(57)【要約】【課題】解像度を高くすることができ、光量を大きくすることができるようにする。【解決手段】複数のレンズを少なくとも２列に配列したレンズアレイ５０において、前記列間で隣接する二つのレンズの配列間隔ＰN が、レンズの配列方向の配列間隔ＰY より小さくされる。列間で隣接する二つのレンズの配列間隔ＰN が、レンズの配列方向の配列間隔ＰY より小さくされる。したがって、解像度を高くすることができ、光量を大きくすることができる。【選択図】図１
2008092006.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレンズを少なくとも２列に配列したレンズアレイにおいて、
前記列間で隣接する二つのレンズの配列間隔が、レンズの配列方向の配列間隔より小さくされることを特徴とするレンズアレイ。
【請求項２】
複数のレンズを少なくとも２列に配列したレンズアレイにおいて、
前記列間で隣接する二つのレンズの配列間隔をＰN2とし、前記レンズの光軸と前記レンズの外周部との距離の最大値をｒL としたとき、
ＰN2＜２ｒL 
にされることを特徴とするレンズアレイ。
【請求項３】
複数のレンズを少なくとも２列に配列したレンズアレイにおいて、
前記各レンズの光軸が前記レンズアレイの幅方向に対して傾斜させられることを特徴とするレンズアレイ。
【請求項４】
前記各列のレンズは、各レンズの曲面を、前記光軸と平行な面で、各レンズの列方向に沿って切断した形状を有し、切断面同士を合わせて２列に配列される請求項２に記載のレンズアレイ。
【請求項５】
（ａ）前記各レンズは倒立像を形成し、
（ｂ）二つのレンズが光軸方向において２段に配設される請求項１〜４のいずれか１項に記載のレンズアレイ。
【請求項６】
前記各レンズは、レンズ板と一体的に形成される請求項１〜５のいずれか１項に記載のレンズアレイ。
【請求項７】
前記レンズ板は、樹脂成形によって形成される請求項６に記載のレンズアレイ。
【請求項８】
前記各レンズは、複数のレンズによって構成された複合レンズである請求項１〜７のいずれか１項に記載のレンズアレイ。
【請求項９】
各段のレンズ間に、対向するレンズと隣接させて配設されたレンズからの光を遮断する遮光部材が配設される請求項５に記載のレンズアレイ。
【請求項１０】
前記遮光部材に形成された開口の中心が、前記レンズの光軸より前記レンズアレイの幅方向における外側に配設される請求項９に記載のレンズアレイ。
【請求項１１】
前記遮光部材の開口は、円の一部を削除した形状を有する請求項９又は１０のいずれか１項に記載のレンズアレイ。
【請求項１２】
前記請求項１〜１１のいずれか１項に記載のレンズアレイを備えた露光装置。
【請求項１３】
前記請求項１２に記載の露光装置が搭載された画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズアレイ、露光装置及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、プリンタ、複写機、複合機等の画像形成装置、例えば、プリンタのうち、複数のＬＥＤをアレイに配列したＬＥＤプリンタにおいては、発光部の光を感光体ドラム上に結像させるために、複数のロッドレンズをアレイに配列したレンズアレイが使用される。
【０００３】
前記ロッドレンズは、ガラスファイバーにイオンを含浸させ、中央部から周辺部に向かって屈折率を低下させ、物体の正立等倍像を形成する光学素子である。そして、前記レンズアレイは、物体の結像像をライン状に形成する光学系として使用される。
【０００４】
また、マイクロレンズを千鳥格子状に多数配列してレンズアレイを構成したものが提供されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２０００−２２１４４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来のＬＥＤプリンタにおいては、複数のレンズアレイを光軸方向に焦点距離に応じた間隔で配置することができるが、解像度を高くしようとすると、光量が小さくなってしまう。
【０００６】
本発明は、前記従来のＬＥＤプリンタの問題点を解決して、解像度を高くすることができ、光量を大きくすることができるレンズアレイ、露光装置及び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】
【０００７】
そのために、本発明のレンズアレイにおいては、複数のレンズを少なくとも２列に配列したレンズアレイにおいて、前記列間で隣接する二つのレンズの配列間隔が、レンズの配列方向の配列間隔より小さくされる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、レンズアレイにおいては、複数のレンズを少なくとも２列に配列したレンズアレイにおいて、前記列間で隣接する二つのレンズの配列間隔が、レンズの配列方向の配列間隔より小さくされる。
【０００９】
この場合、列間で隣接する二つのレンズの配列間隔が、レンズの配列方向の配列間隔より小さくされる。したがって、解像度を高くすることができ、光量を大きくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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。この場合、画像形成装置としてのプリンタについて説明する。
【００１１】
図２は本発明の第１の実施の形態におけるプリンタの概念図である。
【００１２】
図において、１０はプリンタの本体、すなわち、装置本体であり、該装置本体１０内には、ほぼ「Ｓ」字状の形状を有し、媒体としての図示されない用紙を搬送するための搬送路２５が配設され、該搬送路２５に搬送ローラ２６〜２９が配設される。また、前記搬送路２５に沿って、各色の現像剤像としてのトナー像を形成するために画像形成ユニット（ＩＤユニット）Ｂｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃが配設される。そして、該画像形成ユニットＢｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃより下方には、用紙を搬送するとともに、前記各トナー像を用紙に転写するための転写ユニット３４が配設され、各画像形成ユニットＢｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃと転写ユニット３４との間に前記搬送路２５が形成される。なお、前記転写ユニット３４によってベルト駆動ユニットが構成される。
【００１３】
また、装置本体１０には、像担持体としての各感光体ドラム１１と対向させて露光装置としての、かつ、記録ヘッドとしてのＬＥＤヘッド２３が配設される。そして、前記転写ユニット３４の下流には、転写されたトナー像を用紙に定着させるための定着ユニット３５が配設される。
【００１４】
