レンズアレイ及びこれを用いた画像形成装置
【課題】物体面や像面が設計値からずれた場合でも主走査方向及び副走査方向での焦点深度や被写界深度を同等に維持できるレンズアレイ及びこれを用いた画像形成装置を提供する。
【解決手段】光軸と直交する方向に配列され、物点から入射面に入射した光を出射面により集光させる複数のレンズ素子を有する第１のレンズと、第１のレンズと同一形状に形成され、第１のレンズに対して１８０度反転した状態で光軸と直交する方向に配列され、第１のレンズに配置された各レンズ素子により光が集光される位置の光路の下流に入射面が配置され、入射面に入射した光を出射面により再度集光させる複数のレンズ素子を有する第２のレンズと、を備え、物点からの光が第１のレンズの入射面に入射され、第２のレンズの出射面から出射される際に、第２のレンズの出射面上での出射位置が最も外側である２点間の距離が主走査方向と副走査方向とで略同一になるように形成されている。
【解決手段】光軸と直交する方向に配列され、物点から入射面に入射した光を出射面により集光させる複数のレンズ素子を有する第１のレンズと、第１のレンズと同一形状に形成され、第１のレンズに対して１８０度反転した状態で光軸と直交する方向に配列され、第１のレンズに配置された各レンズ素子により光が集光される位置の光路の下流に入射面が配置され、入射面に入射した光を出射面により再度集光させる複数のレンズ素子を有する第２のレンズと、を備え、物点からの光が第１のレンズの入射面に入射され、第２のレンズの出射面から出射される際に、第２のレンズの出射面上での出射位置が最も外側である２点間の距離が主走査方向と副走査方向とで略同一になるように形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、レンズアレイ及びこれを用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スキャナ等の読取装置や、プリンタ、複写機、複合機（ＭＦＰ）等の画像形成装置では、ＬＥＤ等の発光素子と複数のレンズを配列したレンズアレイを用いて原稿の画像をイメージセンサに結像して原稿画像を読み取るようにしている。また、ＬＥＤ等の発光素子とレンズアレイを用いて、レンズアレイを介してＬＥＤからの光線を感光体ドラム上に結像し、感光体ドラム上に像を形成（露光）するようにしている。レンズアレイとしては、複数枚のレンズとアパーチャを組み合わせたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−８３５７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
１次元配置のレンズアレイでは、副走査方向の焦点深度や、被写界深度が主走査方向に比べ深く、物体面や像面が設計値からずれた際に、ぼけ方が主走査方向と、副走査方向で異なり、レンズアレイを用いたＣＩＳでのスキャン画像やＬＥＤ走査ヘッドでの出力画像を見るユーザに違和感を感じさせてしまうという問題があった。
【０００５】
また、主走査方向に、１列にレンズ面を並べたレンズアレイにおいて、主走査方向のレンズ素子間ピッチよりも、副走査方向におけるレンズ面の直径を大きくすることで、ＭＴＦや、光量の改善及び場所による変動などを抑える技術が開示されている。しかし、主走査方向及び副走査方向において、物体面や像面が設計値からずれた際の特性（解像度）のバランスを考慮したものではないため、レンズアレイを用いたＣＩＳでのスキャン画像やＬＥＤ走査ヘッドでの出力画像でも同様の問題が生じていた。
【０００６】
そこで、本発明は、上記従来技術の問題に鑑み、物体面や像面が設計値からずれた場合でも主走査方向及び副走査方向での焦点深度や被写界深度を同等に維持できるレンズアレイ及びこれを用いた画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一実施形態に係るレンズアレイは、光軸と直交する方向に配列され、物点から入射面に入射した光を出射面により集光させる複数のレンズ素子を有する第１のレンズと、第１のレンズと同一形状に形成され、第１のレンズに対して１８０度反転した状態で光軸と直交する方向に配列され、第１のレンズに配置された各レンズ素子により光が集光される位置の光路の下流に入射面が配置され、入射面に入射した光を出射面により再度集光させる複数のレンズ素子を有する第２のレンズと、を備え、物点からの光が第１のレンズの入射面に入射され、第２のレンズの出射面から出射される際に、第２のレンズの出射面上での出射位置が最も外側である２点間の距離が主走査方向と副走査方向とで略同一になるように形成されている。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態１に係る画像形成装置の構成図。
【図２】実施形態１における画像形成部の一部を拡大して示す構成図。
【図３】実施形態１における画像読取装置（イメージセンサ）の構成図。
【図４】実施形態１において使用されるレンズアレイの構成図。
【図５】実施形態１においてレンズアレイに入射後、レンズアレイから出射される光束の断面図。
【図６】実施形態１においてレンズアレイを像面側から見た場合の説明図。
【図７】実施形態２において使用されるレンズアレイの構成図。
【図８】実施形態３において使用されるレンズアレイの構成図。
【図９】実施形態４において使用されるレンズアレイの構成図。
【図１０】実施形態５において使用されるレンズアレイの構成図。
【図１１】実施形態５の変形例において使用されるレンズアレイの構成図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、発明を実施するための実施形態について、図面を参照して説明する。尚、各図において同一箇所については同一の符号を付す。
【００１０】
＜実施形態１＞
図１は、本実施形態に係る画像形成装置の構成図である。図１において、画像形成装置１０は、例えば複合機であるＭＦＰ（Multi-Function Peripherals）や、プリンタ、複写機等である。以下の説明ではＭＦＰを例に説明する。
【００１１】
ＭＦＰ１０の本体１１の上部には透明ガラスの原稿台１２があり、原稿台１２上には自動原稿搬送部（ＡＤＦ）１３を開閉自在に設けている。また本体１１の上部には操作パネル１４を設けている。操作パネル１４は、各種のキーとタッチパネル式の表示部を有している。
【００１２】
本体１１内のＡＤＦ１３の下部には、読取装置であるスキャナ部１５を設けている。スキャナ部１５は、ＡＤＦ１３によって送られる原稿または原稿台上に置かれた原稿を読み取って画像データを生成するもので、密着型イメージセンサ１６（以下、単にイメージセンサと呼ぶ）を備えている。イメージセンサ１６は、主走査方向（図１では奥行方向）に配置されている。
【００１３】
イメージセンサ１６は、原稿台１２に載置された原稿の画像を読み取る場合は原稿台１２に沿って移動しながら、原稿画像を１ライン分ずつ読み取る。これを原稿サイズ全体にわたって実行し１ページ分の原稿の読み取りを行う。またＡＤＦ１３によって送られる原稿の画像を読み取る場合、イメージセンサ１６は、固定位置（図示の位置）にある。
【００１４】
さらに本体１１内の中央部にはプリンタ部１７を有し、本体１１の下部には、各種サイズの用紙を収容する複数のカセット１８を備えている。プリンタ部１７は、感光体ドラムと、露光装置としてＬＥＤを含む走査ヘッド１９を有し、走査ヘッド１９からの光線によって感光体を走査して画像を生成する。
【００１５】
プリンタ部１７は、スキャナ部１５で読み取った画像データや、ＰＣ（Personal Computer）などで作成された画像データを処理して用紙に画像を形成する（詳細は後述）。プリンタ部１７は、例えばタンデム方式によるカラーレーザプリンタであり、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像形成部２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋを含む。画像形成部２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋは、中間転写ベルト２１の下側に、上流から下流側に沿って並列に配置している。また、走査ヘッド１９も画像形成部２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋに対応した複数の走査ヘッド１９Ｙ、１９Ｍ、１９Ｃ、１９Ｋを有している。
【００１６】
図２は、画像形成部２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋのうち、画像形成部２０Ｋを拡大して示す構成図である。尚、以下の説明において各画像形成部２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋは同じ構成であるため、画像形成部２０Ｋを代表にして説明する。
