レンズアレイ、レンズユニット、ＬＥＤヘッド、露光装置、画像形成装置及び読取装置
【課題】複数のレンズが直線状に配列されたレンズアレイの断面形状を、物体と結像とを結ぶ直線と平行な軸に対して非線対称とすることによって、光量を増加させることができ、明るい結像を得ることができるようにする。
【解決手段】直線状に配列された複数のレンズを含むレンズアレイであって、物体３１ａと結像３１ｃとを結ぶ直線と平行な方向を第１の方向とし、前記レンズの配列方向を第２の方向とし、該第２の方向と直交する平面をＸＺ平面としたとき、該ＸＺ平面による断面形状は、前記第１の方向に平行な軸に対して非線対称である。
【解決手段】直線状に配列された複数のレンズを含むレンズアレイであって、物体３１ａと結像３１ｃとを結ぶ直線と平行な方向を第１の方向とし、前記レンズの配列方向を第２の方向とし、該第２の方向と直交する平面をＸＺ平面としたとき、該ＸＺ平面による断面形状は、前記第１の方向に平行な軸に対して非線対称である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズアレイ、レンズユニット、ＬＥＤヘッド、露光装置、画像形成装置及び読取装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を配列させたＬＥＤヘッドを用いた電子写真方式のプリンタ、ファクシミリ機、複写機等の画像形成装置や、複数の受光素子を配列させた受光部に読取原稿の像を結像させるスキャナ、ファクシミリ機等の読取装置に複数のレンズを配列させたレンズアレイが用いられている（例えば、特許文献１参照。）。該レンズアレイは、物体の等倍正立像をライン状に形成する光学系である。
【０００３】
物体の等倍正立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によって、物体の等倍正立像を高い解像度で形成する光学系を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−０９２００６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来のレンズアレイでは、光量増加が困難であった。
【０００６】
画像形成装置においては、解像度を向上させるために、ＬＥＤヘッドの各ＬＥＤ素子を縮小して実装密度を高めようとすると、各ＬＥＤ素子の発光光量が低下するので、光学系の光量増加が求められる。
【０００７】
また、読取装置においては、原稿を照明する照明装置の消費電力を低く抑えるために、光学系の光量増加が求められる。
【０００８】
本発明は、前記従来の問題点を解決して、複数のレンズが直線状に配列されたレンズアレイの断面形状を、物体と結像とを結ぶ直線と平行な軸に対して非線対称とすることによって、光量を増加させることができ、明るい結像を得ることができるレンズアレイ、該レンズアレイを有するレンズユニット並びに該レンズユニットを有するＬＥＤヘッド、露光装置、画像形成装置及び読取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】
【０００９】
そのために、本発明のレンズアレイにおいては、直線状に配列された複数のレンズを含むレンズアレイであって、物体と結像とを結ぶ直線と平行な方向を第１の方向とし、前記レンズの配列方向を第２の方向とし、該第２の方向と直交する平面をＸＺ平面としたとき、該ＸＺ平面による断面形状は、前記第１の方向に平行な軸に対して非線対称である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、レンズアレイにおいては、複数のレンズが直線状に配列され、断面形状が、物体と結像とを結ぶ直線と平行な軸に対して非線対称となっている。これにより、光量を増加させることができ、明るい結像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるプリンタの概略図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態におけるＬＥＤヘッドの側面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態におけるＬＥＤヘッドの横断面図であり、図２におけるＡ−Ａ矢視断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態におけるレンズユニットの分解斜視図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態におけるレンズ板の平面図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態におけるマイクロレンズの断面図であり、図５におけるＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態におけるマイクロレンズの断面図であり、図５におけるＣ−Ｃ矢視断面図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態における２つのレンズ列のマイクロレンズのレンズ面の形状を示す図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態におけるマイクロレンズの物体側レンズ面の形状を示す図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態におけるマイクロレンズの結像側レンズ面の形状を示す図である。
【図１１】本発明の第１の実施の形態における遮光板の平面図である。
【図１２】本発明の第１の実施の形態における開口部の形状を示す平面図である。
【図１３】本発明の第１の実施の形態におけるレンズユニットと物体面及び結像面との関係を示す断面図であり、図５及び１１におけるＢ−Ｂ矢視断面に相当する断面図である。
【図１４】本発明の第１の実施の形態におけるレンズユニットと物体面及び結像面との関係を示す断面図であり、図５及び１１におけるＣ−Ｃ矢視断面に相当する断面図である。
【図１５】本発明の第１の実施の形態におけるレンズユニット及び比較例のレンズユニットの各部寸法を示す図である。
【図１６】本発明の第１の実施の形態におけるレンズユニットのレンズ曲面形状を表す係数の値を示す図である。
【図１７】比較例のレンズユニットのレンズ曲面形状を表す係数の値を示す図である。
【図１８】本発明の第１の実施の形態における評価に使用した画像を示す図である。
【図１９】本発明の第２の実施の形態における読取装置の構造を示す図である。
【図２０】本発明の第２の実施の形態における読取ヘッドの断面構造を示す図である。
【図２１】本発明の第２の実施の形態における読取ヘッドの光学系を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
図１は本発明の第１の実施の形態におけるプリンタの概略図である。
【００１４】
図において、１０は画像形成装置としてのプリンタであり、例えば、電子写真方式のカラープリンタであるが、モノクロプリンタであってもよい。また、前記プリンタ１０は、スキャナ、ファクシミリ機、複写機等の機能を併せ持つ複合機であってもよい。本実施の形態において、前記プリンタ１０は、電子写真方式によって画像を形成するものであり、色材としての顔料を含む樹脂から成るトナーによって、画像データをもとに印字媒体としての用紙１１上に画像を形成するカラープリンタであるものとして説明する。
【００１５】
そして、前記プリンタ１０の内部には、用紙１１を貯留する給紙カセット６０が装着され、さらに、用紙１１を給紙カセット６０から取り出す給紙ローラ６１と、給紙カセット６０から取り出された用紙１１を搬送する搬送ローラ６２及び６３とが配設される。
【００１６】
前記プリンタ１０は、いわゆるタンデム方式のカラー電子写真式プリンタであって、各色のトナー像を形成する画像形成部、及び、該画像形成部が形成したトナー像を用紙１１に転写する転写部を有する。
【００１７】
そして、前記画像形成部は、用紙１１の搬送経路に沿ってタンデムに配設され、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの各色の画像を、それぞれ形成する４つのプロセスユニットを有する。さらに、各プロセスユニットは、静電潜像担持体としての感光体ドラム４１、該感光体ドラム４１に形成された静電潜像をトナーによって現像し、トナー像を形成する現像器５０、該現像器５０にトナーを供給するトナーカートリッジ５１、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、感光体ドラム４１の表面に残留したトナーを除去するクリーニングブレード４３、及び、帯電された感光体ドラム４１の表面に画像データに基づいて選択的に光を照射して、静電潜像を形成する露光装置のＬＥＤヘッド３０を備える。なお、前記トナー像はトナーによって静電潜像を可視化した像である。そして、クリーニングブレード４３は、トナー像を用紙１１に転写した後のトナーを掻（か）き取るために、感光体ドラム４１に接触して配設される。
【００１８】
また、前記転写部は、用紙１１を搬送する転写ベルト８１、及び、前記感光体ドラム４１上に形成されたトナー像を用紙１１上に転写する転写ローラ８０を備える。該転写ローラ８０は、転写ベルト８１を挟んで、各プロセスユニットの感光体ドラム４１に対向するように配設される。なお、クリーニングブレード８２は、転写ベルト８１に付着したトナーを掻き取るために、転写ベルト８１に接触して配設される。
【００１９】
そして、用紙１１の搬送方向に関して前記画像形成部の下流側には、用紙１１上に転写されたトナー像を熱及び圧力で定着する定着器９０が配設される。さらに、該定着器９０を通過した用紙１１を搬送する搬送ローラ６４、及び、用紙１１を貯留する排出部７０に用紙１１を排出する排出ローラ６５が配設される。
【００２０】
また、前記帯電ローラ４２及び転写ローラ８０には、図示されない電源によって所定の電圧が印加される。そして、前記転写ベルト８１、感光体ドラム４１及び各ローラは、それぞれ、図示されないモータと駆動を伝える図示されないギヤとによって回転駆動される。さらに、現像器５０、ＬＥＤヘッド３０、定着器９０及び図示されない各モータには、それぞれ、図示されない電源及び制御装置が接続される。
【００２１】
そして、前記プリンタ１０は、図示されないネットワーク等に接続され、外部装置と通信を行って上位装置から印刷データを受信する図示されない外部インターフェイスと、該外部インターフェイスから印刷データを受信し、プリンタ１０全体の制御を行う制御装置とを有する。
【００２２】
次に、前記ＬＥＤヘッド３０の構成について説明する。
【００２３】
図２は本発明の第１の実施の形態におけるＬＥＤヘッドの側面図、図３は本発明の第１の実施の形態におけるＬＥＤヘッドの横断面図であり、図２におけるＡ−Ａ矢視断面図である。
【００２４】
図に示されるように、ＬＥＤヘッド３０にはレンズユニット２０が配設される。該レンズユニット２０は、ホルダ３４によってＬＥＤヘッド３０に固定されている。３１は、発光部としてのＬＥＤ素子である。図２に示されるように、複数のＬＥＤ素子３１が略直線状に配列され、ＬＥＤアレイ３５を構成する。なお、前記ＬＥＤ素子３１の配列方向は、Ｙ方向（図における水平方向）である。
【００２５】
また、前記レンズユニット２０は、長尺の部材であって、その長手方向が、ＬＥＤアレイ３５と平行に、Ｙ方向となるように配設される。
【００２６】
さらに、ＡＸＲは感光体ドラム４１の回転軸である。感光体ドラム４１は、その回転軸ＡＸＲが、ＬＥＤアレイ３５及びレンズユニット２０の長手方向と平行に、Ｙ方向に延在するように配設される。
【００２７】
なお、レンズユニット２０は、複数のレンズとしてのマイクロレンズ２２を含み、該マイクロレンズ２２の光線が入射及び出射する方向を光軸とすると、該光軸がＺ方向（図２及び３における鉛直方向）となるように配設される。また、前記マイクロレンズ２２は、Ｙ方向に延在するように配列される。
【００２８】
図３に示されるように、Ｘ方向に関するレンズユニット２０の中心線をＣＬとすると、該中心線ＣＬを外挿した直線上に、ＬＥＤアレイ３５が含むＬＥＤ素子３１、及び、感光体ドラム４１の回転軸ＡＸＲが配設される。なお、ＬＥＤ素子３１及びドライバＩＣ３２は、配線基板３６上に配設され、ワイヤ３３により結線される。
【００２９】
本実施の形態においては、ＬＥＤヘッド３０は１２００〔ｄｐｉ〕の解像度を有し、また、ＬＥＤアレイ３５におけるＬＥＤ素子３１は１インチ（１インチは約２５．４〔ｍｍ〕）当たり１２００個配設されている。すなわち、ＬＥＤ素子３１の配列ピッチＰＤは、０．０２１１７〔ｍｍ〕である。
【００３０】
次に、前記レンズユニット２０の構成について説明する。
【００３１】
図４は本発明の第１の実施の形態におけるレンズユニットの分解斜視図、図５は本発明の第１の実施の形態におけるレンズ板の平面図、図６は本発明の第１の実施の形態におけるマイクロレンズの断面図であり、図５におけるＢ−Ｂ矢視断面図、図７は本発明の第１の実施の形態におけるマイクロレンズの断面図であり、図５におけるＣ−Ｃ矢視断面図、図８は本発明の第１の実施の形態における２つのレンズ列のマイクロレンズのレンズ面の形状を示す図、図９は本発明の第１の実施の形態におけるマイクロレンズの物体側レンズ面の形状を示す図、図１０は本発明の第１の実施の形態におけるマイクロレンズの結像側レンズ面の形状を示す図、図１１は本発明の第１の実施の形態における遮光板の平面図、図１２は本発明の第１の実施の形態における開口部の形状を示す平面図である。
【００３２】
図４に示されるように、レンズユニット２０は、２枚のレンズアレイとしてのレンズ板２１と、遮光部材としての遮光板１４とを有する。図において、２１−１は物体側のレンズアレイとしての第１のレンズ板であり、２１−２は結像側のレンズアレイとしての第２のレンズ板である。そして、第１のレンズ板２１−１と第２のレンズ板２１−２とは、遮光板１４を挟んで対向するように配設される。