各画像形成ユニットＢｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃにおいて、前記感光体ドラム１１は、所定の回転速度で回転し、表面に電荷を蓄えることができ、前記ＬＥＤヘッド２３による露光によって表面の電荷が除去されると、潜像としての静電潜像が形成される。該感光体ドラム１１に、帯電装置としての帯電ローラ１２が一定の圧力で接触させられ、該帯電ローラ１２は、感光体ドラム１１と反対方向に回転させられ、感光体ドラム１１の表面に所定の電圧を印加する。
【００１５】
また、４５は、前記感光体ドラム１１に隣接させて配設され、静電潜像を現像してトナー像を形成する現像器であり、該現像器４５は、感光体ドラム１１に現像剤としてのトナーを付着させる現像剤担持体としての現像ローラ１６、現像ローラ１６上のトナーの厚さを規制する規制部材としての図示されない現像ブレード、現像ローラ１６にトナーを供給する現像剤供給ローラとしてのトナー供給ローラ１８等を備える。前記現像ローラ１６は、感光体ドラム１１に一定の圧力で接触させられ、感光体ドラム１１と反対方向に回転させられ、トナー供給ローラ１８は、現像ローラ１６に、一定の圧力で接触させられ、現像ローラ１６と同じ方向に回転させられる。
【００１６】
前記感光体ドラム１１、帯電ローラ１２、現像器４５等は、画像形成ユニット本体を構成する筐体２０内に収容され、該筐体２０の上方には、トナーを収容する現像剤収容部としてのトナーカートリッジ１５が筐体２０に対して着脱自在に配設される。
【００１７】
前記転写ユニット３４は、走行自在に配設された転写ベルト２１、及び各感光体ドラム１１と対向させて配設された転写部材としての転写ローラ２２を備える。前記転写ベルト２１及び転写ローラ２２は、図示されない電源によって所定の電圧が印加され、感光体ドラム１１上の各トナー像を用紙に転写する。
【００１８】
また、３８はロワフレーム、４０は該ロワフレーム３８に対して揺動自在に配設されたアッパフレームであり、該アッパフレーム４０にカラーの画像が形成され、排出された用紙を堆積するためのスタッカ３１が形成される。そして、前記転写ユニット３４より下方において、搬送路２５の端部に、用紙を収容する媒体収容部としての給紙カセット３０が配設され、該給紙カセット３０に、用紙を繰り出す繰出部３２が配設される。
【００１９】
次に、前記構成のプリンタの動作について説明する。
【００２０】
前記各画像形成ユニットＢｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃにおいて、帯電ローラ１２は感光体ドラム１１の表面を、一様に、かつ、均一に帯電させ、ＬＥＤヘッド２３は感光体ドラム１１の表面を露光して、静電潜像を形成する。続いて、現像器４５は、静電潜像を現像して各色のトナー像を形成する。
【００２１】
一方、繰出部３２によって繰り出された用紙は、搬送ローラ２６、２７によって搬送され、静電効果によって転写ベルト２１に付着させられ、転写ベルト２１の走行に伴って、各画像形成ユニットＢｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃと転写ユニット３４との間を搬送され、その間に、各色のトナー像が重ねて転写され、カラーのトナー像が形成される。その後、用紙は、定着ユニット３５を通過し、カラーのトナー像が用紙に定着させられ、カラーの画像が形成される。続いて、用紙は、搬送ローラ２８、２９によって更に搬送され、スタッカ３１に排出される。
【００２２】
前記プリンタには、外部装置と通信を行い、印刷データを受信する図示されない外部インタフェースが配設され、該外部インタフェースから印刷データを受信し、プリンタ全体の制御を行う図示されない制御部が配設される。
【００２３】
次に、前記ＬＥＤヘッド２３について説明する。
【００２４】
図３は本発明の第１の実施の形態におけるＬＥＤヘッドの断面図である。
【００２５】
図に示されるように、ＬＥＤヘッド２３にはレンズアレイ５０が配設され、該レンズアレイ５０は、保持部材４６によって筐体２３ａに固定される。
【００２６】
また、１１は感光体ドラム、４１は前記ＬＥＤヘッド２３の発光部であり、該発光部４１には発光素子としてのＬＥＤ素子が複数、本実施の形態においては、１〔インチ〕（約２．５〔ｃｍ〕）当たり６００個直線状に等間隔で配置される。なお、図示されない遮光部材が発光部４１とレンズアレイ５０との間に配設される。
【００２７】
また、４２は前記発光部４１のＬＥＤ素子の発光を制御するドライバＩＣであり、前記発光部４１及びドライバＩＣ４２は、配線基板４４上に配設され、互いにワイヤ４３によって結線される。
【００２８】
次に、前記構成のＬＥＤヘッド２３の動作について説明する。
【００２９】
まず、プリンタの前記制御部は、印刷データに基づいてＬＥＤヘッド２３において制御信号を発生させ、ドライバＩＣ４２に送ると、該ドライバＩＣ４２は、制御信号に従って所定の光量で前記発光部４１の各ＬＥＤ素子を発光させる。そして、該ＬＥＤ素子からの光線は、レンズアレイ５０に入射され、レンズアレイ５０を通過して感光体ドラム１１上で結像され、発光部４１の結像像が感光体ドラム１１上に形成される。
【００３０】
次に、前記レンズアレイ５０について説明する。
【００３１】
図１は本発明の第１の実施の形態におけるレンズアレイの平面図、図４は図１のＡ−Ａ断面図である。
【００３２】
図に示されるように、レンズアレイ５０は、互いに対向させて、２段に重ねられ、所定の曲面から成る複数のレンズであるマイクロレンズ５２が形成された二つレンズ板５１ａ、５１ｂ、及び各レンズ板５１ａ、５１ｂ間に配設され、光線を遮断する材料から成り、複数の開口５５が形成された遮光部材としての二つの遮光板５３ａ、５３ｂを備える。該遮光板５３ａ、５３ｂは、対向するマイクロレンズ５２と隣接させて配設されたマイクロレンズ５２からの光を遮断する。
【００３３】
前記マイクロレンズ５２は、少なくとも２列、本実施の形態においては、２列に、かつ、千鳥状に交互に配列され、光軸方向において、２段に重ねて配設される。
【００３４】
各レンズ板５１ａ、５１ｂのマイクロレンズ５２と遮光板５３ａ、５３ｂの開口５５とは同じ配列間隔で構成され、各レンズ板５１ａ、５１ｂのマイクロレンズ５２の光軸と遮光板５３ａ、５３ｂの開口５５とは一致させて配設される。ここで、各マイクロレンズ５２は倒立像を形成し、二つの互いに対向させて配設されたマイクロレンズ５２は正立像を形成する。
【００３５】
また、前記各レンズ板５１ａ、５１ｂの各マイクロレンズ５２間の配列間隔、及び遮光板５３ａ、５３ｂの各開口５５間の配列間隔は、マイクロレンズ５２の配列方向と平行な方向において互いに等しくされ、前記各配列間隔（配列方向マイクロレンズ間隔）をＰY とし、近接するマイクロレンズ５２間、すなわち、列間で隣接するマイクロレンズ５２の配列間隔（近接マイクロレンズ間隔）をＰN としたとき、
ＰY ＞ＰN 
にされる。また、前記各レンズ板５１ａ、５１ｂのマイクロレンズ５２の列の中心線と前記各レンズ板５１ａ、５１ｂの幅方向の中心線との距離であるレンズ列−幅方向中心間距離をＰA とすると、レンズ列−幅方向中心間距離ＰA を次の式（１）で表すことができる。
【００３６】
【数１】
2008092006.tif 000003
本実施の形態における効果を確認するために作成した実施例１のレンズアレイ５０においては、配列間隔ＰY を１．２００〔ｍｍ〕とし、配列間隔ＰN を１．０００〔ｍｍ〕とした。このとき、式（１）からレンズ列−幅方向中心間距離ＰA は０．４００〔ｍｍ〕になる。