【００１７】
図２に示すように、画像形成部２０Ｋは、像担持体である感光体ドラム２２Ｋを有する。感光体ドラム２２Ｋの周囲には、回転方向ｔに沿って帯電チャージャ２３Ｋ、現像器２４Ｋ、１次転写ローラ２５Ｋ、クリーナ２６Ｋ、ブレード２７Ｋ等を配置している。感光体ドラム２２Ｋの露光位置には、走査ヘッド１９Ｋから光を照射し、感光体ドラム２２Ｋ上に静電潜像を形成する。
【００１８】
画像形成部２０Ｋの帯電チャージャ２３Ｋは、感光体ドラム２２Ｋの表面を一様に全面帯電する。現像器２４Ｋは、現像バイアスが印加される現像ローラ２４ａによりブラックのトナー及びキャリアを含む二成分現像剤を感光体ドラム２２Ｋに供給する。クリーナ２６Ｋは、ブレード２７Ｋを用いて感光体ドラム２２Ｋ表面の残留トナーを除去する。
【００１９】
また図１に示すように、画像形成部２０Ｙ〜２０Ｋの上部には、現像器２４Ｙ〜２４Ｋにトナーを供給するトナーカートリッジ２８を設けている。トナーカートリッジ２８は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナーカートリッジを含む。
【００２０】
中間転写ベルト２１は、循環的に移動する。中間転写ベルト２１は、駆動ローラ３１及び従動ローラ３２に張架される。また中間転写ベルト２１は感光体ドラム２２Ｙ〜２２Ｋに対向して接触している。中間転写ベルト２１の感光体ドラム２２Ｋに対向する位置には、１次転写ローラ２５Ｋにより１次転写電圧が印加され、感光体ドラム２２Ｋ上のトナー像を中間転写ベルト２１に１次転写する。
【００２１】
中間転写ベルト２１を張架する駆動ローラ３１には、２次転写ローラ３３を対向して配置している。駆動ローラ３１と２次転写ローラ３３間を用紙Ｓが通過する際に、２次転写ローラ３３により２次転写電圧が用紙Ｓに印加される。そして中間転写ベルト２１上のトナー像を用紙Ｓに２次転写する。中間転写ベルト２１の従動ローラ３２付近には、ベルトクリーナ３４を設けている。
【００２２】
また、図１で示すように、給紙カセット１８から２次転写ローラ３３に至る間には、給紙カセット１８内から取り出した用紙Ｓを搬送する搬送ローラ３５を設けている。さらに２次転写ローラ３３の下流には定着器３６を設けている。また定着器３６の下流には搬送ローラ３７を設けている。搬送ローラ３７は用紙Ｓを排紙部３８に排出する。
【００２３】
さらに、定着器３６の下流には、反転搬送路３９を設けている。反転搬送路３９は、用紙Ｓを反転させて２次転写ローラ３３の方向に導くもので、両面印刷を行う際に使用する。
【００２４】
次に、図２を参照して走査ヘッド１９Ｋ走査ヘッド１９の構成を説明する。走査ヘッド１９Ｋは、感光体ドラム２２Ｋと対向し露光装置として機能する。感光体ドラム２２Ｋは、予め設定した回転速度で回転し、表面に電荷を蓄えることができ、走査ヘッド１９Ｋからの光を感光体ドラム２２Ｋに照射して露光し、感光体ドラム２２Ｋの表面に静電潜像を形成する。
【００２５】
走査ヘッド１９Ｋは、レンズアレイ５０を有し、レンズアレイ５０は保持部材４１に支持されている。また、保持部材４１の底部には支持体４２を有し、支持体４２には、発光素子であるＬＥＤ素子４３を配置している。ＬＥＤ素子４３は主走査方向に直線状に等間隔で設けている。また、支持体４２にはＬＥＤ素子４３の発光を制御するドライバＩＣを含む基板（図示せず）を配置している。尚、レンズアレイ５０の詳細な構成については後述する。
【００２６】
ドライブＩＣは制御部を構成し、画像データに基づいて走査ヘッド１９Ｋの制御信号を発生し、制御信号に従って所定の光量でＬＥＤ素子を発光させる。そして、ＬＥＤ素子４３から出射した光線は、レンズアレイ５０に入射し、レンズアレイ５０を通過して感光体ドラム２２Ｋ上に結像し、像が感光体ドラム２２Ｋ上に形成される。また走査ヘッド１９Ｋの上部（出射側）にはカバーガラス４４を取り付けている。
【００２７】
図３は、画像読取装置であるイメージセンサ１６の構成を示す説明図である。イメージセンサ１６は、原稿台１２上に載置された原稿の画像、またはＡＤＦ１３によって給紙された原稿の画像を、操作パネル１４の操作に従って読み取る。イメージセンサ１６は、主走査方向に配置された１次元のセンサであり、筐体４５を有する。筐体４５は基板４６上に配置され、筐体４５の原稿台１２側の上面には、原稿の方向に光を照射する２つのＬＥＤライン照明装置４７，４８を主走査方向（図の奥行方向）に延びるように設けている。ＬＥＤライン照明装置４７，４８は、ＬＥＤアレイと導光体を備える。尚、光源はＬＥＤに限定されず、蛍光管、キセノン管、冷陰極管又は有機ＥＬ等であってもよい。
【００２８】
筐体４５上部のＬＥＤライン照明装置４７と４８の間には、レンズアレイ５０が支持され、筐体４５の底部にある基板４６には、ＣＣＤやＣＭＯＳなどで構成されるセンサ４９が実装されている。ＬＥＤライン照明装置４７，４８は原稿台１２上の原稿の画像読み取り位置を照射し、画像読み取り位置で反射した光は、レンズアレイ５０に入射する。レンズアレイ５０は、正立等倍レンズとして機能する。レンズアレイ５０に入射した光は、レンズアレイ５０の出射面から出射され、センサ４９上に結像する。結像した光は、センサ４９によって電気信号に変換され、電気信号は、基板４６のメモリ部（図示せず）に転送される。
【００２９】
次に、レンズアレイ５０（結像素子アレイ）の構成について説明する。図４は、本実施形態において使用されるレンズアレイ５０の構成図であり、図４（ａ）はレンズアレイ５０の上面図、図４（ｂ）はレンズアレイ５０の副走査方向での断面図、図４（ｃ）はレンズアレイ５０の主走査方向での断面図である。
【００３０】
図４（ａ）〜（ｃ）に示されるように、レンズアレイ５０は、同一形状の第１のレンズ５１および第２のレンズ５２がそれぞれ対向して配置され、各レンズ５１、５２の入射面と、出射面上に、レンズ素子（今後、入射面５３、出射面５４、入射面５５、出射面５６上に配置された各レンズ素子と、レンズ５３、レンズ５４、レンズ５５、レンズ５６は同じ意味で使用する）が複数個並ぶことで構成されている。
【００３１】
第１のレンズ５１は、光軸と直交する方向に配列され、物点から入射面５３に入射した光（Ｌ１）をレンズ５３とレンズ５４の対により、それぞれの入射面、出射面のレンズ素子の組み合わせ毎に、集光させる。第２のレンズ５２は、第１のレンズ５１と同一形状で形成され、第１のレンズ５１に対して主走査方向にのびる直線を回転中心として、１８０度反転した状態で光軸と直交する方向に配列され、第１のレンズ５１のレンズ（素子）５３とレンズ(素子)５４により光がそれぞれ集光される位置の光路の下流にレンズ(素子)５５がそれぞれ対向して配置され、入射面５５に入射した光を入射面５５と出射面５６上のレンズ５５、レンズ５６により再度集光させる。
【００３２】
また、第１のレンズの出射面５４の表面には遮光材５７が設けられている。この遮光材５７には、第１のレンズ５１及び第２のレンズ５２のレンズ素子の組合せに対応するアパーチャ（孔）が形成され、第１のレンズ５１の出射面５４から出射する光を各アパーチャ以外の部分で遮光する。そして、遮光材５７により不要な光を遮光された光（Ｌ２）は、第２のレンズ５２の入射面５５及び出射面５６を通り、像面上に、正立等倍像として結像される（図４（ｂ）下側）。
【００３３】
尚、遮光材５７は、第１のレンズ５１のレンズ(素子)５４の周りに、インクを塗布して形成、あるいは、シート状の部材に各レンズ素子に対応するアパーチャ（孔）を設けたものを出射面５４に対して位置決めし、接着されたものである。
【００３４】
図５は、本実施形態においてレンズアレイ５０に入射後、レンズアレイから出射される光束の断面図であり、図５（a）は、光線の副走査方向における断面図、図５（ｂ）は主走査方向における断面図である。図５（a）及び図５（ｂ）には、光軸上にある点Ｐ１から光線が出ている時と、所定の高さの点Ｐ２から出ている時の光束をそれぞれ記載しており、物点での光軸からのずれと、像面での像の光軸からのずれが、同じ走査方向で、同じ量であることを示している。これは、レンズアレイ５０が、主走査方向及び副走査方向において、正立等倍光学系として機能していることを示している。
【００３５】
図６は、本実施形態においてレンズアレイ５０を像面側から見た場合の説明図である。ここでは、物点から出た光が、第２のレンズ５２の出射面５６から出射する様子を、像面から見たときの光束の様子を示しており、第１のレンズ５１の入射面及び第２のレンズ５２の副走査方向のの出射面のレンズ幅は、主走査方向と副走査方向の光束の幅がほぼ同じになるように決められている。
【００３６】
例えば、光量むらを、実用上問題無いレベルに抑えるには、主走査方向のレンズ群の、最低、３つ、主走査方向像高によっては、２つが通過するような光学配置とする。この場合、主走査方向と、副走査方向の光束の幅をほぼ同じとするためには、第１のレンズ５１の入射面側又は第２のレンズ５２の出射面側の副走査方向におけるレンズ幅を主走査方向レンズピッチの３倍に設定すれば良い。
