(57)【要約】【課題】レンズアレイが形成する結像の解像度を向上させる。【解決手段】複数のレンズ素子が光軸に対して略直交する方向に延在する列を形成するように配列されたレンズアレイにおいて、前記レンズ素子は、物体面側に突出する第１のレンズ曲面とその第１のレンズ曲面と光軸を共有する第２のレンズ曲面とからなり、前記第１のレンズ曲面に入射したすべての光線が前記第２のレンズ曲面に入射するように前記レンズ素子を形成した。【選択図】        図１
2010181685.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレンズ素子が光軸に対して略直交する方向に延在する列を形成するように配列されたレンズアレイにおいて、
前記レンズ素子は、物体面側に突出する第１のレンズ曲面とその第１のレンズ曲面と光軸を共有する第２のレンズ曲面とからなり、
前記第１のレンズ曲面に入射したすべての光線が前記第２のレンズ曲面に入射するように前記レンズ素子を形成したことを特徴とするレンズアレイ。
【請求項２】
請求項１のレンズアレイにおいて、
前記レンズ素子の半径をＲＬ、前記レンズ素子の配列間隔をＰＹ、前記第１のレンズ曲面の曲率半径をＣ１、前記第２のレンズ曲面の曲率半径をＣ２、前記レンズ素子の厚さをＴとしたとき、
前記レンズ素子の配列間隔ＰＹが、数式１８を満たし、かつ前記レンズ素子の厚さＴが、数式１９を満たすように形成されていることを特徴とするレンズアレイ。
【数１８】
2010181685.tif 000021
【数１９】
2010181685.tif 000022
【請求項３】
請求項１のレンズアレイにおいて、
前記レンズ素子の半径をＲＬ、前記レンズ素子の屈折率をｎ、前記第１のレンズ曲面の曲率半径をＣ１、前記第２のレンズ曲面の曲率半径をＣ２、前記レンズ素子の厚さの最小値をＴＭＩＮ、前記レンズ素子の厚さの最大値をＴＭＡＸ、前記レンズ素子の厚さをＴとしたとき、
前記レンズ素子の厚さＴは、数式２０で表される前記レンズ素子の厚さの最小値ＴＭＩＮ以上、かつ数式２１で表される前記レンズ素子の厚さの最大値ＴＭＡＸ以下であることを特徴とするレンズアレイ。
【数２０】
2010181685.tif 000023
【数２１】
2010181685.tif 000024
【請求項４】
請求項１、請求項２または請求項３のレンズアレイを用いたＬＥＤヘッド。
【請求項５】
請求項１、請求項２または請求項３のレンズアレイを用いた露光装置。
【請求項６】
請求項１、請求項２または請求項３のレンズアレイを用いた画像形成装置。
【請求項７】
請求項１、請求項２または請求項３のレンズアレイを用いた読取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズアレイ、ＬＥＤヘッド、露光装置、画像形成装置および読取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のレンズアレイは、複数のＬＥＤ（発光ダイオード）を直線状に配列したＬＥＤヘッドを用いた電子写真方式の画像形成装置や複数の受光素子を直線状に配列した受光部に読取り原稿の像を結像させるスキャナやファクシミリ等の読取装置に物体の正立等倍像をライン状に形成することができる光学系として用いられている。
このレンズアレイは、物体の正立等倍像を形成するように複数のレンズからなるレンズ群を構成し、このレンズ群を略直線状に配列して物体の正立等倍像をライン状に形成する光学系として構成することができ、この複数のレンズをプラスチック射出成型で一体に形成することにより部品点数を少なく構成するようにしているものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−８７１８５号公報（段落「００３３」〜段落「００４１」、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来の技術においては、略直線状に配列された一のレンズから漏れた光線が他のレンズに入射し、物体の結像とならない、いわゆる迷光として結像面へ集光された場合、物体の結像が劣化し解像度が低下することがある。この場合、露光装置の結像や画像形成装置の画像が劣化し、また読取装置で取得される画像データが原稿の通りにならないという問題がある。
【０００５】
本発明は、このような問題を解決することを課題とし、レンズアレイが形成する結像の解像度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そのため、本発明は、複数のレンズ素子が光軸に対して略直交する方向に延在する列を形成するように配列されたレンズアレイにおいて、前記レンズ素子は、物体面側に突出する第１のレンズ曲面とその第１のレンズ曲面と光軸を共有する第２のレンズ曲面とからなり、前記第１のレンズ曲面に入射したすべての光線が前記第２のレンズ曲面に入射するように前記レンズ素子を形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
このようにした本発明は、レンズアレイが形成する結像の解像度を向上させることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施例におけるレンズ板の断面図
【図２】第１の実施例におけるプリンタの構成を示す概略図
【図３】第１の実施例におけるＬＥＤヘッドの概略側面図
【図４】第１の実施例におけるレンズアレイの分解斜視図
【図５】第１の実施例におけるレンズアレイの断面図
【図６】第１の実施例におけるレンズ板の平面図
【図７】第１の実施例における遮光部材の平面図
【図８】第１の実施例における遮光部材の開口部の平面図
【図９】第１の実施例におけるレンズアレイの動作を示す説明図
【図１０】第１の実施例におけるマイクロレンズの結像面側の曲面の説明図
【図１１】第１の実施例における物体面側のレンズ板の断面図
【図１２】第１の実施例におけるレンズアレイのレンズ板の平面図
【図１３】第１の実施例における画像形成装置の画像評価の説明図
【図１４】第２の実施例における物体面側のレンズ板の断面図
【図１５】第２の実施例におけるマイクロレンズの結像面側の曲面の説明図
【図１６】第３の実施例における読取装置の構成を示す概略図
【図１７】第３の実施例における読取装置の読取ヘッドの構成を示す概略図