【００３７】
さらに、効果を確認するために作成した比較例のレンズアレイにおいては、配列間隔ＰY 、ＰN を１．２００〔ｍｍ〕とした。このとき、式（１）からレンズ列−幅方向中心間距離ＰA は０．５２０〔ｍｍ〕になる。
【００３８】
なお、実施例１のレンズアレイ５０と比較例のレンズアレイ５０とでは、マイクロレンズ５２と発光部４１（図３）との位置関係が異なるので、マイクロレンズ５２の最適な曲面の形状はぞれぞれ異なる。
【００３９】
また、実施例１のレンズアレイ５０及び比較例のレンズアレイ５０において、レンズ板５１ａ、５１ｂとして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、樹脂成形によって複数のマイクロレンズ５２をレンズ板５１ａ、５１ｂと一体に成形した。
【００４０】
さらに、実施例１のレンズアレイ５０及び比較例のレンズアレイ５０において、遮光板５３ａ、５３ｂとして、ステンレス板金にエッチングによって開口５５を形成し、表面に黒色クロムによって無反射コーティング層を形成したものを使用した。
【００４１】
図５は本発明の第１の実施の形態におけるレンズアレイの配設状態を示す図である。
【００４２】
図に示されるように、Ｌo は、レンズアレイ５０と発光部４１との距離（物体面−レンズ面距離）であり、マイクロレンズ５２の外部曲面５２ａの頂点と発光部４１が配置される平面（物体面）との間の距離を表す。また、ＬI は、前記レンズアレイ５０と感光体ドラム１１との距離（結像面−レンズ面距離）であり、マイクロレンズ５２の内部曲面５２ｂの頂点と感光体ドラム１１が配置される平面（結像面）との間の距離を表す。そして、ＬT は、レンズ厚であり、外部曲面５２ａと内部曲面５２ｂとの間の距離を表し、ＬS は、レンズ面間距離であり、各内部曲面５２ｂ間の距離を表し、ＴＣは、結像面−物体面距離であり、感光体ドラム１１と発光部４１との間の距離を表す。さらに、ｒL はマイクロレンズ５２の半径（マイクロレンズ半径）、ｒA は開口５５（図１）の半径（遮光板開口半径）である。
【００４３】
また、マイクロレンズ５２の各曲面は回転対称高次非球面から成り、式（２）及び（３）によって表される。
【００４４】
【数２】
2008092006.tif 000004
前記回転対称高次非球面は、光軸からマイクロレンズ５２の半径方向におけるすべての方向で同じ形状（回転対称）を有し、かつ、複数の偏曲点を有する曲面形状である。そして、関数ｚO （ｒ）、ｚI （ｒ）は、マイクロレンズ５２の光軸に平行な方向を軸とし、半径方向の座標をｒとした回転座標系を示し、マイクロレンズ５２の各外部曲面５２ａ及び内部曲面５２ｂの頂点を原点とし、レンズアレイ５０の物体面から結像面に向かう方向を正の数で表す。
【００４５】
なお、ＣO は外部曲面曲率半径、ＡO は外部曲面非球面係数４次、ＢO は外部曲面非球面係数６次、ＣI は内部曲面曲率半径、ＡI は内部曲面非球面係数４次、ＢI は内部曲面非球面係数６次である。
【００４６】
本実施の形態においては、前記レンズ板５１ａ、５１ｂには複数の前記マイクロレンズ５２が一体に形成されるが、マイクロレンズ５２を個々に作成し、所定の配列間隔ＰY 、ＰN で固定してもよい。
【００４７】
また、本実施の形態においては、各外部曲面５２ａ及び内部曲面５２ｂを回転対称の高次の非球面で形成するようになっているが、球面で形成することができる。さらに、各外部曲面５２ａ及び内部曲面５２ｂを、放物面、楕円面、双曲面等のコーニック面、光軸に垂直な各方向に非対称なトロイド面、シリンダ面等で形成したり、公知の自由曲面で形成したりすることができる。
【００４８】
本実施の形態において、各外部曲面５２ａ及び内部曲面５２ｂは、非球面にされ、球面にされるマイクロレンズ５２より収差が小さくされるので、解像度を高くすることができる。また、本実施の形態において、各外部曲面５２ａ及び内部曲面５２ｂは、回転対称の形状にされるので、非回転対称の形状にされる場合と比べて形状を簡素化することができる。
【００４９】
さらに、本実施の形態において、前記マイクロレンズ５２は、二つの屈折面（曲面）を備えた単レンズから成るが、複数の単レンズを組み合わせ、四つ以上の屈折面を備えた複合レンズによって形成することができる。
【００５０】
また、前記マイクロレンズ５２は、光源の光線を透過する均一な屈折率を有する透明材料に所定の曲面を形成することによって構成されるが、所定の屈折率分布を有する屈折率分布型レンズ、光ファイバ等で形成することができる。
【００５１】
そして、前記遮光板５３ａ、５３ｂは、ステンレス板金を加工して形成されるが、光線を透過する材料の上に光源の光線を遮光する遮光材料によって遮光パターンを形成したり、前記レンズ板５１ａ、５１ｂの一部に遮光材料によって遮光パターンを形成したり、前記レンズ板５１ａ、５１ｂの一部に粗面加工を施して光線を遮光したり、前記レンズ板５１ａ、５１ｂの一部を切り落として光線の一部が入射しないようにしたりすることができる。
【００５２】
本実施の形態においては、前記発光部４１に発光素子としてＬＥＤ素子を複数配置したＬＥＤアレイを使用するようになっているが、例えば、発光素子として有機ＥＬを使用することができる。また、プリンタの記録ヘッドとして半導体レーザを使用したり、蛍光灯、ハロゲンランプ等の光源に液晶素子によって構成されたシャッタを併用した記録ヘッドを使用したりすることができる。
【００５３】
そして、本実施の形態におけるレンズアレイ５０は、２列のマイクロレンズ５２を有するが、３列以上のマイクロレンズ５２を有することができる。
【００５４】
次に、前記ＬＥＤヘッド２３の動作について説明する。
【００５５】
図６は本発明の第１の実施の形態におけるＬＥＤヘッドの光学系を示す図、図７は本発明の比較例におけるＬＥＤヘッドの光学系を示す図である。
【００５６】
図６及び７においては、発光部４１とレンズアレイ５０（図５）による結像像との間の光線の光路を示す。この場合、前記発光部４１の一つのＬＥＤ素子、前記レンズアレイ５０の二つのマイクロレンズ５２、遮光板５３ａ、５３ｂ及び感光体ドラム１１だけを示す。また、図における水平方向は前記発光部４１と感光体ドラム１１上の結像像とを結ぶ光軸方向であり、手前から奥の方向にマイクロレンズ５２及びＬＥＤ素子が配列される。そして、前記マイクロレンズ５２と遮光板５３ａ、５３ｂの開口５５とは光軸の一致する一対だけを示す。なお、図における下側に上下対称的に２列目のマイクロレンズ５２及び遮光板５３３ａ、５３ｂの開口５５が配列されるようになっているが、対称的な形状になるので省略する。
【００５７】
図６に示されるように、実施例１のレンズアレイ５０の光路の最短経路を示す主光線をＲM1とし、各マイクロレンズ５２の最も外側の経路を示す周辺光線をＲS1とし、図７に示されるように、比較例のレンズアレイ５０の光路の最短経路を示す主光線をＲM ′とし、比較例の各マイクロレンズ５２の最も外側の経路を示す周辺光線をＲS ′とする。
【００５８】
