(57)【要約】【課題】環境温度が変動しても非点隔差が生じにくく、結像性能の低下を抑制することができるレンズアレイユニットを提供する。【解決手段】本発明に係るレンズアレイユニット１０００は、光軸方向に垂直な第１の方向に配列された複数のレンズ部を各々が含み、光軸方向に配列される複数のレンズアレイ１００２、１００４を有し、使用温度領域において、温度上昇に伴いレンズアレイ１００２と１００４との間の間隔を狭める間隔変更部材１００１を備えることを特徴とする。【選択図】図１
2016105125.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸方向に垂直な第１の方向に配列された複数のレンズ部を各々が含み、前記光軸方向に配列される複数のレンズアレイを有するレンズアレイユニットであって、
使用温度領域において、温度上昇に伴い前記レンズアレイ同士の間隔を狭める間隔変更部材を備えることを特徴とするレンズアレイユニット。
【請求項２】
前記間隔変更部材は、前記レンズアレイ同士の間に配置されることを特徴とする請求項１に記載のレンズアレイユニット。
【請求項３】
前記レンズアレイ同士の間に配置され、前記複数のレンズ部の各々に対応する複数の開口が設けられた遮光部材を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のレンズアレイユニット。
【請求項４】
前記間隔変更部材は、前記遮光部材から成ることを特徴とする請求項３に記載のレンズアレイユニット。
【請求項５】
前記遮光部材は、熱膨張係数の異なる複数の材料を混合して形成されていることを特徴とする請求項３又は４に記載のレンズアレイユニット。
【請求項６】
前記複数のレンズアレイは、前記光軸方向と前記第１の方向とを含む第１の断面内において、物体の中間像を形成する第１のレンズアレイと、該中間像を再結像する第２のレンズアレイと、から成ることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のレンズアレイユニット。
【請求項７】
前記第１の方向に垂直な第２の断面内において、物体を倒立結像することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のレンズアレイユニット。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載のレンズアレイユニットと、該レンズアレイユニットにより感光体の感光面上に形成される静電潜像をトナー像として現像する現像器と、現像された前記トナー像を被転写材に転写する転写器と、転写された前記トナー像を前記被転写材に定着させる定着器と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
原稿を照明する照明光学系と、前記原稿からの光を集光する請求項１乃至７のいずれか一項に記載のレンズアレイユニットと、該レンズアレイユニットからの光を受光する受光部と、を備えることを特徴とする画像読取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズアレイユニット、及び該レンズアレイユニットを備える画像形成装置及び画像読取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プリンタや複写機等の画像形成装置や画像読取装置が備える光学装置として、複数のレンズ部が光軸方向に垂直な方向である第１の方向に等間隔で配置されたレンズアレイユニットを備えたものが開発されている。光学装置にレンズアレイユニットを適用する場合、レンズアレイユニットに対応するように複数の発光点が第１の方向に等間隔に配置されて構成されるアレイ状光源（アレイ状ＬＥＤ等）が設けられる。レンズアレイユニット及びアレイ状光源は、ハウジングにより保持される。
【０００３】
特許文献１及び特許文献２は、光軸方向と第１の方向とを含む第１の断面内では、光源を正立等倍で結像し、かつ、光軸と平行であって第１の方向に垂直な第２の断面内では、光源を倒立等倍で結像するレンズアレイユニットを開示している。このような構成とすることで、第２の断面内でのレンズのパワーを小さくすることができるため、解像度と光利用効率との両立において有利となる。
【０００４】
レンズアレイユニットの結像性能を示す指標としては、解像度に加えて、深度範囲を考えることができる。深度範囲とは、像面位置の前後において所望の解像度が得られる光軸方向の範囲を意味している。レンズアレイユニットにおいては、第１の断面内及び第２の断面内双方における解像度を確保する必要があるため、両断面内での共通深度範囲を考慮する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６３−２７４９１５号公報
