(57)【要約】【課題】各ロッドレンズ素子による結像特性に対応させて遮光部材の形状又は位置を設定することによって、ＭＴＦが低下せず、露光像が鮮明であり、印刷画像上で縦スジ等の画像不良が発生することのないようにする。【解決手段】光源７６からの光を感光体に集光するレンズ素子５７を複数備えるレンズアレイ５２と、各レンズ素子５７の光軸方向に対する外周部の少なくとも一部を光源７６からの光から遮断する遮光部材とを有し、電子写真方式による画像形成装置に用いられる露光装置であって、各レンズ素子５７による結像特性に応じて前記遮光部材の形状又は位置が設定されている。【選択図】図１
2006015503.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）光源からの光を感光体に集光するレンズ素子を複数備えるレンズアレイと、各レンズ素子の光軸方向に対する外周部の少なくとも一部を光源からの光から遮断する遮光部材とを有し、電子写真方式による画像形成装置に用いられる露光装置であって、
（ｂ）各レンズ素子による結像特性に応じて前記遮光部材の形状又は位置が設定されていることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記結像特性は結像位置ずれであり、前記遮光部材の遮光パターンは、各レンズ素子の結像位置ずれの値に応じて相違する請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記遮光部材の遮光パターンは、前記レンズ素子の結像位置ずれの値が大きいほど、前記レンズ素子からの光線を透過する開口部を小さくする請求項２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記結像特性はＭＴＦであり、前記遮光部材の遮光パターンは、各レンズ素子のＭＴＦの値に応じて相違する請求項１に記載の露光装置。
【請求項５】
前記遮光部材の遮光パターンは、前記レンズ素子のＭＴＦの値が小さいほど、前記レンズ素子からの光線を透過する開口部を小さくする請求項４に記載の露光装置。
【請求項６】
前記遮光部材を配設した後に露光像における各画素の光量ばらつきが補正される請求項１〜５のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項７】
（ａ）光源からの光を感光体に集光するレンズ素子を複数備えるレンズアレイと、各レンズ素子の光軸方向に対する外周部の少なくとも一部を光源からの光から遮断する遮光部材とを有し、電子写真方式による画像形成装置に用いられる露光装置であって、
（ｂ）各レンズ素子の位置ずれに応じて前記遮光部材の形状又は位置が設定されていることを特徴とする露光装置。
【請求項８】
（ａ）ＬＥＤアレイからの光を感光体に集光するレンズ素子を複数備えるレンズアレイと、各レンズ素子の光軸方向に対する外周部の少なくとも一部をＬＥＤアレイからの光から遮断する遮光部材とを有し、電子写真方式による画像形成装置に用いられるＬＥＤプリントヘッドであって、
（ｂ）各レンズ素子による結像特性に応じて前記遮光部材の形状又は位置が設定されていることを特徴とするＬＥＤプリントヘッド。
【請求項９】
（ａ）ＬＥＤアレイからの光を感光体に集光するレンズ素子を複数備えるレンズアレイと、各レンズ素子の光軸方向に対する外周部の少なくとも一部をＬＥＤアレイからの光から遮断する遮光部材とを有し、電子写真方式による画像形成装置に用いられるＬＥＤプリントヘッドであって、
（ｂ）各レンズ素子の位置ずれに応じて前記遮光部材の形状又は位置が設定されていることを特徴とするＬＥＤプリントヘッド。
【請求項１０】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の露光装置を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項８又は９に記載のＬＥＤプリントヘッドを有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置、ＬＥＤプリントヘッド及びこれを備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式のプリンタ、ファクシミリ、複写機等の画像形成装置においては、感光体上に画像データに基づいて静電潜像を形成する露光プロセスにおいて、光源に複数のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）素子を並べたＬＥＤアレイを用い、レンズを用いてＬＥＤアレイ発光点の光像を感光体に結像することによって、感光体上に露光像を形成している。そして、前記レンズとしてはレンズ素子を複数並列したレンズアレイが多く使用されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
ところで、露光装置においては、レンズ素子の光軸に垂直な方向、レンズの中心から半径方向に屈折率分布を有するロッドレンズをレンズ素子として用いた、レンズアレイが使用されている。
【０００４】
該レンズアレイは、外径が０．１〜数〔ｍｍ〕程度の円筒形のレンズ素子を一列又は複数列に直線状に配置し、レンズ素子間の隙（すき）間を埋める充填（てん）材としての樹脂等によって固めることで構成される。
【０００５】
前記レンズアレイを用いた露光装置において、感光体面に露光するときの明るさは、ロッドレンズから成るレンズ素子の開口角によって決まり、該開口角が大きいほど明るさが大きくなる。現在用いられているレンズ素子の開口角は１０〜３０度であり、特に、半導体レーザ等に比べて光量の小さいＬＥＤ素子を用いたＬＥＤアレイを光源に用いる画像形成装置の場合、前記レンズアレイを構成するレンズ素子の開口角は、なるべく大きいものであることが好ましい。現在、画像形成装置の露光装置に用いられているレンズアレイを構成するロッドレンズから成るレンズ素子の開口角は約２０度程度である。
【０００６】
ところが、開口角の大きなレンズ素子を用いた場合、該レンズ素子の中心から離れた位置での屈折率が大きいことに起因するコマ収差（ｃｏｍａｔｉｃ  ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ）が発生する。すなわち、レンズ素子の中心付近を通過した光線が像を結ぶ位置とレンズ面との距離である焦点距離に対し、開口角の大きいレンズの中心を離れた位置を通過した光線が像を結ぶ位置とレンズ面との距離は短い。
【０００７】
そのため、開口角の大きいレンズ素子を用いたレンズアレイではコマ収差に起因する結像の焦点ボケが発生し、点光源であるＬＥＤ素子の発光点の露光像が感光体面上に結像しない焦点ボケの原因となり、露光像各点の光量ムラが発生したり露光像のコントラストが低下する。そして、画像形成装置の印字では、濃度ムラや印刷画像が鮮明でないドット再現性の低下の原因となる。
【０００８】
次に、コマ収差による焦点ボケを説明する。
【０００９】
図２は従来のコマ収差による焦点ボケを説明する図である。
【００１０】
ロッドレンズから成るレンズ素子と該レンズ素子を透過した光線の結像面との関係は、図２に示される通りであるとする。また、図示されない点光源は、レンズ素子に対し結像面と反対側にあるとする。ここで、Ｏ1 、Ｏ2 及びＯ3 は、それぞれ、点光源からの光線であり、Ｏ2 はＯ1 よりもレンズ素子の中心から離れたところを通る光線を示し、Ｏ3 はレンズ素子の中心からさらに離れたところを通る光線を示している。これらの光線の結像面上に焦点を結ぶ点は、それぞれＰ1 、Ｐ2 及びＰ3 となる。これらの焦点を結ぶ点のずれがコマ収差であり、結像面上の露光像の焦点ボケの原因である。これら結像面上の焦点を結ぶ点とレンズ面上のレンズの中心点との距離をそれぞれｆ1 、ｆ2 及びｆ3 とすると、ｆ1 ＜ｆ2 ＜ｆ3 となっている。
【００１１】
そこで、開口角の大きいレンズ素子を用いたレンズアレイにおいて、コマ収差に起因する結像の焦点ボケによる露光像のコントラスト低下を改善するために、レンズアレイを構成する各レンズ素子の中心点から離れた部分に入射する光線、又は、各レンズ素子の中心点から離れた部分から出射する光線を遮光する遮光板を画像形成装置の露光装置に配設することが行われている。すなわち、図２において、レンズ素子の中心から比較的離れた位置を透過する光線Ｏ2 及び光線Ｏ3 を遮光することによって、被写界深度が大きくなり、焦点ボケを解消することができる。