【００３３】
また、第１のレンズ板２１−１は、直線状の２本の列を形成するように配列された第１のマイクロレンズ２２−１を備え、第２のレンズ板２１−２は、直線状の２本の列を形成するように配列された第２のマイクロレンズ２２−２を備える。
【００３４】
なお、第１のレンズ板２１−１と第２のレンズ板２１−２とを統合的に説明する場合には、レンズ板２１として説明し、第１のマイクロレンズ２２−１と第２のマイクロレンズ２２−２とを統合的に説明する場合には、マイクロレンズ２２として説明する。
【００３５】
そして、第１のマイクロレンズ２２−１及び第２のマイクロレンズ２２−２は、その中心軸ＡＸＬがＺ方向に延在するように配設される。なお、第１のマイクロレンズ２２−１及び第２のマイクロレンズ２２−２の配列間隔を含む配列形態は、同一であり、それぞれの中心軸ＡＸＬが一致する。
【００３６】
また、遮光板１４には、絞りとしての開口部１５が形成される。該開口部１５の配列間隔を含む配列形態は、第１のマイクロレンズ２２−１及び第２のマイクロレンズ２２−２の配列形態と同一であり、遮光板１４は、前記中心軸ＡＸＬが開口部１５を通過するように配設される。すなわち、レンズユニット２０は、光軸が一致するように配置された２枚のマイクロレンズ２２と絞りとから成るレンズ群を、光軸に対して直交する方向に２列に配設した構成となっている。
【００３７】
図５には、第１のレンズ板２１−１の平面形状が示されている。図５に示されるように、第１のレンズ板２１−１には、第１のマイクロレンズ２２−１が間隔ＰＹで２列となるように配列される。第１のマイクロレンズ２２−１の配列方向は、第１のレンズ板２１−１の長手方向であって、Ｙ方向である。また、Ｘ方向の第１のマイクロレンズ２２−１の配列間隔はＰＸである。なお、２つの第１のマイクロレンズ２２−１の列、すなわち、レンズ列の各々を、２４−１及び２４−２とすると、レンズ列２４−１と２４−２とは平行で、レンズ列２４−１と２４−２との間隔はＰＸとなる。
【００３８】
そして、第１のマイクロレンズ２２−１は、同一列内において隣接する第１のマイクロレンズ２２−１と境界で接し、光線を透過する素材で一続きとなるように一体的に形成されている。つまり、同一列内の隣接する第１のマイクロレンズ２２−１同士の境界と中心軸ＡＸＬとの距離をＬＢ１とし、第１のマイクロレンズ２２−１のレンズ径をＲＬとすると、ＲＬ＞ＬＢ１となっている。また、ＬＢ１＝ＰＹ／２である。
【００３９】
また、第１のマイクロレンズ２２−１は千鳥状に配設される。そして、互いに隣接するレンズ列２４−１内の第１のマイクロレンズ２２−１とレンズ列２４−２内の第１のマイクロレンズ２２−１との間隔は、ＰＮである。なお、ＬＥＤ素子３１の列は、レンズ列２４−１と２４−２との間であって、略中央に位置するように配置されている。
【００４０】
本実施の形態におけるレンズアレイでは、互いに隣接するレンズ列２４−１内の第１のマイクロレンズ２２−１とレンズ列２４−２内の第１のマイクロレンズ２２−１とが、境界で接し、光線を透過する素材で一続きとなるように一体的に形成されている。つまり、互いに隣接するレンズ列２４−１内の第１のマイクロレンズ２２−１とレンズ列２４−２内の第１のマイクロレンズ２２−１との境界と、第１のマイクロレンズ２２−１の中心軸ＡＸＬとの距離をＬＢ２とし、第１のマイクロレンズ２２−１のレンズ径をＲＬとすると、ＲＬ＞ＬＢ２となっている。また、ＬＢ２＝ＰＮ／２である。
【００４１】
なお、第２のレンズ板２１−２の構成は、第１のレンズ板２１−１の構成と同様であり、図５に示される第１のレンズ板２１−１を第２のレンズ板２１−２に置き換え、第１のマイクロレンズ２２−１を第２のマイクロレンズ２２−２に置き換えたものと同等である。
【００４２】
ところで、各図面に示した方向Ｘ、Ｙ及びＺは、Ｙ方向がマイクロレンズ２２の配列方向を示し、Ｚ方向が物体と結像とを結ぶ方向を示し、Ｘ方向がＹ方向及びＺ方向のいずれの方向にも直交する方向を示している。そして、Ｘ方向を座標軸とする座標をＸ座標、Ｙ方向を座標軸とする座標をＹ座標、Ｚ方向を座標軸とする座標をＺ座標とすると、第１のマイクロレンズ２２−１及び第２のマイクロレンズ２２−２の各曲面は、次の式（１）で表されるＸＹ多項式面で構成することができる。
【００４３】
なお、関数Ｚ（Ｘ、Ｙ）は、物体から結像へ向かう方向を正の数で表す。また、中心軸ＡＸＬは座標（Ｘ、Ｙ）＝（０、０）を通るＺ座標の座標軸と一致する。さらに、ＣＲは曲率半径であり、Ｋはコーニック定数であり、ＣＰnmは多項式の係数であり、ｎ及びｍはそれぞれＸ及びＹのべき指数であって正の整数である。
【００４４】
【数１】
図６には、図５に示される第１のレンズ板２１−１における第１のマイクロレンズ２２−１のＢ−Ｂ矢視断面の形状が示されている。図６に示されるように、第１のマイクロレンズ２２−１は、Ｚ方向と中心軸ＡＸＬとが平行になるように配置されている。なお、物体はＺ方向における負の方向（図６における下方向）に配設され、結像はＺ方向における正の方向（図６における上方向）に形成される。
【００４５】
また、第１のマイクロレンズ２２−１の配列方向は、前述のようにＹ方向である。そして、第１のマイクロレンズ２２−１の各部におけるＸ方向と直交する平面、すなわち、ＹＺ平面による断面形状は、図６に示されるように、中心軸ＡＸＬを対称軸として線対称になっている。つまり、物体と結像とを結ぶ直線と平行な軸に対して線対称となっている。よって、前記式（１）におけるｍが奇数である場合の係数ＣＰnmの値は、ＣＰnm＝０である。
【００４６】
図７には、図５に示される第１のレンズ板２１−１における第１のマイクロレンズ２２−１のＣ−Ｃ矢視断面の形状が示されている。図７に示されるように、第１のマイクロレンズ２２−１は、Ｚ方向と中心軸ＡＸＬとが平行になるように配置されている。なお、物体はＺ方向における負の方向（図７における下方向）に配設され、結像はＺ方向における正の方向（図７における上方向）に形成される。
【００４７】
また、第１のマイクロレンズ２２−１の配列方向は、前述のようにＹ方向、すなわち、図７の図面に対して垂直な方向である。そして、第１のマイクロレンズ２２−１の各部におけるＹ方向と直交する平面、すなわち、ＸＺ平面による断面形状は、図７に示されるように、中心軸ＡＸＬに関して非線対称になっている。つまり、物体と結像とを結ぶ直線と平行な軸に関して非線対称となっている。よって、前記式（１）におけるｎが奇数である場合の係数ＣＰnmのうち少なくとも１つの値は、ＣＰnm≠０である。
【００４８】
図８においては、レンズ列２４−１における第１のマイクロレンズ２２−１の面形状とレンズ列２４−２における第１のマイクロレンズ２２−１の面形状とが同一の座標上に示されている。つまり、２つのレンズ面の中心軸ＡＸＬがＺ座標の座標軸と一致するように、２つのレンズ面上の座標（Ｘ、Ｙ）＝（０、０）の高さＺ（０、０）が重なるように示されている。
【００４９】
図８に示されるように、第１のマイクロレンズ２２−１は、中心軸ＡＸＬ（Ｚ座標の座標軸）に対して左右非対称、すなわち、非線対称であり、Ｓを正の数としたとき、レンズ面上の座標（Ｘ、Ｙ）＝（０、０）から距離Ｓ離れた位置におけるレンズ面の高さＺ（Ｓ、０）と高さＺ（一Ｓ、０）とが異なっている。また、レンズ列２４−２の第１のマイクロレンズ２２−１は、レンズ列２４−１の第１のマイクロレンズ２２−１と形状が同じで、Ｚ座標の座標軸を回転軸として１８０度回転した形状となっている。
【００５０】
図９には、レンズ列２４−２における第１のマイクロレンズ２２−１の物体に対向する面、すなわち、物体側レンズ面の形状が座標上に示されている。なお、Ｘ座標は、レンズ板２１の外側へ向う方向が正となり、中央へ向う方向が負となるように示されている。
【００５１】
そして、Ｐを正の数としたとき、レンズ面上の座標（Ｘ、Ｙ）＝（０、０）から正の方向へ距離Ｐ離れた位置におけるレンズ面の高さＺ（Ｐ、０）は、レンズ面上の座標（Ｘ、Ｙ）＝（０、０）から負の方向へ距離Ｐ離れた位置におけるレンズ面の高さＺ（−Ｐ、０）に比べて小さくなっている。すなわち、第１のマイクロレンズ２２−１の物体側レンズ面は、物体のある方向を向いており、物体からの光線を多く取り込むことができ、明るい結像を形成することができる。
【００５２】
図１０には、レンズ列２４−２における第２のマイクロレンズ２２−２の結像に対向する面、すなわち、結像側レンズ面の形状が座標上に示されている。なお、Ｘ座標は、レンズ板２１の外側へ向う方向が正となり、中央へ向う方向が負となるように示されている。
【００５３】
そして、Ｐを正の数としたとき、レンズ面上の座標（Ｘ、Ｙ）＝（０、０）から正の方向へ距離Ｐ離れた位置におけるレンズ面の高さＺ（Ｐ、０）は、レンズ面上の座標（Ｘ、Ｙ）＝（０、０）から負の方向へ距離Ｐ離れた位置におけるレンズ面の高さＺ（−Ｐ、０）に比べて大きくなっている。すなわち、第２のマイクロレンズ２２−２の結像側レンズ面は、結像のある方向を向いており、結像に向っての多くの光線が出射され、明るい結像を形成することができる。
【００５４】
なお、前記レンズ板２１は、発光部としてのＬＥＤ素子３１の光線を透過する素材によって形成される。具体的には、本実施の形態において、レンズ板２１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）を素材として使用し、射出成形によって複数のマイクロレンズ２２を一体的に含むように成形した。
【００５５】
図１１に示されるように、遮光板１４には複数の開口部１５が形成される。前述のように、該開口部１５の配列形態はマイクロレンズ２２の配列形態に一致する。すなわち、開口部１５は、Ｙ方向に間隔ＰＹで２列に配列される。さらに、開口部１５のＸ方向の配列間隔はＰＸとなっている。
【００５６】
なお、前記遮光板１４は、ＬＥＤ素子３１の光線を遮光する素材によって形成される。具体的には、本実施の形態において、遮光板１４は、ポリカーボネートを素材として使用し、射出成形によって成形した。
【００５７】
図１２に示されるように、開口部１５の開口径はＲＡであり、配列方向の開口寸法の半値はＡＢである。そして、前記開口部１５の形状は、半径ＲＡの円と、半径ＲＡの円の中心から（ＰＸ−ＴＢ）／２の距離に配置した開口部１５の配列方向（Ｙ方向）に平行な直線と、半径ＲＡの円の中心から開口部１５の配列方向へ距離ＡＢに配置した開口部１５の配列方向に直交する直線とから成る形状である。
【００５８】
また、半径ＲＡの円の中心は、中心軸ＡＸＬと一致する。つまり、配列方向の開口寸法の半値ＡＢは、開口部１５の配列方向における中心軸ＡＸＬから開口部１５の内壁までの距離となっている。図１２において、中心軸ＡＸＬの延在する方向は図面に対して垂直な方向である。
【００５９】
次に、前記レンズユニット２０について詳細に説明する。
【００６０】
図１３は本発明の第１の実施の形態におけるレンズユニットと物体面及び結像面との関係を示す断面図であり、図５及び１１におけるＢ−Ｂ矢視断面に相当する断面図、図１４は本発明の第１の実施の形態におけるレンズユニットと物体面及び結像面との関係を示す断面図であり、図５及び１１におけるＣ−Ｃ矢視断面に相当する断面図である。
【００６１】
図１３は、Ｘ方向と直交し中心軸ＡＸＬを含む平面を断面とするレンズユニット２０の断面を示し、図５及び１１におけるＢ−Ｂ矢視断面に相当する断面図である。図において、ＯＰは物体面（ＬＥＤ素子３１の発光面）を示し、ＩＰはレンズユニット２０の結像面（感光体ドラム４１の表面）を示している。なお、第１のマイクロレンズ２２−１及び第２のマイクロレンズ２２−２は、前述のように、配列方向がＹ方向であり、中心軸ＡＸＬがＺ方向と平行になるように配設されている。
【００６２】
物体面ＯＰ上にＬＥＤアレイ３５が配設され、物体面ＯＰから距離ＬＯの位置に第１のマイクロレンズ２２−１が配設される。また、第２のマイクロレンズ２２−２は、第１のマイクロレンズ２２−１に対向し、かつ、中心軸ＡＸＬが一致して、距離ＬＳを隔てるように配設される。なお、レンズユニット２０の結像面ＩＰは、第２のマイクロレンズ２２−２から中心軸ＡＸＬの方向に距離ＬＩを隔てた位置にある。
【００６３】
そして、第１のマイクロレンズ２２−１は、厚さがＬＴ１であり、物体側レンズ面から中心軸ＡＸＬの方向に距離ＬＯ１を隔てた位置にある物体３１ａ（ＬＥＤアレイ３５の発光しているＬＥＤ素子３１）の像を、中間像３１ｂとして、結像側レンズ面から中心軸ＡＸＬの方向に距離ＬＩ１を隔てた中間像面ＩＭＰ上に形成する。また、第２のマイクロレンズ２２−２は、厚さがＬＴ２であり、物体側レンズ面から中心軸ＡＸＬの方向に距離ＬＯ２を隔てた位置にある中間像面ＩＭＰ上の中間像３１ｂの結像３１ｃを、結像側レンズ面から中心軸ＡＸＬの方向に距離ＬＩ２を隔てた位置に形成する。
【００６４】
レンズユニット２０の物体面ＯＰから第１のマイクロレンズ２２−１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２２−１と第２のマイクロレンズ２２−２の間隔ＬＳは、ＬＳ＝ＬＩ１＋ＬＯ２に設定され、第２のマイクロレンズ２２−２からレンズユニット２０の結像面ＩＰまでの距離ＬＩは、ＬＩ２と等しく設定される。
【００６５】
物体３１ａは、Ｙ方向に直線状に配列され、かつ、中心軸ＡＸＬに対して左右対称に配列される。したがって、第１のマイクロレンズ２２−１及び第２のマイクロレンズ２２−２のＸ方向と直交する平面、すなわち、ＹＺ平面による断面形状は、中心軸ＡＸＬを対称軸として、線対称となっている。
【００６６】
図１４は、Ｙ方向と直交し中心軸ＡＸＬを含む平面を断面とするレンズユニット２０の断面を示し、図５及び１１におけるるＣ−Ｃ矢視断面に相当する断面図である。
【００６７】
レンズユニット２０のＸ方向（幅方向）に関する中心線ＣＬを外挿した直線上に物体３１ａが配設される。ＬＥＤアレイ３５とレンズ列２４−１との距離、及び、ＬＥＤアレイ３５とレンズ列２４−２との距離は、等しくなるように設定される。
