(57)【要約】【課題】発光素子の面積がある程度大きい場合であっても有効に明るさを向上させ、かつ不要な光の発生を抑制するマイクロレンズを提供すること。【解決手段】複数の発光素子１０２を配列した発光素子アレイに、発光素子１０２からの出射光を所定位置に集光させるマイクロレンズを、それぞれの発光素子１０２上に直接形成した光源ユニットであって、マイクロレンズは、レンズ面の高さが、レンズ頂点近傍の曲率で近似した高さよりもレンズ頂点から外周に向かうにしたがって高くなる非球面レンズ１０３で形成されている。【選択図】        図１
2005212157.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光素子を配列した発光素子アレイに、前記発光素子からの出射光を所定位置に集光させるマイクロレンズを、それぞれの前記発光素子上に直接形成した光源ユニットであって、
前記マイクロレンズは、レンズ面の高さが、レンズ頂点近傍の曲率で近似した高さよりもレンズ頂点から外周に向かうにしたがって高くなる非球面で形成されていることを特徴とする光源ユニット。
【請求項２】
前記マイクロレンズは、少なくとも前記発光素子アレイの大きさと同じ距離まで、レンズ頂点近傍の曲率で近似したレンズ面の高さと略等しい非球面であることを特徴とする請求項１に記載の光源ユニット。
【請求項３】
前記マイクロレンズの底面は、少なくとも前記発光素子の発光面を覆うように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光源ユニット。
【請求項４】
前記マイクロレンズの底面は、前記発光素子の発光面と略相似の形状であることを特徴とする請求項１に記載の光源ユニット。
【請求項５】
前記発光素子は、出射光がランバート分布の発光パターンを有する面発光型の発光ダイオードであることを特徴とする請求項１に記載の光源ユニット。
【請求項６】
前記マイクロレンズは、透明なフォトレジスト材料で形成されることを特徴とする請求項１に記載の光源ユニット。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一つに記載の光源ユニットを用いたことを特徴とする光書込ユニット。
【請求項８】
請求項７に記載の光書込ユニットを用いたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源ユニット、光書込ユニットおよび画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真プロセスを用い、光書込ユニットによって光のＯＮ／ＯＦＦで書込みデータを感光体表面に書き込んで静電潜像を形成し、現像、転写、定着といった工程により、記録紙上に画像を形成する画像形成装置が知られている。たとえば、この画像形成装置の光書込ユニットの方式がレーザであればレーザプリンタ、ＬＥＤ素子による方式であればＬＥＤプリンタ、液晶シャッタであれば液晶プリンタと呼称され、さらにはこのようなデジタル光書込みによる画像形成装置は、デジタル複写機、デジタルファクシミリ装置としても提供されている。
【０００３】
これら各方式について説明する。すなわち、画像形成装置の露光部に用いられる光書込ユニットとしては、半導体レーザ等の光源から出射された光束を光偏向器（ポリゴンスキャナ）によって光走査し、走査結像レンズによって像担持体上に光スポットを形成する光走査方式や、ＬＥＤアレイや有機ＥＬアレイ等の発光素子アレイから出射された光束を結像素子アレイによって像担持体上に光スポットを形成する固体光書込方式が、デジタル書込方式として知られている。
【０００４】
近年、デジタル複写機、プリンタ、デジタルファクシミリといったデジタル画像出力機器では小型化の要求が強くなってきている。このため、光走査方式の光書込ユニットでは光路長が長くなり光書込ユニット自体が大きくなってしまうのに対し、固体光書込方式の光書込ユニットは光路長を非常に小さくすることができ、光書込ユニットをコンパクトに構成することができる。
【０００５】
固体書込方式の光書込ユニットは、複数の発光素子を一列に並べた発光素子アレイと、発光素子からの出射光を像面上に結像するための結像光学系とで構成される。図９はロッドレンズアレイの構成を示し、図１０はＬＥＤアレイを組み合わせた光書込ユニットである。すなわち、基板１１上にＬＥＤ１２、駆動ドライバ１３を配列したＬＥＤアレイ１０上に、ＬＥＤ１２からの光を結像面１６に集光するようにロッドレンズアレイ１５を配置する。
