(57)【要約】【課題】レンズ部材の集光性を向上させることができる露光装置、露光装置の製造方法、及び画像形成装置を得る。【解決手段】ＬＥＤ６２が発光した光は、ＬＥＤ６２の上に載置された集光レンズ５２の集光部５２Ｂで屈折され、９°以下の出射角で出射した光は、開口角９°のロッドレンズ５４に入射する。そして、ロッドレンズ５４により、感光体ドラム１６上に結像され、静電潜像が形成される。このように、側壁部５２Ａを備える集光レンズ５２をＬＥＤ６２上に配置することで、ＬＥＤ６２から広がって発光された光を効率よく集光することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に設けられ、光を発光する複数個の発光素子と、
前記発光素子から発光された光を露光面上に結像する結像レンズと、
前記発光素子の外周部から立設する側壁部と、前記側壁部の終端に形成され、前記発光素子から発光される光を屈折して前記結像レンズに集光させる凸曲面状の集光部と、を備えるレンズ部材と、
を有することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記レンズ部材の集光部の頂点位置と前記発光素子との光路長が、前記頂点位置と前記集光部の曲率中心との光路長より長いことを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項３】
前記レンズ部材を平面視したとき、前記レンズ部材は四角形状とされることを特徴とする請求項１又は２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記レンズ部材を平面視したとき、前記レンズ部材は円形状とされることを特徴とする請求項１又は２に記載の露光装置。
【請求項５】
請求項１〜４何れか１項に記載の露光装置と、
前記露光装置から発光された光により露光される感光体と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
基板上に設けられた複数個の発光素子の外周部を囲む立壁部を備えた枠部材を前記基板に載置する工程と、
レンズ部材となる液状の樹脂材料を前記立壁部に囲まれた領域に充填し、前記立壁部の終端から凸曲面状の集光部を形成させる工程と、
充填された樹脂材料を硬化させる工程と、
前記枠部材を前記基板から取り外す工程と、
を備えることを特徴とする露光装置の製造方法。
【請求項７】
前記枠部材の前記立壁部には、撥液膜が形成されていることを特徴とする請求項６に記載の露光装置の製造方法。
【請求項８】
前記立壁部の頂面には、撥液膜が形成されていることを特徴とする請求項６又は７に記載の露光装置の製造方法。
【請求項９】
請求項６〜８何れか１項に記載の露光装置の製造方法によって製造された露光装置と、
前記露光装置から発光された光により露光される感光体と、
を備える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、露光装置および画像形成装置に関し、特に発光素子（ＬＥＤ）より発光された光ビームを結像レンズ（ロッドレンズ）にて露光面上に結像させて画像を形成する露光装置、この露光装置の製造方法、及びこれを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、基板上に、液状の透明樹脂を滴下して凸形状となった透明樹脂を熱や紫外線等によって硬化させてレンズ部材を作成する技術が記載されている。
【０００３】
例えば、このようなレンズ部材を、露光装置に設けられた発光素子の上に重ねて配置し、発光素子から発光された光を集光させるのに利用する場合がある。
【特許文献１】特開平１１−１４２６０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このように作成されたレンズ部材では、表面張力を利用して凸状のレンズ部材が形成されているためレンズ部材の厚さは薄く集光性能が低いものとなっていた。
【０００５】
本発明は、上記事実を考慮し、レンズ部材の集光性を向上させることが課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の請求項１に係る露光装置は、基板上に設けられ、光を発光する複数個の発光素子と、前記発光素子から発光された光を露光面上に結像する結像レンズと、前記発光素子の外周部から立設する側壁部と、前記側壁部の終端に形成され、前記発光素子から発光される光を屈折して前記結像レンズに集光させる凸曲面状の集光部と、を備えるレンズ部材と、を有することを特徴とする。
【０００７】
上記構成によれば、基板に設けられた発光素子が発光する光は、結像レンズによって露光面上に結像する。
【０００８】