【特許文献２】特許第４７５１９２２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、環境温度が変動すると、第１の断面内及び第２の断面内双方における焦点位置の差（非点隔差）が生じる。非点隔差が生じると、共通深度範囲は小さくなり、且つ、その中心位置が変化する。
【０００７】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２のいずれにおいても、レンズアレイユニットの非点隔差による共通深度範囲の変化について教示も示唆もない。また、特許文献２に開示されているレンズアレイユニットでは、対向する二枚のレンズアレイ間の間隔を規定する部材として、樹脂で作製された部材を使用しており、温度上昇に応じてレンズアレイ間距離が大きくなる。そのため、非点隔差は拡大し、結像性能は低下してしまう。
【０００８】
そこで本発明は、環境温度が変動しても非点隔差が生じにくく、結像性能の低下を抑制することができるレンズアレイユニット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】
【０００９】
本発明に係る一側面としてのレンズアレイユニットは、光軸方向に垂直な第１の方向に配列された複数のレンズ部を各々が含み、光軸方向に配列される複数のレンズアレイを有し、使用温度領域において、温度上昇に伴いレンズアレイ同士の間隔を狭める間隔変更部材を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、環境温度が変動しても非点隔差が生じにくく、結像性能の低下を抑制することができるレンズアレイユニットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態に係るレンズアレイユニットの斜視図。
【図２】第１実施形態に係るレンズアレイユニットを備えた固体露光ヘッドの断面図。
【図３】第１実施形態に係る固体露光ヘッド及びレンズアレイユニットの断面図。
【図４】第１実施形態に係る固体露光ヘッドにおける理想的な状態での軸上物体高及び中間物体高の発光点からの結像光束のコントラスト特性を示した図。
【図５】第１実施形態に係る固体露光ヘッドにおける環境温度が２５Ｋだけ増大した際の軸上物体高及び中間物体高の発光点からの結像光束のコントラスト特性を示した図。
【図６】第１実施形態に係る固体露光ヘッドの、ＸＹ断面内における、軸上物体高の発光点からの結像光束の模式的光路図。
【図７】第１実施形態に係る固体露光ヘッドの、ＸＹ断面内における、中間物体高の発光点からの結像光束の模式的光路図。
【図８】第１実施形態に係る固体露光ヘッドの、ＸＺ断面内における、軸上物体高の発光点からの結像光束の模式的光路図。
【図９】第１実施形態に係る固体露光ヘッドにおける環境温度が２５Ｋだけ増大した際の軸上物体高及び中間物体高の発光点からの結像光束のコントラスト特性を示した図。
【図１０】第２実施形態に係るレンズアレイユニットの斜視図及び断面図。
【図１１】本発明に係る固体露光ヘッドが搭載されたカラー画像形成装置の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る光学装置の実施例について図面に基づいて説明する。なお、以下に示す図面は、本発明を容易に理解できるようにするために、実際とは異なる縮尺で描かれている場合がある。  図1は、本発明の第１実施形態に係るレンズアレイユニット１０００の斜視図を示している。レンズアレイユニット１０００は、複数の間隔変更部材（間隔変更機構）１００１、第１のレンズアレイ１００２、遮光部材１００３、第２のレンズアレイ１００４を備えている。なお、図１では、構造をわかりやすくするために、レンズアレイユニット１０００の第１のレンズアレイ１００２、遮光部材１００３、第２のレンズアレイ１００４を各々適切な場所で切断して示している。
【００１３】
間隔変更部材１００１は、第１のレンズアレイ１００２と第２のレンズアレイ１００４との間（すなわち、レンズアレイ同士）の間隔を規定している直方体状の部材である。なお、本実施形態においては、間隔変更部材１００１の材料として、国際公開第２００６／０１１５９０号に開示されているマンガン窒化物の中からＭｎ3Ｇａ0.7Ｇｅ0.3Ｎ0.93Ｃ0.07を使用している。使用したＭｎ3Ｇａ0.7Ｇｅ0.3Ｎ0.93Ｃ0.07の単体での熱膨張係数を測定したところ、レンズアレイユニット１０００の使用温度領域である１５℃〜６０℃において、文献通り−４５ｐｐｍ/℃であった。すなわち、Ｍｎ3Ｇａ0.7Ｇｅ0.3Ｎ0.93Ｃ0.07は、温度変化に伴って変形し、具体的には、１５℃〜６０℃の範囲では温度上昇に伴って収縮する。