また、実施例１の発光部４１から出射する際の開口角をαo1とし、比較例の発光部４１から出射する際の開口角をαo とし、実施例１の感光体ドラム１１に入射する際の開口角をαI1とし、比較例の感光体ドラム１１に入射する際の開口角をαI とし、実施例１の各マイクロレンズ５２に出射及び入射する際の開口角をαL1とし、比較例の各マイクロレンズ５２に出射及び入射する際の開口角をαL とする。
【００５９】
この場合、実施例１のレンズアレイ５０は、比較例のレンズアレイ５０と比べ、開口角αo1、αI1、αL1が大きい。これは、実施例１のレンズアレイ５０による発光部４１の結像像が比較例のレンズアレイ５０と比べ、明るくなることを示す。
【００６０】
また、本実施の形態におけるマイクロレンズ５２を２列に配列したレンズアレイ５０においては、レンズアレイ５０の幅方向の中心線は、発光部４１とレンズアレイ５０による結像像とを結んだ線上に置かれ、前記中心線とマイクロレンズ５２の光軸とのレンズ列−幅方向中心間距離はＰA である。そして、実施例１のレンズアレイ５０におけるレンズ列−幅方向中心間距離ＰA は０．４００であり、比較例のレンズアレイ５０におけるレンズ列−幅方向中心間距離ＰA は０．５２０である。
【００６１】
ところで、一般に、レンズによる物体の結像像は、レンズの光軸に近い物体の方が収差が小さく、光量が大きい。
【００６２】
したがって、実施例１のレンズアレイ５０は、比較例のレンズアレイ５０より各マイクロレンズ５２の光軸の近い位置に発光部４１があるので、結像像の収差が小さく、鮮明な結像像を得ることができ、解像度を高くすることができるとともに、光量を大きくすることができる。
【００６３】
実施例１のレンズアレイ５０及び比較例のレンズアレイ５０は表１に示されるように構成される。
【００６４】
【表１】
2008092006.tif 000005
ＭＴＦは１２００〔ｄｐｉ〕でのＭＴＦであり、Ｉr は比較例との比で表した光量である。
【００６５】
次に、結像像の解像度を示すＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ：振幅伝達関数）について説明する。
【００６６】
図８は本発明の第１の実施の形態における光量分布を示す図である。なお、図において、横軸に結像点を、縦軸に光量を採ってある。
【００６７】
ＭＴＦは、ＬＥＤヘッド２３（図３）の結像像の解像度を表し、ＬＥＤヘッド２３中で点灯しているＬＥＤ素子による結像像の光量のコントラストを示す。そして、１００〔％〕が結像像の光量のコントラストが最も大きく、ＬＥＤヘッド２３としての解像度が高いことを示し、小さいほど光量のコントラストは小さく、ＬＥＤヘッド２３としての解像度は低い。
【００６８】
前記ＭＴＦは、図８に示されるように、結像像の光量の最大値をＩmax とし、隣り合う二つの結像像間の光量の最小値をＩmin としたとき、
ＭＴＦ＝（（Ｉmax −Ｉmin ）／（Ｉmax ＋Ｉmin ））×１００〔％〕
のように定義される。
【００６９】
なお、ＭＴＦ及び光量の測定においては、ＬＥＤヘッド２３のレンズアレイ５０の結像面側（感光体ドラム１１側）の端面から距離ＬI 〔ｍｍ〕離れた位置の結像像を顕微鏡デジタルカメラによって撮影し、撮影画像から発光部４１の結像像の光量分布を解析してＭＴＦ及び光量を算出した。
【００７０】
そのために、解像度が１２００〔ｄｐｉ〕のカラーのＬＥＤプリンタのＬＥＤヘッド２３に実施例１のレンズアレイ５０及び比較例のレンズアレイ５０を実装し、ＬＥＤヘッド２３において、１〔インチ〕（約２５．４〔ｍｍ〕）当たり１２００個配列されたＬＥＤ素子を一つおきに発光させた状態において、複数のＬＥＤ素子について測定した値の最大値Ｉmax 及び最小値をＩmin を測定した。また、光量の測定においては、ＬＥＤヘッド２３のＬＥＤ素子をすべて発光させ、各発光部４１について測定した値の平均値から算出して測定した。
【００７１】
また、光量の値は比較例のレンズアレイ５０を用いた光量との比で示した。表１に示されるように、実施例１のレンズアレイ５０は、比較例のレンズアレイ５０と比べて光量が２．２倍になり、プリンタに用いるＬＥＤヘッド２３のレンズアレイ５０として十分な光量を得ることができた。また、ＭＴＦは実施例１のレンズアレイ５０においては９１〔％〕であり、比較例のレンズアレイ５０に対して解像度が低くなることなく十分な値を得ることができた。これは、実施例１において、レンズ列−幅方向中心間距離ＰA が小さいほど解像度が高く、また、光量が大きいからである。また、実施例１の遮光板５３ａ、５３ｂの非球面形状が、比較例の遮光板５３ａ、５３ｂの非球面形状と異なるのは、レンズ列−幅方向中心間距離ＰA を小さくすることによって遮光板５３ａ、５３ｂと発光部４１との位置関係が変わるからである。
【００７２】
ところで、前記カラーのＬＥＤプリンタを用いて評価を重ねた結果、ＭＴＦが７０〔％〕以上である場合、用紙上に形成された画像中、濃度が濃い領域の濃淡斑、筋、ざらつき等による画像品位の低下が解消されることが明らかとなっている。
【００７３】
そして、実施例１におけるレンズアレイ５０を使用して画像を形成した結果、濃淡斑、筋、ざらつき等による画像品位の低下はなかった。
【００７４】
図９は本発明の第１の実施の形態における１２００〔ｄｐｉ〕１×１画像を示す図である。
【００７５】
図に示されるように、プリンタの画像の評価は、縦方向及び横方向において１２００〔ｄｐｉ〕のドットマトリックス上において、縦方向及び横方向において、一つ置きに６００〔ｄｐｉ〕でドットを形成することによって画像を形成し、画像品位を評価した。なお、一つ置きにドットを形成することによって、図に示されるように、前記ドットマトリックスにおいて、縦方向及び横方向において、実印字ドットと空きドットとが交互に形成される。
【００７６】
そして、前記カラーのＬＥＤプリンタを用い、実施例１のレンズアレイ５０（図３）を用いたプリンタの画像を評価したところ、濃淡斑、筋、ざらつき等は見られなかった。一方、比較例のレンズアレイ５０を用いたプリンタでは画像を形成することができなかった。これは、比較例のレンズアレイ５０を用いたＬＥＤヘッド２３で画像の形成が可能である十分な光量を得ることができなかったからである。
【００７７】
このように、本実施の形態においては、マイクロレンズ５２の近接するマイクロレンズ５２間の配列間隔ＰN を、マイクロレンズ５２の配列方向と平行な方向の配列間隔ＰY より小さくすることによって解像度を高くすることができ、光量を大きくすることができる。
【００７８】
また、本実施の形態におけるプリンタにおいては、画像に濃淡斑、筋、ざらつき等を発生させることなく印刷データどおりの画像を用紙上に形成することができる。
【００７９】
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造を有するものについては、同じ符号を付与し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。
【００８０】
図１０は本発明の第２の実施の形態におけるレンズアレイの平面図、図１１は図１０のＢ−Ｂ断面図、図１２は本発明の第２の実施の形態におけるレンズアレイの配設状態を示す図である。
【００８１】
