(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレンズが略直線状に配列された第１と第２のレンズ列の、レンズ配列方向を共に第１の方向とし、前記第１の方向と直交する方向であって、前記第１と第２のレンズ列の幅方向を第２の方向としたとき、前記第１と前記第２のレンズ列の前記第２の方向における略中心に、前記各レンズの光軸が位置し、該光軸が前記第１の方向及び前記第２の方向に直交する第３の方向となるように形成したレンズアレイにおいて、
第１と第２のレンズ列の間に、中心振り分けで形成された境界領域と、
前記レンズにそれぞれ連続して形成され、前記境界領域で互いに対向して配置される境界部と
を有し、
前記第１のレンズ列のレンズと前記第２のレンズ列のレンズは、千鳥状に配置され、
前記第１のレンズ列側に位置する前記境界部と第２のレンズ列側に位置する前記境界部が前記境界領域で交互に接して配置され、
前記レンズの曲率半径の絶対値に比べ、前記境界部の曲率半径の絶対値が小さく設定され、
前記境界部の表面が、前記第１のレンズ列側に位置する前記境界部と第２のレンズ列側に位置する前記境界部が前記境界領域で交互に接する接触部で、前記第３の方向に平行な段部を形成しない曲面で形成されていることを特徴とするレンズアレイ。
【請求項２】
前記第１のレンズ列及び前記第２のレンズ列において、隣接するレンズは隙間なく連続して形成され、前記レンズの前記第１の方向における中心から端部までの距離は、前記レンズの、光軸中心の前記第２の方向の半径より小さいことを特徴とする請求項１記載のレンズアレイ。
【請求項３】
前記第１と第２のレンズ列の内、一方のレンズ列のレンズとこれに連続する境界部は、他方のレンズ列のレンズとこれに連続する境界部を前記第３の方向の軸を回転軸として１８０度回転した形状であることを特徴とする請求項１又は２記載のレンズアレイ。
【請求項４】
複数の第１のレンズが前記第１の方向に配列された第１のレンズアレイと、複数の第２のレンズが前記第１の方向に配列された第２のレンズアレイと、複数の絞りが前記第１の方向に配列された遮光部材とを備えたレンズユニットにおいて、
前記第１のレンズと前記第２のレンズの光軸が、共に前記第３の方向となるように配置され、
前記絞りが、前記第１のレンズから出射された光線を透過し、前記第２のレンズに入射するよう配置され、
前記第１のレンズが物体の倒立縮小像を形成し、前記第２のレンズが前記倒立縮小像の倒立拡大像を形成することによって前記物体の正立等倍像を形成し、
前記第１のレンズアレイ及び前記第２のレンズアレイの少なくとも一方が、請求項１乃至３の何れか記載のレンズアレイであることを特徴とするレンズユニット。
【請求項５】
複数の第３のレンズが前記第１の方向に配列された第３のレンズアレイと、複数の第４のレンズが前記第１の方向に配列された第４のレンズアレイと、複数の絞りが前記第１の方向に配列された遮光部材とを備えたレンズユニットにおいて、
前記第３のレンズと前記第４のレンズの光軸が、共に前記第３の方向となるように配置され、
前記絞りが、前記第３のレンズから出射された光線を透過し、前記第４のレンズに入射するように配置され、
第１の方向と垂直な平面をサジタル面とすると、物体から発せられたサジタル面上の光線が、前記第３のレンズと前記第４のレンズの間で平行であって、サジタル面で前記物体の倒立像を形成し、
第２の方向と垂直な平面をメリジオナル面とすると、メリジオナル面で前記物体の正立等倍像を形成し、
前記第３のレンズアレイ及び前記第４のレンズアレイの少なくとも一方が、請求項１乃至３の何れか記載のレンズアレイであることを特徴とするレンズユニット。
【請求項６】
前記第１のレンズの光軸と一致する物体からの光線が、前記遮光部材により遮光され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７】
前記第３のレンズの光軸と一致する物体からの光線が、前記遮光部材により遮光されることを特徴とする請求項５記載のレンズユニット。
【請求項８】
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乃至７の何れか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９】
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乃至７の何れか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１０】
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乃至７の何れか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１１】
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４乃至７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、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、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いる。ところで、物体の正立等倍像を形成するように複数のマイクロレンズを略直線に配置することで、物体の正立等倍像を高い解像度で形成する光学系を構成することが知られている（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、マイクロレンズが形成する結像のコントラストを高め、画像形成装置及び読取装置の解像度を更に高めることが要求されている。
【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、複数のレンズが略直線状に配列された第１と第２のレンズ列の、レンズ配列方向を共に第１の方向とし、前記第１の方向と直交する方向であって、前記第１と第２のレンズ列の幅方向を第２の方向としたとき、前記第１と前記第２のレンズ列の前記第２の方向における略中心に、前記各レンズの光軸が位置し、該光軸が前記第１の方向及び前記第２の方向に直交する第３の方向となるように形成したレンズアレイであって、
第１と第２のレンズ列の間に、中心振り分けで形成された境界領域と、前記レンズにそれぞれ連続して形成され、前記境界領域で互いに対向して配置される境界部とを有し、