【図１８】第３の実施例における読取装置の読取ヘッドの動作を示す概略図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明によるレンズアレイ、ＬＥＤヘッド、露光装置、画像形成装置および読取装置の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１０】
本実施例の画像形成装置としてのプリンタを図２の第１の実施例におけるプリンタの構成を示す概略図に基づいて説明する。
図２において、プリンタ１００は、色材としての顔料を含む樹脂からなるトナーにより、画像データをもとに印字媒体上に画像を形成する。
プリンタ１００には、印字媒体としての用紙１０１を貯留する給紙カセット６０が装着され、用紙１０１を給紙カセット６０から取り出す給紙ローラ６１を備え、用紙１０１を給紙して搬送する搬送ローラ６２、６３が配置される。
【００１１】
本発明におけるプリンタ１００は、カラー電子写真方式であり、プリンタ１００内には画像形成部としてイエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの各色の画像を形成する静電潜像担持体としての感光体ドラム４１、その感光体ドラム４１に形成された静電潜像をトナーにより現像し、トナー像を形成する現像器５、その現像器５にトナーを供給するトナーカートリッジ５１が用紙１０１の搬送路に沿って並べて配置されている。
【００１２】
また、感光体ドラム４１の表面に電荷を供給して帯電させる帯電ローラ４２、光学ヘッドとしてのＬＥＤヘッド３が、感光体ドラム４１の表面に対向するように配置され、ＬＥＤヘッド３は帯電ローラ４２で帯電された感光体ドラム４１の表面に画像データをもとに選択的に光を照射して静電画像を形成する。
さらに、感光体ドラム４１上に形成され、トナーにより静電潜像を可視化した像であるトナー像を用紙１０１上に転写する転写ローラ８０が、転写部で用紙１０１を搬送する転写ベルト８１を挟むように感光体ドラム４１に対向して配置され、また用紙１０１が転写部を通過した後の感光体ドラム４１の表面に残留したトナーを除去するクリーニングブレード４３が感光体ドラム４１の表面に接触して配置されている。
【００１３】
転写部の下流には用紙１０１上に形成されたトナー像を熱および圧力で定着させる定着器９が配置され、その定着器９を通過した用紙１０１を搬送する搬送ローラ６４、その搬送ローラ６４により搬送され、画像が形成された用紙１０１を貯留する排出部７へ排出する排出ローラ６５が配置される。
また、帯電ローラ４２および転写ローラ８０には図示しない電源により所定の電圧が印加される。そして、転写ベルト８１、感光体ドラム４１および各ローラはそれぞれ図示しないモータと図示しない駆動を伝達するギアにより回転駆動される。さらに、現像器５、ＬＥＤヘッド３、定着器９、および図示しない各モータには、それぞれ電源および制御装置が接続されている。
【００１４】
プリンタ１００は、外部装置から印刷データを受信する外部インターフェースを有し、その外部インターフェースで受信した印刷データをもとに印字媒体上に画像を形成する。
このように構成されたプリンタ１００は、制御プログラムをメモリ等の記憶部に記憶し、その制御プログラムに基づいて全体を制御する制御手段および演算手段としての制御部を備えている。
【００１５】
次に、露光装置としてのＬＥＤヘッド３の構成を図３の第１の実施例におけるＬＥＤヘッドの概略断面図に基づいて説明する。
ＬＥＤヘッド３には、レンズアレイ１が配置され、そのレンズアレイ１はホルダ３４によりＬＥＤヘッド３に固定されている。また、発光部としての複数のＬＥＤ素子３０は配線基板３３上に略直線に配置されている。
【００１６】
レンズアレイ１のマイクロレンズ１２の光軸は図における上下方向となるように配置され、またＬＥＤ素子３０およびドライバＩＣ３１は配線基板３３上に配置されている。ＬＥＤ素子３０とドライバＩＣ３１はワイヤ３２により結線され、発光部としてのＬＥＤ素子３０はドライバＩＣ３１により制御されて発光する。また、ＬＥＤ素子３０は１列の直線に配列され、間隔ＰＤｍｍ（ミリメートル）で配置されている。
【００１７】
このレンズアレイ１により、感光体ドラム４１にＬＥＤ素子３０の像が結像し、感光体ドラム４１の回転に合わせてＬＥＤ素子３０を発光させることにより感光体ドラム４１上に静電潜像が形成される。
本実施例においては、ＬＥＤヘッド３は６００ｄｐｉ（ｄｏｔｓ  ｐｅｒ  ｉｎｃｈ）の解像度であり、ＬＥＤ素子３０が１インチ当たり（１インチは約２５．４ｍｍ）６００個配置されている。すなわち、ＬＥＤ素子３０が間隔ＰＤを０．０４２３ｍｍとして配列されている。
【００１８】
次に、レンズアレイ１の構成を図４の第１の実施例におけるレンズアレイの分解斜視図に基づいて説明する。
図４において、レンズアレイ１は、レンズ素子の集合体としてのレンズ板１１と遮光部材１３とからなる。
そのレンズ板１１には複数のレンズ素子としてのマイクロレンズ１２が平行する２列に交互に配置され、また２枚のレンズ板１１が対向して配置されている。２枚のレンズ板１１の各々のマイクロレンズ１２の配列間隔は同一であり、２枚のレンズ板１１の各々のマイクロレンズ１２の光軸が一致するように配置されている。すなわち、レンズアレイ１は、光軸が一致するように配置された２枚のマイクロレンズ１２からなるレンズ群を光軸に対して略直交する方向に２列に配置した構成となっている。なお、レンズ板１１は、発光部の光線を透過する素材により形成されている。
【００１９】
遮光部材１３には、絞りとしての開口部１３ａがレンズ板１１のマイクロレンズ１２の配置に対応するように貫通孔として形成されている。その開口部１３ａの配列間隔はレンズ板１１のマイクロレンズ１２の配列と同じであり、マイクロレンズ１２の光軸と開口部１３ａの位置が一致するように配置されている。また、開口部１３ａは、その光軸に対して略直交する方向に配列されている。
【００２０】
図５は第１の実施例におけるレンズアレイの断面図であり、マイクロレンズ１２の配列方向と直交する平面による断面図である。
図５において、レンズアレイ１は、２枚のレンズ板１１のマイクロレンズ１２の光軸が一致し、さらに遮光部材１３の開口部１３ａの位置がマイクロレンズ１２の光軸に一致している。
【００２１】
図６は、第１の実施例におけるレンズ板の平面図である。
図６において、レンズ板１１には複数のマイクロレンズ１２が平行する２列に交互に配置され、各列で並ぶそれぞれのマイクロレンズ１２の間隔はＰＹ、二つの平行する列、すなわちマイクロレンズ１２の配列方向と直交する方向の間隔はＰＸである。