この場合、レンズアレイ６０は、互いに対向させて２段に重ねられ、所定の曲面から成る複数のマイクロレンズ６２が形成された二つレンズ板６１ａ、６１ｂ、及び各レンズ板６１ａ、６１ｂ間に配設され、光線を遮断する材料から成り、複数の開口６５が形成された遮光部材としての二つの遮光板６３ａ、６３ｂを備える。前記マイクロレンズ６２は、２列にされ、千鳥状に交互に配列され、各マイクロレンズ６２は、曲面を、前記光軸と平行な面でマイクロレンズ６２の配列方向（長手方向）に沿って切断した形状を有し、切断面同士を合わせるような形状を有し、各列のレンズを２列に配列させて各レンズ板６１ａ、６２ｂが形成される。
【００８２】
各レンズ板６１ａ、６１ｂのマイクロレンズ６２と遮光板６３ａ、６３ｂの開口６５とは同じ配列間隔で構成され、各レンズ板６１ａ、６１ｂのマイクロレンズ６２の光軸と遮光板６３ａ、６３ｂの開口６５とは一致させて配設される。ここで、各マイクロレンズ６２は倒立像を形成し、二つの互いに対向させて配設されたマイクロレンズ６２は正立像を形成する。
【００８３】
なお、本実施の形態においては、レンズアレイ６０の幅方向において、各マイクロレンズ６２が千鳥状に配列されるように、レンズ板領域ＡＲ１、ＡＲ２を接合することによって、一つのレンズ板６１ａ、６１ｂが形成される。
【００８４】
また、前記各レンズ板６１ａ、６１ｂの各マイクロレンズ６２間の配列間隔、及び遮光板６３ａ、６３ｂの各開口８５間の配列間隔は、マイクロレンズ６２の配列方向と平行な方向において互いに等しくされ、前記各配列間隔（配列方向マイクロレンズ間隔）をＰY とし、近接するマイクロレンズ６２間の配列間隔（近接マイクロレンズ間隔）をＰN2としたとき、
ＰN2＜ＰY 
にする。そして、マイクロレンズ６２の曲面の頂点を結んだ直線を光軸とし、マイクロレンズ６２の光軸と外周部との距離の最大値（光軸と外周部のうちの円形部分との間の距離）をマイクロレンズ６２の半径ｒL としたとき、
ＰN2＜２ｒL 
にする。なお、半径ｒL は前記マイクロレンズ６２の光軸とマイクロレンズ６２の外周部との距離の最大値を表す。
【００８５】
前記各レンズ板６１ａ、６１ｂのマイクロレンズ６２の列の中心線と前記各レンズ板６１ａ、６１ｂの幅方向の中心線との距離であるレンズ列−幅方向中心間距離をＰA とすると、レンズ列−幅方向中心間距離ＰA を式（４）で表すことができる。
【００８６】
【数３】
2008092006.tif 000006
さらに、レンズアレイ６０が結像像を形成することができるように、
ＰN2＞ＰY ／２
にされる。
【００８７】
また、本実施の形態における効果を確認するために形成した実施例２のレンズアレイ６０においては、半径ｒL を０．５００〔ｍｍ〕とし、配列間隔ＰY を１．２００〔ｍｍ〕とし、配列間隔ＰN2を０．７２１〔ｍｍ〕とした。このとき、式（４）からレンズ列−幅方向中心間距離ＰA は０．２００〔ｍｍ〕になる。
【００８８】
そして、実施例２におけるレンズアレイ６０及び比較例におけるレンズアレイ５０において、レンズ板６１ａ、６１ｂ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、樹脂成形によって成形した。
【００８９】
実施例２においては、マイクロレンズ６２は光軸と垂直な平面で切断した断面形状が蒲鉾形（光軸の中心から０．２〔ｍｍ〕の位置を切除したような形状）である。また、実施例２の遮光部６３ａ、６３ｂは、開口６５が形状が、円の一部を削除した形状、例えば、蒲鉾形であり、マイクロレンズ６２の外側を透過する光線を遮断するとともに、レンズアレイ６２の幅方向の中心線の付近の光線を遮断する。
【００９０】
実施例２のレンズアレイ６０及び比較例のレンズアレイ５０は表２に示されるように構成される。
【００９１】
【表２】
2008092006.tif 000007
また、マイクロレンズ６２の各曲面は回転対称高次非球面であり、前記式（２）によって表される。
【００９２】
なお、前記マイクロレンズ６２はレンズアレイ６０の幅方向の中心線の付近に当たる一部が削除された形状であるが、これは、マイクロレンズ６２及びレンズ板６１ａ、６１ｂの作成方法を限定するのではなく、例えば、所定の形状の型を作成し、公知の樹脂成形法でマイクロレンズ６２の一部を削除する工程を含まずに作成することができる。
【００９３】
本実施の形態においては、前記レンズ板６１ａ、６１ｂには複数の前記マイクロレンズ６２が一体に形成されるが、マイクロレンズ６２を個々に作成し、所定の配列間隔ＰY 、ＰN で固定してもよい。また、本実施の形態においては、各外部曲面６２ａ及び内部曲面６２ｂを回転対称の高次の非球面で形成するようになっているが、球面で形成することができる。さらに、各外部曲面６２ａ及び内部曲面６２ｂを、放物面、楕円面、双曲面等のコーニック面、光軸に垂直な各方向に非対称なトロイド面、シリンダ面等で形成したり、公知の自由曲面で形成したりすることができる。
【００９４】
また、本実施の形態においては、前記マイクロレンズ６２は二つの屈折面（曲面）を備えた単レンズから成るが、複数の単レンズを組み合わせ、四つ以上の屈折面を備えた複合レンズによって形成することができる。
【００９５】
さらに、前記マイクロレンズ６２は、光源の光線を透過する均一な屈折率を有する透明材料に所定の曲面を形成することによって構成されるが、所定の屈折率分布を有する屈折率分布型レンズ、光ファイバ等で形成することができる。
【００９６】
そして、前記遮光板６３ａ、６３ｂはステンレス板金を加工して形成されるが、光線を透過する材料の上に光源の光線を遮光する遮光材料によって遮光パターンを形成したり、前記レンズ板６１ａ、６１ｂの一部に遮光材料によって遮光パターンを形成したり、前記レンズ板６１ａ、６１ｂの一部に粗面加工を施して光線を遮光したり、前記レンズ板６１ａ、６１ｂの一部を切り落として光線の一部が入射しないようにしたりすることができる。
【００９７】
次に、前記ＬＥＤヘッド２３の動作について説明する。
【００９８】
図１３は本発明の第２の実施の形態におけるＬＥＤヘッドの光学系を示す図である。
【００９９】
図においては、発光部４１とレンズアレイ６０（図１２）による結像像との間の光線の光路を示す。この場合、前記発光部４１の一つのＬＥＤ素子、前記レンズアレイ６０の二つののマイクロレンズ６２、遮光板６３ａ、６３ｂ及び像担持体としての感光体ドラム１１だけを示す。また、図における水平方向は前記発光部４１と感光体ドラム１１上の結像像とを結ぶ光軸方向であり、手前から奥の方向にマイクロレンズ６２及びＬＥＤ素子が配列される。そして、前記マイクロレンズ６２と遮光板６３ａ、６３ｂの開口６５とは光軸の一致する一対だけを示す。なお、図における下側に上下対称的に２列目のマイクロレンズ６２及び遮光板６３ａ、６３ｂの開口６５が配列されるようになっているが、対称的な形状になるので省略する。
【０１００】
図に示されるように、実施例２のレンズアレイ６０の光路の最短経路を示す主光線をＲM2とし、各マイクロレンズ６２の最も外側の経路を示す周辺光線をＲS2とする。
【０１０１】
また、実施例２の発光部４１から出射する際の開口角をαo2とし、感光体ドラム１１に入射する際の開口角をαI2とし、各マイクロレンズ６２に出射及び入射する際の開口角をαL2とする。
【０１０２】
