(57)【要約】【課題】ＬＥＤヘッドを用いた光学系には、マイクロレンズを複数配列したレンズアレイを用いるものが知られている。これによると、遮光部材を配置することで収差を持った光線を遮光することができて鮮明な結像を得ることができるが、結像が暗くなってしまう問題があった。【解決手段】レンズ１９を平行に２列に配列した第２レンズ板１４と、レンズ１８を有し、対向する一対のレンズが共通の光軸２５を有するようにこれと対向して配置された第１レンズ板１１と、両レンズ板間に配置され、各一対のレンズに対向する開口２２を備えた遮光板２１とを備え、２列の列間の中心である中心位置から、光軸までの間隔をＰＸＬ、開口２２の開口中心２６までの間隔をＰＸＳとしたとき、ＰＸＬ＜ＰＸＳの関係を有する。【選択図】図８
2019144406.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレンズを、第１の方向に平行に少なくとも２列に配列した第１のレンズアレイと、
前記第１のレンズアレイと対応する配置関係で配置された複数のレンズを有し、該複数のレンズが前記第１のレンズアレイの前記複数のレンズの各々と対向し、それぞれ対向する一対のレンズが対応する光軸を有するように前記第１のレンズアレイに対向して配置された第２のレンズアレイと、
前記第１のレンズアレイと前記第２のレンズアレイの間に配置され、前記光軸方向において、それぞれが前記一対のレンズに対向して配置された複数の第１の開口を備えた第１の遮光部材と
を備え、
前記第１の方向及び前記光軸方向とそれぞれ直交する第２の方向において、前記２列の列間の中心であるアレイ中心位置から前記光軸までの間隔をＰＸＬとし、前記アレイ中心位置から前記第１の開口の開口中心までの間隔をＰＸＳとしたとき、
ＰＸＬ＜ＰＸＳ    
の関係を有することを特徴とするレンズユニット。
【請求項２】
前記第２のレンズアレイを介して前記第１の遮光部材と対向して配置され、前記光軸方向において、それぞれが、前記第２のレンズアレイの各レンズの焦点位置にあって前記一対のレンズに対向して配置された複数の第２の開口を備えた第２の遮光部材を備えたことを特徴とする請求項１記載のレンズユニット。
【請求項３】
前記アレイ中心位置から前記第２の開口の開口中心までの間隔をＰＸＭとしたとき、
ＰＸＭ≦ＰＸＳ      
の関係を有する特徴とする請求項２記載のレンズユニット。
【請求項４】
前記レンズの焦点距離をＦ、前記焦点距離Ｆに対する前記レンズの第１主平面から物体面までの距離の比をｍとしたとき、前記間隔ＰＸＬと前記間隔ＰＸＳとが、
ＰＸＳ・（ｍ−１）／ｍ＜ＰＸＬ＜ＰＸＳ        
の関係を有することを特徴とする請求項２に記載のレンズユニット。
【請求項５】
前記アレイ中心位置から前記第２の開口の開口中心までの間隔をＰＸＭとしたとき、
ＰＸＭ≒ＰＸＳ
の関係を有す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】
前記レンズの焦点距離をＦ、前記焦点距離Ｆに対する前記レンズの第１主平面から物体面までの距離の比をｍとしたとき、前記間隔ＰＸＬと前記間隔ＰＸＳとが、
ＰＸＬ＜ＰＸＳ＜ＰＸＬ・（ｍ＋１）／（ｍ−１）        
の関係を有することを特徴とする請求項２に記載のレンズユニット。
【請求項７】
前記アレイ中心位置から前記第２の開口の開口中心までの間隔をＰＸＭとしたとき、
ＰＸＭ≒ＰＸＬ
の関係を有することを特徴とする請求項６記載のレンズユニット。
【請求項８】
前記第１の開口は、該第１の開口の開口中心を通り、前記第２の方向と直交する仮想面に対して略面対称となる形状を有することを特徴とする請求項１から７までの何れかに記載のレンズユニット。
【請求項９】
前記第２の開口は、該第２の開口の開口中心を通り、前記第２の方向と直交する仮想面に対して略面対称となる形状を有することを特徴とする請求項２から７までの何れかに記載のレンズユニット。
【請求項１０】
前記第１の方向における、前記光軸と該光軸に対向する前記第１の開口の開口中心の間隔をＰＹＤとしたとき、
ＰＹＤ＜（ＰＸＳ−ＰＸＬ）
の関係を有することを特徴とする請求項１から９までの何れかに記載のレンズユニット。
【請求項１１】
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１から１０までの何れか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１２】
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１から１０までの何れか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１３】
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１から１０までの何れか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。
【請求項１４】
読取原稿で反射した光を所定位置に結像するレンズユニットと
前記結像を電気信号に変換する変換手段と
を備え、
前記レンズユニットが、請求項１から１０までの何れかに記載のレンズユニットであることを特徴とする読取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
画像形成装置の露光装置や読取装置の読取ヘッド等の画像形成装置や読取装置の光学系に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数のＬＥＤをアレイに配列したＬＥＤヘッドを用いた電子写真方式の画像形成装置や、複数の受光素子を連続的に配列した受光部に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は、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、この光学系として、マイクロレンズを複数配列したレンズアレイを用いるものが知られている（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２０１２−１８９９１５号公報（第７頁、図４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
レンズの配列間隔と等しく開口を形成した遮光部材を配置することで、結像を形成する光線のうち収差を持った光線を遮光することができて、鮮明な結像を得ることができるが、結像が暗くなってしまう問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によるレンズユニットは、