それぞれのマイクロレンズ１２の半径はＲＬであり、隣接するマイクロレンズ１２の中心間を距離ＰＮとして隣接するマイクロレンズ１２にオーバーラップするように配置され、すなわち距離ＰＮ＜（２×半径ＲＬ）となっており、隣接するマイクロレンズ１２と接する部分はレンズ形状が切り欠き形状となって連結されている。なお、レンズ板１１は、発光部の光線を透過する素材により形成されている。
【００２２】
本実施例では、レンズ板１１はシクロオレフィン系樹脂である光学樹脂（日本ゼオン社製、商品名；ＺＥＯＮＥＸ（ゼオネックス）（登録商標）Ｅ４８Ｒ）を使用し、射出成型により複数のマイクロレンズ１２を一体に成型した。
マイクロレンズ１２の各曲面は数式１で表される回転対称高次非球面で構成することにより、高い解像度を得ることができる。関数Ｚ（ｒ）は、マイクロレンズ１２の光軸に平行な方向を軸とし、半径方向の座標をｒとした回転座標系を示し、マイクロレンズ１２の各曲面の頂点を原点とし、レンズアレイ１の物体面から結像面へ向かう方向を正の数で表す。このとき、Ｃは曲率半径、Ａは非球面係数４次の係数、Ｂは非球面係数６次の係数を示す。
【００２３】
【数１】
2010181685.tif 000003
図７は、第１の実施例における遮光部材の平面図である。
図７において、遮光部材１３は発光部としてのＬＥＤ素子３０の光線を遮光する黒色樹脂等の素材により形成され、その遮光部材１３には絞りとしての開口部１３ａがレンズ板１１のマイクロレンズ１２の配置に対応するように貫通孔として形成されている。開口部１３ａの配列間隔（中心の間隔）は、マイクロレンズ１２の配列間隔に一致し、各列で並ぶ間隔ＰＹで形成され、さらにマイクロレンズ１２の配列方向と直交する方向に間隔ＰＸで２列に形成される。また、隣接するマイクロレンズ１２に対応して開口部１３ａの中心間を距離ＰＮとして形成される。
【００２４】
この開口部１３ａの円柱形部分の軸がそれぞれのマイクロレンズ１２の光軸と一致するように配置され、開口部１３ａの弧の半径ＲＡはマイクロレンズ１２の半径ＲＬより小さくなるように形成されている。
また、開口部１３ａは、マイクロレンズ１２の配列方向と直交する方向に間隔ＴＢが保持されるように形成されている。
【００２５】
図８は、第１の実施例における遮光部材の開口部の平面図である。
図８において、開口部１３ａは半径ＲＡの円、その半径ＲＡの円の中心から（間隔ＰＸ―間隔ＴＢ）／２の位置における開口部１３ａの配列方向と平行する直線からなる形状である。この開口部１３ａの半径ＲＡの円の中心は、マイクロレンズ１２の光軸と一致するように配置されている。
【００２６】
本実施例の遮光部材１３は、ポリカーボネートを用いて射出成型により作成した。
次にレンズアレイ１の詳細を図９の第１の実施例におけるレンズアレイの動作を示す説明図に基づいて説明する。図９はレンズ板１１を含むレンズアレイ１および物体面ＯＰならびに結像面ＩＰの断面図であり、隣接する２つのマイクロレンズ１２の光軸ＡＸ１を含む平面による断面図、すなわち図６および図７における直線ＡＡの位置における断面図である。
【００２７】
図９において、レンズアレイ１の物体面ＯＰから距離ＬＯの位置に第１のマイクロレンズ１２１が配置され、また第２のマイクロレンズ１２２が第１のマイクロレンズ１２１と光軸が一致するように対向し、距離ＬＳを隔てて配置される。レンズアレイ１の結像面ＩＰは第２のマイクロレンズ１２２から光軸方向に距離ＬＩを隔てた位置である。
第１のマイクロレンズ１２１は、厚みがＬＴ１であり、光軸ＡＸ１方向に距離ＬＯ１の位置にある物体３０ａの像を中間像３０ｂとして、光軸方向に距離ＬＩ１離れた中間像面ＩＭＰに形成する。
【００２８】
第２のマイクロレンズ１２２は、厚みがＬＴ２であり、距離ＬＯ２の位置にある中間像面ＩＭＰ上の中間像３０ｂの結像３０ｃを、光軸ＡＸ１方向に距離ＬＩ２隔てた位置に形成する。
レンズアレイ１の物体面ＯＰから第１のマイクロレンズ１２１までの距離ＬＯは距離ＬＯ１と等しく設定され、第１のマイクロレンズ１２１と第２のマイクロレンズ１２２の間隔ＬＳは、（距離ＬＩ１＋距離ＬＯ２）に設定され、第２のマイクロレンズ１２２からレンズアレイ１の結像面ＩＰまでの距離ＬＩは距離ＬＩ２と等しく設定される。
【００２９】
また、第１のマイクロレンズ１２１と第２のマイクロレンズ１２２を同じ構成のレンズとすることができる。このとき、第１のマイクロレンズ１２１と第２のマイクロレンズ１２２は、ともに厚さがＬＴ１であり、レンズアレイ１の物体面から第１のマイクロレンズ１２１までの距離ＬＯは距離ＬＯ１と等しく設定される。
さらに、第１のマイクロレンズ１２１の物体面側の曲面と同じ形状の面が第２のマイクロレンズ１２２の結像面側の曲面となるように対向して配置され、第２のマイクロレンズ１２２から中間像面ＩＭＰまでの距離ＬＯ２はＬＩ１と等しく設定される。
【００３０】
第１のマイクロレンズ１２１と第２のマイクロレンズ１２２の間隔ＬＳは、（２×距離ＬＩ１）に設定され、第２のマイクロレンズ１２２からレンズアレイ１の結像面までの距離ＬＩは距離ＬＯ１と等しく設定され、距離ＬＩ＝距離ＬＯである。
このようにレンズアレイ１は、遮光部材１３を挟んで２個のレンズ板１１は表裏が逆となるように対向して結像面に結像できる間隔で保持されている。遮光部材１３を挟んで２個のマイクロレンズ１２が光軸を一致させて共役の位置に配置され、正立等倍像を結像する光学系が形成される。このように光軸が一致する２個のマイクロレンズ１２からなる光学系は、感光体ドラム４１の表面にＬＥＤ素子３０の正立等倍像を結像することができる。
【００３１】
上述した構成の作用について説明する。
まず、プリンタ１００の動作を図２に基づいて説明する。
プリンタ１００の感光体ドラム４１表面は、図示しない電源装置により電圧が印加された帯電ローラ４２により帯電される。続いて、感光体ドラム４１が回転することによって帯電された感光体ドラム４１表面がＬＥＤヘッド３の付近に到達するとＬＥＤヘッド３によって露光され、感光体ドラム４１表面に静電潜像が形成される。この静電潜像は現像器５により現像され、感光体ドラム４１の表面にトナー像が形成される。
【００３２】
一方、給紙カセット６０にセットされた用紙１０１が給紙ローラ６１によって給紙カセット６０から取り出され、搬送ローラ６２、６３により、転写ローラ８０および転写ベルト８１の付近に搬送される。