前記第１のレンズ列のレンズと前記第２のレンズ列のレンズは、千鳥状に配置され、前記第１のレンズ列側に位置する前記境界部と第２のレンズ列側に位置する前記境界部が前記境界領域で交互に接して配置され、前記レンズの曲率半径の絶対値に比べ、前記境界部の曲率半径の絶対値が小さく設定され、前記境界部の表面が、前記第１のレンズ列側に位置する前記境界部と第２のレンズ列側に位置する前記境界部が前記境界領域で交互に接する接触部で、前記第３の方向に平行な段部を形成しない曲面で形成されていることを特徴とする。
【０００６】
本発明によるレンズユニットは、複数の第１のレンズが前記第１の方向に配列された第１のレンズアレイと、複数の第２のレンズが前記第１の方向に配列された第２のレンズアレイと、複数の絞りが前記第１の方向に配列された遮光部材とを備えたレンズユニットであって、
前記第１のレンズと前記第２のレンズの光軸が、共に前記第３の方向となるように配置され、前記絞りが、前記第１のレンズから出射された光線を透過し、前記第２のレンズに入射するよう配置され、前記第１のレンズが物体の倒立縮小像を形成し、前記第２のレンズが前記倒立縮小像の倒立拡大像を形成することによって前記物体の正立等倍像を形成し、
前記第１のレンズアレイ及び前記第２のレンズアレイの少なくとも一方が、上記したレンズアレイであることを特徴とする。
【０００７】
本発明による別のレンズユニットは、複数の第３のレンズが前記第１の方向に配列された第３のレンズアレイと、複数の第４のレンズが前記第１の方向に配列された第４のレンズアレイと、複数の絞りが前記第１の方向に配列された遮光部材とを備えたレンズユニットであって、
前記第３のレンズと前記第４のレンズの光軸が、共に前記第３の方向となるように配置され、前記絞りが、前記第３のレンズから出射された光線を透過し、前記第４のレンズに入射するように配置され、第１の方向と垂直な平面をサジタル面とすると、物体から発せられたサジタル面上の光線が、前記第３のレンズと前記第４のレンズの間で平行であって、サジタル面で前記物体の倒立像を形成し、第２の方向と垂直な平面をメリジオナル面とすると、メリジオナル面で前記物体の正立等倍像を形成し、前記第３のレンズアレイ及び前記第４のレンズアレイの少なくとも一方が、上記したレンズアレイであることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、迷光が入射する断部が形成されないため、この断部から入射する迷光に起因して結像のコントラストが低下することがないので、高いコントラストの結像を形成することができる。
【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、矢印Ｘ方向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】本実施の形態のレンズユニットの分解斜視図である。ここでは、図１での配置に対して上下を反転して示している。
【図５】図４に示す第２のレンズ板の平面図である。
【図６】図５に示すＢ−Ｂ断面図である。
【図７】図６の説明で引用する比較例の断面図である。
【図８】図４に示す遮光板の要部平面図である。
【図９】レンズユニット、物体面ＯＰ、及び結像面ＩＰの関係を説明する図であり、光軸を含む、第１のレンズ板のＢ−Ｂ断面（図５）及び遮光板のＢ−Ｂ断面（図８）を含む位置でのレンズユニットの断面図に相当する。
【図１０】本発明に基づく実施の形態２のレンズユニット、物体面ＯＰ、及び結像面ＩＰの関係を説明する図であり、実施の形態１におけるレンズユニットの、図５のＢ−Ｂ断面（図５）及び図８のＢ−Ｂ断面に対応する位置での断面図に相当する。
【図１１】実施の形態２のレンズユニット、物体面ＯＰ、及び結像面ＩＰの断面図であり、実施の形態１におけるレンズユニットの、図５のＣ−Ｃ断面（図５）及び図８のＣ−Ｃ断面に対応する位置でのメリジオナル面による断面図に相当する。
【図１２】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。
【図１３】実施の形態３における読取ヘッドの要部構成を示す構成図である。
【図１４】レンズユニットを、図１３の矢印Ｘ方向からみた構成図である。
【図１５】比較例として引用するレンズ板の構成を示す外観斜視図である。
【図１６】図１５に示すレンズ板の平面図である。
【図１７】図１６のＥ−Ｅ断面図である。
【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は、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中の矢印Ｘ、矢印Ｙ、矢印Ｚの各方向は、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を矢印Ｘ方向とし、感光体ドラム４１の回転軸方向を矢印Ｙ方向とし、これら両方向と直交する方向を矢印Ｚ方向としている。また、後述する他の図２〜図１１、図１５〜図１７において矢印Ｘ、矢印Ｙ、矢印Ｚの各方向が示される場合、これらの方向は、共通する方向を示すものとする。即ち、各図の矢印ＸＹＺ方向は、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。またここでは矢印Ｚ方向が略鉛直方向となるように配置し、Ｚのプラス方向（矢印方向）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、矢印Ｘ方向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、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の配列方向が矢印Ｙ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。従って、ＬＥＤヘッド３は、ＬＥＤアレイ３２のＬＥＤ素子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４１ａと平行になるように配置される。後述するように、レンズユニット１には、複数のマイクロレンズが配置されており、各マイクロレンズの光軸が矢印Ｚ方向（ここでは鉛直方向）となるように配置されている。
【００１９】