複数のレンズを、第１の方向に平行に少なくとも２列に配列した第１のレンズアレイと、前記第１のレンズアレイと対応する配置関係で配置された複数のレンズを有し、該複数のレンズが前記第１のレンズアレイの前記複数のレンズの各々と対向し、それぞれ対向する一対のレンズが対応する光軸を有するように前記第１のレンズアレイに対向して配置された第２のレンズアレイと、前記第１のレンズアレイと前記第２のレンズアレイの間に配置され、前記光軸方向において、それぞれが前記一対のレンズに対向して配置された複数の第１の開口を備えた第１の遮光部材とを備え、
前記第１の方向及び前記光軸方向とそれぞれ直交する第２の方向において、前記２列の列間の中心であるアレイ中心位置から前記光軸までの間隔をＰＸＬとし、前記アレイ中心位置から前記第１の開口の開口中心までの間隔をＰＸＳとしたとき、
ＰＸＬ＜ＰＸＳ    
の関係を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明のレンズユニットによれば、結像を形成する光線のうち収差を持った光線を遮光し、且つ遮光量を抑制できるため、鮮明で明るい結像を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】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。
【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】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８】図７に示すＢ−Ｂ断面図である。
【図９】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１０】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１１】実施の形態１において、間隔ＰＸＬと間隔ＰＸＳ（＝ＰＸＭ）との最適範囲の説明に供する図である。
【図１２】実施の形態１において、間隔ＰＸＬと間隔ＰＸＳ（＝ＰＸＭ）との最適範囲の説明に供する図である。
【図１３】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とを模式的に示す斜視図である。
【図１４】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とを模式図に示す斜視図である。
【図１５】実施の形態１において、実施例１及び比較例１，２のＬＥＤヘッドを試験試料として用意して行った照度分布試験（１）の試験結果を示すグラフである。
【図１６】実施の形態１において、照度分布試験（２）の試験結果を示すグラフであり、（ａ）は各位置で測定した照度分布の平均を示したグラフであり、（ｂ）は、照度分布の中の最大値と最小値の差であるＰＶ値を算出して示したグラフである。
【図１７】実施の形態１において、ビーム径測定試験の試験結果を示すグラフである。
【図１８】実施の形態２のレンズユニットの断面図で、実施の形態１のレンズユニットの断面を示す図８の断面図と同位置での断面を示す。
【図１９】実施の形態２において、間隔ＰＸＬ（＝ＰＸＭ）と間隔ＰＸＳとの最適範囲の説明に供する図である。
【図２０】実施の形態２において、間隔ＰＸＬ（＝ＰＸＭ）と間隔ＰＸＳとの最適範囲の説明に供する図である。
【図２１】実施の形態２の構成が適用されたＬＥＤヘッドを試験試料として用意して行った照度分布試験（３）の試験結果を示すグラフである。
【図２２】本発明に基づく実施の形態３のスキャナの要部構成を示す要部構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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加される。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。
【００１３】
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、これ等の詳しい説明を省略する。
【００１４】
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に示すカラープリンタ９０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。
【００１５】
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。
【００１６】
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長尺状の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の長さをＷＥとする。
【００１７】
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。
【００１８】
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（Ｘ軸方向）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を外挿した直線上に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、更に後述するレンズユニット１の各レンズの光軸２５（図７参照）の方向が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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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の各レンズの光軸方向（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、１２００ｄｐｉ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）１２００個配置されている。即ち、ＬＥＤ素子３４の配列ピッチＰＤは、０．０２１１６７ｍｍ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。
【００２３】
次に本実施の形態のレンズユニット１の構成について説明する。
【００２４】
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２の遮光部材としてのマスク２３、第２のレンズアレイとしての第１レンズ板１１、第１の遮光部材としての遮光板２１、及び第１のレンズアレイとしての第２レンズ板１４が、Ｚ軸方向に順次配置されている。