【００６８】
図１４において、物体３１ａであるＬＥＤアレイ３５は、図面に対して垂直な方向に延在するように配設される。さらに、ＬＥＤアレイ３５は、レンズ列２４−１の第１のマイクロレンズ２２−１の中心軸ＡＸＬに対して図における左側のみに配設され、レンズ列２４−２の第１のマイクロレンズ２２−１の中心軸ＡＸＬに対して図における右側のみに配設される。このように、物体３１ａ（ＬＥＤアレイ３５）は、第１のマイクロレンズ２２−１の中心軸ＡＸＬに対して左右非対称、すなわち、非線対称に配設されるので、第１のマイクロレンズ２２−１のＹ方向と直交する平面、すなわち、ＸＺ平面による断面形状は、中心軸ＡＸＬに対して非線対称でなければならず、かつ、レンズ列２４−２の第１のマイクロレンズ２２−１は、レンズ列２４−１の第１のマイクロレンズ２２−１を、Ｚ座標の座標軸を回転軸として、１８０度回転した形状でなければならない。
【００６９】
また、第１のマイクロレンズ２２−１と第２のマイクロレンズ２２−２を同一の構成とすることができる。この場合、第１のマイクロレンズ２２−１及び第２のマイクロレンズ２２−２は、ともに、厚さをＬＴ１とし、レンズユニット２０の物体面ＯＰから第１のマイクロレンズ２２−１までの距離ＬＯは距離ＬＯ１と等しく設定される。さらに、第１のマイクロレンズ２２−１の物体側レンズ面の曲面と同じ形状の曲面が第２のマイクロレンズ２２−２の結像側レンズ面の曲面となるように対向して配置され、第２のマイクロレンズ２２−２から中間像面ＩＭＰまでの距離ＬＯ２は距離ＬＩ１と等しく設定される。第１のマイクロレンズ２２−１と第２のマイクロレンズ２２−２との間隔ＬＳは、ＬＳ＝２×ＬＩ１に設定され、第２のマイクロレンズ２２−２からレンズユニット２０の結像面ＩＰまでの距離ＬＩは、距離ＬＯ１と等しく設定され、ＬＩ＝ＬＯである。
【００７０】
次に、本実施の形態における実施例のレンズユニット２０と比較例のレンズユニットの各部寸法を説明する。
【００７１】
図１５は本発明の第１の実施の形態におけるレンズユニット及び比較例のレンズユニットの各部寸法を示す図、図１６は本発明の第１の実施の形態におけるレンズユニットのレンズ曲面形状を表す係数の値を示す図、図１７は比較例のレンズユニットのレンズ曲面形状を表す係数の値を示す図である。
【００７２】
本実施の形態におけるレンズユニット２０と比較例のレンズユニットとは、レンズ面の形状が異なる。本実施の形態におけるレンズユニット２０と比較例のレンズユニットとでは、ともに、第１のマイクロレンズ２２−１及び第２のマイクロレンズ２２−２の形状が同じで、第１のマイクロレンズ２２−１の物体側レンズ面の曲面と同じ形状の面が第２のマイクロレンズ２２−２の結像側レンズ面の曲面となるように対向して配設されている。
【００７３】
比較例のレンズユニットにおける第１のマイクロレンズ及び第２のマイクロレンズの各レンズ面の曲面は、次の式（２）で表される回転対称高次非球面で構成した。なお、関数Ｚ（ｒ）は、第１のマイクロレンズ及び第２のマイクロレンズの各曲面において、物体から結像へ向かう方向を正の数で表す。また、ｒは、Ｚ座標の座標軸を軸とする半径方向の回転座標系を示し、
【００７４】
【数２】
の関係がある。さらに、中心軸ＡＸＬは座標（Ｘ、Ｙ）＝（０、０）を通るＺ座標の座標軸と一致する。さらに、ＣＲは曲率半径であり、Ｋはコーニック定数であり、Ａは非球面係数４次の係数であり、Ｂは非球面係数６次の係数であり、Ｃは非球面係数８次の係数である。
【００７５】
【数３】
次に、前記構成のプリンタ１０の動作について説明する。
【００７６】
図１に示されるように、感光体ドラム４１の表面は、図示されない電源によって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が回転することによって、帯電された感光体ドラム４１の表面がＬＥＤヘッド３０の付近に到達すると、該ＬＥＤヘッド３０によって露光され、感光体ドラム４１の表面に静電潜像が形成される。該静電潜像は現像器５０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。
【００７７】
一方、給紙カセット６０にセットされた用紙１１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及び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。
【００７８】
そして、感光体ドラム４１が回転することによって、現像により得られた感光体ドラム４１の表面上のトナー像が転写ローラ８０及び転写ベルト８ｌの付近に到達すると、図示されない電源によって電圧が印加されている転写ローラ８０と転写ベルト８１により、感光体ドラム４１の表面上のトナー像は用紙１１上に転写される。
【００７９】
続いて、表面にトナー像が形成された用紙１１は、転写ベルト８１の回転によって、定着器９０に搬送される。用紙１１上のトナー像は定着器９０によって、加圧されながら過熱されることにより溶融し、用紙１１上に固定される。
【００８０】
さらに、該用紙１１は、搬送ローラ６４及び排出ロ一ラ６５により、排出部７０に排出され、プリンタ１０の動作が終了する。
【００８１】
次に、本実施の形態のＬＥＤヘッド３０の動作について説明する。
【００８２】
受信した画像データに基づきプリンタ１０の制御装置によりＬＥＤヘッド３０の制御信号が発信されると、図３に示されるようなドライバＩＣ３２の制御信号により任意の光量でＬＥＤ素子３１が発光する。該ＬＥＤ素子３１が発行した光線はレンズユニット２０に入射し、感光体ドラム４１上に結像が形成される。
【００８３】
次に、前記構成のレンズユニット２０の動作について説明する。
【００８４】
物体面ＯＰ上の物体３１ａとしてのＬＥＤ素子３１からの光線は、図１３に示されるように、第１のマイクロレンズ２２−１に入射し、該第１のマイクロレンズ２２−１によって中心軸ＡＸＬの方向に距離ＬＩ１を隔てた位置に中間像３１ｂが形成される。さらに、第２のマイクロレンズ２２−２によって前記中間像３１ｂの結像３１ｃが形成されることにより、結像面ＩＰ上に物体３１ａの結像３１ｃが形成される。前記中間像３１ｂは物体３１ａの縮小倒立像であり、結像面ＩＰ上のＬＥＤ素子３１の結像３１ｃは中間像３１ｂの第２のマイクロレンズ２２−２による拡大倒立像である。また、第１のマイクロレンズ２２−１と第２のマイクロレンズ２２−２との間では物体面ＯＰ上の各点からの光線の主光線が平行である、いわゆるテレセントリックになっている。
【００８５】
ここで、ＬＥＤアレイ３５のすべてのＬＥＤ素子３１が点灯した場合、中間像３１ｂは、開口部１５内部の中間像面ＩＭＰ上に直線状に形成される。
【００８６】
なお、物体３１ａとしてのＬＥＤ素子３１からの光線のうち、結像に寄与しない光線は、遮光板１４により遮断される。
【００８７】
また、第１のマイクロレンズ２２−１と第２のマイクロレンズ２２−２とを同じ構成のレンズとした場合も、レンズユニット２０は物体３１ａの等倍正立像を形成する。物体３１ａとしてのＬＥＤ素子３１からの光線は、第１のマイクロレンズ２２−１に入射し、該第１のマイクロレンズ２２−１によって光軸方向にＬＳ／２隔てた位置に中間像３１ｂが形成される。さらに、第２のマイクロレンズ２２−２によって中間像３１ｂの結像３１ｃが形成されることにより、結像面ＩＰ上に物体３１ａの結像３１ｃが形成される。また、第１のマイクロレンズ２２−１と第２のマイクロレンズ２２−２との間ではテレセントリックになっている。
【００８８】
図１４に示されるように、物体３１ａとしてのＬＥＤ素子３１からの光線は、第１のマイクロレンズ２２−１に入射する。このとき、ＬＥＤ素子３１からの光線は、第１のマイクロレンズ２２−１の一部で、レンズユニット２０の幅方向外側に入射する。そして、第１のマイクロレンズ２２−１によって中心軸ＡＸＬの方向に距離ＬＩ１を隔てた位置に中間像３１ｂが形成される。このとき、該中間像３１ｂは、開口部１５の内部で、第１のマイクロレンズ２２−１の軸よりもレンズユニット２０の幅方向外側に形成される。さらに、第２のマイクロレンズ２２−２によって中間像３１ｂの結像３１ｃが形成されることにより、結像面ＩＰ上に物体３１ａの結像３１ｃが形成される。このとき、該結像３１ｃはレンズユニット２０の中心線ＣＬ上に形成される。
【００８９】
本実施の形態におけるレンズユニット２０において、物体３１ａ（ＬＥＤアレイ３５）は、前述のように、レンズ列２４−１の第１のマイクロレンズ２２−１の中心軸ＡＸＬに対して図における左側のみに配設され、レンズ列２４−２の第１のマイクロレンズ２２−１の中心軸ＡＸＬに対して図における右側のみに配置される。このように、物体３１ａ（ＬＥＤアレイ３５）は、第１のマイクロレンズ２２−１の中心軸ＡＸＬに対して左右非対称、すなわち、非線対称に配設されるので、第１のマイクロレンズ２２−１のＹ方向と直交する平面、すなわち、ＸＺ平面による断面形状を、中心軸ＡＸＬに対して非線対称となるように設定し、かつ、レンズ列２４−２の第１のマイクロレンズ２２−１を、レンズ列２４−１の第１のマイクロレンズ２２−１が、Ｚ座標の座標軸を回転軸として、１８０度回転した形状と設定することにより、明るい結像を得ることができる。
【００９０】
さらに、第１のマイクロレンズ２２−１の物体側レンズ面は、物体３１ａのある方向を向いているので、物体３１ａからの光線を多く取り込むことができ、明るい結像３１ｃを形成することができる。また、第２のマイクロレンズ２２−２のの結像側レンズ面は結像３１ｃのある方向を向いているので、結像３１ｃに向っての多くの光線が出射され、明るい結像３１ｃを形成することができる。
【００９１】
なお、本発明の発明者は、本実施の形態におけるレンズユニット２０を用いたＬＥＤヘッド３０と比較例のレンズユニットを用いたＬＥＤヘッドとについて、結像３１ｃの解像度を示すＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ：振幅伝達関数）を測定した。
【００９２】
すると、本実施の形態におけるレンズユニット２０を用いたＬＥＤヘッド３０では、ＭＴＦが８０〔％〕となった。これに対し、比較例のレンズユニットを用いたＬＥＤヘッドでは、ＭＴＦが３６〔％〕であった。
【００９３】
ここで、ＭＴＦとは、露光装置の解像度を示し、露光装置で点灯している発光部の結像のコントラストを示す。ＭＴＦが１００〔％〕である場合、結像のコントラストが最も大きく、露光装置としての解像度が高いことを示し、ＭＴＦが小さいほど光量のコントラストが小さく、露光装置としての解像度が低いことを示す。ＭＴＦは、結像の光量の最大値をＥＭＡＸとして、隣り合う２つの結像の間の光量の最小値をＥＭＩＮとすると、次の式（３）のように定義される。
【００９４】
【数４】
ＭＴＦの測定においては、ＬＥＤヘッド３０のレンズユニット２０の結像面ＩＰ上、第２のマイクロレンズ２２−２の結像側レンズ面の頂点面から距離ＬＩだけ離れた位置の結像３１ｃを顕微鏡デジタルカメラによって撮影し、撮影画像によりＬＥＤ素子３１の結像３１ｃの光量分布を解析し、前記式（３）により値を算出した。なお、ＬＥＤ素子３１の配列間隔がＰＤ＝０．０２１１７〔ｍｍ〕であるＬＥＤヘッド３０を用いた。
【００９５】
また、本実施の形態におけるレンズユニット２０を用いたＬＥＤヘッド３０と比較例のレンズユニットを用いたＬＥＤヘッドとについて、結像３１ｃの明るさを測定したところ、比較例のレンズユニットを用いたＬＥＤヘッドに比べて、本実施の形態におけるレンズユニット２０を用いたＬＥＤヘッド３０では、結像３１ｃの明るさが１．１３倍であった。
【００９６】
ここで、結像３１ｃの明るさは、ＬＥＤヘッド３０のレンズユニット２０の結像面ＩＰ上、第２のマイクロレンズ２２−２の結像側レンズ面の頂点面から距離ＬＩだけ離れた位置の結像３１ｃを顕微鏡デジタルカメラによって撮影し、撮影画像によりＬＥＤ素子３１の結像３１ｃの光量分布を解析し、結像３１ｃの光量の最大値ＥＭＡＸを測定した。
【００９７】
次に、前記レンズユニット２０を用いたプリンタ１０によって形成される画像の評価について説明する。
【００９８】
図１８は本発明の第１の実施の形態における評価に使用した画像を示す図である。
【００９９】
なお、本発明の発明者は、前記プリンタ１０と同様の構成を有する実際のカラーＬＥＤプリンタを使用して、本実施の形態において説明したレンズユニット２０を用いた場合の画像と、比較例のレンズユニットを用いた場合の画像とを評価した。具体的には、図１８に示されるように、ドットの間隔ＰＤ＝０．０２１１７〔ｍｍ〕、解像度１２００〔ｄｐｉ〕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、画像品質の良否を評価した。
【０１００】
本実施の形態におけるレンズユニット２０を用いた場合には、良好な画像が得られた。これに対し、比較例のレンズユニットを用いた場合には、用紙の搬送方向と平行に筋や帯が発生した。
【０１０１】
このように、本実施の形態において説明したレンズユニット２０を用いることによって、明るい結像を得ることができた。
【０１０２】
なお、本実施の形態では、第１のマイクロレンズ２２−１及び第２のマイクロレンズ２２−２の各曲面をＸＹ多項式面で構成する場合についてのみ説明したが、第１のマイクロレンズ２２−１及び第２のマイクロレンズ２２−２の各曲面の構成はこれに限定されるものではなく、マイクロレンズ２２の配列方向と直交する平面によるマイクロレンズ２２の断面形状が、マイクロレンズ２２の中心軸ＡＸＬに対して非対称な曲面で構成されていれば、同様の効果を得ることができる。
【０１０３】
また、本実施の形態において、レンズ板２１は、金型成形によって成形されているが、樹脂を型に用いた型成形方法で成形されてもよく、切削加工によって成形されてもよい。さらに、レンズ板２１の素材として、樹脂を用いているが、ガラスを用いてもよい。
【０１０４】