第１のレンズアレイ１００２及び第２のレンズアレイ１００４は長尺の薄板状であり、その表面及び裏面に微小なレンズ面を有している。なお、本実施形態においては、第１のレンズアレイ１００２及び第２のレンズアレイ１００４の材料として、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）（登録商標）Ｅ４８Ｒ）を使用している。
遮光部材１００３は、第１のレンズアレイ１００２及び第２のレンズアレイ１００４を通過する光束の光路の一部を遮断している。具体的には、遮光部材１００３には、第１のレンズアレイ１００２及び第２のレンズアレイ１００４の複数のレンズ部の各々に対応する複数の開口が設けられている。
【００１４】
第１のレンズアレイ１００２及び第２のレンズアレイ１００４はそれぞれ、互いに対向する面側に基準面１００５を有している。第１のレンズアレイ１００２及び第２のレンズアレイ１００４の基準面１００５に対向する間隔変更部材１００１の面が各基準面１００５に接着剤で接着固定されている。それにより、第１のレンズアレイ１００２及び第２のレンズアレイ１００４の間隔が設計値に規定されるように、間隔変更部材１００１が両レンズアレイを保持している。なお、接着剤としてはＵＶ硬化式の接着剤（２０５ＡＨ)を用いた。
また、遮光部材１００３は、第１のレンズアレイ１００２及び第２のレンズアレイ１００４のうちのどちらか一方に接着剤で接着固定されている。
【００１５】
図２は、本実施形態に係るレンズアレイユニット１０００を備えた固体露光ヘッド２００の断面図を示している。
【００１６】
固体露光ヘッド２００は、ハウジング２０１、光源としてのＬＥＤアレイ２０２、レンズアレイユニット１０００を備えている。
図２に示されるように、ＬＥＤアレイ２０２はハウジング２０１に固定されており、また、レンズアレイユニット１０００は、ハウジング２０１の接着部２０３に接着固定されている。このようにして、レンズアレイユニット１０００を構成する第１のレンズアレイ１００２、遮光部材１００３、第２のレンズアレイ１００４は、互いの間隔に影響を与える力が加えられないように、ハウジング２０１に固定される。
【００１７】
ＬＥＤアレイ２０２は、画像信号に応じて光スポット列を形成する。そして、ＬＥＤアレイ２０２から出射した発散光束Ｌ１は、レンズアレイユニット１０００によって、像面としての感光ドラム（感光体）２２の感光面上に集光する。
【００１８】
図３（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る固体露光ヘッド２００のＸＹ断面（第１の断面）図を示している。図３（ｂ）は、本発明の第１実施形態に係る固体露光ヘッド２００のＸＺ断面（第２の断面）図を示している。図３（ｃ）は、本発明の第１実施形態に係るレンズアレイユニット１０００の光軸方向（Ｘ方向）からの正面図を示している。
なお、図３（ａ）及び（ｂ）において、ハウジング２０１は図示していない。
【００１９】
ＬＥＤアレイ２０２は、複数のＬＥＤがＹ方向（第１の方向）に等間隔で配置されて構成されている。なお、本実施形態の固体露光ヘッド２００の光源としては、ＬＥＤアレイを用いている、すなわち各発光点にはＬＥＤを用いているが、有機ＥＬ素子やレーザー素子等を用いても構わない。ＬＥＤアレイ２０２の各ＬＥＤのサイズは、Ｙ方向及びＺ方向（第２の方向）共に４２．３μｍに設定している。
【００２０】
レンズアレイユニット１０００は、光軸方向（Ｘ方向）に垂直なＹ方向に配列された複数のレンズ部を有する第１のレンズアレイ１００２及び第２のレンズアレイ１００４と、迷光光線を遮光する遮光部材１００３で構成されている。図３（ｃ）に示すように、第１のレンズアレイ１００２及び第２のレンズアレイ１００４の夫々は、同一形状の複数のレンズ部がＹ方向に等間隔で配列されたレンズ列を、Ｚ方向に１列有する構成である。なお、第１のレンズアレイ１００２及び第２のレンズアレイ１００４は、光軸方向において対称となるように配置されている。
【００２１】
以下、第１のレンズアレイ１００２及び第２のレンズアレイ１００４、遮光部材１００３の各レンズ部及びそれに対応する各遮光部のうち同一の光軸上に配置されるものを、合わせてレンズ光学系１０００ａとして説明する。
【００２２】
レンズ光学系１０００ａの各レンズ面１００２ａ、１００２ｂ、１００４ａ及び１００４ｂは、アナモフィックな非球面形状となっている。また、レンズ光学系１０００ａの遮光部は、ＸＹ断面内において、レンズ光学系１０００ａを通過する光線のうち、結像に関与する光線を通過させ、結像に寄与しない迷光光線を遮光している。なお、以下の説明では、遮光部材１００３の壁部の厚み（Ｚ方向における幅）は無視している。
【００２３】