図３は、図２に示すＡ−Ａ断面図である。レンズユニット１は、その幅方向が、複数のマイクロレンズの光軸方向である矢印Ｚ方向に及びレンズユニット１の長手方向である矢印Ｙ方向に、それぞれ直交する矢印Ｘ方向となるように配置される。従って、マイクロレンズの光軸が鉛直方向に配置される場合、レンズユニット１の幅方向は水平方向となる。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を外挿した直線上にＬＥＤアレイ３２の中心及び感光体ドラム４１の回転軸中心４１ａが配置されている。またＬＥＤ素子３４及びこれを駆動するドライバＩＣ３５は基板３３上に配置され、各ＬＥＤ素子３４とドライバＩＣ３５間はワイヤ３６により結線され、電気的に接続される。
【００２０】
本実施の形態では、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０．０２１１７ｍｍである。
【００２１】
図４は、本実施の形態のレンズユニット１の分解斜視図である。ここでは、図１での配置に対して上下を反転して示している。
【００２２】
レンズユニット１は、物体側（発光部側）に配置されるレンズアレイとしての第１のレンズ板１１、結像側に配置されるレンズアレイとしての第２のレンズ板１３、及びこれらのレンズ板間に配置される遮光部材としての遮光板１２を備え、同図に示すように、第１のレンズ板１１と第２のレンズ板１３とが、遮光板１２を挟んで対向して配置される。第１のレンズ板１１は、平板部１１ｂと千鳥状に２列に配列された複数の第１のマイクロレンズ１１ａとからなり、第２のレンズ板１３も同様に、平板部１３ｂと千鳥状に２列に配列された複数の第２のマイクロレンズ１３ａとからなる。
【００２３】
第１のレンズ板１１は遮光板１２の固定部１２ｂに両側部が固定され、また第２のレンズ板１３は遮光板１２の固定部１２ｃに両側部が固定され、第１のマイクロレンズ１１ａの光軸１４及び第２のマイクロレンズ１３ａの光軸１５が、共に矢印Ｚ方向（ここでは鉛直方向）となるように配置される。遮光板１２には、絞りとしての開口部１２ａが形成されている。第１のマイクロレンズ１１ａ及び第２のマイクロレンズ１３ａの配列間隔は同じで、それぞれの光軸１４，１５が一致するように配置される。即ちレンズユニット１は、対向するマイクロレンズの光軸が一致するように配置された２対のレンズアレイと絞りからなるレンズ群を、光軸に対して垂直な長手方向（矢印Ｙ方向）に略直線に配置した構成となっている。
【００２４】
図５は、図４に示す第２のレンズ板１３の平面図である。
【００２５】
同図に示すように、第２のレンズ板１３には、複数の第２のマイクロレンズ１３ａが千鳥状に２列に形成され、各第２のマイクロレンズ１３ａの光軸１５は、レンズユニット１の幅方向中心ＣＬ上に配置される。２列に形成された第２のマイクロレンズ１３ａのうち、矢印Ｄで示す一方に形成された列を第１のレンズ列１７とし、矢印Ｅで示す他方に形成された列を第２のレンズ列１８とすると、第１のレンズ列１７内の第２のマイクロレンズ１３ａの配列方向は、第２のレンズ板１３の長手方向（矢印Ｙ方向）で、配列間隔は２×ＰＹとなっており、第２のレンズ列１８内の第２のマイクロレンズ１３ａの配列方向は第２のレンズ板１３の長手方向（矢印Ｙ方向）で、配列間隔は２×ＰＹとなっており、隣接する第１のレンズ列１７内の第２のマイクロレンズ１３ａと第２のレンズ列１８内の第２のマイクロレンズ１３ａの配列間隔はＰＹとなっている。
【００２６】
本実施の形態の第２のレンズ板１３では、第１のレンズ列１７と第２のレンズ列１８との境界領域（斜線部）１６において、光軸１５の方向（矢印Ｚ方向）に段差が生じないように、各第２のマイクロレンズ１３ａに連続して形成される境界部１３ｃの表面が、後述するように曲面形状となっている。境界領域１６の、レンズユニット幅方向（矢印Ｘ方向）の幅をＢＸとする。
【００２７】
第１のレンズ列１７内の第２のマイクロレンズ１３ａと、隣接する第２のレンズ列１８内の第２のマイクロレンズ１３ａとは、各マイクロレンズに連続して形成された境界部１３ｃがジグザグに接するように、隙間無く連続して配置されている。つまり、第２のマイクロレンズ１３ａの、配列方向（矢印Ｙ方向）における中心から端部までの距離ＲＬＹは、レンズ配列間隔ＰＹと等しくなっている。また、第２のマイクロレンズ１３ａは、レンズユニット１の幅方向（矢印Ｘ方向、水平方向）の光軸１４中心の半径がＲＬＸであり、このとき、ＲＬＸ＞ＲＬＹとなっている。
【００２８】
第２のレンズ列１８内の第２のマイクロレンズ１３ａ及びこれに連続する境界部１３ｃは、第１のレンズ列１７内の第２のマイクロレンズ１３ａ及びこれに連続する境界部１３ｃを、光軸１５を回転軸として１８０度回転したのと同じ構成であり、従ってジクザグに接する各境界部１３ｃのＺ方向からみた外形は、ここでは直角二等辺三角形状である。またここでは、第１のレンズ板１１の構成は、第２のレンズ板１３の構成と同様である。
【００２９】
ここで、第１のレンズ列１７内の隣り合う第２のマイクロレンズ１３ａ同士の境界Ｚ１、第２のレンズ列１８内の隣り合う第２のマイクロレンズ１３ａ同士の境界をＺ２とすると、境界Ｚ１と境界Ｚ２とは第２のレンズ板１３の短手方向（Ｘ方向）に略直線状に延びる。また、第１のレンズ列１７内の第２のマイクロレンズ１３ａと第２のレンズ列１８内の第２のマイクロレンズ１３ａにおける隣り合う第２のマイクロレンズ１３ａ同士の境界をＹとするとＹは略直線状に延びる。これによって、第２のレンズ板１３を形成する各マイクロレンズ１３ａの形状が略同形状となるため、各マイクロレンズ１３ａの光量が一定となる。第１のレンズ板１１についても上記第２のレンズ板と同様の構成であるため、ここでは説明を省略する。
【００３０】
また第１のレンズ板１１及び第２のレンズ板１３は、発光部の光線を透過する素材により構成され、本実施の形態では、シクロオレフィン系樹脂である光学樹脂（日本ゼオン社製、商品名；ＺＥＯＮＥＸ（ゼオネックス）Ｅ４８Ｒ）を使用し、射出成形により複数のマイクロレンズを一体に成形した。
【００３１】
図６は、図５に示すＢ−Ｂ断面図である。同図に示すように、光軸１５から矢印Ｘのマイナス方向ＢＸ／２までの領域と光軸１５から矢印Ｘのプラス方向ＢＸ／２までの領域は、境界領域１６であり、その境界部１３ｃは曲率半径ＣＲＢの曲面で構成され、矢印Ｘのプラス方向にＢＸ／２からＲＬＸまでの領域は、第２のレンズ列１８の第２のマイクロレンズ１３ａが形成されている。第２のマイクロレンズ１３ａの光軸１５付近の曲率半径ＣＲの絶対値｜ＣＲ｜は、第２のレンズ板１３の境界部１３ｃの曲率半径ＣＲＢの絶対値｜ＣＲＢ｜より大きい。この構成は、第１のレンズ板１１においても同様である。
