(57)【要約】【課題】マイクロレンズを複数配置したレンズアレイを用いた従来の露光装置には、マイクロレンズの配列間隔と等しい周期でビーム形状が変化し、画像形成装置の印刷画像に同周期の縦スジが発生する課題があった。【解決手段】複数のレンズを、平行な少なくとも２列に配列した第１のレンズ板１１において、各列でのレンズの配列方向をＹ軸方向とし、レンズの入出射方向をＺ軸とし、両軸と直交する方向をＸ軸方向とし、前記２列のＸ軸方向における中心を配列中心としたとき、各レンズにおいて、入射側のレンズ面１２の面頂点１２ａに対し、出射側のレンズ面１３の面頂点１３ａを、Ｘ軸方向において配列中心から離間する方向にずらして配置する。【選択図】図９
2018054822.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレンズを、平行な少なくとも２列に配列したレンズアレイにおいて、
各列での前記レンズの配列方向を第１の方向とし、前記レンズの入出射方向を第２の方向とし、前記第１の方向及び前記第２の方向に直交する方向を第３の方向とし、前記２列の前記第３の方向における中心を配列中心としたとき、
前記各レンズにおいて、入射側のレンズ面の面頂点に対し、出射側のレンズ面の面頂点を、前記第３の方向において前記配列中心から離間する方向にずらして配置したことを特徴とするレンズアレイ。
【請求項２】
複数のレンズを、平行な少なくとも２列に配列したレンズアレイにおいて、
各列での前記レンズの配列方向を第１の方向とし、前記レンズの入出射方向を第２の方向とし、前記第１の方向及び前記第２の方向に直交する方向を第３の方向とし、前記２列の前記第３の方向における中心を配列中心としたとき、
前記各レンズにおいて、出射側のレンズ面の面頂点に対し、入射側のレンズ面の面頂点を、前記第３の方向において前記配列中心から離間する方向にずらして配置したことを特徴とするレンズアレイ。
【請求項３】
第１のレンズアレイとする請求項１のレンズアレイと第２のレンズアレイとする請求項２のレンズアレイとを備え、
前記第２の方向において、前記第１のレンズアレイと前記第２のレンズアレイとを所定の間隔で配置し、
前記第１のレンズアレイが、その入射側に配置される発光部の縮小倒立像を形成し、
前記第２のレンズアレイが、前記縮小倒立像の拡大倒立像を結像する
ことを特徴とするレンズユニット。
【請求項４】
前記第３の方向において、前記配列中心から、前記配列中心に近い方のレンズ面の面頂点までの距離をＰＸ、前記配列中心から、前記配列中心から遠い方のレンズ面の面頂点までの距離を（ＰＸ＋ＥＸ）、前記発光部から前記第１のレンズアレイまでの距離をＬＯ、前記第１のレンズアレイ及び前記第２のレンズアレイの屈折率をｎ、前記第１のレンズアレイ及び前記第２のレンズアレイのレンズ厚をＬＴとしたとき、
【数４】
2018054822.tif 000010
が成立することを特徴とする請求項３記載のレンズユニット。
【請求項５】
ずれ量ＥＸが、
０＜ＥＸ＜４０μｍ
であることを特徴とする請求項４記載のレンズユニット。
【請求項６】
前記発光部と前記第１のレンズアレイとの間に前記第１のレンズアレイの前記各レンズに対向する開口を形成した第１の遮光板を配置し、
前記第１のレンズアレイと前記第２のレンズアレイとの間に前記第２のレンズアレイの前記各レンズに対向する開口を形成した第２の遮光板を配置したことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のレンズユニット。
【請求項７】
発光部と、
前記発光部から発生される光線を所定位置に結像するレンズユニットと
を備え、
前記レンズユニットが、請求項４から請求項６までの何れか１項に記載のレンズユニットであることを特徴とする露光装置。
【請求項８】
ＬＥＤアレイと、
前記ＬＥＤアレイから発生される光線を所定位置に結像するレンズユニットと
を備え、
前記レンズユニットが、請求項４から請求項６までの何れか１項に記載のレンズユニットであることを特徴とするＬＥＤヘッド。
【請求項９】
静電潜像を担持する静電潜像担持体と、
発光部から発生される光線を前記静電潜像担持体上に結像するレンズユニットと
を備え、
前記レンズユニットが、請求項４から請求項６までの何れか１項に記載のレンズユニットであ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】
画像形成装置の露光装置等の光学系に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、露光装置として複数のＬＥＤを連続的に配列したＬＥＤヘッドを用いた電子写真方式の画像形成装置に、物体の正立等倍像をライン状に形成する光学系が用いられており、この光学系には、マイクロレンズを複数配置したレンズアレイが用いられている（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２００８−９２００６号公報（第５，６頁、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、上記した従来の露光装置には、マイクロレンズの配列間隔と等しい周期でビーム形状が変化し、画像形成装置の印刷画像に同周期の縦スジが発生する課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によるレンズアレイは、複数のレンズを、平行な少なくとも２列に配列した第１のレンズアレイにおいて、
各列での前記レンズの配列方向を第１の方向とし、前記レンズの入出射方向を第２の方向とし、前記第１の方向及び前記第２の方向に直交する方向を第３の方向とし、前記２列の前記第３の方向における中心を配列中心としたとき、
前記各レンズにおいて、入射側のレンズ面の面頂点に対し、出射側のレンズ面の面頂点を、前記第３の方向において前記配列中心から離間する方向にずらして配置したことを特徴とする。
【０００６】
本発明による別のレンズアレイは、複数のレンズを、平行な少なくとも２列に配列した第２のレンズアレイにおいて、
各列での前記レンズの配列方向を第１の方向とし、前記レンズの入出射方向を第２の方向とし、前記第１の方向及び前記第２の方向に直交する方向を第３の方向とし、前記２列の前記第３の方向における中心を配列中心としたとき、
前記各レンズにおいて、出射側のレンズ面の面頂点に対し、入射側のレンズ面の面頂点を、前記第３の方向において前記配列中心から離間する方向にずらして配置したことを特徴とする。
【０００７】
本発明によるレンズユニットは、
前記第１のレンズアレイと前記第２のレンズアレイとを備え、