図３（ａ）に示すように、ＸＹ断面内において、第１のレンズアレイ１００２の各レンズ部は、ＬＥＤアレイ２０２の複数の発光点から出射した複数の光線を中間結像面Ａに集光する。ここで、中間結像面Ａとは、第１のレンズアレイ１００２がＬＥＤアレイ２０２（物体面）の中間像を形成する（物体面を中間結像する）仮想的な面であり、ＬＥＤアレイ２０２と感光ドラム２２（像面）との略中間位置に存在する。そして、中間結像面Ａに一旦集光された光線は第２のレンズアレイ１００４の各レンズ部に入射し、さらに感光ドラム２２の上に集光される。すなわち、第２のレンズアレイ１００４により、ＬＥＤアレイ２０２の中間像の像が感光ドラム２２上に形成される（中間像が感光ドラム２２上に再結像される）。
【００２４】
ここで、中間像を形成する光学系を第一光学系、中間像を再結像する光学系を第二光学系とする。すなわち、本実施形態に係るレンズアレイユニット１０００では、第１のレンズアレイ１００２が第一光学系、第２のレンズアレイ１００４が第二光学系となる。
【００２５】
このように、図３（ａ）に示すように、本実施形態に係るレンズアレイユニット１０００（レンズ光学系１０００ａ）は、ＸＹ断面内においては発光点を中間結像し感光ドラム２２上に正立等倍結像する系（正立等倍結像系）である。一方で、図３（ｂ）に示すように、本実施形態に係るレンズアレイユニット１０００（レンズ光学系１０００ａ）は、ＸＺ断面内においては発光点を中間結像せずに感光ドラム２２上に倒立等倍結像（倒立結像）する系（倒立等倍結像系）である。
【００２６】
次に、本実施形態に係る固体露光ヘッド２００の諸特性を以下の表１に示す。
【００２７】
【表１】
2016105125.tif 000003
【００２８】
レンズアレイユニット１０００の各レンズ部において、光軸（Ｘ軸）との交点を原点、第１の方向において光軸と直交する軸をＹ軸、第２の方向において光軸と直交する軸をＺ軸とする時、各レンズ面の非球面形状は、以下の式（１）で表わされる。
【００２９】
【数１】
2016105125.tif 000004
【００３０】
ここで、Ｒは曲率半径、ｋは円錐定数、Ａij（ｉ＝０、１、２、…、８、ｊ＝０、１、２、…、８）は非球面係数である。
【００３１】
図４（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、本実施形態に係る固体露光ヘッド２００における理想的な状態での軸上物体高及び中間物体高の発光点からの結像光束のコントラスト特性を示している。すなわち、図４（ａ）及び（ｂ）は、ＸＹ断面内及びＸＺ断面内における深度特性を示している。ここで、「軸上物体高にある」とは、ある１つの発光点が第１のレンズアレイ１００２のうちの１つのレンズ及び第２のレンズアレイ１００４のうちの１つのレンズの光軸上に位置する、ことをいう。また、「中間物体高にある」とは、ある１つの発光点が第１のレンズアレイ１００２のうちの隣り合う２つのレンズ及び第２のレンズアレイ１００４のうちの隣り合う２つのレンズの光軸同士の中間位置を通り、かつ光軸に平行な直線上に位置する、ことをいう。
また、図４（ａ）及び（ｂ）において、ΔＸは、像面位置をＸ＝０としたときのそこからの光軸方向のずれを示している。
さらに、図４（ａ）及び（ｂ）において、図中にコントラスト値が最大となるΔＸの座標を示しておく。
【００３２】
図４（ａ）は、軸上物体高にある発光点が感光ドラム２２上に結像される時のΔＸとコントラストとの関係を示しており、各ΔＸにおいてＸＹ断面内でのコントラスト値がＸＺ断面内でのコントラスト値より大きくなっていることがわかる。一方で、図４（ｂ）は、中間物体高にある発光点が感光ドラム２２上に結像される時のΔＸとコントラストとの関係を示しており、各ΔＸにおいてＸＹ断面内でのコントラスト値がＸＺ断面内でのコントラスト値と略等しくなっていることがわかる。
なお、コントラストは、ＸＹ断面内及びＸＺ断面内で共に１１．８１（ｌｐ／ｍｍ）（６００ｄｐｉ相当）として評価している。
ここで、一般に、ＸＹ断面内及びＸＺ断面内のコントラストが共に４０％を超えないと、結像性能が十分ではないことから、コントラストが４０％以上となる、ΔＸ＝±０．０５ｍｍの範囲に、像面を配置することが好ましい。
【００３３】
次に、本発明で得られる効果について説明する。
【００３４】
図３に示したような、本実施形態に係るレンズアレイユニット１０００の屈折率の温度変化Δｎ／ΔＴは、以下の式（２）のように表される。
Δｎ／ΔＴ＝−０．００００９（１／Ｋ）  ・・・（２）
従って、レンズアレイユニット１０００周囲の環境温度が＋２５Ｋだけ変化した場合（ΔＴ＝２５Ｋ）、レンズアレイユニット１０００の屈折率ｎは、−０．００００９×２５＝−０．００２２５だけ変化する。
【００３５】
図５（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、本実施形態に係る固体露光ヘッド２００における環境温度が２５Ｋだけ増大した際の軸上物体高及び中間物体高の発光点からの結像光束のコントラスト特性を示している。なお、ここでは間隔変更部材１００１の熱収縮については考慮していない。
