(57)【要約】【課題】  すなわち、本発明は、レンズアレイがマイクロレンズの配列方向に長くても該レンズアレイに複数設けられたマイクロレンズを精度良く成型することができるレンズアレイに係る製造方法、レンズアレイ、レンズアレイを備えたＬＥＤヘッド、ＬＥＤヘッドを備えた露光装置、並びに、その露光装置を備える画像形成措置及び読取装置を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明のレンズアレイは、複数のレンズが一体に形成されたレンズ集合部材を有し、前記レンズは、光軸に対して垂直な方向に略直線に配列され、第１の面と第２の面で構成され、前記レンズの配列方向における前記第１の面と前記第２の面の位置が一致し、前記第１の面の素材と前記第２の面の素材の膨張率又は収縮率が異なることを特徴とする。【選択図】図１９
2010170149.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレンズが一体に形成されたレンズ集合部材を有し、
前記レンズは、光軸に対して垂直な方向に略直線に配列され、第１の面と第２の面で構成され、前記レンズの配列方向における前記第１の面と前記第２の面の位置が一致し、前記第１の面の素材と前記第２の面の素材の膨張率又は収縮率が異なることを特徴とするレンズアレイ。
【請求項２】
前記レンズ集合部材は、複数であってそれぞれが備える複数の前記レンズの各々の光軸が互いに一致するように配設され、
複数の絞りが配列された遮光部材を更に有し、
前記遮光部材は、複数の前記レンズの各々の光軸が各前記絞りを通過するように配設されて物体の正立等倍像を形成することを特徴とする請求項１に記載のレンズアレイ。
【請求項３】
前記第１の面の形状を転写する第１の曲面と、
前記第２の面の形状を転写する第２の曲面とを有する型であって、
複数の前記第１の曲面及び複数の前記第２の曲面は、それぞれの曲面に対して垂直な方向に略直線に配列され、前記第１の曲面の配列間隔と前記第２の曲面の配列間隔とが異なる前記型を用いて形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレンズアレイ。
【請求項４】
前記型は、固定側と可動側に分離し、前記レンズ集合部材の製造工程において、前記レンズ集合部材は、前記可動側から離型した後に前記固定側から離型し前記第１の曲面は前記可動側に形成され前記第２の曲面は前記固定側に形成され、前記第２の曲面の配列間隔より前記第１の曲面の配列間隔が大きい型により形成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のレンズアレイ。
【請求項５】
前記レンズ集合部材は、射出成型により形成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のレンズアレイ。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のレンズアレイを有することを特徴とする露光装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のレンズアレイを有することを特徴とするＬＥＤヘッド。
【請求項８】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のレンズアレイを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のレンズアレイを有することを特徴とする読取装置。
【請求項１０】
第１の面の形状を転写する第１の曲面と、
第２の面の形状を転写する第２の曲面とを有する型であって、
複数の前記第１の曲面及び複数の前記第２の曲面は、それぞれの曲面に対して垂直な方向に略直線に配列され、前記第１の曲面の配列間隔と前記第２の曲面の配列間隔とが異なる前記型を用いたことを特徴とするレンズアレイの製造方法。
【請求項１１】
前記型は、複数のレンズが一体に形成されたレンズ集合部材を成型する型であって、前記型は、固定側と可動側に分離し、前記レンズ集合部材の製造工程において、前記レンズ集合部材は前記可動側から離型した後に前記固定側から離型し、前記第１の曲面は前記可動側に形成され前記第２の曲面は前記固定側に形成され、前記第１の曲面の配列間隔が前記第２の曲面の配列間隔より大きいことを特徴とする請求項１０に記載のレンズアレイの製造方法。
【請求項１２】
複数のレンズが一体に形成されたレンズ集合部材を有し、
前記レンズは光軸に対して垂直な方向に略直線に配列され、前記レンズの配列方向における両端部のいずれか一端部に、素材の注入口の形状が転写されている前記レンズ集合部材を有することを特徴とするレンズアレイ。
【請求項１３】
前記レンズ集合部材は、複数であってそれぞれが備える複数の前記レンズの各々の光軸が互いに一致するように配設され、
複数の絞りが配列された遮光部材を更に有し、
前記遮光部材は、複数の前記レンズの各々の光軸が各前記絞りを通過するように配設され、物体の正立等倍像を形成することを特徴とする請求項１２に記載のレンズアレイ。
【請求項１４】
前記レンズの形状を転写する曲面を備えた型であって、
複数の前記曲面が、それぞれの前記曲面に対して垂直な方向に略直線に配列され、前記曲面の配列方向における両端部のいずれか一端部に、素材の注入口が配置されている前記型を用いて成型されたことを特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載のレンズアレイ。
【請求項１５】
前記レンズ集合部材は、射出成型により形成されたことを特徴とする請求項１２乃至請求項１４のいずれか１項に記載のレンズアレイ。
【請求項１６】
請求項１２乃至請求項１５のいずれか１項に記載のレンズアレイを有することを特徴とする露光装置。
【請求項１７】
請求項１２乃至請求項１５のいずれか１項に記載のレンズアレイを有することを特徴とするＬＥＤヘッド。
【請求項１８】
請求項１２乃至請求項１５のいずれか１項に記載のレンズアレイを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１９】
請求項１２乃至請求項１５のいずれか１項に記載のレンズアレイを有することを特徴とする読取装置。
【請求項２０】
複数の曲面が、それぞれの曲面に対して垂直な方向に略直線に配列され、前記曲面の配列方向における両端部のいずれか一端部に、素材の注入口が配置されている型を用いたことを特徴とするレンズアレイの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズアレイに係る製造方法、レンズアレイ、レンズアレイを備えたＬＥＤヘッド、ＬＥＤヘッドを備えた露光装置に関するものであり、この露光装置を備える画像形成装置に関し、さらに読取装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式の画像形成装置のうち、複数のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）をアレイに配列させたＬＥＤプリンタには、複数のロッドレンズをアレイに配列したロッドレンズアレイが用いられている。また、スキャナやファクシミリ等の読取装置のうち、複数の受光素子をアレイに配列した受光部に読み取り原稿の結像像を結蔵させる光学系にロッドレンズアレイが用いられている。ロッドレンズは、ガラスファイバーにイオンを含浸させ、中央部から周辺部に向かって屈折率が低下するようにしたものであり、物体の正立当倍増を形成する光学素子である。そして、複数のロッドレンズをアレイに配列したレンズアレイは、物体の結像像をライン状に形成する光学系である。さらには、下記特許文献１のように、複数のマイクロレンズを樹脂成形法を用いて一体に形成し、物体の結像像をライン状に形成する光学系を構成することができる。
【０００３】
また、複数の受光素子をアレイに配列した受光部に、原稿の像を正立等倍像としてライン状に結像させる光学系として、複数のマイクロレンズをアレイに配列したレンズアレイがある。この様にマイクロレンズを一体形成したレンズアレイは、プラスチック射出成型により高いレンズ形状精度で効率良く製造することにより、高い解像度を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２０２４１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１等に示されるような、マイクロレンズをアレイに配列し、物体の結像像をライン状に形成する光学系における解像度は、光学系を形成するマイクロレンズの形状に依存する。例えば、光学系を形成するマイクロレンズとともにレンズ対を形成するマイクロレンズの発光部側の面の中心軸と、結像面側の面の中心軸とが一致するように、高精度に製造されたマイクロレンズを使用した場合、結像像の解像度の低下は起こらない。しかしながら、光学系を形成するマイクロレンズの発光部側の面の中心軸と結像面側の面の中心軸とがずれたような低い精度で製造されたマイクロレンズを使用した場合、結像像の解像度の低下が起きてしまう。
【０００６】
また、従来のレンズアレイにおいては、印刷領域を拡大するためにレンズアレイをマイクロレンズ配列方向に長くすると、レンズアレイ長手方向の位置によっては、マイクロレンズを精度良く製造することができなかった。すなわち、一列に配列された複数のマイクロレンズにおいて、レンズ形状及び屈折率の誤差に起因し、個々のマイクロレンズによって残存収差、透過率、及び焦点距離等が異なる問題があった。
【０００７】
そこで、本発明の発明者は、鋭意研究を進めた結果、レンズアレイがマイクロレンズ配列方向に長くても複数設けられたマイクロレンズを精度良く成型することができるレンズアレイの製造方法を見出した。すなわち、本発明は、結像像の解像度の低下を防止することができるレンズアレイ製造方法、レンズアレイ、ＬＥＤヘッド、そのレンズアレイ又はＬＥＤヘッドを備える露光装置、並びに、その露光装置を備える画像形成措置及び読取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】
【０００８】
すなわち、本発明のレンズアレイは、複数のレンズが一体に形成されたレンズ集合部材を有し、前記レンズは、光軸に対して垂直な方向に略直線に配列され、第１の面と第２の面で構成され、前記レンズの配列方向における前記第１の面と前記第２の面の位置が一致し、前記第１の面の素材と前記第２の面の素材の膨張率又は収縮率が異なることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るレンズアレイによれば、該レンズアレイがマイクロレンズの配列方向に長くても複数設けられたマイクロレンズを精度良く成型することができ、該レンズアレイを搭載した露光装置で十分なコントラストの結像像を得ることができ、且つ該レンズアレイを搭載した画像形成装置で筋や濃淡斑の無い良好な印刷画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の画像形成装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の画像形成装置に搭載される露光装置の構成を示す図である。