【００２５】
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には複数の第１の開口としての開口２２が２列に配列され、マスク２３には複数の第２の開口としての開口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、略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。
【００２６】
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７）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。
【００２７】
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る。図６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。
【００２８】
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）において幅方向中心ＣＬから間隔ＰＸＬ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ＲＬ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。
【００２９】
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）及び第１レンズ板１１の幅方向（Ｘ軸方向）において、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配置されている。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１８の表裏面を形成しているものとして説明する。
尚、レンズ面１２とレンズ面１３とは、後述するように表面形状が異なっている。  
【００３０】
一方、第１レンズ板１１とは対照的に、第２レンズ板１４の裏面１４ｂには第１レンズ板１１の表面１１ａのレンズ面１２と同形状のレンズ面１６が同位置に配列され、第２レンズ板１４の表面１４ａには第１レンズ板１１の裏面１１ｂのレンズ面１３と同形状のレンズ面１５が同位置に配列されている。即ち、第２レンズ板１４と第１レンズ板１１とは同形状であり、例えばＺ軸方向において、第２レンズ板１４と第１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ている。ここでは、対向する表裏の一対のレンズ面１５，１６が１つのレンズ１９の表裏面を形成しているものとして説明する。
【００３１】
従って、第１レンズ板１１の各レンズ１８と、この各レンズ１８とそれぞれ対応して配置される第２レンズ板１４の各レンズ１９とは、それぞれが対を成して共通の光軸２５（図８）を有する。尚、ここでの光軸２５は、後述する図８に示すように、対向する一対のレンズ１８，１９の各面頂点１２ａ，１３ａ，１５ａ，１６ａを通ってＺ軸に平行な軸としている。
【００３２】
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。また第１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。
【００３３】
図７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８は、図７に示すＢ−Ｂ断面図である。
【００３４】
図７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。
【００３５】
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７又は図８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、第２レンズ板１４の裏面１４ｂの各レンズ面１６、及び第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。
【００３６】
図７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までの距離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。
【００３７】
図８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、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、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、及び第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のＸ軸方向の位置、即ち光軸２５のＸ軸方向の位置は、ＬＥＤアレイ３２の幅方向中心ＣＬから両側に間隔ＰＸＬだけ離れた位置にある。
【００３８】
また、遮光板２１の開口２２の開口中心２６のＸ軸方向の位置は、ＬＥＤアレイ３２の幅方向中心ＣＬから両側に間隔ＰＸＳだけ離れた位置にあり、マスク２３の開口２４の開口中心２７のＸ軸方向の位置は、ＬＥＤアレイ３２の幅方向中心ＣＬから両側に間隔ＰＸＭ（図９）だけ離れた位置にある。但し、本実施の形態では、間隔ＰＸＭが間隔ＰＸＳと等しく設定され、
ＰＸＭ＝ＰＸＳ
となっている。
【００３９】
またここでは、図７に示すように、一対のレンズ１８，１９に共通の光軸２５と、各光軸２５に対応して配置される遮光板２１の開口２２の開口中心２６（図１０）及びマスク２３の開口２４の開口中心２７（図９）の、Ｙ軸の方向の位置が一致するように配置されている。言い換えると、光軸２５を通ってＹ軸方向と直交する仮想平面４０上に、各光軸２５に対応して配置される開口２２の開口中心２６及び開口２４の開口中心２７が位置するように構成されている。
【００４０】
尚、前記したように、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の幅方向における幅方向中心ＣＬ上に位置している。
【００４１】