【００３６】
図５（ａ）に示されるように、環境温度が２５Ｋだけ増大することによって、ＸＹ断面内においては、軸上物体高の発光点からの結像光束の焦点位置が＋ΔＸ側に大きく変化していることがわかる。同様に、ＸＺ断面内においても、軸上物体高の発光点からの結像光束の焦点位置が＋ΔＸ側に変化していることがわかる。
また、図５（ｂ）に示されるように、環境温度が２５Ｋだけ増大することによって、ＸＹ断面内においては、中間物体高の発光点からの結像光束の焦点位置の変化は小さいことがわかる。一方で、ＸＺ断面内においては、中間物体高の発光点からの結像光束の焦点位置が＋ΔＸ側に変化していることがわかる。
なお、ＸＺ断面内においては、軸上物体高の発光点からの結像光束の焦点位置の変化量と中間物体高の発光点からの結像光束の焦点位置の変化量との差は小さいことが分かる。
以上のことから、ＸＹ断面内及びＸＺ断面内において、非点隔差が生じていることがわかる。
【００３７】
上述したように、理想的な状態（環境温度が２５Ｋだけ増大する前）では、コントラストが４０％以上となる、ΔＸ＝±０．０５ｍｍの範囲に、像面（感光ドラム）を配置していた。しかしながら、環境温度が２５Ｋだけ増大することによって、非点隔差の影響に伴って、ＸＺ断面内においては、ΔＸ＝−０．０５ｍｍの位置の軸上物体高及び中間物体高の発光点からの結像光束のコントラスト値がそれぞれ３８％及び３５％となる。すなわち、コントラスト値が目標である４０％以下になってしまう。そのため、ΔＸ＝−０．０５ｍｍの位置に像面が配置された場合、環境温度が２５Ｋだけ増大することによって、ＸＺ断面内の結像性能が十分ではなくなり、画像の劣化を招くこととなる。
【００３８】
図６（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、本実施形態に係る固体露光ヘッド２００の、ＸＹ断面内における、環境温度が２５Ｋだけ増大する前及び増大した後の軸上物体高の発光点からの結像光束の模式的光路図を示している。なお、簡単のために図中では、レンズを矢印で表わしている。また、ここでは間隔変更部材１００１の熱収縮については考慮していない。
【００３９】
図６（ｂ）に示されているように、環境温度が２５Ｋだけ増大すると、各レンズの屈折率が小さくなるため、焦点位置が＋ΔＸ側に変位していることがわかる。また、軸上物体高の発光点からの結像光束の開き角は小さいため、深度範囲は大きくなる。この結果は、図５（ａ）に対応している。
【００４０】
図７（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、本実施形態に係る固体露光ヘッド２００の、ＸＹ断面内における、環境温度が２５Ｋだけ増大する前及び増大した後の中間物体高の発光点からの結像光束の模式的光路図を示している。なお、ここでは間隔変更部材１００１の熱収縮については考慮していない。
【００４１】
図７に示されているように、中間物体高の発光点から射出された光束は、２つのレンズ光学系を通過する。図７（ｂ）に示されているように、環境温度が２５Ｋだけ増大すると、各レンズの屈折率が小さくなるため、各レンズ光学系を通過するそれぞれの結像光束の焦点位置が＋ΔＸ側に変位していることがわかる。しかしながら、環境温度が２５Ｋだけ増大しても、各結像光束が交差する位置は、ほとんど変化せず、Ｘ＝０の位置にある。従って、中間物体高の発光点からの結像光束は、２つのレンズ光学系を通過した結像光束の足し合わせであるため、中間物体高の発光点からの結像光束の焦点位置は、環境温度が２５Ｋだけ増大しても、ほとんど変化しないことになる。これは、正立等倍結像系となる２つ以上のレンズ光学系を通過した結像光束が重ね合わされてなる光束の場合に、同様となる。また、中間物体高の発光点からの結像光束の開き角は大きいため、深度範囲は小さくなる。これは、図５（ｂ）に対応している。
【００４２】
図８（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、本実施形態に係る固体露光ヘッド２００の、ＸＺ断面内における、環境温度が２５Ｋだけ増大する前及び増大した後の軸上物体高の発光点からの結像光束の模式的光路図を示している。なお、上で議論したとおり、ＸＺ断面内においては、中間物体高の発光点からの結像光束は、軸上物体高の発光点からの結像光束と略等しくなる。そのため、中間物体高の発光点からの結像光束の模式的光路図は、図８（ａ）及び（ｂ）に示される模式的光路図と略等しくなるため、図示していない。なお、ここでは間隔変更部材１００１の熱収縮については考慮していない。
【００４３】