この場合、実施例２のレンズアレイ６０は、比較例のレンズアレイ５０と比べ、開口角αo2、αI2、αL2が大きい。これは、実施例２のレンズアレイ６０による発光部４１の結像像が比較例のレンズアレイ５０と比べ、明るくなることを示す。
【０１０３】
また、本実施の形態におけるマイクロレンズ６２を２列に配列したレンズアレイ６０においては、レンズアレイ６０の幅方向の中心線は、発光部４１とレンズアレイ６０による結像像とを結んだ線上に置かれ、前記中心線とマイクロレンズ６２の光軸とのレンズ列−幅方向中心間距離はＰA である。そして、実施例２のレンズアレイ６０におけるレンズ列−幅方向中心間距離ＰA は０．２００であり、比較例のレンズアレイ５０におけるレンズ列−幅方向中心間距離ＰA は０．５２０である。
【０１０４】
ところで、一般に、レンズによる物体の結像像は、レンズの光軸に近い物体の方が収差が小さく、光量が大きい。
【０１０５】
したがって、実施例２のレンズアレイ６０は、比較例のレンズアレイ５０より各マイクロレンズ６２の光軸の近い位置に発光部４１があるので、結像像の収差が小さく、鮮明な結像像を得ることができ、解像度を高くすることができるとともに、光量を大きくすることができる。
【０１０６】
実施例２のレンズアレイ６０は表２に示されるように、比較例のレンズアレイ５０は表１に示されるように構成される。
【０１０７】
また、表２に示されるように、実施例２のレンズアレイ６０は、比較例のレンズアレイ５０と比べて光量が３．５倍になり、プリンタに用いるＬＥＤヘッド２３のレンズアレイ６０として十分な光量を得ることができた。また、ＭＴＦは実施例２のレンズアレイ６０においては９４〔％〕であり、比較例のレンズアレイ５０に対して解像度が低くなることなく十分な値を得ることができた。
【０１０８】
このように、本実施の形態においては、マイクロレンズ６２の近接するマイクロレンズ６２間の配列間隔ＰN2を、マイクロレンズ６２の配列方向と平行な方向の配列間隔ＰY より小さくすることによって解像度を高くすることができ、光量を大きくすることができる。
【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、前記第１、第２の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。
【０１１０】
図１４は本発明の第３の実施の形態におけるレンズアレイの平面図、図１５は図１４のＣ−Ｃ断面図、図１６は本発明の第３の実施の形態におけるレンズアレイの配設状態を示す図である。
【０１１１】
この場合、レンズアレイ７０は、互いに対向させて２段に重ねられ、所定の曲面から成る複数のマイクロレンズ７２が形成された二つレンズ板７１ａ、７１ｂ、及び各レンズ板７１ａ、７１ｂ間に配設され、光線を遮断する材料から成り、複数の開口７５が形成された遮光部材としての二つの遮光板７３ａ、７３ｂを備える。前記マイクロレンズ７２は２列にされ、千鳥状に交互に配列される。
【０１１２】
各レンズ板７１ａ、７１ｂのマイクロレンズ７２と遮光板７３ａ、７３ｂの開口７５とは同じ配列間隔で構成される。
【０１１３】
また、本実施の形態において、前記マイクロレンズ７２は、レンズアレイ７０の幅方向の中心線より左側に位置する第１のレンズ７２ａ、及び前記中心線より右側に位置する第２のレンズ７２ｂを備え、レンズ板７１ａ側の第１、第２のレンズ７２ａ、７２ｂは、各光軸が発光部４１側の所定の箇所、本実施の形態においては、物体面（発光部４１）で交差し、レンズ板７１ｂ側の第１、第２のレンズ７２ａ、７２ｂは、各光軸が感光体ドラム１１側の所定の箇所、本実施の形態においては、結像面（感光体ドラム１１）で交差する。そのために、各光軸は、レンズアレイ７０の幅方向の中心線に対して角度Ｔ［°］だけ傾斜させて配設される。
【０１１４】
また、前記各レンズ板７１ａ、７１ｂの各マイクロレンズ７２間の配列間隔、及び遮光板７３ａ、７３ｂの各開口７５間の配列間隔は、マイクロレンズ７２の配列方向と平行な方向において互いに等しくされ、前記各配列間隔（配列方向マイクロレンズ間隔）をＰY とし、近接するマイクロレンズ７２間の配列間隔（近接マイクロレンズ間隔）をＰN3としたとき、
ＰN3＜ＰY 
にする。そして、マイクロレンズ７２の曲面の頂点を結んだ直線を光軸とし、マイクロレンズ７２の外周部のうちの円形部分と光軸との間の距離をマイクロレンズ７２の半径ｒL としたとき、
ＰN3＜２ｒL 
にする。
【０１１５】
前記各レンズ板７１ａ、７１ｂのマイクロレンズ７２の列の中心線と前記各レンズ板７１ａ、７１ｂの幅方向の中心線との距離であるレンズ列−幅方向中心間距離をＰA とすると、レンズ列−幅方向中心間距離ＰA を式（５）で表すことができる。
【０１１６】
【数４】
2008092006.tif 000008
また、本実施の形態における効果を確認するために形成した実施例３のレンズアレイ７０においては、半径ｒL を０．５００〔ｍｍ〕とし、配列間隔ＰY を１．２００〔ｍｍ〕とし、配列間隔ＰN3を０．９４１とした。このとき、式（５）からレンズ列−幅方向中心間距離ＰA は０．３６２〔ｍｍ〕になる。
【０１１７】
そして、実施例３のレンズアレイ７０の遮光板７３ａ、７３ｂはマイクロレンズ７２の外側を透過する光線を遮断し、開口７５の中心はレンズアレイ７０の幅方向の中心から距離（遮光板開口−幅方向中心間距離）ＰS3の位置に配置される。なお、本実施の形態において、距離ＰS3は０．５２０〔ｍｍ〕にされる。
【０１１８】
実施例３のレンズアレイ７０及び比較例のレンズアレイ５０は表３に示されるように構成される。
【０１１９】
【表３】
2008092006.tif 000009
なお、本実施の形態における実施例３のレンズアレイ７０においては、角度Ｔ
Ｔ＝ｔａｎ-1（ＰA ／ＬO ）
＝８．９４８〔°〕
にされる。
【０１２０】
また、マイクロレンズ７２の各曲面は回転対称高次非球面であり、前記式（２）及び（３）によって表される。
【０１２１】
なお、前記マイクロレンズ７２はレンズアレイ７０の幅方向に対して傾斜させて配設されるようになっているが、これは、マイクロレンズ７２及びレンズ板７１ａ、７１ｂの作成方法を限定するのではなく、例えば、所定の形状の型を作成し、公知の樹脂成形法でマイクロレンズ７２を作成することができる。
【０１２２】
次に、前記ＬＥＤヘッド２３の動作について説明する。
【０１２３】
図１７は本発明の第３の実施の形態におけるＬＥＤヘッドの光学系を示す図である。
【０１２４】
図においては、発光部４１とレンズアレイ７０（図１６）による結像像との間の光線の光路を示す。この場合、前記発光部４１の一つのＬＥＤ素子、前記レンズアレイ７０の二つのマイクロレンズ７２、遮光板７３ａ、７３ｂ及び像担持体としての感光体ドラム１１だけを示す。また、図における水平方向は前記発光部４１と感光体ドラム１１上の結像像とを結ぶ光軸方向であり、手前から奥の方向にマイクロレンズ７２及びＬＥＤ素子が配列される。そして、前記マイクロレンズ７２と遮光板７３ａ、７３ｂの開口７５とは光軸の一致する一対だけを示す。なお、図における下側に上下対称的に２列目のマイクロレンズ７２及び遮光板７３ａ、７３ｂの開口７５が配列されるようになっているが、対称的な形状になるので省略する。