図９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１０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９、図１０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９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の配列間隔はＰＹであり、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）の幅方向中心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ＰＸＭ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、すり鉢状の開口部の底面に相当している。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１０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の配列間隔はＰＹであり、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）の幅方向中心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ＰＸＳ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、開口半径ＲＡ３で円筒形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】
尚、ここでは、前記したように、間隔ＰＸＭと間隔ＰＸＳとが等しく設定されている。
【００４５】
以上の各構成を踏まえて、レンズユニット１は、図８に示すように、Ｘ軸方向において、マスク２３の各開口２４の中心及び遮光板２１の開口２２の中心位置と、それぞれが対向するレンズ１８，１９の光軸位置とが異なるように構成されるが、これについては後で詳細に説明する。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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が任意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。
【００５１】
図７、図８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Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３等は、各経路を経てドラム表面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Ｒ４は、例えば図７に示す経路を経てドラム表面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の略中間の位置に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。尚、図７，８において、光線Ｒ１、Ｒ４は、主光線を示している。
【００５２】
図７において、主光線Ｒ１は、レンズ光軸近傍のＬＥＤ素子３４から発せられる光線であり、主光線Ｒ４は、レンズ光軸から離れたＬＥＤ素子３４から発せられる光線である。ここでのレンズユニット１は、主光線Ｒ１、Ｒ４が、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と間で光軸と平行となるテレセントリックの構成となっている。
【００５３】
２枚のレンズを対向して配置したレンズユニット１で、光学系の中間でテレセントリックの構成となるのは、２枚のレンズがほぼ同形状で、物体から１枚目のレンズ１８までの距離ＬＯと２枚目のレンズ１９から結像（受光面）までの距離ＬＩがほぼ等しい構成のときである。
【００５４】
図８において、ＬＥＤ素子３４から発せられる主光線Ｒ１と他の光線Ｒ２、Ｒ３とは、同図に示す経路をたどる。上記したように、ここでのレンズユニット１はテレセントリックの構成となっているため、主光線Ｒ１が、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と間で光軸と平行となっている。
【００５５】
図９、図１０に示すように、マスク２３の開口２４と遮光板２１の開口２２は、円形であり、一方図７、図８に示すように、ＬＥＤ素子３４から発せられた光線は、主光線Ｒ１を中心に円形に広がってレンズ１８，１９に入射する。従って、開口２２と開口２４とは、共に円形であることによって、円形に広がった光線の、収差の大きい周辺部の光線を遮光して収差の少ない光線を透過するため、開口形状が円形でない場合に比べ、明るい結像を形成できる。
【００５６】
図１１、図１２は、本実施の形態において、第１レンズ板１１にそれぞれ２列に形成された複数のレンズ１８の光軸の、Ｘ軸方向における幅方向中心ＣＬからの間隔ＰＸＬと、マスク２３の開口２４の開口中心及び遮光板２１の開口２２の開口中心の、Ｘ軸方向における幅方向中心ＣＬからの間隔ＰＸＳ（＝ＰＸＭ）との最適範囲の説明に供する図である。これらの図を参照しながら、間隔ＰＸＬ及び間隔ＰＸＳ（＝ＰＸＭ）の最適範囲について説明する。
【００５７】
図１１は、ＬＥＤ素子３４から出射した主光線Ｒ１が、遮光板２１の円形の開口２２の開口中心２６（図１０）を通る条件を示している。第１レンズ板１１のレンズ１８の焦点距離をＦとし、焦点距離Ｆに対する、このレンズ１８の主平面２７から物体面までの距離の比をｍとすると、物体面から主平面２７までの距離は、（ｍ×Ｆ）となる。ここでの主平面２７は、２８を物焦点（第１焦点）、Ｆを前側焦点距離としたときの第１主平面である。開口２４を有するマスク２３は、第１レンズ板１１のレンズ１８の主平面２７から、Ｚ軸方向において、焦点距離Ｆ隔てて配置される。
【００５８】
図１１の設定条件では、主光線Ｒ１が開口２２の開口中心２６（図１０）を通るので、この開口２２では、遮光される光線が最も少なくなるが、一方マスク２３の開口２４では、主光線Ｒ１が開口２４の周辺部を通るので、開口２４の中心付近を通る場合に比べ、マスク２３で遮光される光線が多くなる。
【００５９】
図１２は、ＬＥＤ素子３４から出射した主光線Ｒ１が、マスク２３の円形の開口２４の開口中心２７（図９）を通る条件を示している。物体面から主平面２７までの距離は、（ｍ×Ｆ）となっている。ここで主平面は、第１主平面である。
【００６０】
図１２の設定条件では、主光線Ｒ１が開口２４の開口中心２７を通るので、この開口２４では、遮光される光線が最も少なくなるが、一方遮光板２１の開口２２では、主光線Ｒ１が開口２２の周辺部を通るので、開口２２の中心付近を通る場合に比べ、遮光板２１で遮光される光線が多くなる。
【００６１】