さらに、本実施の形態において、遮光板１４は、素材としてポリカーボネートを用い、射出成形によって成形されているが、切削加工によって成形されてもよく、金属をエッチングして成形されてもよい。
【０１０５】
さらに、本実施の形態においては、発光部としてのＬＥＤ素子３１を複数配設したＬＥＤアレイ３５を用いたが、例えば、有機ＥＬを発光部にしてもよく、レーザを用いた露光装置でもよい。
【０１０６】
従来のレンズユニットにおいては、明るい結像を得るために、２列のレンズ列に配列したマイクロレンズが、配列方向と直交する方向で、一方の列のマイクロレンズの傾きの方向に対して、他方の列のマイクロレンズの傾きの方向が反対方向になるように構成され、マイクロレンズのレンズ面がライン上に配列された発光部の方向を向くように構成されていた。
【０１０７】
これに対し、本実施の形態におけるレンズユニット２０は、マイクロレンズ２２のレンズ面の形状が物体と結像とを結ぶ方向に対して非対称となっている。そのため、レンズ面が物体のある方向及び結像の形成される方向を向いているので、明るい結像を得ることができるのに加え、結像を形成する光線の収差を低減するので、コントラストの高い結像を形成することができる。
【０１０８】
このように、本実施の形態においては、光源である発光部としてのＬＥＤ素子３１からの光線を多く取り込み、明るい結像を形成することができる。したがって、露光装置のＬＥＤヘッド３０のＬＥＤ素子３１の光量が低下しても、十分な明るさの結像を形成することができる。
【０１０９】
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、同じ符号を付与することによって、その説明を省略する。また、前記第１の実施の形態と同じ動作及び効果についても、その説明を省略する。
【０１１０】
図１９は本発明の第２の実施の形態における読取装置の構造を示す図である。
【０１１１】
図において、１００は、原稿１０７の電子データを生成する読取装置としてのスキャナである。読取ヘッド１１０は、原稿１０７の表面で反射した光線を取り込み、電子データに変換する。なお、読取ヘッド１１０は、レール１０３上にスライド可能に配置される。
【０１１２】
そして、電子データが生成される原稿１０７は、原稿台１０２上に載置される。該原稿台１０２は可視光線を透過する素材から成る。
【０１１３】
また、１０１は、照明装置としてのランプであり、該ランプ１０１から照射された光が原稿１０７の表面で反射し、読取ヘッド１１０内に取り込まれるよう配置される。
【０１１４】
さらに、１０５は駆動ベルトであって、複数の滑車１０４により張架され、駆動ベルト１０５の一部は読取ヘッド１１０の一部に接続される。
【０１１５】
そして、１０６は駆動源としてのモータであり、駆動ベルト１０５を駆動し、読取ヘッド１１０をスライドさせる。
【０１１６】
次に、前記読取ヘッド１１０の構成について説明する。
【０１１７】
図２０は本発明の第２の実施の形態における読取ヘッドの断面構造を示す図、図２１は本発明の第２の実施の形態における読取ヘッドの光学系を示す図である。
【０１１８】
図において、１１２は、原稿１０７で反射された光線の光路を折り曲げるミラーである。そして、レンズユニット２０は、原稿１０７の結像をラインセンサ１１１の受光面に形成する。なお、前記ラインセンサ１１１は、直線状に配列された複数の受光素子を備え、原稿１０７の結像を電気信号に変換する。
【０１１９】
図２１に示されるように、本実施の形態においては、レンズユニット２０の物体面ＯＰが原稿１０７となり、結像面ＩＰがラインセンサ１１１の受光面となるように配設される。 なお、本実施の形態におけるレンズユニット２０の構成は、前記第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
【０１２０】
また、本実施の形態において、ラインセンサ１１１は、１２００〔ｄｐｉ〕の解像度を備え、受光素子が１インチ（１インチは約２５．４〔ｍｍ〕）当たり１２００個配置されている。すなわち、受光素子は、０．０２１１７〔ｍｍ〕間隔で配列されている。
【０１２１】
次に、前記構成のスキャナ１００の動作について説明する。
【０１２２】
まず、図１９に示されるように、ランプ１０１が点灯し、光線が原稿１０７の表面を照射することによって、該原稿１０７の表面で反射した光線が読取ヘッド１１０内に取り込まれる。そして、モータ１０６によって駆動ベルト１０５が駆動されると、読取ヘッド１１０とランプ１０１とが図１９における横方向に移動し、読取ヘッド１１０は、原稿１０７の全面から反射した光線を取り込むことができる。
【０１２３】
次に、前記構成の読取ヘッド１１０の動作について説明する。
【０１２４】
まず、図２０に示されるように、原稿１０７の表面で反射された光線は、原稿台１０２を透過し、ミラー１１２を用いて光路が折り曲げられ、レンズユニット２０に入射する。該レンズユニット２０によって、前記原稿１０７の結像は、ラインセンサ１１１上に形成される。そして、該ラインセンサ１１１は、形成された原稿１０７の結像を電気信号に変換する。
【０１２５】
本発明の発明者が、本実施の形態で説明したようなスキャナ１００と同様の構成を有する実際のスキャナを使用したところ、原稿とほぼ同一の良好な電子データを得ることができた。この場合、前記原稿の電子データは、前記第１の実施の形態における図１８に示されるとおりのものであって、ドットの間隔ＰＤ＝０．０２１１７〔ｍｍ〕、解像度１２００〔ｄｐｉ〕の全ドットのうち、１つおきにドットを形成した画像が媒体上の印字領域全面に形成された。
【０１２６】
なお、本実施の形態においては、原稿画像を電子データに変換する読取装置がスキャナ１００である例について説明したが、前記読取装置は、光学的信号を電気的信号に変換するセンサ又はスイッチ、及び、それらを用いた入出力装置、生態認証装置、通信装置、寸法測定器等であってもよい。
【０１２７】
このように、本実施の形態においては、照明装置の光量を抑制しても、十分な明るさの結像を形成することができる。
【０１２８】
なお、本発明は前記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。
【産業上の利用可能性】
【０１２９】
本発明は、レンズアレイ、レンズユニット、ＬＥＤヘッド、露光装置、画像形成装置及び読取装置に利用することができる。
【符号の説明】
【０１３０】
１０ プリンタ
１４ 遮光板
１５ 開口部
２０ レンズユニット
２１−１ 第１のレンズ板
２１−２ 第２のレンズ板
２２ マイクロレンズ
２２−１ 第１のマイクロレンズ
２２−２ 第２のマイクロレンズ
２４−１、２４−２ レンズ列
３０ ＬＥＤヘッド
３１ａ 物体
３１ｃ 結像
１００ スキャナ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズアレイ、レンズユニット、ＬＥＤヘッド、露光装置、画像形成装置及び読取装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を配列させたＬＥＤヘッドを用いた電子写真方式のプリンタ、ファクシミリ機、複写機等の画像形成装置や、複数の受光素子を配列させた受光部に読取原稿の像を結像させるスキャナ、ファクシミリ機等の読取装置に複数のレンズを配列させたレンズアレイが用いられている（例えば、特許文献１参照。）。該レンズアレイは、物体の等倍正立像をライン状に形成する光学系である。
【０００３】
物体の等倍正立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によって、物体の等倍正立像を高い解像度で形成する光学系を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−０９２００６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来のレンズアレイでは、光量増加が困難であった。
【０００６】
画像形成装置においては、解像度を向上させるために、ＬＥＤヘッドの各ＬＥＤ素子を縮小して実装密度を高めようとすると、各ＬＥＤ素子の発光光量が低下するので、光学系の光量増加が求められる。
【０００７】
また、読取装置においては、原稿を照明する照明装置の消費電力を低く抑えるために、光学系の光量増加が求められる。
【０００８】
本発明は、前記従来の問題点を解決して、複数のレンズが直線状に配列されたレンズアレイの断面形状を、物体と結像とを結ぶ直線と平行な軸に対して非線対称とすることによって、光量を増加させることができ、明るい結像を得ることができるレンズアレイ、該レンズアレイを有するレンズユニット並びに該レンズユニットを有するＬＥＤヘッド、露光装置、画像形成装置及び読取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】
【０００９】
そのために、本発明のレンズアレイにおいては、直線状に配列された複数のレンズを含むレンズアレイであって、物体と結像とを結ぶ直線と平行な方向を第１の方向とし、前記レンズの配列方向を第２の方向とし、該第２の方向と直交する平面をＸＺ平面としたとき、該ＸＺ平面による断面形状は、前記第１の方向に平行な軸に対して非線対称である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、レンズアレイにおいては、複数のレンズが直線状に配列され、断面形状が、物体と結像とを結ぶ直線と平行な軸に対して非線対称となっている。これにより、光量を増加させることができ、明るい結像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるプリンタの概略図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態におけるＬＥＤヘッドの側面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態におけるＬＥＤヘッドの横断面図であり、図２におけるＡ−Ａ矢視断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態におけるレンズユニットの分解斜視図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態におけるレンズ板の平面図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態におけるマイクロレンズの断面図であり、図５におけるＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態におけるマイクロレンズの断面図であり、図５におけるＣ−Ｃ矢視断面図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態における２つのレンズ列のマイクロレンズのレンズ面の形状を示す図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態におけるマイクロレンズの物体側レンズ面の形状を示す図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態におけるマイクロレンズの結像側レンズ面の形状を示す図である。
【図１１】本発明の第１の実施の形態における遮光板の平面図である。
【図１２】本発明の第１の実施の形態における開口部の形状を示す平面図である。
【図１３】本発明の第１の実施の形態におけるレンズユニットと物体面及び結像面との関係を示す断面図であり、図５及び１１におけるＢ−Ｂ矢視断面に相当する断面図である。
【図１４】本発明の第１の実施の形態におけるレンズユニットと物体面及び結像面との関係を示す断面図であり、図５及び１１におけるＣ−Ｃ矢視断面に相当する断面図である。
【図１５】本発明の第１の実施の形態におけるレンズユニット及び比較例のレンズユニットの各部寸法を示す図である。
【図１６】本発明の第１の実施の形態におけるレンズユニットのレンズ曲面形状を表す係数の値を示す図である。
【図１７】比較例のレンズユニットのレンズ曲面形状を表す係数の値を示す図である。
【図１８】本発明の第１の実施の形態における評価に使用した画像を示す図である。
【図１９】本発明の第２の実施の形態における読取装置の構造を示す図である。
【図２０】本発明の第２の実施の形態における読取ヘッドの断面構造を示す図である。
【図２１】本発明の第２の実施の形態における読取ヘッドの光学系を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
図１は本発明の第１の実施の形態におけるプリンタの概略図である。
【００１４】
図において、１０は画像形成装置としてのプリンタであり、例えば、電子写真方式のカラープリンタであるが、モノクロプリンタであってもよい。また、前記プリンタ１０は、スキャナ、ファクシミリ機、複写機等の機能を併せ持つ複合機であってもよい。本実施の形態において、前記プリンタ１０は、電子写真方式によって画像を形成するものであり、色材としての顔料を含む樹脂から成るトナーによって、画像データをもとに印字媒体としての用紙１１上に画像を形成するカラープリンタであるものとして説明する。
【００１５】
そして、前記プリンタ１０の内部には、用紙１１を貯留する給紙カセット６０が装着され、さらに、用紙１１を給紙カセット６０から取り出す給紙ローラ６１と、給紙カセット６０から取り出された用紙１１を搬送する搬送ローラ６２及び６３とが配設される。
【００１６】
前記プリンタ１０は、いわゆるタンデム方式のカラー電子写真式プリンタであって、各色のトナー像を形成する画像形成部、及び、該画像形成部が形成したトナー像を用紙１１に転写する転写部を有する。
【００１７】