図８（ｂ）に示されているように、環境温度が２５Ｋだけ増大すると、各レンズの屈折率が小さくなるため、焦点位置が＋ΔＸ側に変位していることがわかる。この結果は、図５（ａ）及び（ｂ）に対応している。
【００４４】
環境温度の変化に伴って、中間物体高の発光点の深度特性において非点隔差が生じる。また、軸上物体高の発光点の深度特性においても、ＸＹ断面内とＸＺ断面内で結像時のパワーが異なるため、焦点位置のシフト方向は同じものの、シフト量が異なり、非点隔差が生じる。しかしながら、軸上物体高の発光点の結像光束はＸＹ断面内において深度範囲が広いため、Ｘ＝０近傍においても、結像性能の悪化は小さい。以上のことから、環境温度の変化の影響により非点隔差が生じることがわかる。
【００４５】
図１で示したように、本発明の第１実施形態に係るレンズアレイユニット１０００では、第１のレンズアレイ１００２及び第２のレンズアレイ１００４がそれぞれ、負の熱膨張係数を有する間隔変更部材１００１に接着固定されている。
従って、実際には、環境温度が２５Ｋだけ増大すると、第１のレンズアレイ１００２及び第２のレンズアレイ１００４の各レンズの屈折率が小さくなると共に、間隔変更部材１００１が熱収縮する。それにより、第１のレンズアレイ１００２と第２のレンズアレイ１００４との間の間隔が小さくなる。
その間隔変更部材１００１の熱収縮に伴う光路の変化を以下の図６（ｃ）、図７（ｃ）及び図８（ｃ）に示す。
【００４６】
図６（ｃ）は、本実施形態に係る固体露光ヘッド２００の、ＸＹ断面内における、環境温度が２５Ｋだけ増大した後の軸上物体高の発光点からの結像光束の模式的光路図を示している。なお、ここでは間隔変更部材１００１の熱収縮について考慮している。
図７（ｃ）は、本実施形態に係る固体露光ヘッド２００の、ＸＹ断面内における、環境温度が２５Ｋだけ増大した後の中間物体高の発光点からの結像光束の模式的光路図を示している。なお、ここでは間隔変更部材１００１の熱収縮について考慮している。
図８（ｃ）は、本実施形態に係る固体露光ヘッド２００の、ＸＺ断面内における、環境温度が２５Ｋだけ増大した後の軸上物体高の発光点からの結像光束の模式的光路図を示している。なお、ここでは間隔変更部材１００１の熱収縮について考慮している。また、上で議論したとおり、ＸＺ断面内においては、中間物体高の発光点からの結像光束は、軸上物体高の発光点からの結像光束と略等しくなる。そのため、中間物体高の発光点からの結像光束の模式的光路図は、図８（ｃ）に示される模式的光路図と略等しくなるため、図示していない。
【００４７】
まず、図８（ｃ）に示されるように、ＸＺ断面内における、中間物体高の発光点からの結像光束の焦点位置は、第１のレンズアレイ１００２と第２のレンズアレイ１００４との間の間隔が小さくなることにより、理想的な像面位置Ｘ＝０に近付いていることがわかる。
また、図７（ｃ）に示されているように、ＸＹ断面内における、中間物体高の発光点からの結像光束の焦点位置は、中間物体高の発光点からの結像光束が２つのレンズ光学系を通過した結像光束の足し合わせである。そのため、第１のレンズアレイ１００２と第２のレンズアレイ１００４との間の間隔が小さくなってもほぼ変化しない。
従って、本実施形態に係る間隔変更部材１００１を備えた固体露光ヘッド２００では、中間物体高の発光点の非点隔差の低減を達成できていることがわかる。
【００４８】
本実施形態に係る固体露光ヘッド２００では、環境温度が２５Ｋだけ増大すると、間隔変更部材１００１の収縮に伴って、第１のレンズアレイ１００２と第２のレンズアレイ１００４との間の間隔は０．０１４５ｍｍだけ小さくなる。これにより、本実施形態に係る固体露光ヘッド２００における発光点からの結像光束のコントラスト特性は、図９（ａ）及び（ｂ）に示されるように変化する。
【００４９】
図９（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、本実施形態に係る固体露光ヘッド２００における環境温度が２５Ｋだけ増大した際の軸上物体高及び中間物体高の発光点からの結像光束のコントラスト特性を示している。なお、ここでは間隔変更部材１００１の熱収縮について考慮している。
【００５０】
図５と図９を比較してわかるように、間隔変更部材１００１の収縮に伴って、ΔＸ＝−０．０５ｍｍでのＸＺ断面内におけるコントラスト値は、軸上物体高の発光点については６０％、中間物体高の発光点については５５％となる。従って、双方のコントラスト値とも４０％以上となっていることがわかる。すなわち、間隔変更部材１００１の収縮によって、第１のレンズアレイ１００２と第２のレンズアレイ１００４との間の間隔を小さくすることによって、ΔＸ＝−０．０５ｍｍでのＸＺ断面内におけるコントラスト値が向上することがわかる。