【００１２】
また、画像不良の解消と品位向上ばかりでなく、近年においては、画像形成装置全般の解像度が向上し、電子写真方式による画像形成装置においても例外でなく、更なる解像度の向上が期待されている。従来より、レンズアレイによる露光像の劣化を解消する方法として、レンズアレイに遮光部材を配置することが効果的であるとされている。
【００１３】
ところが、前述したような露光装置に用いられるレンズアレイにおいては、ロッドレンズから成る個々のレンズ素子の配列にばらつきが生じてしまう。この場合、レンズ素子の配列のばらつきには、レンズ素子の配列方向の位置ずれ、レンズ素子の配列方向に対する垂直方向であり、かつ、各レンズ素子の光軸方向に対する垂直方向の位置ずれ、レンズ素子の光軸が本来の方向に対して傾きを持ってしまうレンズ素子の倒れ等がある。
【００１４】
例えば、一般に電子写真方式による画像形成装置の露光装置に用いられるレンズアレイの各レンズ素子の配列方向の位置ずれは、設計値に対する値で示すと、数〔％〕程度である。さらに、この位置ずれは、レンズアレイの端部、中央部等のようなそれぞれの位置によって、ばらつきの程度が異なる。
【００１５】
ここで、レンズアレイの構造と組み立て方法の一例を図面を用いて説明する。
【００１６】
図３は従来のレンズアレイを示す切り欠き斜視図である。
【００１７】
レンズアレイは、１枚の当て板２０２に対し、屈折率分布を有するロッドレンズから成るレンズ素子２０１を一列又は複数列配列し、レンズ素子２０１間の空隙（げき）に充填材２０３としての合成樹脂を流し込み、さらに、もう１枚の当て板２０２を押し当てて固定することによって構成される。このとき、該当て板２０２が平板状の場合、レンズ素子２０１の配列ピッチは、レンズ素子２０１の直径と等しくなり、フレーム板としての当て板２０２に定間隔の凹凸を形成した場合には、該凹凸のピッチがレンズ素子２０１の配列ピッチとなる。
【００１８】
これらレンズ素子２０１の配列における位置ずれやレンズ素子２０１の倒れの原因は、該レンズ素子２０１の直径ばらつき、ねじれ、曲がり等、また、当て板２０２の曲がり又はうねり、当て板２０２上に形成されたレンズ素子２０１の配列間隔を決める凹凸の位置ばらつき又は形状ばらつき、レンズ素子２０１を固定する際の組み立てばらつきや充填する合成樹脂の粘性等の特性ばらつき、合成樹脂充填量のばらつき等が考えられる。
【００１９】
さらに、レンズアレイ全体で、ねじれ、曲がり等の形状ばらつきも発生する。
【００２０】
また、遮光部材の製造方法として一般に公知の技術である型成形法においては、レンズアレイのレンズ素子の配列に対応して、０．１〔ｍｍ〕〜数〔ｍｍ〕程度の位置精度で多数の開口を画像形成装置の幅に対応する紙の幅に形成する場合、遮光部材の開口位置の位置精度は、数十〔％〕程度であり、フォトマスクを用いたエッチング加工、遮光パターンのパターン形成等の場合でも、前記位置精度は数〔％〕程度である。また、切削加工や打ち抜き加工によって開口を形成しても、前記位置精度は数十〔％〕である。さらに、これらの加工法では、遮光部材の各開口の位置精度を数〔％〕に抑えても、累積誤差が発生するので、遮光部材を紙幅で成形した場合には、各開口の位置は本来の設計値の配列間隔に対し大きくずれてしまう。
【特許文献１】特開平７−２４２０１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかしながら、前記従来の露光装置においては、遮光部材開口の中心位置とレンズアレイのロッドレンズから成る各レンズ素子の中心位置とがずれてしまうと、各レンズ素子の外周部の光線のみを遮断するばかりでなく、各レンズ素子の中心付近の光線をも遮断してしまい、露光装置のＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を向上させるという遮光部材を設定することによる効果が半減してしまう。さらに、遮光部材開口の中心位置とレンズアレイの各レンズ素子の中心位置とが大きくずれてしまうと、周期的にレンズ素子の中心付近が遮光され、露光量が大きく減少することで、画像に周期的な白筋が発生したり、また、感光体上に全く露光像が形成されず、画像形成そのものをすることができなくなるという不具合が発生する。
【００２２】
さらに、レンズ素子の倒れによって、倒れの発生しているレンズ素子付近の露光像のＭＴＦ低下を招き、露光像が不鮮明となり、印刷画像上で縦筋等の画像不良が発生する。
【００２３】
一般に電子写真方式に用いられる露光装置においては、露光像を形成するためのＬＥＤアレイにおける各発光点の光量補正を行うことによって、各画素間での光量ばらつきによる縦筋等の画像不良を改善するようになっている。しかし、レンズ素子の倒れによる縦筋等の画像不良は、倒れの発生しているレンズ素子付近での露光像のＭＴＦ低下が画像不良の原因であるため、ＬＥＤアレイ各発光点の光量補正を行っただけではこの不良を改善することはできない。
【００２４】
次に、ロッドレンズから成るレンズ素子の倒れによるＭＴＦの低下について説明する。
【００２５】
図４は従来のレンズアレイにおける発光点と各レンズ素子による露光像の光量分布との関係について模式的に示した図である。
【００２６】
ここで、発光点として微小な間隔を隔てて配設された２点の発光点があるときの光量分布について考察する。レンズアレイを用いた露光装置では、発光点の露光像はロッドレンズから成る各レンズ素子による露光像の重ね合わせか、結像面に形成される露光像となる。図４（ａ）に示される発光点とレンズの配置において、レンズアレイにおけるレンズ素子に倒れ不良が発生していない場合の発光点の露光像の位置を原点とし、各レンズ素子の光軸に平行で原点から発光点の方向をｚ、レンズの配列方向をｘとする。図４（ａ）に示されるような倒れ不良のレンズ素子がある場合には、該倒れ不良のレンズ素子による発光点の露光像の形成位置は、本来露光像が形成される点に対してずれている。そのため、倒れ不良のレンズ素子による発光点の露光像原点付近の光量分布は、図４（ｄ）及び（ｅ）に示されるようになり、光量が減少し、かつ、露光像のＭＴＦが低下する。さらに、図４（ｆ）に示されるように、各レンズ素子による露光像の重ね合わせである実際に形成される露光像の光量分布は、倒れ不良のレンズ素子による発光点の露光像が足し合わされる結果、本来の発光点の光量分布から変化してＭＴＦが低下する。
【００２７】
本発明は、前記従来の露光装置の問題点を解決して、各レンズ素子による結像特性に対応させて遮光部材の形状又は位置を設定することによって、ＭＴＦが低下せず、露光像が鮮明であり、印刷画像上で縦筋等の画像不良が発生することのない露光装置、ＬＥＤプリントヘッド及びこれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
そのために、本発明の露光装置においては、光源からの光を感光体に集光するレンズ素子を複数備えるレンズアレイと、各レンズ素子の光軸方向に対する外周部の少なくとも一部を光源からの光から遮断する遮光部材とを有し、電子写真方式による画像形成装置に用いられる露光装置であって、各レンズ素子による結像特性に応じて前記遮光部材の形状又は位置が設定されている。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、露光装置においては、光源からの光を感光体に集光するレンズ素子を複数備えるレンズアレイと、各レンズ素子の光軸方向に対する外周部の少なくとも一部を光源からの光から遮断する遮光部材とを有し、電子写真方式による画像形成装置に用いられる露光装置であって、各レンズ素子による結像特性に応じて前記遮光部材の形状又は位置が設定されている。
【００３０】
この場合、ＭＴＦが低下せず、露光像が鮮明であり、印刷画像上で縦筋等の画像不良が発生することがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３２】