【０００６】
固体書込方式の光書込ユニットの発光素子アレイとしては、発光素子として発光ダイオード（ＬＥＤ）を所定のピッチで配列したＬＥＤアレイが用いられている。図１１、図１２にその概略図を示す。ＬＥＤアレイ１０は、同一基板１１上に、数百程度のＬＥＤ１２を所定の間隔で配列するＬＥＤアレイチップと、ＬＥＤ１２の発光を制御する複数のＩＣチップ等で構成される。ロッドレンズアレイ１５は、図１２に示すように、ロッドレンズ１５ａ、側板１５ｂ、不透明部材１５ｃで構成される。各ＬＥＤアレイチップは、隣り合うチップ端同士にあるＬＥＤ１２の間隔が、ＬＥＤアレイチップ内の所定の間隔と等しくなるように配列させる。たとえば、書込密度１２００ｄｐｉのとき、ＬＥＤアレイチップ上はＬＥＤが約２１．２μｍの間隔で並んでおり、ＬＥＤアレイチップ上に２５６個のＬＥＤが配列しているとすれば、ＬＥＤアレイチップ約５５個で、書き込み幅Ａ４縦（２９７ｍｍ）を満足するＬＥＤアレイを構成することができる。
【０００７】
発光素子アレイには、ＬＥＤを用いた発光素子アレイ以外にも、有機ＥＬ等を発光素子に用いたＥＬアレイ、半導体レーザを発光素子に用いたＬＤアレイなども知られている。
【０００８】
固体光書込方式の光書込ユニットの結像光学系として、屈折率分布を有するロッドレンズを束ねたロッドレンズアレイが知られている。ロッドレンズアレイは、図１２に示すようにロッドレンズを２列千鳥配列状に束ねたものが一般的であり、その周囲は側板で保持する構成である。また、ロッドレンズ間は不透明な部材を充填し硬化することで、ロッドレンズ間を漏れるフレア光を抑えている。
【０００９】
また、ロッドレンズアレイ以外の固体光書込方式の結像光学系としてルーフプリズムレンズアレイがある。ルーフプリズムレンズアレイは、図１３に示すように、複数のレンズ面を配列方向に一列に並んだ第１レンズアレイ部および第２レンズアレイ部と、この第１、第２レンズアレイの中間に図中には図示してはいないが、複数のルーフプリズムレンズが配列方向に一列に並んだルーフプリズム部２１をリブ２２を介して一体的に有するもので、第１レンズアレイ部の任意のレンズ中心と、ルーフプリズムアレイ部の任意のプリズム稜線、第２レンズアレイ部の任意のレンズ中心とは、配列方向と直交する同一直交方向面内に配置される。ルーフプリズムレンズアレイ２０は一体で成形することができることから、ロッドレンズアレイのようにロッドレンズを束ねる工程がなく、ロッドレンズの倒れによる画像への悪影響がない結像光学系である。なお、図１３における符号２３は入射面、符号２４は出射面である。
【００１０】
いずれの結像光学系も、一つの光源からの出射光を複数のロッドレンズや、レンズ面で受け、相対する面から出射し像面上で再び一点に集める正立系等倍系の結像光学系である。
【００１１】
ところで、近年、デジタル複写機、デジタルプリンタ等の高速化が望まれるようになり、光書込ユニットの発光光量の向上が必要となっている。発光光量の向上には、各発光素子に注入する電流を増やすことにより可能であるが、消費電力が増加してしまうことや、発熱量が上がってしまうことで発光光量が然程向上しないといったことが懸念される。そこで、注入電流を増やすことなく、光量を増やす方法としては、より明るい結像光学系を用いる第１の方法と、結像光学系が利用できる光量を増やすための補助的な光学系を付加する第２の方法との２通りの方法が考えられる。
【００１２】
上記第１の方法のように、現状の結像光学系よりも明るい結像光学系を用いた場合、結像光学系の共役長（発光素子から像担持体までの距離）が短くなる。このことにより、光書込ユニットと像担持体のレイアウトが難しくなる。また、たとえ共役長を短くすることなく明るく出来たとしても高画角の光を取り込むようになることから、デフォーカスの位置ずれ（光軸方向の位置ずれ）による像面上のビームスポット径のばらつきが大きくなる。これらのことから、明るい結像光学系を用いることは現状困難である。
【００１３】
上記第２の方法では、従来の結像光学系のままで、発光素子にマイクロレンズを形成することで、発光素子からの出射光を集め、結像光学系が利用できる光量を増やすことができる（たとえば、特許文献１参照）。この方法であれば、従来の結像光学系を用いることができるため、上記のレイアウト上の問題はなく、また、マイクロレンズ自体は結像作用にほとんど寄与しないため、像面上のスポット径のばらつきにも影響は少ない。
