JP2020148877A - レンズアレイ、レンズアレイの製造方法、光書込装置、および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】環境温度の変化によらずに性能の向上が図られたレンズアレイを提供する。【解決手段】複数のレンズを二次元に配列したレンズアレイであって、ガラス基板１００１と、複数の光線通過開口１００２ａを有し前記ガラス基板の一方の主面側に設けられた遮光層１００２と、前記遮光層を備えた前記ガラス基板の一主面上に設けられ、前記各光線通過開口に対応して配置されたレンズ部を有する樹脂レンズ層１００３と、前記ガラス基板の他方の主面上に設けられた裏面樹脂層１００４とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、レンズアレイ、レンズアレイの製造方法、光書込装置、および画像形成装置
に関する。

電子写真方式の画像形成装置に用いられる発光配列方式の光書込装置は、円筒状の感光体の軸方向（以下、「主走査方向」という）に沿って発光点群と結像光学系とを配列した構成のものである。このような光書込装置には、複数のレンズを備えたレンズアレイが設置されている。

このようなレンズアレイに関する技術として、レンズ連結部に遮光板を埋設した構成のものが開示され、このような構成により、位置精度が高いことはもちろん、レンズと遮光板の界面に空気層が無いことから空気による外乱光を排除できるとしている（下記特許文献１参照）。

特開平４−９６０４２号公報

ところでレンズアレイは、加工上の自由度と製造コストの観点から一体成型による樹脂レンズが用いられることが多い。しかしながら、樹脂はガラスに比べて線膨張係数が大きく、環境温度が変わると変形が起こり、光源やレンズ間の相対位置関係にずれが生じ易い。またレンズアレイは、隣り合うレンズの光路が近いため迷光が発生し易い。そしてこれらの相対位置関係のズレや迷光の発生は、レンズの性能劣化を引き起こす要因となっている。

そこで本発明は、環境温度の変化によらずに性能の向上が図られたレンズアレイを提供することを目的とする。また本発明はこのレンズアレイの製造方法、このレンズアレイを用いた光書込装置および画像形成装置を提供することを目的とする。

このような目的を達成するための本発明は、複数のレンズを二次元に配列したレンズアレイであって、ガラス基板と、複数の光線通過開口を有し前記ガラス基板の一方の主面側に設けられた遮光層と、前記遮光層を備えた前記ガラス基板の一主面上に設けられ、前記各光線通過開口に対応して配置されたレンズ部を有する樹脂レンズ層と、前記ガラス基板の他方の主面上に設けられた裏面樹脂層とを備えたレンズアレイである。また本発明は、このレンズアレイの製造方法、このレンズアレイを用いた光書込装置および画像形成装置である。

本発明によれば、環境温度の変化によらずに性能の向上が図られたレンズアレイを提供することが可能である。また本発明によれば、このレンズアレイを製造すること、およびこのレンズアレイを用いた光書込装置および画像形成装置を提供することが可能である。

第１実施形態のレンズアレイの平面図である。 第１実施形態のレンズアレイの断面図である。 第１実施形態のレンズアレイの製造方法を示す断面工程図である。 レンズアレイを備えた画像形成装置の全体構成を説明するための図である。 レンズアレイを備えた光書込装置を示す模式的な断面図である。 光書込装置に設けた発光点群の平面図である。 レンズアレイを備えた光書込装置を感光体側から見た模式的な平面図である。 第２実施形態のレンズアレイの断面図である。 第３実施形態のレンズアレイの断面図である。 第４実施形態のレンズアレイの断面図である。 第５実施形態のレンズアレイの平面図である。 第６実施形態のレンズアレイの平面図である。 レンズアレイを備えた光書込装置の他の例を示す模式的な断面図である。

≪第１実施形態≫
以下本発明に係る第１実施形態を、レンズアレイの構成、レンズアレイの製造方法、レンズアレイを備えた画像形成装置、およびレンズアレイを備えた光書込装置の順に説明する。なお、レンズアレイを備えた画像形成装置は、レンズアレイを備えた光書込装置を有する画像形成装置である。

＜レンズアレイ＞
図１は、第１実施形態のレンズアレイの平面図である。また図２は、第１実施形態のレンズアレイの断面図であり、図１のＡ−Ａ断面図に相当する。これらの図に示すレンズアレイ１は、二次元配列された複数のレンズ２０１を有するものである。このようなレンズアレイ１は、ガラス基板１００１、ガラス基板１００１の一方の主面側に設けられた遮光層１００２、および樹脂レンズ層１００３を備えている。また、レンズアレイ１は、ガラス基板１００１の他方の主面側に設けられた裏面樹脂層１００４を備えている。これらは、次のように構成されている。