ここで、発光素子から発光される光を屈折して結像レンズに集光させるレンズ部材が発光面上に設けられている。このレンズ部材には、発光素子の外周部から立設する側壁部と、側壁部の終端に形成され、発光素子から発光される光を屈折して結像レンズに集光させる凸曲面状の集光部とが設けられている。つまり、光を集光する集光部が側壁部によって発光素子から持上げられる構成となっている。
【０００９】
このように、レンズの集光部を側壁部によって持上げることで、集光部を持上げてない場合と比較して、発光素子が発光した光の多くを結像レンズに集光させることができる。また、側壁部が発光素子の外周部から立設しているので、発光素子全面から発光される光を集光することができる。
【００１０】
本発明の請求項２に係る露光装置は、請求項１に記載において、前記レンズ部材の集光部の頂点位置と前記発光素子との光路長が、前記頂点位置と前記集光部の曲率中心との光路長より長いことを特徴とする。
【００１１】
上記構成によれば、レンズ部材の集光部の頂点位置と発光素子との光路長が、レンズ部材の頂点位置と集光部の曲率中心との光路長より長い。このため、短い場合と比較して、レンズ部材の集光量が多くなる。
【００１２】
本発明の請求項３に係る露光装置は、請求項１又は２に記載において、前記レンズ部材を平面視したとき、前記レンズ部材は四角形状とされることを特徴とする。
【００１３】
上記構成によれば、レンズ部材を平面視したとき、レンズ部材は四角形状とされている。一般的に発光素子は四角形状をしているので発光素子をもれなくレンズ部材で覆うことができる。
【００１４】
本発明の請求項４に係る露光装置は、請求項１又は２に記載において、前記レンズ部材を平面視したとき、前記レンズ部材は円形状とされることを特徴とする。
【００１５】
上記構成によれば、レンズ部材を平面視したとき、レンズ部材は円形状とされる。つまり、角部を有しない形状となっているため、レンズ部材を成形する際に、レンズ部材の中に空気が入るボイド等の不良を低減することができる。
【００１６】
本発明の請求項５に係る画像形成装置は、請求項１〜４何れか１項に記載の露光装置と、前記露光装置から発光された光により露光される感光体と、を備えることを特徴とする。
【００１７】
上記構成によれば、請求項１〜４何れか１項に記載の露光装置が発光した光が、感光体を露光するため、高品質な出力画像を得ることができる。
【００１８】
本発明の請求項６に係る露光装置の製造方法は、基板上に設けられた複数個の発光素子の外周部を囲む立壁部を備えた枠部材を前記基板に載置する工程と、レンズ部材となる液状の樹脂材料を前記立壁部に囲まれた領域に充填し、前記立壁部の終端から凸曲面状の集光部を形成させる工程と、充填された樹脂材料を硬化させる工程と、前記枠部材を前記基板から取り外す工程と、を備えることを特徴とする。
【００１９】
上記構成によれば、基板上に設けられた複数個の発光素子を囲む立壁部を備えた枠部材を基板に載置する。また、レンズ部材となる液状の樹脂材料を立壁部に囲まれた領域に充填して立壁部の終端から凸曲面状の集光部を形成させる。さらに、立壁部に囲まれた領域に充填された樹脂材料を硬化させる。また、枠部材を基板から取り外す。
【００２０】
つまり、立壁部に囲まれた領域に樹脂材料を充填することで、レンズ部材の側壁部が形成され、樹脂材料の表面張力により凸曲面状の集光部が形成される。
【００２１】
このように、立壁部に囲まれた領域に樹脂材料を充填するだけで、レンズ部材を複数個製造することができる。
【００２２】
本発明の請求項７に係るは露光装置の製造方法は、請求項６に記載において、前記枠部材の前記立壁部には、撥液膜が形成されていることを特徴とする。
【００２３】
上記構成によれば、枠部材の立壁部には、撥液膜が形成されているため、枠部材を基板から取り外す際に、レンズ部材の側壁部と枠部材の立壁部が滑り、容易に枠部材を取り外すことができる。
【００２４】
本発明の請求項８に係る露光装置の製造方法は、請求項６又は７に記載において、前記立壁部の頂面には、撥液膜が形成されていることを特徴とする。
【００２５】
上記構成によれば、立壁部の頂面には、撥液膜が形成されているため、立壁部の内側に充填された樹脂材料は頂面によってはじかれる。これにより、集光部の曲率が小さくなり、レンズ部材の屈折率を高くすることができる。
【００２６】
本発明の請求項９に係る画像形成装置は、請求項６〜８何れか１項に記載の露光装置の製造方法によって製造された露光装置と、前記露光装置から発光された光により露光される感光体と、を備えることを特徴とする。
【００２７】
上記構成によれば、請求項６〜８何れか１項に記載された製造方法によって製造された露光装置によって発光された光が、感光体を露光することで高品質な出力画像を得ることができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、レンズ部材の集光性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明の第１実施形態に係る露光装置が採用された画像形成装置を図１〜図１２に従って説明する。