【０１２５】
さらに、図においては、発光部４１と該発光部４１のレンズアレイ７０による結像像との間の光線の光路を示す。そして、図に示されるように、実施例３のレンズアレイ７０の光路の最短経路を示す主光線をＲM3とし、各レンズの最も外側の経路を示す周辺光線をＲS3とする。
【０１２６】
また、実施例３の発光部４１から出射する際の開口角をαo3とし、感光体ドラム１１に入射する際の開口角をαI3とし、各マイクロレンズ６３に出射及び入射する際の開口角をαL3とする。
【０１２７】
この場合、実施例３のレンズアレイ７０は、比較例のレンズアレイ５０と比べ、開口角αo3、αI3、αL3が大きい。これは、実施例３のレンズアレイ７０による発光部４１の結像像が比較例のレンズアレイ５０と比べ、明るくなることを示す。
【０１２８】
また、本実施の形態においては、マイクロレンズ７２が２列に配列されるので、比較例のレンズアレイ５０と比べて、発光部４１と光軸とを近づけることができる。
【０１２９】
実施例３は、マイクロレンズ７２の光軸を傾斜させた構造を有するので、発光部４１と光軸とを一層近づけ、本実施の形態においては、発光部４１と光軸とを一致させ、マイクロレンズ７２の光軸上に発光部４１が配設される。
【０１３０】
ただし、これは、角度Ｔが、
Ｔ＝ｔａｎ-1（ＰA ／ＬO ）
の場合である。
【０１３１】
なお、角度Ｔを、
０＜Ｔ＜２×ｔａｎ-1（ＰA ／ＬO ）
の範囲にするのが好ましい。
【０１３２】
ところで、一般に、レンズによる物体の結像像はレンズの光軸に近い物体の方が収差が小さく、光量が大きい。
【０１３３】
したがって、実施例３のレンズアレイ７０は、比較例のレンズアレイ５０より各マイクロレンズ７２の光軸の近い位置に発光部４１があるので、結像像の収差が小さく、鮮明な結像像を得ることができ、解像度を高くすることができるとともに、光量を大きくすることができる。
【０１３４】
実施例３のレンズアレイ７０及び比較例のレンズアレイ５０は表３に示されるように構成される。
【０１３５】
また、表３に示されるように、実施例３のレンズアレイ７０は、比較例のレンズアレイ５０と比べて光量が１．８倍になり、プリンタに用いるＬＥＤヘッド２３のレンズアレイ７０として十分な光量を得ることができた。また、ＭＴＦは実施例３のレンズアレイ７０においては９１〔％〕であり、比較例のレンズアレイ５０に対して解像度が低くなることなく十分な値を得ることができた。
【０１３６】
ところで、前記カラーのＬＥＤプリンタを用いて評価を重ねた結果、ＭＴＦが７０〔％〕以上である場合、用紙上に形成された画像中、濃度が濃い領域の濃淡斑、筋、ざらつき等による画像品位の低下が解消されることが明らかとなっている。
【０１３７】
そして、実施例３におけるレンズアレイ７０を使用して画像を形成した結果、濃淡斑、筋、ざらつき等による画像品位の低下はなかった。
【０１３８】
このように、本実施の形態においては、マイクロレンズ７２の光軸がレンズアレイ７０の幅方向に対して傾斜させて配設されるので、遮光板７３ａ、７３ｂの開口７５の中心とレンズアレイ７０の幅方向の中心線との距離ＰS3は、０．５２０になる。この場合、比較例のレンズアレイ５０における開口５５の中心とレンズアレイ５０の幅方向の中心線との距離ＰS は、レンズ列−幅方向中心間距離ＰA と同じ０．５２０であるので、距離ＰS3、ＰS は等しくなる。この場合、距離ＰS3を小さくすることなく、光量を大きくすることができるので、遮光板７３ａ、７３ｂを前記実施例１及び２と比べて容易に作成することができる。
【０１３９】
また、マイクロレンズ７２の光軸がレンズアレイ７０の幅方向に対して傾斜させて配設されるので、配列間隔ＰN3を大きくすることができる。したがって、レンズアレイ７０を容易に作成することができる。
【０１４０】
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。なお、前記第１〜第３の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。
【０１４１】
図１８は本発明の第４の実施の形態におけるレンズアレイの平面図、図１９は図１８のＤ−Ｄ断面図である。
【０１４２】
この場合、レンズアレイ８０は、互いに対向させて２段に重ねられ、所定の曲面から成る複数のマイクロレンズ８２が形成された二つレンズ板８１ａ、８１ｂ、及び各レンズ板８１ａ、８１ｂ間に配設され、光線を遮断する材料から成り、複数の開口８５が形成された遮光部材としての二つの遮光板８３ａ、８３ｂを備える。前記マイクロレンズ８２は２列にされ、千鳥状に交互に配列される。
【０１４３】
各レンズ板８１ａ、８１ｂのマイクロレンズ８２と遮光板８３ａ、８３ｂの開口８５とは同じ配列間隔で構成され、各レンズ板８１ａ、８１ｂのマイクロレンズ８２の光軸は互いに一致させて配設され、各遮光板８３ａ、８３ｂの開口８５は互いに一致させて配設される。
【０１４４】
そして、本実施の形態においては、前記遮光板８３ａ、８３ｂの開口８５の中心軸、すなわち、開口軸は、マイクロレンズ８２の光軸よりレンズアレイ８０の幅方向における外側に配設される。
【０１４５】
また、前記各レンズ板８１ａ、８１ｂの各マイクロレンズ８２間の配列間隔、及び遮光板８３ａ、８３ｂの各開口８５間の配列間隔は、マイクロレンズ８２の配列方向と平行な方向において互いに等しくされ、前記各配列間隔（配列方向マイクロレンズ間隔）をＰY とし、近接するマイクロレンズ８２間の配列間隔（近接マイクロレンズ間隔）をＰN4と  したとき、
ＰN4＜ＰY 
にする。
【０１４６】
前記各レンズ板８１ａ、８１ｂのマイクロレンズ８２の列の中心線と前記各レンズ板８１ａ、８１ｂの幅方向の中心線との距離であるレンズ列−幅方向中心間距離をＰA とすると、レンズ列−幅方向中心間距離ＰA を式（６）で表すことができる。
【０１４７】
【数５】
2008092006.tif 000010
また、本実施の形態における効果を確認するために形成した実施例４のレンズアレイ８０においては、半径ｒL を０．５００〔ｍｍ〕とし、距離ＰY を１．２００〔ｍｍ〕とし、距離ＰN4を１．０００〔ｍｍ〕とした。このとき、前記式（５）からレンズ列−幅方向中心間距離ＰA は０．４００〔ｍｍ〕になる。
【０１４８】
そして、実施例４のレンズアレイ８０において、前記開口８５の開口軸は、レンズアレイ８０の幅方向の中心線から距離（遮光板開口−幅方向中心間距離）ＰS4
ＰS4＝０．５００〔ｍｍ〕
の位置に配設される。
【０１４９】
実施例４のレンズアレイ８０及び比較例のレンズアレイ５０は表４に示されるように構成される。
【０１５０】
【表４】
2008092006.tif 000011
また、マイクロレンズ８２の各曲面は回転対称高次非球面であり、前記式（２）及び（３）によって表される。
【０１５１】
なお、本実施の形態においては、前記開口軸がマイクロレンズ８２の光軸よりレンズアレイ８０の幅方向において外側に配設されるが、遮光板８３ａ、８３ｂがマイクロレンズ８２の光軸よりレンズアレイ８０の幅方向において外側で多くの光線を透過すればよく、例えば、遮光板８３ａ、８３ｂの開口の形状を、マイクロレンズ８２の光軸よりレンズアレイ８０の幅方向において外側で光線を多く透過するように楕円形状、蒲鉾形等にすることができる。