［ガラス基板１００１］
ガラス基板１００１は、光の透過性が良好なガラス材料からなるものである。特にこのガラス基板１００１は、レンズアレイ１に照射される特定波長の光に対して、後述する樹脂レンズ層１００３および裏面樹脂層１００４を構成する樹脂材料との屈折率差が小さい材料を用いて構成されていることが重要である。

このようにガラス基板１００１と樹脂レンズ層１００３および裏面樹脂層１００４との屈折率差を小さくすることで、ガラス基板１００１と樹脂レンズ層１００３および裏面樹脂層１００４との界面においての光の反射が抑えられる。このため、レンズアレイ１から反射光が放出されることを防止できる。

ガラス基板１００１と樹脂レンズ層１００３および裏面樹脂層１００４との屈折率差の好ましい例は、０．１以下である。屈折率差を０．１以下とすることで、ガラス基板１００１と樹脂レンズ層１００３および裏面樹脂層１００４との界面での反射率を０．０１％以下に抑えることができる。この場合、後述する画像形成装置の光書込装置に、このレンズアレイ１を設置したとしても、ガラス基板１００１と樹脂レンズ層１００３との界面での反射光が、光書込装置の感光体に影響を及ぼすことを防止できる。

以上のように、樹脂レンズ層１００３および裏面樹脂層１００４を構成する樹脂材料との屈折率差を小さく抑えることができるガラス材料としては、例えば無アルカリガラス（屈折率：１．５１４５、特定波長６５０ｎｍ）を例示することができる。

［遮光層１００２］
遮光層１００２は、ガラス基板１００１の一方の主面上に設けられた層であって、このレンズアレイ１に照射される特定波長の光に対する遮光性が高い材料（黒色材料）によって構成される。この遮光層１００２は、レンズアレイ１が有する各レンズ２０１に対応する複数の光線通過開口１００２ａを備えたものである。

各光線通過開口１００２ａは、次に説明する樹脂レンズ層１００３のレンズ部１００３ａにおける有効レンズ領域１００３ｂと一致した形状であることが好ましい。このような各光線通過開口１００２ａは、例えば平面視的な形状が円形であってよい。また遮光層１００２は、レンズアレイ１の全体の厚みを抑えるために、遮光性が損なわれない範囲で薄膜であることが好ましい。

［樹脂レンズ層１００３］
樹脂レンズ層１００３は、遮光層１００２を介してガラス基板１００１の一方の主面上に設けられた樹脂材料からなる層であって、レンズ２０１を構成する複数のレンズ部１００３ａを有する。各レンズ部１００３ａは、例えば凸レンズ形状であることとする。

また、各レンズ部１００３ａの中央を占める有効レンズ領域１００３ｂは、遮光層１００２の光線通過開口１００２ａと同程度の平面形状であって、光線通過開口１００２ａと平面視的に重なる様に配置されていることとする。これにより、各レンズ部１００３ａの周端縁は有効レンズ領域１００３ｂの外側の領域となり、この外側の領域は遮光層１００２の光線通過開口１００２ａの外周縁に対して積層された積層部［ｄ］となる。このような積層部［ｄ］を設けることにより、レンズ２０１を通過する光線を、レンズ部１００３ａの有効レンズ領域１００３ｂを通過した光線のみとすることができる。そして、樹脂によって構成されたレンズ部１００３ａの周端縁、すなわち有効レンズ領域１００３ｂよりも外側の領域部分の面形状が、設計値から乖離した場合であっても、その周面形状が各レンズ２０１の光学性能に影響を及ぼすことを防止できる。

この樹脂レンズ層１００３は、このレンズアレイ１に照射される特定波長の光に対して、前述したガラス基板１００１との屈折率差が小さい材料からなるものが用いられる。このような樹脂レンズ層１００３は、ガラス基板１００１が無アルカリガラスからなるものである場合、例えばシクロオレフィンポリマーからなる。シクロオレフィンポリマーは、例えばＺＥＯＮＥＸ Ｅ４８Ｒ（日本ゼオン社製商品名：屈折率：１．５２８５、特定波長６５０ｎｍ）によって構成されることが好ましい。この場合、ガラス基板１００１と樹脂レンズ層１００３との屈折率差は０．０１４となり、ガラス基板１００１と樹脂レンズ層１００３との好ましい屈折率差である０．１以下となる。