そして、前記画像形成部は、用紙１１の搬送経路に沿ってタンデムに配設され、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの各色の画像を、それぞれ形成する４つのプロセスユニットを有する。さらに、各プロセスユニットは、静電潜像担持体としての感光体ドラム４１、該感光体ドラム４１に形成された静電潜像をトナーによって現像し、トナー像を形成する現像器５０、該現像器５０にトナーを供給するトナーカートリッジ５１、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、感光体ドラム４１の表面に残留したトナーを除去するクリーニングブレード４３、及び、帯電された感光体ドラム４１の表面に画像データに基づいて選択的に光を照射して、静電潜像を形成する露光装置のＬＥＤヘッド３０を備える。なお、前記トナー像はトナーによって静電潜像を可視化した像である。そして、クリーニングブレード４３は、トナー像を用紙１１に転写した後のトナーを掻（か）き取るために、感光体ドラム４１に接触して配設される。
【００１８】
また、前記転写部は、用紙１１を搬送する転写ベルト８１、及び、前記感光体ドラム４１上に形成されたトナー像を用紙１１上に転写する転写ローラ８０を備える。該転写ローラ８０は、転写ベルト８１を挟んで、各プロセスユニットの感光体ドラム４１に対向するように配設される。なお、クリーニングブレード８２は、転写ベルト８１に付着したトナーを掻き取るために、転写ベルト８１に接触して配設される。
【００１９】
そして、用紙１１の搬送方向に関して前記画像形成部の下流側には、用紙１１上に転写されたトナー像を熱及び圧力で定着する定着器９０が配設される。さらに、該定着器９０を通過した用紙１１を搬送する搬送ローラ６４、及び、用紙１１を貯留する排出部７０に用紙１１を排出する排出ローラ６５が配設される。
【００２０】
また、前記帯電ローラ４２及び転写ローラ８０には、図示されない電源によって所定の電圧が印加される。そして、前記転写ベルト８１、感光体ドラム４１及び各ローラは、それぞれ、図示されないモータと駆動を伝える図示されないギヤとによって回転駆動される。さらに、現像器５０、ＬＥＤヘッド３０、定着器９０及び図示されない各モータには、それぞれ、図示されない電源及び制御装置が接続される。
【００２１】
そして、前記プリンタ１０は、図示されないネットワーク等に接続され、外部装置と通信を行って上位装置から印刷データを受信する図示されない外部インターフェイスと、該外部インターフェイスから印刷データを受信し、プリンタ１０全体の制御を行う制御装置とを有する。
【００２２】
次に、前記ＬＥＤヘッド３０の構成について説明する。
【００２３】
図２は本発明の第１の実施の形態におけるＬＥＤヘッドの側面図、図３は本発明の第１の実施の形態におけるＬＥＤヘッドの横断面図であり、図２におけるＡ−Ａ矢視断面図である。
【００２４】
図に示されるように、ＬＥＤヘッド３０にはレンズユニット２０が配設される。該レンズユニット２０は、ホルダ３４によってＬＥＤヘッド３０に固定されている。３１は、発光部としてのＬＥＤ素子である。図２に示されるように、複数のＬＥＤ素子３１が略直線状に配列され、ＬＥＤアレイ３５を構成する。なお、前記ＬＥＤ素子３１の配列方向は、Ｙ方向（図における水平方向）である。
【００２５】
また、前記レンズユニット２０は、長尺の部材であって、その長手方向が、ＬＥＤアレイ３５と平行に、Ｙ方向となるように配設される。
【００２６】
さらに、ＡＸＲは感光体ドラム４１の回転軸である。感光体ドラム４１は、その回転軸ＡＸＲが、ＬＥＤアレイ３５及びレンズユニット２０の長手方向と平行に、Ｙ方向に延在するように配設される。
【００２７】
なお、レンズユニット２０は、複数のレンズとしてのマイクロレンズ２２を含み、該マイクロレンズ２２の光線が入射及び出射する方向を光軸とすると、該光軸がＺ方向（図２及び３における鉛直方向）となるように配設される。また、前記マイクロレンズ２２は、Ｙ方向に延在するように配列される。
【００２８】
図３に示されるように、Ｘ方向に関するレンズユニット２０の中心線をＣＬとすると、該中心線ＣＬを外挿した直線上に、ＬＥＤアレイ３５が含むＬＥＤ素子３１、及び、感光体ドラム４１の回転軸ＡＸＲが配設される。なお、ＬＥＤ素子３１及びドライバＩＣ３２は、配線基板３６上に配設され、ワイヤ３３により結線される。
【００２９】
本実施の形態においては、ＬＥＤヘッド３０は１２００〔ｄｐｉ〕の解像度を有し、また、ＬＥＤアレイ３５におけるＬＥＤ素子３１は１インチ（１インチは約２５．４〔ｍｍ〕）当たり１２００個配設されている。すなわち、ＬＥＤ素子３１の配列ピッチＰＤは、０．０２１１７〔ｍｍ〕である。
【００３０】
次に、前記レンズユニット２０の構成について説明する。
【００３１】
図４は本発明の第１の実施の形態におけるレンズユニットの分解斜視図、図５は本発明の第１の実施の形態におけるレンズ板の平面図、図６は本発明の第１の実施の形態におけるマイクロレンズの断面図であり、図５におけるＢ−Ｂ矢視断面図、図７は本発明の第１の実施の形態におけるマイクロレンズの断面図であり、図５におけるＣ−Ｃ矢視断面図、図８は本発明の第１の実施の形態における２つのレンズ列のマイクロレンズのレンズ面の形状を示す図、図９は本発明の第１の実施の形態におけるマイクロレンズの物体側レンズ面の形状を示す図、図１０は本発明の第１の実施の形態におけるマイクロレンズの結像側レンズ面の形状を示す図、図１１は本発明の第１の実施の形態における遮光板の平面図、図１２は本発明の第１の実施の形態における開口部の形状を示す平面図である。
【００３２】
図４に示されるように、レンズユニット２０は、２枚のレンズアレイとしてのレンズ板２１と、遮光部材としての遮光板１４とを有する。図において、２１−１は物体側のレンズアレイとしての第１のレンズ板であり、２１−２は結像側のレンズアレイとしての第２のレンズ板である。そして、第１のレンズ板２１−１と第２のレンズ板２１−２とは、遮光板１４を挟んで対向するように配設される。
【００３３】
また、第１のレンズ板２１−１は、直線状の２本の列を形成するように配列された第１のマイクロレンズ２２−１を備え、第２のレンズ板２１−２は、直線状の２本の列を形成するように配列された第２のマイクロレンズ２２−２を備える。
【００３４】
なお、第１のレンズ板２１−１と第２のレンズ板２１−２とを統合的に説明する場合には、レンズ板２１として説明し、第１のマイクロレンズ２２−１と第２のマイクロレンズ２２−２とを統合的に説明する場合には、マイクロレンズ２２として説明する。
【００３５】
そして、第１のマイクロレンズ２２−１及び第２のマイクロレンズ２２−２は、その中心軸ＡＸＬがＺ方向に延在するように配設される。なお、第１のマイクロレンズ２２−１及び第２のマイクロレンズ２２−２の配列間隔を含む配列形態は、同一であり、それぞれの中心軸ＡＸＬが一致する。
【００３６】
また、遮光板１４には、絞りとしての開口部１５が形成される。該開口部１５の配列間隔を含む配列形態は、第１のマイクロレンズ２２−１及び第２のマイクロレンズ２２−２の配列形態と同一であり、遮光板１４は、前記中心軸ＡＸＬが開口部１５を通過するように配設される。すなわち、レンズユニット２０は、光軸が一致するように配置された２枚のマイクロレンズ２２と絞りとから成るレンズ群を、光軸に対して直交する方向に２列に配設した構成となっている。
【００３７】
図５には、第１のレンズ板２１−１の平面形状が示されている。図５に示されるように、第１のレンズ板２１−１には、第１のマイクロレンズ２２−１が間隔ＰＹで２列となるように配列される。第１のマイクロレンズ２２−１の配列方向は、第１のレンズ板２１−１の長手方向であって、Ｙ方向である。また、Ｘ方向の第１のマイクロレンズ２２−１の配列間隔はＰＸである。なお、２つの第１のマイクロレンズ２２−１の列、すなわち、レンズ列の各々を、２４−１及び２４−２とすると、レンズ列２４−１と２４−２とは平行で、レンズ列２４−１と２４−２との間隔はＰＸとなる。
【００３８】
そして、第１のマイクロレンズ２２−１は、同一列内において隣接する第１のマイクロレンズ２２−１と境界で接し、光線を透過する素材で一続きとなるように一体的に形成されている。つまり、同一列内の隣接する第１のマイクロレンズ２２−１同士の境界と中心軸ＡＸＬとの距離をＬＢ１とし、第１のマイクロレンズ２２−１のレンズ径をＲＬとすると、ＲＬ＞ＬＢ１となっている。また、ＬＢ１＝ＰＹ／２である。
【００３９】
また、第１のマイクロレンズ２２−１は千鳥状に配設される。そして、互いに隣接するレンズ列２４−１内の第１のマイクロレンズ２２−１とレンズ列２４−２内の第１のマイクロレンズ２２−１との間隔は、ＰＮである。なお、ＬＥＤ素子３１の列は、レンズ列２４−１と２４−２との間であって、略中央に位置するように配置されている。
【００４０】
本実施の形態におけるレンズアレイでは、互いに隣接するレンズ列２４−１内の第１のマイクロレンズ２２−１とレンズ列２４−２内の第１のマイクロレンズ２２−１とが、境界で接し、光線を透過する素材で一続きとなるように一体的に形成されている。つまり、互いに隣接するレンズ列２４−１内の第１のマイクロレンズ２２−１とレンズ列２４−２内の第１のマイクロレンズ２２−１との境界と、第１のマイクロレンズ２２−１の中心軸ＡＸＬとの距離をＬＢ２とし、第１のマイクロレンズ２２−１のレンズ径をＲＬとすると、ＲＬ＞ＬＢ２となっている。また、ＬＢ２＝ＰＮ／２である。
【００４１】
なお、第２のレンズ板２１−２の構成は、第１のレンズ板２１−１の構成と同様であり、図５に示される第１のレンズ板２１−１を第２のレンズ板２１−２に置き換え、第１のマイクロレンズ２２−１を第２のマイクロレンズ２２−２に置き換えたものと同等である。
【００４２】
ところで、各図面に示した方向Ｘ、Ｙ及びＺは、Ｙ方向がマイクロレンズ２２の配列方向を示し、Ｚ方向が物体と結像とを結ぶ方向を示し、Ｘ方向がＹ方向及びＺ方向のいずれの方向にも直交する方向を示している。そして、Ｘ方向を座標軸とする座標をＸ座標、Ｙ方向を座標軸とする座標をＹ座標、Ｚ方向を座標軸とする座標をＺ座標とすると、第１のマイクロレンズ２２−１及び第２のマイクロレンズ２２−２の各曲面は、次の式（１）で表されるＸＹ多項式面で構成することができる。
【００４３】
なお、関数Ｚ（Ｘ、Ｙ）は、物体から結像へ向かう方向を正の数で表す。また、中心軸ＡＸＬは座標（Ｘ、Ｙ）＝（０、０）を通るＺ座標の座標軸と一致する。さらに、ＣＲは曲率半径であり、Ｋはコーニック定数であり、ＣＰnmは多項式の係数であり、ｎ及びｍはそれぞれＸ及びＹのべき指数であって正の整数である。
【００４４】
【数１】
図６には、図５に示される第１のレンズ板２１−１における第１のマイクロレンズ２２−１のＢ−Ｂ矢視断面の形状が示されている。図６に示されるように、第１のマイクロレンズ２２−１は、Ｚ方向と中心軸ＡＸＬとが平行になるように配置されている。なお、物体はＺ方向における負の方向（図６における下方向）に配設され、結像はＺ方向における正の方向（図６における上方向）に形成される。
【００４５】
また、第１のマイクロレンズ２２−１の配列方向は、前述のようにＹ方向である。そして、第１のマイクロレンズ２２−１の各部におけるＸ方向と直交する平面、すなわち、ＹＺ平面による断面形状は、図６に示されるように、中心軸ＡＸＬを対称軸として線対称になっている。つまり、物体と結像とを結ぶ直線と平行な軸に対して線対称となっている。よって、前記式（１）におけるｍが奇数である場合の係数ＣＰnmの値は、ＣＰnm＝０である。
【００４６】
図７には、図５に示される第１のレンズ板２１−１における第１のマイクロレンズ２２−１のＣ−Ｃ矢視断面の形状が示されている。図７に示されるように、第１のマイクロレンズ２２−１は、Ｚ方向と中心軸ＡＸＬとが平行になるように配置されている。なお、物体はＺ方向における負の方向（図７における下方向）に配設され、結像はＺ方向における正の方向（図７における上方向）に形成される。
【００４７】
また、第１のマイクロレンズ２２−１の配列方向は、前述のようにＹ方向、すなわち、図７の図面に対して垂直な方向である。そして、第１のマイクロレンズ２２−１の各部におけるＹ方向と直交する平面、すなわち、ＸＺ平面による断面形状は、図７に示されるように、中心軸ＡＸＬに関して非線対称になっている。つまり、物体と結像とを結ぶ直線と平行な軸に関して非線対称となっている。よって、前記式（１）におけるｎが奇数である場合の係数ＣＰnmのうち少なくとも１つの値は、ＣＰnm≠０である。
【００４８】
図８においては、レンズ列２４−１における第１のマイクロレンズ２２−１の面形状とレンズ列２４−２における第１のマイクロレンズ２２−１の面形状とが同一の座標上に示されている。つまり、２つのレンズ面の中心軸ＡＸＬがＺ座標の座標軸と一致するように、２つのレンズ面上の座標（Ｘ、Ｙ）＝（０、０）の高さＺ（０、０）が重なるように示されている。
【００４９】
図８に示されるように、第１のマイクロレンズ２２−１は、中心軸ＡＸＬ（Ｚ座標の座標軸）に対して左右非対称、すなわち、非線対称であり、Ｓを正の数としたとき、レンズ面上の座標（Ｘ、Ｙ）＝（０、０）から距離Ｓ離れた位置におけるレンズ面の高さＺ（Ｓ、０）と高さＺ（一Ｓ、０）とが異なっている。また、レンズ列２４−２の第１のマイクロレンズ２２−１は、レンズ列２４−１の第１のマイクロレンズ２２−１と形状が同じで、Ｚ座標の座標軸を回転軸として１８０度回転した形状となっている。
【００５０】
図９には、レンズ列２４−２における第１のマイクロレンズ２２−１の物体に対向する面、すなわち、物体側レンズ面の形状が座標上に示されている。なお、Ｘ座標は、レンズ板２１の外側へ向う方向が正となり、中央へ向う方向が負となるように示されている。
【００５１】
そして、Ｐを正の数としたとき、レンズ面上の座標（Ｘ、Ｙ）＝（０、０）から正の方向へ距離Ｐ離れた位置におけるレンズ面の高さＺ（Ｐ、０）は、レンズ面上の座標（Ｘ、Ｙ）＝（０、０）から負の方向へ距離Ｐ離れた位置におけるレンズ面の高さＺ（−Ｐ、０）に比べて小さくなっている。すなわち、第１のマイクロレンズ２２−１の物体側レンズ面は、物体のある方向を向いており、物体からの光線を多く取り込むことができ、明るい結像を形成することができる。