感光体ドラム４１が回転することにより、現像によって得られた感光体ドラム４１表面上のトナー像が転写ローラ８０および転写ベルト８１の付近に到達すると図示しない電源装置により電圧が印加されている転写ローラ８０および転写ベルト８１によって、感光体ドラム４１表面上のトナー像は用紙１０１上に転写される。
【００３３】
続いて、表面にトナー像が形成された用紙１０１は、転写ベルト８１の回転により定着器９へ搬送され、用紙１０１上のトナー像はその定着器９により加圧されながら加熱されることにより溶解し、用紙１０１上に固定される。トナー像が固定された用紙１０１は、搬送ローラ６４および排出ローラ６５により排出部７に排出されてプリンタ１００の動作が終了する。
【００３４】
次に、露光装置としてのＬＥＤヘッド３の動作を図４に基づいて説明する。
画像データをもとにプリンタ１００の制御部によりＬＥＤヘッド３の制御信号が発信されるとドライバＩＣ３１はその制御信号に基づき任意の光量でＬＥＤ素子３０を発光させる。そのＬＥＤ素子３０からの光線はレンズアレイ１に入射し、感光体ドラム４１上に結像が形成される。
【００３５】
次に、レンズアレイ１の動作を図８に基づいて説明する。
物体３０ａとしてのＬＥＤ素子３０の光線は第１のマイクロレンズ１２１に入射し、その第１のマイクロレンズ１２１によって光軸方向に距離ＬＩ１隔てた位置にある中間像面ＩＭＰ上に中間像３０ｂが形成される。さらに、第２のマイクロレンズ１２２によってその中間像３０ｂの像である結像３０ｃが結像面ＩＰ上に形成されることにより、物体３０ａの結像３０ｃが結像面ＩＰ上に形成される。
【００３６】
第１のマイクロレンズ１２１によって形成される中間像３０ｂは物体３０ａの倒立縮小像であり、結像３０ｃはその中間像３０ｂの第２のマイクロレンズ１２２による倒立拡大像である。
また、第１のマイクロレンズ１２１と第２のマイクロレンズ１２２との間では物体面上の各点からの光線の主光線が平行である、いわゆるテレセントリックになっている。
【００３７】
ここで、物体３０ａの大きさをＳＡ、中間像３０ｂの大きさをＳＢ、結像３０ｃの大きさをＳＣとすると、第１のマイクロレンズ１２１の倍率Ｍ１および第２のマイクロレンズ１２２の倍率Ｍ２は、それぞれＭ１＝ＳＢ／ＳＡ、Ｍ２＝ＳＣ／ＳＢと表される。
レンズアレイ１は、正立等倍像を形成するのでレンズアレイ１の倍率ＭＡ＝ＳＣ／ＳＡ（ＭＡ＝Ｍ１×Ｍ２）は“１”でなければならず、倍率Ｍ１×Ｍ２＝１でなければならない。すなわち、第２のマイクロレンズ１２２の倍率Ｍ２は、第１のマイクロレンズ１２１の倍率Ｍ１の逆数と等しくなければならない。
【００３８】
なお、物体３０ａからの光線のうち、結像に寄与しない光線は遮光部材１３により遮断される。
一方、第１のマイクロレンズ１２１と第２のマイクロレンズ１２２を同じ構成のレンズとした場合もレンズアレイ１は物体３０ａの正立等倍像を形成する。
物体３０ａとしてのＬＥＤ素子３０の光線は第１のマイクロレンズ１２１に入射し、その第１のマイクロレンズ１２１によって光軸方向に距離（ＬＳ／２）隔てた位置にある中間像面ＩＭＰ上に中間像３０ｂが形成される。さらに、第２のマイクロレンズ１２２によってその中間像３０ｂの像である結像３０ｃが結像面ＩＰ上に形成される。このとき、結像３０ｃは物体３０ａの正立等倍像になっている。
【００３９】
また、第１のマイクロレンズ１２１と第２のマイクロレンズ１２２との間ではテレセントリックになっている。
次に、本実施例におけるマイクレンズ１２の構成の詳細およびそのマイクレンズ１２に入射する光線の経路について、図１の第１の実施例におけるレンズ板の断面図に基づいて説明する。図１は物体面側のレンズ板１１を第１のマイクロレンズ１２１の配列方向に平行で第１のマイクロレンズ１２１の光軸ＡＸ１を含む平面で切断した断面図である。図１における左右方向が第１のマイクロレンズ１２１の配列方向と平行な方向であり、上方向にレンズアレイ１の物体面がある。
【００４０】
なお、以下の説明では、図１に基づき第１のマイクロレンズ１２１に入射する光線の第１のマイクロレンズ１２１の配列方向と平行する方向の成分について説明するものとする。
第１のマイクロレンズ１２１の物体面側の曲面を第１のレンズ曲面としての物体面側レンズ曲面１２１ａ、第１のマイクロレンズ１２１の結像面側（遮光部材１３に近接する側）の曲面を第２のレンズ曲面としての結像面側レンズ曲面１２１ｂとする。
【００４１】
また、第１のマイクロレンズ１２１から距離ＰＹの位置にある別の第１のマイクロレンズ１２１´における物体面側の曲面を第１のレンズ曲面としての物体面側レンズ曲面１２１ａ´、第１のマイクロレンズ１２１´の結像面側（遮光部材１３に近接する側）の曲面を第２のレンズ曲面としての結像面側レンズ曲面１２１ｂ´とする。
この物体面側レンズ曲面１２１ａと結像面側レンズ曲面１２１ｂ、および物体面側レンズ曲面１２１ａ´と結像面側レンズ曲面１２１ｂ´は、光軸を共有するように形成されている。
【００４２】
本実施例では、物体面側レンズ曲面１２１ａに入射する光線のすべてが結像面側レンズ曲面１２１ｂに入射するように構成することにより、結像の劣化を抑制し、レンズアレイ１の解像度の低下を抑制する。
物体面側レンズ曲面１２１ａは物体面側に突出する凸面であり、物体面側レンズ曲面１２１ａの曲率半径をＣ１とすると、光軸ＡＸ１上で物体面側レンズ曲面１２１ａの面頂点Ｐ８から曲率半径Ｃ１の位置に物体面側レンズ曲面１２１ａの曲率中心Ｐ１がある。なお、物体面側レンズ曲面１２１ａは、数式１で表される回転対称高次非球面であるが、非球面係数ＡおよびＢは十分に小さく、球面とみなすことができる。
【００４３】
Ｐ２は、物体面側レンズ曲面１２１ａ上で光軸ＡＸ１から半径ＲＬ離れた点であり、別の第１のマイクロレンズ１２１´の物体面側レンズ曲面１２１ａ´に最も近い点である。また、Ｐ５は、別の物体面側レンズ曲面１２１ａ´の曲率中心であり、Ｐ３は、曲率中心Ｐ１と曲率中心Ｐ５を結ぶ線分上で曲率中心Ｐ１から距離ＲＬの点である。さらに、Ｐ１０は光軸ＡＸ１上で点Ｐ２から距離ＲＬの点である。
【００４４】
以下に、点Ｐ２に入射する光線における第１のマイクロレンズ１２１の配列方向と平行する方向の成分について説明する。
物体面側レンズ曲面１２１ａ´の接線である直線ＲＡＹ１が点Ｐ２と曲率中心Ｐ１を通過するとき、直線ＲＡＹ１の光軸ＡＸ１に対する角度をｄ１とすると、点Ｐ２に入射する光線と光軸ＡＸ１の成す角度は、角度ｄ１以下である。なぜなら、光軸ＡＸ１に対する角度が角度ｄ１より大きい角度ｄ２となる直線ＲＡＹ２で示される光線は、物体面側レンズ曲面１２１ａ´によって反射もしくは屈折され、点Ｐ２に入射しないためである。