（全体構成）
図１２に示されるように、画像形成装置１０には、本体を構成する筐体１１の内部に、複数のローラ１２に張架され、モータ（図示省略）の駆動により矢印Ａ方向に搬送される無端ベルト状の中間転写体ベルト１４が設けられている。
【００３０】
この画像形成装置１０は、カラー画像の形成に対応しており、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色に対応するトナー像を形成する画像形成ユニット１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋが、中間転写体ベルト１４の長手方向に沿って配置されている。
【００３１】
なお、各色毎に設けられた部材については、符号の末尾に各々の色を示すアルファベット（Ｙ／Ｍ／Ｃ／Ｋ）を付与して示すが、特に色を区別せずに説明する場合は、この符号末尾のアルファベットを省略して説明する。
【００３２】
画像形成ユニット１５は、図示しないモータ及びギアからなる駆動手段によって反時計方向へ回転する感光体ドラム１６を備えている。
【００３３】
さらに、感光体ドラム１６の周面には、感光体ドラム１６の表面を所定の電位に一様に帯電させるための帯電ローラ１８が配置されている。帯電ローラ１８は、導電性のローラであり、その周面が感光体ドラム１６の周面に接触し、かつ帯電ローラ１８の軸線方向と感光体ドラム１６の軸線方向とが一致するように配設されている。
【００３４】
また、感光体ドラム１６の回転方向の帯電ローラ１８よりも下流側の周面には、感光体ドラム１６上に静電潜像を形成するための発光素子としてのＬＥＤ６２（発光ダイオード）を光源とした露光装置としてのＬＥＤプリントヘッド（ＬＰＨ）２０が感光体ドラム１６の軸方向に延びて備えられている。このＬＥＤ６２は、１２００ｄｐｉピッチに配列され，１つの発光部のサイズは１８μｍ角である。 なお、以後、ＬＥＤプリントヘッド２０をＬＰＨ２０と記載する。
【００３５】
図１に示されるように、ＬＰＨ２０は、支持体としてのハウジング４６、自己走査型ＬＥＤアレイ（ＳＬＥＤ）４８、ＳＬＥＤ４８を駆動させる信号生成回路等が搭載されるＬＥＤ回路基板５０、ＳＬＥＤ４８のＬＥＤ６２から出射された光を集光するレンズ部材としての集光レンズ５２、集光レンズ５２を介してＬＥＤ６２から出射された光を感光体ドラム１６表面に結像させる結像レンズとしてのロッドレンズ５４、ロッドレンズ５４を支持するとともにＳＬＥＤ４８および集光レンズ５２を外部から遮蔽するホルダー５６、ハウジング４６をロッドレンズ５４方向に加圧する板バネ５８を備えている。
【００３６】
また、ハウジング４６は、アルミニウム、ステンレス等の金属のブロックまたは板金で形成され、ＬＥＤ回路基板５０を支持している。また、ホルダー５６は、ハウジング４６およびロッドレンズ５４を支持し、ＳＬＥＤ４８および集光レンズ５２とロッドレンズ５４とが所定の光学的な位置関係を保持するように設定している。
【００３７】
さらに、ホルダー５６はＳＬＥＤ４８および集光レンズ５２を密閉するように構成されている。これにより、ＳＬＥＤ４８や集光レンズ５２に外部からゴミが付着することを防いでいる。一方、板バネ５８は、ＳＬＥＤ４８および集光レンズ５２とロッドレンズ５４との光学的な位置関係を保持するように、ハウジング４６を介してＬＥＤ回路基板５０をロッドレンズ５４方向に加圧している。
【００３８】
このように構成されたＬＰＨ２０は、調整ネジ（図示省略）によってロッドレンズ５４の光軸方向に移動可能に構成され、ロッドレンズ５４の結像位置（焦点面）が感光体ドラム１６表面上に位置するように調整される。
【００３９】
上記構成のＬＰＨ２０は、画像データに応じて光ビームを感光体ドラム１６に照射することにより、感光体ドラム１６上に静電潜像を形成するようになっている。なお、ＬＰＨ２０及び集光レンズ５２については、詳細を後述する。
【００４０】
さらに、図１２に示されるように、各感光体ドラム１６の回転方向のＬＰＨ２０よりも下流側の周面には、感光体ドラム１６上に形成された静電潜像を所定色（イエロー／マゼンタ／シアン／ブラック）のトナーによって現像してトナー像を形成させる現像器２２が配設されている。
【００４１】
現像器２２は、感光体ドラム１６に近接配置され、回転可能に設けられた円筒状の現像ローラ２４を有している。現像ローラ２４は、現像バイアスが印加され、現像器２２内に装填されたトナーが周面に付着される。現像ローラ２４の回転により、現像ローラ２４に付着されたトナーが感光体ドラム１６の表面に搬送され、トナーが感光体ドラム１６に擦りつけられて、感光体ドラム１６上に形成された静電潜像が現像される構成となっている。
【００４２】