前記第２の方向において、前記第１のレンズアレイと前記第２のレンズアレイとを所定の間隔で配置し、前記第１のレンズアレイが、その入射側に配置される発光部の縮小倒立像を形成し、前記第２のレンズアレイが、前記縮小倒立像の拡大倒立像を結像することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、レンズの配列間隔と等しい周期で発生するビーム形状の変化が抑制され、印刷画像の高品質化に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に基づく実施の形態１のカラープリンタの要部構成を示す要部構成図である。
【図２】ＬＥＤヘッド及び感光体ドラムを、Ｘ軸のプラス側から見た概略構成図であり、図１とは、上下を反転して示している。
【図３】図２に示すＡ−Ａ断面図である。
【図４】ＬＥＤヘッドの外観斜視図である。
【図５】レンズユニットの端部近傍を部分拡大して示す分解斜視図である。
【図６】図５に示す第１レンズ板の表面に形成されたレンズ面の配列位置を、図５の上側（Ｚ軸のプラス側）から透し見た配置図である。
【図７】図５に示す第１レンズ板の裏面に形成されたレンズ面の配列位置を、図５の上側（Ｚ軸のプラス側）から見た配置図である。
【図８】例えば図５に示す分解図の各部を組み上げた上で、レンズ面１６の面頂点を通るＺ−Ｙ平面に平行な断面をＸ軸のマイナス側からみた断面図である。
【図９】図８に示すＢ−Ｂ断面図である。
【図１０】図５に示すマスクに形成された開口の配列位置を、図５の上側（Ｚ軸のプラス側）から見た配置図である。
【図１１】図５に示す遮光板に形成された開口の配列位置を、図５の上側（Ｚ軸のプラス側）から見た配置図である。
【図１２】ＬＥＤヘッドの一部とＬＥＤヘッドの光量を測定する光像測定機の一部であるフォトセンサを模式的に示す斜視図である。
【図１３】ＬＥＤヘッドの一部とＬＥＤヘッドのスリット波形を測定する光像測定機の一部であるスリットセンサを模式図に示す斜視図である。
【図１４】実施の形態１のＬＥＤヘッドと、比較例１のＬＥＤヘッドとを試験試料として用意し、それぞれ、９０度スリットを用いて各ドットにおけるビーム径を測定した結果を示す測定グラフであり、（ａ）は横軸に、ＬＥＤ素子の配列方向における、所定の配列位置からの距離ｙ（ｍｍ）を示し、（ｂ）は横軸に、距離ＥＸをとっている。
【図１５】実施の形態１のＬＥＤヘッドと、比較例１のＬＥＤヘッドとを試験試料として用意し、それぞれ、４５度スリットを用いて各ドットにおけるビーム径を測定した結果を示す測定グラフであり、（ａ）は横軸に、ＬＥＤ素子の配列方向における、所定の配列位置からの距離ｙ（ｍｍ）を示し、（ｂ）は横軸に、距離ＥＸをとっている。
【図１６】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれが印刷評価時に記録用紙に印刷した印刷パターンを示す図である。
【図１７】実施の形態２において、図８に示すＢ−Ｂ断面図である図９と同位置における要部断面図である。
【図１８】実施の形態１のＬＥＤヘッドと、比較例１のＬＥＤヘッドと、比較例２のＬＥＤヘッドとを試験試料として用意し、それぞれ、９０度スリットを用いて各ドットにおけるビーム径を測定した結果を示す測定グラフであり、（ａ）は横軸に、ＬＥＤ素子の配列方向における、所定の配列位置からの距離ｙ（ｍｍ）を示し、（ｂ）は横軸に、距離ＥＸをとっている。
【図１９】実施の形態１のＬＥＤヘッドと、比較例１のＬＥＤヘッドと、比較例２のＬＥＤヘッドとを試験試料として用意し、それぞれ、４５度スリットを用いて各ドットにおけるビーム径を測定した結果を示す測定グラフであり、（ａ）は横軸に、ＬＥＤ素子の配列方向における、所定の配列位置からの距離ｙ（ｍｍ）を示し、（ｂ）は横軸に、距離ＥＸをとっている。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は、本発明に基づく実施の形態１の画像形成装置としてのカラープリンタの要部構成を示す要部構成図である。同図に示すカラープリンタ９０は、カラー電子写真方式のプリンタであり、画像データに基づいて、色材としての顔料を含む樹脂からなるトナーにより、印字媒体上に画像を形成するものである。
【００１１】
カラープリンタ９０内には、媒体としての記録用紙９１を収納する給紙カセット６０が装着され、記録用紙９１を給紙カセット６０から取り出す給紙ローラ６１、記録用紙９１を画像形成部まで搬送する搬送ローラ６２、６３が配置される。また、カラープリンタ９０内には、画像形成部として、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー画像を形成するトナー像形成部９２〜９５が、矢印方向に搬送される記録用紙９１の搬送経路に沿って、上流側から順に配置されている。これらのトナー像形成部９２〜９５は、それぞれが所定色のトナーを使用する以外は同じ構成を有する。
【００１２】
例えばイエロー（Ｙ）のトナーを使用するトナー像形成部９２に示すように、各トナー像形成部は、矢印方向に回転する静電潜像担持体としての感光体ドラム４１、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、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光を選択的に照射して静電潜像を形成する露光装置としてのＬＥＤヘッド３、感光体ドラム４１に形成された静電潜像を前記トナーにより現像してトナー像を形成する現像装置５２、現像装置５２にトナーを供給するトナーカートリッジ５１、及び感光体ドラム４１の表面に残留したトナーを除去すべく、感光体ドラム４１に接触して配置されるクリーニングブレード４３を備える。
【００１３】
また、カラープリンタ９０内には、転写部として、記録用紙９１を搬送する転写ベルト８１、トナーにより静電潜像を可視化した像であり、感光体ドラム４１上に形成されたトナー像を記録用紙９１上に転写すべく、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る転写ローラ８０、及び転写ベルト８１上に付着したトナーを掻き取りクリーニングするクリーニングブレード８２が配置されている。そして、記録用紙９１上に形成されたトナー像を、熱及び圧力を加えることによって定着させる定着装置５３、定着装置５３を通過した記録用紙９１を搬送する搬送ローラ６４、及び画像が定着された記録用紙９１を貯留する排出部６６に記録用紙９１を排出する排出ローラ６５がそれぞれ配置される。
【００１４】
また、帯電ローラ４２及び転写ローラ８０には図示しない電源により所定の電圧が印可される。そして、転写ベルト８１、感光体ドラム４１、及び給紙ローラ６１、各搬送ローラ６２〜６４、排出ローラ６５は、それぞれ図示しないモータと図示しない駆動を伝えるギヤにより回転駆動される。更に、現像装置５２、ＬＥＤヘッド３、定着装置５３及び図示しない各モータには、それぞれ図示しない電源及び制御装置が接続される。