【００３７】
したがって、本実施形態によれば、以下のような効果が奏される。
【００３８】
（１）物点から出た光線が出射する主走査方向と副走査方向の、第２のレンズ５２の出射面５６上で光線の一番外側に位置する２点間の距離が、主走査方向と副走査方向とで、ほぼ同じとなっているため、像面に向かう最外郭光の主光線に対する角度を同じとすることができ、物体面や像面が設計値からずれてしまった場合でも、主走査方向及び副走査方向の焦点深度や被写界深度を同等にでき、ＣＩＳによる入力画像やＬＥＤ走査ヘッドによる出力画像を見るユーザに違和感を感じさせないようにすることができる。
【００３９】
（２）レンズアレイは、１つの光線が通る、レンズ素子相互間の光軸がずれると、結像特性や、光量、光量むらが大きく劣化する。第１のレンズ５１のレンズ５３及びレンズ５４、第２のレンズ５２のレンズ５５及びレンズ５６は、型の精度に基づいて主走査方向と副走査方向の位置精度が決まるため、第１のレンズ５１の入射面、出射面の各レンズ素子と第２のレンズ５２の入射面、出射面の各レンズ素子の主走査方向、副走査方向の相対位置精度は、それぞれ、精度良く設定できる。
【００４０】
（３）上記のように、第１のレンズ５１及び第２のレンズ５２が同一形状であって、第２のレンズ５２を主走査方向にのびる軸を回転中心として、１８０度回転した姿勢で、第１のレンズ５１に対向配置されることで、各レンズ素子（５３，５４，５５，５６）の絶対位置精度を確保しなくとも、第１のレンズ５１上の各レンズ（素子）と、第２のレンズ５２上のレンズ（素子）は、同じ様にすれる。このため、第１のレンズ５１の入射面５３及び出射面５４並びに第２のレンズ５２のレンズ５５及び出射面５６上の各レンズ素子の光軸を主走査方向、副走査方向に相対位置ずれ無く、配置することができる。
【００４１】
（４）第１のレンズ５１の入射面５３の外周は、直線ではなく、光量むらが最少になるように曲面形状となっている。また、全面がレンズ面になっているため、入射面５３に不要な光が入るのを防止している。
【００４２】
（５）第１のレンズ５１の入射面５３を通過した光の内、出射面５４側に設けられた遮光材５７を通過した光（Ｌ２）が全て像面に到達するため、第１のレンズ５１と、第２のレンズ５２が偏芯して配置された場合でも、光量損失、および、光量むらの劣化量を小さく抑えることができる。
【００４３】
＜実施形態２＞
図７は、本実施形態において使用されるレンズアレイの構成図であり、図７（ａ）はレンズアレイ５０の上面図、図７（ｂ）はレンズアレイ５０の副走査方向での断面図、図７（ｃ）はレンズアレイ５０の主走査方向での断面図である。
【００４４】
図７（ａ）〜（ｃ）に示されるように、本実施形態におけるレンズアレイ５０は実施形態１と比較して、第２のレンズ５２の入射面５５の表面に遮光材５８が設けられている点が異なっている。また、第２のレンズ５２の入射面５５側の遮光材５８に形成されたアパーチャの直径は、第１のレンズ５１の出射面５４側の遮光材５７に形成されたアパーチャの直径よりも大きく形成されている。尚、遮光材５８は、遮光材５７と同様に、第２のレンズ５２のレンズ５５の周りに、インクを塗布して形成、あるいは、シート状の部材にアパーチャ（孔）を設けたものを入射面５５に対して位置決めし、接着されたものである。正立等倍像を作る場合、それぞれのレンズ素子は、全て、凸レンズになる。凸レンズで、頂点を上にして考えた場合、インクの上面がレンズの頂点に近くなるほど、開口径が小さくなる。第１のレンズ５１と第２のレンズ５２は、同じ形状であるから、レンズ素子の底面部の頂点部からの距離は同じである。これを利用し、インクを塗布する場合は、第２のレンズ５２の入射面側のインク厚を、第１のレンズ５１の出射面側のインク厚よりも薄くする（インク上面を、レンズ頂点から離す）ことで、アパーチャ直径を相対的に大きくしている。
【００４５】
したがって、本実施形態によれば、実施形態１（１）、（２）、（３）、（４）と同様の効果に加えて、第１のレンズ５１と、第２のレンズ５２が偏芯して配置された場合でも、第１のレンズ５１の出射面５４側の遮光材５７でどの光線を通過させるかを決定すると共に、第２のレンズ５２の入射面５５側の遮光材５８では、第１のレンズ５１と、第２のレンズ５２が偏芯して配置されたことにより第２のレンズ５２の入射面で、偏芯が無い場合に、光線が入るべき、正規のレンズ５５の隣のレンズ５５に光線が入ってしまって発生する迷光のカットが可能となるという効果を奏する。その上で、第１のレンズ５１と第２のレンズ５２において、主走査方向、副走査方向での偏芯があっても、アパーチャの半径差までの偏芯では、光線が遮光されないという効果を奏する。
【００４６】
＜実施形態３＞
図８は、本実施形態において使用されるレンズアレイ５０の構成図であり、図８（ａ）はレンズアレイ５０の上面図、図８（ｂ）はレンズアレイ５０の副走査方向での断面図、図８（ｃ）はレンズアレイ５０の主走査方向での断面図である。
【００４７】
図８（ａ）〜（ｃ）に示されるように、本実施形態におけるレンズアレイ５０は実施形態２と比較して、物点側、すなわち、第１のレンズ５１の入射面５３の近傍に、入射面５３と離間して遮光材５９が設けられている点が異なっている。この遮光材５９には、第１のレンズ５１の入射面５３におけるレンズアレイピッチ周期で副走査方向の幅が変化するスリットが形成されている。尚、遮光材５９は第１のレンズ５１の入射面５３と非接触であるため、シート状の部材から切り出して形成すると好適である。
【００４８】
また、本実施形態では、スリットを有する遮光材５９が設けられているが、スリットの幅は、物点から出た光が、第２のレンズ５２の出射面５６から出射する際、図５で示したように、主走査方向と副走査方向の光束の幅がほぼ同じになるように決められている。尚、第２のレンズ５２の出射面５６側にスリットを有する遮光材を設けて、そのスリット幅を調整することにより、主走査方向と副走査方向の光束の幅がほぼ同じになるようにしても良い。
【００４９】
例えば、光量むらを、実用上問題無いレベルに抑えるには、実施形態１の場合と同様に、主走査方向のレンズ群の、最低、３つ、主走査方向像高によっては、２つが通過するような光学配置とする。この場合、主走査方向と副走査方向の光束の幅がほぼ同じとなるように、副走査方向のスリット幅を主走査方向のレンズピッチの３倍に設定すれば良い。
【００５０】
したがって、本実施形態によれば、実施形態２と同様の効果に加えて、以下のような効果が奏される。
【００５１】
（１）第１のレンズ５１のレンズ５３副走査方向端部において、レンズエッジ部で発生する迷光をカットできる。
【００５２】
（２）第１のレンズ５１及び第２のレンズ５２のレンズ幅を予め調整した後においても、主走査方向と副走査方向の光束の幅をスリット幅の調整することによって、出力画像のぶれを減少させたレンズアレイ５０を形成することが可能となる。
【００５３】
＜実施形態４＞
図９は、本実施形態において使用されるレンズアレイ５０の構成図であり、図９（ａ）はレンズアレイ５０の上面図、図９（ｂ）はレンズアレイ５０の副走査方向での断面図、図９（ｃ）はレンズアレイ５０の主走査方向での断面図である。
【００５４】
図９（ａ）〜（ｃ）に示されるように、本実施形態におけるレンズアレイ５０は実施形態３と比較して、第１のレンズ５１の入射面５３の近傍に設けられている遮光材６０の形状が異なっている。すなわち、第１のレンズ５１の入射面５３近傍の遮光材６０は、入射面５３におけるレンズアレイピッチ周期で副走査方向の幅が変化するスリット部と、物点から第１のレンズ５１の入射面５３におけるレンズ素子間の境界へ入射する光を遮光する境界遮光部と、を有している。
【００５５】
したがって、本実施形態によれば、実施形態３と同様の効果に加えて、第１のレンズ５１の入射面５３に配置されたレンズ素子間の境界へ入射する迷光の更なるカットが可能となる効果を奏する。
【００５６】
＜実施形態５＞
図１０は、実施形態５において使用されるレンズアレイの構成図であり、図１０（ａ）はレンズアレイ５０の上面図、図１０（ｂ）はレンズアレイ５０の副走査方向での断面図、図１０（ｃ）はレンズアレイ５０の主走査方向での断面図である。図１０（ａ）〜（ｃ）に示されるように、実施形態５と同様に、第１のレンズ５１の入射面５３の表面にはレンズ５３境界部に遮光材６２が設けられ、更に入射面５３と離間して物点Ｐ１側に、スリットを有する遮光材が設けられている。尚、遮光材６２は、第１のレンズ５１のレンズ５３間の境界へ入射する光をカットするために、インクの塗布によってレンズ素子境界にのみ設けられている。
【００５７】
＜変形例＞