図５は本発明の第１の実施の形態における画像形成装置本体の構成を示す図、図６は本発明の第１の実施の形態における画像形成装置の制御ブロック図である。
【００３３】
図５において、１０は画像形成装置であり、例えば、電子写真方式のプリンタ、ファクシミリ機、複写機、プリンタとファクシミリ機と複写機との機能を併せ持つ複合機等であるが、いかなる種類の画像形成装置であってもよく、また、モノクロ画像を形成するものであっても、カラー画像を形成するものであってもよい。
【００３４】
そして、前記画像形成装置１０は、給紙カセット２０が装着され、該給紙カセット２０にセットされた媒体としての用紙１９が給紙ローラ２６によって搬送され、ローラ対２７〜ローラ対３０によって画像形成部にまで搬送される。
【００３５】
本実施の形態における画像形成装置１０は、カラー電子写真式プリンタなので、画像形成装置１０内には、画像形成部として、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの各色の画像を、それぞれ、形成する４つのプロセスカートリッジ２１〜プロセスカートリッジ２４が用紙１９の搬送経路に沿ってタンデムに配設されている。そして、各プロセスカートリッジ２１〜プロセスカートリッジ２４には、像担持体としてのドラム状の感光体１１、該感光体１１の周囲に配設され、該感光体１１の表面に電気を供給して帯電させる帯電ローラ１２、帯電された感光体１１の表面に選択的に光を照射して静電潜像を形成する露光装置としてのＬＥＤプリントヘッド１３が配設される。
【００３６】
さらに、現像剤としてのトナーを静電潜像が形成された感光体１１の表面に搬送する現像ローラ１４、前記感光体１１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１５、及び、前記感光体１１の表面に残留した電位を除電する除電部１６が配設される。また、用紙１９を搬送する搬送手段としての転写ベルト１８、前記感光体１１と対向させて配設され、転写ベルト１８によって搬送される用紙１９にトナー像を転写する転写ローラ１７も配設される。
【００３７】
そして、それぞれのプロセスカートリッジ２１〜プロセスカートリッジ２４において、帯電ローラ１２によって感光体１１の電荷を蓄える帯電プロセスが行われ、ＬＥＤプリントヘッド１３によって感光体１１上の画像データを形成する位置に光を照射する露光プロセスが行われ、現像ローラ１４によって露光された部分にトナーを付着させる現像プロセスが行われ、転写ローラ１７によって現像されたトナーを用紙１９に転写させる転写プロセスが行われる。なお、用紙１９上のトナー像を熱及び圧力で定着させる定着プロセスは定着部としての定着器２５によって行われる。さらに、前記画像形成装置１０は、画像が形成された用紙１９は排ローラ対３１〜排ローラ対３４によって搬送されて画像形成装置１０の外部に排出する排出部３５を有する。
【００３８】
ここで、前記画像形成装置１０は、図６に示されるように、制御部４１、記憶部４２、外部インターフェイス４３、ＬＥＤヘッド駆動制御部４４及びＬＥＤプリントヘッド１３を備える制御ユニットを有する。そして、前記記憶部４２には、ＬＥＤプリントヘッド１３の各ＬＥＤ発光素子の駆動時間を決定する補正データが格納される。また、前記外部インターフェイス４３は、図示されないネットワーク等に接続され、外部装置との通信を行い、上位装置から印刷データを受信し、制御部４１に渡すことによって印刷を行うことができる。さらに、前記制御部４１は、画像形成装置１０全体の動作に関する制御を行う。ＬＥＤヘッド駆動制御部４４は、前記制御部４１に従って、記憶部４２に格納された補正データに基づきＬＥＤプリントヘッド１３を駆動する。
【００３９】
次に、前記画像形成装置１０の動作について説明する。
【００４０】
まず、給紙カセット２０に収納されている用紙１９が給紙ローラ２６によって搬送されて、ローラ対２７〜ローラ対３０によって画像形成部まで搬送される。プロセスカートリッジ２１〜プロセスカートリッジ２４内では、回転する感光体１１の表面に対して帯電ローラ１２によって帯電が行われ、帯電された表面をＬＥＤプリントヘッド１３によって露光し、静電潜像が書き込まれ、前記現像ローラ１４によって静電潜像がトナーにより現像されてトナー像が形成される。
【００４１】
ここで、タイミングを合わせて搬送されてきた用紙１９が感光体１１と転写ローラ１７との間を通る際に、トナー像が用紙１９上に転写される。各色毎に重ねて転写が行われ、用紙１９上にカラーのトナー像が形成される。
【００４２】
そして、用紙１９上のトナー像は定着器２５によって、用紙１９上に定着させられて、該用紙１９は排ローラ対３１〜排ローラ対３４によって搬送され排出部３５に排出される。
【００４３】
次に、本実施の形態のＬＥＤプリントヘッド１３の構成について説明する。
【００４４】
図７は本発明の第１の実施の形態における画像形成装置に使用されるＬＥＤプリントヘッドの構造を示す図、図８は本発明の第１の実施の形態における遮光部材の遮光パターンの構成を示す図である。
【００４５】
図７に示されるように、露光装置としてのＬＥＤプリントヘッド１３は、光源としてのＬＥＤアレイ５３及びレンズアレイ５２を有する。ここで、前記ＬＥＤアレイ５３は、レンズホルダ５４の天板５４ａに支持されている基板５６の下面に配設され、配列された複数のＬＥＤ素子を備える。なお、前記基板５６には、ＬＥＤ素子の発光を制御するドライバＩＣ等も配設されている。
【００４６】
また、前記レンズアレイ５２は、複数のレンズ素子５７と遮光部材５１とを備え、ＬＥＤアレイ５３の下方において、レンズホルダ５４に取り付けられている。前記遮光部材５１は光源の光を遮光する黒色塗料等による遮光パターンである。なお、前記レンズアレイ５２は、図８に示されるように、複数のレンズ素子５７と、該レンズ素子５７間の間隙を埋める充填材５９と、レンズ素子５７を固定する当て板５８とを有する。
【００４７】
次に、前記遮光部材５１の遮光パターンの構成について説明する。
【００４８】
本実施の形態において、遮光部材５１の遮光パターンは、レンズ素子５７の外周部の一部をＬＥＤアレイ５３上のＬＥＤ素子からの光線を遮光するように形成される。この場合、前記遮光パターンは、図８（ａ）に示されるように、倒れ具合の比較的良好なレンズ素子５７に対し同一の開口径の遮光パターンを形成し、かつ、倒れの比較的大きい倒れ不良のレンズ素子５７ａに対しては開口径の小さい遮光パターンを形成する。また、倒れ不良のレンズ素子５７ａに対しては、その倒れの値が大きいほど遮光パターンの開口径を小さくする。すなわち、レンズ素子５７による結像位置のずれ量が大きいほど、そのレンズ素子５７からの光線を透過する開口部を小さくするようになっている。
【００４９】
また、図８（ｂ）に示されるように、倒れの比較的大きい倒れ不良のレンズ素子５７ａに対してのみ遮光パターンを形成してもよい。さらに、倒れの値が大きいほど遮光パターンの開口径を小さくしてもよい。画像形成装置１０の解像度が比較的小さい場合、このような遮光パターンの形成方法でも、十分効果が発揮される。
【００５０】
また、図８（ｃ）に示されるように、同一の開口径の遮光パターンを形成してもよい。この場合、レンズ素子５７の外周部が的確に遮光されるように、遮光パターンの位置をレンズ素子５７の位置に合わせる。レンズアレイ５２中のレンズ素子５７の倒れ不良が比較的小さく良好な場合、このような遮光パターンの形成方法で十分効果が発揮される。
【００５１】
本実施の形態においては、図７に示されるように、レンズアレイ５２の感光体１１側の開口面に遮光部材５１を配設しているが、該遮光部材５１を配設する場所はレンズアレイ５２の感光体１１側の開口面に限定されるものではなく、例えば、ＬＥＤアレイ５３側のレンズアレイ５２の開口面に遮光部材５１を配設してもよい。
【００５２】
また、本実施の形態における遮光部材５１は、図８に示されるように、レンズアレイ５２に黒色塗料を用いて直接描画したものであるが、前記遮光部材５１の構成はこの限りでなく、光源の光を透過する透明部材に遮光パターンを形成したものであってもよいし、エッチング加工や型成形法によって光源の光を遮光する板材に穴を穿（うが）って開口を形成したものであってもよい。
【００５３】