【００３２】
第２のマイクロレンズ１３ａの光軸１５は、第１のレンズ列１７と第２のレンズ列１８の中心ＣＬ（図１５）上にあるため、例えば比較例を示す図７に示すように、境界部１３ｃ´を、第２のマイクロレンズ１３ａの曲率半径ＣＲで連続的に形成した場合、第１のレンズ列１７と第２のレンズ列１８の、それぞれに属する境界部が互いに接触する位置では光軸方向に平行な段部２１が生じる。このため、本実施の形態では、図６に示すように、境界部１３ｃに、曲率半径ＣＲの絶対値｜ＣＲ｜より絶対値が小さい曲率半径ＣＲＢと、第２のマイクロレンズ１３ａとは異なる位置に光軸を有して、第１のレンズ列１７と第２のレンズ列１８の、それぞれに属する境界部が接触する位置に光軸方向に平行な段部２１を生じない曲面を形成している。この構成は、第１のレンズ板１１の第１のマイクロレンズ１１ａについても同様である。
【００３３】
第１のマイクロレンズ１１ａ及び第２のマイクロレンズ１３ａの各曲面は、数式１で表される回転対称高次非球面の一部で構成されている。図４，５において、各第１のマイクロレンズ１１ａ及び第２のマイクロレンズ１３ａの曲面と各レンズの光軸１４又は１５が交差する点を、それぞれのＸＹＺ座標の原点としたとき、
変数ｒは、半径方向の回転座標系を示し、ｒ＝（Ｘ２＋Ｙ２）１／２であり、
関数Ｚ（ｒ）は、Ｘ−Ｙ平面での座標位置（Ｘ、Ｙ）における曲面位置（Ｚ軸方向の高さ位置Ｚ）を示す。尚、ここでのＸＹＺ座標の各Ｘ、Ｙ，Ｚの各軸は、図中の矢印Ｘ，矢印Ｙ，矢印Ｚの各方向に合わせて設定されるものとする。
【００３４】
ＣＲｎｍは光軸１５（１４）付近の曲率半径、Ａｎｍは非球面係数４次の係数、Ｂｎｍは非球面係数６次の係数を示し、ｎ及びｍは１または２で、ｎ＝１が第１のマイクロレンズ１１ａであることを示し、ｎ＝２が第２のマイクロレンズ１３ａであることを示し、ｍ＝１が物体面ＯＰ側のレンズ面であることを示し、ｎ＝２が結像面ＩＰ側のレンズ面であることを示す。
【００３５】
【数１】
0005789499.tif 000002
【００３６】
図８は、図４に示す遮光板１２の要部平面図である。
【００３７】
同図に示すように、遮光板１２には、複数の開口部１２ａが千鳥状に２列に形成され、その中心がレンズユニット１の幅方向（矢印Ｘ方向）中心ＣＬと一致するように配置される。開口部１２ａのマイクロレンズ配列方向（矢印Ｙ方向）の間隔は、第１と第２のマイクロレンズ１１ａ，１３ａの各マイクロレンズ配列方向の間隔に一致し、各開口部１２ａがこれらのマイクロレンズに対向するように配置されている。即ち、互いに対向する第１と第２のマイクロレンズ１１ａ，１３ａ及び開口部１２ａの、Ｘ−Ｙ平面における各座標位置が一致するように形成されている。
【００３８】
開口部１２ａは、光軸１４（１５）に相当する位置を中心にした半径ＲＡＸの円を、レンズユニット１の幅方向に平行で円の中心から距離ＲＡＹにある直線で切断し、マイクロレンズの配列方向と平行で円の中心から距離ＴＢ／２にある直線で切断した形状で、且つＲＡＸ＞ＲＡＹに設定している。また開口部２２のマイクロレンズの配列方向（矢印Ｙ方向）の中心位置は、レンズユニット１の幅方向（矢印Ｘ方向）中心ＣＬ上に位置する光軸１４（１５）と一致するように配置される。光軸１４（１５）は、開口部１２ａに含まれないため、物体から発せられ、光軸１４に一致する光線は、遮光板１２により遮光される。
【００３９】
千鳥状に２列に形成された開口部１２ａの、レンズユニット１の幅方向（矢印Ｘ方向）における各列間の幅ＴＢは、第１のレンズ板１１の境界部１１ｃ及び第２のレンズ板１３の境界部１３ｃ（図９）のレンズユニット幅方向（矢印Ｘ方向）における幅ＢＸより大きく、ＴＢ＞ＢＸとなっている。遮光板１２は、発光部の光線を遮光する素材により形成され、ここではポリカーボネートを用い、射出成型法により作成されている。
【００４０】
レンズユニット１について更に説明する。図９は、レンズユニット１、物体面ＯＰ、及び結像面ＩＰの関係を説明する図であり、光軸１５を含む、第２のレンズ板１３のＢ−Ｂ断面（図５）及び遮光板１２のＢ−Ｂ断面（図８）を含む位置でのレンズユニット１の断面図に相当する。
【００４１】
物体面ＯＰ上で、レンズユニット１の幅方向中心ＣＬを外挿した位置に物体３０ａとしてのＬＥＤアレイ３２が配置される。物体面ＯＰから距離ＬＯの位置に第１のマイクロレンズ１１ａが配置され、更に第２のマイクロレンズ１３ａが第１のマイクロレンズ１１ａ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。レンズユニット１の結像面は第２のマイクロレンズ１３ａから光軸１４方向にＬＩ隔てた位置である。第１のマイクロレンズ１１ａは、厚さがＬＴ１で、第２のマイクロレンズ１３ａは厚さがＬＴ２である。
【００４２】
第１のマイクロレンズ１１ａは、光軸１４方向に距離ＬＯ１の位置にある物体３０ａの結像としての中間像３０ｂを、光軸方向に距離ＬＩ１離れた中間像面ＩＭＰ上に形成する。第２のマイクロレンズ１３ａは、距離ＬＯ２の位置にある中間像３０ｂの結像３０ｃを、光軸１４方向に距離ＬＩ２隔てた結像面ＩＰ上に形成する。このとき、結像３０ｃは物体３０ａの正立等倍像になっている。
【００４３】
ここでは、レンズユニット１の物体面ＯＰから第１のマイクロレンズ１１ａ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１１ａと第２のマイクロレンズ１３ａの間隔ＬＳは、ＬＳ＝ＬＩ１＋ＬＯ２に設定され、第２のマイクロレンズ１３ａからレンズユニット１の結像面ＩＰまでの距離ＬＩは、距離ＬＩ２と等しく設定される。
【００４４】
第１のマイクロレンズ１１ａと第２のマイクロレンズ１３ａとは同じ構成のレンズとすることができる。このとき、第１のマイクロレンズ１１ａと第２のマイクロレンズ１３ａは、ともに厚さがＬＴ１であり、第１のマイクロレンズ１１ａ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１３ａの結像面側の曲面となるように対向して配置され、距離ＬＯ１と距離ＬＩ２は等しく設定され、距離ＬＯは距離ＬＩと等しく設定される。さらに、距離ＬＯ２は距離ＬＩ１と等しく設定され、第１のマイクロレンズ１１ａと第２のマイクロレンズ１３ａの間隔ＬＳは、ＬＳ＝２×ＬＩ１に設定される。