【００１４】
また、マイクロレンズを一体で形成し、マイクロレンズ面の高さを高くしたものが開示されている（たとえば、特許文献２参照）。
【００１５】
【特許文献１】特開２００２−１６４５７９号公報
【特許文献２】特開平１１−１７０６０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、上記特許文献１に示されるマイクロレンズにあっては、マイクロレンズとなる材料の表面張力による形成方法であるため、レンズの形状は球面となる。したがって、マイクロレンズの高さをマイクロレンズの底面よりも高くしようとした場合、マイクロレンズの頂点と発光面との中間に膨らんだ部分が形成される。このとき、発光面の大きさが十分小さく、かつ発光素子間が広い場合は問題ないが、これと反対の場合、隣接するマイクロレンズ同士がくっついてしまうという問題があり、結局のところマイクロレンズの半径よりも高くすることができないといった問題が発生する。確かに、発光素子の発光面の面積を小さくすれば、このようなマイクロレンズを形成することは可能ではあるが、発光面を小さくすると同等の電流では電流密度が上がってしまうため、発熱量の増大による発光量の低下や、過電流による破壊が問題になり、結局のところ暗い発光面として使用しなければならない。
【００１７】
また、特許文献２によるマイクロレンズでは、上記のような問題はないが、本来であれば、発光面の直上のマイクロレンズを通った光のみを集光すべき位置に導くべきであるが、マイクロレンズが一体に形成されているため、対応していない別のマイクロレンズを通った余分な光が集光対象位置に入り込むことを完全に防止することができない。
【００１８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、発光素子の面積がある程度大きい場合であっても有効に明るさを向上させ、かつ不要な光の発生を抑制するマイクロレンズを提供することを第１の目的とする。
【００１９】
また、高密度および高速の光書込みが要求される固体光書込み方式の光書込みユニット、あるいは高密度の画像形成を行なう小型で高速の画像形成装置を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１にかかる発明は、複数の発光素子を配列した発光素子アレイに、前記発光素子からの出射光を所定位置に集光させるマイクロレンズを、それぞれの前記発光素子上に直接形成した光源ユニットであって、前記マイクロレンズは、レンズ面の高さが、レンズ頂点近傍の曲率で近似した高さよりもレンズ頂点から外周に向かうにしたがって高くなる非球面で形成されていることを特徴とする。
【００２１】
この請求項１にかかる発明によれば、発光素子上に形成するマクロレンズのレンズ面の高さを、レンズ頂点近傍の曲率で近似した高さよりもレンズ頂点から外周に向かうにしたがい高くなる非球面形状とすることにより、発光素子の発光面が面積を有し、かつ任意の間隔で発光素子が配列された場合であっても、マイクロレンズの頂点から外周までの中間部分においてもマイクロレンズの底面よりも太くなる部分が存在しない形状になり、マイクロレンズの高さを高くすることが可能になると共に、マイクロレンズそれぞれを独立することで、隣接部分への不要な光の発生を抑制することが可能になる。
【００２２】
また、請求項２にかかる発明は、前記マイクロレンズは、少なくとも前記発光素子アレイの大きさと同じ距離まで、レンズ頂点近傍の曲率で近似したレンズ面の高さと略等しい非球面であることを特徴とする。
【００２３】
この請求項２にかかる発明によれば、請求項１において、少なくとも発光素子アレイの大きさと同じ距離まで、レンズ頂点近傍の曲率で近似したレンズ面の高さと略等しい非球面のマイクロレンズとすることにより、ある程度面積を有する発光素子に対して十分な明るさを確保することが可能になる。
【００２４】
また、請求項３にかかる発明は、前記マイクロレンズの底面は、少なくとも前記発光素子の発光面を覆うように形成されていることを特徴とする。
【００２５】
この請求項３にかかる発明によれば、請求項１において、マイクロレンズの底面を、少なくとも発光素子の発光面を覆うように形成することにより、発光素子の光を有効に利用することが可能になる。
【００２６】
また、請求項４にかかる発明は、前記マイクロレンズの底面は、前記発光素子の発光面と略相似の形状であることを特徴とする。