【図３】本発明の露光装置に用いられるＬＥＤアレイの構成を示す図である。
【図４】本発明の露光装置に用いられるレンズアレイの平面図である。
【図５】本発明の露光装置に用いられるレンズアレイの斜視図である。
【図６】本発明の露光装置に用いられるレンズアレイの遮光部の開口の形状を示す図である。
【図７】本発明の露光装置に用いられるレンズアレイのマイクロレンズの形状を示す図である。
【図８】図４におけるＡ−Ａ断面図である。
【図９】図４におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図１０】本発明の露光装置の光学系の概略図である。
【図１１】本発明の露光装置のレンズアレイにおける光線の経路を示す図である。
【図１２】マイクロレンズの軸ずれ量ＥＣが配列間隔ＥＰの半分未満の場合の光量分布を示す図である。
【図１３】マイクロレンズの軸ずれ量ＥＣが配列間隔ＥＰの半分より大きい場合の光量分布を示す図である。
【図１４】解像度６００ｄｐｉの露光装置のおける軸ずれ量ＥＣとＭＴＦとの関係を示す図である。
【図１５】解像度１２００ｄｐｉの露光装置のおける軸ずれ量ＥＣとＭＴＦとの関係を示す図である。
【図１６】解像度２４００ｄｐｉの露光装置のおける軸ずれ量ＥＣとＭＴＦとの関係を示す図である。
【図１７】本発明の読取装置の構成を示す図である。
【図１８】本発明の読取装置の光学系の概略図である。
【図１９】本発明の露光装置に用いられるレンズアレイの平面図である。
【図２０】本発明の露光装置に用いられる遮光部の平面図である。
【図２１】図１９におけるＣ−Ｃ断面図である。
【図２２】本発明の露光装置に用いられるレンズアレイの遮光部の開口の形状を示す図である。
【図２３】本発明の露光装置のレンズアレイにおける光線の経路を示す図である。
【図２４】本発明の露光装置のレンズアレイの断面をマイクロレンズの配列方向に水平で光軸を含む平面で切断した断面図でありレンズアレイにおける光線の経路を示す図である。
【図２５】本発明のレンズアレイに一体形成されたマイクロレンズを２列に配列した場合の光学配置を示す模式図である。
【図２６】本発明のレンズアレイに一体形成されたマイクロレンズを複数列の直線に配列した場合の光学配置を示す模式図である。
【図２７】本発明のレンズアレイの評価に係る全画素のうち１つおきにドットを形成した画像を示す模式図である。
【図２８】従来のレンズアレイに係るレンズ板の製造に用いる従来型の構成を示す図である。
【図２９】従来型に樹脂を注入している過程を示す模式図である。
【図３０】従来型に樹脂を注入し終えた状態を示す模式図である。
【図３１】本発明のレンズアレイに係るレンズ板の製造に用いる型の構成を示す図である。
【図３２】本発明のレンズアレイに係るレンズ板の製造に用いる型の構成を示す図である。
【図３３】本発明の型の上型と下型とが組み合わされた空間に軟化された樹脂が充填されている状態を示す模式図である。
【図３４】本発明の型の上型が下型から離型した状態を示す模式図である。
【図３５】本発明のレンズアレイに係る成型後のレンズ板の構成を示す図である。
【図３６】本発明のレンズアレイに係るレンズ板を示す斜視図である。
【図３７】本発明の読取装置の構成を示す図である。
【図３８】本発明の読取装置に設けられた読取ヘッドの構成を示す図である。
【図３９】本発明の読取ヘッドの光学系の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明のレンズアレイ製造方法、レンズアレイ、ＬＥＤヘッド、露光装置、画像形成装置、及び読取装置について図面を参照しながら説明する。なお、本発明は、以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、適宜変更可能である。
【００１２】
［実施の形態１］
図１は、本発明の露光装置を備える画像形成装置の構成を示す図である。この画像形成装置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Ｐ上に画像を形成する。この画像形成装置１００は、例えば、電子写真方式のプリンタ、ファクシミリ、複合機、あるいは複数の機能を併せ持つ複合機である。また、後述では、カラー画像を提供するものとして説明しているが、モノクロ画像であってもよい。
【００１３】
画像形成装置１００は、図１に示すように、未画像形成の印字媒体Ｐを収納する用紙カセット６０を備える。この用紙カセット６０に収納された印字媒体Ｐは、給紙ローラ６１が回転するのに応じて繰り出され、さらに、この給紙ローラ６１の下流に配設されている搬送ローラ６２，６３が回転するのに応じて、図示しないモータによって印刷速度に応じた回転速度で回転する転写ベルト８１上へと所定のタイミングで搬送されて載置される。
【００１４】
また、画像形成装置１００は、電子写真方式であり、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の４色のそれぞれに対応する４つの画像形成部４０Ｃ，４０Ｍ，４０Ｙ，４０Ｋをこの順序で印字媒体Ｐの給紙側から排紙側へと転写ベルト８１に沿って並設している。画像形成部４０Ｃ，４０Ｍ，４０Ｙ，４０Ｋは、それぞれ、図示しないモータや駆動を伝達するギヤ等によって回転駆動される転写ベルト８１上に載置された印字媒体Ｐに対して、各色のトナーを用いた画像形成を行う。具体的には、画像形成部４０Ｃ，４０Ｍ，４０Ｙ，４０Ｋは、それぞれ、静電潜像担持体としての感光体ドラム４１Ｃ，４１Ｍ，４１Ｙ，４１Ｋと、これら感光体ドラム４１Ｃ，４１Ｍ，４１Ｙ，４１Ｋのそれぞれの周面を帯電させる帯電ローラ４２Ｃ，４２Ｍ，４２Ｙ，４２Ｋと、図示しないインターフェース部を介して外部装置から受信した画像データに基づいて感光体ドラム４１Ｃ，４１Ｍ，４１Ｙ，４１Ｋのそれぞれの周面に選択的に光を照射して露光し、静電潜像を形成させる露光装置３Ｃ，３Ｍ，３Ｙ，３Ｋと、感光体ドラム４１Ｃ，４１Ｍ，４１Ｙ，４１Ｋのそれぞれの周面に形成された静電潜像をトナーによって現像する現像装置５Ｃ，５Ｍ，５Ｙ，５Ｋと、これら現像装置５Ｃ，５Ｍ，５Ｙ，５Ｋのそれぞれに供給するトナーを収納するトナーカートリッジ５１Ｃ，５１Ｍ，５１Ｙ，５１Ｋと、トナーによって静電潜像を可視化して得られたトナー像を印字媒体Ｐ上に転写する転写ローラ８０Ｃ，８０Ｍ，８０Ｙ，８０Ｋと、印字媒体Ｐ上にトナーが転写されずに感光体ドラム４１Ｃ，４１Ｍ，４１Ｙ，４１Ｋのそれぞれの周面に残存したトナーをクリーニングして回収するクリーニングブレード４３Ｃ，４３Ｍ，４３Ｙ，４３Ｋとを有する。なお、感光体ドラム４１Ｃ，４１Ｍ，４１Ｙ，４１Ｋ、帯電ローラ４２Ｃ，４２Ｍ，４２Ｙ，４２Ｋ、転写ローラ８０Ｃ，８０Ｍ，８０Ｙ，８０Ｋは、それぞれ、図示しないモータや駆動を伝達するギヤ等によって回転駆動されるように構成されている。また、露光装置３Ｃ，３Ｍ，３Ｙ，３Ｋ、及び現像装置５Ｃ，５Ｍ，５Ｙ，５Ｋ、並びに図示しないモータは、それぞれ、図示しない電源及び制御部が接続されている。
【００１５】
このような画像形成部４０Ｃ，４０Ｍ，４０Ｙ，４０Ｋは、それぞれ、図示しない制御部の制御のもとに、図示しない電源によって所定の電圧が印加された帯電ローラ４２Ｃ，４２Ｍ，４２Ｙ，４２Ｋによって感光体ドラム４１Ｃ，４１Ｍ，４１Ｙ，４１Ｋのそれぞれの周面を一様電圧に帯電させた上で、感光体ドラム４１Ｃ，４１Ｍ，４１Ｙ，４１Ｋのそれぞれが回転するのにともない、その帯電された周面が露光装置３Ｃ，３Ｍ，３Ｙ，３Ｋの近傍に到達すると、露光装置３Ｃ，３Ｍ，３Ｙ，３Ｋによって画像変調された光を感光体ドラム４１Ｃ，４１Ｍ，４１Ｙ，４１Ｋのそれぞれに照射して静電潜像を形成する。そして、画像形成部４０Ｃ，４０Ｍ，４０Ｙ，４０Ｋは、それぞれ、形成された静電潜像に現像装置５Ｃ，５Ｍ，５Ｙ，５Ｋのそれぞれから供給される各色のトナーを付着させることにより、各色のトナー像を生成する。
【００１６】
これら画像形成部４０Ｃ，４０Ｍ，４０Ｙ，４０Ｋのそれぞれによって現像された各色のトナー像は、図示しない制御部の制御のもとに、感光体ドラム４１Ｃ，４１Ｍ，４１Ｙ，４１Ｋのそれぞれが回転するのにともない、トナー像が生成された周面が転写ベルト８１及び転写ベルト８１を挟むように感光体ドラム４１Ｃ，４１Ｍ，４１Ｙ，４１Ｋのそれぞれと対向して配設された転写ローラ８０Ｃ，８０Ｍ，８０Ｙ，８０Ｋのそれぞれの近傍に到達するとともに、印字媒体Ｐが転写ベルト８１によって搬送されるのに応じて、転写ローラ８０Ｃ，８０Ｍ，８０Ｙ，８０Ｋのそれぞれによって印字媒体Ｐ上に順次重ね合わされて転写される。このとき、転写ローラ８０Ｃ，８０Ｍ，８０Ｙ，８０Ｋには、それぞれ、図示しない電源によって所定の電圧が印加される。
【００１７】
そして、画像形成部４０Ｃ，４０Ｍ，４０Ｙ，４０Ｋは、それぞれ、転写が完了すると、図示しない制御部の制御のもとに、感光体ドラム４１Ｃ，４１Ｍ，４１Ｙ，４１Ｋのそれぞれの周面に残存したトナーを、クリーニングブレード４３Ｃ，４３Ｍ，４３Ｙ，４３Ｋによってクリーニングする。また、画像形成装置１００は、図示しない制御部の制御のもとに、転写ベルト８１の表面に残存したトナーを、クリーニングブレード８２によってクリーニングする。画像形成装置１００においては、このような構成からなる４つの画像形成部４０Ｃ，４０Ｍ，４０Ｙ，４０Ｋにより、印字媒体Ｐ上に順次各色の画像形成を行い、カラー画像を形成する。そして、画像形成装置１００においては、印字媒体Ｐを転写ベルト８１に静電気的に吸着させた状態で、定着装置９へと搬送する。
【００１８】
さらに、画像形成装置１００は、このような画像形成部４０Ｃ，４０Ｍ，４０Ｙ，４０Ｋの下流に定着装置９を備える。この定着装置９は、例えば金属の中空ローラの外周に弾性部材を接着して構成される定着ローラと、この定着ローラとともに印字媒体Ｐを押圧する加圧ローラとを有する。加圧ローラは、定着ローラに対向して当接されるように配設され、印字媒体Ｐを挟み込むニップ部を形成する。また、定着ローラの内部には、図示しない電源によって発熱又は発光するヒータやハロゲンランプが埋設されている。定着装置９においては、図示しない制御部の制御のもとに、これらヒータに通電したりハロゲンランプを発光させたりすることによって定着ローラを加熱する。このような定着装置９は、定着ローラ及び加圧ローラを回転させてニップ部に印字媒体Ｐを通紙させ、印字媒体Ｐを加熱及び押圧することにより、印字媒体Ｐ上のトナーを溶融させ、トナー像を熱定着させる。画像形成装置１００においては、このような定着装置９によって印字媒体Ｐ上に画像を定着させると、搬送ローラ６４及び排出ローラ６５の回転に応じて、印字媒体Ｐを搬送して外部へと排紙させ、排紙部７上に積載させる。
【００１９】