また、各感光体ドラム１６の回転方向の現像器２２よりも下流側の周面には、各感光体ドラム１６上のトナー像を中間転写体ベルト１４に転写する転写ローラ２５が設けられている。転写ローラ２５は、所定の電位に帯電されて時計方向に回転して中間転写体ベルト１４を所定の速度で搬送し、感光体ドラム１６に順次対向させる。これにより、転写ローラ２５は、感光体ドラム１６上のトナーを中間転写体ベルト１４上に転写させるようになっている。
【００４３】
また、感光体ドラム１６の周面の転写ローラ２５よりも下流側には、感光体ドラム１６上の転写残トナーやリトランスファートナー等の残留トナーを回収するクリーニングブレード２６が配置されている。クリーニングブレード２６は、一辺が感光体ドラム１６と接触するように配設されており、中間転写体ベルト１４に転写されずに感光体ドラム１６上に残留したトナーや、転写時に感光体ドラム１６上に付着してしまった他の色のトナー等を削ぎとって回収するようになっている。
【００４４】
ここで、各画像形成ユニット１５により形成された互いに異なる色のトナー像は、中間転写体ベルト１４のベルト面上で、互いに重なり合うように転写される。これにより、中間転写体ベルト１４上にカラーのトナー像が形成される。なお、本実施形態では、このようにして４色のトナー像が重ねて転写されたトナー像を最終トナー像と称する。
【００４５】
４つの画像形成ユニット１５よりも中間転写体ベルト１４の搬送方向下流側には、対向する２つのローラ３４Ａ、３４Ｂからなる転写装置３４が配設されている。中間転写体ベルト１４上に形成された最終トナー像は、このローラ３４Ａ、３４Ｂの間に送り込まれ、画像形成装置１０の底部に設けられた用紙トレイ３６から取り出されて、同じくローラ３４Ａ、３４Ｂの間に搬送されてきたシート材Ｐに転写されるようになっている。
【００４６】
また、最終トナー像が転写されたシート材Ｐの搬送経路には、加熱ローラ４０Ａと加圧ローラ４０Ｂとからなる定着装置４０が配設されている。定着装置４０に搬送されたシート材Ｐは、加熱ローラ４０Ａと加圧ローラ４０Ｂとによって挟持搬送されることにより、シート材Ｐ上のトナーが溶融すると共にシート材Ｐに圧着されて、定着される。
【００４７】
一方、転写装置３４よりも中間転写体ベルト１４の搬送方向下流側には、転写装置３４によってシート材Ｐに転写されずに中間転写体ベルト１４上に残留したトナーを回収するクリーナ４２が配設されている。クリーナ４２には、中間転写体ベルト１４に接するようにブレード４４が備えられており、残留したトナーを擦り取ることによって回収する。
【００４８】
上記構成による画像形成装置１０では、次のようにして画像が形成される。
【００４９】
まず、帯電ローラ１８が、感光体ドラム１６の表面を予定の帯電部電位で一様にマイナス帯電する。さらに、帯電された感光体ドラム１６上の画像部分が予定の露光部電位になるようにＬＨＰ２０で露光を行ない感光体ドラム１６上に静電潜像が形成される。
【００５０】
すなわち、図示せぬ制御部から供給される画像データに基づき、ＬＨＰ２０の光ビームをオン・オフすることによって画像に対応した静電潜像が各感光体ドラム１６上に形成される。
【００５１】
さらに、回転する感光体ドラム１６上の静電潜像が現像器２２に備えられた現像ローラ２４を通過すると、電気力によって現像剤Ｇのトナーが静電潜像へ付着し、静電潜像はトナー画像として可視化される。
【００５２】
可視化された各色のトナー画像は、転写ローラ２５の電気力で中間転写体ベルト１４へ順次転写され、中間転写体ベルト１４上にカラーの最終トナー画像が形成される。
【００５３】
この最終トナー像は、転写装置３４に設けられたローラ３４Ａ、３４Ｂの間に送り込まれ、用紙トレイ３６から取り出されて、同じくローラ３４Ａ、３４Ｂの間に搬送されてきたシート材Ｐに転写される。
【００５４】
さらに、シート材Ｐへ転写されたトナー画像は定着装置４０で定着され、シート材Ｐは、装置外へ排出される。
（要部構成）
次に、ＬＰＨ２０について説明する。
【００５５】
本実施形態のＬＰＨ２０では、例えば開ロ角９゜に構成された従来よりも小さな開ロ角を有するロッドレンズ５４を用いる。ここでの開ロ角とは、光軸上の物点（ＳＬＥＤ４８に配置されたＬＥＤ６２）に対して入射瞳が張る角度をいう。したがって、例えば開口角９°のロッドレンズ５４においては、光軸に対して±９°以内の角度で入射される光がロッドレンズ５４を通過して像面（感光体ドラム１６の表面）に達することとなる。
【００５６】
図６には、ロッドレンズ５４の焦点深度とＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）との関係が示されている。そして、開口角９°のロッドレンズ５４及び従来の開口角１７°のロッドレンズについての焦点深度と空間周波数１２１ｐ／ｍｍ（ｌｍｍ当たり１２のラインとスペースとが交互に形成されたもの）に対するＭＴＦとの関係が示されている。
【００５７】