【００５２】
図１０には、レンズ列２４−２における第２のマイクロレンズ２２−２の結像に対向する面、すなわち、結像側レンズ面の形状が座標上に示されている。なお、Ｘ座標は、レンズ板２１の外側へ向う方向が正となり、中央へ向う方向が負となるように示されている。
【００５３】
そして、Ｐを正の数としたとき、レンズ面上の座標（Ｘ、Ｙ）＝（０、０）から正の方向へ距離Ｐ離れた位置におけるレンズ面の高さＺ（Ｐ、０）は、レンズ面上の座標（Ｘ、Ｙ）＝（０、０）から負の方向へ距離Ｐ離れた位置におけるレンズ面の高さＺ（−Ｐ、０）に比べて大きくなっている。すなわち、第２のマイクロレンズ２２−２の結像側レンズ面は、結像のある方向を向いており、結像に向っての多くの光線が出射され、明るい結像を形成することができる。
【００５４】
なお、前記レンズ板２１は、発光部としてのＬＥＤ素子３１の光線を透過する素材によって形成される。具体的には、本実施の形態において、レンズ板２１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）を素材として使用し、射出成形によって複数のマイクロレンズ２２を一体的に含むように成形した。
【００５５】
図１１に示されるように、遮光板１４には複数の開口部１５が形成される。前述のように、該開口部１５の配列形態はマイクロレンズ２２の配列形態に一致する。すなわち、開口部１５は、Ｙ方向に間隔ＰＹで２列に配列される。さらに、開口部１５のＸ方向の配列間隔はＰＸとなっている。
【００５６】
なお、前記遮光板１４は、ＬＥＤ素子３１の光線を遮光する素材によって形成される。具体的には、本実施の形態において、遮光板１４は、ポリカーボネートを素材として使用し、射出成形によって成形した。
【００５７】
図１２に示されるように、開口部１５の開口径はＲＡであり、配列方向の開口寸法の半値はＡＢである。そして、前記開口部１５の形状は、半径ＲＡの円と、半径ＲＡの円の中心から（ＰＸ−ＴＢ）／２の距離に配置した開口部１５の配列方向（Ｙ方向）に平行な直線と、半径ＲＡの円の中心から開口部１５の配列方向へ距離ＡＢに配置した開口部１５の配列方向に直交する直線とから成る形状である。
【００５８】
また、半径ＲＡの円の中心は、中心軸ＡＸＬと一致する。つまり、配列方向の開口寸法の半値ＡＢは、開口部１５の配列方向における中心軸ＡＸＬから開口部１５の内壁までの距離となっている。図１２において、中心軸ＡＸＬの延在する方向は図面に対して垂直な方向である。
【００５９】
次に、前記レンズユニット２０について詳細に説明する。
【００６０】
図１３は本発明の第１の実施の形態におけるレンズユニットと物体面及び結像面との関係を示す断面図であり、図５及び１１におけるＢ−Ｂ矢視断面に相当する断面図、図１４は本発明の第１の実施の形態におけるレンズユニットと物体面及び結像面との関係を示す断面図であり、図５及び１１におけるＣ−Ｃ矢視断面に相当する断面図である。
【００６１】
図１３は、Ｘ方向と直交し中心軸ＡＸＬを含む平面を断面とするレンズユニット２０の断面を示し、図５及び１１におけるＢ−Ｂ矢視断面に相当する断面図である。図において、ＯＰは物体面（ＬＥＤ素子３１の発光面）を示し、ＩＰはレンズユニット２０の結像面（感光体ドラム４１の表面）を示している。なお、第１のマイクロレンズ２２−１及び第２のマイクロレンズ２２−２は、前述のように、配列方向がＹ方向であり、中心軸ＡＸＬがＺ方向と平行になるように配設されている。
【００６２】
物体面ＯＰ上にＬＥＤアレイ３５が配設され、物体面ＯＰから距離ＬＯの位置に第１のマイクロレンズ２２−１が配設される。また、第２のマイクロレンズ２２−２は、第１のマイクロレンズ２２−１に対向し、かつ、中心軸ＡＸＬが一致して、距離ＬＳを隔てるように配設される。なお、レンズユニット２０の結像面ＩＰは、第２のマイクロレンズ２２−２から中心軸ＡＸＬの方向に距離ＬＩを隔てた位置にある。
【００６３】
そして、第１のマイクロレンズ２２−１は、厚さがＬＴ１であり、物体側レンズ面から中心軸ＡＸＬの方向に距離ＬＯ１を隔てた位置にある物体３１ａ（ＬＥＤアレイ３５の発光しているＬＥＤ素子３１）の像を、中間像３１ｂとして、結像側レンズ面から中心軸ＡＸＬの方向に距離ＬＩ１を隔てた中間像面ＩＭＰ上に形成する。また、第２のマイクロレンズ２２−２は、厚さがＬＴ２であり、物体側レンズ面から中心軸ＡＸＬの方向に距離ＬＯ２を隔てた位置にある中間像面ＩＭＰ上の中間像３１ｂの結像３１ｃを、結像側レンズ面から中心軸ＡＸＬの方向に距離ＬＩ２を隔てた位置に形成する。
【００６４】
レンズユニット２０の物体面ＯＰから第１のマイクロレンズ２２−１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２２−１と第２のマイクロレンズ２２−２の間隔ＬＳは、ＬＳ＝ＬＩ１＋ＬＯ２に設定され、第２のマイクロレンズ２２−２からレンズユニット２０の結像面ＩＰまでの距離ＬＩは、ＬＩ２と等しく設定される。
【００６５】
物体３１ａは、Ｙ方向に直線状に配列され、かつ、中心軸ＡＸＬに対して左右対称に配列される。したがって、第１のマイクロレンズ２２−１及び第２のマイクロレンズ２２−２のＸ方向と直交する平面、すなわち、ＹＺ平面による断面形状は、中心軸ＡＸＬを対称軸として、線対称となっている。
【００６６】
図１４は、Ｙ方向と直交し中心軸ＡＸＬを含む平面を断面とするレンズユニット２０の断面を示し、図５及び１１におけるるＣ−Ｃ矢視断面に相当する断面図である。
【００６７】
レンズユニット２０のＸ方向（幅方向）に関する中心線ＣＬを外挿した直線上に物体３１ａが配設される。ＬＥＤアレイ３５とレンズ列２４−１との距離、及び、ＬＥＤアレイ３５とレンズ列２４−２との距離は、等しくなるように設定される。
【００６８】
図１４において、物体３１ａであるＬＥＤアレイ３５は、図面に対して垂直な方向に延在するように配設される。さらに、ＬＥＤアレイ３５は、レンズ列２４−１の第１のマイクロレンズ２２−１の中心軸ＡＸＬに対して図における左側のみに配設され、レンズ列２４−２の第１のマイクロレンズ２２−１の中心軸ＡＸＬに対して図における右側のみに配設される。このように、物体３１ａ（ＬＥＤアレイ３５）は、第１のマイクロレンズ２２−１の中心軸ＡＸＬに対して左右非対称、すなわち、非線対称に配設されるので、第１のマイクロレンズ２２−１のＹ方向と直交する平面、すなわち、ＸＺ平面による断面形状は、中心軸ＡＸＬに対して非線対称でなければならず、かつ、レンズ列２４−２の第１のマイクロレンズ２２−１は、レンズ列２４−１の第１のマイクロレンズ２２−１を、Ｚ座標の座標軸を回転軸として、１８０度回転した形状でなければならない。
【００６９】
また、第１のマイクロレンズ２２−１と第２のマイクロレンズ２２−２を同一の構成とすることができる。この場合、第１のマイクロレンズ２２−１及び第２のマイクロレンズ２２−２は、ともに、厚さをＬＴ１とし、レンズユニット２０の物体面ＯＰから第１のマイクロレンズ２２−１までの距離ＬＯは距離ＬＯ１と等しく設定される。さらに、第１のマイクロレンズ２２−１の物体側レンズ面の曲面と同じ形状の曲面が第２のマイクロレンズ２２−２の結像側レンズ面の曲面となるように対向して配置され、第２のマイクロレンズ２２−２から中間像面ＩＭＰまでの距離ＬＯ２は距離ＬＩ１と等しく設定される。第１のマイクロレンズ２２−１と第２のマイクロレンズ２２−２との間隔ＬＳは、ＬＳ＝２×ＬＩ１に設定され、第２のマイクロレンズ２２−２からレンズユニット２０の結像面ＩＰまでの距離ＬＩは、距離ＬＯ１と等しく設定され、ＬＩ＝ＬＯである。
【００７０】
次に、本実施の形態における実施例のレンズユニット２０と比較例のレンズユニットの各部寸法を説明する。
【００７１】
図１５は本発明の第１の実施の形態におけるレンズユニット及び比較例のレンズユニットの各部寸法を示す図、図１６は本発明の第１の実施の形態におけるレンズユニットのレンズ曲面形状を表す係数の値を示す図、図１７は比較例のレンズユニットのレンズ曲面形状を表す係数の値を示す図である。
【００７２】
本実施の形態におけるレンズユニット２０と比較例のレンズユニットとは、レンズ面の形状が異なる。本実施の形態におけるレンズユニット２０と比較例のレンズユニットとでは、ともに、第１のマイクロレンズ２２−１及び第２のマイクロレンズ２２−２の形状が同じで、第１のマイクロレンズ２２−１の物体側レンズ面の曲面と同じ形状の面が第２のマイクロレンズ２２−２の結像側レンズ面の曲面となるように対向して配設されている。
【００７３】
比較例のレンズユニットにおける第１のマイクロレンズ及び第２のマイクロレンズの各レンズ面の曲面は、次の式（２）で表される回転対称高次非球面で構成した。なお、関数Ｚ（ｒ）は、第１のマイクロレンズ及び第２のマイクロレンズの各曲面において、物体から結像へ向かう方向を正の数で表す。また、ｒは、Ｚ座標の座標軸を軸とする半径方向の回転座標系を示し、
【００７４】
【数２】
の関係がある。さらに、中心軸ＡＸＬは座標（Ｘ、Ｙ）＝（０、０）を通るＺ座標の座標軸と一致する。さらに、ＣＲは曲率半径であり、Ｋはコーニック定数であり、Ａは非球面係数４次の係数であり、Ｂは非球面係数６次の係数であり、Ｃは非球面係数８次の係数である。
【００７５】
【数３】
次に、前記構成のプリンタ１０の動作について説明する。
【００７６】
図１に示されるように、感光体ドラム４１の表面は、図示されない電源によって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が回転することによって、帯電された感光体ドラム４１の表面がＬＥＤヘッド３０の付近に到達すると、該ＬＥＤヘッド３０によって露光され、感光体ドラム４１の表面に静電潜像が形成される。該静電潜像は現像器５０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。
【００７７】
一方、給紙カセット６０にセットされた用紙１１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及び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。
【００７８】
そして、感光体ドラム４１が回転することによって、現像により得られた感光体ドラム４１の表面上のトナー像が転写ローラ８０及び転写ベルト８ｌの付近に到達すると、図示されない電源によって電圧が印加されている転写ローラ８０と転写ベルト８１により、感光体ドラム４１の表面上のトナー像は用紙１１上に転写される。
【００７９】
続いて、表面にトナー像が形成された用紙１１は、転写ベルト８１の回転によって、定着器９０に搬送される。用紙１１上のトナー像は定着器９０によって、加圧されながら過熱されることにより溶融し、用紙１１上に固定される。
【００８０】
さらに、該用紙１１は、搬送ローラ６４及び排出ロ一ラ６５により、排出部７０に排出され、プリンタ１０の動作が終了する。
【００８１】
次に、本実施の形態のＬＥＤヘッド３０の動作について説明する。
【００８２】
受信した画像データに基づきプリンタ１０の制御装置によりＬＥＤヘッド３０の制御信号が発信されると、図３に示されるようなドライバＩＣ３２の制御信号により任意の光量でＬＥＤ素子３１が発光する。該ＬＥＤ素子３１が発行した光線はレンズユニット２０に入射し、感光体ドラム４１上に結像が形成される。
【００８３】
次に、前記構成のレンズユニット２０の動作について説明する。
【００８４】
物体面ＯＰ上の物体３１ａとしてのＬＥＤ素子３１からの光線は、図１３に示されるように、第１のマイクロレンズ２２−１に入射し、該第１のマイクロレンズ２２−１によって中心軸ＡＸＬの方向に距離ＬＩ１を隔てた位置に中間像３１ｂが形成される。さらに、第２のマイクロレンズ２２−２によって前記中間像３１ｂの結像３１ｃが形成されることにより、結像面ＩＰ上に物体３１ａの結像３１ｃが形成される。前記中間像３１ｂは物体３１ａの縮小倒立像であり、結像面ＩＰ上のＬＥＤ素子３１の結像３１ｃは中間像３１ｂの第２のマイクロレンズ２２−２による拡大倒立像である。また、第１のマイクロレンズ２２−１と第２のマイクロレンズ２２−２との間では物体面ＯＰ上の各点からの光線の主光線が平行である、いわゆるテレセントリックになっている。
【００８５】
ここで、ＬＥＤアレイ３５のすべてのＬＥＤ素子３１が点灯した場合、中間像３１ｂは、開口部１５内部の中間像面ＩＭＰ上に直線状に形成される。
【００８６】
なお、物体３１ａとしてのＬＥＤ素子３１からの光線のうち、結像に寄与しない光線は、遮光板１４により遮断される。
【００８７】
また、第１のマイクロレンズ２２−１と第２のマイクロレンズ２２−２とを同じ構成のレンズとした場合も、レンズユニット２０は物体３１ａの等倍正立像を形成する。物体３１ａとしてのＬＥＤ素子３１からの光線は、第１のマイクロレンズ２２−１に入射し、該第１のマイクロレンズ２２−１によって光軸方向にＬＳ／２隔てた位置に中間像３１ｂが形成される。さらに、第２のマイクロレンズ２２−２によって中間像３１ｂの結像３１ｃが形成されることにより、結像面ＩＰ上に物体３１ａの結像３１ｃが形成される。また、第１のマイクロレンズ２２−１と第２のマイクロレンズ２２−２との間ではテレセントリックになっている。
【００８８】
図１４に示されるように、物体３１ａとしてのＬＥＤ素子３１からの光線は、第１のマイクロレンズ２２−１に入射する。このとき、ＬＥＤ素子３１からの光線は、第１のマイクロレンズ２２−１の一部で、レンズユニット２０の幅方向外側に入射する。そして、第１のマイクロレンズ２２−１によって中心軸ＡＸＬの方向に距離ＬＩ１を隔てた位置に中間像３１ｂが形成される。このとき、該中間像３１ｂは、開口部１５の内部で、第１のマイクロレンズ２２−１の軸よりもレンズユニット２０の幅方向外側に形成される。さらに、第２のマイクロレンズ２２−２によって中間像３１ｂの結像３１ｃが形成されることにより、結像面ＩＰ上に物体３１ａの結像３１ｃが形成される。このとき、該結像３１ｃはレンズユニット２０の中心線ＣＬ上に形成される。