図１１は、実施形態５の変形例において使用されるレンズアレイの構成図であり、図１１（ａ）はレンズアレイ５０の上面図、図１１（ｂ）はレンズアレイ５０の副走査方向での断面図、図１１（ｃ）はレンズアレイ５０の主走査方向での断面図である。図１１（ａ）〜（ｃ）に示されるように、図１０に示したレンズアレイ５０に対して、第２のレンズ５２の出射面５６の表面には、レンズ５６の境界に、遮光材６３が追加されている。遮光材６３は、インクの塗布によってレンズ境界にのみ設けられている。そして、遮光材６３を設けたことにより、第２のレンズ５２の出射面５６において隣接する他の第２のレンズ５２のレンズ素子５６に入ってしまった光が、像面方向に進むことを防止できる効果を奏する。更に、第２のレンズ５２の出射面５６の近傍には、第１のレンズ５１の入射面５３側と同様に、スリットを有する遮光材６４が設けられており、迷光の削減能力が強化されている。この場合、副走査方向の出射面での光線の幅は、スリット５９、または、スリット６４の開口部幅で決めることができる。
【符号の説明】
【００５８】
１９（１９Ｙ，１９Ｍ，１９Ｃ，１９Ｋ）…走査ヘッド
２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋ…画像形成部
２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋ…感光体ドラム（像担持体）
４３…発光素子
４７，４８…照明装置
４９…センサ
５０…レンズアレイ（結像素子アレイ）
５１…第１のレンズ
５２…第２のレンズ
５３…第１のレンズの入射面
５４…第１のレンズの出射面
５５…第２のレンズの入射面
５６…第２のレンズの出射面
５７，５８，５９，６０，６１，６２，６３,６４…遮光材
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、レンズアレイ及びこれを用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スキャナ等の読取装置や、プリンタ、複写機、複合機（ＭＦＰ）等の画像形成装置では、ＬＥＤ等の発光素子と複数のレンズを配列したレンズアレイを用いて原稿の画像をイメージセンサに結像して原稿画像を読み取るようにしている。また、ＬＥＤ等の発光素子とレンズアレイを用いて、レンズアレイを介してＬＥＤからの光線を感光体ドラム上に結像し、感光体ドラム上に像を形成（露光）するようにしている。レンズアレイとしては、複数枚のレンズとアパーチャを組み合わせたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−８３５７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
１次元配置のレンズアレイでは、副走査方向の焦点深度や、被写界深度が主走査方向に比べ深く、物体面や像面が設計値からずれた際に、ぼけ方が主走査方向と、副走査方向で異なり、レンズアレイを用いたＣＩＳでのスキャン画像やＬＥＤ走査ヘッドでの出力画像を見るユーザに違和感を感じさせてしまうという問題があった。
【０００５】
また、主走査方向に、１列にレンズ面を並べたレンズアレイにおいて、主走査方向のレンズ素子間ピッチよりも、副走査方向におけるレンズ面の直径を大きくすることで、ＭＴＦや、光量の改善及び場所による変動などを抑える技術が開示されている。しかし、主走査方向及び副走査方向において、物体面や像面が設計値からずれた際の特性（解像度）のバランスを考慮したものではないため、レンズアレイを用いたＣＩＳでのスキャン画像やＬＥＤ走査ヘッドでの出力画像でも同様の問題が生じていた。
【０００６】
そこで、本発明は、上記従来技術の問題に鑑み、物体面や像面が設計値からずれた場合でも主走査方向及び副走査方向での焦点深度や被写界深度を同等に維持できるレンズアレイ及びこれを用いた画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一実施形態に係るレンズアレイは、光軸と直交する方向に配列され、物点から入射面に入射した光を出射面により集光させる複数のレンズ素子を有する第１のレンズと、第１のレンズと同一形状に形成され、第１のレンズに対して１８０度反転した状態で光軸と直交する方向に配列され、第１のレンズに配置された各レンズ素子により光が集光される位置の光路の下流に入射面が配置され、入射面に入射した光を出射面により再度集光させる複数のレンズ素子を有する第２のレンズと、を備え、物点からの光が第１のレンズの入射面に入射され、第２のレンズの出射面から出射される際に、第２のレンズの出射面上での出射位置が最も外側である２点間の距離が主走査方向と副走査方向とで略同一になるように形成されている。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態１に係る画像形成装置の構成図。
【図２】実施形態１における画像形成部の一部を拡大して示す構成図。
【図３】実施形態１における画像読取装置（イメージセンサ）の構成図。
【図４】実施形態１において使用されるレンズアレイの構成図。
【図５】実施形態１においてレンズアレイに入射後、レンズアレイから出射される光束の断面図。
【図６】実施形態１においてレンズアレイを像面側から見た場合の説明図。
【図７】実施形態２において使用されるレンズアレイの構成図。
【図８】実施形態３において使用されるレンズアレイの構成図。
【図９】実施形態４において使用されるレンズアレイの構成図。
【図１０】実施形態５において使用されるレンズアレイの構成図。
【図１１】実施形態５の変形例において使用されるレンズアレイの構成図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、発明を実施するための実施形態について、図面を参照して説明する。尚、各図において同一箇所については同一の符号を付す。
【００１０】
＜実施形態１＞
図１は、本実施形態に係る画像形成装置の構成図である。図１において、画像形成装置１０は、例えば複合機であるＭＦＰ（Multi-Function Peripherals）や、プリンタ、複写機等である。以下の説明ではＭＦＰを例に説明する。
【００１１】
ＭＦＰ１０の本体１１の上部には透明ガラスの原稿台１２があり、原稿台１２上には自動原稿搬送部（ＡＤＦ）１３を開閉自在に設けている。また本体１１の上部には操作パネル１４を設けている。操作パネル１４は、各種のキーとタッチパネル式の表示部を有している。
【００１２】
本体１１内のＡＤＦ１３の下部には、読取装置であるスキャナ部１５を設けている。スキャナ部１５は、ＡＤＦ１３によって送られる原稿または原稿台上に置かれた原稿を読み取って画像データを生成するもので、密着型イメージセンサ１６（以下、単にイメージセンサと呼ぶ）を備えている。イメージセンサ１６は、主走査方向（図１では奥行方向）に配置されている。
【００１３】
イメージセンサ１６は、原稿台１２に載置された原稿の画像を読み取る場合は原稿台１２に沿って移動しながら、原稿画像を１ライン分ずつ読み取る。これを原稿サイズ全体にわたって実行し１ページ分の原稿の読み取りを行う。またＡＤＦ１３によって送られる原稿の画像を読み取る場合、イメージセンサ１６は、固定位置（図示の位置）にある。
【００１４】
さらに本体１１内の中央部にはプリンタ部１７を有し、本体１１の下部には、各種サイズの用紙を収容する複数のカセット１８を備えている。プリンタ部１７は、感光体ドラムと、露光装置としてＬＥＤを含む走査ヘッド１９を有し、走査ヘッド１９からの光線によって感光体を走査して画像を生成する。
【００１５】
プリンタ部１７は、スキャナ部１５で読み取った画像データや、ＰＣ（Personal Computer）などで作成された画像データを処理して用紙に画像を形成する（詳細は後述）。プリンタ部１７は、例えばタンデム方式によるカラーレーザプリンタであり、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像形成部２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋを含む。画像形成部２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋは、中間転写ベルト２１の下側に、上流から下流側に沿って並列に配置している。また、走査ヘッド１９も画像形成部２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋに対応した複数の走査ヘッド１９Ｙ、１９Ｍ、１９Ｃ、１９Ｋを有している。
【００１６】
図２は、画像形成部２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋのうち、画像形成部２０Ｋを拡大して示す構成図である。尚、以下の説明において各画像形成部２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋは同じ構成であるため、画像形成部２０Ｋを代表にして説明する。