尚、本実施の形態のレンズユニット１のように、Ｘ軸方向において、レンズの光軸２５から遮光板２１の開口２２の開口中心２６（図１０）をずらして配置する場合は、開口２２の形状は、開口２２の開口中心２６を通り、Ｘ軸方向と直交する仮想平面３９（図８）を中心として面対称形状とすることが好ましい。遮光板２１によって、効率的にレンズからの光を遮光・透過することができ、高い効果が得られるためである。またＸ軸方向において、レンズの光軸２５からマスク２３の開口２４の開口中心２７（図９）をずらして配置する場合も同様である。ここでは、開口２２，２４の形状を、最も高い効果が得られる円形状としたが、例えば、楕円形状としても良い。
【００６２】
本実施の形態のレンズユニット１は、遮光板２１の開口２２とマスク２３の開口２４とが、図１１の条件と図１２の条件との間の位置を取る構成を有するもので、例えば、比較例とする図１２の、ＰＸＬ＝ＰＸＳ（＝ＰＸＭ）とする構成のレンズユニットに比べて、遮光板２１とマスク２３とで遮光される光線を少なくすることができ、明るい結像を形成することが出来る。
【００６３】
以下にその理由となる、本実施の形態のレンズユニット１の構成、及び試験結果について更に説明する。尚、ここでは前記したように、間隔ＰＸＳと間隔ＰＸＭとが等しく設定される。
【００６４】
図１１の設定条件では、間隔ＰＸＬと間隔ＰＸＳとは、
ＰＸＬ／ＰＸＳ＝（ｍ−１）／ｍ
の関係となり、更に次式
ＰＸＬ＝ＰＸＳ・（ｍ−１）／ｍ        （１）
ＰＸＳ＝ＰＸＬ・ｍ／（ｍ−１）
の関係となり、
図１２の設定条件では、間隔ＰＸＬと間隔ＰＸＳとは、次式
ＰＸＬ＝ＰＸＳ                    （２）
の関係となっている。
【００６５】
従って、主光線Ｒ１が、開口２２の中心を通る図１１の設定条件から開口２４の中心を通る図１２の設定条件までの、開口２２及び開口２４とレンズ１８との相対的な移動範囲は、次式
ＰＸＳ・（ｍ−１）／ｍ＜ＰＸＬ＜ＰＸＳ      （３）
或いは    ＰＸＬ＜ＰＸＳ＜ＰＸＬ・ｍ／（ｍ−１）
の関係となる。
【００６６】
後述する試験で示すように、例えばｍ＝３の場合、
（２／３）・ＰＸＳ＜ＰＸＬ＜ＰＸＳ      （４）
或いは    ＰＸＬ＜ＰＸＳ＜ＰＸＬ・３／２
の関係となる。
更に、本実施の形態の構成において、例えばＰＸＳ＝０．９２ｍｍとした場合、ＰＸＬの設定範囲は、
０．６１（ｍｍ）＜ＰＸＬ＜０．９２（ｍｍ）    （５）
となる。
【００６７】
次に、間隔ＰＸＬの数値の違い（ＰＸＳ＝０．９２ｍｍ）による結像部の光量の変化を調べるため、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光量評価試験について説明する。
【００６８】
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６，７，９，１０参照）の寸法を列記したものである。尚、試験のため比較例として用意した試験試料のレンズユニットも表１の寸法を有するものである。
【００６９】
【表１】
2019144406.tif 000003
【００７０】
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ＬＥＤヘッド３と、比較例の試験試料として用いるＬＥＤヘッドの、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。尚、ここでは、実施の形態１のレンズユニット１と比較例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は、同一である。
【００７１】
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。
【００７２】
【表２】
2019144406.tif 000004
【００７３】
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アペルＡＰＬ５５１３ＴＬ（三井化学社製、アペルは三井化学社の登録商標）で作成した。この素材の、ＬＥＤ素子３４の波長７７０ｎｍにおける屈折率ｎは、温度２５℃で
ｎ＝１．５３７３
である。
【００７４】
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。尚、実施の形態１及び比較例の試験試料として用意したレンズユニットの焦点距離Ｆは、１．１６６２ｍｍである。バックフォーカスは、０．６２６３ｍｍで、レンズ面から主平面２７（第１主平面）までの距離は０．５３９９ｍｍである。
【００７５】
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１３と図１４を参照しながら説明する。図１３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３０１とを模式的に示す斜視図であり、図１４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３５１とを模式図に示す斜視図である。  
【００７６】
先ず、照度を測定するための光像測定機について図１３を参照しながら説明する。図１３において、光像測定機のフォトセンサ３０１は、ＬＥＤヘッド３のレンズユニット１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３０１の移動とＬＥＤヘッド３の発光を制御し、フォトセンサ３０１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３０１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。
【００７７】
以上の構成において、照度を測定する場合、光像測定機は、ＬＥＤヘッド３のＬＥＤ素子３０を１ドットずつ、同一電流値で点灯させ、光量をフォトセンサ３０１で測定する。
【００７８】
次に、ビーム径を測定するための光像測定機について図１４を参照しながら説明する。図１４において、光測定機のスリットセンサ３５１は、スリット３０３が形成された遮光板３０２とフォトセンサ３０１で構成されている。遮光板３０２は、スリット３０３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）となるように形成されている。スリット３０３を通過した光線はフォトセンサ３０１で電気信号に変換される。
【００７９】
このため光像測定機は、スリットセンサ３５１の移動とＬＥＤヘッド３の発光を制御し、スリットセンサ３５１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。
【００８０】
次にビーム径の測定に用いた光像測定機の動作について、図１３と図１４を参照しながら説明する。
【００８１】
光像測定機は、先ず図１３に示すフォトセンサ３０１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３０１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。