【００１５】
また、前記カラープリンタ９０には、外部装置と通信を行って、印刷データを受信する外部インタフェース、及び外部インタフェースから印刷データを受信し、カラープリンタ９０全体の制御を行う制御部が備えられているが、本発明と直接関係しないため、詳しい説明を省略する。
【００１６】
尚、図１中のＸ、Ｙ、Ｚの各軸は、記録用紙９１が各トナー像形成部９２〜９５を通過する際の搬送方向にＸ軸をとり、感光体ドラム４１の回転軸方向にＹ軸をとり、これら両軸と直交する方向にＺ軸をとっている。また、後述する他の図においてＸ、Ｙ、Ｚの各軸が示される場合、これらの軸方向は、共通する方向を示すものとする。即ち、各図のＸ、Ｙ、Ｚ軸は、各図の描写部分が、図１に示す画像形成装置１を構成する際の配置方向を示している。またここではＺ軸が略鉛直方向となるように配置し、Ｚ軸のプラス方向を鉛直方向の下方に設定している。
【００１７】
図２は、ＬＥＤヘッド３及び感光体ドラム４１を、Ｘ軸のプラス側から見た概略構成図であり、図１とは、上下を反転して示している。この場合、感光体ドラム４１は同図の矢印方向に回転する。
【００１８】
ＬＥＤヘッド３は、レンズユニット１、ホルダ３１、ＬＥＤアレイ３２を備え、ホルダ３１がレンズユニット１及びＬＥＤアレイ３２を後述する所定の位置関係に保持している。ＬＥＤ素子３４は、回路基板３３上に略直線上に配置されて発光部としてのＬＥＤアレイ３２を構成する。ＬＥＤアレイ３２は、ＬＥＤ素子３４の配列方向がＹ軸方向（感光体ドラム４１の回転軸方向）となるように保持され、レンズユニット１も、その長手方向がＬＥＤアレイ３２と平行になるように保持される。ここでのＬＥＤアレイ３２の長さＷＥは、ＷＥ＝２０８ｍｍとする。
【００１９】
従って、ＬＥＤヘッド３は、ＬＥＤアレイ３２のＬＥＤ素子３４の配列方向及びレンズユニット１の長手方向が、共に感光体ドラム４１の回転軸中心４１ｂと平行になるように配置される。
【００２０】
図３は、図２に示すＡ−Ａ断面図である。同図に示すように、レンズユニット１の幅方向におけるレンズユニット１の中心をＣＬとすると、ここでは、この幅方向中心ＣＬに、外挿した直線上にＬＥＤ素子３４の中心及び感光体ドラム４１の回転軸中心４１ｂが配置され、更にレンズユニット１の光線が入射及び出射する方向がＺ軸方向となるように配置される。従って、ここでは、レンズユニット１の幅方向が水平方向となる。
【００２１】
このため、レンズユニット１は、ホルダ３１の上面３１ａに、その長手方向に延在して形成された保持開口に嵌入するように配置され接着剤等で固定され、更にシール部材３６を施すことによって、ホルダ３１とレンズユニット１の間に生じる隙間を埋めて光漏れを防いでいる。ＬＥＤ素子３４は回路基板３３上に配置され、回路基板３３はベース３５によって支持され、ホルダ３１に固定されている。
【００２２】
以上のように、ＬＥＤヘッド３が感光体ドラム４１に対向して配置されるとき、ＬＥＤ素子３４の出光面からレンズユニット１の対向するレンズ面までの距離ＬＯと、感光体ドラム４１の表面からレンズユニット１の対向するレンズ面までの距離ＬＩとが等しく、
ＬＩ＝ＬＯ
となるように配置される。尚、ＬＥＤヘッド３の各部の配置関係については後で詳細に説明する。
【００２３】
図４は、ＬＥＤヘッド３の外観斜視図であり、図５は、レンズユニット１の端部近傍を部分拡大して示す分解斜視図である。
【００２４】
ＬＥＤヘッド３にはレンズユニット１が配置される。レンズユニット１は、ホルダ３１によって固定され、レンズユニット１の光線が入射及び出射する方向がＺ軸方向となるように配置される。ホルダ３１とレンズユニット１との間に生じた隙間を埋めるためにシール部材３６が施されている。本実施の形態において、ＬＥＤヘッド３は、６００ｄｐｉの解像度であり、ＬＥＤアレイ３２の各ＬＥＤ素子３４（図２参照）は、１インチ当たり（１インチは約２５．４ｍｍ）６００個配置されている。即ち、ＬＥＤ素子３４の配列ピッチＰＤは、０．０４２３３３ｍｍである。またここでのＬＥＤ素子３４の発光波長の中心値は７７０ｎｍである。
【００２５】
次にレンズユニット１の構成について説明する。
【００２６】
図５に示す様に、レンズユニット１は、その下方（Ｚ軸マイナス側）に配置されるＬＥＤ素子３４（図３）に近い側から順に、第１の遮光板としてのマスク２３、第１のレンズアレイとしての第１レンズ板１１、第２の遮光板としての遮光板２１、及び第２のレンズアレイとしての第２レンズ板１４が、Ｚ軸方向において重なるように配置されている。
【００２７】
第１レンズ板１１の、感光体ドラム４１側（Ｚ軸のプラス側）の面である裏面１１ｂには複数のレンズ面１３が２列に配置列され、第２レンズ板１４の、感光体ドラム４１側（Ｚ軸のプラス側）の面である裏面１４ｂには複数のレンズ面１６が２列に配列され、遮光板２１には複数の開口２２が２列に配列され、マスク２３には複数の開口２４が２列に配列され、レンズ面１３の面頂点１３ａと、開口２２及び開口２４が、Ｚ軸方向において互いに対向するように、同一の間隔で配列されている。遮光板２１及びマスク２３はＬＥＤ素子３４（図３）の光線を遮光する素材により形成される。
【００２８】
尚、第１レンズ板１１のＬＥＤ素子３４（図３）側（Ｚ軸のマイナス側）の面である表面１１ａの所定位置にもレンズ面１２（図８）が形成され、第２レンズ板１４のＬＥＤ素子３４（図３）側（Ｚ軸のマイナス側）の面である表面１４ａの所定位置にもレンズ面１５（図８）が形成されている。
【００２９】
図６は、図５に示す第１レンズ板１１の表面１１ａに形成されたレンズ面１２の配列位置を、図５の上側（Ｚ軸のプラス側）から透し見た配置図であり、図７は、同じく図５に示す第１レンズ板１１の裏面１１ｂに形成されたレンズ面１３の配列位置を、図５の上側（Ｚ軸のプラス側）から見た配置図である。これらの図６、図７を参照して第１レンズ板１１の形状について更に説明する。
【００３０】
図６に示すように、第１レンズ板１１の表面１１ａには、複数のレンズ面１２が千鳥状に２列に配置されている。配列方向（Ｙ軸方向）において、隣接するレンズ面１２の配列間隔をＰＹとすると、各列のレンズ面１２の配列間隔はその２倍（２×ＰＹ）である。また、２列に配列された各列のレンズ面１２は、その中心が、幅方向（Ｘ軸方向）において中心ＣＬから距離ＰＸの位置に中心振り分けで形成されている。各レンズ面１２の半径はＲＬ１であり、表面１１ａのレンズ面１２が形成されない部分は平坦面となっている。
【００３１】
図７に示すように、第１レンズ板１１の裏面１１ｂには、複数のレンズ面１３が千鳥状に２列に配置されている。配列方向（Ｙ軸方向）において、隣接するレンズ面１３の配列間隔をＰＹとすると、各列のレンズ面１３の配列間隔はその２倍（２×ＰＹ）であり、各レンズ面１３は、配列方向（Ｙ軸方向）において、表面１１ａのレンズ面１２と揃うように配置されている。また、２列に配列された各列のレンズ面１３は、その中心が、幅方向（Ｘ軸方向）において中心ＣＬから距離（ＰＸ＋ＥＸ）の位置に中心振り分けで形成されている。各レンズ面１３の半径はＲＬ２であり、裏面１１ｂのレンズ面１３が形成されない部分は平坦面となっている。