【００１７】
図２に示すように、画像形成部２０Ｋは、像担持体である感光体ドラム２２Ｋを有する。感光体ドラム２２Ｋの周囲には、回転方向ｔに沿って帯電チャージャ２３Ｋ、現像器２４Ｋ、１次転写ローラ２５Ｋ、クリーナ２６Ｋ、ブレード２７Ｋ等を配置している。感光体ドラム２２Ｋの露光位置には、走査ヘッド１９Ｋから光を照射し、感光体ドラム２２Ｋ上に静電潜像を形成する。
【００１８】
画像形成部２０Ｋの帯電チャージャ２３Ｋは、感光体ドラム２２Ｋの表面を一様に全面帯電する。現像器２４Ｋは、現像バイアスが印加される現像ローラ２４ａによりブラックのトナー及びキャリアを含む二成分現像剤を感光体ドラム２２Ｋに供給する。クリーナ２６Ｋは、ブレード２７Ｋを用いて感光体ドラム２２Ｋ表面の残留トナーを除去する。
【００１９】
また図１に示すように、画像形成部２０Ｙ〜２０Ｋの上部には、現像器２４Ｙ〜２４Ｋにトナーを供給するトナーカートリッジ２８を設けている。トナーカートリッジ２８は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナーカートリッジを含む。
【００２０】
中間転写ベルト２１は、循環的に移動する。中間転写ベルト２１は、駆動ローラ３１及び従動ローラ３２に張架される。また中間転写ベルト２１は感光体ドラム２２Ｙ〜２２Ｋに対向して接触している。中間転写ベルト２１の感光体ドラム２２Ｋに対向する位置には、１次転写ローラ２５Ｋにより１次転写電圧が印加され、感光体ドラム２２Ｋ上のトナー像を中間転写ベルト２１に１次転写する。
【００２１】
中間転写ベルト２１を張架する駆動ローラ３１には、２次転写ローラ３３を対向して配置している。駆動ローラ３１と２次転写ローラ３３間を用紙Ｓが通過する際に、２次転写ローラ３３により２次転写電圧が用紙Ｓに印加される。そして中間転写ベルト２１上のトナー像を用紙Ｓに２次転写する。中間転写ベルト２１の従動ローラ３２付近には、ベルトクリーナ３４を設けている。
【００２２】
また、図１で示すように、給紙カセット１８から２次転写ローラ３３に至る間には、給紙カセット１８内から取り出した用紙Ｓを搬送する搬送ローラ３５を設けている。さらに２次転写ローラ３３の下流には定着器３６を設けている。また定着器３６の下流には搬送ローラ３７を設けている。搬送ローラ３７は用紙Ｓを排紙部３８に排出する。
【００２３】
さらに、定着器３６の下流には、反転搬送路３９を設けている。反転搬送路３９は、用紙Ｓを反転させて２次転写ローラ３３の方向に導くもので、両面印刷を行う際に使用する。
【００２４】
次に、図２を参照して走査ヘッド１９Ｋ走査ヘッド１９の構成を説明する。走査ヘッド１９Ｋは、感光体ドラム２２Ｋと対向し露光装置として機能する。感光体ドラム２２Ｋは、予め設定した回転速度で回転し、表面に電荷を蓄えることができ、走査ヘッド１９Ｋからの光を感光体ドラム２２Ｋに照射して露光し、感光体ドラム２２Ｋの表面に静電潜像を形成する。
【００２５】
走査ヘッド１９Ｋは、レンズアレイ５０を有し、レンズアレイ５０は保持部材４１に支持されている。また、保持部材４１の底部には支持体４２を有し、支持体４２には、発光素子であるＬＥＤ素子４３を配置している。ＬＥＤ素子４３は主走査方向に直線状に等間隔で設けている。また、支持体４２にはＬＥＤ素子４３の発光を制御するドライバＩＣを含む基板（図示せず）を配置している。尚、レンズアレイ５０の詳細な構成については後述する。
【００２６】
ドライブＩＣは制御部を構成し、画像データに基づいて走査ヘッド１９Ｋの制御信号を発生し、制御信号に従って所定の光量でＬＥＤ素子を発光させる。そして、ＬＥＤ素子４３から出射した光線は、レンズアレイ５０に入射し、レンズアレイ５０を通過して感光体ドラム２２Ｋ上に結像し、像が感光体ドラム２２Ｋ上に形成される。また走査ヘッド１９Ｋの上部（出射側）にはカバーガラス４４を取り付けている。
【００２７】
図３は、画像読取装置であるイメージセンサ１６の構成を示す説明図である。イメージセンサ１６は、原稿台１２上に載置された原稿の画像、またはＡＤＦ１３によって給紙された原稿の画像を、操作パネル１４の操作に従って読み取る。イメージセンサ１６は、主走査方向に配置された１次元のセンサであり、筐体４５を有する。筐体４５は基板４６上に配置され、筐体４５の原稿台１２側の上面には、原稿の方向に光を照射する２つのＬＥＤライン照明装置４７，４８を主走査方向（図の奥行方向）に延びるように設けている。ＬＥＤライン照明装置４７，４８は、ＬＥＤアレイと導光体を備える。尚、光源はＬＥＤに限定されず、蛍光管、キセノン管、冷陰極管又は有機ＥＬ等であってもよい。
【００２８】
筐体４５上部のＬＥＤライン照明装置４７と４８の間には、レンズアレイ５０が支持され、筐体４５の底部にある基板４６には、ＣＣＤやＣＭＯＳなどで構成されるセンサ４９が実装されている。ＬＥＤライン照明装置４７，４８は原稿台１２上の原稿の画像読み取り位置を照射し、画像読み取り位置で反射した光は、レンズアレイ５０に入射する。レンズアレイ５０は、正立等倍レンズとして機能する。レンズアレイ５０に入射した光は、レンズアレイ５０の出射面から出射され、センサ４９上に結像する。結像した光は、センサ４９によって電気信号に変換され、電気信号は、基板４６のメモリ部（図示せず）に転送される。
【００２９】
次に、レンズアレイ５０（結像素子アレイ）の構成について説明する。図４は、本実施形態において使用されるレンズアレイ５０の構成図であり、図４（ａ）はレンズアレイ５０の上面図、図４（ｂ）はレンズアレイ５０の副走査方向での断面図、図４（ｃ）はレンズアレイ５０の主走査方向での断面図である。
【００３０】
図４（ａ）〜（ｃ）に示されるように、レンズアレイ５０は、同一形状の第１のレンズ５１および第２のレンズ５２がそれぞれ対向して配置され、各レンズ５１、５２の入射面と、出射面上に、レンズ素子（今後、入射面５３、出射面５４、入射面５５、出射面５６上に配置された各レンズ素子と、レンズ５３、レンズ５４、レンズ５５、レンズ５６は同じ意味で使用する）が複数個並ぶことで構成されている。
【００３１】
第１のレンズ５１は、光軸と直交する方向に配列され、物点から入射面５３に入射した光（Ｌ１）をレンズ５３とレンズ５４の対により、それぞれの入射面、出射面のレンズ素子の組み合わせ毎に、集光させる。第２のレンズ５２は、第１のレンズ５１と同一形状で形成され、第１のレンズ５１に対して主走査方向にのびる直線を回転中心として、１８０度反転した状態で光軸と直交する方向に配列され、第１のレンズ５１のレンズ（素子）５３とレンズ(素子)５４により光がそれぞれ集光される位置の光路の下流にレンズ(素子)５５がそれぞれ対向して配置され、入射面５５に入射した光を入射面５５と出射面５６上のレンズ５５、レンズ５６により再度集光させる。
【００３２】
また、第１のレンズの出射面５４の表面には遮光材５７が設けられている。この遮光材５７には、第１のレンズ５１及び第２のレンズ５２のレンズ素子の組合せに対応するアパーチャ（孔）が形成され、第１のレンズ５１の出射面５４から出射する光を各アパーチャ以外の部分で遮光する。そして、遮光材５７により不要な光を遮光された光（Ｌ２）は、第２のレンズ５２の入射面５５及び出射面５６を通り、像面上に、正立等倍像として結像される（図４（ｂ）下側）。
【００３３】
尚、遮光材５７は、第１のレンズ５１のレンズ(素子)５４の周りに、インクを塗布して形成、あるいは、シート状の部材に各レンズ素子に対応するアパーチャ（孔）を設けたものを出射面５４に対して位置決めし、接着されたものである。
【００３４】
図５は、本実施形態においてレンズアレイ５０に入射後、レンズアレイから出射される光束の断面図であり、図５（a）は、光線の副走査方向における断面図、図５（ｂ）は主走査方向における断面図である。図５（a）及び図５（ｂ）には、光軸上にある点Ｐ１から光線が出ている時と、所定の高さの点Ｐ２から出ている時の光束をそれぞれ記載しており、物点での光軸からのずれと、像面での像の光軸からのずれが、同じ走査方向で、同じ量であることを示している。これは、レンズアレイ５０が、主走査方向及び副走査方向において、正立等倍光学系として機能していることを示している。
【００３５】
図６は、本実施形態においてレンズアレイ５０を像面側から見た場合の説明図である。ここでは、物点から出た光が、第２のレンズ５２の出射面５６から出射する様子を、像面から見たときの光束の様子を示しており、第１のレンズ５１の入射面及び第２のレンズ５２の副走査方向のの出射面のレンズ幅は、主走査方向と副走査方向の光束の幅がほぼ同じになるように決められている。
【００３６】
例えば、光量むらを、実用上問題無いレベルに抑えるには、主走査方向のレンズ群の、最低、３つ、主走査方向像高によっては、２つが通過するような光学配置とする。この場合、主走査方向と、副走査方向の光束の幅をほぼ同じとするためには、第１のレンズ５１の入射面側又は第２のレンズ５２の出射面側の副走査方向におけるレンズ幅を主走査方向レンズピッチの３倍に設定すれば良い。