【００８２】
次に光像測定機は、図１４に示すスリットセンサ３５１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３５１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。
【００８３】
次に試験結果について説明する。
【００８４】
図１５は、次の実施例１及び比較例１，２のＬＥＤヘッドを試験試料として用意して行った照度分布試験（１）の試験結果を示すグラフである。
比較例１のＬＥＤヘッドは、
間隔ＰＸＳ＝０．９２ｍｍ、間隔ＰＸＬ＝０．９２ｍｍ、
実施例１のＬＥＤヘッドは、
間隔ＰＸＳ＝０．９２ｍｍ、間隔ＰＸＬ＝０．７６ｍｍ、
比較例２のＬＥＤヘッドは、
間隔ＰＸＳ＝０．９２ｍｍ、間隔ＰＸＬ＝０．６１ｍｍ、
であり、
各ＬＥＤヘッドのその他の構成は、前記した本実施の形態のＬＥＤヘッド３と同一である。尚、図１１，１２に示すように、間隔ＰＸＬは、Ｘ軸方向における幅方向中心ＣＬからのレンズ１８の間隔であり、間隔ＰＸＳは、Ｘ軸方向における幅方向中心ＣＬからの開口２２，２４の間隔である。
【００８５】
照度分布試験（１）では、実施例１、比較例１，２のＬＥＤヘッドによる照度を、図１３に示す光像測定機で照度測定するもので、図１３に示すフォトセンサ３０１を、あるレンズの中心軸を基準（Ｙ＝０）に、隣接するレンズの中心軸まで移動させながら、各位置での結像の照度を測定した。図１５のグラフは、その測定結果を示すグラフである。
【００８６】
図１５のグラフにおいて、縦軸に照度をとり、横軸にフォトセンサ３０１の移動位置を示している。従って、−０．６ｍｍ、０．０ｍｍ、０．６ｍｍの位置が、レンズ１８（図１１）の中心軸に近い結像の照度を示し、−０．３ｍｍ、０．３ｍｍの位置は隣り合うレンズの境界に位置する結像の照度を示す。尚、ここでのレンズ１８の配列方向（Ｙ軸方向）における配列間隔ＰＹ（図６）は、ＰＹ＝０．６ｍｍである。尚、ＬＥＤ素子３４の配列ピッチＰＤは、０．０２１１６７ｍｍであるため、各レンズ間に約２８個程度のＬＥＤ素子３４が配列されている。
【００８７】
また、上記不等式（５）で明らかなように、実施例１のＬＥＤヘッドは、本実施の形態１の構成が適用されたＬＥＤヘッドであり、比較例（２）のＬＥＤヘッドは、図１１の設定条件に基づく不等式（３）の左辺の条件に該当し、比較例１のＬＥＤヘッドは、図１２の設定条件に基づく不等式（３）の右辺の条件に該当する。尚、ここではｍ＝３としている。
【００８８】
図１５の測定グラフに示すように、実施例１のＬＥＤヘッドは、比較例１や比較例２のＬＥＤヘッドに比べて明るい結像が形成されており、照度分布の中の最大値と最小値の差であるＰＶ値も、比較例１，２に比べて小さくなっている。
【００８９】
図１６は、試験試料として
間隔ＰＸＳ＝０．９２ｍｍ
０．６１（ｍｍ）＜ＰＸＬ＜０．９１（ｍｍ）
Ｍ＝３
とする、本実施の形態１の構成が適用されたＬＥＤヘッドを試験試料として用意して行った照度分布試験（２）の試験結果を示すグラフである。
【００９０】
照度分布試験（２）では、上記したＬＥＤヘッドによる照度を、図１３に示す光像測定機で照度測定するもので、試験試料毎に、照度分布試験（１）と同様にフォトセンサ３０１を、あるレンズの中心軸を基準に、隣接するレンズの中心軸まで移動させながら各位置での結像の照度を測定した。図１６（ａ）の測定グラフは、各位置で測定した照度分布の平均を示したグラフであり、図１６（ｂ）は、照度分布の中の最大値と最小値の差であるＰＶ値を算出して示したグラフであり、横軸に試験試料の間隔ＰＸＬをとっている。
【００９１】
図１６（ａ）の測定グラフに示すように、ＰＸＬ値が０．６１ｍｍ〜０．９２ｍｍの範囲のＬＥＤヘッドを試験試料とした場合、照度は、その範囲の略中央値で最大となり、ここを境に中央値から離間するにつれて照度が低下する分布を示し、図１６（ｂ）の測定グラフに示すように、ＰＶ値は、その範囲の略中央値で最小となり、ここを境に中央値から離間するにつれてＰＶ値が増加する分布を示している。
【００９２】
図１７は、試験試料として
間隔ＰＸＳ＝０．９２ｍｍ
０．６１（ｍｍ）＜間隔ＰＸＬ＜０．９１（ｍｍ）
Ｍ＝３
とする、本実施の形態１の構成が適用されたＬＥＤヘッドを試験試料として用意して行ったビーム径測定試験の試験結果を示すグラフである。
【００９３】
ビーム径測定試験では、上記したＬＥＤヘッドによるビーム径を、図１４に示す光像測定機により前記した測定方法で測定した。図１７の測定グラフは、その測定結果を示すもので、横軸に試験試料の間隔ＰＸＬをとっている。
【００９４】
図１７の測定グラフに示すように、ＰＸＬ値が０．６１ｍｍ〜０．９２ｍｍの範囲のＬＥＤヘッドを試験試料とした場合、ビーム径は、その範囲内で殆んど変化せずに、略２４μｍ程度であった。
【００９５】
以上のように、本実施の形態のレンズユニットによれば、結像を形成する光線のうち収差を持った光線を遮光し、且つ遮光量を抑制できるため、鮮明で明るい結像を得ることができる。
【００９６】
実施の形態２．
図１８は、本発明に基づく実施の形態２のレンズユニット２０１の断面図で、実施の形態１のレンズユニット１の断面を示す図８の断面図と同位置での断面を示す。
【００９７】
レンズユニット２０１を採用するカラープリンタが、前記した図８に示す実施の形態１のレンズユニット１を採用するカラープリンタと主に異なる点は、間隔ＰＸＬと間隔ＰＸＳの相対的な位置関係である。従って、このレンズユニット２０１を採用するカラープリンタが、前記した実施の形態１のカラープリンタ９０（図１）と共通する部分には同符号を付して、或いは図面を省いて説明を省略し、異なる点を重点的に説明する。尚、本実施の形態のカラープリンタの要部構成は、レンズユニット以外において図１に示す実施の形態１のカラープリンタの要部構成と共通するため、必要に応じて図１を参照する。
【００９８】
図１８に示すように、本実施の形態のレンズユニット２０１においては、マスク２３の開口２４の、Ｘ軸方向におけるＬＥＤアレイ３２の幅方向中心ＣＬからの間隔ＰＸＭを、同方向におけるレンズ１９の面頂点１６ａ，１５ａ及びレンズ１８の面頂点１３ａ，１２ａの間隔ＰＸＬ、即ち光軸２５の間隔と等しく
ＰＸＭ＝ＰＸＬ  
設定し、遮光板２１の開口２２を、Ｘ軸方向におけるＬＥＤアレイ３２の幅方向中心ＣＬからの間隔ＰＸＳの位置に形成している。
【００９９】
図１９、図２０は、本実施の形態において、第１レンズ板１１にそれぞれ２列に形成された複数のレンズ１８の光軸及びマスク２３の開口２４の開口中心の、Ｘ軸方向における幅方向中心ＣＬからの間隔ＰＸＬ（＝ＰＸＭ）と、遮光板２１の開口２２の開口中心の、Ｘ軸方向における幅方向中心ＣＬからの間隔ＰＸＳとの最適範囲の説明に供する図である。これらの図を参照しながら、間隔ＰＸＬ（＝ＰＸＭ）及び間隔ＰＸＳの最適範囲について説明する。
