実施形態において、光学系７３ｂを構成する結像光学系は、３つに限らず２つ又は４つ以上とすることができる。

上記実施形態において、光学系７３ｂの結像倍率βを−１としているが、光学系７３ｂの結像倍率βは、絶対値が１より大きい拡大とすることができ、絶対値が１より小さい縮小とすることができる。なお、光学系７３ｂを構成する結像光学系２ａ〜２ｃの結像倍率βは厳密に等しくなくてもよく、その場合、発光点群ＤＧを構成する発光点ＥＤの配置その他の要素の変更によって倍率差の補償が可能である。

上記実施形態において、図示していないが、感光ドラム７１の受光面７１ａと第２レンズアレイＡ２との間に透明な平板ガラスを配置してもよい。平板ガラスで光学系７３ｂを覆うことにより、第２結像レンズ５ｆ等にごみが付着することを防止できる。

上記実施形態において、発光点群ＤＧを構成する発光点ＥＤの数や配列に関する具体例は、単なる例示であり、用途や目的に応じて発光点ＥＤの数や配列を変更することができる。

上記実施形態において、結像光学系２ａ〜２ｃの副走査方向又はＸ方向の間隔は等しくなくてもよく、例えば結像光学系２ａ〜２ｃの副走査方向に関して位置が異なる３つの第１結像レンズ５ｄの中心は、第２平面ＰＬｂ上に厳密に配列されていなくてもよい。同様に、結像光学系２ａ〜２ｃの副走査方向に関して位置が異なる３つの第２結像レンズ５ｆの中心は、第３平面ＰＬｄ上に厳密に配列されていなくてもよい。

上記実施形態において、第１及び第２レンズアレイＡ１，Ａ２を構成する複数の結像レンズ５ｄ，５ｆの中心点を共通の同一平面の基準としたが、レンズアレイＡ１，Ａ２のレンズ基板５ｈ，５ｋの表面と光軸ＡＸとの交点を中心点として、この中心点を同一平面の基準としてもよい。

Ａ１…第１レンズアレイ、 Ａ２…第２レンズアレイ、 ＡＸ…光軸、 ＤＧ…発光点群、 ＥＤ…発光点、 ＬＢ…光線、 ＰＧ…投影像群、 ＰＬａ，ＰＬｂ，ＰＬｃ，ＰＬｄ…平面、 ＲＸ…回転軸、 ＳＸａ〜ＳＸｃ…基準線、 ２ａ〜２ｃ…結像光学系、 ３ａ〜３ｃ…発光領域、 ４ａ〜４ｃ…受光領域、 ７６ａ〜７６ｃ…発光基板、 ５ｄ，５ｆ…結像レンズ、 ５ｅ…絞り、 ５ｐ…絞り基板、 ５ｒ…遮光平板、 ６…遮光体、 １０…画像読取部、 ２０…画像形成部、 ４０…給紙部、 ５０…搬送部、 ６０…光束規制板、 ６０ａ…開口部、 ６０ｂ…遮光部、 ６０ｃ…遮光層、 ６１…遮光板、 ６２，６２ａ，６２ｂ，６２ｃ…絞り板、 ６５…最小開口部、 ７０…像形成ユニット、 ７０Ｍ，７０Ｃ，７０Ｋ…像形成ユニット、 ７１…感光ドラム、 ７１ａ…受光面、 １００…画像形成装置

Claims (7)

1. 主方向と略直交する副方向に搬送される表面を有する感光体と、
   ２次元に配列された複数の発光点群を有する発光基板と、
   前記複数の発光点群からの光を感光体上の異なる位置に結像させる複数の結像光学系と、
   を備え、
   前記複数の結像光学系の光軸は互いに平行であり、
   前記複数の結像光学系の結像倍率は各発光点群に関して略等しく、
   前記複数の結像光学系は、前記発光点群に対向して配置された複数の結像レンズを有する第１レンズアレイと、前記第１レンズアレイを構成する前記複数の結像レンズにそれぞれ対向して配置された複数の結像レンズを有する第２レンズアレイと、前記第１及び第２レンズアレイ間に前記複数の結像レンズに対向するように配置された複数の光束規制板とによって構成され、
   前記発光点群の中心点は略同一平面である第１平面に存在し、
   前記第１レンズアレイを構成する前記複数の結像レンズの中心点は略同一平面である第２平面に存在し、
   前記第１平面は、前記光軸方向に垂直な平面に対してゼロでない所定角度をなし、
   前記第２平面は、前記光軸方向に垂直な平面に対してゼロでない所定角度をなし、
   前記複数の光束規制板は、前記第２平面に略平行であり、
   前記光束規制板は、光を通過させる複数の開口部と、前記開口部の周囲に光を遮光する遮光部とを有し、
   前記複数の開口部のうち前記光軸に沿って最も径が小さい開口部を最小開口部とし、
   前記最小開口部は、前記副方向に配置が異なる結像レンズ列に関して前記複数の光束規制板の異なる面上に配置されることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記複数の開口部のうち前記光軸に沿って前記第１レンズアレイに最も近い開口部の径は、前記最小開口部より大きいことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記複数の光束規制板として、前記第１レンズアレイに最も近くに配置された遮光板と、前記遮光板と前記第２レンズアレイとの間に配置された複数の絞り板とを有することを特徴とする請求項１及び２のいずれか一項に記載の画像形成装置。
4. 前記光束規制板は、光透過性を有する平板の少なくとも一方の面に前記遮光部を構成する遮光層を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
5. 前記発光点群と前記第１レンズアレイとの間に遮光体を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
6. 前記複数の光束規制板は同じ厚さを有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
7. 前記第２レンズアレイを構成する前記複数の結像レンズの中心点は略同一平面である第３平面に存在し、
   前記第１平面と前記光軸方向に垂直な平面とのなす角度をθａとし、前記第２平面と前記光軸方向に垂直な平面とのなす角度をθｂとし、前記複数の最小開口部の中心点を結んだ平面と前記光軸方向に垂直な平面とのなす角度をθｃとし、前記第３平面と前記光軸方向に垂直な平面とのなす角度をθｄとしたとき、以下の関係
   θａ＞θｂ＞θｃ＞θｄ
   を満たすことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の画像形成装置。

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