各レンズ部１００３ａの曲率は、各レンズ２０１のレンズ設計によって決められた大きさであり、各レンズ部１００３ａ間において同一であってもよいが、同一である必要はない。

また樹脂レンズ層１００３におけるレンズ部１００３ａとレンズ部１００３ａとの間の平坦部分の膜厚［ｔ］は、薄い方が好ましい。樹脂レンズ層１００３において、屈折力を持たない平坦部の膜厚［ｔ］が大きくなると、レンズアレイ１に照射された光線が、レンズ部１００３ａとレンズ部１００３ａとの間の樹脂レンズ層１００３の平坦部分をすり抜けて隣接するレンズ部１００３ａに到達するリスクが高くなる。このため、樹脂レンズ層１００３における平坦部分の膜厚［ｔ］は、０．３ｍｍ以下とすることが好ましく、これにより先のリスクを低減することが可能となる。

［裏面樹脂層１００４］
裏面樹脂層１００４は、ガラス基板１００１の他方の主面側に設けられた樹脂材料からなる層である。この裏面樹脂層１００４は、ガラス基板１００１の一方の主面側に樹脂材料からなる樹脂レンズ層１００３を設けたことによるガラス基板１００１の反りを防止するための層である。このような裏面樹脂層１００４は、樹脂レンズ層１００３と同様に、レンズアレイ１に照射される特定波長の光に対して、前述したガラス基板１００１との屈折率差が小さい材料からなるものが用いられる。

裏面樹脂層１００４を構成する樹脂材料は、樹脂レンズ層１００３を構成する樹脂材料と同一である必要はないが、同一であることが好ましい。同一であることにより、ガラス基板１００１の両側面に設けた樹脂材料の線膨張係数が同一となるため、環境温度の変化によるガラス基板１００１の反りを防止できる効果が高い。

また裏面樹脂層１００４は、樹脂レンズ層１００３が有するレンズ部１００３ａと共に、レンズ２０１を構成する複数のレンズ部１００４ａを有していてもよい。このような各レンズ部１００４ａは、遮光層１００２が有する光線通過開口１００２ａ、樹脂レンズ層１００３が有するレンズ部１００３ａと１：１：１で対応し、光線通過開口１００２ａの中心とレンズ部１００４ａの中心とがほぼ一致していることとする。

この場合、各レンズ部１００４ａは、例えば凸レンズ形状であることとする。これにより、樹脂レンズ層１００３が有するレンズ部１００３ａと、裏面樹脂層１００４が有するレンズ部１００４ａとで構成されるレンズ２０１は、両面凸レンズとなる。レンズ２０１が両側凸レンズであることにより、このレンズアレイ１は、レンズ２０１の屈折力を両面に割り振ることができ、収差の発生が抑制されるとともに、加工上の難易度も低減された構成となっている。また、ガラス基板１００１の両側面に、形状が揃った裏面樹脂層１００４と樹脂レンズ層１００３とを配置することできるため、環境温度の変化によるガラス基板１００１の反りを防止できる効果が高い。

各レンズ部１００４ａの曲率は、各レンズ２０１のレンズ設計によって決められた大きさであり、各レンズ部１００４ａ間において同一であってもよいが、同一である必要はない。

＜第１実施形態のレンズアレイ１の製造方法＞
図３は、第１実施形態のレンズアレイの製造方法を示す断面工程図であって、図１および図２を用いて説明したレンズアレイ１の製造方法の一例を示す図である。以下、図３に示す順に、レンズアレイ１の製造方法を説明する。

先ず図３（Ａ）に示すように、ガラス基板１００１を用意し、このガラス基板１００１の一方の主面上に、複数の光線通過開口１００２ａを備えた遮光層１００２を形成する。この際、例えば黒色材料の塗布やセラミック印刷によって、複数の光線通過開口１００２ａを備えた遮光層１００２を形成する。また遮光層１００２の形成は、例えばガラス基板１００１の一方の主面上に遮光層材料の膜を成膜し、その後、エッチングによって遮光層材料の膜に光線通過開口１００２ａを形成する手順であってもよい。