【００２７】
この請求項４にかかる発明によれば、請求項１において、マイクロレンズの底面は、発光素子の発光面と略相似の形状とすることにより、発光素子が配列されている場合でも発光素子からの出射光を有効に利用することが可能になる。
【００２８】
また、請求項５にかかる発明は、前記発光素子は、出射光がランバート分布の発光パターンを有する面発光型の発光ダイオードであることを特徴とする。
【００２９】
この請求項５にかかる発明によれば、請求項１において、出射光がランバート分布の発光パターンを有する面発光型の発光ダイオードの発光素子を用いることにより、前述の非球面のマイクロレンズを有効に利用することが可能になる。
【００３０】
また、請求項６にかかる発明は、前記マイクロレンズは、透明なフォトレジスト材料で形成されることを特徴とする。
【００３１】
この請求項６にかかる発明によれば、請求項１において、透明なフォトレジスト材料を用いることにより、所望とする非球面のマイクロレンズを既存のプロセスで形成することが可能になる。
【００３２】
また、請求項７にかかる発明は、請求項１〜６のいずれか一つに記載の光源ユニットを用いたことを特徴とする。
【００３３】
この請求項７にかかる発明によれば、請求項１〜６のいずれか一つに記載の光源ユニットを光書込ユニットで構成することにより、高速で高書込み密度の書込みが実現可能になる。
【００３４】
また、請求項８にかかる発明は、請求項７に記載の光書込ユニットを用いたことを特徴とする。
【００３５】
この請求項８にかかる発明によれば、請求項７に記載の光書込ユニットを画像形成装置に搭載することにより、小型、高速・高記録密度の画像形成装置が実現する。
【発明の効果】
【００３６】
本発明（請求項１）にかかる光源ユニットは、発光素子上に形成するマクロレンズのレンズ面の高さを、レンズ頂点近傍の曲率で近似した高さよりもレンズ頂点から外周に向かうにしたがい高くなる非球面形状とすることにより、発光素子の発光面が面積を有し、かつ任意の間隔で発光素子が配列された場合であっても、マイクロレンズの頂点から外周までの中間部分においてもマイクロレンズの底面よりも太くなる部分が存在しない形状になるため、マイクロレンズの高さを容易に高くすることができると共に、マイクロレンズそれぞれを独立することにより、隣接部分への不要な光の発生を抑制することができるという効果を奏する。
【００３７】
また、本発明（請求項２）にかかる光源ユニットは、請求項１において、少なくとも発光素子アレイの大きさと同じ距離まで、レンズ頂点近傍の曲率で近似したレンズ面の高さと略等しい非球面のマイクロレンズとすることで、ある程度面積を有する発光素子に対して十分な明るさを容易に確保することができるという効果を奏する。
【００３８】
また、本発明（請求項３）にかかる光源ユニットは、請求項１において、マイクロレンズの底面を、少なくとも発光素子の発光面を覆うように形成するため、発光素子の光を有効に利用することができるという効果を奏する。
【００３９】
また、本発明（請求項４）にかかる光源ユニットは、請求項１において、マイクロレンズの底面は、発光素子の発光面と略相似の形状とするため、発光素子が配列されている場合でも発光素子からの出射光を有効に利用することができるという効果を奏する。
【００４０】
また、本発明（請求項５）にかかる光源ユニットは、請求項１において、出射光がランバート分布の発光パターンを有する面発光型の発光ダイオードの発光素子を用いることにより、前述の非球面のマイクロレンズを有効に利用することができるという効果を奏する。
【００４１】
また、本発明（請求項６）にかかる光源ユニットは、請求項１において、透明なフォトレジスト材料を用いることにより、所望とする非球面のマイクロレンズを既存のプロセスで容易に形成することができるという効果を奏する。
【００４２】
また、本発明（請求項７）にかかる光書込ユニットは、請求項１〜６のいずれか一つに記載の光源ユニットを光書込ユニットで構成したので、高速で高書込み密度の書込みが行なえる光書込ユニットを提供することができるという効果を奏する。
【００４３】
また、本発明（請求項８）にかかる画像形成装置は、請求項７に記載の光書込ユニットを画像形成装置に搭載したので、小型、高速・高記録密度の画像形成装置を提供することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる光源ユニット、光書込ユニットおよび画像形成装置の最良な実施の形態を詳細に説明する。