【００４５】
第１のマイクロレンズ１１ａ及び第２のマイクロレンズ１３ａにおける遮光板１２側の曲面は、前記した数式１に基づいて曲面が決まるものであるが、その曲面に連続して形成される境界部にも、物体面側或いは結像面側と同様に、第１のレンズ列１７と第２のレンズ列１８（図５）の、それぞれに属する境界部が接触する位置に光軸方向に平行な段部を生じない曲面を形成しているものである。
【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、ＬＥＤヘッド３の動作について、図３、図４を参照しながら説明する。
画像データをもとに、カラープリンタ９０の図示しない制御部により露光装置への制御信号が発信されると、ドライバＩＣ３５の制御に基づいてＬＥＤアレイ３２のＬＥＤ素子３４が選択的に発光する。ＬＥＤアレイ３２からの光線は、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９を参照しながら、このときのレンズユニット１の動作について更に説明する。
【００５２】
第１のマイクロレンズ１１ａにより、物体３０ａ（ＬＥＤアレイ３２に相当）の倒立縮小像（結像）としての中間像３０ｂが中間像面ＩＭＰ上に形成される。そして、第２のマイクロレンズ１３ａによって、中間像３０ｂの倒立拡大像としての結像３０ｃが結像面ＩＰ上に形成される。結像３０ｃは、物体３０ａの正立等倍像となっており、物体面ＯＰ上の矢印の方向（矢印Ｘのプラス方向）は結像面ＩＰ上の矢印の方向（矢印Ｘのプラス方向）となっている。また、第１のマイクロレンズ１１ａと第２のマイクロレンズ１３ａとの間では、物体面上の各主光線２０ａが光軸１４、１５と平行であり、いわゆるテレセントリックになっている。物体３０ａからの光線２０のうち、結像に寄与しない光線は遮光板１２により遮断される。
【００５３】
一方、第１のマイクロレンズ１１ａと第２のマイクロレンズ１３ａを同じ構成のレンズとした場合にも、物体３０ａの倒立縮小像である中間像３０ｂが中間像面ＩＭＰ上に形成され、第２のマイクロレンズ１３ａによって、中間像３０ｂの倒立拡大像である結像３０ｃが結像面ＩＰ上に形成され、結像３０ｃが物体３０ａの正立等倍像となり、物体面ＯＰ上の矢印の方向（矢印Ｘのプラス方向）が結像面ＩＰ上の矢印の方向（矢印Ｘのプラス方向）となる。また、第１のマイクロレンズ１１ａと第２のマイクロレンズ１３ａとの間では、物体面上の各点からの光線の主光線２０ａが光軸１４、１５と平行であり、いわゆるテレセントリックになっている。物体３０ａからの光線２０のうち、結像に寄与しない光線は遮光板１２により遮断される。このように、第１のマイクロレンズ１１ａと第２のマイクロレンズ１３ａを同じ構成のレンズとした場合も同様に、物体３０ａの結像３０ｃが形成され、結像３０ｃは物体３０ａの正立等倍像になっている。
【００５４】
本実施の形態においては、境界部１１ｃ及び１３ｃを、光軸１４方向の段差が生じないような曲面で構成したため、結像のコントラストを低下させる迷光を生ずることが無く、高いコントラストの結像を形成することができる。また、図６で説明したように、境界部１１ｃ及び１３ｃの曲面の曲率半径ＣＲＢの絶対値｜ＣＲＢ｜を、マイクロレンズ１１ａ及び１３ａの光軸１４付近の曲面の曲率半径ＣＲの絶対値｜ＣＲ｜より小さく構成したことによって、境界部１１ｃ及び１３ｃのレンズユニット幅方向の寸法（境界領域１６の幅ＢＸに相当）を小さく抑え、その分、マイクロレンズ１１ａ及び１３ａのレンズユニット幅方向（矢印Ｘ方向）の寸法を大きくとることによって、物体からの光線を多く取り込むことができるため、明るい結像が得られる。
【００５５】
レンズ光軸の位置のずれと、結像が形成される位置の変位は一致するため、光軸１４の中心線からの位置のずれを、レンズユニット１によって結像を形成しようとする物体の画素（ＬＥＤアレイ３２のＬＥＤ素子３４）の配列間隔の半分程度に抑えることが望ましい。すなわち、物体の解像度が１２００ｄｐｉ（１インチに１２００個の画素が配列される）である場合、画素の配列間隔は０．０２１ｍｍであるので、レンズ光軸の直線からの位置のずれは、０．０１０５ｍｍ以下にすることが望ましい。
【００５６】
一般に、レンズから物体へ向う方向とレンズの光軸の為す角をｅとすると、そのレンズによって形成される物体の結像の明るさは、ＣＯＳ４θに比例する（コサイン４乗則）。よって、物体がレンズの光軸上にあるとき、そのレンズによって形成される結像の明るさが最も明るくなる。レンズを１列の直線に配列し、直線状の物体（ＬＥＤアレイ）に対向して配置することによって、物体が複数のレンズの光軸上にある構成となるが、レンズを１列に配置したレンズアレイでは、レンズの光軸付近は明るく、２つのレンズの境界付近は暗くなり、レンズの配列間隔に応じた、光量の周期的な変化が大きい。
【００５７】
レンズ列が１列のレンズアレイでもレンズ配列間隔を小さくするほど、レンズ配列間隔に応じた光量の変化は小さくできるが、レンズの配列間隔を小さくすることによって、レンズアレイの形成が困難となり、遮光部材の形成も困難で、両者を組み合わせる精度も高くなる。そこで、本実施の形態の構成、例えば図５に示すように、第１のマイクロレンズ１１ａの各光軸を一列に配置した第１のレンズ列１７と第２のレンズ列１８のように、レンズ列を２列に配置することで、明るい結像が形成でき、かつ光量の周期的な変化を小さくできる。
【００５８】
また、同一列内で隣接する２つのレンズ（例えば図５に示す第１のマイクロレンズ１１ａ）の間の境界を直線で形成することで、同一列内で隣接する２つのレンズ面の高さが一致し、光軸方向の段差が生じないため、レンズ面を精度良く形成できる。また、同一列内で隣接する２つのレンズの間の境界で、光線が乱反射して、結像のコントラストを低下させる迷光の発生を抑えることができる。
【００５９】
隣接するレンズ列間で隣り合うレンズ面の高さに、光軸方向の段差がある場合の迷光の発生について、比較例として図１５、図１６及び図１７に示すレンズ板２１１を参照しながら説明する。尚、図１５において、同図（ｂ）は、同図（ａ）で、一転鎖線で囲んだ部分の部分拡大図である。
【００６０】