次に図３（Ｂ）に示すように、遮光層１００２が形成されたガラス基板１００１を２つの主面側から金型２０００で挟持する。金型２０００は、レンズ形状のキャビティ２００１を有することとする。次いで、図３（Ｃ）に示すように、金型２０００のキャビティ２００１内に樹脂２００２を注入し、注入した樹脂２００２を硬化させる。樹脂２００２としては、例えば光硬化性樹脂や熱可塑性樹脂が用いられ、それぞれに適する方法で硬化させる。これにより、ガラス基板１００１の一方の主面上には、遮光層１００２を覆う状態で樹脂２００２を硬化させた樹脂レンズ層１００３が形成される。また、ガラス基板１００１の他方の主面上には、樹脂２００２を硬化させた裏面樹脂層１００４が形成される。

樹脂２００２を硬化させた後は、ガラス基板１００１から金型２０００を取り外す。その後、例えば光硬化性樹脂であれば、光照射によって樹脂２００２をさらに硬化させる。これにより、図１および図２を用いて説明したレンズアレイ１を得ることができる。

＜第１実施形態のレンズアレイの効果＞
以上説明した構成のレンズアレイ１は、ガラス基板１００１の一方の主面上に樹脂レンズ層１００３を設け、他方の主面上に裏面樹脂層１００４を設けた構成である。これにより、樹脂を用いて設計自由度の高いレンズ部１００３ａを備えながらも、環境変化によるレンズ部１００３ａ，１００４ａの位置ズレをガラス基板１００１によって抑えることでガラスレンズと同程度にする可能である。しかも、樹脂レンズ層１００３とガラス基板１００１との間に、レンズ部１００３ａと一致する光線通過開口１００２ａを備えた遮光層１００２を設けた構成である。このため環境変化によってレンズ部１００３ａと光線通過開口１００２ａとの位置ズレが生じることもなく、かつレンズ部１００３ａのレンズ面と近い位置において、各レンズ部１００３ａによって構成されるレンズ２０１を透過する光を確実に制限することが可能である。これより、隣り合うレンズ２０１間で迷光が発生することを防止できる。この結果、本構成により、環境変化に対するレンズアレイ１の光学的な信頼性の向上を図ることが可能になる。

＜画像形成装置の構成＞
次に、上述したレンズアレイ１を備えた画像形成装置の構成を説明する。図４は、先に説明した第１実施形態のレンズアレイを備えた画像形成装置の全体構成を説明するための図であって、画像形成装置１０を前面（正面）から見た構成図である。この図に示す画像形成装置１０は、第１各実施形態に係るレンズアレイを備えた光書込装置を有している。このような画像形成装置１０は、筐体１１を有し、その内部に、画像形成部２０、転写部３０、定着部４０、用紙供給部５０、および用紙搬送部６０を備えている。これらの各要素の構成は次のようである。

［画像形成部２０］
画像形成部２０は、例えばイエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、およびブラック（Ｋ）のトナー像を形成するための４つの画像形成ユニット２０ｙ，２０ｍ，２０ｃ，２０ｋを有する。各画像形成ユニット２０ｙ，２０ｍ，２０ｃ，２０ｋは、それぞれが感光体２１と、感光体２１の周囲に配置された帯電装置２２、光書込装置２３、および現像装置２４を備えている。

このうち各感光体２１は、円筒状のものであって、駆動モーターによって円筒状の回転軸２１φを中心として回転するものであり、円筒状の側周表面を像担持面２１ａとしている。このような感光体２１は、次に説明する転写部３０の中間転写ベルト３１に当接して配置されている。なお、帯電装置２２、光書込装置２３、および現像装置２４は、感光体２１と転写部３０との当接位置から感光体２１の回転方向下流側に向かって、帯電装置２２、光書込装置２３、および現像装置２４の順に配置されている。

帯電装置２２は、感光体２１の像担持面２１ａをコロナ放電により帯電させるためのものである。

光書込装置２３は、先に説明した第１実施形態のレンズアレイを備えたものであって、画像データに基づいて、感光体２１の像担持面２１ａにレーザー光を照射して静電潜像を形成する書込部である。画像データは、画像形成装置１０に備えられた画像読取部（図示省略）で生成されるデータや、画像形成装置１０に接続されたパーソナルコンピュータや他の画像形成装置などの外部装置から受信したデータであることとする。このような光書込装置２３の詳細な構成は、以降において説明する。