【００３２】
即ち、第１レンズ板１１の裏面１１ｂに複数形成された各レンズ面１３は、配列方向（Ｙ軸方向）においては、表面１１ａの複数のレンズ面１２にそれぞれが対応して同位置にあり、第１レンズ板１１の幅方向（Ｘ軸方向）においては、表面１１ａのレンズ面１２より中心ＣＬから距離ＥＸだけより離れた位置に配置されている。尚、ここでは、対向する表裏の一対のレンズ面１２，１３が１つのレンズの表裏面を形成しているものとして説明する。
【００３３】
第１レンズ板１１と同様に、第２レンズ板１４の表面１４ａには半径ＲＬ２のレンズ面１５（図９）が配列され、第２レンズ板１４の裏面１４ｂには半径ＲＬ１のレンズ面１６が配列されているが、図５の上側（Ｚ軸のプラス側）からみて、第２レンズ板１４の表面１４ａの各レンズ面１５（図９参照）は、図７に示す第１レンズ板１１の裏面１１ｂの各レンズ面１３と同位置に配置され、第２レンズ板１４の裏面１４ｂの各レンズ面１６は、図６に示す第１レンズ板１１の表面１１ａの各レンズ面１２と同位置に配置されている。
【００３４】
第１レンズ板１１と第２レンズ板１４とは、共に光線を透過する素材で形成される。またレンズ板１１において、レンズ面１２及びレンズ面１３は、第１レンズ板１１の他の部分と一体に形成され、第２レンズ板１４において、レンズ面１５及びレンズ面１６は、第２レンズ板１４の他の部分と一体に形成される。
【００３５】
図８は、例えば図５に示す分解図の各部を組み上げた上で、レンズ面１６の面頂点１６ａを通るＺ−Ｙ平面に平行な断面をＸ軸のマイナス側からみた断面図であり、図９は、図８に示すＢ−Ｂ断面図である。
【００３６】
図８において、ＬＥＤアレイ３２の出光面３２ａは、マスク２３の下方（Ｚ軸のマイナス側）に存在し、結像ポイントとなる感光体ドラム４１のドラム表面４１ａは、第２レンズ板１４の上方（Ｚ軸のプラス側）に存在する。マスク２３と遮光板２１は、ＬＥＤアレイ３２（図２）の結像を形成する光線以外のいわゆる迷光及びフレア光を遮光する遮光部材で形成されている。
【００３７】
マスク２３に形成された開口２４、遮光板２１に形成された開口２２、第１レンズ板１１のレンズ面１３、及び第２レンズ板１４のレンズ面１５は、Ｚ軸方向（レンズユニット１の光線が入射及び出射する方向）において、互いに対向する位置となるように配置されている。尚、前記したように、図８又は図９の上側（Ｚ軸のプラス側）からみて、第２レンズ板１４の表面１４ａの各レンズ面１５は、第１レンズ板１１の裏面１１ｂの各レンズ面１３と同位置に配置され、第２レンズ板１４の裏面１４ｂの各レンズ面１６は、第１レンズ板１１の表面１１ａの各レンズ面１２と同位置に配置されている。
【００３８】
図８に示すように、ＬＥＤアレイ３２の出光面３２ａから第１レンズ板１１のレンズ面１２までの距離ＬＯ、第１レンズ板１１のレンズ面１２とレンズ面１３の面間隔ＬＴ（レンズ厚）、第１レンズ板１１のレンズ面１３と第２レンズ板１４のレンズ面１５の面間隔ＬＧ、第２レンズ板１４のレンズ面１５とレンズ面１６の面間隔ＬＴ（レンズ厚）、第２レンズ板１４のレンズ面１６から結像面となる感光体ドラム４１のドラム表面４１ａまでの面間隔ＬＩをそれぞれ設定し、更にＬＥＤアレイ３２の出光面３２ａとマスク２３との面間隔ＬＦＭ、第１レンズ板１１のレンズ面１３と遮光板２１との面間隔ＬＦＳ、マスク２３の厚さＭＴ、及び遮光板２１の厚さＳＴをそれぞれ設定する。
【００３９】
図９に示すように、第２レンズ板１４の裏面１４ｂに２列に配置されたレンズ面１６（図５参照）の面頂点１６ａ、及び第１レンズ板１１の表面１１ａに２列に配置されたレンズ面１２の面頂点１２ａのＸ軸方向の位置は、ＬＥＤアレイ３２の中心ＣＬから両側に距離ＰＸだけ離れた位置にあり、第１レンズ板１１の裏面１１ｂに２列に配置されたレンズ面１３（図５参照）の面頂点１３ａ、及び第２レンズ板１４の表面１４ａに２列に配置されたレンズ面１５の面頂点１５ａのＸ軸方向の位置は、ＬＥＤアレイ３２の中心ＣＬから両側に距離（ＰＸ＋ＥＸ）だけ離れた位置にある。また、開口２２、２４のＸ軸方向の位置は、レンズ面１３の面頂点１３ａの同方向の位置に略一致する。
【００４０】
尚、Ｘ軸方向におけるＬＥＤアレイ３２の中心は、レンズユニット１の幅方向における中心ＣＬ上に位置している。
【００４１】
図１０は、図５に示すマスク２３に形成された開口２４の配列位置を、図５の上側（Ｚ軸のプラス側）から見た配置図であり、図１１は、同じく図５に示す遮光板２１に形成された開口２２の配列位置を、図５の上側（Ｚ軸のプラス側）から見た配置図である。これらの図１０、図１１を参照してマスク２３及び遮光板２１の形状について更に説明する。
【００４２】
図１０に示すように、マスク２３には、複数の開口２４が千鳥状に２列に配置されている。配列方向（Ｙ軸方向）において、隣接する開口２４の配列間隔をＰＹとすると、各列の開口２４の配列間隔はその２倍（２×ＰＹ）である。また、マスク２３の幅方向（Ｘ軸方向）の中心ＣＬ（レンズユニット１の同方向中心でもある）に対して、両側に（ＰＸ＋ＥＸ）だけ離れた位置に各列の開口２４の中心が位置するように配置されている。開口２４は円形で、ＬＥＤアレイ３２（図３）に対向する面の開口半径ＲＡ１は、第１レンズ板１１（図５）に対向する面の開口半径ＲＡ２より小さく、すり鉢状に形成されている。マスク２３は、ＬＥＤアレイ３２の光線を遮光する素材で形成されている。
【００４３】
また図１１に示すように、遮光板２１には、複数の開口２２が千鳥状に２列に配置されている。配列方向（Ｙ軸方向）において、隣接する開口２２の配列間隔をＰＹとすると、各列の開口２２の配列間隔はその２倍（２×ＰＹ）である。また、遮光板２１の幅方向（Ｘ軸方向）の中心ＣＬ（レンズユニット１の同方向中心でもある）に対して、両側に（ＰＸ＋ＥＸ）だけ離れた位置に各列の開口２２の中心が位置するように配置されている。開口２２は円形で、第１レンズ板１１に対向する面の開口半径ＲＡ３は、第２レンズ板１４に対向する面の開口半径ＲＡ４より小さく、すり鉢状に形成されている。遮光板２１は、ＬＥＤアレイ３２の光線を遮光する素材で形成されている。
【００４４】
以上の各構成を踏まえて、レンズユニット１は、マスク２３の各開口２４の中心及び遮光板２１の開口２２の中心が、Ｚ軸方向（レンズユニット１の光線が入射及び出射する方向）において、それぞれが対向する第１レンズ板１１のレンズ面１３の面頂点１３ａ及び第２レンズ板１４のレンズ面１５の面頂点１３ａと略同一直線状に位置するように構成されている。
【００４５】
以上の構成において、先ずカラープリンタ９０の動作について、図１を参照しながら説明する。
【００４６】