【０１５２】
次に、前記ＬＥＤヘッド２３の動作について説明する。
【０１５３】
図２０は本発明の第４の実施の形態におけるＬＥＤヘッドの光学系を示す図である。
【０１５４】
図においては、発光部４１とレンズアレイ８０（図１９）による結像像との間の光線の光路を示す。この場合、前記発光部４１の一つのＬＥＤ素子、前記レンズアレイ８０の二つのマイクロレンズ８２、遮光板８３ａ、８３ｂ及び感光体ドラム１１だけを示す。また、図における水平方向は前記発光部４１と感光体ドラム１１上の結像像とを結ぶ光軸方向であり、手前から奥の方向にマイクロレンズ８２及びＬＥＤ素子が配列される。そして、前記マイクロレンズ８２と遮光板８３ａ、８３ｂの開口８５とは光軸の一致する一対だけを示す。なお、図における下側に上下対称的に２列目のマイクロレンズ８２及び遮光板８３ａ、８３ｂの開口８５が配列されるが、対称的な形状になるので省略する。
【０１５５】
図に示されるように、実施例４のレンズアレイ８０の光路の最短経路を示す主光線をＲM4とし、各マイクロレンズ８２の最も外側の経路を示す周辺光線をＲS4とする。
【０１５６】
そして、実施例４のレンズアレイ８０においては、比較例のレンズアレイ５０及びレンズ板５１ａ、５１ｂの構成が同じであるので光線の光路は同じであり、二つのマイクロレンズ８２間の光路はマイクロレンズ８２の光軸より外側を通過する。
【０１５７】
また、実施例４においては、遮光板８３ａ、８３ｂの開口８５がマイクロレンズ８２の光軸よりレンズアレイ８０の幅方向において外側に配設されるので、解像度の低下の原因となる収差を含む光線及び迷光を遮断する。このため、実施例４のレンズアレイ８０においては、実施例１のレンズアレイ５０と比較して解像度を高くすることができ、このときの光量の低下は小さい。
【０１５８】
実施例４のレンズアレイ８０及び比較例のレンズアレイ５０は表４に示されるように構成される。
【０１５９】
表４に示されるように、実施例４のレンズアレイ８０は、比較例のレンズアレイ５０と比べて光量が２．０倍になり、プリンタに用いるＬＥＤヘッド２３のレンズアレイ８０として十分な光量を得ることができた。また、ＭＴＦは実施例４のレンズアレイ８０においては９５〔％〕であり、比較例のレンズアレイ５０に対して解像度が低くなることなく十分な値を得ることができた。
【０１６０】
ところで、前記カラーのＬＥＤプリンタを用いて評価を重ねた結果、ＭＴＦが７０〔％〕以上である場合、用紙上に形成された画像中、濃度が濃い領域の濃淡斑、筋、ざらつき等による画像品位の低下が解消されることが明らかとなっている。
【０１６１】
そして、実施例４におけるレンズアレイ８０を使用して画像を形成した結果、濃淡斑、筋、ざらつき等による画像品位の低下はなかった。
【０１６２】
このように、本実施の形態においては、遮光板８３ａ、８３ｂの開口軸とレンズアレイ８０の幅方向の中心線との距離ＰS4が０．５００であり、実施例１において、レンズ列−幅方向中心間距離ＰA が０．４００である。すなわち、遮光板８３ａ、８３ｂにおいて開口８５の配列間隔を大きくすることができるので、遮光板８３ａ、８３ｂを前記実施例１と比べて容易に作成することができる。
【０１６３】
また、解像度を高くすることができ、光量を大きくすることができる。
【０１６４】
前記各実施の形態においては、画像形成装置としてのプリンタに適用した例について説明しているが、本発明を、複写機、ファクシミリ装置、複合機等に適用することができる。
【０１６５】
なお、本発明は前記各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】
【０１６６】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるレンズアレイの平面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態におけるプリンタの概念図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態におけるＬＥＤヘッドの断面図である。
【図４】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態におけるレンズアレイの配設状態を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態におけるＬＥＤヘッドの光学系を示す図である。
【図７】本発明の比較例におけるＬＥＤヘッドの光学系を示す図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態における光量分布を示す図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態における１×１画像を示す図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態におけるレンズアレイの平面図である。
【図１１】図１０のＢ−Ｂ断面図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態におけるレンズアレイの配設状態を示す図である。
【図１３】本発明の第２の実施の形態におけるＬＥＤヘッドの光学系を示す図である。
【図１４】本発明の第３の実施の形態におけるレンズアレイの平面図である。
【図１５】図１４のＣ−Ｃ断面図である。
【図１６】本発明の第３の実施の形態におけるレンズアレイの配設状態を示す図である。
【図１７】本発明の第３の実施の形態におけるＬＥＤヘッドの光学系を示す図である。
【図１８】本発明の第４の実施の形態におけるレンズアレイの平面図である。
【図１９】図１８のＤ−Ｄ断面図である。
【図２０】本発明の第４の実施の形態におけるＬＥＤヘッドの光学系を示す図である。
【符号の説明】
【０１６７】
２３    ＬＥＤヘッド
５０、６０、７０、８０    レンズアレイ
５１ａ、５１ｂ、６１ａ、６１ｂ、７１ａ、７１ｂ、８１ａ、８１ｂ    レンズ板
５２、６２、７２、８２    マイクロレンズ
５３ａ、５３ｂ、６３ａ、６３ｂ、７３ａ、７３ｂ、８３ａ、８３ｂ    遮光板
５５、６５、７５、８５    開口
【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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【図２０】
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【手続補正書】
【提出日】平成18年10月23日(2006.10.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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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【図２０】
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