【００８９】
本実施の形態におけるレンズユニット２０において、物体３１ａ（ＬＥＤアレイ３５）は、前述のように、レンズ列２４−１の第１のマイクロレンズ２２−１の中心軸ＡＸＬに対して図における左側のみに配設され、レンズ列２４−２の第１のマイクロレンズ２２−１の中心軸ＡＸＬに対して図における右側のみに配置される。このように、物体３１ａ（ＬＥＤアレイ３５）は、第１のマイクロレンズ２２−１の中心軸ＡＸＬに対して左右非対称、すなわち、非線対称に配設されるので、第１のマイクロレンズ２２−１のＹ方向と直交する平面、すなわち、ＸＺ平面による断面形状を、中心軸ＡＸＬに対して非線対称となるように設定し、かつ、レンズ列２４−２の第１のマイクロレンズ２２−１を、レンズ列２４−１の第１のマイクロレンズ２２−１が、Ｚ座標の座標軸を回転軸として、１８０度回転した形状と設定することにより、明るい結像を得ることができる。
【００９０】
さらに、第１のマイクロレンズ２２−１の物体側レンズ面は、物体３１ａのある方向を向いているので、物体３１ａからの光線を多く取り込むことができ、明るい結像３１ｃを形成することができる。また、第２のマイクロレンズ２２−２のの結像側レンズ面は結像３１ｃのある方向を向いているので、結像３１ｃに向っての多くの光線が出射され、明るい結像３１ｃを形成することができる。
【００９１】
なお、本発明の発明者は、本実施の形態におけるレンズユニット２０を用いたＬＥＤヘッド３０と比較例のレンズユニットを用いたＬＥＤヘッドとについて、結像３１ｃの解像度を示すＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ：振幅伝達関数）を測定した。
【００９２】
すると、本実施の形態におけるレンズユニット２０を用いたＬＥＤヘッド３０では、ＭＴＦが８０〔％〕となった。これに対し、比較例のレンズユニットを用いたＬＥＤヘッドでは、ＭＴＦが３６〔％〕であった。
【００９３】
ここで、ＭＴＦとは、露光装置の解像度を示し、露光装置で点灯している発光部の結像のコントラストを示す。ＭＴＦが１００〔％〕である場合、結像のコントラストが最も大きく、露光装置としての解像度が高いことを示し、ＭＴＦが小さいほど光量のコントラストが小さく、露光装置としての解像度が低いことを示す。ＭＴＦは、結像の光量の最大値をＥＭＡＸとして、隣り合う２つの結像の間の光量の最小値をＥＭＩＮとすると、次の式（３）のように定義される。
【００９４】
【数４】
ＭＴＦの測定においては、ＬＥＤヘッド３０のレンズユニット２０の結像面ＩＰ上、第２のマイクロレンズ２２−２の結像側レンズ面の頂点面から距離ＬＩだけ離れた位置の結像３１ｃを顕微鏡デジタルカメラによって撮影し、撮影画像によりＬＥＤ素子３１の結像３１ｃの光量分布を解析し、前記式（３）により値を算出した。なお、ＬＥＤ素子３１の配列間隔がＰＤ＝０．０２１１７〔ｍｍ〕であるＬＥＤヘッド３０を用いた。
【００９５】
また、本実施の形態におけるレンズユニット２０を用いたＬＥＤヘッド３０と比較例のレンズユニットを用いたＬＥＤヘッドとについて、結像３１ｃの明るさを測定したところ、比較例のレンズユニットを用いたＬＥＤヘッドに比べて、本実施の形態におけるレンズユニット２０を用いたＬＥＤヘッド３０では、結像３１ｃの明るさが１．１３倍であった。
【００９６】
ここで、結像３１ｃの明るさは、ＬＥＤヘッド３０のレンズユニット２０の結像面ＩＰ上、第２のマイクロレンズ２２−２の結像側レンズ面の頂点面から距離ＬＩだけ離れた位置の結像３１ｃを顕微鏡デジタルカメラによって撮影し、撮影画像によりＬＥＤ素子３１の結像３１ｃの光量分布を解析し、結像３１ｃの光量の最大値ＥＭＡＸを測定した。
【００９７】
次に、前記レンズユニット２０を用いたプリンタ１０によって形成される画像の評価について説明する。
【００９８】
図１８は本発明の第１の実施の形態における評価に使用した画像を示す図である。
【００９９】
なお、本発明の発明者は、前記プリンタ１０と同様の構成を有する実際のカラーＬＥＤプリンタを使用して、本実施の形態において説明したレンズユニット２０を用いた場合の画像と、比較例のレンズユニットを用いた場合の画像とを評価した。具体的には、図１８に示されるように、ドットの間隔ＰＤ＝０．０２１１７〔ｍｍ〕、解像度１２００〔ｄｐｉ〕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、画像品質の良否を評価した。
【０１００】
本実施の形態におけるレンズユニット２０を用いた場合には、良好な画像が得られた。これに対し、比較例のレンズユニットを用いた場合には、用紙の搬送方向と平行に筋や帯が発生した。
【０１０１】
このように、本実施の形態において説明したレンズユニット２０を用いることによって、明るい結像を得ることができた。
【０１０２】
なお、本実施の形態では、第１のマイクロレンズ２２−１及び第２のマイクロレンズ２２−２の各曲面をＸＹ多項式面で構成する場合についてのみ説明したが、第１のマイクロレンズ２２−１及び第２のマイクロレンズ２２−２の各曲面の構成はこれに限定されるものではなく、マイクロレンズ２２の配列方向と直交する平面によるマイクロレンズ２２の断面形状が、マイクロレンズ２２の中心軸ＡＸＬに対して非対称な曲面で構成されていれば、同様の効果を得ることができる。
【０１０３】
また、本実施の形態において、レンズ板２１は、金型成形によって成形されているが、樹脂を型に用いた型成形方法で成形されてもよく、切削加工によって成形されてもよい。さらに、レンズ板２１の素材として、樹脂を用いているが、ガラスを用いてもよい。
【０１０４】
さらに、本実施の形態において、遮光板１４は、素材としてポリカーボネートを用い、射出成形によって成形されているが、切削加工によって成形されてもよく、金属をエッチングして成形されてもよい。
【０１０５】
さらに、本実施の形態においては、発光部としてのＬＥＤ素子３１を複数配設したＬＥＤアレイ３５を用いたが、例えば、有機ＥＬを発光部にしてもよく、レーザを用いた露光装置でもよい。
【０１０６】
従来のレンズユニットにおいては、明るい結像を得るために、２列のレンズ列に配列したマイクロレンズが、配列方向と直交する方向で、一方の列のマイクロレンズの傾きの方向に対して、他方の列のマイクロレンズの傾きの方向が反対方向になるように構成され、マイクロレンズのレンズ面がライン上に配列された発光部の方向を向くように構成されていた。
【０１０７】
これに対し、本実施の形態におけるレンズユニット２０は、マイクロレンズ２２のレンズ面の形状が物体と結像とを結ぶ方向に対して非対称となっている。そのため、レンズ面が物体のある方向及び結像の形成される方向を向いているので、明るい結像を得ることができるのに加え、結像を形成する光線の収差を低減するので、コントラストの高い結像を形成することができる。
【０１０８】
このように、本実施の形態においては、光源である発光部としてのＬＥＤ素子３１からの光線を多く取り込み、明るい結像を形成することができる。したがって、露光装置のＬＥＤヘッド３０のＬＥＤ素子３１の光量が低下しても、十分な明るさの結像を形成することができる。
【０１０９】
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、同じ符号を付与することによって、その説明を省略する。また、前記第１の実施の形態と同じ動作及び効果についても、その説明を省略する。
【０１１０】
図１９は本発明の第２の実施の形態における読取装置の構造を示す図である。
【０１１１】
図において、１００は、原稿１０７の電子データを生成する読取装置としてのスキャナである。読取ヘッド１１０は、原稿１０７の表面で反射した光線を取り込み、電子データに変換する。なお、読取ヘッド１１０は、レール１０３上にスライド可能に配置される。
【０１１２】
そして、電子データが生成される原稿１０７は、原稿台１０２上に載置される。該原稿台１０２は可視光線を透過する素材から成る。
【０１１３】
また、１０１は、照明装置としてのランプであり、該ランプ１０１から照射された光が原稿１０７の表面で反射し、読取ヘッド１１０内に取り込まれるよう配置される。
【０１１４】
さらに、１０５は駆動ベルトであって、複数の滑車１０４により張架され、駆動ベルト１０５の一部は読取ヘッド１１０の一部に接続される。
【０１１５】
そして、１０６は駆動源としてのモータであり、駆動ベルト１０５を駆動し、読取ヘッド１１０をスライドさせる。
【０１１６】
次に、前記読取ヘッド１１０の構成について説明する。
【０１１７】
図２０は本発明の第２の実施の形態における読取ヘッドの断面構造を示す図、図２１は本発明の第２の実施の形態における読取ヘッドの光学系を示す図である。
【０１１８】
図において、１１２は、原稿１０７で反射された光線の光路を折り曲げるミラーである。そして、レンズユニット２０は、原稿１０７の結像をラインセンサ１１１の受光面に形成する。なお、前記ラインセンサ１１１は、直線状に配列された複数の受光素子を備え、原稿１０７の結像を電気信号に変換する。
【０１１９】
図２１に示されるように、本実施の形態においては、レンズユニット２０の物体面ＯＰが原稿１０７となり、結像面ＩＰがラインセンサ１１１の受光面となるように配設される。 なお、本実施の形態におけるレンズユニット２０の構成は、前記第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
【０１２０】
また、本実施の形態において、ラインセンサ１１１は、１２００〔ｄｐｉ〕の解像度を備え、受光素子が１インチ（１インチは約２５．４〔ｍｍ〕）当たり１２００個配置されている。すなわち、受光素子は、０．０２１１７〔ｍｍ〕間隔で配列されている。
【０１２１】
次に、前記構成のスキャナ１００の動作について説明する。
【０１２２】
まず、図１９に示されるように、ランプ１０１が点灯し、光線が原稿１０７の表面を照射することによって、該原稿１０７の表面で反射した光線が読取ヘッド１１０内に取り込まれる。そして、モータ１０６によって駆動ベルト１０５が駆動されると、読取ヘッド１１０とランプ１０１とが図１９における横方向に移動し、読取ヘッド１１０は、原稿１０７の全面から反射した光線を取り込むことができる。
【０１２３】
次に、前記構成の読取ヘッド１１０の動作について説明する。
【０１２４】
まず、図２０に示されるように、原稿１０７の表面で反射された光線は、原稿台１０２を透過し、ミラー１１２を用いて光路が折り曲げられ、レンズユニット２０に入射する。該レンズユニット２０によって、前記原稿１０７の結像は、ラインセンサ１１１上に形成される。そして、該ラインセンサ１１１は、形成された原稿１０７の結像を電気信号に変換する。
【０１２５】
本発明の発明者が、本実施の形態で説明したようなスキャナ１００と同様の構成を有する実際のスキャナを使用したところ、原稿とほぼ同一の良好な電子データを得ることができた。この場合、前記原稿の電子データは、前記第１の実施の形態における図１８に示されるとおりのものであって、ドットの間隔ＰＤ＝０．０２１１７〔ｍｍ〕、解像度１２００〔ｄｐｉ〕の全ドットのうち、１つおきにドットを形成した画像が媒体上の印字領域全面に形成された。
【０１２６】
なお、本実施の形態においては、原稿画像を電子データに変換する読取装置がスキャナ１００である例について説明したが、前記読取装置は、光学的信号を電気的信号に変換するセンサ又はスイッチ、及び、それらを用いた入出力装置、生態認証装置、通信装置、寸法測定器等であってもよい。
【０１２７】
このように、本実施の形態においては、照明装置の光量を抑制しても、十分な明るさの結像を形成することができる。
【０１２８】
なお、本発明は前記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。
【産業上の利用可能性】
【０１２９】
本発明は、レンズアレイ、レンズユニット、ＬＥＤヘッド、露光装置、画像形成装置及び読取装置に利用することができる。
【符号の説明】
【０１３０】
１０ プリンタ
１４ 遮光板
１５ 開口部
２０ レンズユニット
２１−１ 第１のレンズ板
２１−２ 第２のレンズ板
２２ マイクロレンズ
２２−１ 第１のマイクロレンズ
２２−２ 第２のマイクロレンズ
２４−１、２４−２ レンズ列
３０ ＬＥＤヘッド
３１ａ 物体
３１ｃ 結像
１００ スキャナ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線状に配列された複数のレンズを含むレンズアレイであって、
物体と結像とを結ぶ直線と平行な方向を第１の方向とし、前記レンズの配列方向を第２の方向とし、該第２の方向と直交する平面をＸＺ平面としたとき、
該ＸＺ平面による断面形状は、前記第１の方向に平行な軸に対して非線対称であることを特徴とするレンズアレイ。
【請求項２】
隣接する前記レンズ同士がほぼ隙間なく接している請求項１に記載のレンズアレイ。
【請求項３】
前記レンズの配列間隔が、前記第２の方向における前記レンズの半径のほぼ２倍である請求項１又は２に記載のレンズアレイ。
【請求項４】
前記第１の方向及び第２の方向のいずれに対しても直交する方向を第３の方向とし、該第３の方向を座標軸とする座標をＸ座標とし、前記第２の方向を座標軸とする座標をＹ座標とし、前記第１の方向を座標軸とする座標をＺ座標とし、ＣＲを曲率半径とし、Ｋをコーニック定数とし、ｎ及びｍをそれぞれ正の整数とし、ＣＰnmを多項式の係数としたとき、前記レンズの形状が式（１）のＸＹ多項式面で表され、
【数１】
ｎが奇数である前記ＣＰnmのうちの少なくとも１つは、ＣＰnm≠０である請求項１〜３のいずれか１項に記載のレンズアレイ。
【請求項５】
前記第３の方向と直交する平面をＹＺ平面としたとき、前記レンズの前記ＹＺ平面による断面形状は、前記第１の方向に平行な軸に対して線対称である請求項１〜４のいずれか１項に記載のレンズアレイ。