各トナー像形成部９２〜９５の感光体ドラム４１の表面は、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が矢印方向に回転することによって、帯電された感光体ドラム４１の表面が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装置５２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。
【００４７】
一方、給紙カセット６０にセットされた記録用紙９１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及び転写ベルト８１の付近に搬送される。そして、感光体ドラム４１が回転することによって、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及び転写ベルト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と転写ベルト８１によって、感光体ドラム４１表面上のトナー像が記録用紙９１上に転写される。上記した、記録用紙９１上へのトナー像の転写が、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー画像を形成するトナー像形成部９２〜９５において順次重ねて行われる。
【００４８】
続いて、表面に各色のトナー像が形成された記録用紙９１は、転写ベルト８１の回転によって定着装置５３に搬送される。定着装置５３は、記録用紙９１上のトナー像を、加圧しながら加熱することにより溶融し、記録用紙９１上に固定する。定着処理された記録用紙９１は、搬送ローラ６４及び排出ローラ６５により排出部６６に排出され、画像形成の動作が終了する。
【００４９】
次に、図３、図８を参照しながらＬＥＤヘッド３の動作について説明する。画像データに基づいて、ＬＥＤアレイ３２の選択されたＬＥＤ素子３４が所定の光量で発光すると、ＬＥＤ素子３４からの光線がレンズユニット１に入射し、感光体ドラム４１上に結像する。
【００５０】
図８、図９に示すように、レンズ面１２の光軸近傍のＬＥＤ素子３４から発せられる光線は、経路Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３等を経てドラム表面４１ａに到達し、また、光軸から離れたＬＥＤ素子３４から発せられる光線は、例えば図８に示す経路Ｒ４を経てドラム表面４１ａに到達する。即ち、ＬＥＤアレイ３２の光線は、レンズ面１２に入射し、レンズ面１３と１５の略中問の位置にＬＥＤアレイ３２の縮小倒立像を形成し、更にレンズ面１５に入射し、結像位置にこの縮小倒立像の拡大倒立像を形成する。つまりレンズユニット１によって、結像位置にＬＥＤアレイ３２の正立等倍像７０が形成される。
【００５１】
次に、周期スジ等の印刷課題を調べるため、条件の異なるレンズユニットを用いたＬＥＤヘッドを試験試料として用意して行った周期スジ評価試験について説明する。
【００５２】
表１は、試験試料として用意した本発明による実施の形態１のＬＥＤヘッド３のレンズユニット１の各部（図８，９参照）の寸法を列記したものである。実施の形態１のレンズユニット１は、この他に距離ＥＸ（図９）を、
ＥＸ＝２０μｍ
とするものである。
また比較例１の試験試料として、比較例１のレンズユニットを用いたＬＥＤヘッドを用意したが、この比較例１のＬＥＤヘッドは、レンズユニットの距離ＥＸを、
ＥＸ＝０
とするもので、その他の各部寸法については、表１に示した実施の形態１のＬＥＤヘッド３と同一のものである。尚、ここで試料として用いるＬＥＤヘッド３の距離ＬＯは、
ＬＯ＝３．８ｍｍ
とした。
【００５３】
【表１】
2018054822.tif 000003
【００５４】
次に、試験試料として用意した本発明による実施の形態１のレンズユニット１と、比較例１の試験試料として用いるレンズユニットの、各レンズ面のレンズ面形状について、表２を参照しながら説明する。
【００５５】
各レンズ面は、回転非球面形状で、表２に示すように、曲率半径と４次、６次、８次の各非球面係数によって示される。尚、レンズ面１６は、レンズ面１２と同形状で、Ｘ軸方向（レンズユニット１の幅方向）を回転軸として１８０度回転した形状である。また、レンズ面１５は、レンズ面１３と同形状で、Ｘ軸方向を回転軸として１８０度回転した形状である。試験試料として用意した実施の形態１のレンズユニット１と、比較例１の試験試料として用意したレンズユニットは、共に、レンズ面の配列方向（Ｙ軸方向）に、レンズ面を２１２ｍｍに亘って配列した。
【００５６】
【表２】
2018054822.tif 000004
【００５７】
第１レンズ板１１及び第２レンズ板１４は、共に、シクロオレフィン樹脂であるゼオネックスＥ４８Ｒ（日本ゼオン社製、ゼオネックスは日本ゼオン社の登録商標）で作成した。この素材のＬＥＤ素子３０の、波長７７０ｎｍにおける屈折率ｎは
ｎ＝１．５２４７
である。
【００５８】
遮光板２１及びマスク２３は、ポリカーボネート樹脂であるユーピロンＨ‐４０００（三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社製、ユーピロンは三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社の登録商標）で作成した。
【００５９】
次に、ＬＥＤヘッド３の光学特性を測定する光像測定機について、図１２と図１３を参照しながら説明する。図１２は、ＬＥＤヘッド３の一部とＬＥＤヘッド３の光量を測定する光像測定機の一部であるフォトセンサ１０１を模式的に示す斜視図であり、図１３は、ＬＥＤヘッド３の一部とＬＥＤヘッド３のスリット波形を測定する光像測定機の一部であるスリットセンサ２０１を模式図に示す斜視図である。
【００６０】
図１２において、光像測定機のフォトセンサ１０１は、ＬＥＤヘッド３のレンズユニット３の結像面、即ち感光体ドラム４１側のレンズ面１６から距離ＬＩだけ離れた位置での結像の光量を、全ＬＥＤ素子３４について測定する。このため光像測定機は、フォトセンサ１０１の移動とＬＥＤヘッド３の発光を制御し、フォトセンサ１０１を、ＬＥＤヘッド３の長手方向（Ｙ軸方向）に沿って走査させ、Ｙ軸方向において、フォトセンサ１０１の位置とＬＥＤヘッド３の順次点灯されるＬＥＤ素子３４の結像位置とが一致するように動作する。
【００６１】
図１３において、光測定機のスリットセンサ２０１は、スリット２０３が形成された遮光板２０２とフォトセンサ２０４で構成されている。遮光板２０２は、スリット２０３が、ＬＥＤ素子３４の配列方向（Ｙ軸方向）に対して９０度となるレンズユニット１の幅方向（Ｘ軸方向）、或は配列方向（Ｙ軸方向）に対して４５度の方向を取り得るように形成されている。スリット２０３を通過した光線はフォトセンサ２０４で電気信号に変換される。