【０１００】
図１９は、ＬＥＤ素子３４から出射した主光線Ｒ１が、遮光板２１の円形の開口２２の開口中心２６（図１０）を通る条件を示している。第１レンズ板１１のレンズ１８の焦点距離をＦとし、焦点距離Ｆに対する、このレンズ１８の主平面２７から物体面までの距離の比をｍとすると、物体面から主平面２７までの距離は、（ｍ×Ｆ）となる。ここで主平面２７は第１主平面である。開口２４を有するマスク２３は、第１レンズ板１１のレンズ１８の主平面２７から、Ｚ軸方向において、焦点距離Ｆ隔てて配置される。
【０１０１】
図１９の設定条件では、主光線Ｒ１が開口２２の開口中心２６（図１０）を通るので、この開口２２では、遮光される光線が最も少なくなり、またマスク２３の開口２４においても、主光線Ｒ１が開口２４の中心を通るので、この開口２４でも、遮光される光線が最も少なくなる。図１９の設定条件における、間隔ＰＸＳと間隔ＰＸＬの値の差をＸＤ１とする。  
【０１０２】
図２０は、間隔ＰＸＳと間隔ＰＸＬの値の差が（２×ＸＤ１）となる設定条件を示している。このとき、主光線Ｒ１は、遮光板２１の円形の開口２２の周辺部を通るので、主光線Ｒ１が開口２２の中心付近を通る場合に比べて遮光板２１で遮光される光線は多くなり、間隔ＰＸＳと間隔ＰＸＬとが等しい前記した図１２の設定条件と結像の明るさが略等しくなる。
【０１０３】
本実施の形態のレンズユニット２０１は、遮光板２１の開口２２が、図１２の設定条件と図２０の設定条件との間の位置を取る構成を有するもので、例えば、比較例とする図１２の、ＰＸＬ＝ＰＸＳとする構成のレンズユニットに比べて、遮光板２１で遮光される光線を少なくすることができ、明るい結像を形成することが出来る。
【０１０４】
以下にその理由となる、本実施の形態のレンズユニット２０１の構成、及び試験結果について更に説明する。尚、ここでは前記したように、間隔ＰＸＬと間隔ＰＸＭとが等しく設定される。
【０１０５】
遮光板２１の開口２２が、図１２の設定条件と図２０の設定条件との間に位置するための間隔ＰＸＳの範囲は、次式
ＰＸＬ＜ＰＸＳ＜ＰＸＬ＋２×ＸＤ１        （６）
の関係となる。
図１９の設定条件によれば、差ＸＤ１と間隔ＰＸＬとは、
ＸＤ１／ＰＸＬ＝１／（ｍ−１）
となり、更に次式
ＸＤ１＝ＰＸＬ／（ｍ−１）          （７）
の関係となる。
従って、式（６）は、
ＰＸＬ＜ＰＸＳ＜ＰＸＬ・（ｍ＋１）／（ｍ−１）  （８）
となる。
【０１０６】
後述する試験で示すように、例えばｍ＝３の場合、
ＰＸＬ＜ＰＸＳ＜２・ＰＸＬ                      （９）
の関係となる。
更に、本実施の形態の構成において、例えばＰＸＬ＝０．９２ｍｍとした場合、ＰＸＬの設定範囲は、
０．９２（ｍｍ）＜ＰＸＳ＜１．８４（ｍｍ）      （１０）
となる。
【０１０７】
尚、ここでは、ＰＸＭ＝ＰＸＬであるため、例えば上式（９）を
ＰＸＭ＜ＰＸＳ＜２・ＰＸＭ                      （１１）
としてもよい。
【０１０８】
次に、間隔ＰＸＳの数値の違い（ＰＸＬ＝０．９２ｍｍ）による結像部の光量の変化を調べるため、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光量評価試験について説明する。
【０１０９】
試験試料として用意した本発明による実施の形態２のＬＥＤヘッド３のレンズユニット２０１及び比較例のレンズユニットの各部（図６，７，９，１０参照）の寸法は、実施の形態１で各部の寸法を示した表１の数値と同一である。
【０１１０】
各レンズ面は、回転非球面形状で、表３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２０１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２のレンズユニット２０１と、比較例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。
【０１１１】
【表３】
2019144406.tif 000005
【０１１２】
尚、実施の形態２及び比較例の試験試料として用意したレンズユニットの焦点距離Ｆは、１．２０１７ｍｍである。バックフォーカスは、０．８２１７ｍｍで、レンズ面から主平面２７（第１主平面）までの距離は０．３８００ｍｍである。
【０１１３】
図２１は、試験試料として
間隔ＰＸＬ＝０．９２ｍｍ
０．９２（ｍｍ）＜ＰＸＳ＜１．８４（ｍｍ）  
Ｍ＝３
とする、本実施の形態２の構成が適用されたＬＥＤヘッドを試験試料として用意して行った照度分布試験（３）の試験結果を示すグラフである。
【０１１４】
照度分布試験（３）では、上記したＬＥＤヘッドによる照度を、図１３に示す光像測定機で照度測定するもので、試験試料毎に、前記した照度分布試験（１）と同様にフォトセンサ３０１を、あるレンズの中心軸を基準に、隣接するレンズの中心軸まで移動させながら各位置での結像の照度を測定した。図２１の測定グラフは、各位置で測定した照度分布の平均を示したグラフである。
【０１１５】
尚、図２１において、横軸は、間隔ＰＸＳを、上式（６）に従って間隔ＰＸＬと差ＸＤ１とで示し、縦軸は、図１２に示す設定条件である、レンズ１８の間隔ＰＸＬと開口２２の間隔ＰＸＳが等しい、ＰＸＬ＝ＰＸＳの時の照度を１００％として、測定された照度を比で示している。
【０１１６】
図２１の測定グラフに示すように、図１９の測定条件である
ＰＸＳ＝ＰＸＬ十ＸＤ１
のとき、即ち、ＬＥＤ素子３４から出射した主光線Ｒ１が、遮光板２１の円形の開口２２の開口中心２６（１０）を通るときに、結像の照度が最も高くなり、図２０の測定条件である
ＰＸＳ＝ＰＸＬ十２×ＸＤ１
のとき、間隔ＰＸＳと間隔ＰＸＬとが等しい前記した図１２の設定条件の時と略等しい照度となる。
【０１１７】
尚、実施の形態１及び２では、図７に示すように、一対のレンズ１８，１９に共通の光軸２５と、各光軸２５に対応して配置される遮光板２１の開口２２の開口中心２６（図１０）及びマスク２３の開口２４の開口中心２７（図９）の、Ｙ軸の方向の位置が一致するように配置されているが、これに限定されるものではない。
【０１１８】
即ち、光軸２５と、各光軸２５に対応して配置される遮光板２１の開口２２の開口中心２６のＹ軸の方向の差、及び光軸２５と、各光軸２５に対応して配置されるマスク２３の開口２４の開口中心２７（図９）のＹ軸の方向の差、言い換えると、光軸２５を通ってＹ軸方向と直交する仮想平面４０と、開口２２の開口中心２６及び開口２４の開口中心２７の間隔をＰＹＤとしたとき、
ＰＹＤ＜（ＰＸＳ−ＰＸＬ）            （１２）
の関係で設定してもよい。
【０１１９】