さらに、本実施の形態における遮光部材５１の遮光パターンは、図８に示されるように、各レンズ素子５７の外周部を遮光する円形のパターンであるが、前記遮光パターンの形状は、この限りではなく楕（だ）円形や矩（く）形等でも同様の効果が得られる。また、倒れ不良のレンズ素子５７ａを完全に遮光しても同様の効果が得られる。
【００５４】
さらに、本実施の形態における露光装置は、図７に示されるように、光源にＬＥＤ素子を複数並列したＬＥＤアレイ５３を使用したものであるが、前記露光装置の構成はこの限りではなく、例えば、画像形成装置１０の露光装置として一般に用いられている半導体レーザや蛍光灯、ハロゲンランプ等の露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あってもよい。
【００５５】
さらに、本実施の形態におけるレンズアレイ５２のレンズ素子５７は、図７及び８に示されるように、円筒形状であり、中心軸から半径方向に屈折率分布を有するロッドレンズであるが、前記レンズ素子５７は、この限りではなく、断面形状が楕円形や矩形のものであってもよい。また、複数の球面レンズや非球面レンズを並列したレンズアレイ５２を複数対向するように配置したレンズアレイ５２を用いることもできる。
【００５６】
次に、前記遮光部材５１の製造方法について説明する。
【００５７】
図１は本発明の第１の実施の形態における遮光パターン形成装置の構成を示す図、図９は本発明の第１の実施の形態における光軸傾き測定機の構成と測定原理を示す図、図１０は本発明の第１の実施の形態における光量ばらつき測定機の構成を示す図である。
【００５８】
ここで、遮光パターン形成装置は、図１に示されるように、露光装置としてのＬＥＤプリントヘッド１３に用いるレンズアレイ５２におけるレンズ素子５７の中心位置及び光軸の傾きを測定する光軸傾き測定機７０、遮光部材５１の遮光パターンを形成するインクジェット印刷装置６１、該インクジェット印刷装置６１を搬送する搬送装置６２、前記インクジェット印刷装置６１及び搬送装置６２を制御する制御装置６３、前記光軸傾き測定機７０を搬送する図示されない搬送装置、前記光軸傾き測定機７０を制御する制御装置６５及び記憶装置６４から成る。そして、レンズアレイ５２を固定し、該レンズアレイ５２に対して光軸傾き測定機７０を走査して各レンズ素子５７の傾きを測定し、その測定データに対応させて、インクジェット印刷装置６１を走査させて各レンズ素子５７の外周部に遮光部材５１を印刷する。
【００５９】
まず、光軸傾き測定機７０のＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ：電荷結合素子）カメラ７１を用いて、レンズアレイ５２におけるレンズ素子５７の中心位置を計測する。光軸傾き測定機７０は、図９（ａ）に示されるように、図示されない搬送装置によってレンズ素子５７の配列方向に移動しながら、ＣＣＤカメラ７１により画像を取り込む。この場合、得られた画像から、図９（ｂ）に示されるようなレンズアレイ５２におけるＣＣＤカメラ７１に対向する二次元平面における座標を記録するようになっている。すなわち、画像処理装置７２は、ＣＣＤカメラ７１によって得られた図９（ｂ）に示されるような画像から、各レンズ素子５７の中心位置７７ａを割り出し、二次元平面における所定位置を原点（０、０）とし、各レンズ素子５７の中心位置７７ａを（ｘｉ、ｙｉ）座標として、記憶装置６４に格納して記録する。
【００６０】
次に、前記光軸傾き測定機７０を用いてレンズ素子５７の光軸の傾きを測定する。ここで、前記光軸傾き測定機７０は、光源７６、集光素子７５及びＣＣＤカメラ７１を有する。前記集光素子７５は、光学レンズ等を組み合わせて構成された、光源７６からの光線を発光点７８に集光するための光学素子である。また、光軸傾き測定機７０は、記憶装置６４に記録されたレンズアレイ５２におけるレンズ素子５７の位置データに基づいて、図示されない搬送装置によって搬送される。ここで、測定を行うレンズ素子５７に光軸の傾きがなく、理想的に配置されていると仮定した場合に、発光点７８と、該発光点７８のレンズ素子５７による露光像の結像面７４上の位置である結像点７７とが、レンズ素子５７の光軸上に来るように、前記光源７６、集光素子７５及びＣＣＤカメラ７１の配置が決定されている。
【００６１】
本実施の形態のレンズアレイ５２のように、レンズ素子５７が二列に並んでいる場合、光軸傾き測定機７０を往復移動させる。そして、往路及び復路の各々において、レンズ素子５７の各列の略中心線を通るように光軸傾き測定機７０を移動させつつ、各列に含まれるレンズ素子５７毎に測定を行う。あるいは、単純に千鳥状に位置をずらしながら測定してもよい。
【００６２】
ここで、前記光軸傾き測定機７０の光源７６を発光すると、結像点７７は、レンズ素子５７によって、結像面７４上に露光される。前記結像点７７の結像面７４上の位置はレンズ素子５７の光軸の傾きによって異なるから、ＣＣＤカメラ７１によって取り込まれた画像を画像処理装置７２によって処理することにより、レンズ素子５７の光軸の傾きを計測することができる。先に計測して、記憶装置６４に記録された各レンズ素子５７の中心位置と、結像点７７とを比較することによってずれ量を計測することができる。
【００６３】
そして、前記光軸傾き測定機７０は、レンズアレイ５２のすべてのレンズ素子５７について、図９（ｂ）に示されるように、結像点７７のレンズ素子５７の中心位置７７ａに対するｘ軸方向（レンズアレイ５２のレンズ素子５７の配列方向）のずれＰｘを計測し、記憶装置６４に格納して記録する。ここで、前記Ｐｘは、レンズ素子５７の結像特性としての結像位置ずれの大きさを示している。
【００６４】
この場合、各レンズ素子５７の中心位置７７ａのｘ座標値と、結像点のｘ座標値との差から、前記ずれＰｘを計測することができる。なお、ｘ方向のずれのみを計測する理由は、レンズの配列方向であるｘ軸方向におけるＭＴＦの低下が主として画像品質の低下を招き、ｘ方向の濃度ムラの発生の原因となるためである。
【００６５】
次に、図１に示されるようなインクジェット印刷装置６１を用いて、レンズアレイ５２に遮光パターンを形成する。この場合、記憶装置６４に記録されたレンズアレイ５２におけるレンズ素子５７の中心位置７７ａの位置データとレンズ素子５７の傾きデータとに基づいて、遮光パターンを形成する位置を決定し、さらに、傾きデータに基づいて遮光パターンの開口径や形状を決定する。そして、制御装置６３によって搬送装置６２を制御してインクジェット印刷装置６１を搬送し走査させる、制御装置６３によってインクジェット印刷装置６１を制御して遮光パターンを形成する。
【００６６】
なお、該遮光パターンを形成する方法は、インクジェット方式を用いた印刷方法に限定されるものではなく、ペンレコーダや熱転写方式を用いた印刷方法、電子写真方式を用いた印刷方法、インパクト・ドット方式を用いた印刷方法等であってもよい。
【００６７】
この場合、遮光部材５１を形成したレンズアレイ５２をＬＥＤアレイ５３等とともに組み立てて、図７に示されるような露光装置としてのＬＥＤプリントヘッド１３を構成した後、ＬＥＤアレイ５３中の各発光点の露光量補正を行う。このとき、以下に示す方法で、各ＬＥＤ発光素子の露光像の光量ばらつきを計測し、そのデータをもとにＬＥＤアレイ５３の各ＬＥＤ発光素子を動作させ、発光時間を制御することで露光量補正を行う。なお、露光量は、光量と時間との積である。すなわち、露光量＝光量×時間である。
【００６８】
次に、図１０に示されるような光量ばらつき測定機８０によって、露光装置のＬＥＤ発光素子の露光像の光量ばらつきを測定する。前記光量ばらつき測定機８０は、ＣＣＤカメラ８１、露光装置の発光点の露光像をＣＣＤカメラ８１に取り込む集光素子８２、ＣＣＤカメラ８１及び集光素子８２を露光装置の発光点の配列方向に搬送し走査させる搬送装置８３、ＣＣＤカメラ８１の画像を画像処理して各発光点の光量ばらつきを計測する画像処理装置８６、測定結果を記録する記憶装置８５、それらを制御する制御装置８４、並びに、測定対象である露光装置としてのＬＥＤプリントヘッド１３を動作させる図示されない制御装置を有する。
【００６９】