このような画像形成装置１００には、通信可能に接続されている外部装置から印刷データを受信する図示しない外部インターフェースを有しており、この外部インターフェースから印刷データを受信し、画像形成装置１００の全体の制御を行う制御部を有している。
【００２０】
このような画像形成装置１００において、露光装置３Ｃ，３Ｍ，３Ｙ，３Ｋは、それぞれ後述するように構成される。なお、画像形成装置１００においては、上述したシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の４色のそれぞれに対応する４つの画像形成部４０Ｃ，４０Ｍ，４０Ｙ，４０Ｋが全て同じ構成であることから、以下では、例えば画像形成部４０のように、各部に付す符号として、Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋを除いた番号を用いて説明するものとする。
【００２１】
図２は、本発明の露光装置の断面図である。露光装置３は、図２のように、感光体ドラム４１と対向され、所定の距離を置いて配置される。この露光装置３は、保持部材３４によって保持されたレンズアレイ１と、保持部材３４内の配線基板３３上に形成され、複数の発光素子３５を有する発光部としてのＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）アレイ３０が備えられている。この配線基板３３には、ＬＥＤアレイ３０の発光素子３５の発光を制御するドライバＩＣ３１が備えられ、ワイヤ３２によって、ＬＥＤアレイ３０とドライバＩＣ３１とが結線されている。
【００２２】
実施の形態１では、発光素子３５を有するＬＥＤアレイ３０を例示したが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子を光源にしてもよく、また、画像形成装置の露光装置として一般に用いられている半導体レーザを用いてもよく、さらには蛍光灯やハロゲンランプ等の光源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。
【００２３】
図３は、ＬＥＤアレイの発光素子の構成及び配置について示した図である。この発光素子３５は、ＬＥＤアレイ３０上に、所定の配列間隔ＥＰで等間隔に所定の方向に複数配列され、電流を供給するための電極３６が接続されている。そして、発光素子３５は、発光素子３５の配列方向に対して平行な方向に所定の長さＥＹを有し、発光素子３５の配列方向に対して垂直な方向に所定の長さＥＸを有する矩形状である。この発光素子３５の大きさ及び配列間隔ＥＰは、露光装置の解像度に応じて適宜変更される。例えば、６００ｄｐｉの露光装置の場合は長さＥＹが２１μｍ、長さＥＸが２１μｍ、配列間隔ＥＰが４２μｍである。１２００ｄｐｉの露光装置の場合は長さＥＹが１０μｍ、長さＥＸが１０μｍ、配列間隔ＥＰが２１μｍである。２４００ｄｐｉの露光装置の場合は長さＥＹが５μｍ、長さＥＸが５μｍ、配列間隔ＥＰが１０．６μｍである。
【００２４】
このような露光装置３は、画像データに基づいて画像形成装置の制御部から露光装置３の制御信号が発信されると、ドライバＩＣ３１の制御信号により任意の光量で発光素子３５が発光する。発光素子３５からの光線は、後述で詳細に説明するレンズアレイ１に入射し、発光した発光素子３５の結像像が感光体ドラム４１上に結像する。
【００２５】
図４は、ＬＥＤアレイに備えられるレンズアレイの平面図であり、図５は、レンズアレイの斜視図である。このレンズアレイ１は、図４及び図５のように、第１、第２レンズ群としてのレンズ板１１と、第１、第２レンズとしてのマイクロレンズ１２と、遮断手段としての遮光部１３とを有している。遮光部１３は、光軸方向の長さｔを有し、間隔ＰＹで一方端面側に開口部が形成された２枚の櫛形部材１３ａと、厚さＴｂを有し、２枚の櫛形部材１３ａの間に配置された仕切り板１３ｂにより構成される。この開口部は、図６のように、半径ＲＡの円と、仕切り板の中央から半径ＲＡの円の中心（以下、開口部の中心）までの長さをＰＡとした場合、その円の中心からＰＡ−Ｔｂ／２の距離に配置された直線とからなる形状となっている。この２枚の櫛形部材１３ａは、仕切り板１３ｂを介してそれぞれの開口部同士が向かい合うとともに、一方の櫛形部材１３ａの開口部の中心から仕切り板を１３ｂを介して反対側の櫛形部材１３ａの開口部の中心までの間隔がＰＹ／２となるように配置される。櫛形部材１３ａと仕切り板１３ｂは、光源の光線を遮光する素材により形成される。
【００２６】
この遮光部１３には、図５のように、開口部を塞ぐように２枚のレンズ板１１が遮光部１３を挟み込むように備えられる。すなわち、遮光部１３の開口部を介して対応する２つのマイクロレンズ１２によってレンズ対が形成される。このレンズ板１１は、複数のマイクロレンズが２列の千鳥格子状に配列されるとともに、マイクロレンズ１２の一部が近接マイクロレンズ１２にオーバーラップして配置される。さらに、ぞれぞれの列におけるマイクロレンズ１２同士が間隔ＰＹ、マイクロレンズ１２の中心とレンズ板１１の幅方向中心との間が距離ＰＡとなるように配置される。
【００２７】
このレンズ板１１に配置されるマイクロレンズ１２は、下記式１で示される回転対称高次非球面からなる２つの曲面を有する。そして、このマイクロレンズ１２の平面形状は、図７のように、半径ＲＬを有する円と、その円の中心と近接するマイクロレンズ１２の半径ＲＬの円の中心までの長さＰＮとした場合、半径ＲＬを有する円の中心からＰＮ／２の距離に配置された２本の直線とから形成されるような形状となっている。
【００２８】
【数１】
2010170149.tif 000003
【００２９】
この関数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の発光面から結像面に向かう方向の数で表す。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。本発明におけるマイクロレンズ１２は、回転対称高次非球面を形成したものに限られず、球面を形成していてもよく、放物面、楕円面、双曲面等のコーニック面や光軸に垂直な各方面に非対称なトロイド面やシリンダ面を有していてもよく、公示の自由曲面を形成していてもよい。
【００３０】
図８は、図４におけるＡ−Ａ断面図であり、図９は図４におけるＢ−Ｂ断面図である。上述で説明したマイクロレンズ１２は、図８のように、遮光部１３側の内側曲面１２ｂの中心軸と、内側曲面１２ｂと反対側の外側曲面１２ａの中心軸とが、レンズ板１１の幅方向に長さＥＣＸだけずれている。すなわち、図８における上側のマイクロレンズ１２の外側曲面１２ａの中心軸が、内側曲面１２ｂの中心軸に対して左側に長さＥＣＸだけずれている。遮光部１３を介して反対側のマイクロレンズ１２も同様に、レンズ板１１の幅方向に長さＥＣＸだけずれているが、そのずれの方向は図８における上側のマイクロレンズ１２のずれの方向の反対側の右側となっている。
【００３１】
さらにマイクロレンズ１２の内側曲面１２ｂの中心軸と外側曲面１２ａの中心軸とは、図９のように、レンズ板１１の長手方向においても長さＥＣＹだけずれている。このずれの方向は、上述したレンズ板１１の幅方向のずれの方向と異なり、すなわち、それぞれのマイクロレンズ１２の外側曲面１２ａの中心軸が、内側曲面１２ｂの中心軸に対して左側となるように、共に同じ方向にずれている。このようなずれを有するマイクロレンズ１２の偏心は、外側曲面１２ａの中心軸と内側曲面１２ｂの中心軸との軸ずれの長さＥＣであり、レンズ板１１の長手方向のずれの長さＥＣＹと、幅方向のずれの長さＥＣＸとから、ＥＣ２＝ＥＣＹ２＋ＥＣＸ２によって求められる。
【００３２】
図１０は、本発明における光学系の概略図である。上述のようなレンズアレイ１は、図２でも示したように、感光体ドラム４１とＬＥＤアレイ３０との間に、所定の距離を有するように配置される。このとき、感光体ドラム４１の表面が結像面であり、ＬＥＤアレイ３０の表面が物体面（以下、実施の形態１において発光面と称する）となる。ここで、マイクロレンズ１２の厚みをＬＴとし、マイクロレンズ１２間の距離をＬＳとする。そして、発光面側のマイクロレンズ１２の外側曲面１２ａと発光面（ＬＥＤアレイ３０の表面）との距離をＬＯとし、結像面側のマイクロレンズ１２の外側曲面１２ａと結像面（感光体ドラム４１の表面）との距離をＬＩとする。そして、結像面と発光面との距離をＴＣとして定義する。なお、本発明において、このように中心軸がずれているマイクロレンズ１２の光軸Ｓは、内側曲面１２ｂの各面頂点と遮光部１３の開口の中心とを結んだ線とする。
【００３３】
このようなレンズアレイ１を構成するレンズ板１１は、例えば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）Ｅ４８Ｒ）を使用し、射出成型によって複数のマイクロレンズ１２を一体に形成することができる。例えば、マイクロレンズ１２の配列間隔は、ＰＹ＝１．２ｍｍ、ＰＡ＝０．２ｍｍ、ＰＮ＝０．７２１ｍｍである。このレンズ板１１には、複数のマイクロレンズ１２が一体に形成されているが、本発明はこれに限定するものではなく、マイクロレンズ１２を個々に成型し、所定の配列間隔で固定したものであってもよい。
【００３４】
また、レンズアレイ１を構成する遮光部１３は、例えば、ポリカーボネートを使用し、樹脂成形によって成型することができる。この遮光部１３は、例えば、光軸方向の長さをｔ＝２．５ｍｍ、開口半径ＲＡ＝０．４５ｍｍ、仕切り板１３ｂの厚みＴｂ＝０．２ｍｍである。また、この遮光部１３は樹脂成形に限らず、切削加工によって形成されたものであってもよい。また、光線を透過する材料の上に光源の光線を遮光する遮光部材により遮光パターンを形成してもよく、レンズ板１１の一部に遮光部材により遮光パターンを形成していてもよい。また、レンズ板１１の一部に粗面加工を施して、光線を遮光するようにしてもよく、さらには、レンズ板１１の一部を切り落として遮光の一部が入射しないようしてもよい。
【００３５】
図１１は、レンズアレイ１における光線の経路を示す図であり、本発明の露光装置の各部材のうち、発光素子と、複数のマイクロレンズの一部と、遮光部と、感光体ドラムのみを示した図である。レンズアレイ１のレンズ板１１には、複数のマイクロレンズ１２が、図１１のように、発光素子３５側にはマイクロレンズＭＬＩ１，ＭＬＩ２，ＭＬＩ３，ＭＬＩ４・・・と並び、結像像側にはマイクロレンズＭＬＯ１，ＭＬＯ２，ＭＬＯ３，ＭＬＯ４・・・と並んでいる。
【００３６】
まず、発光素子３５から発光すると、その光線Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は、発光素子３５に最も近いマイクロレンズＭＬＩ１に入射する。そして、マイクロレンズＭＬＩ１に入射した光線Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は、遮光部１３の開口で、一度集光した後、再びマイクロレンズＭＬＯ１に入射し、結像像Ｉを感光体ドラム４１に形成する。一方、発光素子３５に最も近いマイクロレンズＭＬＩ１の隣に配置されたマイクロレンズＭＬＩ２に入射した光線Ｒ'は、遮光部１３により遮光されるため、感光体ドラム４１に結像像Ｉ'は形成されない。