現像装置２４は、攪拌して帯電させたトナーを、感光体２１の像担持面２１ａに付着させるためのものである。なお、感光体２１と転写部３０との当接位置と、帯電装置２２の配置箇所との間には、感光体２１の像担持面に当接する状態で、ここでの図示を省略したクリーナーが配置され、感光体２１の像担持面２１ａに残留したトナーを除去する構成となっている。

［転写部３０］
転写部３０は、画像形成部２０と並列して配置されている。この転写部３０は、中間転写ベルト３１、一次転写ローラー３２、および一対の二次転写ローラー３３を備えている。

このうち中間転写ベルト３１は、回転する無端ベルトとして構成され、その外周面が像担持面３１ａとなっている。この中間転写ベルト３１は、各感光体２１の回転とは逆方向に回転し、感光体２１の全てに、像担持面３１ａを順次接触させる状態で配置されている。

一次転写ローラー３２は、トナーと反対の極性の電圧が印加され、各感光体２１との間に中間転写ベルト３１を挟持する状態で配置されている。これにより、感光体２１の像担持面２１ａ上に付着したトナーは、中間転写ベルト３１の像担持面３１ａに転写され、中間転写ベルト３１の像担持面３１ａ上に各色のトナー像が重なり合ったカラー画像が形成される。

一対の二次転写ローラー３３は、中間転写ベルト３１を挟持する状態で配置され、中間転写ベルト３１の像担持面３１ａ上に形成されたトナー画像を、以降に説明する用紙供給部５０から搬送されたシート状の記録媒体Ｓに転写する。

［定着部４０］
定着部４０は、加熱部４１と、この加熱部４１に対向配置された圧着ローラー４２とを備え、二次転写ローラー３３から搬送された記録媒体Ｓをニップし、記録媒体Ｓに転写されたトナー像を記録媒体Ｓに定着させる。

［用紙供給部５０］
用紙供給部５０は、記録媒体Ｓを収納するカセット５１と、カセット５１に収納された記録媒体Ｓを１枚ずつカセット５１から送り出す送り出しローラー５２を備え、記録媒体Ｓをカセット５１から用紙搬送部６０に供給する。

［用紙搬送部６０］
用紙搬送部６０は、用紙供給部５０から供給された記録媒体Ｓを、所定のルートに沿って搬送するものであって、複数のローラー対６１によって構成されている。このような用紙搬送部６０は、用紙供給部５０から供給された記録媒体Ｓを、二次転写ローラー３３、定着部４０、および筐体１１の外のトレー（図示省略）の順に搬送する。これにより、二次転写ローラー３３においてトナー像が形成された記録媒体Ｓを、定着部４０に搬送してトナー像を記録媒体Ｓに定着させ、トナー像が定着した記録媒体Ｓを筐体の外のトレーに搬送する。

＜光書込装置２３の構成＞
図５は、レンズアレイを備えた光書込装置を示す模式的な断面図である。図５、および先の図４に示す光書込装置２３は、発光配列方式のものであって、先に説明した第１実施形態のレンズアレイ１を備え、円筒状の感光体２１の側周面によって構成された像担持面２１ａに対向して配置されたものである。

以下、この光書込装置２３の構成を説明するにあたり、感光体２１の像担持面２１ａに対して光書込装置２３が対向配置された位置において、像担持面２１ａの法線方向であって、感光体２１の回転軸２１φに向かう方向を光の入射方向ｘとする。また、入射方向ｘと垂直をなす方向で、感光体２１の回転軸２１φに沿った方向を主走査方向ｙとする。光書込装置２３は、主走査方向ｙに沿って配置されている。さらに、入射方向ｘおよび主走査方向ｙに対して垂直をなす方向で、感光体２１の回転方向に沿った方向を、副走査方向ｚとする。

この光書込装置２３は、光の入射方向ｘに沿って、像担持面２１ａから遠い側から順に、発光素子基板１００、遮光体１５０、第１レンズアレイ２００、絞り基板３００、および第２レンズアレイ４００が配置されている。また第２レンズアレイ４００と、像担持面２１ａとの間には、汚れ防止用のウインドウ基板５００が配置された構成となっている。そそいて、第１レンズアレイ２００および第２レンズアレイ４００のうちの少なくとも一方として、先に説明した第１実施形態のレンズアレイ１が用いられている。ここでは一例として、第１レンズアレイ２００としてレンズアレイ１を用いた場合を説明する。