この場合、ＬＥＤプリントヘッド１３、ＣＣＤカメラ８１及び集光素子８２は、ＬＥＤプリントヘッド１３の発光点の露光像にＣＣＤカメラ８１の焦点が合うように配置される。また、ＣＣＤカメラ８１及び集光素子８２によってＬＥＤプリントヘッド１３の各発光点を走査することができるように、搬送装置８３を配置する。
【００７０】
ＬＥＤ発光素子の露光像の光量ばらつき測定においては、まず、ＬＥＤプリントヘッド１３の各発光点を発光させる。そして、ＣＣＤカメラ８１により各発光点の露光像の画像を取り込みながら、搬送装置８３によってＣＣＤカメラ８１及び集光素子８２を発光点の配列方向に走査する。ＣＣＤカメラ８１によって取り込んだ各発光点の露光像の画像は、ＣＣＤカメラ８１の走査位置データとともに画像処理装置８６によって処理され、ＬＥＤプリントヘッド１３の各発光点についての光量が計測される。なお、計測されたデータは個々のＬＥＤプリントヘッド１３を特定するシリアルナンバとともに記憶装置８５に記憶される。
【００７１】
また、個々のＬＥＤプリントヘッド１３とその発光点の光量ばらつきを補正するためのＬＥＤプリントヘッド１３の各発光点の制御データは、そのＬＥＤプリントヘッド１３が取り付けられる画像形成装置１０本体の記憶部４２に記憶される。そして、個々のＬＥＤプリントヘッド１３を特定するシリアルナンバとともに各発光点の制御データを図示されないネットワークに接続されたサーバに記憶しておき、画像形成装置１０本体を組み立てる際に前記ネットワークに接続し、組み込んだＬＥＤプリントヘッド１３のシリアルナンバから各発光点の制御データ、すなわち、各発光点に対応する露光時間を決定するデータをサーバから呼び出し、画像形成装置１０本体の記憶部４２に取り込んで記憶する。これにより、画像形成装置１０は、組み込まれたＬＥＤプリントヘッド１３に対応する各発光点の制御データに従って各発光点の発光時間を制御することができ、各発光部はほぼ均一な発光量を露光することができる。
【００７２】
前述された光量補正の方法は、各ＬＥＤ発光素子を動作する電流量を調整することで、各ＬＥＤ発光素子の露光像の光量を均一にしてもよい。
【００７３】
なお、個々のＬＥＤプリントヘッド１３とその発光点の光量ばらつきを補正するためのＬＥＤプリントヘッド１３の各発光点の制御データを、そのＬＥＤプリントヘッド１３が取り付けられる画像形成装置１０本体の記憶部４２に記憶する方法は、前述された方法に限定されるものではない。
【００７４】
また、個々のＬＥＤプリントヘッド１３とその発光点の光量ばらつきを補正するためのＬＥＤプリントヘッド１３の各発光点の制御データは、そのＬＥＤプリントヘッド１３中に記憶装置を配設して記憶することもできる。
【００７５】
次に、前記構成のＬＥＤプリントヘッド１３の動作について説明する。
【００７６】
まず、画像形成装置１０本体の記憶部４２に記憶された、露光像の光量ばらつきを補正するＬＥＤ発光素子の制御データに基づいて、図７に示される基板５６上に配置された図示されないドライバＩＣによってＬＥＤアレイ５３が駆動される。すると、該ＬＥＤアレイ５３が発光して、該ＬＥＤアレイ５３から発せられた光がレンズアレイ５２に入射する。この場合、前記ＬＥＤアレイ５３から発せられた光のうち、レンズアレイ５２のレンズ素子５７の外周部付近の光の一部が、図８に示されるような遮光部材５１の遮光パターンに当たり遮られる。一方、レンズアレイ５２のレンズ素子５７を通過した光の一部は、遮光部材５１の開口部を通過して、ＬＥＤアレイ５３の発光した発光点の像が図７に示されるような感光体１１上に結像し、該感光体１１上に露光像を形成する。
【００７７】
なお、図８に示されるように、レンズアレイ５２中で光軸の傾きが比較的大きい倒れ不良のレンズ素子５７ａにおいては、遮光部材５１の遮光パターンの開口径がより小さくなっており、倒れ不良のレンズ素子５７ａの外周部付近の遮光パターンに当たり遮られる部分は比較的多く、開口部を通過する光は倒れ不良のレンズ素子５７ａの中心部を透過した光に限られる。
【００７８】
また、レンズ素子５７の光軸の傾きによって、遮光部材５１の遮光パターンの開口径が異なるので、ＬＥＤ発光素子の露光像について単位時間当りの光量にはばらつきが発生する。しかし、前述のように、画像形成装置１０の制御部４１が画像形成装置１０全体の動作に関する制御を行い、ＬＥＤヘッド駆動制御部４４は、前記制御部４１に従って、記憶部４２に格納された補正データに基づきＬＥＤプリントヘッド１３を駆動する。これにより、画像形成装置１０の記憶部４２に記憶された露光像の光量ばらつきを補正するＬＥＤ発光素子の制御データに基づいて、発光点の発光時間が制御されるので、感光体１１に照射される露光像の光量は均一となる。
【００７９】
このように、本実施の形態においては、遮光部材５１の遮光パターンにおける開口の中心位置とレンズアレイ５２の各レンズ素子５７の中心位置７７ａのずれがないので、各レンズ素子５７の外周部の光線のみを的確に遮光することができ、レンズ素子５７による結像特性としてのＭＴＦを向上させるという遮光部材５１を配設することによる効果を十分に得ることができる。さらに、画像に筋や濃度ムラ等の不具合が発生することもなく良好な画像を得ることができる。そのため、「背景技術」の項で説明した従来の露光装置における遮光部材を設置することによる効果が得られない、レンズ素子の中心付近が遮光されて露光量が大きく減少するので画像に周期的な白筋が発生し、また、感光体上に全く露光像が形成されず、画像形成そのものができなくなる等の問題点を解消することができる。
【００８０】
また、光軸の傾きが大きい倒れ不良のレンズ素子５７ａに対しては、より開口径の小さい遮光パターンを形成するようになっている。すなわち、レンズ素子５７による結像特性としての結像位置ずれに応じて遮光部材５１の形状又は位置が設定されている。なお、遮光部材５１の遮光パターンは、レンズ素子５７による結像位置のずれ量が大きいほど、そのレンズ素子５７からの光線を透過する開口部が小さいようになっている。そのため、光軸の傾きが大きい倒れ不良のレンズ素子５７ａからの露光像の被写界深度を大きくし、より鮮明な露光像を形成することができる。これにより、倒れの発生している倒れ不良のレンズ素子５７ａ近辺の露光像のＭＴＦ低下を抑え、印刷画像上では縦筋等の画像不良が発生しないようにすることができる。
【００８１】
さらに、レンズ素子５７の光軸の傾きによって遮光部材５１の遮光パターンの開口径が異なるので、ＬＥＤ光素子の露光像について単位時間当りの光量にはばらつきが発生するが、画像形成装置１０本体の記憶部４２に記憶された露光像の光量ばらつきを補正するＬＥＤ発光素子の制御データに基づいて、発光点の発光時間を制御するようになっている。そのため、感光体１１に照射される露光像の光量は均一となり、濃度ムラや筋のない、極めて高品位な画像を得ることができる。
【００８２】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構成を有するものは、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。また、前記第１の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。
【００８３】
図１１は本発明の第２の実施の形態における遮光部材の遮光パターンの構成を示す図である。
【００８４】
本実施の形態において、遮光部材５１は、光源の光を遮光する黒色塗料等から成り、遮光パターンを形成する。前記遮光部材５１の遮光パターンは、レンズ素子５７の外周部の一部をＬＥＤアレイ５３上のＬＥＤ素子からの光線を遮光するように形成される。図１１（ａ）に示されるように、レンズ素子５７による結像特性としてのＭＴＦの比較的良好なレンズ素子５７に対しては、同一の開口径の遮光パターンを形成し、また、ＭＴＦの比較的小さいＭＴＦ不良のレンズ素子５７ｃに対しては、開口径の小さい遮光パターンを形成する。また、ＭＴＦ不良のレンズ素子５７ｃに対しては、ＭＴＦの値が大きいほど遮光パターンの開口径を小さくする。
【００８５】
また、図１１（ｂ）に示されるように、ＭＴＦの比較的小さいＭＴＦ不良のレンズ素子５７ｃに対してのみ遮光パターンを形成してもよい。さらに、ＭＴＦの値が小さいほど遮光パターンの開口径を小さくしてもよい。露光装置としてのＬＥＤプリントヘッド１３を使用する画像形成装置１０の解像度が比較的小さい場合、この遮光パターンの形成方法で十分効果が発揮される。