従来の開口角１７°のロッドレンズアレイを用いた場合には、ＭＴＦ≧６０％を実現する焦点深度は、±８０μｍである。これに対して、本実施形態の開口角９°のロッドレンズ５４を用いた場合には、ＭＴＦ≧６０％を実現する焦点深度は、±１５０μｍに拡大する。つまり、本実施形態のＬＰＨ２０では、ロッドレンズ５４の開口角を例えば９°に小さく構成することで、例えば±１５０μｍという従来よりも大きな焦点深度に設定することができる。
【００５８】
また、本実施の形態のロッドレンズ５４においては、ロッドレンズ５４を構成する各ロッドレンズ５４における開口径や光軸を中心とした半径方向の屈折率分布等を適宜調整することで、作動距離１４ｍｍといった従来よりも大きな作動距離を有するロッドレンズ５４を用いる。ここでの作動距離とは、ロッドレンズ５４の出射面（感光体ドラム１６側の面）から像側焦点位置（感光体ドラム１６表面）までの距離をいう。
【００５９】
図１１に示されるように、ロッドレンズ５４は、上記のように作動距離が例えば１４ｍｍと大きく構成されている。このため、ロッドレンズ５４の出射面と感光体ドラム１６との距離（クリアランス）や、ロッドレンズ５４の出射面と感光体モジュール（ＭＯＤ）の背面側のフレーム（ＦＲＡ）との距離（クリアランス）を大きくすることができる。
【００６０】
このため、感光体モジュール（ＭＯＤ）を着脱操作するに際して、感光体モジュール（ＭＯＤ）を脱着方向（感光体ドラム１６の回転軸方向）へ移動させても感光体ドラム１６や感光体モジュール（ＭＯＤ）のフレーム（ＦＲＡ）がロッドレンズ５４と干渉しないので、ＬＰＨ２０を感光体モジュール（ＭＯＤ）から離隔するリトラクト機構を設けなくてもよい構成となっている。
【００６１】
また、作動距離が例えば１４ｍｍと大きいことから、ロッドレンズ５４と感光体ドラム１６との間に、ロッドレンズ５４の出射面を清掃する清掃部材６０を配置している。
【００６２】
さらに、本実施形態のロッドレンズ５４は、上記のように焦点深度が例えば±１５０μｍと大きく構成されているため、本実施形態のＬＰＨ２０では、ＬＰＨ２０とロッドレンズ５４との光軸方向の位置を定めるための位置設定部材を設けていない。
【００６３】
次に、ＬＰＨ２０に設けられた集光レンズ５２について説明する。
【００６４】
図１に示されるように、ＳＬＥＤ４８を構成するＳＬＥＤチップの基板上に発光素子としてのＬＥＤ６２が設けられており、ＬＥＤ６２に重なるように集光レンズ５２が配置されている。
【００６５】
図２、図５に示されるように、この集光レンズ５２には、ＬＥＤ６２の外周部から立ち上がると共に一辺が１８μｍの断面四角形の側壁部５２Ａと、その側壁部５２Ａを外縁とする曲率が１３μｍの凸曲面状の集光部５２Ｂが備えられている。そして、この側壁部５２Ａは高さ１３．５μｍとされており、側壁部５２Ａが囲む領域の中心がＬＥＤ６２の中心位置とほぼ一致するように配置されている。それにより、側壁部５２Ａは、ＬＥＤ６２の中心位置に対して点対称、またはＬＥＤ６２の中心位置を通るようになっている。そのため、側壁部５２Ａを外縁とする集光部５２Ｂは、光軸がＬＥＤ６２の中心位置を通過するように設定される。
【００６６】
図５に示されるように、集光レンズ５２は、側壁部５２Ａが囲む領域の中心がＬＥＤ６２の中心位置とほぼ一致するように形成されている。したがって、本明細書ではＬＥＤ６２の中心位置を通るＬＥＤ面と直交する軸線を「側壁部５２Ａの中心軸」と称する。
【００６７】
また、集光レンズ５２の凸状の集光部５２Ｂは、側壁部５２Ａの内側が樹脂材料で充填されることで構成され、上面（出射面）がロッドレンズ５４（図１参照）側に向けて凸状に形成されている。そして、凸状の集光部５２Ｂの出射面は、曲率中心Ｃを中心とした球面（図５に示す破線）の一部で構成され、曲率中心Ｃは側壁部５２Ａの中心軸上に位置するように形成される。それにより、集光部５２Ｂ（すなわち集光レンズ５２）の光軸がＬＥＤ６２の中心を通過するように設定されている。
【００６８】
このように、本実施形態のＬＰＨ２０では、集光レンズ５２の光軸とＬＥＤ６２とを高い精度で位置合わせしている。それにより、集光レンズ５２から出射される光のロッドレンズ５４の入射面における集光性能を高めている。すなわち、集光レンズ５２の結像面（ロッドレンズ５４の入射面）において、集光スポット径を小径に絞り込む能力が高められ、ＬＥＤ６２から出射された光の結像性能が向上する。それにより、ロッドレンズ５４から出射される光の感光体ドラム１６表面での高い結像性能を得ている。
【００６９】
ここで、本実施の形態の集光レンズ５２の樹脂材料としては、例えば、ポリメチルメタクリレート、ポリヒドロキシエチルメタクリレート、ポリシクロヘキシルメタクリレート等のアクリル系樹脂、ポリジエチレングリコールビスアリルカーボネート、ポリカーボネート等のアリル系樹脂、メタクリル樹脂等の加熱硬化型樹脂やエネルギー硬化型樹脂等が用いられる。
【００７０】