【００４５】
本発明は、面積を持つ発光素子を任意の間隔で配列した発光素子アレイに対し、その出射光の発散角を有効に狭くした非球面マイクロレンズを形成して、有効な明るさを確保し、かつ不要な光発生を抑制する光源ユニットを実現し、これを光書込ユニットおよび画像形成装置に搭載するものである。以下、詳細に説明する。
【００４６】
（第１の実施形態）
本発明における第１の実施形態の光源ユニットの構成を図１、図２に示す。図１は発光素子が配列する方向の断面図であり、図２はマイクロレンズおよび発光素子の形状を示す説明図である。図示するように、基板１０１上に発光素子（ＬＥＤ）１０２を配置し、この発光素子（ＬＥＤ）１０２の上に独立した非球面マイクロレンズ１０３を形成する。すなわち、本発明の非球面マイクロレンズ１０３は、隣接するマイクロレンズとは繋がっておらず、独立のマイクロレンズである。また、このマイクロレンズの形状は、図２に示すように、マイクロレンズの頂点からの高さｈ'（ｄ）を用いて表すと、マイクロレンズの頂点近傍の曲率によるマイクロレンズの高さｈ（ｄ）と比較した場合、マイクロレンズの頂点から外周に向かうにしたがいｈ'（ｄ）は、ｈ（ｄ）よりも高くなるような非球面形状のマイクロレンズである。まお、図２におけるＭｔは、マイクロレンズの頂点近傍の曲率によるレンズ面である。
【００４７】
このような非球面マイクロレンズ１０３を発光素子１０２に形成して用いることにより、発光素子の発光面が面積を持っており、かつ、任意の間隔で発光素子が並んでいたとしても、マイクロレンズの頂点から外周までの中間部分においても、マイクロレンズの底面よりも太くなるような部分は存在しないため、マイクロレンズの高さを高くすることが容易であり、また、隣接するマイクロレンズが独立であることから、不要な光が発生する可能性はほとんどなくなる。
【００４８】
つぎに、非球面マイクロレンズ１０３の形状と明るさの関係について以下に示す。非球面マイクロレンズ１０３の形状をマイクロレンズの頂点近傍の曲率で近似するレンズ面の高さｈ（ｄ）と、非球面マイクロレンズ１０３のレンズ面の高さｈ'（ｄ）が略等しい距離ｄ（この距離をＬと定義する）で表し、このＬに対する明るさ向上の関係を市販のシミュレーションツールを用いて計算した。その結果を図３のグラフに示す。
【００４９】
計算の条件は、発光素子を幅Ｄ＝１０μｍの正方形、マイクロレンズの底面の形状を直径Ｗ＝１９μｍの円形、マイクロレンズの頂点から発光面までの高さＨ＝１９μｍ、マイクロレンズの頂点付近の曲率半径Ｒ＝９．５μｍ、マイクロレンズの屈折率Ｎ＝１．５２とし、縦軸は、発光素子は面内が一様の光強度で、かつＬＥＤと同様のランバート（Ｌａｍｂｅｒｔ）分布の面光源としたときの面内から１万本の光線を無作為に抽出し、約２．７ｍｍ位置にある２ｍｍ角の正方形の受光部に取り込まれる光量を計算し、非球面マイクロレンズを用いない場合の計算値で割った比率である。また、横軸は、Ｌ（ここでは、ｈ'（ｄ）−ｈ（ｄ）＜０．１μｍを満足するｄの最大値）である。なお、ｈ'（ｄ）[μｍ]は、以下の式で求めた。この式において、ｃは曲率（１／Ｒ[μｍ]），Ｃ2nは非球面係数である。
【００５０】
【数１】
2005212157.tif 000003
【００５１】
【表１】
2005212157.tif 000004
【００５２】
また、図３の実線は曲率半径が９．５μｍの球面マイクロレンズを高さＨ＝１９μｍの位置に置いた計算結果である（図１の点線のマイクロレンズ）。この図３から分かるように、２倍のＬを発光素子の発光面の大きさＤと同等以上にすることで球面マイクロレンズを用いるよりも明るくすることができることがわかる。すなわち、マイクロレンズ頂点付近の曲率で近似されたレンズ面の範囲を発光素子の大きさよりも大きくすれば、従来の球面マイクロレンズよりもより明るくすることが可能となる。
【００５３】
また、図４に、Ｌ＝７μｍの非球面マイクロレンズを、Ｈを振って明るさの計算結果を示す。縦軸は、上記と同様である。この図４のグラフより、非球面マイクロレンズ１０３を用いることによる明るさの効果はマイクロレンズの直径と同程度の高さＨが最も明るくできることがわかる。この関係は発光面の大きさによって多少変化するが、非球面マイクロレンズ１０３の高さをマイクロレンズの直径と同程度にすることが望ましいと言える。なお、今回の非球面マイクロレンズ１０３は、上記の式で表現したが必ずしもこの式で表す必要はなく、同様の非球面形状を表現するものであればよい。