【００６２】
このため光像測定機は、スリットセンサ２０１の移動とＬＥＤヘッド３の発光を制御し、スリットセンサ２０１をＬＥＤヘッド３の長手方向（Ｙ軸方向）に沿って走査させ、順次点灯されるＬＥＤ素子３４の結像の光量分布を測定する。尚、上記９０度方向に形成されたスリットを、以後９０度スリット２０３ａと称し、４５度方向に形成されたスリットを、４５度スリット２０３ｂと称す場合がある。
【００６３】
光像測定機の動作について更に説明する。
【００６４】
光像測定機は、先ず図１２に示すフォトセンサ１０１を用いた構成を準備して、ＬＥＤヘッド３の全ドットの光量を一定に点灯させるための光量補正を行う。このため、始めにＬＥＤヘッド３のＬＥＤ素子３４を１ドットずつ、同一電流値で点灯させ、各ドットの光量をフォトセンサ１０１で測定する。次に、測定した全てのＬＥＤ素子３４の光量値を元に、全てのＬＥＤ素子３４の光量が同じになるような、各ＬＥＤ素子３４の電流値を算出し、これを光量補正値とする。
【００６５】
次に光像測定機は、図１３に示すスリットセンサ２０１を用いた構成を準備して、ＬＥＤヘッド３の全ドットのビーム径を測定する。このため、ＬＥＤヘッド３のＬＥＤ素子３４を１ドットずつ（１つずつ）光量補正値で点灯させ、点灯したＬＥＤ素子３４の結像の波形であるスリット波形をスリットセンサ２０１で測定する。更に測定した全てのＬＥＤ素子３４のスリット波形のピークの平均値を算出する。ピークの平均値の１０％の高さにおけるスリット波形の幅をビーム径とする。尚、９０度スリット２０３ａを用いて測定したビーム径を９０度ビーム径、４５度スリット２０３ｂを用いて測定したビーム径を４５度ビーム径と称す場合がある。
【００６６】
図１５は、距離ＥＸ＝２０μｍとした実施の形態１のレンズユニット１を搭載したＬＥＤヘッド３と、距離ＥＸ＝０とした比較例１のレンズユニットを搭載したＬＥＤヘッドとを試験試料として用意し、それぞれ、４５度スリット２０３ｂを用いて各ドットにおけるビーム径を測定した結果を示す測定グラフである。
【００６７】
図１５（ａ）は、横軸に、ＬＥＤ素子３４の配列方向（Ｙ軸方向）における、所定の配列位置からの距離ｙ（ｍｍ）を示し、縦軸に、その位置での４５度ビーム径（μｍ）を示している。尚、横軸の範囲０ｍｍ〜２．４ｍｍは、レンズ面１２，１３，１５，１６のＹ軸方向における配列周期（間隔）である距離ＰＹ＝１．２ｍｍの２周期分に相当する。
【００６８】
図１５（ａ）の測定グラフに示すように、距離ＥＸ＝０の比較例１のＬＥＤヘッドの測定結果においては、４５度ビーム径の、最小値が７３μｍ、最大値が８５μｍであったのに対し、距離ＥＸ＝２０μｍの実施の形態１のＬＥＤヘッド３の測定結果においては、最小値が７６μｍ、最大値が８３μｍとなり、比較例１のＬＥＤヘッドの測定結果に対して明らかに変化の幅が小さくなっている。
【００６９】
図１５（ｂ）の測定グラフは、横軸に距離ＥＸをとり、距離ＥＸの各値における４５度ビーム径の最大値、最小値をプロットしたものである。同図に示すように、
０≦ＥＸ≦２０μｍ
の範囲において、距離ＥＸが増えるほど４５度ビーム径の変化の幅が小さくなる。これは、距離ＥＸが増えることにより、レンズユニットの幅方向（Ｘ軸方向）において、レンズ面の配列を変更することとなり、ビーム形状がレンズユニット１の幅方向（Ｘ軸方向）において変化するためである。
【００７０】
一方図１４は、距離ＥＸ＝２０μｍとした実施の形態１のレンズユニット１を搭載したＬＥＤヘッド３と、距離ＥＸ＝０とした比較例１のレンズユニットを搭載したＬＥＤヘッドとを試験試料として用意し、それぞれ、９０度スリット２０３ａを用いて各ドットにおけるビーム径を測定した結果を示す測定グラフである。
【００７１】
図１４（ａ）は、横軸に、ＬＥＤ素子３４の配列方向（Ｙ軸方向）における、所定の配列位置からの距離ｙ（ｍｍ）を示し、縦軸に、その位置での９０度ビーム径（μｍ）を示している。尚、横軸の範囲０ｍｍ〜２．４ｍｍは、レンズ面１２，１３，１５，１６のＹ軸方向における配列周期（間隔）である距離ＰＹ＝１．２ｍｍの２周期分に相当する。
【００７２】
図１４（ａ）の測定グラフに示すように、距離ＥＸ＝０の比較例１のＬＥＤヘッドの測定結果においては、９０度ビーム径の、最小値が５８μｍ、最大値が６３μｍであったのに対し、距離ＥＸ＝２０μｍの実施の形態１のＬＥＤヘッド３の測定結果においては、最小値が６０μｍ、最大値が６５μｍとなり、変化の幅は、何れも略５μｍで変化していない。
【００７３】
図１４（ｂ）の測定グラフは、横軸に距離ＥＸをとり、距離ＥＸの各値における９０度ビーム径の最大値、最小値をプロットしたものである。同図に示すように、
０≦ＥＸ≦２０μｍ
の範囲において、各値における最大値と最小値の変化の幅は、いずれもおよそ５μｍ程度で変化していない。このように比較例１と実施の形態１のレンズユニット１とで、９０度ビーム径の変化の幅が変わらないのは、距離ＥＸが増えることにより、レンズユニットの幅方向（Ｘ軸方向）において、レンズ面の配列を変更することとなるものの、ＬＥＤ素子３４の配列方向（Ｙ軸方向）においては変更されないため、ビーム形状がＬＥＤ素子３４の配列方向（Ｙ軸方向）において変化しないためである。
【００７４】
次に、実施の形態１のＬＥＤヘッド３及び比較例１のＬＥＤヘッドを、例えば図１に示すカラープリンタ９０に装着して行った印刷評価結果について説明する。これらのＬＥＤヘッドは、解像度６００ｄｐｉで、ＬＥＤアレイ３２の長さＷＥ＝２０８ｍｍの、Ａ４サイズ用のＬＥＤヘッドである。図１６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、この印刷評価時に記録用紙に印刷した印刷パターンを示す図である。
【００７５】
同図（ａ）は、配列方向（Ｙ軸方向）において２ドット毎に選択したＬＥＤ素子３４を、２ドット連続点灯、２ドット連続消灯させて印刷した印刷パターンであり、同図（ｂ）は、用紙搬送方向（Ｘ軸方向）に延在する縦細線を１ドット間隔で印刷した印刷パターンであり、同図（ｃ）は、ＬＥＤ素子３４の配列方向（Ｙ軸方向）に延在する縦細線を１ドット間隔で印刷した印刷パターンである。
【００７６】
以上の印刷パターンを、ＬＥＤヘッド３又は比較例１のＬＥＤヘッドを装着したカラープリンタ９０で印刷し、縦スジや濃度ムラがないものを良好と判断した。その結果、ＬＥＤヘッド３を装着して印刷した場合には、良好な印刷が得られたが、比較例１のＬＥＤヘッドを装着して印刷した場合には、レンズ面１２，１３，１５，１６の配列間隔ＰＹ（１．２ｍｍ）に等しい周期の周期スジが発生した。
【００７７】
以上のように、本実施の形態のＬＥＤヘッド３は、例えば図９に示すように、ＬＥＤアレイ３２側に配置された第１レンズ板１１の表面１１ａ及び裏面１１ｂに、千鳥状に２列に配置されたレンズ面１２及びレンズ面１３を有し、感光体ドラム４１側に配置された第２レンズ板１４の表面１４ａ及び裏面１４ｂに、千鳥状に２列に配置されたレンズ面１５及びレンズ面１６を有する。