なお、後述するインクジェットを用いた集光レンズ５２の製造方法に対応するために、樹脂材料の粘度は３〜２０ｍＰａ・ｓ程度に調整される。また、樹脂材料は比較的低粘度であるモノマーで使用することが望ましいが、予め重合されたオリゴマーの状態で用いてもよい。
【００７１】
また、本実施形態の集光レンズ５２では、集光部５２Ｂから集光部５２Ｂの曲率中心Ｃよりも集光部５２Ｂから離れた位置にＬＥＤ６２の発光面が配置されている。
【００７２】
それにより、ロッドレンズ５４（図１参照）に入射可能なＬＥＤ６２からの出射光の出射角（集光レンズ５２の光軸とのなす角）がロッドレンズ５４の狭い開口角（９°）によって制限されることや、作動距離が１４ｍｍと長いことに起因してＬＥＤ６２からの出射光が拡散することに対応させて、ロッドレンズ５４への入射光量が低下することを抑えている。
【００７３】
図４に示されるように、集光レンズ５２は、ＬＥＤ６２の発光面に接触するように配置されるので、ＬＥＤ６２からの出射光が集光レンズ５２の入射面で反射されることが抑えられる。それにより、ＬＥＤ６２からの出射光の殆どが集光レンズ５２の内部を通過して、出射面から感光体ドラム１６（図１参照）方向に出射されるようになっている。
【００７４】
さらに、ＬＥＤ６２は、集光レンズ５２の曲率中心Ｃよりも出射面から離れた位置に配置されるので、ＬＥＤ６２から出射された光は、集光レンズ５２の集光部５２Ｂ（出射面）に対して出射面の法線（図中破線）よりも光軸側とは反対側の方向から入射する。これにより、集光レンズ５２の出射面では、ＬＥＤ６２から出射された光は収束する方向に偏向される。このため、開口角９°のロッドレンズ５４に入射する光には、ＬＥＤ６２から出射された光の中の出射角９°よりも大きな出射角を持った光も含まれることとなり、ロッドレンズ５４への入射光の光量を増加させるようになっている。
【００７５】
このように、本実施の形態の集光レンズ５２は、集光レンズ５２の曲率中心Ｃよりも出射面から離れた位置にてＬＥＤ６２の発光面と接触するように配置される。それにより、ＬＥＤ６２からの出射光が集光レンズ５２の入射面で反射されることを抑え、さらには、ＬＥＤ６２からの出射角が９°よりも大きな出射角の光を開口角９°のロッドレンズ５４に入射させることとなり、ロッドレンズ５４への入射光の光量を増加させる。
【００７６】
特に、ＳＬＥＤ４８に配置されるＬＥＤ６２として、例えば、本実施の形態のような面発光するＬＥＤ６２を用いる場合には、面発光するＬＥＤ６２は発光領域が広く出射角が大きいという特性を有することから、本実施形態の集光レンズ５２の構成を適用することが好ましい。
【００７７】
図３には、集光レンズ５２の光軸上に位置するＬＥＤ６２の位置Ｑと、ロッドレンズ５４（図１参照）へ入射角９°で入射する光の集光部５２Ｂでの位置Ｐの関係の１例が示されている。集光部５２Ｂ上の位置Ｐでの法線（図中破線）と光軸とのなす角をα、ＬＥＤからの出射角をβ、位置Ｐに入射する光の法線とのなす角をθ１、位置Ｐから出射する光の法線とのなす角をθ２、集光レンズ５２の屈折率をｎとする。
【００７８】
図３に示す三角形ＣＰＱの内角から、
θ１＋β＝α                                                          …（１）
さらに、
α＝９＋θ２                                                          …（２）
したがって、（１）式および（２）式より、
β＝９＋（θ２−θ１）                                                …（３）
一方、スネルの法則から、空気の屈折率を１として、
ｎ・ｓｉｎθ１＝ｓｉｎθ２                                            …（４）
集光レンズ５２の材質である樹脂やガラス等の屈折率ｎは、一般にｎ＝１．４〜１．８であるので、（４）式より、θ２＞θ１の関係が成り立つ。したがって、（３）式ではθ２−θ１＞０となるので、β＞９となる。したがって、ＬＥＤから出射角９°よりも大きな出射角で出射する光も開口角９°のロッドレンズ５４へ入射させることができる。
【００７９】
例えば、図３に示される角θ１が１５°となる位置にＬＥＤ６２が配置されたと仮定する。その場合に、ｎ＝１．６の材質を用いた集光レンズ５２を用いたとすると、ｓｉｎ１５°＝０．２５８８であるので、（４）式より、１．６×０．２５８８＝ｓｉｎθ２となる。
【００８０】
したがって、この場合には、θ２＝２４．１°となり、θ２−θ１≒９°となるので、（３）式からＬＥＤ６２からの出射角β≒１８°となる。すなわち、開口角９°のロッドレンズ５４において、ＬＥＤ６２からの出射角１８°の光を利用できる。このことは、開口角１８°のロッドレンズ５４を用いる場合と同等の光量を露光面に結像できることを意味している。
【００８１】