【００３７】
このようにして、発光素子３５から出射した光線は、レンズアレイにより、正立等倍像として、感光体ドラム４１に結像し、発光素子３５の露光像が形成される。一方、露光像に寄与しない、所謂迷光は、遮光部１３により遮光されるため、発光素子３５の露光像は鮮明となる。
【００３８】
ここで、本発明の露光装置により形成される露光像の光量分布を示す。この露光装置に使用したレンズアレイには、上述で説明した各パラメータが下記表１に示される長さ及び係数となっているものを使用した。
【００３９】
【表１】
2010170149.tif 000004
【００４０】
図１２は、マイクロレンズの軸ずれ量ＥＣが配列間隔ＥＰの半分未満の場合の光量分布で、図１３は、マイクロレンズの軸ずれ量ＥＣが配列間隔ＥＰの半分より大きい場合の光量分布である。なお、これは、発光素子３５を１つおきに発光させた場合、すなわち発光している発光素子３５の間隔が２ＥＰであるときの露光像の光量分布である。
【００４１】
図１２のように、レンズ板の軸ずれ量ＥＣが発光素子３５の配列間隔ＥＰの半分未満である場合、発光素子３５の露光像はコントラストが高い。一方、図１３のように、レンズ板の軸ずれ量ＥＣが発光素子３５の配列間隔ＥＰの半分より大きい場合、露光像の光量の最大値が減少し、光量分布の裾野が広がりが確認され、発光素子３５の露光像はコントラストは低下する。
【００４２】
次に、結像像の解像度を示すＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  Ｔｒａｎ  ｓｆｅｒ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ；振幅伝達関数）の測定結果を示す。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アレイによる結像像の光量のコントラストを示す。１００％が結像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、露光装置としての解像度は低い。このＭＴＦ（％）は、結像像の光量の最大値をＩｍａｘ、隣り合う２つの結像像の間の光量の最小値をＩｍｉｎとしたときＭＴＦ＝（Ｉｍａｘ−Ｉｍｉｎ）／（Ｉｍａｘ＋Ｉｍｉｎ）×１００（％）のように定義される。
【００４３】
このＭＴＦの測定は、露光装置３のレンズアレイ１の結像面側（感光体ドラム４１側）端面から、上記表１中の距離ＬＩ(ｍｍ)離れた位置の結像像を顕微鏡デジタルカメラにより撮影し、撮影画像より発光素子３５の結像像の光量分布を解析して、前記ＭＴＦを算出した。この測定では、軸ずれが発光素子３５の配列方向と垂直方向にはなく、発光素子３５の配列方向にのみ軸ずれしたマイクロレンズ１２を有するレンズ板１１を発光面側（ＬＥＤアレイ３０側）にのみ使用し、発光面側（感光体ドラム４１側）には軸ずれのないマイクロレンズ１２からなるレンズ板１１を使用したレンズアレイ１を実装して測定された。そして、軸ずれ量ＥＣが様々な値を有するものを使用し、解像度別にＭＴＦの測定を行った。図１４はＬＥＤアレイ３０の解像度が６００ｄｐｉの露光装置、図１５はＬＥＤアレイ３０の解像度が１２００ｄｐｉの露光装置、図１６は、ＬＥＤアレイ３０の解像度が２４００ｄｐｉの露光装置を使用して、発光素子３５を１つおきに発光して測定したものである。
【００４４】
図１４のように、解像度６００ｄｐｉの露光装置においては、ＥＣ≦２１μｍでＭＴＦが８０％以上の値となった。また、ＥＣ＞２１μｍ範囲でＭＴＦの値の傾きが大きくなっている。これによりＥＣ＞２１μｍの範囲では、ＥＣの変化に対するＭＴＦの変化量が大きいことが考えられる。また、図１５のように、解像度１２００ｄｐｉの露光装置においては、ＥＣ≦１０．６μｍでＭＴＦが８０％以上の値となった。また、ＥＣ＜１０．６μｍの範囲でＭＴＦの値の傾きが大きくなっている。これによりＥＣ＞１０．６μｍの範囲では、ＥＣの変化に対するＭＴＦの変化量が大きいことが考えられる。さらに、図１６のように、解像度２４００ｄｐｉの露光装置においては、ＥＣ≦５．３μｍでＭＴＦが８０％以上の値となった。また、ＥＣ＞５．３μｍの範囲でＭＴＦの値の傾きが大きくなっている。これによりＥＣ＞６μｍの範囲では、ＥＣの変化に対するＭＴＦの変化量が大きいことが考えられる。
【００４５】
具体的には、図１４に示す解像度が６００ｄｐｉの露光装置の場合、該図に示すように、軸ずれＥＣ＞２１μmのとき、ＭＴＦが急に８０％以下になる。ここで、６００dpi(６００ ｄｏｔｓ ｐｅｒ ｉｎｃｈ)、及び、１ｉｎｃｈ＝２５４００μｍから、隣接する発光素子間の距離ＥＰは、ＥＰ＝２５４００／６００＝４２μｍである。また、ＭＴＦが８０％以上でないと良好な画像が得られないことから、ＥＣ＜２１μｍ＝４２μｍ／２＝ＥＰ／２が望ましい。従って、ＥＣ＜ＥＰ／２とする。同様に、図１５に示す解像度が１２００ｄｐｉの露光装置の場合、該図に示すように、軸ずれＥＣ＞１０．６μmのとき、ＭＴＦが急に８０％以下になる。ここで、１２００dpi、及び、１ｉｎｃｈ＝２５４００μｍから、隣接する発光素子間の距離ＥＰは、ＥＰ＝２５４００／１２００≒２１.２μｍである。また、ＭＴＦが８０％以上を考慮すると、ＥＣ＜１０．６μｍ＝２１．２μｍ／２＝ＥＰ／２が望ましい。従って、ＥＣ＜ＥＰ／２とする。同様に、図１６に示す解像度が２４００ｄｐｉの露光装置の場合、該図に示すように、軸ずれＥＣ＞５．３μmのとき、ＭＴＦが急に８０％以下になる。ここで、２４００dpi、及び、１ｉｎｃｈ＝２５４００μｍから、隣接する発光素子間の距離ＥＰは、ＥＰ＝２５４００／２４００≒１０．６μｍである。また、ＭＴＦが８０％以上を考慮すると、ＥＣ＜５．３μm＝１０．６μｍ／２＝ＥＰ／２が望ましい。従って、ＥＣ＜ＥＰ／２とする。上述した通り、６００ｄｐｉ、１２００ｄｐｉ、及び２４００ｄｐｉの３つの解像度に基づくデータから、一般化してＥＣ＜ＥＰ／２とすることができる。
【００４６】
次にカラーＬＥＤプリンタを用いて実施例のレンズアレイを用いた画像形成装置の画像を評価した。画像形成装置の画像の評価は全画素のうち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。解像度６００ｄｐｉの画像形成装置においては、軸ずれＥＣが２１μｍ以下のレンズ板を用いたレンズアレイで良好な画像が得られた。一方、軸ずれＥＣが２２μｍ以上のレンズ板を用いたレンズアレイで筋や濃淡むらが発生した。解像度１２００ｄｐｉの画像形成装置においては、軸ずれＥＣが１１μｍ以下のレンズ板を用いたレンズアレイで良好な画像が得られた。一方、軸ずれＥＣが１２μｍ以上のレンズ板を用いたレンズアレイで筋や濃淡むらが発生した。解像度２４００ｄｐｉの画像形成装置においては、軸ずれＥＣが５μｍ以下のレンズ板を用いたレンズアレイで良好な画像が得られた。一方、軸ずれＥＣが６μｍ以上のレンズ板を用いたレンズアレイで筋や濃淡むらが発生した。以上よりＭＴＦの測定値が８０％以上で、ＥＣの値に対するＭＴＦの変化が少ないとき、筋や濃淡むらのない良好な画像が得られることがわかった。
【００４７】
また、ＭＴＦの値が８０％より小さいと良好な画像が得られない原因について述べる。本来、印刷画像でトナーが乗らない部分は、静電潜像において電位が十分に高くなけれぱならず、また、ＬＥＤヘッドで形成される像では暗くなけれぱならない。しかし、ＭＴＦの値が８０％に満たないと、ＬＥＤヘッドで形成される像においては、暗くなければならない部分にも光線が入射し、また、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箇所の電位が下がる。このため、トナーが付着してしまうことに起因して、画像評価方法によって得られた印刷画像には筋や濃淡斑が発生する。従って、ＭＴＦ＝８０％を閾値にする。
【００４８】
この結果及び露光装置の解像度と発光素子の配列間隔の関係より、良好な光学特性が得られる露光装置３のマイクロレンズ１２の軸ずれ量ＥＣと発光素子３５の配列間隔ＥＰとの間には、ＥＣ＜ＥＰ／２の関係があることがわかる。
【００４９】
このように、発光面側（ＬＥＤアレイ３０側）マイクロレンズ１２の中心軸と結像面側（感光体ドラム４１側）の中心軸とのずれの量、すなわち、軸ずれ量ＥＣと、露光装置３の発光素子３５の配列間隔ＥＰとの関係が、ＥＣ＜ＥＰ／２となることで、従来軸ずれのあるレンズを使用して発生していた解像度低下を防ぐことができる。そして、この露光装置を備える画像形成装置１００は、画像データのとおりに印字媒体Ｐ上に画像が形成でき、印字媒体Ｐ上画像の筋や濃度むらなどの品質低下を防止することができる。
【００５０】
また、本発明の露光装置及び画像形成装置では、軸ずれ量ＥＣの小さい高い精度のマイクロレンズ１２を必要としないため、複数のマイクロレンズ１２が一体に形成されたレンズ群としてのレンズ板１１であっても、樹脂形成されたものであってよい。すなわち、複数のマイクロレンズ１２が一体形成されたレンズ板１１を使用しても、良好な画像が得られる。また、同様に、樹脂形成されたマイクロレンズ１２を使用しても良好な画像が得られる。
【００５１】
［実施の形態２］
実施の形態２では、原稿を読み取る読取装置について説明する。この読取装置には、実施の形態１で説明した画像形成装置の露光装置に搭載されるレンズアレイを使用される。
【００５２】
図１７は、本発明の読取装置の断面図である。読取装置１０１は、図１７のように、保持部材１１４によって保持され、実施例１と同様の構成であるレンズアレイ１と、保持部材１１４内の配線基板１１２上に形成され、受光した結像像を電気信号に変換する受光素子１１１と、保持部材１１４と保持部材１１４と原稿が載置される原稿台１１５との間に配置され、読み取る原稿に光線を照射する光源１１３とにより構成される。また、受光素子１１１は、配線基板１１２上に、間隔ＲＰをもって直線状に配列される。
【００５３】
この配列間隔ＲＰは、読取装置の解像度に応じて適宜変更される。例えば、６００ｄｐｉの露光装置の場合は配列間隔ＲＰが４２μｍである。１２００ｄｐｉの露光装置の場合は配列間隔ＲＰが２１μｍである。２４００ｄｐｉの配列間隔ＲＰが１０．６μｍである。
【００５４】
図１８は、本発明における光学系の概略図である。レンズアレイ１は、実施の形態１と同様であるが、受光素子１１１と原稿台１１５上の原稿との間に、所定の距離を有するように配置される。このとき、受光素子１１１の表面が結像面であり、読み取る原稿の表面が物体面となる。ここで、マイクロレンズ１２の厚みをＬＴとし、マイクロレンズ１２間の距離をＬＳとする。そして、発光面側のマイクロレンズ１２の外側曲面１２ａと物体面（原稿の表面）との距離をＬＯとし、結像面側のマイクロレンズ１２の外側曲面１２ａと結像面（受光素子１１１の表面）との距離をＬＩとする。そして、結像面と物体面との距離をＴＣとして定義する。なお、本発明において、このように中心軸がずれているマイクロレンズ１２の光軸Ｓは、内側曲面１２ｂの各面頂点と遮光部１３の開口の中心とを結んだ線とする。