【００４５】
すなわち、ＲＡＹ１は、物体面側レンズ曲面１２１ａの端部で物体面側レンズ曲面１２１ａ´に最も近い点Ｐ２に入射し、結像面側レンズ曲面１２１ｂの付近で光軸ＡＸ１から最も離れた位置を通過する光線であるから、光線ＲＡＹ１が結像面側レンズ曲面１２１ｂに入射するようにレンズ板１１を構成すれば、物体面側レンズ曲面１２１ａに入射するすべての光線が結像面側レンズ曲面１２１ｂに入射することになる。
【００４６】
次に、図１および図１０に基づいて光線ＲＡＹ１が結像面側レンズ曲面１２１ｂの端部（結像面側レンズ曲面１２１ｂ上で光軸ＡＸ１から距離ＲＬの点）に入射する条件を求める。図１の直線ＲＡＹ１を点Ｐ１から点Ｐ２と反対方向に伸ばした直線上の点であり、光軸ＡＸ１から距離ＲＬの点をＰ７とし、光軸ＡＸ１上の点であり、点Ｐ７から距離ＲＬの点をＰ６とすると点Ｐ１、点Ｐ２、および点Ｐ３を結ぶ三角形Ｐ１Ｐ２Ｐ３は、点Ｐ７、点Ｐ１、および点Ｐ６を結ぶ三角形Ｐ７Ｐ１Ｐ６と合同であるから線分Ｐ１Ｐ６と線分Ｐ２Ｐ３の長さは同じであり、その長さは（曲率半径Ｃ１２−距離ＲＬ２）の平方根である。
【００４７】
ここで、図１０は第１の実施例におけるマイクロレンズの結像面側の曲面の説明図であり、物体面側のレンズ板１１を第１のマイクロレンズ１２１の配列方向に平行で光軸ＡＸ１を含む平面で切断した断面図である。図１０における左右方向が第１のマイクロレンズ１２１の配列方向と平行な方向であり、下方向に遮光部材１３および第２のマイクロレンズ１２２がある。
【００４８】
結像面側レンズ曲面１２１ｂの曲率半径をＣ２とすると、光軸ＡＸ１上で結像面側レンズ曲面１２１ｂの面頂点Ｐ９から曲率半径Ｃ２の位置に結像面側レンズ曲面１２１ｂの曲率中心Ｐ１１がある。なお、結像面側レンズ曲面１２１ｂは、数式１で表される回転対称高次非球面であるが、非球面係数ＡおよびＢは十分に小さく、球面とみなすことができる。
【００４９】
図１０より、線分Ｐ６Ｐ９＝線分Ｐ１１Ｐ９−線分Ｐ１１Ｐ６であり、線分Ｐ１１Ｐ９＝曲率半径Ｃ２、線分Ｐ１１Ｐ６は（曲率半径Ｃ２２−距離ＲＬ２）の平方根であるから、線分Ｐ６Ｐ９は、曲率半径Ｃ２−（（曲率半径Ｃ２２−距離ＲＬ２）の平方根）である。
光線ＲＡＹ１が結像面側レンズ曲面１２１ｂに入射するためには、図１において、線分Ｐ６Ｐ７が第１のマイクロレンズ１２１の半径ＲＬ以下であればよい。すなわち、第１のマイクロレンズ１２１の厚さＬＴ１が図１の線分Ｐ８Ｐ９以下であればよい。
【００５０】
したがって、図１より、線分Ｐ８Ｐ９は、線分Ｐ８Ｐ１と線分Ｐ１Ｐ６と線分Ｐ６Ｐ９との和であって、線分Ｐ８Ｐ１＝曲率半径Ｃ１、線分Ｐ１Ｐ６は（曲率半径Ｃ１２−距離ＲＬ２）の平方根、線分Ｐ６Ｐ９は曲率半径Ｃ２−（（曲率半径Ｃ２２−距離ＲＬ２）の平方根）であるから、数式２に示す関係を満たせばよい。
【００５１】
【数２】
2010181685.tif 000004
ところで、物体面側レンズ曲面１２１ａと結像面側レンズ曲面１２１ｂが形成されるためには、第１のマイクロレンズ１２１の厚さＬＴ１が線分Ｐ８Ｐ１０と線分Ｐ６Ｐ９の和以上でなければならない。線分Ｐ８Ｐ１０は、曲率半径Ｃ１−（曲率半径Ｃ１２−距離ＲＬ２）の平方根であるから、数式３に示す関係がある。
【００５２】
【数３】
2010181685.tif 000005
上述した数式２および数式３から数式４で示す関係がある。
【００５３】
【数４】
2010181685.tif 000006
したがって、光線ＲＡＹ１が物体面側レンズ曲面１２１ａ´の接線であって、点Ｐ２と曲率中心Ｐ１を通過するとき、上記数式４を満たすことにより光線ＲＡＹ１は結像面側レンズ曲面１２１ｂ上を通過し、物体面側レンズ曲面１２１ａに入射するすべての光線が結像面側レンズ曲面１２１ｂに入射する。
【００５４】
次に、光線ＲＡＹ１が物体面側レンズ曲面１２１ａ´の接線であって、点Ｐ２と曲率中心Ｐ１を通過する条件を求める。直線ＲＡＹ１と物体面側レンズ曲面１２１ａ´との接点をＰ４とすると、三角形Ｐ１Ｐ２Ｐ３と三角形Ｐ１Ｐ５Ｐ４は相似形であるので数式５の関係がある。
【００５５】
【数５】
2010181685.tif 000007
また、線分Ｐ１Ｐ５＝距離ＰＹ（マイクロレンズ１２の配列間隔）、線分Ｐ１Ｐ２＝線分Ｐ５Ｐ４＝曲率半径Ｃ１、線分Ｐ２Ｐ３＝（曲率半径Ｃ１２−距離ＲＬ２）の平方根より、数式６の関係がある。
【００５６】
【数６】
2010181685.tif 000008
したがって、レンズ板１１の構成が数式６を満たすならば、物体面側レンズ曲面１２１ａ´の接線としての光線ＲＡＹ１が点Ｐ２と曲率中心Ｐ１とを通過する。
ここで、マイクロレンズ１２の配列間隔ＰＹが数式６の右辺の示す値以下のとき、すなわち数式７で示す関係があるとき、の光線の経路を図１１に基づいて説明する。
【００５７】
【数７】
2010181685.tif 000009
図１１は、第１の実施例における物体面側のレンズ板の断面図であり、レンズ板１１の構成が数式６の条件を満たすときの物体面側レンズ曲面１２１ａ´を太い実線で示し、数式７の条件を満たすときの物体面側レンズ曲面１２１ａ´を太い破線で示している。
【００５８】
レンズ板１１の構成が、数式７の条件を満たすとき、図１１に示すように物体面側レンズ曲面１２１ａ´の接線であって点Ｐ２を通過する光線ＲＡＹ３は、結像面側レンズ曲面１２１ｂの近傍で光線ＲＡＹ１（レンズ板１１の構成が数式６の条件を満たすときの物体面側レンズ曲面１２１ａ´の接線であって点Ｐ２を通過する光線）より光軸ＡＸ１の近くを通過する。
【００５９】
また、物体面側レンズ曲面１２１ａ´の接線であって点Ｐ２を通過する光線は、点Ｐ２を通過する光線の中で光軸ＡＸ１に対して最も外側を通過するので、レンズ板１１の構成が数式７の条件を満たした上で数式４を満たすとき、物体面側レンズ曲面１２１ａに入射する光線のすべてが結像面側レンズ曲面１２１ｂを通過する。
このように本実施例の構成のレンズアレイ１は、物体面側のマイクロレンズである第１のマイクロレンズ１２１の物体面側のレンズ曲面に入射するすべての光線が、その物体面側のレンズ曲面と光軸を共有する第１のマイクロレンズ１２１の結像面側のレンズ曲面に入射するので、光軸を共有しない別のレンズへ光線が入射することがなくなり、結像の劣化を抑制することができる。