【００５４】
また、このような非球面マイクロレンズ１０３は、フォトレジスト材料を用いることで形成することが可能である。
【００５５】
作製方法としては、ＬＥＤアレイの表面に透明な、任意の波長（ＬＥＤの発光波長とは異なる波長）の光で感光するフォトレジスト材料を塗布する。塗布方法としては、切出す前のＬＥＤアレイチップとして切出す前のウエハ状態の基板を回転するステージ上に設置し、任意の回転数で基板を回転させながら、溶液を滴下し、回転により溶液を均一に塗布した後で、熱処理を加えて溶液を硬化させるスピンコート方法や、スプレー等により溶液を霧状にして基板１０１上に塗布し、その後、熱処理を加えて溶液を硬化させるスプレーコート法などといった既知の方法で可能である。
【００５６】
つぎに、上記で塗布したフォトレジスト材料を任意の波長で感光させてマイクロレンズを作製する。ここで、非球面のマイクロレンズを作る場合、光透過率が非球面マイクロレンズ１０３の形状に応じて徐々に変化するようなグラデーションマスクを用いる。グラデーションマスクの作製方法としては、クロムマスクに微細な開口パターンを多数設け、開口パターンの大きさを変え、光透過率が徐々に粗密になるように変化させる方法などが知られている。
【００５７】
なお、本発明においては、フォトレジスト材料は、ネガでもポジでもいずれでも構わない。ネガレジスト材料であれば、マイクロレンズを形成したい部分にのみ所望する非球面マイクロレンズの形状になるようなグラデーションマスクを用いて光を照射してやり、ドライエッチングを行うことでマイクロレンズを形成でき、また、ポジレジスト材料であれば、反対にマイクロレンズを形成しない部分には光をそのまま照射でき、マイクロレンズを形成したい部分は非球面マイクロレンズ１０３と対応するように徐々に光透過率が下がるグラデーションマスクを用いることにより、同様に非球面マイクロレンズ１０３を形成することが可能である。
【００５８】
（第２の実施の形態）
上記第１の実施の形態ではマイクロレンズの底面を図５に示すような円形として説明した。ところが、ＬＥＤアレイの書込密度の向上から、ＬＥＤのピッチが狭くなってきており、それに伴ない、ＬＥＤ１０２の大きさを小さくしてしまうと、暗くなってしまうという理由から、それほど小さくすることができず、ＬＥＤ１０２のピッチとＬＥＤ１０２の幅とがあまり変わらないようになっている。そのため、マイクロレンズ１０４の底面の面積が円形では、高書込密度のＬＥＤアレイの発光面を十分覆うことができなくなる。マイクロレンズ１０４の底面が、ＬＥＤの発光面を十分に覆えないと、マイクロレンズ１０４を通らない光が増えるために、明るくすることが難しくなる。明るくするにはマイクロレンズ１０４の底面が発光面を十分覆うことが必要である。
【００５９】
そこで、図６に示すようにマイクロレンズ１０５の底面を発光面の形状と略相似とすることで、ＬＥＤ１０２の配列ピッチに発光面の大きさが近づいた場合でも、ＬＥＤ１０２と同じピッチで並べることが容易になる。
【００６０】
（第３の実施の形態）
図７に示す第３の実施の形態は、上記光源ユニット１１０と結像素子アレイ１１１とを組み合わせた光書込ユニット１００である。結像素子アレイは日本板硝子株式会社が販売しているセルフォックレンズアレイ（ＳＬＡ）である。セルフォックレンズアレイは、円筒形で屈折率が中心から外にむかって徐々に小さくなるロッドレンズを一列に並べ、それを複数列配列したロッドレンズアレイ（図９、図１０参照）の商品名である。
【００６１】
セルフォクレンズアレイは、個々のロッドレンズは正立等倍系であり、一つの発光素子からの出射光がそれぞれのロッドレンズに入射し、ロッドレンズから出射する光は、再び一点に集まる光学系である。また、セルフォックレンズアレイとしては数種類あるが、凡そ１２°〜２０°の出射角の光まで取り込むことができる。しかし、発光素子がＬＥＤのようなランバート分布に近い発光パターンである場合、出射光のうちほとんどは使えないことになり、たとえば２０°まで取り込めるセルフォックレンズアレイを用いたとしても出射光の光量の５％程度しか利用できないことになる。
【００６２】
そこで、本発明の個々の発光素子に非球面マイクロレンズ１０３を設けた光源ユニット１１０を用いることで、光源ユニット１１０から出射するランバート分布よりも発散角が小さくすることができるため、セルフォックレンズアレイが利用できる光量を容易に増やすことが可能となる。