間隔ＰＹＤは、ゼロに近いほどバランスよく、効率的にレンズからの光を遮光・透過することができるが、発明者らの試験結果によれば、上式１２の関係を保つことによって、良好な照度結果を得ることができた。
【０１２０】
以上のように、本実施の形態のレンズユニットによれば、結像を形成する光線のうち収差を持った光線を遮光し、且つ遮光量を抑制できるため、鮮明で明るい結像を得ることができる。
【０１２１】
実施の形態３．  
図２２は、本発明に基づく実施の形態３の読取装置としてのスキャナの要部構成を示す要部構成図である。同図に示すスキャナ５００は、原稿６００の電子データを生成するものである。
【０１２２】
スキャナ５００内において、読取ヘッド４００は、レール５０３上で移動可能に配置され、原稿台５０２上に配置された原稿６００の表面で反射した光線を取り込んで電子データに変換する。原稿台５０２は、可視光線を透過する素材で構成され、照明装置としてのランプ５０１は、発せられた光線が原稿６００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る。複数の滑車５０４により張架され、所定箇所で読取ヘッド４００と結合する駆動ベルト５０５は、モータ５０６で駆動され、読取ヘッド４００をレール５０３に沿って移動する。
【０１２３】
ミラー４０２は、原稿６００で反射した光線の光路をレンズユニット１に向けて反射し、レンズユニット１は、原稿６００の結像を形成する。変換手段としてのラインセンサ４０１は、略直線に配置された複数の受光素子で構成され、原稿６００の結像を電気信号に変換する。尚、図２２中のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各方向は、レンズユニット１の光軸方向をＺ軸方向とし、レンズユニット１の幅方向をＸ軸方向とし、これら両方向と直交する方向をＹ軸方向としている。ラインセンサ４０１の複数の受光素子は、ここではＹ軸方向に配置されている。
【０１２４】
前記した図７は、ここでのレンズユニット１を、図２２のＸ軸のマイナス側からみた断面図に相当する。本実施の形態においては、レンズユニット１の物体面に相当する出光面３２ａが原稿６００となり、結像面に相当するドラム表面４１ａがラインセンサ４０１となるように配置される。本実施の形態のレンズユニット１自体は、前記した実施の形態１で説明したレンズユニット１と同構成のものである。また、本実施の形態においては、ラインセンサ４０１は１２００ｄｐｉの解像度で、受光素子が１インチ当たり（１インチは約２５．４ｍｍ）１２００個配置され、配列間隔が０．０２１１７ｍｍである。  
【０１２５】
以上の構成において、スキャナ５００の動作について説明する。
【０１２６】
ランプ５０１が点灯すると、光線が原稿６００で反射され、読取ヘッド４００内に取り込まれる。読取ヘッド４００は、ランプ５０１と共に、モータ５０６により駆動される駆動ベルト５０５によって原稿６００と平行に移動し、原稿全面から反射した光線を取り込む。このとき原稿６００で反射された光線は、図１３に示すように、原稿台５０２を透過し、ミラー４０２によって光路が折り曲げられ、レンズユニット１に入射する。原稿６００の結像は、レンズユニット１によりラインセンサ４０１上に形成され、ラインセンサ４０１は原稿６００の結像を電気信号に変換する。
【０１２７】
以上のように、本実施の形態のスキャナによれば、結像を形成する光線のうち収差を持った光線を遮光し、且つ遮光量を抑制できるレンズユニットを使用するため、鮮明で明るい結像を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２８】
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や、スキャナとしての読取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】
【０１２９】
１  レンズユニット、  ３  ＬＥＤヘッド、  １１  第１レンズ板、  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、  １５  レンズ面、  １５ａ  面頂点、  １６  レンズ面、  １６ａ  面頂点、  １８  レンズ、  １９  レンズ、  ２１  遮光板、  ２２  開口、  ２３  マスク、  ２４  開口、  ２５  光軸、  ２６  開口中心、  ２７  開口中心、  ３１  ホルダ、  ３２  ＬＥＤアレイ、  ３２ａ  出光面、  ３３  回路基板、  ３４  ＬＥＤ素子、  ３５  ベース、  ３６  シール部材、  ３９  仮想平面、  ４０  仮想平面、  ４１  感光体ドラム、  ４１ｂ  回転軸中心、  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、９０  カラープリンタ、  ９１  記録用紙、  ９２〜９５  トナー像形成部、  ２０１  レンズユニット、  ３０１  フォトセンサ、  ３０２  遮光板、  ３０３  スリット、  ３５１  スリットセンサ、  ４００  読取ヘッド、  ４０１  ラインセンサ、  ４０２  ミラー、  ５００  スキャナ、  ５０１  ランプ、  ５０２  原稿台、  ５０３  レール、  ５０４  滑車、  ５０５  駆動ベルト、  ５０６  モータ、  ６００  原稿。
【図１】
2019144406.tif 000006
【図２】
2019144406.tif 000007
【図３】
2019144406.tif 000008
【図４】
2019144406.tif 000009
【図５】
2019144406.tif 000010
【図６】
2019144406.tif 000011
【図７】
2019144406.tif 000012
【図８】
2019144406.tif 000013
【図９】
2019144406.tif 000014
【図１０】
2019144406.tif 000015
【図１１】
2019144406.tif 000016
【図１２】
2019144406.tif 000017
【図１３】
2019144406.tif 000018
【図１４】
2019144406.tif 000019
【図１５】
2019144406.tif 000020
【図１６】
2019144406.tif 000021
【図１７】
2019144406.tif 000022
【図１８】
2019144406.tif 000023
【図１９】
2019144406.tif 000024
【図２０】
2019144406.tif 000025
【図２１】
2019144406.tif 000026
【図２２】
2019144406.tif 000027