【００７８】
そして、各面に千鳥状に２列に配置されたレンズ面１２，１３，１５，１６が、ＬＥＤヘッド３の幅方向（Ｘ軸方向）において、共通する列幅中心ＣＬ（レンズユニット１の幅方向におけるレンズユニット１の中心）を有し、レンズ面１２，１６の各列の列幅中心ＣＬからの距離ＰＸを、レンズ面１３，１５の各列の列幅中心ＣＬからの距離（ＰＸ＋ＥＸ）より小さく形成している。
【００７９】
これにより、本実施の形態のＬＥＤヘッド３においては、ＬＥＤヘッド３の幅方向におけるビーム径の変化の幅が小さくなり、本実施の形態のカラープリンタ９０による印刷では、印刷画像においてレンズ配列周期と等しい周期で発生する縦スジが解消した。
【００８０】
以上のように、本実施の形態１のＬＥＤヘッド３によれば、その幅方向におけるビーム径の変化の幅が小さくなり、印刷画像においてレンズ配列周期と等しい周期で発生する縦スジを解消できる。
【００８１】
実施の形態２．
本実施の形態のＬＥＤヘッド３は、実施の形態１で設定した距離ＥＸの範囲を定めるものである。
【００８２】
ここで、距離ＥＸの範囲を定めるために行った考察及び試験について説明する。図１７は、図８に示すＢ−Ｂ断面図である図９と同位置における要部断面図である。
【００８３】
図１７において、ＬＥＤアレイ３２のＬＥＤ素子３４は、第１レンズ板１１の下方（Ｚ軸のマイナス側）に存在し、結像ポイントとなる感光体ドラム４１のドラム表面４１ａは、第２レンズ板１４の上方（Ｚ軸のプラス側）に存在する。
【００８４】
第１レンズ板１１の表面１１ａに形成されたレンズ面１２の面頂点１２ａ、第２レンズ板１４の裏面１４ｂに形成されたレンズ面１６の面頂点１６ａのＸ軸方向の位置は、ＬＥＤアレイ３２の中心から距離ＰＸだけ離れた位置にある。また、第１レンズ板１１の裏面１１ｂに形成されたレンズ面１３の面頂点１３ａ、第２レンズ板１４の表面１４ａに形成されたレンズ面１５の面頂点１５ａのＸ軸方向の位置は、ＬＥＤアレイ３２の中心から距離（ＰＸ＋ＥＸ）だけ離れた位置にある。また、開口２２、２４（図９）のＸ軸方向の位置は、レンズ面１３の面頂点１３ａの同方向の位置に略一致する。
【００８５】
ＬＥＤアレイ３２とレンズ面１２の面頂点１２ａを結ぶ直線とＺ軸方向のなす角をα、ＬＥＤ素子３４から発せられた光線のレンズ面１２の出射角をβ、この出射角βの光がレンズ面１３と交差する位置の、Ｘ軸方向における面頂点１２ａからの許容距離をＥＭとすると、スネルの法則により、
【数１】
2018054822.tif 000005
が成立する。
【００８６】
これを面頂点１２ａのＸ軸方向におけるＬＥＤアレイ３２の中心からの距離ＰＸ、許容距離ＥＭ、面間隔ＬＯ、ＬＴ（レンズ厚）、レンズの屈折率ｎを用いて書き直すと、
【数２】
2018054822.tif 000006
となり、
更に式（２）をＥＭについて整理すると、
【数３】
2018054822.tif 000007
となる。
【００８７】
従って、距離ＥＸが許容距離ＥＭに等しい（ＥＸ＝ＥＭ）とき、ＬＥＤ素子３４から発せられ面頂点１２ａに入射した光線は、面頂点１３ａに入射し、ＬＥＤ素子３４から発せられてレンズ面１２及びレンズ面１３に入射する全光線のうち、面頂点１２ａと１３ａに入射した光線のエネルギーが最も大きく、レンズ面１２と１３からなるレンズの光軸となっている。またこのとき、レンズの光軸がＬＥＤ素子３４の方向を向き、ＥＭ＝０のときは、レンズの光軸がＺ軸と平行になり、Ｚ軸と平行になる（正面を向いている）。
【００８８】
従って、ＥＸが次式（４）を満たすとき、レンズの光軸が正面とＬＥＤ素子３４のある方向の中間を向いているといえる。本実施の形態のレンズユニット１は、次式（４）を満たすようにレンズ面１２とレンズ面１３とが構成される。
【数４】
2018054822.tif 000008
【００８９】
また、レンズ板１４とレンズ板１１とは同形状であり、例えばＺ軸方向において、レンズ板１４とレンズ板１１の中間に想定するＺ軸と垂直となる仮想平面に対して面対称に構成され、レンズ板１４のＥＭ、ＥＸ、ＰＸ、ＬＴはレンズ板１１の値と等しく、ＬＥＤヘッド３においては
ＬＩ＝ＬＯ＝３．８ｍｍ
となるように構成される。
【００９０】
次に、周期スジ等の印刷課題を調べるため、比較例２の試験資料としてＥＸ＝ＥＭとするレンズユニットを備えたＬＥＤヘッドを用意して行った周期スジ評価試験について説明する。尚、ここでの周期スジ評価試験方法は、実施の形態１で説明した、図１２、図１３に示す光像測定機を用いて行った周期スジ評価試験方法と同じなので、ここでの詳細な説明は省略する。
【００９１】
従って、比較例２のレンズユニットの距離ＥＸ（＝ＥＭ）は、距離ＰＸ＝０．１８ｍｍ、距離ＬＯ＝３．８ｍｍ、屈折率ｎ＝１．５２４７、面間隔（レンズ厚）ＬＴ＝１．３ｍｍをそれぞれ上式（３）に代入して得た
距離ＥＸ＝４０μｍ
となる。比較例２のＬＥＤヘッドのその他の各部寸法については、表１に示した実施の形態１のＬＥＤヘッド３と同一のものである。比較例２のレンズユニットのレンズ面形状は、表３の通りである。
【００９２】
【表３】
2018054822.tif 000009
【００９３】
図１９は、距離ＥＸ＝２０μｍとした実施の形態１のレンズユニット１を搭載したＬＥＤヘッド３と、距離ＥＸ＝０とした比較例１のレンズユニットを搭載したＬＥＤヘッドと、距離ＥＸ＝４０μｍとした比較例２のレンズユニットを搭載したＬＥＤヘッドとを試験試料として用意し、それぞれ、４５度スリット２０３ｂを用いて各ドットにおけるビーム径を測定した結果を示す測定グラフである。
【００９４】
図１９（ａ）は、横軸に、ＬＥＤ素子３４の配列方向（Ｙ軸方向）における、所定の配列位置からの距離ｙ（ｍｍ）を示し、縦軸に、その位置での４５度ビーム径（μｍ）を示している。尚、横軸の範囲０ｍｍ〜２．４ｍｍは、レンズ面１２，１３，１５，１６のＹ軸方向における配列周期（間隔）である距離ＰＹ＝１．２ｍｍの２周期分に相当する。
【００９５】
図１９（ａ）の測定グラフに示すように、比較例２のＬＥＤヘッドの測定結果においては、４５度ビーム径の、最小値が７４μｍ、最大値が８６μｍとなっている。尚、距離ＥＸ＝２０μｍとした実施の形態１のＬＥＤヘッド３及び距離ＥＸ＝０とした比較例１のＬＥＤヘッドの測定結果については、実施の形態１で説明した通りである。
【００９６】
図１９（ｂ）の測定グラフは、横軸に距離ＥＸをとり、距離ＥＸの各値における４５度ビーム径の最大値、最小値をプロットしたものである。同図に示すように、
０＜ＥＸ＜４０μｍ
とすることで、４５度ビーム径の変化の幅が小さくなるが、これはレンズユニットの幅方向（Ｘ軸方向）において、レンズ面の配列を変更したため、ビーム形状がレンズユニットの幅方向において変化しているためである。