【００３７】
したがって、本実施形態によれば、以下のような効果が奏される。
【００３８】
（１）物点から出た光線が出射する主走査方向と副走査方向の、第２のレンズ５２の出射面５６上で光線の一番外側に位置する２点間の距離が、主走査方向と副走査方向とで、ほぼ同じとなっているため、像面に向かう最外郭光の主光線に対する角度を同じとすることができ、物体面や像面が設計値からずれてしまった場合でも、主走査方向及び副走査方向の焦点深度や被写界深度を同等にでき、ＣＩＳによる入力画像やＬＥＤ走査ヘッドによる出力画像を見るユーザに違和感を感じさせないようにすることができる。
【００３９】
（２）レンズアレイは、１つの光線が通る、レンズ素子相互間の光軸がずれると、結像特性や、光量、光量むらが大きく劣化する。第１のレンズ５１のレンズ５３及びレンズ５４、第２のレンズ５２のレンズ５５及びレンズ５６は、型の精度に基づいて主走査方向と副走査方向の位置精度が決まるため、第１のレンズ５１の入射面、出射面の各レンズ素子と第２のレンズ５２の入射面、出射面の各レンズ素子の主走査方向、副走査方向の相対位置精度は、それぞれ、精度良く設定できる。
【００４０】
（３）上記のように、第１のレンズ５１及び第２のレンズ５２が同一形状であって、第２のレンズ５２を主走査方向にのびる軸を回転中心として、１８０度回転した姿勢で、第１のレンズ５１に対向配置されることで、各レンズ素子（５３，５４，５５，５６）の絶対位置精度を確保しなくとも、第１のレンズ５１上の各レンズ（素子）と、第２のレンズ５２上のレンズ（素子）は、同じ様にすれる。このため、第１のレンズ５１の入射面５３及び出射面５４並びに第２のレンズ５２のレンズ５５及び出射面５６上の各レンズ素子の光軸を主走査方向、副走査方向に相対位置ずれ無く、配置することができる。
【００４１】
（４）第１のレンズ５１の入射面５３の外周は、直線ではなく、光量むらが最少になるように曲面形状となっている。また、全面がレンズ面になっているため、入射面５３に不要な光が入るのを防止している。
【００４２】
（５）第１のレンズ５１の入射面５３を通過した光の内、出射面５４側に設けられた遮光材５７を通過した光（Ｌ２）が全て像面に到達するため、第１のレンズ５１と、第２のレンズ５２が偏芯して配置された場合でも、光量損失、および、光量むらの劣化量を小さく抑えることができる。
【００４３】
＜実施形態２＞
図７は、本実施形態において使用されるレンズアレイの構成図であり、図７（ａ）はレンズアレイ５０の上面図、図７（ｂ）はレンズアレイ５０の副走査方向での断面図、図７（ｃ）はレンズアレイ５０の主走査方向での断面図である。
【００４４】
図７（ａ）〜（ｃ）に示されるように、本実施形態におけるレンズアレイ５０は実施形態１と比較して、第２のレンズ５２の入射面５５の表面に遮光材５８が設けられている点が異なっている。また、第２のレンズ５２の入射面５５側の遮光材５８に形成されたアパーチャの直径は、第１のレンズ５１の出射面５４側の遮光材５７に形成されたアパーチャの直径よりも大きく形成されている。尚、遮光材５８は、遮光材５７と同様に、第２のレンズ５２のレンズ５５の周りに、インクを塗布して形成、あるいは、シート状の部材にアパーチャ（孔）を設けたものを入射面５５に対して位置決めし、接着されたものである。正立等倍像を作る場合、それぞれのレンズ素子は、全て、凸レンズになる。凸レンズで、頂点を上にして考えた場合、インクの上面がレンズの頂点に近くなるほど、開口径が小さくなる。第１のレンズ５１と第２のレンズ５２は、同じ形状であるから、レンズ素子の底面部の頂点部からの距離は同じである。これを利用し、インクを塗布する場合は、第２のレンズ５２の入射面側のインク厚を、第１のレンズ５１の出射面側のインク厚よりも薄くする（インク上面を、レンズ頂点から離す）ことで、アパーチャ直径を相対的に大きくしている。
【００４５】
したがって、本実施形態によれば、実施形態１（１）、（２）、（３）、（４）と同様の効果に加えて、第１のレンズ５１と、第２のレンズ５２が偏芯して配置された場合でも、第１のレンズ５１の出射面５４側の遮光材５７でどの光線を通過させるかを決定すると共に、第２のレンズ５２の入射面５５側の遮光材５８では、第１のレンズ５１と、第２のレンズ５２が偏芯して配置されたことにより第２のレンズ５２の入射面で、偏芯が無い場合に、光線が入るべき、正規のレンズ５５の隣のレンズ５５に光線が入ってしまって発生する迷光のカットが可能となるという効果を奏する。その上で、第１のレンズ５１と第２のレンズ５２において、主走査方向、副走査方向での偏芯があっても、アパーチャの半径差までの偏芯では、光線が遮光されないという効果を奏する。
【００４６】
＜実施形態３＞
図８は、本実施形態において使用されるレンズアレイ５０の構成図であり、図８（ａ）はレンズアレイ５０の上面図、図８（ｂ）はレンズアレイ５０の副走査方向での断面図、図８（ｃ）はレンズアレイ５０の主走査方向での断面図である。
【００４７】
図８（ａ）〜（ｃ）に示されるように、本実施形態におけるレンズアレイ５０は実施形態２と比較して、物点側、すなわち、第１のレンズ５１の入射面５３の近傍に、入射面５３と離間して遮光材５９が設けられている点が異なっている。この遮光材５９には、第１のレンズ５１の入射面５３におけるレンズアレイピッチ周期で副走査方向の幅が変化するスリットが形成されている。尚、遮光材５９は第１のレンズ５１の入射面５３と非接触であるため、シート状の部材から切り出して形成すると好適である。
【００４８】
また、本実施形態では、スリットを有する遮光材５９が設けられているが、スリットの幅は、物点から出た光が、第２のレンズ５２の出射面５６から出射する際、図５で示したように、主走査方向と副走査方向の光束の幅がほぼ同じになるように決められている。尚、第２のレンズ５２の出射面５６側にスリットを有する遮光材を設けて、そのスリット幅を調整することにより、主走査方向と副走査方向の光束の幅がほぼ同じになるようにしても良い。
【００４９】
例えば、光量むらを、実用上問題無いレベルに抑えるには、実施形態１の場合と同様に、主走査方向のレンズ群の、最低、３つ、主走査方向像高によっては、２つが通過するような光学配置とする。この場合、主走査方向と副走査方向の光束の幅がほぼ同じとなるように、副走査方向のスリット幅を主走査方向のレンズピッチの３倍に設定すれば良い。
【００５０】
したがって、本実施形態によれば、実施形態２と同様の効果に加えて、以下のような効果が奏される。
【００５１】
（１）第１のレンズ５１のレンズ５３副走査方向端部において、レンズエッジ部で発生する迷光をカットできる。
【００５２】
（２）第１のレンズ５１及び第２のレンズ５２のレンズ幅を予め調整した後においても、主走査方向と副走査方向の光束の幅をスリット幅の調整することによって、出力画像のぶれを減少させたレンズアレイ５０を形成することが可能となる。
【００５３】
＜実施形態４＞
図９は、本実施形態において使用されるレンズアレイ５０の構成図であり、図９（ａ）はレンズアレイ５０の上面図、図９（ｂ）はレンズアレイ５０の副走査方向での断面図、図９（ｃ）はレンズアレイ５０の主走査方向での断面図である。
【００５４】
図９（ａ）〜（ｃ）に示されるように、本実施形態におけるレンズアレイ５０は実施形態３と比較して、第１のレンズ５１の入射面５３の近傍に設けられている遮光材６０の形状が異なっている。すなわち、第１のレンズ５１の入射面５３近傍の遮光材６０は、入射面５３におけるレンズアレイピッチ周期で副走査方向の幅が変化するスリット部と、物点から第１のレンズ５１の入射面５３におけるレンズ素子間の境界へ入射する光を遮光する境界遮光部と、を有している。
【００５５】
したがって、本実施形態によれば、実施形態３と同様の効果に加えて、第１のレンズ５１の入射面５３に配置されたレンズ素子間の境界へ入射する迷光の更なるカットが可能となる効果を奏する。
【００５６】
＜実施形態５＞
図１０は、実施形態５において使用されるレンズアレイの構成図であり、図１０（ａ）はレンズアレイ５０の上面図、図１０（ｂ）はレンズアレイ５０の副走査方向での断面図、図１０（ｃ）はレンズアレイ５０の主走査方向での断面図である。図１０（ａ）〜（ｃ）に示されるように、実施形態５と同様に、第１のレンズ５１の入射面５３の表面にはレンズ５３境界部に遮光材６２が設けられ、更に入射面５３と離間して物点Ｐ１側に、スリットを有する遮光材が設けられている。尚、遮光材６２は、第１のレンズ５１のレンズ５３間の境界へ入射する光をカットするために、インクの塗布によってレンズ素子境界にのみ設けられている。
【００５７】
＜変形例＞