【００５５】
このような読取装置は、まず、光源１１３より照射された光線は、原稿台１１５の上面に配置された図示しない原稿の表面で反射する。レンズアレイ１は、原稿からの反射光の一部より、受光素子１１１の表面に結像像を形成する。受光素子１１１は、結像像を電気信号に変換する。原稿の結像像の電気信号から図示しない画像処理装置により画像データが生成される。
【００５６】
このような読取装置に対して、解像度別にマイクロレンズ１２の軸ずれ量ＥＣが異なるレンズアレイ１を使用して実際に原稿の読み取り、画像データを形成した。なお、この原稿の読み取りに関しては、各解像度における全ドットのうち、１つおきにドットを形成した画像を用いた。すなわち、解像度６００ｄｐｉの場合は、８４μｍ毎にドットを形成した画像を印刷媒体Ｐ上に形成した原稿を用い、解像度１２００ｄｐｉの場合は、４２μｍ毎にドットを形成した画像を印刷媒体Ｐ上に形成した原稿を用い、解像度２４００ｄｐｉの場合は、２１μｍ毎にドットを形成した画像を印刷媒体Ｐ上に形成した原稿を用いた。
【００５７】
まず、解像度６００ｄｐｉの読み取り装置においては、軸ずれＥＣが２１μｍより小さいマイクロレンズ１２を用いたレンズアレイ１を使用することにより、原稿と同様の良好な画像データが得られた。一方、軸ずれＥＣが２２μｍ以上のマイクロレンズ１２を用いたレンズアレイ１を使用した場合、本来１つおきであるはずのドットが繋がって読み取られたり、読み取られなかったドットが発生した。また、解像度１２００ｄｐｉの読み取り装置においては、軸ずれＥＣが１１μｍより小さいマイクロレンズ１２を用いたレンズアレイ１を使用することにより、原稿と同様の良好な画像データが得られた。一方、軸ずれＥＣが１１μｍ以上のマイクロレンズ１２を用いたレンズアレイ１を使用した場合、本来１つおきであるはずのドットが繋がって読み取られたり、読み取られなかったドットが発生した。さらに、解像度２４００ｄｐｉの読取装置においては、軸ずれＥＣが５μｍより小さいマイクロレンズ１２を用いたレンズアレイ１を使用することにより、原稿と同様の良好な画像データが得られた。一方、軸ずれＥＣが５μｍ以上のマイクロレンズ１２を用いたレンズアレイ１を使用した場合、本来１つおきであるはずのドットが繋がって読み取られたり、読み取られなかったドットが発生した。
【００５８】
この結果から、良好な光学特性が得られる読取装置１０１のマイクロレンズ１２の軸ずれ量ＥＣと受光素子１１１の配列間隔ＲＰとの間には、ＥＣ＜ＲＰ／２の関係があることがわかる。
【００５９】
このように、物体面側（原稿面側）マイクロレンズ１２の中心軸と結像面側（受光素子１１１側）の中心軸とのずれの量、すなわち、軸ずれ量ＥＣと、読取装置１０１の受光素子１１１の配列間隔ＥＰとの関係が、ＥＣ＜ＲＰ／２となることで、原稿と同一の画像データを得ることができる。
【００６０】
また、本発明の読取装置では、軸ずれ量ＥＣの小さい高い精度のマイクロレンズ１２を必要としないため、複数のマイクロレンズ１２が一体に形成されたレンズ群としてのレンズ板１１であっても、樹脂形成されたものであってよい。すなわち、複数のマイクロレンズ１２が一体形成されたレンズ板１１を使用しても、原稿と同一の画像を得ることができる。また、同様に、樹脂形成されたマイクロレンズ１２を使用しても原稿と同一の画像を得ることができる。
【００６１】
[実施の形態３]
実施の形態３では、画像形成装置の露光装置に搭載されるレンズアレイの構成、動作、光学特性等について説明する。
【００６２】
まず、レンズアレイの構成に係る概要について、図１９乃至図２２を参照しながら具体的に説明する。図１９にレンズアレイの平面図を示す。また、図２０に遮光部２３の平面図を示す。また、図２１に図１９におけるＣ−Ｃ断面図を示す。また、図２２にレンズアレイの遮光部２３の開口の形状を示す。レンズアレイは、レンズ集合体としてのレンズ板２１と遮光部２３から形成される。また、レンズアレイは、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２２からなるレンズ群を光軸に対して垂直方向に２列に配置した構成となっている。また、遮光部２３に対向しているレンズ板２１の一方の面に複数の第２の面２２ｂが形成され、他方の面に第１の面２２ａが形成され、それぞれの面の頂点が一致するように配置されることによりマイクロレンズ２２を構成している。また、レンズ板２１には、マイクロレンズ２２が間隔ＰＹで配置され、さらにマイクロレンズ２２の配列方向と垂直方向に間隔ＰＸで２列に配列される。本実施の形態３においては、ＰＸ＜ＰＹとなっている。マイクロレンズ２２は半径ＲＬ、隣接するマイクロレンズ２２間の間隔はＰＮで、一部が隣接するマイクロレンズ２２にオーバーラップするように配置される。レンズ板２１は発光部の光線を透過する素材により構成される。
【００６３】
また、遮光部２３は発光部の光線を遮光する素材により形成される。この様な遮光部２３は、ポリカーボネートを用いて射出成型により成型した。遮光部２３には絞りとしての開口部２３ａが形成されている。開口部２３ａの配列間隔はマイクロレンズ２２の配列間隔に一致して間隔ＰＹで形成され、さらに、マイクロレンズ２２の配列方向と垂直方向に間隔ＰＸで２列に形成される。また、開口部２３ａの円筒形部分の軸がマイクロレンズ２２の光軸と一致するように配置される。開口部２３ａは半径がＲＡの円筒形部分の軸より(ＰＸ-ＴＢ)／２の位置で軸に平行な平面で仕切られた形状となっている。
【００６４】
次に、レンズアレイの構成及び動作について、図２３を参照しながら具体的に説明する。図２３にレンズアレイにおける光線の経路を示す。
【００６５】
レンズアレイの構成について説明する。図２３は、レンズアレイの断面をマイクロレンズ２２の配列方向に水平で光軸を含む平面で切断した断面であり、図面の左右方向はマイクロレンズ２２の配列と平行な方向である。レンズアレイの物体面からＬＯの位置には、第１のマイクロレンズ２２-１が配置される。さらに、第２のマイクロレンズ２２-２が第１のマイクロレンズ２２-１と光軸が一致するように対向して、距離ＬＳを隔てて配置される。また、レンズアレイの結像面は第２のマイクロレンズ２２-２から光軸方向にＬＩ隔てた位置である。この様な第１のマイクロレンズ２２-１は、厚みがＬＴ１、焦点距離がＦ１であり、光軸方向に距離ＬＯ１の位置にある物体の像を光軸方向に距離ＬＩ１離れた面に形成する。また、第２のマイクロレンズ２２-２は焦点距離がＦ２であり、距離ＬＯ２の位置にある物体の像を、光軸方向にＬＩ２隔てた位置に形成する。なお、レンズアレイの物体面から第１のマイクロレンズ２２-１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２２-１と第２のマイクロレンズ２２-２の間隔ＬＳは、ＬＳ＝ＬＩ１十ＬＯ２で設定される。
【００６６】
また、第２のマイクロレンズ２２-２からレンズアレイの結像面までの距離ＬＩは、ＬＩ２と等しく設定される。また、第１のマイクロレンズ２２-１と第２のマイクロレンズ２２-２を同じ構成のレンズとすることができる。第１のマイクロレンズ２２-１と第２のマイクロレンズ２２-２は、ともに厚みがＬＴ１、焦点距離がＦ１であり、光軸方向に距離ＬＯ１の位置にある物体の像を、光軸方向に距離ＬＩl離れた面に形成するときに、レンズアレイの物体面から第１のマイクロレンズ２２-１までの距離ＬＯは距離ＬＯIと等しく設定される。また、第１のマイクロレンズ２２-１と第２のマイクロレンズ２２-２の間隔ＬＳは、ＬＳ＝２×ＬＩ１に設定される。また、第１のマイクロレンズ２２-１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２２-２の結像面側の曲面となるように対向して配置される。なお、第２のマイクロレンズ２２-２からレンズアレイの結像面までの距離ＬＩは、ＬＯIと等しく設定され、ＬＩ＝ＬＯである。また、第２のマイクロレンズ２２-２は、焦点距離がＦ２は、第１のマイクロレンズ２２-１の焦点距離Ｆ１と等しく、Ｆ２＝Flに設定される。なお、マイクロレンズ２２の各曲面は前述した式１で表される回転対称の高次非球面で構成することにより、球面収差を補正して高い解像度を得ることができる。
【００６７】
レンズアレイの動作について説明する。物体９０ａとしてのＬＥＤアレイ７０の光線は第１のマイクロレンズ２２-１に入射し、第１のマイクロレンズ２２-１によって光軸方向にＬＩl隔てた位置にある中間像面ＭＩＰ上に、中間像９０ｂが形成される。さらに、第２のマイクロレンズ２２-２により中問像９０ｂの像である結像９０ｃが形成される。なお、結像９０ｃは物体９０ａの正立等倍像になる。また、中間像９０ｂは物体９０ａの倒立縮小像であり、結像９０ｃは中間像９０ｂの第２のマイクロレンズ２２-２による倒立拡大像である。また、第１のマイクロレンズ２２-１と第２のマイクロレンズ２２-２との間では物体面上の各点からの光線の主光線が平行となる、いわゆるテレセントリックになっている。上述した光学配置により、レンズアレイはＬＥＤアレイ７０の正立等倍像を形成する。なお、ＬＥＤアレイ７０からの光線のうち、結像に寄与しない光線は迷光として遮光部２３により遮断される。
【００６８】
また、第１のマイクロレンズ２２-１と第２のマイクロレンズ２２-２を同じ構成のレンズとした場合もレンズアレイはＬＥＤアレイ７０の正立等倍像を形成する。物体９０ａとしてのＬＥＤアレイ７０の光線は第１のマイクロレンズ２２-１に入射し、第１のマイクロレンズ２２-１によって光軸方向にＬＩ１隔てた位置の中間像面ＭＩＰ上に中間像９０ｂが形成される。さらに、第２のマイクロレンズ２２-２によって中間像９０ｂの像である結像９０ｃが形成される。なお、結像９０ｃは物体９０ａの正立等倍像になる。また、第１のマイクロレンズ２２-１と第２のマイクロレンズ２２-２との間ではテレセントリックになっている。上述した光学配置により、第１のマイクロレンズ２２-１と第２のマイクロレンズ２２-２を同じ構成のレンズとした場合においても、レンズアレイはＬＥＤアレイ７０の正立等倍像を形成する。
【００６９】
次に、レンズアレイに形成されたマイクロレンズ２２の光学特性について、図２４を参照しながら説明する。図２４はレンズアレイの断面をマイクロレンズ２２の配列方向に水平で光軸を含む平面で切断した断面図でありレンズアレイにおける光線の経路を示す。
【００７０】