【請求項６】
前記レンズの形状が前記式（１）のＸＹ多項式面で表され、ｍが奇数である前記ＣＰnmは、ＣＰnm＝０である請求項４又は５に記載のレンズアレイ。
【請求項７】
前記レンズは、複数のレンズ列を形成するように配列され、一方のレンズ列を第１のレンズ列とし、他方のレンズ列を第２のレンズ列としたとき、該第２のレンズ列のレンズの形状は、前記第１のレンズ列のレンズを前記第１の方向に平行な軸を回転軸として１８０度回転させた形状である請求項１〜６のいずれか１項に記載のレンズアレイ。
【請求項８】
前記第３の方向において、前記レンズアレイの外側へ向う方向を正とし、中央へ向う方向を負とするＸ座標で示したとき、前記レンズの物体に対向する面は、前記式（１）のＸＹ多項式面で表され、Ｘが正である前記レンズの物体に対向する面上の点Ｚ（Ｘ、Ｙ）は、Ｘが負である前記レンズの物体に対向する面上の点Ｚ（Ｘ、Ｙ）より小さい請求項７に記載のレンズアレイ。
【請求項９】
前記第３の方向において、前記レンズアレイの外側へ向う方向を正とし、中央へ向う方向を負とするＸ座標で示したとき、前記レンズの結像に対向する面は、前記式（１）のＸＹ多項式面で表され、Ｘが正である前記レンズの結像に対向する面上の点Ｚ（Ｘ、Ｙ）は、Ｘが負である前記レンズの結像に対向する面上の点Ｚ（Ｘ、Ｙ）より大きい請求項７又は８に記載のレンズアレイ。
【請求項１０】
複数の対物レンズが略直線状に配列されたレンズアレイと、複数の結像レンズが前記対物レンズの配列方向と同じ方向に配列されたレンズアレイと、複数の絞りが一方向に配列された遮光部材とを有するレンズユニットであって、
前記絞りは前記対物レンズ及び結像レンズの光軸上に配置され、
前記対物レンズは物体の縮小倒立像を形成し、
前記結像レンズは前記縮小倒立像の拡大倒立像を形成し、
前記対物レンズが配列されたレンズアレイ又は前記結像レンズが配列されたレンズアレイの少なくとも一方が、
物体と結像とを結ぶ直線と平行な方向を第１の方向とし、レンズの配列方向を第２の方向とし、該第２の方向と直交する平面をＸＺ平面としたとき、
該ＸＺ平面による断面形状は、前記第１の方向に平行な軸に対して非線対称であるレンズアレイであり、物体の等倍正立像を形成することを特徴とするレンズユニット。
【請求項１１】
複数の対物レンズが略直線状に配列されたレンズアレイと、複数の結像レンズが前記対物レンズの配列方向と同じ方向に配列されたレンズアレイと、複数の絞りが一方向に配列された遮光部材とを備えるレンズユニットであって、
前記絞りは前記対物レンズ及び結像レンズの光軸上に配置され、
前記対物レンズは物体の縮小倒立像を形成し、
前記結像レンズは前記縮小倒立像の拡大倒立像を形成し、
前記対物レンズが配列されたレンズアレイ又は前記結像レンズが配列されたレンズアレイの少なくとも一方が、
物体と結像とを結ぶ直線と平行な方向を第１の方向とし、レンズの配列方向を第２の方向とし、該第２の方向と直交する平面をＸＺ平面としたとき、
該ＸＺ平面による断面形状は、前記第１の方向に平行な軸に対して非線対称であるレンズアレイであり、物体の等倍正立像を形成するレンズユニットを有するＬＥＤヘッド。
【請求項１２】
複数の対物レンズが略直線状に配列されたレンズアレイと、複数の結像レンズが前記対物レンズの配列方向と同じ方向に配列されたレンズアレイと、複数の絞りが一方向に配列された遮光部材とを備えるレンズユニットであって、
前記絞りは前記対物レンズ及び結像レンズの光軸上に配置され、
前記対物レンズは物体の縮小倒立像を形成し、
前記結像レンズは前記縮小倒立像の拡大倒立像を形成し、
前記対物レンズが配列されたレンズアレイ又は前記結像レンズが配列されたレンズアレイの少なくとも一方が、
物体と結像とを結ぶ直線と平行な方向を第１の方向とし、レンズの配列方向を第２の方向とし、該第２の方向と直交する平面をＸＺ平面としたとき、
該ＸＺ平面による断面形状は、前記第１の方向に平行な軸に対して非線対称であるレンズアレイであり、物体の等倍正立像を形成するレンズユニットを備えるＬＥＤヘッドを有する露光装置。
【請求項１３】
複数の対物レンズが略直線状に配列されたレンズアレイと、複数の結像レンズが前記対物レンズの配列方向と同じ方向に配列されたレンズアレイと、複数の絞りが一方向に配列された遮光部材とを備えるレンズユニットであって、
前記絞りは前記対物レンズ及び結像レンズの光軸上に配置され、
前記対物レンズは物体の縮小倒立像を形成し、
前記結像レンズは前記縮小倒立像の拡大倒立像を形成し、
前記対物レンズが配列されたレンズアレイ又は前記結像レンズが配列されたレンズアレイの少なくとも一方が、
物体と結像とを結ぶ直線と平行な方向を第１の方向とし、レンズの配列方向を第２の方向とし、該第２の方向と直交する平面をＸＺ平面としたとき、
該ＸＺ平面による断面形状は、前記第１の方向に平行な軸に対して非線対称であるレンズアレイであり、物体の等倍正立像を形成するレンズユニットを備えるＬＥＤヘッドを備える露光装置を有する画像形成装置。
【請求項１４】
複数の対物レンズが略直線状に配列されたレンズアレイと、複数の結像レンズが前記対物レンズの配列方向と同じ方向に配列されたレンズアレイと、複数の絞りが一方向に配列された遮光部材とを備えるレンズユニットであって、
前記絞りは前記対物レンズ及び結像レンズの光軸上に配置され、
前記対物レンズは物体の縮小倒立像を形成し、
前記結像レンズは前記縮小倒立像の拡大倒立像を形成し、
前記対物レンズが配列されたレンズアレイ又は前記結像レンズが配列されたレンズアレイの少なくとも一方が、
物体と結像とを結ぶ直線と平行な方向を第１の方向とし、レンズの配列方向を第２の方向とし、該第２の方向と直交する平面をＸＺ平面としたとき、
該ＸＺ平面による断面形状は、前記第１の方向に平行な軸に対して非線対称であるレンズアレイであり、物体の等倍正立像を形成するレンズユニットを有する読取装置。
【請求項１】
直線状に配列された複数のレンズを含むレンズアレイであって、
物体と結像とを結ぶ直線と平行な方向を第１の方向とし、前記レンズの配列方向を第２の方向とし、該第２の方向と直交する平面をＸＺ平面としたとき、
該ＸＺ平面による断面形状は、前記第１の方向に平行な軸に対して非線対称であることを特徴とするレンズアレイ。
【請求項２】
隣接する前記レンズ同士がほぼ隙間なく接している請求項１に記載のレンズアレイ。
【請求項３】
前記レンズの配列間隔が、前記第２の方向における前記レンズの半径のほぼ２倍である請求項１又は２に記載のレンズアレイ。
【請求項４】
前記第１の方向及び第２の方向のいずれに対しても直交する方向を第３の方向とし、該第３の方向を座標軸とする座標をＸ座標とし、前記第２の方向を座標軸とする座標をＹ座標とし、前記第１の方向を座標軸とする座標をＺ座標とし、ＣＲを曲率半径とし、Ｋをコーニック定数とし、ｎ及びｍをそれぞれ正の整数とし、ＣＰnmを多項式の係数としたとき、前記レンズの形状が式（１）のＸＹ多項式面で表され、
【数１】
ｎが奇数である前記ＣＰnmのうちの少なくとも１つは、ＣＰnm≠０である請求項１〜３のいずれか１項に記載のレンズアレイ。
【請求項５】
前記第３の方向と直交する平面をＹＺ平面としたとき、前記レンズの前記ＹＺ平面による断面形状は、前記第１の方向に平行な軸に対して線対称である請求項１〜４のいずれか１項に記載のレンズアレイ。
【請求項６】
前記レンズの形状が前記式（１）のＸＹ多項式面で表され、ｍが奇数である前記ＣＰnmは、ＣＰnm＝０である請求項４又は５に記載のレンズアレイ。
【請求項７】
前記レンズは、複数のレンズ列を形成するように配列され、一方のレンズ列を第１のレンズ列とし、他方のレンズ列を第２のレンズ列としたとき、該第２のレンズ列のレンズの形状は、前記第１のレンズ列のレンズを前記第１の方向に平行な軸を回転軸として１８０度回転させた形状である請求項１〜６のいずれか１項に記載のレンズアレイ。
【請求項８】
前記第３の方向において、前記レンズアレイの外側へ向う方向を正とし、中央へ向う方向を負とするＸ座標で示したとき、前記レンズの物体に対向する面は、前記式（１）のＸＹ多項式面で表され、Ｘが正である前記レンズの物体に対向する面上の点Ｚ（Ｘ、Ｙ）は、Ｘが負である前記レンズの物体に対向する面上の点Ｚ（Ｘ、Ｙ）より小さい請求項７に記載のレンズアレイ。
【請求項９】
前記第３の方向において、前記レンズアレイの外側へ向う方向を正とし、中央へ向う方向を負とするＸ座標で示したとき、前記レンズの結像に対向する面は、前記式（１）のＸＹ多項式面で表され、Ｘが正である前記レンズの結像に対向する面上の点Ｚ（Ｘ、Ｙ）は、Ｘが負である前記レンズの結像に対向する面上の点Ｚ（Ｘ、Ｙ）より大きい請求項７又は８に記載のレンズアレイ。
【請求項１０】
複数の対物レンズが略直線状に配列されたレンズアレイと、複数の結像レンズが前記対物レンズの配列方向と同じ方向に配列されたレンズアレイと、複数の絞りが一方向に配列された遮光部材とを有するレンズユニットであって、
前記絞りは前記対物レンズ及び結像レンズの光軸上に配置され、
前記対物レンズは物体の縮小倒立像を形成し、
前記結像レンズは前記縮小倒立像の拡大倒立像を形成し、
前記対物レンズが配列されたレンズアレイ又は前記結像レンズが配列されたレンズアレイの少なくとも一方が、
物体と結像とを結ぶ直線と平行な方向を第１の方向とし、レンズの配列方向を第２の方向とし、該第２の方向と直交する平面をＸＺ平面としたとき、
該ＸＺ平面による断面形状は、前記第１の方向に平行な軸に対して非線対称であるレンズアレイであり、物体の等倍正立像を形成することを特徴とするレンズユニット。
【請求項１１】
複数の対物レンズが略直線状に配列されたレンズアレイと、複数の結像レンズが前記対物レンズの配列方向と同じ方向に配列されたレンズアレイと、複数の絞りが一方向に配列された遮光部材とを備えるレンズユニットであって、
前記絞りは前記対物レンズ及び結像レンズの光軸上に配置され、
前記対物レンズは物体の縮小倒立像を形成し、
前記結像レンズは前記縮小倒立像の拡大倒立像を形成し、
前記対物レンズが配列されたレンズアレイ又は前記結像レンズが配列されたレンズアレイの少なくとも一方が、
物体と結像とを結ぶ直線と平行な方向を第１の方向とし、レンズの配列方向を第２の方向とし、該第２の方向と直交する平面をＸＺ平面としたとき、
該ＸＺ平面による断面形状は、前記第１の方向に平行な軸に対して非線対称であるレンズアレイであり、物体の等倍正立像を形成するレンズユニットを有するＬＥＤヘッド。
【請求項１２】
複数の対物レンズが略直線状に配列されたレンズアレイと、複数の結像レンズが前記対物レンズの配列方向と同じ方向に配列されたレンズアレイと、複数の絞りが一方向に配列された遮光部材とを備えるレンズユニットであって、
前記絞りは前記対物レンズ及び結像レンズの光軸上に配置され、
前記対物レンズは物体の縮小倒立像を形成し、
前記結像レンズは前記縮小倒立像の拡大倒立像を形成し、
前記対物レンズが配列されたレンズアレイ又は前記結像レンズが配列されたレンズアレイの少なくとも一方が、
物体と結像とを結ぶ直線と平行な方向を第１の方向とし、レンズの配列方向を第２の方向とし、該第２の方向と直交する平面をＸＺ平面としたとき、
該ＸＺ平面による断面形状は、前記第１の方向に平行な軸に対して非線対称であるレンズアレイであり、物体の等倍正立像を形成するレンズユニットを備えるＬＥＤヘッドを有する露光装置。
【請求項１３】
複数の対物レンズが略直線状に配列されたレンズアレイと、複数の結像レンズが前記対物レンズの配列方向と同じ方向に配列されたレンズアレイと、複数の絞りが一方向に配列された遮光部材とを備えるレンズユニットであって、
前記絞りは前記対物レンズ及び結像レンズの光軸上に配置され、
前記対物レンズは物体の縮小倒立像を形成し、
前記結像レンズは前記縮小倒立像の拡大倒立像を形成し、
前記対物レンズが配列されたレンズアレイ又は前記結像レンズが配列されたレンズアレイの少なくとも一方が、
物体と結像とを結ぶ直線と平行な方向を第１の方向とし、レンズの配列方向を第２の方向とし、該第２の方向と直交する平面をＸＺ平面としたとき、
該ＸＺ平面による断面形状は、前記第１の方向に平行な軸に対して非線対称であるレンズアレイであり、物体の等倍正立像を形成するレンズユニットを備えるＬＥＤヘッドを備える露光装置を有する画像形成装置。
【請求項１４】
複数の対物レンズが略直線状に配列されたレンズアレイと、複数の結像レンズが前記対物レンズの配列方向と同じ方向に配列されたレンズアレイと、複数の絞りが一方向に配列された遮光部材とを備えるレンズユニットであって、
前記絞りは前記対物レンズ及び結像レンズの光軸上に配置され、
前記対物レンズは物体の縮小倒立像を形成し、
前記結像レンズは前記縮小倒立像の拡大倒立像を形成し、
前記対物レンズが配列されたレンズアレイ又は前記結像レンズが配列されたレンズアレイの少なくとも一方が、
物体と結像とを結ぶ直線と平行な方向を第１の方向とし、レンズの配列方向を第２の方向とし、該第２の方向と直交する平面をＸＺ平面としたとき、
該ＸＺ平面による断面形状は、前記第１の方向に平行な軸に対して非線対称であるレンズアレイであり、物体の等倍正立像を形成するレンズユニットを有する読取装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１２−２４７５６６（Ｐ２０１２−２４７５６６Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１８２２２（Ｐ２０１１−１１８２２２）
【出願日】平成２３年５月２６日（２０１１．５．２６）
【出願人】（５９１０４４１６４）株式会社沖データ (2,444)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２６日（２０１１．５．２６）
【出願人】（５９１０４４１６４）株式会社沖データ (2,444)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]