図１１は、実施形態５の変形例において使用されるレンズアレイの構成図であり、図１１（ａ）はレンズアレイ５０の上面図、図１１（ｂ）はレンズアレイ５０の副走査方向での断面図、図１１（ｃ）はレンズアレイ５０の主走査方向での断面図である。図１１（ａ）〜（ｃ）に示されるように、図１０に示したレンズアレイ５０に対して、第２のレンズ５２の出射面５６の表面には、レンズ５６の境界に、遮光材６３が追加されている。遮光材６３は、インクの塗布によってレンズ境界にのみ設けられている。そして、遮光材６３を設けたことにより、第２のレンズ５２の出射面５６において隣接する他の第２のレンズ５２のレンズ素子５６に入ってしまった光が、像面方向に進むことを防止できる効果を奏する。更に、第２のレンズ５２の出射面５６の近傍には、第１のレンズ５１の入射面５３側と同様に、スリットを有する遮光材６４が設けられており、迷光の削減能力が強化されている。この場合、副走査方向の出射面での光線の幅は、スリット５９、または、スリット６４の開口部幅で決めることができる。
【符号の説明】
【００５８】
１９（１９Ｙ，１９Ｍ，１９Ｃ，１９Ｋ）…走査ヘッド
２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋ…画像形成部
２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋ…感光体ドラム（像担持体）
４３…発光素子
４７，４８…照明装置
４９…センサ
５０…レンズアレイ（結像素子アレイ）
５１…第１のレンズ
５２…第２のレンズ
５３…第１のレンズの入射面
５４…第１のレンズの出射面
５５…第２のレンズの入射面
５６…第２のレンズの出射面
５７，５８，５９，６０，６１，６２，６３,６４…遮光材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸と直交する主走査方向に１列に配列され、物点から入射面に入射した光を入射面と出射面に配置された各レンズ素子により集光させる複数のレンズ素子を有する第１のレンズと、
前記第１のレンズと同一形状に形成され、前記第１のレンズに対して主走査方向の回転中心軸まわりに、１８０度反転した状態で前記光軸と直交する主走査方向に１列に配列され、前記第１のレンズの入射面と出射面に配置された各レンズ素子により光が集光される位置の光路の下流に入射面が配置され、入射面に入射した光を出射面により再度集光させる複数のレンズ素子を有する第２のレンズと、
を備え、
前記第１レンズの入射面及び、前記第２レンズの出射面に配置されたレンズ素子の副走査方向における幅が主走査方向のレンズピッチよりも大きく、前記物点からの光が前記第１のレンズの入射面に入射され、前記第２のレンズの出射面から出射される際に、前記第２のレンズの出射面上での出射位置が最も外側である２点間の距離が主走査方向と前記副走査方向とで略同一になるように形成されていることを特徴とするレンズアレイ。
【請求項２】
前記第１のレンズ及び前記第２のレンズのレンズ素子に対応するアパーチャが形成され、少なくとも前記第１のレンズの出射面と前記第２のレンズの入射面の間に配置され、入射又は出射する光を前記アパーチャ以外の部分で遮光する遮光材を更に備えることを特徴とする請求項１記載のレンズアレイ。
【請求項３】
前記遮光材は、前記第１のレンズの出射面の表面にのみ設けられていることを特徴とする請求項２記載のレンズアレイ。
【請求項４】
前記遮光材は、前記第１のレンズの出射面及び前記第２のレンズの入射面に対応して設けられており、
前記第２のレンズの入射面側の前記遮光材に形成されたアパーチャの直径は、前記第１のレンズの出射面側の前記遮光材に形成されたアパーチャの直径よりも大きいことを特徴とする請求項２記載のレンズアレイ。
【請求項５】
前記遮光材は、前記第１のレンズの入射面及び出射面並びに前記第２のレンズの入射面に対応して設けられており、
前記第１のレンズの入射面側の前記遮光材は、前記第１のレンズの入射面におけるレンズアレイピッチ周期で副走査方向の幅が変化するスリットが形成されていることを特徴とする請求項２記載のレンズアレイ。
【請求項６】
前記遮光材は、前記第１のレンズまたは前記第２のレンズの表面に塗布されたインクであって、対応する入射面及び出射面ごとに前記インクの厚みを変更し、前記アパーチャの直径が決定されていることを特徴とする請求項４記載のレンズアレイ。
【請求項７】
前記第１のレンズの入射面及び前記第２のレンズの出射面の外周形状は、非直線であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項記載のレンズアレイ。
【請求項８】
光軸と直交する主走査方向に１列に配列され、物点から入射面に入射した光を入射面と出射面に配置された各レンズ素子により集光させる複数のレンズ素子を有する第１のレンズと、
前記第１のレンズと同一形状に形成され、前記第１のレンズに対して主走査方向の回転中心軸まわりに、１８０度反転した状態で前記光軸と直交する主走査方向に１列に配列され、前記第１のレンズの入射面と出射面に配置された各レンズ素子により光が集光される位置の光路の下流に入射面が配置され、入射面に入射した光を出射面により再度集光させる複数のレンズ素子を有する第２のレンズと、
を備え、
前記第１のレンズの入射面と、前記第２のレンズの出射面の副走査方向におけるレンズ素子の幅が、前記主走査方向のレンズアレイピッチの約３倍の長さであることを特徴とするレンズアレイ。
【請求項９】
光軸と直交する主走査方向に１列に配列され、物点から入射面に入射した光を入射面と出射面に配置された各レンズ素子により集光させる複数のレンズ素子を有する第１のレンズと、
前記第１のレンズと同一形状に形成され、前記第１のレンズに対して主走査方向の回転中心軸まわりに、１８０度反転した状態で前記光軸と直交する主走査方向に１列に配列され、前記第１のレンズの入射面と出射面に配置された各レンズ素子により光が集光される位置の光路の下流に入射面が配置され、入射面に入射した光を出射面により再度集光させる複数のレンズ素子を有する第２のレンズと、
前記第１のレンズの入射面又は前記第２のレンズの出射面の近傍に設けられ、副走査方向の光線幅を制限するスリットが形成された遮光材と、
を備え、
前記第１及び第２のレンズの前記副走査方向における前記スリットの幅が、前記主走査方向のレンズアレイピッチの約３倍の長さであることを特徴とするレンズアレイ。
【請求項１０】
原稿の主走査方向に配列されたセンサと、
前記原稿の主走査方向に設け、前記原稿面に光を照射する照明装置と、
光軸と直交する主走査方向に１列に配列され、物点から入射面に入射した光を入射面と出射面に配置された各レンズ素子により集光させる複数のレンズ素子を有する第１のレンズと、
前記第１のレンズと同一形状に形成され、前記第１のレンズに対して主走査方向の回転中心軸まわりに、１８０度反転した状態で前記光軸と直交する主走査方向に１列に配列され、前記第１のレンズの入射面と出射面に配置された各レンズ素子により光が集光される位置の光路の下流に入射面が配置され、入射面に入射した光を出射面により再度集光させる複数のレンズ素子を有する第２のレンズと、を含み、前記第１及び第２のレンズの副走査方向におけるレンズ素子の幅が、前記物点からの光が前記第１のレンズの入射面に入射され、前記第２のレンズの出射面から出射される際に、前記第２のレンズの出射面上での出射位置が最も外側である２点間の距離が主走査方向と前記副走査方向とで略同一になるように形成されているレンズアレイと、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
前記センサによって結像されて生成された画像データに基づいて像担持体の主走査方向に光を照射し、前記像担持体を露光する走査ヘッドと、
前記像担持体に現像剤を供給し、前記像担持体にトナー像を形成する現像器と、
を備えることを特徴とする請求項１０記載の画像形成装置。
【請求項１２】
光を照射する光源と、
光軸と直交する主走査方向に１列に配列され、物点から入射面に入射した光を入射面と出射面に配置された各レンズ素子により集光させる複数のレンズ素子を有する第１のレンズと、
前記第１のレンズと同一形状に形成され、前記第１のレンズに対して主走査方向の回転中心軸まわりに、１８０度反転した状態で前記光軸と直交する主走査方向に１列に配列され、前記第１のレンズの入射面と出射面に配置された各レンズ素子により光が集光される位置の光路の下流に入射面が配置され、入射面に入射した光を出射面により再度集光させる複数のレンズ素子を有する第２のレンズと、を含み、前記第１及び第２のレンズの副走査方向におけるレンズ幅が、前記物点からの光が前記第１のレンズの入射面に入射され、前記第２のレンズの出射面から出射される際に、前記第２のレンズの出射面上での出射位置が最も外側である２点間の距離が主走査方向と前記副走査方向とで略同一になるように形成されているレンズアレイと、
前記レンズアレイを通過した光を照射し、静電潜像を形成する感光体と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１３】