図２４に示す左右方向はマイクロレンズ２２の配列と平行な方向である。第１のマイクロレンズ２２-１の焦点距離はＦ１である。具体的には、第１のマイクロレンズ２２-１の第１主平面Ｈ１-１から第１焦点面ＦＰ１-１までの距離がＦ１である。また、物体面までの距離はS０である。また、第２のマイクロレンズ２２-２の焦点距離はＦ２である。具体的には、第２のマイクロレンズ２２-２の第２主平面H２-２から第２焦点面ＦＰ２-２までの距離がＦ２である。また、物体面までの距離はＳＩである。ここで、距離Ｓ０と距離ＬＯの差は、第１のマイクロレンズ２２-１の物体面側の曲面の曲率半径に反比例する。同様に、距離ＳＩと焦点距離ＬＩの差は、第２のマイクロレンズ２２-２の結像面側の曲面の曲率半径と反比例する。なお、本実施の形態４に係るレンズアレイにおいては、マイクロレンズ２２の各曲面の曲率半径はともに十分に大きいことから、距離Ｓ０と距離ＬＯの差、及び、ＳＩとＬＩの差はともに無視できる。従って、ＳＯ≒ＬＯ、且つ、ＳＩ≒ＬＩとなる。さらに、第１のマイクロレンズ２２-１と第２のマイクロレンズ２２-２との間では、物体面上の各点からの光線の主光線が光軸と平行であり、特に遮光部２３の内壁の直近を通る光線の周辺光線は遮光部２３によって遮断され、且つ、光線と物体面と第１のマイクロレンズ２２-１の第１主平面と第１のマイクロレンズ２２-１光軸ＡＸＩの作る図形の相似関係とから、第１のマイクロレンズ２２-１の視野半径ＲＶは式２で示される。
【００７１】
【数２】
2010170149.tif 000005
【００７２】
次に、マイクロレンズ２２の配列と視野半径ＲＶとの関係について、図２５及び図２６を参照しながら具体的に説明する。図２５にレンズアレイに一体形成されたマイクロレンズ２２を２列に配列した場合の光学配置に係る模式図を、図２６にレンズアレイに一体形成されたマイクロレンズ２２を複数列の直線に配列した場合の光学配置に係る模式図を示す。
【００７３】
図２５は、レンズアレイに一体形成されたマイクロレンズ２２を２列に配列した場合の光学配置に係る模式図であり、マイクロレンズ２２を２列に配列した場合において、全てのＬＥＤアレイ７０が１つ以上のマイクロレンズ２２の視野に含まれ、且つ、全てのＬＥＤアレイ７０の結像が感光体ドラム４１に形成される視野半径ＲＶが最も小さい条件を示している。すなわち、レンズアレイが動作するマイクロレンズ２２の視野半径ＲＶが最も小さい条件である。なお、マイクロレンズ２２の光軸と物体面の交点を２２ｍとし、マイクロレンズ２２の視野を２２ｎとする。また、この条件における視野半径ＲＶは、マイクロレンズ２２配列方向の間隔をＰＹ、及び、マイクロレンズ２２の配列方向と垂直方向の間隔をＰＸとすると、式３で表される。
【００７４】
【数３】
2010170149.tif 000006
【００７５】
また、式２及び式３から、マイクロレンズ２２の焦点距離をＦ１、レンズアレイとレンズアレイの物体面との距離をＬＯ、マイクロレンズ２２の光軸と遮光部２３の開口部２３ａの内壁との距離の最大値をＲＡとすると、レンズアレイの動作条件として式４が得られる。
【００７６】
【数４】
2010170149.tif 000007
【００７７】
図２６は、レンズアレイに一体形成されたマイクロレンズ２２を複数列の直線に配列した場合の光学配置に係る模式図であり、且つ、ＬＥＤ素子をアレイに配列したＬＥＤアレイ７０とマイクロレンズ２２の光軸の位置関係を物体面上に示したものである。また、図２６は、全てのＬＥＤアレイ７０が１つ以上で、最も外側の列のマイクロレンズ２２の視野に含まれる視野半径ＲＶが最も小さい条件を示している。なお、この条件における視野半径ＲＶは、マイクロレンズ２２の配列方向と垂直でマイクロレンズ２２の光軸と垂直な方向におけるＬＥＤアレイ７０と最も外側の列のマイクロレンズ２２の光軸との距離をＸＯ、及び、マイクロレンズ２２配列方向の間隔ＰＹとマイクロレンズ２２の配列方向と垂直方向の間隔をＰＸとすると、式５で表される。
【００７８】
【数５】
2010170149.tif 000008
【００７９】
また、式２及び式５から、マイクロレンズ２２の焦点距離をＦ１、レンズアレイとレンズアレイの物体面との距離をＬＯ、マイクロレンズ２２の光軸と遮光部２３の開口部２３ａの内壁との距離の最大値をＲＡとすると、レンズアレイの動作条件として式６が得られる。なお、マイクロレンズ２２を１列の直線に配列した場合のレンズアレイが動作する条件は、式６においてＸＯ＝０とした場合である。
【００８０】
【数６】
2010170149.tif 000009
【００８１】
次に、本実施形態のレンズアレイに係る光学特性の検証結果について、図２７を参照しながら説明する。図２７にレンズアレイの評価に係る全画素のうち１つおきにドットを形成した画像の模式図を示す。
【００８２】
本実施形態のレンズアレイを実装したＬＥＤヘッドについて、結像像の解像度を示すＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ；振幅伝達関数）を測定した結果、８０％以上の値を示した。ＭＴＦ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アレイ７０による結像像の光量のコントラストを示す。１００％が結像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ＬＥＤアレイ７０による結像像の光量のコントラストは小さく、露光装置としての解像度は低い。このＭＴＦ（％）は、結像像の光量の最大値をＩｍａｘ、隣り合う２つの結像像の間の光量の最小値をＩｍｉｎとしたとき、ＭＴＦ＝（ＩｍＡＸＩｍｉｎ）／（Ｉｍａｘ＋Ｉｍｉｎ）×１００（％）と定義される。このＭＴＦの測定においては、ＬＥＤヘッドのレンズアレイの感光体ドラム４１側である結像面側端面から、距離ＬＩ(ｍｍ)離れた位置の露光像を顕徽鏡デジタルカメラにより撮影し、撮影画像よりＬＥＤアレイ７０の結像の光量分布を解析して、ＭＴＦを算出した。また、ＭＴＦの測定においては、ＬＥＤアレイ７０の配列間隔がＰＤ＝０.０４２３ｍｍであるＬＥＤヘッドを用いた。また、ＬＥＤヘッドの解像度は６００ｄｐｉである。従って、１インチすなわち約２５．４ｍｍ当たり６００個のＬＥＤアレイ７０が配列されている。また、ＬＥＤヘッドにレンズアレイを実装したＬＥＤアレイ７０を１つおきに発光して測定した。次に、カラーＬＥＤプリンタを用いて実施例のレンズアレイを用いた面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。なお、画像形成装置の画像の評価は、印字領域全面に図２７に示す全画素のうち１つおきにドットを形成する画像を形成することにより、画像品質の良否を評価した。なお、Ｄ１は印字ドットであり、Ｄ２は非印字ドットである。
【００８３】
なお、上述した実施の形態３においては、マイクロレンズ２２を回転対称の高次非球面として説明したが、これに限定されることは無く、球面、アナモフイック非球面、放物面、楕円面、双曲面、及びコーニック面等から成る曲面で形成しても良い。また、レンズ板２１は型に形成された形状を樹脂に転写して形成したが、樹脂を型に用いても良く、又は、切削加工により形成しても良い。さらに、レンズ板２１の材料には樹脂を用いているが、ガラスを用いても良い。また、遮光部２３の材質にはポリカーボネートを用いたが、その他の材料を用いても良い。また、遮光部２３は射出成型により成型したが、その他の成型及び成形法を用いても良い。また、発光部としてＬＥＤ素子を複数配置したＬＥＤアレイ７０を用いたが、例えば有機ELを発光部にしても良く、半導体レーザーを用いても良く、又は、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ーを併用した露光装置を構成しても良い。
【００８４】
以上、本実施の形態３によれば、レンズアレイがマイクロレンズ配列方向に長くても、全てのマイクロレンズ２２を精度良く成型することができた。また、本実施形態のレンズアレイを用いた露光装置により、十分なコントラストの結像像を得ることができた。さらに、本実施形態のレンズアレイを用いた画像形成装置により、筋や濃淡斑の無い良好な印刷画像を得ることができた。
【００８５】
[実施の形態４]
実施の形態４では、実施の形態３で説明した画像形成装置の露光装置に搭載されるレンズアレイに係る製造方法について説明する。
【００８６】
なお、本発明のレンズ板２１の製造に係る理解を容易にするために、まず従来のレンズ板１９に係る型及び製造方法について説明し、次に本発明に係るレンズ板２１に係る型及び製造方法等について説明する。まず、従来のレンズ板１９に係る型について、図２８乃至図３０を参照しながら具体的に説明する。
【００８７】
図２８は従来のレンズアレイに係るレンズ板１９の製造に用いる従来型７００の構成図である。なお、図２８は複数の可動側曲面７０１の配列方向に平行な平面に係る断面図であり、可動側曲面７０１の配列方向が図面左右方向となっている。また、図２９は従来型７００に樹脂８００を注入している過程に係る模式図である。また、図３０は従来型７００に樹脂８００を注入し終えた状態に係る模式図である。従来型７００は、上型７０３、下型７０４、及びゲート７０７から構成される。また、従来型７００は、後述する本実施の形態４の型６００と比較して、レンズ板１９の成型に係る樹脂８００の注入口である後述するゲート７０７の個数が異なる。以下、従来型７００を構成する各構成部材について説明する。
【００８８】
従来型７００に係る上型７０３は、レンズ板１９から先に離型する可動側の型である。上型７０３と下型７０４が対向する面であって上型７０３に形成された可動側曲面７０１には、第２の面の形状に対応した曲面が形成されており、レンズ板に第２の面形状を転写する。なお、可動側曲面７０１は、第２の面の配列に対応するように、可動側曲面７０１に垂直で、互いに平行な２列の略直線に配置されている。また、従来型７００に係る下型７０４は、レンズ板１９から後に離型する固定側の型である。下型７０４と上型７０３が対向する面であって下型７０４に形成された固定側曲面７０２には、第１の面の形状に対応した曲面が形成されており、レンズ板１９に第１の面形状を転写する。なお、固定側曲面７０２は、第１の面の配列に対応するように、固定側曲面７０２に垂直で、互いに平行な２列の略直線に配置されている。また、従来型７００に係るゲート７０７は、樹脂８００の注入口であり、複数の可動側曲面７０１の配列方向両端部に形成される。
【００８９】
次に、従来型７００を用いてレンズ板１９を成型する製造工程について、図２８乃至図３０を参照しながら具体的に説明する。
【００９０】
図２８に示すように、従来型７００の上型７０３及び下型７０４に囲まれた空間に、昇温されて軟化した樹脂８００が、ゲート７０７を通して注入される。図２９に示すフローフロント８００ａは、従来型７００の上型７０３及び下型７０４に囲まれた空間に挿入された樹脂８００の先端部であって、空気との境界面である。なお、樹脂８００が従来型７００に係る上型７０３の両端部に形成されたゲート７０７からに注入されるとともに、ゲート７０７付近から従来型７００の可動側曲面７０１の配列方向における中央部に向かい、フローフロント８００ａが移動する。ここで、図３０に示した様に、樹脂８００が従来型７００の上型７０３と下型７０４に囲まれた空間に十分注入されると、可動側曲面７０１の配列方向における中央部付近において、可動側曲面７０１の配列方向両方向より移動した２つのフローフロント８００ａが衝突する。さらに、配列方向両方向からフローフロント８００ａが衝突した後、ゲート７０７から可動側曲面７０１の配列方向における中央部に向い、樹脂８００に応力が発生する。
【００９１】