【００８６】
なお、前記遮光部材５１は、図１１に示されるように、レンズアレイ５２に黒色塗料を用いて直接描画した遮光部材であるが、前記遮光部材５１の構成は、この限りでなく、光源の光を透過する透明部材に遮光パターンを形成したものや、エッチング加工又は型成形法によって光源の光を遮光する板材に穴を穿って開口を形成したものであってもよい。
【００８７】
また、本実施の形態において、遮光部材５１の遮光パターンは、図１１に示されるように、各レンズ素子５７の外周部を遮光する円形のパターンであるが、前記遮光パターンは、この限りではなく、楕円形や矩形等であっても同様の効果を得ることができる。また、ＭＴＦ不良のレンズ素子５７ｃを完全に遮光しても同様の効果を得ることができる。
【００８８】
さらに、本実施の形態における露光装置は、前記第１の実施の形態と同様に、図７に示されるような光源にＬＥＤ素子を複数並列したＬＥＤアレイ５３を使用したものであるが、前記露光装置の構成はこの限りではなく、例えば、画像形成装置１０の露光装置として一般に用いられている半導体レーザや蛍光灯、ハロゲンランプ等の露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あってもよい。
【００８９】
さらに、本実施の形態におけるレンズアレイ５２のレンズ素子５７は、図７及び８に示されるように、円筒形状であり、中心軸から半径方向に屈折率分布を有するロッドレンズであるが、前記レンズ素子５７は、この限りではなく、断面形状が楕円形や矩形のものであってもよい。また、複数の球面レンズや非球面レンズを並列したレンズアレイ５２を複数対向するように配置したレンズアレイ５２を用いることもできる。
【００９０】
次に、本実施の形態の遮光部材５１の製造方法について説明する。
【００９１】
図１２は本発明の第２の実施の形態における遮光パターン形成装置の構成を示す図である。
【００９２】
ここで、遮光パターン形成装置は、図１２に示されるように、露光装置としてのＬＥＤプリントヘッド１３に用いるレンズアレイ５２におけるレンズ素子５７の中心位置及びレンズ素子５７のＭＴＦを測定するＣＣＤカメラ９８、集光素子９９、画像処理装置９６、前記ＣＣＤカメラ９８を搬送する搬送装置９７、前記ＣＣＤカメラ９８及び搬送装置９７を制御する制御装置９５、遮光部材５１の遮光パターンを形成するインクジェット印刷装置９１、該インクジェット印刷装置９１を搬送する搬送装置９２、前記インクジェット印刷装置９１及び搬送装置９２を制御する制御装置９３、ＬＥＤプリントヘッド１３を搬送する図示されない搬送装置、ＬＥＤプリントヘッド１３を制御する図示されない制御装置、記憶装置９４等から成る。
【００９３】
まず、ＣＣＤカメラ９８を用いて、レンズ素子５７の中心位置及び各発光点の露光像のＭＴＦを計測する。ＣＣＤカメラ９８、集光素子９９、及び、測定対象であるＬＥＤプリントヘッド１３は、ＬＥＤアレイ発光点のレンズアレイ５２による露光像に焦点が合うように配置され、かつ、搬送装置９７によってＣＣＤカメラ９８をＬＥＤ発光素子の配列方向に平行に移動しながら、発光点の露光像を走査することができるように配置される。そして、搬送装置９７によってＣＣＤカメラ９８をＬＥＤアレイ５３の発光点の配列方向に移動させながら、前記ＣＣＤカメラ９８によって画像を取り込む。得られた画像とＣＣＤカメラ９８の位置データとに基づいて、画像処理装置９６は各レンズ素子５７の中心位置と各発光点でのＭＴＦとを算出し、測定したＬＥＤプリントヘッド１３を特定するシリアルナンバとともに記憶装置９４に格納して記録する。
【００９４】
ここで、ＭＴＦの測定について説明する。ＭＴＦは発光点の配列に注目したときの光量のコントラストを示す。そして、ＭＴＦの値が１００〔％〕であることは、コントラストが最も大きく、露光装置としての解像力があることを示し、ＭＴＦの値が小さくなるほど光量のコントラストが小さくなる。この場合、ＬＥＤアレイ５３の発光点の配列において、隣接する発光点同士の間隔はレンズ素子５７の直径よりも小さいものとする。そして、前記発光点からの光がレンズ素子５７を通過して結像する結像面上においては、光量分布が発生する。該光量分布は、各発光点に対応する結像点において光量が最大となり、隣接する結像点の間において光量が最小となるようになっている。ここで、結像面上における光量の最大値をＩmax とし、最小値をＩmin とすると、ＭＴＦは、ある発光素子に注目したとき、
＜ＭＴＦ＞＝（Ｉmax −Ｉmin ）／（Ｉmax ＋Ｉmin ）×１００〔％〕
と定義される。
【００９５】
次に、図１２に示されるようなインクジェット印刷装置９１を用いて、レンズアレイ５２に遮光パターンを形成する。この場合、記憶装置９４に記録されたレンズアレイ５２のレンズ素子５７の位置データ及び各発光点のＭＴＦ値に基づいて、遮光パターンを形成する位置、遮光パターンの開口径、形状等を決定し、制御装置９３によって搬送装置９２を制御してインクジェット印刷装置９１を搬送し、制御装置９３によってインクジェット印刷装置９１を制御して遮光パターンを形成する。
【００９６】
なお、該遮光パターンを形成する方法は、インクジェット方式を用いた印刷方法に限定されるものではなく、ペンレコーダや熱転写方式を用いた印刷方法、電子写真方式を用いた印刷方法、インパクト・ドット方式を用いた印刷方法等であってもよい。
【００９７】
次に、ＬＥＤアレイ５３中の各発光点の光量補正を行う。なお、各ＬＥＤ発光素子の露光像における光量のばらつきは、前記第１の実施の形態と同様に計測される。なお、光量のばらつきを計測するために、図１２に示されるようなＣＣＤカメラ９８、集光素子９９、画像処理装置９６等を用いることができる。そして、計測されたデータに基づいてＬＥＤアレイ５３の各ＬＥＤ発光素子が動作する発光時間を制御することによって、光量補正を行う。
【００９８】
そして、前記第１の実施の形態と同様に、個々のＬＥＤプリントヘッド１３とその発光点の光量ばらつきを補正するためのＬＥＤプリントヘッド１３の各発光点の制御データは、そのＬＥＤプリントヘッド１３が取り付けられる画像形成装置１０本体の記憶部４２に記憶される。
【００９９】
前述された光量補正の方法は、各ＬＥＤ発光素子を動作する電流量を調整することで、各ＬＥＤ発光素子の露光像の光量を均一にしてもよい。
【０１００】
なお、個々のＬＥＤプリントヘッド１３とその発光点の光量ばらつきを補正するためのＬＥＤプリントヘッド１３の各発光点の制御データを、そのＬＥＤプリントヘッド１３が取り付けられる画像形成装置１０本体の記憶部４２に記憶する方法は、前述された方法に限定されるものではない。
【０１０１】
また、個々のＬＥＤプリントヘッド１３とその発光点の光量ばらつきを補正するためのＬＥＤプリントヘッド１３の各発光点の制御データは、そのＬＥＤプリントヘッド１３中に記憶装置を配設して記憶することもできる。
【０１０２】
次に、本実施の形態におけるＬＥＤプリントヘッド１３の動作について説明する。
【０１０３】
まず、図１１（ａ）に示されるように、レンズアレイ５２中のＭＴＦが比較的小さいＭＴＦ不良のレンズ素子５７ｃにおいては、遮光パターン５１の開口径はより小さくなっている。そのため、ＭＴＦ不良のレンズ素子５７ｃの外周部付近の遮光パターンに当たって遮られる部分が比較的多く、開口部を通過する光は、ＭＴＦ不良のレンズ素子５７ｃの中心部を透過した光に限られる。
【０１０４】
また、各レンズ素子５７のＭＴＦの違いによって、遮光パターンの開口径が異なるので、ＬＥＤ発光素子の露光像について単位時間当りの光量にはばらつきが発生するが、画像形成装置１０本体の記憶部４２に記憶された、露光像の光量ばらつきを補正するＬＥＤ発光素子の制御データに基づいて発光点の発光時間を制御するので、感光体１１に照射される露光像の光量は均一となる。
【０１０５】
このように、本実施の形態においては、遮光部材５１開口の中心位置とレンズアレイ５２の各レンズ素子５７の中心位置のずれをなくし、各レンズ素子５７の外周部の光線のみを的確に遮光することができる。そのため、遮光部材５１を配設することによる効果が十分得られるようになった。さらに、画像に筋や濃度ムラ等の不具合が発生することもなく良好な画像が得ることができる。