前記遮光材は、前記第１のレンズの入射面及び出射面並びに前記第２のレンズの入射面に対応して設けられており、
前記第１のレンズの入射面側の前記遮光材は、前記第１のレンズの入射面におけるレンズアレイピッチ周期で副走査方向の幅が変化するスリットが形成されていることを特徴とする請求項１０乃至請求項１２のいずれか一項記載の画像形成装置。
【請求項１】
光軸と直交する主走査方向に１列に配列され、物点から入射面に入射した光を入射面と出射面に配置された各レンズ素子により集光させる複数のレンズ素子を有する第１のレンズと、
前記第１のレンズと同一形状に形成され、前記第１のレンズに対して主走査方向の回転中心軸まわりに、１８０度反転した状態で前記光軸と直交する主走査方向に１列に配列され、前記第１のレンズの入射面と出射面に配置された各レンズ素子により光が集光される位置の光路の下流に入射面が配置され、入射面に入射した光を出射面により再度集光させる複数のレンズ素子を有する第２のレンズと、
を備え、
前記第１レンズの入射面及び、前記第２レンズの出射面に配置されたレンズ素子の副走査方向における幅が主走査方向のレンズピッチよりも大きく、前記物点からの光が前記第１のレンズの入射面に入射され、前記第２のレンズの出射面から出射される際に、前記第２のレンズの出射面上での出射位置が最も外側である２点間の距離が主走査方向と前記副走査方向とで略同一になるように形成されていることを特徴とするレンズアレイ。
【請求項２】
前記第１のレンズ及び前記第２のレンズのレンズ素子に対応するアパーチャが形成され、少なくとも前記第１のレンズの出射面と前記第２のレンズの入射面の間に配置され、入射又は出射する光を前記アパーチャ以外の部分で遮光する遮光材を更に備えることを特徴とする請求項１記載のレンズアレイ。
【請求項３】
前記遮光材は、前記第１のレンズの出射面の表面にのみ設けられていることを特徴とする請求項２記載のレンズアレイ。
【請求項４】
前記遮光材は、前記第１のレンズの出射面及び前記第２のレンズの入射面に対応して設けられており、
前記第２のレンズの入射面側の前記遮光材に形成されたアパーチャの直径は、前記第１のレンズの出射面側の前記遮光材に形成されたアパーチャの直径よりも大きいことを特徴とする請求項２記載のレンズアレイ。
【請求項５】
前記遮光材は、前記第１のレンズの入射面及び出射面並びに前記第２のレンズの入射面に対応して設けられており、
前記第１のレンズの入射面側の前記遮光材は、前記第１のレンズの入射面におけるレンズアレイピッチ周期で副走査方向の幅が変化するスリットが形成されていることを特徴とする請求項２記載のレンズアレイ。
【請求項６】
前記遮光材は、前記第１のレンズまたは前記第２のレンズの表面に塗布されたインクであって、対応する入射面及び出射面ごとに前記インクの厚みを変更し、前記アパーチャの直径が決定されていることを特徴とする請求項４記載のレンズアレイ。
【請求項７】
前記第１のレンズの入射面及び前記第２のレンズの出射面の外周形状は、非直線であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項記載のレンズアレイ。
【請求項８】
光軸と直交する主走査方向に１列に配列され、物点から入射面に入射した光を入射面と出射面に配置された各レンズ素子により集光させる複数のレンズ素子を有する第１のレンズと、
前記第１のレンズと同一形状に形成され、前記第１のレンズに対して主走査方向の回転中心軸まわりに、１８０度反転した状態で前記光軸と直交する主走査方向に１列に配列され、前記第１のレンズの入射面と出射面に配置された各レンズ素子により光が集光される位置の光路の下流に入射面が配置され、入射面に入射した光を出射面により再度集光させる複数のレンズ素子を有する第２のレンズと、
を備え、
前記第１のレンズの入射面と、前記第２のレンズの出射面の副走査方向におけるレンズ素子の幅が、前記主走査方向のレンズアレイピッチの約３倍の長さであることを特徴とするレンズアレイ。
【請求項９】
光軸と直交する主走査方向に１列に配列され、物点から入射面に入射した光を入射面と出射面に配置された各レンズ素子により集光させる複数のレンズ素子を有する第１のレンズと、
前記第１のレンズと同一形状に形成され、前記第１のレンズに対して主走査方向の回転中心軸まわりに、１８０度反転した状態で前記光軸と直交する主走査方向に１列に配列され、前記第１のレンズの入射面と出射面に配置された各レンズ素子により光が集光される位置の光路の下流に入射面が配置され、入射面に入射した光を出射面により再度集光させる複数のレンズ素子を有する第２のレンズと、
前記第１のレンズの入射面又は前記第２のレンズの出射面の近傍に設けられ、副走査方向の光線幅を制限するスリットが形成された遮光材と、
を備え、
前記第１及び第２のレンズの前記副走査方向における前記スリットの幅が、前記主走査方向のレンズアレイピッチの約３倍の長さであることを特徴とするレンズアレイ。
【請求項１０】
原稿の主走査方向に配列されたセンサと、
前記原稿の主走査方向に設け、前記原稿面に光を照射する照明装置と、
光軸と直交する主走査方向に１列に配列され、物点から入射面に入射した光を入射面と出射面に配置された各レンズ素子により集光させる複数のレンズ素子を有する第１のレンズと、
前記第１のレンズと同一形状に形成され、前記第１のレンズに対して主走査方向の回転中心軸まわりに、１８０度反転した状態で前記光軸と直交する主走査方向に１列に配列され、前記第１のレンズの入射面と出射面に配置された各レンズ素子により光が集光される位置の光路の下流に入射面が配置され、入射面に入射した光を出射面により再度集光させる複数のレンズ素子を有する第２のレンズと、を含み、前記第１及び第２のレンズの副走査方向におけるレンズ素子の幅が、前記物点からの光が前記第１のレンズの入射面に入射され、前記第２のレンズの出射面から出射される際に、前記第２のレンズの出射面上での出射位置が最も外側である２点間の距離が主走査方向と前記副走査方向とで略同一になるように形成されているレンズアレイと、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
前記センサによって結像されて生成された画像データに基づいて像担持体の主走査方向に光を照射し、前記像担持体を露光する走査ヘッドと、
前記像担持体に現像剤を供給し、前記像担持体にトナー像を形成する現像器と、
を備えることを特徴とする請求項１０記載の画像形成装置。
【請求項１２】
光を照射する光源と、
光軸と直交する主走査方向に１列に配列され、物点から入射面に入射した光を入射面と出射面に配置された各レンズ素子により集光させる複数のレンズ素子を有する第１のレンズと、
前記第１のレンズと同一形状に形成され、前記第１のレンズに対して主走査方向の回転中心軸まわりに、１８０度反転した状態で前記光軸と直交する主走査方向に１列に配列され、前記第１のレンズの入射面と出射面に配置された各レンズ素子により光が集光される位置の光路の下流に入射面が配置され、入射面に入射した光を出射面により再度集光させる複数のレンズ素子を有する第２のレンズと、を含み、前記第１及び第２のレンズの副走査方向におけるレンズ幅が、前記物点からの光が前記第１のレンズの入射面に入射され、前記第２のレンズの出射面から出射される際に、前記第２のレンズの出射面上での出射位置が最も外側である２点間の距離が主走査方向と前記副走査方向とで略同一になるように形成されているレンズアレイと、
前記レンズアレイを通過した光を照射し、静電潜像を形成する感光体と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１３】
前記遮光材は、前記第１のレンズの入射面及び出射面並びに前記第２のレンズの入射面に対応して設けられており、
前記第１のレンズの入射面側の前記遮光材は、前記第１のレンズの入射面におけるレンズアレイピッチ周期で副走査方向の幅が変化するスリットが形成されていることを特徴とする請求項１０乃至請求項１２のいずれか一項記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−８８６６２（Ｐ２０１３−８８６６２Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２９８６８（Ｐ２０１１−２２９８６８）
【出願日】平成２３年１０月１９日（２０１１．１０．１９）
【出願人】（０００００３５６２）東芝テック株式会社 (5,631)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１９日（２０１１．１０．１９）
【出願人】（０００００３５６２）東芝テック株式会社 (5,631)
【Ｆターム（参考）】
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