【００６０】
本実施例のレンズアレイ１を用いたＬＥＤヘッド３について、結像の解像度を示すＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ：振幅伝達関数）を測定したところ、そのＭＴＦは８０％以上の値を示した。
ここで、ＭＴＦとは、露光装置の解像度を示し、露光装置中で点灯しているＬＥＤ素子３０の結像のコントラストを示す。１００％が結像のコントラストが最も大きく、露光装置としての解像度が高いことを示し、小さいほど光量のコントラストは小さく、露光装置の解像度は低い。
【００６１】
ＭＴＦ（％）は、結像の光量の最大値をＥＭＡＸ、隣り合う２つの結像の間の光量の最小値をＥＭＩＮとしたとき、
ＭＴＦ＝（ＥＭＡＸ−ＥＭＩＮ）／（ＥＭＡＸ＋ＥＭＩＮ）×１００（％）
のように定義される。
このＭＴＦの測定においては、ＬＥＤヘッド３のレンズアレイ１の結像面ＩＰ上、第２のマイクロレンズ１２２の結像面側レンズの頂点から距離ＬＩ（ｍｍ）離れた位置の結像を顕微鏡デジタルカメラにより撮影し、撮影画像よりＬＥＤ素子３０の結像の光量分布を解析し、このＭＴＦを算出した。
【００６２】
また、ＭＴＦの測定においては、ＬＥＤ素子３０の配列間隔ＰＤ＝０．０４２３ｍｍであるＬＥＤヘッド３を用いた。
さらに、ＭＴＦの値と画像形成装置の画像品質について説明する。
本来、画像形成装置が形成する画像でトナーが乗らない部分は、静電潜像においては電位が十分に高くなければならない。また、ＬＥＤヘッドで形成される結像は暗くなければならない。ところが、ＭＴＦの値が小さいとＬＥＤヘッドで形成される結像において、暗くなければならない部分にも光線が入射してしまう。
【００６３】
光線が入射してしまうと静電潜像においては電位が十分に高くなければならないところの電位が下がってしまい、本来、画像形成装置の画像でトナーが乗らない部分にトナーが付着してしまう。
画像形成装置の画像でトナーが乗らない部分は、本来、用紙の色である白色によって画像が構成されるが、トナーが付着してしまった部分は、トナーの色が混ざって見えるため、画像形成装置の画像品質が低下する。
【００６４】
様々な評価を重ねた結果、ＭＴＦが８０％以上のとき、画像形成装置の画像は筋や濃淡斑のない良好な画像となった。
ここで、本実施例によるレンズアレイ１のレンズ板１１の寸法を説明する。
レンズアレイ１の各レンズ列で並ぶそれぞれのマイクロレンズ１２の間隔ＰＹ（図６参照）、マイクロレンズ１２のレンズ列の間隔ＰＸ（図６参照）、レンズ板１１のマイクロレンズ１２配列方向の長さＱＹ（図１２参照）、レンズ板１１のマイクロレンズ１２配列方向に直交する方向の長さＱＸ（図１２参照）、マイクロレンズ１２の半径ＲＬ（図１参照）、物体面側レンズ曲面１２１ａの曲率半径をＣ１（図１参照）、結像面側レンズ曲面１２１ｂの曲率半径をＣ２（図１０参照）、および第１のマイクロレンズ１２１の厚みＬＴ１（図１参照）は、表１の部品寸法に示すとおりである。
【００６５】
【表１】
2010181685.tif 000010
次に、カラーＬＥＤプリンタを用いて本実施例のレンズアレイを実装した画像形成装置の画像を評価したところ、筋や濃淡斑のない良好な画像が得られた。画像形成装置の画像の評価は、印刷領域全面に図１３に示した全画素のうち１つおきにドットを形成する画像を形成し、画像品質の良否を評価した。図１３において、３０１はトナーが乗っているドット、３０２はトナーが乗っていないドットを示している。
【００６６】
なお、本実施例では、マイクロレンズ１２は回転対称高次非球面で構成したが、これに限られることなく、球面を形成するようにしてもよい。また、アナモフィック非球面、放物面、楕円面、双曲面、コーニック面等の曲面を形成してもよい。
また、レンズ板１１は一般射出成型により作成したが、圧縮射出成型等の成型法でもよい。さらに、レンズ板１１の素材は樹脂を用いているがガラスを用いてもよい。
【００６７】
また、遮光部材１３はポリカーボネートを用いて射出成型により作成したが、これに限られることなく、切削加工により作成してもよく、また金属をエッチングするなどして作成してもよい。
また、発光部としてＬＥＤ素子３０を複数配置したＬＥＤアレイを用いたが、例えば有機ＥＬを発光部にしてもよく、半導体レーザーを用いてもよく、さらには蛍光灯やハロゲンランプ等の発光部に液晶素子で構成されたシャッタを併用した露光装置でもよい。
【００６８】
以上説明したように、第１の実施例では、レンズアレイのレンズを、上述した数式７の条件を満たした上で数式４を満たすように構成することにより、レンズから光線が漏れて別のレンズへ入射することを防ぐことができるため、物体の結像の劣化が抑制され、レンズアレイの解像度を十分高くすることができ、また露光装置の結像のコントラストが得られ、画像形成装置で鮮明な画像を得ることができるという効果が得られる。
【実施例２】
【００６９】
第２の実施例の構成は、第１の実施例の構成と略同様であるが、レンズアレイ１のレンズ板１１の構成が異なるものであり、そのレンズアレイ１のレンズ板１１の構成を以下に説明する。なお、第１の実施例と同様の部分は同一の符号を付してその説明を省略する。
本実施例におけるマイクレンズ１２の構成の詳細およびそのマイクレンズ１２に入射する光線の経路について、図１４の第２の実施例におけるレンズ板の断面図に基づいて説明する。図１４は物体面側のレンズ板１１を第１のマイクロレンズ１２１の配列方向に平行で第１のマイクロレンズ１２１の光軸ＡＸ１を含む平面で切断した断面図である。図１４における左右方向が第１のマイクロレンズ１２１の配列方向と平行な方向であり、上方向にレンズアレイ１の物体面がある。
【００７０】
なお、以下の説明では、図１４に基づき第１のマイクロレンズ１２１に入射する光線の第１のマイクロレンズ１２１の配列方向と平行する方向の成分について説明するものとする。
第１のマイクロレンズ１２１の物体面側の曲面を物体面側レンズ曲面１２１ａ、第１のマイクロレンズ１２１の結像面側（遮光部材１３に近接する側）の曲面を結像面側レンズ曲面１２１ｂとする。
【００７１】
本実施例では、物体面側レンズ曲面１２１ａに入射する光線のすべてが結像面側レンズ曲面１２１ｂに入射するように構成することにより、結像の劣化を抑制し、レンズアレイ１の解像度の低下を抑制する。