【０１０６】
また、レンズ素子５７の材料特性のばらつき、形状ばらつき等のように、前記第１の実施の形態では改善することができなかった、レンズ素子５７の倒れ不良以外のばらつきによる不具合を解消することができる。
【０１０７】
さらに、「背景技術」の項で説明した従来の露光装置においては、ＭＴＦが低下しているレンズ素子による露光像は不鮮明となり、印刷画像上では縦筋等の画像不良が発生していたが、本実施の形態においては、ＭＴＦが低下しているＭＴＦ不良のレンズ素子５７ｃに対してより開口径の小さい遮光パターンを形成することによって、露光像の被写界深度を大きくし、より鮮明な露光像を形成することができるようになっている。すなわち、レンズ素子５７による結像特性としてのＭＴＦに応じて前記遮光部材５１の形状又は位置が設定されている。なお、遮光部材５１の遮光パターンは、レンズ素子５７のＭＴＦの値が小さいほど、そのレンズ素子５７からの光線を透過する開口部が小さいようになっている。そのため、ＭＴＦが低下している近辺での印刷画像上でも縦筋等の画像不良が発生しないようにすることができる。
【０１０８】
さらに、レンズ素子５７のＭＴＦの値によって、遮光パターンの開口径が異なるので、ＬＥＤ発光素子の露光像について単位時間当りの光量にばらつきが発生するが、画像形成装置１０本体の記憶部４２に記憶された、露光像の光量ばらつきを補正するＬＥＤ発光素子の制御データに基づいて、発光点の発光時間を制御するので、感光体１１に照射される露光像の光量は均一となり、結果として印刷画像上は濃度ムラや筋のない、極めて高品位な画像を得ることができる。
【０１０９】
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、第１及び第２の実施の形態と同じ構成を有するものは、同じ符号を付与することによって、その説明を省略する。また、前記第１及び第２の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。
【０１１０】
図１３は本発明の第３の実施の形態における画像形成装置に使用されるＬＥＤプリントヘッドの構造を示す図である。
【０１１１】
ここで、遮光部材５１は、光源の光を透過するガラス、樹脂等の部材に光源の光を遮光する黒色塗料等による遮光パターンを形成したものである。前記遮光部材５１の遮光パターンは、レンズ素子５７の外周部をＬＥＤアレイ５３上のＬＥＤ素子からの光線を遮光するように形成される。そして、遮光パターンは、レンズ素子５７の中心（光軸）位置に開口が形成される。
【０１１２】
また、遮光パターンは、ＭＴＦの比較的小さいＭＴＦ不良のレンズ素子５７ｃに対して開口径が小さく形成され、ＭＴＦの値が小さいほど遮光パターンの開口径が小さくなるように形成される。
【０１１３】
本実施の形態においては、光源の光を透過する透明部材に遮光パターンを形成するようになっているが、光源の光を遮光する板材にエッチングや打ち抜き加工を施して開口を形成したり、型成形法によって開口を形成してもよい。
【０１１４】
また、本実施の形態における遮光部材５１の遮光パターンは、各レンズ素子５７の外周部を遮光する円形のパターンであるが、前記遮光パターンの形状は、この限りではなく、楕円形や矩形等でも同様の効果が得られる。また、一個又は複数のレンズ素子５７全体を覆い光源からの光を遮光するパターンによっても同様の効果が得られる。
【０１１５】
さらに、本実施の形態における露光装置は、図１３に示されるように、光源にＬＥＤ素子を複数並列したＬＥＤアレイ５３を使用したものであるが、前記露光装置の構成はこの限りではなく、例えば、画像形成装置１０の露光装置として一般に用いられている半導体レーザや蛍光灯、ハロゲンランプ等の露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あってもよい。
【０１１６】
さらに、本実施の形態におけるレンズアレイ５２のレンズ素子５７は、図７及び８に示されるように、円筒形状であり、中心軸から半径方向に屈折率分布を有するロッドレンズであるが、前記レンズ素子５７は、この限りではなく、断面形状が楕円形や矩形のものであってもよい。また、複数の球面レンズや非球面レンズを並列したレンズアレイ５２を複数対向するように配置したレンズアレイ５２を用いることもできる。
【０１１７】
次に、本実施の形態の遮光部材５１の製造方法について説明する。
【０１１８】
図１４は本発明の第３の実施の形態における露光装置に用いる遮光部材の製造装置の構成を示す図である。
【０１１９】
ここで、遮光部材５１の製造装置は、図１４に示されるように、露光装置としてのＬＥＤプリントヘッド１３に用いるレンズアレイ５２におけるレンズ素子５７の中心位置及びレンズ素子５７の位置を測定するＣＣＤカメラ１１９、該ＣＣＤカメラ１１９を搬送する搬送装置１１８、前記ＣＣＤカメラ１１９及び搬送装置１１８を制御する制御装置１１６、画像処理装置１１７、遮光部材５１の遮光パターンを形成する光源１１１、集光素子１１２、遮光部材５１及びレンズアレイ５２を搬送する図示されない搬送装置、前記光源１１１を搬送する搬送装置１１３、前記光源１１１及び搬送装置１１３を制御する制御装置１１４、記憶装置１１５等から成る。なお、遮光部材５１とそのパターン形成に用いたレンズアレイ５２とは一対一に対応付けがなされ、後工程において、同一のＬＥＤプリントヘッド１３として組み立てられる。
【０１２０】
まず、ＣＣＤカメラ１１９を用いて、各レンズ素子５７の位置を計測する。ＣＣＤカメラ１１９、レンズ素子５７、レンズアレイ５２等は、搬送装置１１８によってＣＣＤカメラ１１９をレンズ素子５７の配列方向へ平行に移動しながら、レンズアレイ５２上を走査することができるように配置される。そして、搬送装置１１８によってＣＣＤカメラ１１９をレンズ素子５７の配列方向に移動させながら、ＣＣＤカメラ１１９によって画像を取り込む。得られた画像とＣＣＤカメラ１１９の位置データとに基づいて、画像処理装置１１７は、各レンズ素子５７の位置を計測し、測定したレンズアレイ５２を特定するシリアルナンバとともに記憶装置１１５に格納して記録する。
【０１２１】
次に、遮光部材５１上に遮光パターンを形成する方法について説明する。
【０１２２】
図１４に示されるように、集光素子１１２によって光源１１１の光が集光される位置とレンズアレイ５２の開口面との距離は、レンズアレイ５２の焦点距離に等しく、遮光部材５１とレンズアレイ５２とは並行で、該遮光部材５１とレンズアレイ５２の開口面との距離は、レンズアレイ５２の焦点距離に等しい。そして、光源１１１及び集光素子１１２は、搬送装置１１３によってレンズ素子５７の配列方向に並行に搬送され、レンズアレイ５２上を走査する。また、光源１１１はレンズ素子５７の中心位置上に到達したときに発光し、光源１１１からの光は、集光素子１１２によって集光され、レンズアレイ５２によって、遮光部材５１上に結像して露光像を形成する。このとき、記憶装置１１５に記録されたシリアルナンバによって特定される個々のレンズアレイ５２におけるレンズ素子５７の位置データに基づいて、制御装置１１４は、搬送装置１１３を制御して光源１１１及び集光素子１１２を搬送するとともに、光源１１１の発光タイミングを制御する。
【０１２３】
そして、遮光部材５１の遮光パターンの成形方法は、一般に公知のエッチングによる加工方法と同様である。すなわち、遮光部材５１上には、あらかじめ感光材料が塗布されている。一方、溶媒は、未感光の感光材料を溶解せず、感光した感光材料は溶解するようになっている。そして、前述のように、レンズアレイ５２を透過した光を遮光部材５１上に露光して表層に塗布した感光材料を感光させた後、溶媒によって感光した感光材料を溶解し、遮光部材５１上にレンズアレイ５２を透過した露光像のネガ像を現像する。
【０１２４】
なお、遮光パターンを成形する方法は、このような方法に限定されるものではなく、遮光部材５１上にレンズアレイ５２を透過した露光像又は該露光像のネガ像を現像する方法であればいかなる方法であってもよい。
【０１２５】