このように、ＬＥＤ６２の配置位置および集光レンズ５２の集光部５２Ｂの曲率、屈折率ｎ等を適宜設定することで、従来の開口角１７°のロッドレンズアレイを用いた場合と同等、またはそれ以上の光量を集光してロッドレンズ５４に入射させることができる。特に、ロッドレンズ５４への入射光量を増加させるという観点からは、屈折率ｎの大きな材質で集光レンズ５２を構成することが好ましい。
【００８２】
次に、集光レンズ５２を備えたＬＰＨ２０の製造方法について説明する。
【００８３】
先ず、図７（Ａ）に示されるように、後述する枠部材７０を形成するために板状のシリコン基板を準備する。
【００８４】
次に、図７（Ｂ）に示されるように、シリコン基板に異方性エッチング（ＯＤＥ）を施すことにより、枠部材７０がＳＬＥＤ４８に載置された時に、ＳＬＥＤ４８側と反対側に位置する板面７２を形成させる。そして、板面７２での板厚を１３．５μｍとする。異方性エッチングには異方性エッチング液が用いられる。異方性エッチング液にはエチレンジアミン、ＫＯＨ等のアルカリが含まれる。具体的には、エチレンジアミンとピロカテコールの混液や、ＫＯＨとイソプロピルアルコールの混液が用いられるが、シリコンの結晶異方性エッチングが可能なものであれば何でもよい。 このような異方性エッチングを行うと、結晶異方性のため、正確な５４．７°の断面の傾斜をもった深穴が形成される。
【００８５】
次に、図７（Ｃ）に示されるように、レジスト膜をマスクにして反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を行い、マスクで遮蔽された部分以外のシリコン基板に四角形の貫通穴（図１０参照）を形成する。その後、不要になったレジスト膜を、酸素プラズマ中で灰化して除去する。
【００８６】
次に、図７（Ｄ）に示されるように、貫通穴７４を構成する壁面である立壁部７４Ａと板面７２に撥液膜７６を形成させ、枠部材７０を完成させる。なお、撥液膜７６としては、フッ素系表面処理剤による撥液膜等を使用することができる。
【００８７】
次に、図８（Ａ）に示されるように、ＬＰＨ２０のＳＬＥＤ４８に枠部材７０を載置する。ここで、貫通穴７４の立壁部７４Ａが囲む領域の中心がＳＬＥＤ４８に配置されたＬＥＤ６２の中心位置とほぼ一致するように枠部材７０の位置を決める。
【００８８】
次に、図８（Ｂ）に示されるように、インクジェットのノズル１００から紫外線硬化型樹脂材料を所定量立壁部７４Ａの内側に吐出させる。本実施の形態の集光レンズ５２では、板面７２に撥液膜７６が形成されていることから、立壁部７４Ａの内側に吐出された樹脂材料は、板面７２においてはじかれることにより、樹脂材料の接触角が大きくなる。そして、集光部５２Ｂの光軸がＬＥＤ６２を通過するように設定される。これにより、集光部５２Ｂの曲率が小さくなり、集光レンズ５２における屈折力を高めている。
【００８９】
次に、図８（Ｃ）に示されるように、集光レンズ５２に紫外線を照射して集光レンズ５２を硬化させて枠部材７０をＳＬＥＤ４８から取り外すことで、集光レンズ５２を備えたＬＰＨ２０が製造される。ここで、貫通穴７４を構成する壁面である立壁部７４Ａには、前述したように、撥液膜７６が形成されているため、集光レンズ５２の側壁部５２Ａと立壁部７４Ａが滑り、容易に枠部材７０が取り外される。
【００９０】
なお、本実施形態の製造方法では特にふれなかったが、複数個の枠部材が形成されたシリコンウエハをＬＥＤが形成されたウエハに直接載置してもよいし、裁断された枠部材をＬＥＤが形成されたウエハに直接載置してもよい。また、ＬＥＤが形成されたウエハを裁断してチップにした後に枠部材を載置してもよし、チップを基板の上に固定した後に枠部材を載置してもよい。
【００９１】
また、集光レンズ５２を硬化させた後に枠部材７０を取り外したが、枠部材７０を取り外してから、集光レンズ５２を硬化させてもよい。
（作用・効果）
以上の構成により、図２、図９に示されるように、集光レンズ５２の集光部５２Ｂで屈折され、９°以下の出射角で出射した光は、直接的に開口角９°のロッドレンズ５４に入射する。そして、ロッドレンズ５４により、感光体ドラム１６上に結像され、静電潜像が形成される。
【００９２】
このように、側壁部５２Ａを備える集光レンズ５２をＬＥＤ６２上に配置することで、集光レンズ５２を備えない場合と比較して、ＬＥＤ６２から広がって発光された光を効率よく集光することができる。
【００９３】
また、集光レンズ５２によって光が集光されるため、開ロ角の小さい（本実施形態では９°）ロッドレンズ５４を使用することがでる。さらに、開口角の小さいロッドレンズ５４を使用することができるため、作動距離を多くすることができる。
【００９４】
また、作動距離を多くすることができるため、感光体ドラム１６を画像形成装置１０から取り外す時に、ＬＰＨ２０を感光体ドラム１６から離間させるリトラクト機構を設けることなく、容易に感光体ドラム１６を取り外すことができる。