物体面側レンズ曲面１２１ａは凸面であり、物体面側レンズ曲面１２１ａの曲率半径をＣ１とすると、光軸ＡＸ１上で物体面側レンズ曲面１２１ａの面頂点Ｐ１０６から曲率半径Ｃ１の位置に物体面側レンズ曲面１２１ａの曲率中心Ｐ１０１がある。なお、物体面側レンズ曲面１２１ａは、上述した数式１で表される回転対称高次非球面であるが、非球面係数ＡおよびＢは十分に小さく、球面とみなすことができる。
【００７２】
Ｐ１０２は、物体面側レンズ曲面１２１ａ上で光軸ＡＸ１から半径ＲＬ離れた点であり、Ｐ１０４は、結像面側レンズ曲面１２１ｂ上で光軸ＡＸ１から半径ＲＬ離れた点である。また、Ｐ１０３は、線分Ｐ１０２Ｐ１０４上で曲率中心Ｐ１０１から距離ＲＬの点であり、Ｐ１０８は光軸ＡＸ１上で点Ｐ１０２から距離ＲＬの点である。Ｐ１０７は、光軸ＡＸ１上で結像面側レンズ曲面１２１ｂの面頂点である。
【００７３】
以下に、点Ｐ１０２に入射する光線における第１のマイクロレンズ１２１の配列方向と平行する方向の成分について説明する。
ＲＡＹ４は、マイクロレンズ１２の配列方向と平行で、点Ｐ１０２に入射する光線であり、光線ＲＡＹ４の直線Ｐ１０２Ｐ１０１に対する入射角はｅである。
また、光線ＲＡＹ４は、点Ｐ１０２から直線Ｐ１０２Ｐ１０１に対する出射角はｆで第１のマイクロレンズ１２１内を透過する。
【００７４】
Ｐ１０５は、光線ＲＡＹ４が結像面側レンズ曲面１２１ｂ上を通過する点であり、Ｐ１０９は、線分Ｐ１０４Ｐ１０５と光軸ＡＸ１との交点である。
ここで、直線Ｐ１０２Ｐ１０４と直線Ｐ１０２Ｐ１０１が成す角はｇとなっている。
物体面側レンズ曲面１２１ａに入射する光線のすべてが結像面側レンズ曲面１２１ｂに入射するためには、点Ｐ１０５と光軸ＡＸ１との距離がマイクロレンズ１２の半径ＲＬ以下であればよい。すなわち、図１４に示すように、第１のマイクロレンズ１２１の厚さＬＴ１が、光線ＲＡＹ４が結像面側レンズ曲面１２１ｂの端部に入射するときのレンズの厚さ以下であればよい。
【００７５】
次に、図１４に示すように光線ＲＡＹ４が結像面側レンズ曲面１２１ｂの端部に入射するときのレンズの厚さを求める。線分Ｐ１０２Ｐ１０４は、線分Ｐ１０４Ｐ１０５が２×半径ＲＬに等しいことから数式８で示される。
【００７６】
【数８】
2010181685.tif 000011
一方、スネルの法則より、第１のマイクロレンズ１２１の屈折率をｎとすると、屈折率ｎ＝ｓｉｎ（ｅ）／ｓｉｎ（ｆ）が成り立つ。また、入射角ｅと角度ｇは、ｅ＝π／２−ｇであるから、数式９で表す関係がある。
【００７７】
【数９】
2010181685.tif 000012
また、数式９より、ｃｏｓ（ｆ）を、ｃｏｓ（ｇ）を用いて表すと、数式１０になる。
【００７８】
【数１０】
2010181685.tif 000013
図１４に示すように、線分Ｐ１０１Ｐ１０３＝距離ＲＬ、線分Ｐ１０１Ｐ１０２＝曲率半径Ｃ１であるから、数式１１で表す関係がある。
【００７９】
【数１１】
2010181685.tif 000014
また、図１４に示すように、線分Ｐ１０２Ｐ１０３＝（曲率半径Ｃ１２−距離ＲＬ２）の平方根、であるから、数式１２で表す関係がある。
【００８０】
【数１２】
2010181685.tif 000015
ここで、三角関数の加法定理および数式９、数式１０、数式１１、ならびに数式１２より、数式１３で表す関係がある。
【００８１】
【数１３】
2010181685.tif 000016
さらに、数式８と数式１３より、数式１４で表す関係がある。
【００８２】
【数１４】
2010181685.tif 000017
ところで、物体面側レンズ曲面１２１ａおよび結像面側レンズ曲面１２１ｂが形成されるためには、第１のマイクロレンズ１２１の厚さＬＴ１は、線分Ｐ１０６Ｐ１０８と線分Ｐ１０９Ｐ１０７との和以上でなければならない。つまり、第１のマイクロレンズ１２１の厚さの最小値をＴＭＩＮとすると、最小値ＴＭＩＮ＝Ｐ１０６Ｐ１０８＋Ｐ１０９Ｐ１０７である。
【００８３】
図１４より、線分Ｐ１０６Ｐ１０８＝線分Ｐ１０１Ｐ１０６−線分Ｐ１０１Ｐ１０８であり、線分Ｐ１０１Ｐ１０６＝曲率半径Ｃ１、線分Ｐ１０１Ｐ１０８＝（曲率半径Ｃ１２−距離ＲＬ２）の平方根となる。
図１５の第２の実施例におけるマイクロレンズの結像面側の曲面の説明図より、線分Ｐ１０９Ｐ１０７＝線分Ｐ１１０Ｐ１０７−線分Ｐ１１０Ｐ１０９であり、また線分Ｐ１１０Ｐ１０７＝曲率半径Ｃ２、線分Ｐ１１０Ｐ１０９＝（曲率半径Ｃ２２−距離ＲＬ２）の平方根であり、線分Ｐ１０９Ｐ１０７＝曲率半径Ｃ２−（曲率半径Ｃ２２−距離ＲＬ２）の平方根であるから、数式１５で表す関係がある。
【００８４】
【数１５】
2010181685.tif 000018
一方、第１のマイクロレンズ１２１の厚さの最大値をＴＭＡＸとすると、その最大値ＴＭＡＸは、図１４に示すように、光線ＲＡＹ４が結像面側レンズ曲面１２１ｂの端部に入射するときの第１のマイクロレンズ１２１の厚さに等しい。すなわち、最大値ＴＭＡＸ＝Ｐ１０６Ｐ１０８＋Ｐ１０２Ｐ１０４＋Ｐ１０９Ｐ１０７であるから、数式１４より、数式１６で表される。
【００８５】
【数１６】
2010181685.tif 000019
物体面側レンズ曲面１２１ａに入射する光線のすべてが結像面側レンズ曲面１２１ｂに入射するためには、点Ｐ１０５と光軸ＡＸ１との距離がマイクロレンズ１２の半径ＲＬ以下であればよい。すなわち、図１４に示すように、光線ＲＡＹ４が結像面側レンズ曲面１２１ｂの端部に入射するときのレンズの厚さより、第１のマイクロレンズ１２１の厚さＬＴ１が小さければよいので、数式１５および数式１６より、数式１７が成り立てば、物体面側レンズ曲面１２１ａに入射するすべての光線が結像面側レンズ曲面１２１ｂに入射する。
【００８６】
【数１７】
2010181685.tif 000020
このように本実施例の構成のレンズアレイ１は、物体面側のマイクロレンズである第１のマイクロレンズ１２１の物体面側のレンズ曲面に入射するすべての光線が、その物体面側のレンズ曲面と光軸を共有する第１のマイクロレンズ１２１の結像面側のレンズ曲面に入射するので、光軸を共有しない別のレンズへ光線が入射することがなくなり、結像の劣化を抑制することができる。
【００８７】
本実施例のレンズアレイ１を用いたＬＥＤヘッド３について、結像の解像度を示すＭＴＦを測定したところ、そのＭＴＦは８０％以上の値を示した。
ＭＴＦの測定においては、ＬＥＤ素子３０の配列間隔ＰＤ＝０．０４２３ｍｍであるＬＥＤヘッド３を用いた。このときＬＥＤヘッド３の解像度は６００ｄｐｉであり、１インチ当たり６００個のＬＥＤ素子３０が配列されている。ＬＥＤヘッド３に本実施例のレンズアレイ１を実装し、ＬＥＤ素子３０を１つおきに発光して測定した。