上述したフローフロント８００ａに係る作用により、成型後のレンズ板１９に係るマイクロレンズ２２の配列方向中央部付近に、２つ以上のフローフロント８００ａが型内部で合流して衝突する箇所に発生する糸状の細い線状痕であるウェルドライン８００ｂが形成される。ウェルドライン８００ｂが発生した箇所は、機械的な特性、特に衝撃強度の特性が大幅に低下すると伴に、光学特性が劣化する。具体的には、ウェルドライン８００ｂが発生した箇所の樹脂８００は分子の配向が変わるため、屈折率が変わる。例えば屈折率が高くなると、透過率が低下し、且つ、レンズの焦点距離が短くなる。従って、ウェルドライン８００ｂが発生した箇所のレンズの焦点距離と、その他のレンズの焦点距離に差異が発生する。また、ウェルドライン８００ｂが発生した箇所の樹脂８００には内部応力が発生するため、第１の面及び第２の面に係る非球面から形成されるレンズ形状精度が劣化する。レンズの形状精度が劣化すると、球面収差が十分に補正されない。
【００９２】
次に、本発明に係る実施の形態４のレンズアレイに係る型及び製造方法等について説明する。具体的には、まず、本実施の形態４のレンズアレイに係るレンズ板２１の製造に用いる型６００について説明する。次に、型６００を用いてレンズ板２１を成型する製造工程について説明する。更に、成型後のレンズ１１について説明する。
【００９３】
まず、本実施の形態４のレンズアレイに係るレンズ板２１の製造に用いる型６００について、図３１及び図３２を参照しながら具体的に説明する。図３１及び図３２ともに、本実施の形態４のレンズアレイに係るレンズ板２１の製造に用いる型６００の構成図である。
【００９４】
図３１に示した型６００には後述するレンズの寸法精度に係る記号を付加している。また、図３２に示した型６００には後述するレンズ製造に係るゲート６０７を記載している。なお、図３１及び図３２ともに、複数の可動側曲面６０１の配列方向に平行な平面に係る断面図であり、可動側曲面６０１の配列方向が図面左右方向となっている。型６００は、上型６０３、下型６０４、及びゲート６０７から構成される。また、型６００は、前述した従来型７００と比較して、レンズ板２１成型に係る樹脂８００の注入口である後述するゲート６０７が１個のみである。以下、型６００を構成する各構成部材について説明する。
【００９５】
型６００に係る上型６０３は、レンズ板２１から先に離型する可動側の型である。上型６０３と下型６０４が対向する面であって上型６０３に形成された可動側曲面６０１には、第２の面２２ｂの形状に対応した曲面が形成されており、レンズ板２１に第２の面２２ｂ形状を転写する。なお、可動側曲面６０１は、第２の面２２ｂの配列に対応するように、可動側曲面６０１に垂直で、互いに平行な２列の略直線に配置されている。また、型６００に係る下型６０４は、レンズ板２１から後に離型する固定側の型である。下型６０４と上型６０３が対向する面であって下型６０４に形成された固定側曲面６０２には、第１の面２２ａの形状に対応した曲面が形成されており、レンズ板２１に第１の面２２ａ形状を転写する。なお、固定側曲面６０２は、第１の面２２ａの配列に対応するように、固定側曲面６０２に垂直で、互いに平行な２列の略直線に配置されている。また、型６００に係るゲート６０７は、樹脂８００の注入口であり、複数の可動側曲面６０１の配列方向両端部の一方の面にのみ形成される。
【００９６】
また、図３１に示す可動側曲面６０１の配列方向端部での間隔ＰＣＭが、固定側曲面６０２の配列方向端部での間隔ＰＣＦとは異なる間隔で形成され、具体的には間隔ＰＣＭが間隔ＰＣＦより大きく形成されている。また、一方の配列方向端部の可動側曲面６０１から他方の配列方向端部の可動側曲面６０１までの距離ＰＥＭが、一方の配列方向端部の固定側曲面６０２から他方の配列方向端部の固定側曲面６０２までの距離ＰＥＦとは異なるように形成され、具体的には距離ＰＥＭが距離ＰＥＦより大きくなるように形成されている。なお、PEFは例えば３００ｍｍで、ＰＥＭとＰＥＦの差分は例えば０.０３ｍｍである。上述した型６００は、上型６０３と下型６０４とが組み合わされた時に、可動側曲面６０１と固定側曲面６０２に囲まれた空間を形成する。当該空間に、軟化された樹脂８００がゲート６０７を通して注入されることにより、レンズ板２１が成型される。
【００９７】
次に、型６００を用いてレンズ板２１を成型する製造工程について、図３３乃至図３５を参照しながら具体的に説明する。図３３は型６００の上型６０３と下型６０４とが組み合わされた空間に軟化された樹脂８００が充填されている状態を示す模式図である。また、図３４は型６００の上型６０３が下型６０４から離型した状態を示す模式図である。また、図３５は成型後のレンズ板２１を示す構成図である。
【００９８】
図３３に示すように、型６００の上型６０３と下型６０４に囲まれた空間に、昇温されて軟化した樹脂８００が注入される。次に、図３４に示すように、レンズ板２１から先に離型する可動側の型である上型６０３がレンズ板２１から離れる方向へ移動する。従って、レンズ板２１の一方の面である図面に示した上側の面が外気に触れることにより、レンズ板２１の一方の面の温度が低下してレンズ１１が収縮する。しかし、レンズ板２１の他の面は下型６０４と接していることから、レンズ板２１の図面に示した上側の面と比較して温度が低下せず、レンズ板２１の図面に示した上側の面ほどにはレンズ板２１が収縮しない。次に、図３５に示すように、レンズ板２１は下型６０４から離型される。従って、レンズ板２１の全体が外気に触れることにより、レンズ板２１の温度が低下してレンズ板２１は全体的に収縮する。上述した製造方法により従来の型であれば、レンズ板２１は図３５に示す下側の面と比較して上側の面が長く外気に触れることから、温度の低下が上面の面と下面の面で異なる。従って、レンズ板２１の収縮率が上面の面と下面の面で一致しない。具体的には、図３５に示す下側の面と比較して上側の面が収縮量が大きいことから、第２の面２２ｂの形成される位置が第１の面２２ａの形成される位置に比べ、マイクロレンズ２２の配列方向中央部に大きく移動してしまう。
【００９９】
しかし、本発明に係る型６００においては、上型６０３に形成された可動側曲面６０１の配列間隔が固定側曲面６０２の配列間隔より一定量大きく形成されていることから、レンズ板２１の収縮が飽和した後に、第２の面２２ｂの形成される位置と第１の面２２ａの形成される位置とが光軸上で一致する。なお、上型６０３に形成された可動側曲面６０１の配列間隔と固定側曲面６０２の配列間隔の差分等は、実験により導出することができる。具体的には、図３５に示すような成型品の寸法は、１列当たりのレンズ個数が２７２個の場合において、レンズ板第１の面端部レンズ-端部レンズ間隔ＰＥＭ１＝３２５．２ｍｍ、レンズ板第２の面端部レンズ-端部レンズ間隔ＰＥＦ１＝３２５．２ｍｍ、レンズ板エッジ-エッジ距離ＦＲＹ１＝３３３ｍｍ、レンズ板第１の面レンズピッチＰＣＭ１＝１．２ｍｍ、及びレンズ板第２の面レンズピッチＰＣＦ１＝１．２ｍｍとなる。しかし、製品を成型する金型寸法と製品寸法を同一にしても、例えば樹脂８００の伸縮率等の射出成形における成形条件に起因して、所望の製品寸法を得ることはできない。そこで、所定の成形条件で試作を行うことにより樹脂８００の収縮率を得た。すなわち、樹脂８００の収縮率を考慮した金型の各寸法には、金型可動側端部レンズ-端部レンズ間隔ＰＥＭ＝３２６．８５８５ｍｍ、金型固定側端部レンズ-端部レンス間隔ＰＥＦ＝３２６．８２６ｍｍ、金型エッジ-エッジ距離ＦＲＹ＝３３４.６６５ｍｍ、金型可動側レンズピッチＰＣＭ＝１.２０６１２ｍｍ、及び金型固定側レンズピッチＰＣＦ＝１.２０６ｍｍを用いた。
【０１００】
また、レンズ表裏の収縮率の差異に起因した光学性能への影響は無視できる。なお、レンズ板２１の両端間に係る１列当たりのレンズの個数をＮ＝２７２とすると、ＰＣＭ＝ＰＣＦ＋０.０３／(Ｎ-１)からＰＣＭ＝ＰＣＦ＋０.０００１２となる。また、端部レンズは、ＬＥＤの光線が入射してドット像の形成に作用する一番端のレンズであり、中央レンズは、一方の端部レンズから他方の端部レンズまでの距離をＰＥＭとしたときに、一方の端部レンズからＰＥＭ／２の位置にあるレンズである。
【０１０１】
次に、成型後のレンズ１１について、図３６を参照しながら具体的に説明する。図３６はレンズ板２１を示す斜視図である。
【０１０２】
板状部から形成されるレンズ板２１の片面にはマイクロレンズ２２が一体に形成されており、且つ、マイクロレンズ２２の配列方向両端部の一方にはゲート痕１１ａが有る。この様なゲート痕１１ａは、レンズアレイ製造工程において、レンズ板２１を成型して冷却し型６００からレンズ板２１を離型した後に、レンズ板２１から突出して残留したゲートを刃物又はレーザによりゲートカットした痕である。なお、レンズ板２１は、日本ゼオン株式会社製で商品名がＺＥＯＮＥＸ(ゼオネックス)Ｅ４８Ｒであるシクロオレフィン系光学樹脂を用いて、射出成形機により成型した。型６００にはゲートを１個しか設けていないことから、２つ以上のフローフロント８００ａが型内部で合流する箇所に発生する糸状の細い線状痕であるウェルドライン８００ｂは発生せず、レンズ板２１上にマイクロレンズ２２を精度良く一体形成することができた。従って、全てのマイクロレンズ２２に係る屈折率及びレンズ形状を均一に形成することができた。なお、射出成型には一般射出成型法を用いたが、射出圧縮成形法等も実施可能である。
【０１０３】
以上、第４の実施形態によれば、レンズアレイに係る製造方法において、ウェルドライン８００ｂが発生しないことから、レンズアレイがマイクロレンズ配列方向に長くても、全てのマイクロレンズ２２を精度良く成型することができた。
【０１０４】
[実施の形態５]
実施の形態５では、原稿Ｑを読み取る読取装置について説明する。この読取装置には、実施の形態３で説明した画像形成装置の露光装置に搭載されるレンズアレイが使用される。
【０１０５】
読取装置５００は、原稿Ｑに印刷された印刷画像を読み取り電子データを生成するスキャナである。図３７に読取装置５００の構成図を示し、図３８に読取ヘッド４００の構成図を示す。読取装置５００は、読取ヘッド４００、及び、読取ヘッド４００を動作させる構成部材から構成される。以下、まず読取ヘッド４００を動作させる構成部材について説明し、次に読取ヘッド４００について説明する。まず、読取装置５００に係る読取ヘッド４００を動作させる構成部材について、図３７を参照しながら具体的に説明する。読取ヘッド４００を動作させる構成部材は、光源５０１、原稿台５０２、レール５０３、滑車５０４、駆動ベルト５０５、モータ５０６、伝達ベルト５０７から構成される。以下、読取装置５００を構成する各構成部材について説明する。光源５０１は、原稿Ｑに照明光を照射する照明光源であり、当該照明光により原稿Ｑ表面で反射した反射光が読取ヘッド４００に入射するように、読取ヘッド４００近傍に配設されている。この様な光源５０１には、例えば希ガス蛍光ランプを用いることができる。なお、照射光源はランプに限定されるものではなく、例えば白色ＬＥＤ(ＬＩｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ)及び半導体レーザ等を用いても良い。また、原稿台５０２は、電子データを生成する原稿Ｑを載置するための載置台であり、読取ヘッド４００の上部に配設されている。具体的には、原稿台５０２は、光源５０１から照射された照明光を透過させた後、原稿台５０２に載置された原稿Ｑから反射した反射光を透過させ、当該反射光が読取ヘッド４００に入射するように配置されている。この様な原稿台５０２は、可視光領域の光を十分に透過させるガラス等から形成される。なお、原稿台５０２はガラスに限定されるものではなく、例えば原稿Ｑの読み取りに必要な可視光領域の光を透過させる屈折率を有し、且つ、光源５０１に含まれる紫外線や光源５０１から放射される熱等に起因して劣化を生じない耐熱耐光性を有したプラスチック等を用いても良い。