従って、本実施形態に係る間隔変更部材１００１を備えた固体露光ヘッド２００に対して、像面がΔＸ＝−０．０５ｍｍの位置に配置されたとしても、環境温度の変化により結像性能が著しく悪化することは無くなることがわかる。
【００５１】
以上から、本発明によって、環境温度の変化が生じても非点隔差が生じにくく、結像性能の低下を抑制することができるレンズアレイユニットを提供することができる。
【００５２】
図１０は、本発明の第２実施形態に係るレンズアレイユニット２０００の斜視図及び断面図を示している。なお、レンズアレイユニット２０００は、間隔変更部材１００１が設けられていないこと、及び遮光部材１００３の代わりに遮光部材１０１１が設けられていること、第１のレンズアレイ１００２及び第２のレンズアレイ１００４が接着剤１０１２によって遮光部材１０１１に接着固定されていること以外は、レンズアレイユニット１０００と同じ構成であるので、それらの構成については説明を省略する。接着剤１０１２は、ＵＶ硬化式の接着剤（２０５ＡＨ）を用いている。
【００５３】
遮光部材１０１１は、Ｍｎ3Ｇａ0.7Ｇｅ0.3Ｎ0.93Ｃ0.07を樹脂材に混合することにより得られる材料によって作製されている。
従って、遮光部材１０１１自体が負の熱膨張係数を有しており、第１のレンズアレイ１００２と第２のレンズアレイ１００４との間の間隔を変更する間隔変更機構を担う。熱膨張係数はＭｎ3Ｇａ0.7Ｇｅ0.3Ｎ0.93Ｃ0.07単体での−４５ｐｐｍ/℃よりは絶対値は小さくなるが、遮光部材１０１１が収縮することにより、第１のレンズアレイ１００２と第２のレンズアレイ１００４との間の間隔を小さくすることができる。それにより、環境温度の増大に伴うレンズアレイユニット２０００の光学性能の低下を防ぐことができる。
また、Ｍｎ3Ｇａ0.7Ｇｅ0.3Ｎ0.93Ｃ0.07と樹脂材との混合比を変えることにより、遮光部材１０１１の負の熱膨張係数を所望に応じて調整できることも利点として挙げられる。
さらに、第２実施形態に係るレンズアレイユニット２０００は、第１実施形態に係るレンズアレイユニット１０００とは異なり、遮光部材と間隔変更部材を一部品で構成することができるので、レンズアレイユニットの組立工数を低減することが可能となる。
【００５４】
本発明の第１実施形態又は第２実施形態に係るレンズアレイユニット１０００又は２０００の各レンズ面を、式（１）で表わされる非球面形状としたが、本発明はこれに限らず、他の数式で表される非球面形状として形成してもよい。
また、第１実施形態又は第２実施形態に係るレンズアレイユニット１０００又は２０００では、レンズアレイを光軸方向に２つ配列した構成としたが、レンズアレイの数はこれに限らず、３つ以上のレンズアレイによりレンズアレイユニットを構成してもよい。
また、第１実施形態又は第２実施形態に係るレンズアレイユニット１０００又は２０００では、レンズアレイを第２の方向に１列配置した構成としたが、レンズアレイを第２の方向に２列以上配置しても構わない。
また、第１実施形態又は第２実施形態に係るレンズアレイユニット１０００又は２０００を備えた固体露光ヘッドは、用いられる画像形成装置又は画像読取装置の記録密度に限定されるものではない。なお、第１実施形態又は第２実施形態に係るレンズアレイユニット１０００又は２０００を備えた固体露光ヘッドは、１２００ｄｐｉ以上の画像形成装置において、より高い効果を発揮する。
【００５５】
図１１は、本発明に係る固体露光ヘッド（光学装置）が搭載されたタンデム方式（４ドラム系）のカラー画像形成装置１０の断面図を示している。なお、以下では、各参照符号の英文字ａはイエロー、ｂはマゼンタ、ｃはシアン、ｄはブラックに対応する。
【００５６】
ピックアップローラ１３によって繰り出された記録媒体（被転写材）１２は、レジストセンサ１１１によって先端位置が検出された後、搬送ローラ対１４、１５を先端が少し通過した位置で、搬送が一旦停止される。一方、固体露光ヘッド２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄはそれぞれ、回転駆動される感光ドラム２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄに対し、等倍結像光２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄを照射する。
【００５７】