レンズ板２１１には、複数のマイクロレンズ２１１ａが配置される。例えば図５に示す本実施の形態の第２のレンズ板１３と同じように、マイクロレンズ２１１ａは２列に配列され、光軸２１４は１列に配置される。段差２１９は、隣接するレンズ列間で隣り合うレンズ面の段差で、マイクロレンズ２１１ａの配列方向及び光軸２１４に平行な平面で構成されている。このように、比較例のレンズ板２１１は、隣接するレンズ列間で隣り合うレンズ面の高さに光軸方向の段差があり、例えば図５に示す本実施の形態の第２のレンズ板１３の境界領域１６が形成されない他は、本実施の形態の第２のレンズ板１３と同様の形状となっている。
【００６１】
図１７は、マイクロレンズ２１１ａの配列方向と直交する平面による断面図で、図１６のＥ−Ｅ断面図である。図１７に示すように、物体面ＯＰ上で、レンズの光軸２１４からＸのマイナス方向へＳＸずれた位置に物体３０ａが配置されているとすると、迷光２２０は，図１５及び図１７のように、このレンズ板２１１の段差２１９に入射する。このとき、迷光２２０の段差２１９への入射角βは大きくなるため、段差２１９で全反射する。このようにしてレンズ板２１１の段差２１９で反射した迷光２２０は、マイクロレンズ２１１ａへ入射して、結像側のレンズ板のレンズ面によって受光面に結像され、結像のコントラストを低下させる。一方、本実施の形態の例えば第２のレンズ板１３においては、図６に示すように光軸１５方向の段差が生ずることが無く、結像のコントラストを低下させる迷光を生ずることが無いので、高いコントラストの結像を形成することができる。
【００６２】
尚、本実施の形態のレンズ板１１及び比較例のレンズ板２１１は長尺の部材であるため、図５や図１６における矢印Ｘ方向に反ったり曲がったりして、光軸１４と物体３０ａとの間にずれＳＸが生ずる。ずれＳＸの値は０．０５ｍｍ程度である。
【００６３】
以上のように、本実施の形態のレンズユニットによれば、隣り合う２つのマイクロレンズの境界に段部が形成されないため、迷光によって、マイクロレンズで形成される結像のコントラストが低下するのを抑制でき、このため画像形成装置の解像度を上げることができる。
【００６４】
実施の形態２．
図１０は、本発明に基づく実施の形態２のレンズユニット１０１、物体面ＯＰ、及び結像面ＩＰの関係を説明する図であり、前記した実施の形態１におけるレンズユニット１の、図５のＢ−Ｂ断面（図５）及び図８のＢ−Ｂ断面に対応する位置での断面図に相当する。
【００６５】
このレンズユニット１０１を採用する画像形成装置が、前記した図１に示す実施の形態１の画像形成装置と主に異なる点は、レンズユニット１０１における各マイクロレンズの形状がレンズユニット１と異なる点である。従って、このレンズユニット１０１を採用する画像形成装置が、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、本実施の形態の画像形成装置の要部構成は、レンズユニット１０１の形状以外において図１に示す実施の形態１のカラープリンタ９０の要部構成と共通するため、必要に応じて実施の形態１の図を参照する。
【００６６】
図１０に示すように、物体面ＯＰ上で、レンズユニット１０1の幅方向中心ＣＬ（光軸１４を含む）を外挿した位置に物体３０ａとしてのＬＥＤアレイ３２が配置される。物体面ＯＰからＬＯの位置に第１のマイクロレンズ１１１ａが配置され、更に第２のマイクロレンズ１１３ａが第１のマイクロレンズ１１１ａと光軸１４が一致するように対向して、距離ＬＳを隔てて配置される。レンズユニット１０１の結像面は第２のマイクロレンズ１１３ａから光軸１４方向にＬＩ隔てた位置である。第１のマイクロレンズ１１１ａは、厚さがＬＴ１で、第２のマイクロレンズ１１３ａは厚さがＬＴ２である。遮光板１１２には、絞りとしての開口部１１２ａが形成されている。
【００６７】
ここで、光軸１４と光軸の配列位置を含む面に平行な平面、即ちＹ−Ｚ平面に平行な平面（矢印Ｘ方向と垂直な平面）をメリジオナル面（子午線面）、光軸１４を含みメリジオナル面と直交する面に平行な平面、即ちＸ−Ｚ平面に平行な面（矢印Ｙ方向と垂直な平面）をサジタル面（球欠面）、サジタル面内の平行光線束による焦点及び主平面及び焦点距離を、それぞれサジタル焦点及びサジタル主平面及びサジタル焦点距離とする。
【００６８】
第１のマイクロレンズ１１１ａのサジタル主平面ＨＸ１から物体面ＯＰまでの距離は、第１のマイクロレンズ１１１ａのサジタル焦点距離ＦＸ１と等しく、物体距離ＬＯとＦＸ１はほぼ等しく設定される。第２のマイクロレンズ１１３ａのサジタル主平面ＨＸ２から結像面ＩＰまでの距離は、第２のマイクロレンズ１１３ａのサジタル焦点距離ＦＸ２と等しく、結像距離ＬＩとＦＸ２はほぼ等しく設定される。第１のマイクロレンズ１１１ａと第２のマイクロレンズ１１３ａのレンズユニット幅方向（Ｘ方向）における中心付近には、境界部１１１ｃ及び１１３ｃが形成される。
【００６９】
この境界部１１１ｃ及び１１３ｃは、前記した実施の形態１の場合と同様に、第１のマイクロレンズ１１１ａ及び第２のマイクロレンズ１１３ａに連続して形成されて幅ＢＸの境界領域１６に配置され、第１のレンズ列１７と第２のレンズ列１８（図５参照）の、それぞれに属する境界部が接触する位置に光軸方向に平行な段部を生じない曲面を形成している。
【００７０】
図１１は、レンズユニット１０１、物体面ＯＰ、及び結像面ＩＰの断面図であり、前記した実施の形態１におけるレンズユニット１の、図５のＣ−Ｃ断面（図５）及び図８のＣ−Ｃ断面に対応する位置でのメリジオナル面による断面図に相当する。ここで第１のマイクロレンズ１１１ａ及び第２のマイクロレンズ１１３ａの配列方向が、図面水平方向（矢印Ｙ方向）で、光軸１４が鉛直方向（矢印Ｚ方向）となるように配置されている。
【００７１】
尚、光線の、メリジオナル面における光線成分をメリジオナル光線とし、図１１において、光軸１４´、物体３０ａ´、及び結像３０ｃ´は、図１１が示す断面とは異なる面（光軸１４を含む面）にある光軸１４、物体３０ａ、及び結像３０ｃを便宜的に示すものであるためダッシュを付けて区別している。
【００７２】
図１１において、第１のマイクロレンズ１１１ａは、厚さがＬＴ１であり、光軸１４´方向に距離ＬＯ１の位置にある物体３０ａ´から発せられたメリジオナル光線の結像としての中間像３０ｂを、光軸方向に距離ＬＩ１離れた中間像面ＩＭＰ上に形成する。第２のマイクロレンズ１１３ａは、厚さがＬＴ２であり、距離ＬＯ２の位置にある中間像３０ｂのメリジオナル光線の結像３０ｃ´を、光軸１４´方向にＬＩ２隔てた結像面ＩＰ上に形成する。
【００７３】