【０１０６】
読取装置５００に係る読取ヘッド４００を動作させる構成部材であるレール５０３は、読取ヘッド４００を搭載して走査するため読取ヘッド４００の下部に配設されたレール部材である。具体的には、レール５０３は、複数のレール支持台５０３Ａと接続した後述する駆動ベルト５０５を駆動させることにより、原稿Ｑに印字された印刷画像を読取ヘッド４００により読み取らせるためのレール部材である。また、滑車５０４は、一対の滑車５０４Ａ及び滑車５０４Ｂから構成され、無端状に形成された後述する駆動ベルト５０５の両端にそれぞれ設けられ、駆動ベルト５０５に一定の張力を与えている。なお、滑車５０４Ａ及び滑車５０４Ｂは、高摩擦抵抗から成る部材で形成され、滑車５０４Ａを後述するモータ５０６により回転させることにより、駆動ベルト５０５を従動して駆動させる。また、駆動ベルト５０５は、読取ヘッド４００を搭載したレール５０３と接続したレール５０３を走査するための搬送手段であり、無端状のベルトから形成される。また、モータ５０６は、滑車５０４Ａに隣接して配設され、伝達ベルト５０７を介して滑車５０４Ａと接続されている。この様なモータ５０６は、図示せぬ制御部からの制御に基づいて回動することにより、滑車５０４Ａを従動して回転させる。
【０１０７】
次に、読取装置５００に係る読取ヘッド４００の構成部材について、図３７及び図３８を参照しながら具体的に説明する。読取ヘッド４００は、読取装置５００の内部に設けられ、原稿Ｑに印刷された印刷画像を読み取る。この様な読取ヘッド４００は、ミラー４０２、一対のマイクロレンズ２２及びマイクロレンズ２２間に挿入された遮光部２３から成るレンズアレイ、及びラインセンサ４０１から成る。以下、読取ヘッド４００を構成する各構成部材について説明する。ミラー４０２は、光源５０１の照明光により原稿Ｑ表面で反射して原稿台５０２を透過した反射光の光軸を、例えば軸外し角度９０°となる角度に折り曲げてマイクロレンズ２２に入射させる反射部材である。この様なミラー４０２は、ガラス、金属、又は耐熱性プラスチック等の材質で平面形状から成る基材に、反射膜としてアルミニウム等を蒸着することにより形成される。但し、可視光領域において十分な反射率を有する基材であれば反射膜を蒸着する必要は無い。なお、ミラー４０２の形状は平面形状に限定されるものではなく、例えば軸外し角に伴い発生した非点収差を補正するためにトロイダル形状としても良い。
【０１０８】
読取装置５００に係る読取ヘッド４００の構成部材である一対のマイクロレンズ２２及びマイクロレンズ２２間に挿入された遮光部２３から成るレンズアレイは、光源５０１の照明光により原稿Ｑから発生する反射光を後述するラインセンサ４０１上に結像する。なお、レンズアレイは本実施の形態３及び形態４で述べたレンズアレイと同一である。また、ラインセンサ４０１は、レンズアレイに係る結像面となる位置に配設されるセンサである。ラインセンサ４０１には、等間隔ＰＲで直線に配置された例えばＣＣＤから成る複数の受光素子を用いる。なお、ラインセンサ４０１の解像度が６００ｄｐｉであることから、受光素子が１インチすなわち約２５．４ｍｍ当たり６００個配置されている。従って、受光素子の間隔ＰＲは０.０４２３ｍｍである。この様なラインセンサ４０１は、結像された原稿Ｑ表面からの反射光を電気信号に変換することにより、原稿Ｑに印刷された印刷画像を読み取り電子データを生成する。
【０１０９】
次に、読取装置５００の内部に設けられた読取ヘッド４００に係る光学系について具体的に説明する。図３９に読取ヘッド４００に係る光学系の概略図を示す。光源５０１による照明光により原稿Ｑ表面で反射した反射光は、物体面である原稿Ｑ表面から距離ＬＯの位置に配設されたコリメータレンズの作用を有するレンズ厚ＬＴのマイクロレンズ２２に入射して平行光に形成される。当該平行光は、距離ＬＳの遮光部２３内で迷光が十分に除去される。迷光が十分に除去された平行光は、対面同一に配置されたコンデンサーレンズの作用を有するレンズ厚ＬＴのマイクロレンズ２２により、距離ＬＩの位置にある結像面に配設されたラインセンサ４０１上に集光される。また、全長ＴＣは、前述した距離ＬＯ、レンズ厚ＬＴ、距離ＬＳ、レンズ厚ＬＴ、距離ＬＩの総和である。なお、一対のマイクロレンズを、コリメータレンズ及びコンデンサーレンズとして対面同一に配置していることから、光学倍率は１倍である。また、図示せぬミラー４０２は動距離ＬＯ内に配設されている。マイクロレンズ２２は非球面レンズであり、且つ、遮光部２３により十分に迷光が除去されることから、原稿Ｑ上の物体面から反射した反射光は十分に収差が抑制された状態でラインセンサ４０１上の結像面に集光され結像する。
【０１１０】
次に、読取装置５００の動作について説明する。本発明に係る実施の形態５の読取装置５００により、図２７を参照しながら前述したドットの間隔ＰＤ＝０.０４２３ｍｍ及びラインセンサ４０１に係る解像度が６００ｄｐｉの条件において、原稿Ｑから印刷データを読み取り電子データを生成したところ、読み取り誤差等が発生せず、原稿Ｑと同一の良好な電子データが得られた。
【０１１１】
なお、上述した実施の形態５においては、読取装置５００を、原稿Ｑに印刷された印刷画像を電子データに変換するスキャナとして説明したが、読取装置５００を、光学的信号を電気的信号に変換するセンサ又はスイッチ、光学的信号を電気的信号に変換するセンサ又はスイッチを用いた入出力装置、生態認証装置、通信装置、及び寸法測定器にも適用可能である。
【０１１２】
以上、本実施の形態５によれば、読取装置５００により原稿Ｑから印刷データを読み取り電子データを生成した結果、読み取り誤差等が発生せず、原稿Ｑと同一の良好な電子データすなわち画像データを得ることができた。
【符号の説明】
【０１１３】
１  レンズアレイ
３，３Ｃ，３Ｍ，３Ｙ，３Ｋ  露光装置
５Ｃ，５Ｍ，５Ｙ，５Ｋ  現像装置
７  排紙部
９  定着装置
１１  レンズ板
１２  マイクロレンズ
１２ａ  外側曲面
１２ｂ  内側曲面
１３  遮光部
１３ａ  櫛形部材
１３ｂ  仕切り板
１９  レンズ板
２１  レンズ板
２２  マイクロレンズ
２２-１  第１のマイクロレンズ
２２-２  第２のマイクロレンズ
２２ａ  第１の面
２２ｂ  第２の面
２３  遮光部
２３ａ  開口部
３０  ＬＥＤアレイ
３２  ワイヤ
３３  配線基板
３４  保持部材
３５  発光素子
３６  電極
４０，４０Ｃ，４０Ｍ，４０Ｙ，４０Ｋ  画像形成部
４１，４１Ｃ，４１Ｍ，４１Ｙ，４１Ｋ  感光体ドラム
４２Ｃ，４２Ｍ，４２Ｙ，４２Ｋ  帯電ローラ
４３Ｃ，４３Ｍ，４３Ｙ，４３Ｋ  クリーニングブレード
５１Ｃ，５１Ｍ，５１Ｙ，５１Ｋ  トナーカートリッジ
６０  用紙カセット
６１  給紙ローラ
６２，６３，６４  搬送ローラ
６５  排出ローラ
７０  ＬＥＤアレイ
８０Ｃ，８０Ｍ，８０Ｙ，８０Ｋ  転写ローラ
８１  転写ベルト
８２  クリーニングブレード
９０ａ  物体
９０ｂ  中間像
９０ｃ  結像
１００  画像形成装置
１０１  読取装置
１１１  受光素子
１１２  配線基板
１１３  光源
１１４  保持部材
１１５  原稿台
４００  読取ヘッド
４０１  ラインセンサ
４０２  ミラー
５００  読取装置
５０１  光源
５０２  原稿台
５０３  レール
５０３Ａ  レール支持台
５０４，５０４Ａ，５０４Ｂ  滑車
５０５  駆動ベルト
５０６  モータ
５０７  伝達ベルト
６００  型
６０１  可動側曲面
６０３  上型
６０４  下型
６０６  枠体
６０７  ゲート
７００  従来型
７０１  可動側曲面
７０３  上型
７０４  下型
７０７  ゲート
８００  樹脂
８００ａ  フローフロント
８００ｂ  ウェルドライン
Ｐ  印字媒体
Ｑ  原稿
【図１】
2010170149.tif 000010
【図２】
2010170149.tif 000011
【図３】
2010170149.tif 000012
【図４】
2010170149.tif 000013
【図５】
2010170149.tif 000014
【図６】
2010170149.tif 000015
【図７】
2010170149.tif 000016
【図８】
2010170149.tif 000017
【図９】
2010170149.tif 000018
【図１０】
2010170149.tif 000019
【図１１】
2010170149.tif 000020
【図１２】
2010170149.tif 000021
【図１３】
2010170149.tif 000022
【図１４】
2010170149.tif 000023
【図１５】
2010170149.tif 000024
【図１６】
2010170149.tif 000025
【図１７】
2010170149.tif 000026
【図１８】
2010170149.tif 000027
【図１９】
2010170149.tif 000028
【図２０】
2010170149.tif 000029
【図２１】
2010170149.tif 000030
【図２２】
2010170149.tif 000031
【図２３】
2010170149.tif 000032
【図２４】
2010170149.tif 000033
【図２５】
2010170149.tif 000034
【図２６】
2010170149.tif 000035
【図２７】
2010170149.tif 000036
【図２８】
2010170149.tif 000037
【図２９】
2010170149.tif 000038
【図３０】
2010170149.tif 000039
【図３１】
2010170149.tif 000040
【図３２】
2010170149.tif 000041
【図３３】
2010170149.tif 000042
【図３４】
2010170149.tif 000043
【図３５】
2010170149.tif 000044
【図３６】
2010170149.tif 000045
【図３７】
2010170149.tif 000046
【図３８】
2010170149.tif 000047
【図３９】
2010170149.tif 000048