【００９５】
また、作動距離を多くすることができるため、ロッドレンズ５４の出射面を容易い清掃することができる。
【００９６】
また、開ロ角の小さい（本実施形態では９°）ロッドレンズ５４を使用できるため、焦点深度を拡大することができる。さらに、焦点深度を拡大することで、ＬＰＨ２０と感光体ドラム１６との位置を決めるための位置決部材を簡略化することができる。
【００９７】
また、側壁部５２Ａの長手方向に沿って直交した断面は四角形状とされるため、四角形状のＬＥＤ６２を効率よく集光レンズ５２で覆うことができる。
【００９８】
また、枠部材７０の板面７２には、撥液膜７６が形成されているため、立壁部７４Ａの内側に充填された樹脂材料は、板面７２においてはじかれる。これにより、集光部５２Ｂの曲率が小さくなり、集光レンズ５２の屈折力を高めることができる。
【００９９】
また、枠部材７０の立壁部７４Ａには、撥液膜７６が形成されているため、集光レンズ５２の側壁部５２Ａと立壁部７４Ａが滑り、容易に枠部材７０を取り外すことができる。
【０１００】
なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記実施形態では、集光レンズ５２の樹脂材料として、紫外線硬化型樹脂を使用したが、熱硬化型樹脂や電子線硬化型樹脂等を使用してもよい。
【０１０１】
次ぎに、本発明の第２実施形態に係る露光装置の製造方法に使用する枠部材を図１３に従って説明する。
【０１０２】
なお、第１実施形態と同一部材については、同一符号を付してその説明を省略する。図１３には、集光レンズを形成させる枠部材８０が示されている。そして、第２実施形態の貫通穴８２は、第１実施形態と違い円形状とされている。
【０１０３】
つまり、集光レンズ５２の側壁部５２Ａの長手方向に沿って直交した断面は、円形状とされている。
【０１０４】
このように、円形状とすることで、集光レンズ５２を成形する際に、集光レンズ５２の中に空気が入るボイド等の不良を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る露光装置及び感光体ドラムを示した断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る露光装置に採用された集光レンズ及びロッドレンズ等を示した断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る露光装置に採用された集光レンズを示した拡大断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る露光装置に採用された集光レンズを示した拡大断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る露光装置に採用された集光レンズを示した拡大断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る露光装置に採用されたロッドレンズの焦点深度とＭＴＦとの関係を示した図面である。
【図７】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）本発明の第１実施形態に係る露光装置の製造方法を示した工程図である。
【図８】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）本発明の第１実施形態に係る露光装置の製造方法を示した工程図である。
【図９】本発明の第１実施形態に係る露光装置に採用されたＬＥＤから発光された光の光路を示した図面である。
【図１０】本発明の第１実施形態に係る露光装置の製造方法に使用する枠部材を示した平面図である。
【図１１】本発明の第１実施形態に係る露光装置及び感光体ドラムの位置関係を示した正面図である。
【図１２】本発明の第１実施形態に係る露光装置が採用された画像形成装置を示した概略構成図である。
【図１３】本発明の第２実施形態に係る露光装置の製造方法に使用する枠部材を示した平面図である。
【符号の説明】
【０１０６】
１０        画像形成装置
１６        感光体ドラム（感光体）
２０        ＬＰＨ（露光装置）
５０        回路基板（基板）
５２        集光レンズ（レンズ部材）
５２Ａ      側壁部
５２Ｂ      集光部
５４        ロッドレンズ（結像レンズ）
６２        ＬＥＤ（発光素子）
７０        枠部材
７２        板面（頂面）
７４Ａ      立壁部
７６        撥液膜
８０        枠部材
【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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