ここでは、レンズユニット１０１の物体面ＯＰから第１のマイクロレンズ１１１ａ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１１１ａと第２のマイクロレンズ１１３ａの間隔ＬＳは、ＬＳ＝ＬＩ１＋ＬＯ２に設定され、第２のマイクロレンズ１１３ａからレンズユニット１０１の結像面ＩＰまでの距離ＬＩは、ＬＩ２と等しく設定される。
【００７４】
第１のマイクロレンズ１１１ａと第２のマイクロレンズ１１３ａを同じ構成のレンズとすることができる。このとき、第１のマイクロレンズ１１１ａと第２のマイクロレンズ１１３ａは、ともに厚さがＬＴ１であり、第１のマイクロレンズ１１１ａ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１１３ａの結像面側の曲面となるように対向して配置され、距離ＬＯ１と距離ＬＩ２は等しく設定され、距離ＬＯは距離ＬＩと等しく設定される。さらに、距離ＬＯ２は距離ＬＩ１と等しく設定され、第１のマイクロレンズ１１１ａと第２のマイクロレンズ１１３ａの間隔ＬＳは、ＬＳ＝２×ＬＩ１に設定される。
【００７５】
本実施の形態の第１のマイクロレンズ１１１ａと第２のマイクロレンズ１１３ａの入射面及び出射面は、メリジオナル面による断面形状と、サジタル面による断面形状とでは異なる形状を有する。更に、第１のマイクロレンズ１１１ａと第２のマイクロレンズ１１３ａの入射面及び出射面において、メリジオナル面による断面形状の曲率半径は、サジタル面による断面形状の曲率半径に比べて小さくなっている。
【００７６】
第１のマイクロレンズ１１１ａ及び第２のマイクロレンズ１１３ａの各曲面は、数式２のＸＹ多項式面の一部で構成することができる。数式２中の変数Ｘ，Ｙは、各第１のマイクロレンズ１１１ａ及び第２のマイクロレンズ１１３ａの曲面と各レンズの光軸１４又は１５が交差する点を、それぞれのＸＹＺ座標の原点としたとき、
関数Ｚ（Ｘ，Ｙ）は、Ｘ−Ｙ平面での座標位置（Ｘ、Ｙ）における曲面位置（Ｚ軸方向の高さ位置Ｚ）を示す。尚、ここでのＸＹＺ座標の各Ｘ、Ｙ，Ｚの各軸は、図中の矢印Ｘ方向（サジタル方向）、矢印Ｙ方向（メリジオナル方向）、及び矢印Ｚ方向（光軸方向）に合わせて設定されるものとする。
【００７７】
またＣＲは曲率半径、Ｋはコーニック定数、ＣＰｋｌは多項式の係数を示し、ｋ及びｌはそれぞれＸ及びＹの冪指数で、正の整数である。
【００７８】
【数２】
0005789499.tif 000003
【００７９】
更に、マイクロレンズの入射面及び出射面は、光軸を含むメリジオナル面を対称軸として面対称であり、光軸を含むサジタル面を対称軸として面対称である。このとき、［数式２］の冪指数ｋ及びｌは、それぞれ偶数である。
【００８０】
以上の構成において、図１０を参照しながらレンズユニット１０１の動作について説明する。尚、光線の、サジタル面における光線成分をサジタル光線とする。
【００８１】
物体３０ａとしてのＬＥＤアレイ３２から発せられたサジタル光線は、第１のマイクロレンズ１１１ａに入射し、第１のマイクロレンズ１１１ａによって平行光線となり、遮光板１１２の開口部１１２ａを透過する。つまり、第１のマイクロレンズ１１１ａは、サジタル面内でコリメートレンズとして作用し、第１のマイクロレンズ１１１ａと第２のマイクロレンズ１１３ａとの間において、物体３０ａのサジタル光線は平行光線となっている。そして、第２のマイクロレンズ１１３ａによって、結像３０ｃに集光される。結像３０ｃは物体３０ａの倒立像であり、物体面ＯＰ上の物体３０ａに記した矢印の方向（矢印Ｘのプラス方向）は、結像面ＩＰ上では結像３０ｃに記した矢印の方向（矢印Ｘのマイナス方向）となる。物体３０ａからの光線１２０のうち、結像に寄与しない光線は遮光板１１２により遮断される。
【００８２】
レンズユニット１０１の動作について図１１を用いて更に説明する。
物体３０ａ´としてのＬＥＤアレイ３２の光線のうち、メリジオナル光線は、第１のマイクロレンズ１１１ａに入射し、第１のマイクロレンズ１１１ａによって光軸方向にＬＩ１隔てた中間像面ＩＭＰで集光されて中間像３０ｂを形成し、更に第２のマイクロレンズ１１３ａによって結像面ＩＰ上に物体３０ａ´の結像３０ｃ´を形成する。中間像３０ｂは物体３０ａの倒立縮小像であり、結像３０ｃ´は、第２のマイクロレンズ１１３ａによって中間像３０ｂの倒立拡大像となる。また、第１のマイクロレンズ１１１ａと第２のマイクロレンズ１１３ａとの間では、物体面上の各点からのメジオナル光線の主光線１２０ａが光軸１４´と平行であり、いわゆるテレセントリックになっている。
【００８３】
メリジオナル面上で、結像３０c´は物体３０a´の正立等倍像であり、物体面ＯＰ上の物体３０ａ´に記した矢印の方向（矢印Ｙのプラス方向）は、結像面ＩＰ上では結像３０ｃ´に記した矢印の方向（矢印Ｙのプラス方向）となる。一方、前記したようにサジタル面においては、結像３０ｃは物体３０ａの倒立像である（図１０参照）。つまり結像３０ｃは、物体３０ａの鏡像で、物体３０ａに対しメリジオナル面を対称軸とした鏡映対象となっている。
【００８４】
本実施の形態のレンズユニット１０１においては、マイクロレンズのサジタル焦点距離が実施の形態１のレンズユニット１に比べて大きくなる。一般に、レンズの明るさをＦＮ、レンズの焦点距離をＦ、レンズの口径（外径）をΦとしたとき、
ＦＮ＝Ｆ／Φ
で表され、焦点距離が大きいほど明るさＦＮは大きくなる。よって、本実施の形態のレンズユニット１０１は、実施の形態１のレンズユニットに比べて明るい結像を形成することができる。更に、サジタル面内で、第１のマイクロレンズ１１１ａから出射される光線が平行光線であるため、実施の形態１のレンズユニットに比べて収差が低減され、結像３０ｃの歪みやボケが低減される。
【００８５】
実施の形態１のレンズユニット１の構成においては、サジタル面とメリジオナル面の両面において、中間像面ＩＭＰの位置で、光線が集光して中間像を形成する構成であり、マイクロレンズの最も物体側の面及び最も結像側の面の曲率半径が小さくなるため、マイクロレンズの半径ＲＬＸ（図５参照）を大きくして、多くの光線を取り込むことができるようにするには、マイクロレンズの厚さを厚くしなければならなかった。すると、隣り合う２つのマイクロレンズの一方から他方へ透過する、いわゆるクロストーク光が増加して、結像のコントラストが低下する傾向がある。
【００８６】