【００８８】
次に、カラーＬＥＤプリンタを用いて本実施例のレンズアレイを実装した画像形成装置の画像を評価したところ、筋や濃淡斑のない良好な画像が得られた。画像形成装置の画像の評価は、印刷領域全面に図１３に示した全画素のうち１つおきにドットを形成する画像を形成し、画像品質の良否を評価した。
以上説明したように、第２の実施例では、レンズアレイのレンズを、上述した数式１５および数式１６より、数式１７の条件を満たすように構成することにより、レンズから光線が漏れて別のレンズへ入射することを防ぐことができるため、物体の結像の劣化が抑制され、レンズアレイの解像度を十分高くすることができ、また露光装置の結像のコントラストが得られ、画像形成装置で鮮明な画像を得ることができるという効果が得られる。
【実施例３】
【００８９】
第１の実施例および第２の実施例では、本発明によるレンズアレイを画像形成装置としてのプリンタに適用したものとして説明したが、第３の実施例では読取装置に適用した例を説明する。
第３の実施例の構成を図１６の第３の実施例における読取装置の構成を示す概略図に基づいて説明する。なお、上述した第１の実施例および第２の実施例と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００９０】
図１６において、５００は、原稿を読取って画像データとしての電子データを生成する読取装置としてのスキャナである。
スキャナ５００は、読取ヘッド４００、ランプ５０１、原稿台５０２、レール５０３、駆動ベルト５０５、モータ５０６等で構成されている。
読取ヘッド４００は、照明装置としてのランプ５０１により照射され、原稿の表面で反射した光線を取り込み電子データに変換するものである。ランプ５０１は、照射した光が原稿の表面で反射し、読取ヘッド４００内に取り込まれるように配置されている。
【００９１】
原稿台５０２は、電子データが生成される原稿５０７を載置するものであり、可視光線を透過する素材で形成されている。
レール５０３は、原稿台５０２の下方に配置され、読取ヘッド４００を移動可能にするものであり、読取ヘッド４００は、その一部が複数の滑車５０４により張架された駆動ベルト５０５に接続され、モータ５０６で駆動された駆動ベルト５０５によりレール５０３上を移動可能に構成されている。
【００９２】
次に、読取ヘッド４００の構成を図１７の第３の実施例における読取装置の読取りヘッドの構成を示す概略図に基づいて説明する。
図１７において、読取ヘッド４００は、レンズアレイ１、ラインセンサ４０１およびミラー４０２で構成されている。
ミラー４０２は、原稿５０７で反射された光線の光路を折り曲げてその光線をレンズアレイ１に入射させるものである。
【００９３】
ラインセンサ４０１は、複数の受光素子が間隔ＰＲで直線に配置されており、レンズアレイ１により形成された原稿画像の結像を電気信号に変換するものである。
また、図１８は本実施例の読取ヘッド４００の構成および物体面ＯＰ（原稿５０７）と結像面ＩＰとの位置関係を示している。なお、本実施例のレンズアレイ１の構成は第１の実施例および第２の実施例と同様である。
【００９４】
なお、本実施例では、ラインセンサ４０１は６００ｄｐｉの解像度であり、受光素子が１インチ当たり６００個配置されている。すなわち、受光素子の間隔ＰＲは０．０４２３ｍｍである。
上述した構成の作用について説明する。
まず、読取装置の動作を図１６に基づいて説明する。
【００９５】
ランプ５０１が点灯し、原稿５０７の表面を照射することにより、原稿５０７の表面で反射した光線が読取ヘッド４００内に取り込まれる。モータ５０６により、駆動ベルト５０５が駆動して読取ヘッド４００とランプ５０１が図１６における左右方向に移動し、読取ヘッド４００は原稿５０７の全面から反射した光線を取り込む。
次に、読取ヘッド４００の動作を図１７に基づいて説明する。
【００９６】
原稿５０７で反射された光線は、原稿台５０２を透過し、ミラー４０２で光路が折り曲げられ、レンズアレイ１に入射する。レンズアレイ１により結像された原稿画像の結像はラインセンサ４０１上に形成され、ラインセンサ４０１は形成された原稿画像の結像を電気信号に変換して電子データを生成する。
本実施例による読取装置を用いて原稿から画像データを形成したところ、原稿と同一の良好な画像データが得られた。なお、本実施例の読取装置を用いて読取った原稿は、図１３で示すようにドットの間隔ＰＤ＝０．０４２３ｍｍ、解像度６００ｄｐｉとしたものである。つまり、間隔ＰＤ＝０．０４２３ｍｍ、解像度６００ｄｐｉの全ドットのうち、１つおきにドットを形成した画像を媒体上の印字領域全面に形成した原稿を用いた。
【００９７】
なお、本実施例においては、原稿画像を電子データに変換する読取装置としてスキャナを例に説明したが、光学的信号を電気信号に変換するセンサやスイッチ、およびそれらを用いた入出力装置、生体認証装置、通信装置、寸法測定器等であってもよい。
以上説明したように、第３の実施例では、読取装置においても第１の実施例および第２の実施例と同様の効果が得られ、原稿と同一の画像データを読取ることができるという効果が得られる。
【符号の説明】
【００９８】
１    レンズアレイ
３    ＬＥＤヘッド
５    現像器
７    排出部
９    定着器
１１  レンズ板
１２  マイクロレンズ
１３  遮光部材
１３ａ  開口部
３０  ＬＥＤ素子
３１  ドライバＩＣ
３２  ワイヤ
３３  配線基板
３４  ホルダ
４１  感光体ドラム
４２  帯電ローラ
４３  クリーニングブレード
５１  トナーカートリッジ
６０  給紙カセット
６１  給紙ローラ
６２、６３、６４  搬送ローラ
６５  排出ローラ
８０  転写ローラ
８１  転写ベルト
【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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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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【図１８】
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