さらに、遮光パターンが形成された遮光部材５１とレンズアレイ５２とを露光装置としてのＬＥＤプリントヘッド１３に組み込む。なお、ＬＥＤプリントヘッド１３の構成は図１３に示されるようになっている。遮光部材５１とレンズアレイ５２とをＬＥＤプリントヘッド１３に組み込むときの方向は、前述の遮光部材５１の遮光パターンを形成する場合の方向と同様であり、図１３に示されるように、レンズアレイ５２と遮光部材５１とを近接して配置する。このとき、該遮光部材５１を配置する位置は、レンズアレイ５２開口のＬＥＤアレイ５３側であってもよい。
【０１２６】
次に、該ＬＥＤアレイ５３中の各発光点の光量補正を行う。なお、各ＬＥＤ発光素子の露光像における光量のばらつきの計測は、前記第１の実施の形態と同様に行うので、説明を省略する。
【０１２７】
さらに  前記第１の実施の形態と同様に、個々のＬＥＤプリントヘッド１３とその発光点の光量ばらつきを補正するためのＬＥＤプリントヘッド１３の各発光点の制御データは、そのＬＥＤプリントヘッド１３が取り付けられる画像形成装置１０本体の記憶部４２に記憶される。
【０１２８】
前述された光量補正の方法は、各ＬＥＤ発光素子を動作する電流量を調整することで、各ＬＥＤ発光素子の露光像の光量を均一にしてもよい。
【０１２９】
なお、個々のＬＥＤプリントヘッド１３とその発光点の光量ばらつきを補正するためのＬＥＤプリントヘッド１３の各発光点の制御データを、そのＬＥＤプリントヘッド１３が取り付けられる画像形成装置１０本体の記憶部４２に記憶する方法は、前述された方法に限定されるものではない。
【０１３０】
また、個々のＬＥＤプリントヘッド１３とその発光点の光量ばらつきを補正するためのＬＥＤプリントヘッド１３の各発光点の制御データは、そのＬＥＤプリントヘッド１３中に記憶装置を配設して記憶することもできる。
【０１３１】
次に、本実施の形態におけるＬＥＤプリントヘッド１３の動作について説明する。
【０１３２】
前記第２の実施の形態における図１１（ａ）に示される場合と同様に、レンズアレイ５２中のＭＴＦが比較的小さいＭＴＦ不良のレンズ素子５７ｃにおいては、遮光パターン５１の開口径はより小さくなっている。そのため、ＭＴＦ不良のレンズ素子５７ｃの外周部付近の遮光パターンに当たって遮られる部分が比較的多く、開口部を通過する光は、ＭＴＦ不良のレンズ素子５７ｃの中心部を透過した光に限られる。
【０１３３】
また、各レンズ素子５７のＭＴＦの違いによって、遮光パターンの開口径が異なるので、ＬＥＤ発光素子の露光像について単位時間当りの光量にはばらつきが発生するが、画像形成装置１０本体の記憶部４２に記憶された、露光像の光量ばらつきを補正するＬＥＤ発光素子の制御データに基づいて発光点の発光時間を制御するので、感光体１１に照射される露光像の光量は均一となる。
【０１３４】
このように、本実施の形態においては、遮光部材５１開口の中心位置とレンズアレイ５２の各レンズ素子５７の中心位置のずれをなくし、各レンズ素子５７の外周部の光線のみを的確に遮光することができる。そのため、遮光部材５１を配設することによる効果が十分得られるようになった。さらに、画像に筋や濃度ムラ等の不具合が発生することもなく良好な画像が得ることができる。
【０１３５】
また、レンズ素子５７の材料特性のばらつきや形状ばらつきによる不具合を解消することができる。
【０１３６】
さらに、「背景技術」の項で説明した従来の露光装置においては、ＭＴＦが低下しているレンズ素子による露光像は不鮮明となり、印刷画像上では縦筋等の画像不良が発生していたが、本実施の形態においては、ＭＴＦが低下しているＭＴＦ不良のレンズ素子５７ｃに対してより開口径の小さい遮光パターンを形成することによって、露光像の被写界深度を大きくし、より鮮明な露光像を形成することができるようになっている。すなわち、レンズ素子５７による結像特性としてのＭＴＦに応じて前記遮光部材５１の形状又は位置が設定されている。なお、遮光部材５１の遮光パターンは、レンズ素子５７のＭＴＦの値が小さいほど、そのレンズ素子５７からの光線を透過する開口部が小さいようになっている。そのため、ＭＴＦが低下している近辺での印刷画像上でも縦筋等の画像不良が発生しないようにすることができる。
【０１３７】
さらに、レンズ素子５７のＭＴＦの値によって、遮光パターンの開口径が異なるので、ＬＥＤ発光素子の露光像について単位時間当りの光量にばらつきが発生するが、画像形成装置１０本体の記憶部４２に記憶された、露光像の光量ばらつきを補正するＬＥＤ発光素子の制御データに基づいて、発光点の発光時間を制御するので、感光体１１に照射される露光像の光量は均一となり、結果として印刷画像上は濃度ムラや筋のない、極めて高品位な画像を得ることができる。
【０１３８】
さらに、レンズアレイ５２やレンズ素子５７の特性測定にかかる手間が少なく、レンズ素子５７のばらつきによる不具合を解消することができる。
【０１３９】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【図面の簡単な説明】
【０１４０】
【図１】本発明の第１の実施の形態における遮光パターン形成装置の構成を示す図である。
【図２】従来のコマ収差による焦点ボケを説明する図である。
【図３】従来のレンズアレイを示す切り欠き斜視図である。
【図４】従来のレンズアレイにおける発光点と各レンズ素子による露光像の光量分布との関係について模式的に示した図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態における画像形成装置本体の構成を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態における画像形成装置の制御ブロック図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態における画像形成装置に使用されるＬＥＤプリントヘッドの構造を示す図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態における遮光部材の遮光パターンの構成を示す図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態における光軸傾き測定機の構成と測定原理を示す図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態における光量ばらつき測定機の構成を示す図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態における遮光部材の遮光パターンの構成を示す図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態における遮光パターン形成装置の構成を示す図である。
【図１３】本発明の第３の実施の形態における画像形成装置に使用されるＬＥＤプリントヘッドの構造を示す図である。
【図１４】本発明の第３の実施の形態における露光装置に用いる遮光部材の製造装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１４１】
１０    画像形成装置
１１    感光体
１３    ＬＥＤプリントヘッド
５１    遮光部材
５２    レンズアレイ
５３    ＬＥＤアレイ
５７、５７ａ、５７ｃ    レンズ素子
７６、１１１    光源
【図１】
2006015503.tif 000003
【図２】
2006015503.tif 000004
【図３】
2006015503.tif 000005
【図４】
2006015503.tif 000006
【図５】
2006015503.tif 000007
【図６】
2006015503.tif 000008
【図７】
2006015503.tif 000009
【図８】
2006015503.tif 000010
【図９】
2006015503.tif 000011
【図１０】
2006015503.tif 000012
【図１１】
2006015503.tif 000013
【図１２】
2006015503.tif 000014
【図１３】
2006015503.tif 000015
【図１４】
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