一方、本実施の形態の構成のレンズユニット１０１は、図１０に示すとおり、第１のマイクロレンズ１１１ａが、サジタル面内でコリメートレンズとして作用し、第１のマイクロレンズ１１１ａと第２のマイクロレンズ１１３ａとの間において、物体３０ａのサジタル光線は平行光線となっているため、最も物体側の面及び最も結像側の面の曲率半径が比較的大きい。このため多くの光線を取り込むことができるように、半径ＲＬＸ（図５参照）を大きくしても、第１のマイクロレンズ１１１ａと第２のマイクロレンズ１１３ａの厚さが厚くならず、クロストーク光が増大することも無く、結像のコントラストが低下することもない。
【００８７】
本実施例の構成においては、第１のマイクロレンズ１１１ａと第２のマイクロレンズ１１３ａの半径ＲＬＸ及び中心からの距離（配列方向）ＲＬＹ（図５）を、ＲＬＸ＝１．５ｍｍ、ＲＬＹ＝０．５ｍｍとし、距離ＲＬＹに対して半径ＲＬＸを３倍にして、光量を増大することができた。
【００８８】
以上のように、本実施の形態のレンズユニットによれば、マイクロレンズの配列方向と直交する方向（レンズユニット幅方向、サジタル面内）の寸法（ＲＬＸ）を大きくすることができて、明るい結像を形成できる。
【００８９】
尚、前記した各実施の形態のレンズユニットでは、遮光板の両側に本発明による第１のレンズ板と第２のレンズ板を配置したが、これに限定されるものではなく、どちらか一方に本発明によるレンズ板を用いた構成でも効果は得られる。
【００９０】
実施の形態３． 
図１２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。
【００９１】
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。
【００９２】
図１３は、読取ヘッド４００の要部構成を示す構成図である。同図に示すように、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。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１３中の矢印Ｘ、矢印Ｙ、矢印Ｚの各方向は、レンズユニット１の光軸方向を矢印Ｚ方向とし、レンズユニット１の幅方向を矢印Ｘ方向とし、これら両方向と直交する方向を矢印Ｙ方向としている。後述する図１４においても同様である。ラインセンサ４０１の複数の受光素子は、ここでは矢印Ｙ方向に配置されている。
【００９３】
図１４は、レンズユニット１を、図１３の矢印Ｘ方向からみた構成図である。同図を参照しながら読取ヘッド４００について更に説明する。本実施の形態においては、レンズユニット１の物体面ＯＰが原稿６００となり、結像面ＩＰ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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
以上のように、本発明に基づくレンズユニット１を用いて構成されたスキャナ５００によれば、ドットの間隔ＰＤ＝０．０２１１７ｍｍ、解像度１２００ｄｐｉの全ドットのうち、１つおきにドットを形成した画像を媒体上の印字領域全面に形成した原稿６００と略同一の電子データが得られた。尚、ここでは、スキャナ５００を実施の形態１で説明したレンズユニット１を用いて構成したが、実施の形態２で説明したレンズユニット１０１を用いて構成することも可能である。
【００９７】
以上のように、本実施の形態のスキャナによれば、本発明に基づくレンズユニット１を用いることによって、前記した実施の形態１と同様の効果、即ち隣り合う２つのマイクロレンズの境界に段部が形成されないため、迷光によって、マイクロレンズで形成される結像のコントラストが低下するのを抑制でき、高い解像度の画像データを形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
前記した実施の形態では、画像形成装置、読取装置について説明したが、本発明は、光学的信号を電気的信号に変換するセンサやスイッチ、及びそれらを用いた入出力装置、生態認証装置、通信装置、寸法測定器にも適用可能である。
【符号の説明】
【００９９】
１  レンズユニット、  ３  ＬＥＤヘッド、  １１  第１のレンズ板、  １１ａ  第１のマイクロレンズ、  １１ｂ  平板部、  １１ｃ  境界部、  １２  遮光板、  １２ａ  開口部、  １２ｂ  固定部、  １２ｃ  固定部、  １３  第２のレンズ板、  １３ａ  第２のマイクロレンズ、  １３ｂ  平板部、  １３ｃ  境界部、  １４  光軸、  １５  光軸、  １６  境界領域、  １７  第１のレンズ列、  １８  第２のレンズ列、  ２０  光線、  ２０ａ  主光線、  ２１  段部、  ３１  ホルダ、  ３２  ＬＥＤアレイ、  ３３  基板、  ３４  ＬＥＤ素子、  ３５  ドライバＩＣ、  ３６  ワイヤ、  ４１  感光体ドラム、  ４１ａ  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、  ６４  搬送ローラ、  ６５  排出ローラ、  ６６  排出部、  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  レンズユニット、  １１１ａ  第１のマイクロレンズ、  １１１ｃ  境界部、  １１２  遮光板、  １１２ａ  開口部、  １１３ａ  第２のマイクロレンズ、  １１３ｃ  境界部、  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】
0005789499.tif 000004
【図２】
0005789499.tif 000005
【図３】
0005789499.tif 000006
【図４】
0005789499.tif 000007
【図５】
0005789499.tif 000008
【図６】
0005789499.tif 000009
【図７】
0005789499.tif 000010
【図８】
0005789499.tif 000011
【図９】
0005789499.tif 000012
【図１０】
0005789499.tif 000013
【図１１】
0005789499.tif 000014
【図１２】
0005789499.tif 000015
【図１３】
0005789499.tif 000016
【図１４】
0005789499.tif 000017
【図１５】
0005789499.tif 000018
【図１６】
0005789499.tif 000019
【図１７】
0005789499.tif 000020