【００９７】
一方図１８は、距離ＥＸ＝２０μｍとした実施の形態１のレンズユニット１を搭載したＬＥＤヘッド３と、距離ＥＸ＝０とした比較例１のレンズユニットを搭載したＬＥＤヘッドと、距離ＥＸ＝４０μｍとした比較例２のレンズユニットを搭載したＬＥＤヘッドとを試験試料として用意し、それぞれ、９０度スリット２０３ａを用いて各ドットにおけるビーム径を測定した結果を示す測定グラフである。  
【００９８】
図１８（ａ）は、横軸に、ＬＥＤ素子３４の配列方向（Ｙ軸方向）における、所定の配列位置からの距離ｙ（ｍｍ）を示し、縦軸に、その位置での９０度ビーム径（μｍ）を示している。尚、横軸の範囲０ｍｍ〜２．４ｍｍは、レンズ面１２，１３，１５，１６のＹ軸方向における配列周期（間隔）である距離ＰＹ＝１．２ｍｍの２周期分に相当する。
【００９９】
図１８（ａ）の測定グラフに示すように、比較例２のＬＥＤヘッドの測定結果においては、９０度ビーム径の、最小値が５９μｍ、最大値が６４μｍとなっている。尚、距離ＥＸ＝２０μｍとした実施の形態１のＬＥＤヘッド３及び距離ＥＸ＝０とした比較例１のＬＥＤヘッドの測定結果については、実施の形態１で説明した通りである。
【０１００】
図１８（ｂ）の測定グラフは、横軸に距離ＥＸをとり、距離ＥＸの各値における９０度ビーム径の最大値、最小値をプロットしたものである。同図に示すように、各値における最大値と最小値の変化の幅は、いずれもおよそ５μｍで変化していない。このように比較例１及び比較例２と実施の形態１のレンズユニット１とで、９０度ビーム径の変化の幅が変わらないのは、レンズユニットの幅方向（Ｘ軸方向）において、レンズ面の配列を変更したものの、ＬＥＤ素子３４の配列方向（Ｙ軸方向）においては変更していないため、ビーム形状がＬＥＤ素子３４の配列方向（Ｙ軸方向）において変化しないためである。
【０１０１】
次に、実施の形態１のＬＥＤヘッド３及び比較例１、２のＬＥＤヘッドを、例えば図１に示すカラープリンタ９０に装着して行った印刷評価結果について説明する。これらのＬＥＤヘッドは、解像度６００ｄｐｉで、ＬＥＤアレイ３２の長さＷＥ＝２０８ｍｍの、Ａ４サイズ用のＬＥＤヘッドである。
【０１０２】
比較例２のレンズアレイを実装したカラーＬＥＤプリンタにおいては、レンズ面配列間隔ＰＹ＝１．２ｍｍに等しい周期の周期スジが発生した。図１９（ｂ）に示すように、距離ＥＸの値が許容距離ＥＭに近づくにつれて４５度ビーム径の変化が大きくなるのは、レンズ面１２と１３の面頂点の位置がずれるので、収差が大きくなり鮮明な結像が形成できなくなるためである。また、レンズ面１２と１３の面頂点の位置がずれるので、結像の歪みがおおきくなりビーム形状が歪むためである。
【０１０３】
従って、４５度ビーム径の変化の大きさについて、距離ＥＸの値を０から徐々に大きくする場合を考えると、ＥＸが小さい場合にはレンズの光軸がＬＥＤ素子の方向を向くことでビーム径の変化は小さくなるが、ＥＸがある程度大きくなると、収差と結像の歪みが大きくなって、ＬＥＤ素子の方向を向く影響と相殺されて４５度ビーム径の変化はやがて大きくなる。
【０１０４】
以上のビーム径測定結果及び印刷評価結果より、例えば図１７に示すように、ＬＥＤアレイ３２側の第１レンズ板１１においては、結像側のレンズ面１３の面頂点１３ａに対してＬＥＤアレイ３２側のレンズ面１２の面頂点１２ａをレンズユニット１の幅方向（Ｘ軸方向）における中心方向へ所定の値ずらして配置し、結像側の第２レンズ板１４においては、ＬＥＤアレイ３２側のレンズ面１５の面頂点１５ａに対して結像側のレンズ面１６の面頂点１６ａをレンズユニット１の幅方向（Ｘ軸方向）における中心方向へ所定の値ずらして配置することで、レンズユニット１の幅方向におけるビーム径の変化の幅が小さくなり、印刷画像においてレンズ配列周期と等しい周期で発生する縦スジが解消した。
【０１０５】
以上のように、本実施の形態２のＬＥＤヘッドによれば、距離ＰＸ、距離ＬＯ、屈折率ｎ、レンズ厚ＬＴに応じて、好適な距離ＥＸの設定範囲を限定できるため、容易に実施の形態１で記述した効果を備えたレンズユニット及びカラープリンタを得ることができる。
【０１０６】
また、前記した実施の形態の説明において、「上」、「下」、「左」、「右」、「前」、「後」といった言葉を使用したが、これらは便宜上であって、レンズユニットを配置する状態における絶対的な位置関係を限定するものではない。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
上記した実施の形態では、本発明を、カラープリンタとしての画像形成装置に採用した例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、複写機、ファクシミリ、ＭＦＰ等の画像処理装置にも利用可能である。またカラープリンタについて説明したが、モノクロプリンタであってもよい。
【符号の説明】
【０１０８】
１  レンズユニット、  ３  ＬＥＤヘッド、  １１  第１レンズ板、  １１ａ  表面、  １１ｂ  裏面、  １２  レンズ面、  １２ａ  面頂点、  １３  レンズ面、  １３ａ  面頂点、  １４  第２レンズ板、  １４ａ  表面、  １４ｂ  裏面、  １５  レンズ面、  １５ａ  面頂点、  １６  レンズ面、  １６ａ  面頂点、  ２１  遮光板、  ２２  開口、  ２３  マスク、  ２４  開口、  ３１  ホルダ、  ３１ａ  上面、  ３２  ＬＥＤアレイ、  ３２ａ  出光面、  ３３  回路基板、  ３４  ＬＥＤ素子、  ３５  ベース、  ４１  感光体ドラム、  ４１ａ  ドラム表面、  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、  ５２  現像装置、  ５３  定着装置、  ６０  給紙カセット、  ６１  給紙ローラ、  ６２  搬送ローラ、  ６３  搬送ローラ、  ６４  搬送ローラ、  ６５  排出ローラ、  ６６  排出部、  ７０  正立等倍像、  ８０  転写ローラ、  ８１  転写ベルト、  ８２  クリーニングブレード、  ９０  カラープリンタ、  ９１  記録用紙、  ９２  トナー像形成部、  ９３  トナー像形成部、  ９４  トナー像形成部、  ９５  トナー像形成部、  １０１  フォトセンサ、  ２０１  スリットセンサ、  ２０２  遮光板、  ２０３  スリット、  ２０４  フォトセンサ。
【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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【図１９】
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