【００６３】
（第４の実施の形態）
この第４の実施の形態は、上記第３の実施の形態の光書込ユニット１００を図８に示した画像形成装置に応用したものである。この画像形成装置（光プリンタ）は、電子写真プロセスにしたがった作像系を有し、特に露光光学系（書込み光学系）として前述した光書込ユニット１００を備えたものである。印字出力を行なう場合、あらかじめ帯電ユニット１２１で帯電された感光体１２０に印字データに応じた光が光書込ユニット１００により照射され、印字画像の静電潜像を形成する。この静電潜像を現像ユニット１２２によってトナー像とする。これとほぼ並行して給紙部（不図示）から給紙してレジストローラ１２６に待機してある記録紙を、上記トナー像と所定位置で転写するように搬送を再開し、転写ユニット１２３により転写し、定着ユニット１２７による熱・圧力による作用で定着して排紙する。その後、感光体１２０の残留トナーをクリーニングユニット１２４で除去し、さらに除電ユニット１２５によって残留電荷を除去し、初期状態に戻し、つぎの印字に備える。
【００６４】
このように、光書込ユニット１００の光量に応じて感光体１２０（像担持体）は潜像を形成することから、本発明の光書込ユニット１００は従来の光書込ユニットに比べて明るいため潜像を形成するために要する発光時間が短くて済む。つまり、感光体１２０の回転速度をより早くすることができることから、より高速な画像形成装置（光プリンタ、デジタル複写機、デジタルファクシミリ装置など）を提供することができる。または、従来の光書込ユニットと同等の明るさで十分な画像形成装置に用いるのであれば、本発明の光源ユニットに注入する電流を下げても、従来の光書込ユニットと同等の明るさが得られるため、省エネルギー化に有利となる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
以上のように、本発明にかかる光源ユニット、光書込ユニットおよび画像形成装置は、デジタル複写機、デジタルファクシミリ装置、ノンインパクトプリンタなどに有用であり、特に、発光素子を微小間隔で配置した高書込密度が要求され、かつ小型の書込み光学系を必要とする装置に適している。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の実施の形態にかかる光源ユニットの構成を示す断面図である。
【図２】図１における光源ユニットの非球面マイクロレンズの形状を示す説明図である。
【図３】球面マイクロレンズと本発明の非球面マイクロレンズのＬと明るさの関係を示すグラフである。
【図４】本発明にかかる非球面マイクロレンズのＨと明るさの関係を示すグラフである。
【図５】発光素子と非球面マイクロレンズ（底面が円形）との関係を示す説明図である。
【図６】発光素子と非球面マイクロレンズ（底面が発光面と略相似）との関係を示す説明図である。
【図７】本発明の実施の形態にかかる光書込ユニットの構成を示す断面図である。
【図８】本発明の実施の形態にかかる光書込ユニットを搭載した画像形成装置の構成を示す説明図である。
【図９】従来における発光素子と結像素子の構成を示す説明図である。
【図１０】従来における光書込ユニットの構成を示す断面図である。
【図１１】従来におけるＬＥＤアレイの構成を示す説明図である。
【図１２】従来におけるロッドアレイレンズの構成を示す断面図である。
【図１３】従来におけるルーフプリズムレンズアレイの構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６７】
１００  光書込ユニット
１０１  基板
１０２  発光素子（ＬＥＤ）
１０３，１０４，１０５  非球面マイクロレンズ
１１０  ＬＥＤアレイ
１１１  ロッドレンズアレイ
【図１】
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【図２】
2005212157.tif 000006
【図３】
2005212157.tif 000007
【図４】
2005212157.tif 000008
【図５】
2005212157.tif 000009
【図６】
2005212157.tif 000010
【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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