感光ドラム２２ａ乃至２２ｄはそれぞれ、等倍結像光２１ａ乃至２１ｄが照射される前に、帯電ローラ２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄによって予め帯電されている。各帯電ローラ２３ａ乃至２３ｄからは、例えば−１２００Ｖの電圧が出力されており、感光ドラム２２ａ乃至２２ｄの表面は、例えば−７００Ｖで帯電されている。この帯電された感光ドラム２２ａ乃至２２ｄの表面において、等倍結像光２１ａ乃至２１ｄの照射によって静電潜像が形成されると、静電潜像が形成された箇所の電位は、例えば−１００Ｖとなる。現像スリーブ２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄを備える現像器２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄはそれぞれ、例えば−３５０Ｖの電圧を出力し、感光ドラム２２ａ乃至２２ｄの表面に形成された静電潜像にトナーを供給する。そして、感光ドラム２２ａ乃至２２ｄの表面上にトナー像を形成する。
【００５８】
１次転写ローラ（転写器）２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄはそれぞれ、例えば＋１０００Ｖの正電圧を出力し、感光ドラム２２ａ乃至２２ｄに形成されたトナー像を、無端状ベルトである中間転写ベルト３０に転写する。中間転写ベルト３０は、ローラ３１、３２、３３によって周回駆動され、トナー像を２次転写ローラ（転写器）２７の位置へ搬送する。
記録媒体１２は、２次転写ローラ２７の２次転写位置において、搬送されたトナー像とタイミングが合うように、搬送が再開される。そして、２次転写ローラ２７によって、中間転写ベルト３０から記録媒体１２上にトナー像が転写される。
【００５９】
その後、定着ローラ対（定着器）１６、１７によって、記録媒体１２上のトナー像が加熱定着された後、記録媒体１２が機外へ排出される。ここで、２次転写ローラ２７によって、中間転写ベルト３０から記録媒体１２へ転写されなかったトナーは、クリーニングブレード３５によって、廃トナー容器３６に回収される。
【００６０】
画像形成装置１０では、使用される環境及び加熱定着等に伴う装置内熱源による昇温などを考慮する必要があり、従って、搭載されている固体露光ヘッド２０は、約１０℃乃至約６０℃の範囲内で所望の動作を実行する必要がある。
従来の固体露光ヘッドでは、温度上昇に伴って、レンズアレイユニットの屈折率が変化することにより、解像度（コントラスト）が大きく変化し、特に高温での画像変動が大きく、得られる画像の品質が著しく低下していた。
本発明に係る固体露光ヘッドによれば、負の熱膨張係数を有する間隔変更部材若しくは遮光部材を使用することにより、第１のレンズアレイ及び第２のレンズアレイの間の間隔を、２５℃の温度変化に対して、１４．５μｍだけ縮める事が可能となる。これにより、コントラストを損なうことのない画像を得ることができる。
従って、本発明に係る固体露光ヘッドを搭載した画像形成装置においては、環境温度の変動があっても、所望の画像を得ることができる。すなわち、使用環境の変動に関わらず、得られる画像の品質を損なうことのない高画質な画像形成装置を得ることができる。
【００６１】
また、中間転写ベルトを有する画像形成装置以外の、その他の方式の画像形成装置にも本発明に係る光学装置は用いることができる。例えば、記録媒体搬送ベルトを備え、各感光ドラムに現像されたトナー像を、無端状ベルトである記録媒体搬送ベルトにより搬送されてくる記録媒体（転写材）に直接転写する方式を採用した画像形成装置にも本発明に係る光学装置は用いることができる。
【００６２】
また、上述した各実施形態に係るレンズアレイユニットを画像読取装置に用いてもよい。すなわち、前述したレンズアレイユニットと、照明光学系と、受光部とを備える画像読取装置を構成することができる。受光部としては、例えばＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等のラインセンサを用いることができる。本発明に係る画像読取装置は、レンズアレイユニットを適用することにより、従来の光学系を用いる場合と比較して、装置全体の小型化や低コスト化を実現している。
この構成においては、照明光学系により原稿を照射し、その原稿からの光束（反射光又は透過光）をレンズアレイユニットにより集光し、受光部のセンサ面により受光することができる。このとき、レンズアレイユニットの第２の方向が、駆動部によって原稿とレンズアレイユニットとの相対的位置を移動させる方向（副走査方向）に一致するように配置することにより、原稿を副走査方向に順次読み取ることができる。
なお、この画像読取装置をカラー画像形成装置に接続することにより、カラーデジタル複写機を構成してもよい。
【符号の説明】
【００６３】
１０００  レンズアレイユニット
１００１  間隔変更部材
１００２  第１のレンズアレイ（レンズアレイ）
１００４  第２のレンズアレイ（レンズアレイ）
【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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