これらの発光素子基板１００、遮光体１５０、第１レンズアレイ２００、絞り基板３００、第２レンズアレイ４００、およびウインドウ基板５００は、像担持面２１ａに対向して配置され、入射方向ｘに対して垂直であり、主走査方向ｙおよび副走査方向ｚに対して平行である。

このうち、発光素子基板１００は、その基板面に沿って複数の発光点群１０１が設けられたものである。また遮光体１５０は、その基板面に沿って複数の遮光開口１５１が設けられたものである。また第１レンズアレイ２００は、その基板面に沿って複数の第１レンズ２０１が設けられたものである。さらに絞り基板３００は、その基板面に沿って複数の絞り開口３０１が設けられたものである。また第２レンズアレイ４００は、その基板面に沿って複数の第２レンズ４０１が設けられたものである。

そして、１つの発光点群１０１の中央から入射方向ｘに沿って延設された光軸［ｘφ］を中心として、第１レンズ２０１と、遮光開口１５１と、絞り開口３０１と、第２レンズ４０１とが、１：１：１：１で順に配置され、これらによって１つの書込光学系２３ａが構成されている。さらに、各書込光学系２３ａのうち、第１レンズ２０１と、絞り開口３０１と、第２レンズ４０１とで、１つの結像光学系２３ｂが構成される。

以下、光書込装置２３を構成する発光素子基板１００、遮光体１５０、第１レンズアレイ２００、絞り基板３００、および第２レンズアレイ４００の詳細を説明する。

［発光素子基板１００］
発光素子基板１００は、その基板面に沿って複数の発光点群１０１が設けられたものである。各発光点群１０１は、発光素子基板１００の基板面に沿って二次元に設けられた発光素子である。

図６は、光書込装置に設けた発光点群１０１の平面図である。この図に示すように、各発光点群１０１は、例えば主走査方向ｙに長く、副走査方向ｚに短い矩形形状の領域に複数の発光点１０２を配置した構成となっている。各発光点１０２は、例えばＬＥＤ（light emitting diode）やＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）によって構成されている。

図５に戻り、発光素子基板１００において、各発光点群１０１は、例えば酸化シリコン基板などの透明な基板材料によって覆われたボトムエミッション型のＯＬＥＤである。これにより、各発光点群１０１の発光面１０１ａは、発光素子基板１００の表面であって光射出面１００ａよりも深い位置にとなる。ただし、全て発光点群１０１の中心点は略同一平面上に存在する。そして、発光点群１０１の中心点が存在する平面と、発光点群１０１から放出される光の光軸［ｘφ］（入射方向ｘ）に垂直な平面とのなす角度は０度である。

［遮光体１５０］
遮光体１５０は、例えば板状の部材に、複数の遮光開口１５１を穿設したものである。この遮光体１５０は、発光素子基板１００の各発光点群１０１から放出された光が、各発光点群１０１と１：１で対応する第１レンズ２０１の広い面に到達し、それ以外の第１レンズ２０１には照射されることのないように構成されている。このような遮光体１５０は、例えば発光素子基板１００と第１レンズアレイ２００との間を埋める程度に十分な入射方向ｘの高さを有し、第１レンズ２０１間を遮光する。

［第１レンズアレイ２００］
第１レンズアレイ２００は、第１実施形態のレンズアレイ１である。このレンズアレイ１は、遮光層１００２が設けられた面を絞り基板３００側に向けた状態で配置されている。また、レンズアレイ１に設けられた各レンズ２０１は、光書込装置２３における第１レンズ２０１である。各第１レンズ２０１は、発光素子基板１００の各発光点群１０１と１：１で対応し、発光点群１０１の中心点とレンズ２０１の中心は、光軸［ｘφ］上に配置されていることとする。

また各第１レンズ２０１は、中心部の膜厚である芯厚が同一であることが好ましく、芯厚の中心が同一平面上に配置されていて、その中心が配置された平面と、光軸［ｘφ］（入射方向ｘ）に垂直な平面とのなす角度は０度である。また、各第１レンズ２０１において、発光点群１０１の発光面１０１ａと、発光点群１０１からの光の入射面２０２との距離［ｄ１］は同一である。

［絞り基板３００］
絞り基板３００は、その基板面に沿って複数の絞り開口３０１が設けられたものである。各絞り開口３０１は、遮光膜に設けた開口部である。なお、遮光膜は、ガラスなどの透明基板の一主面上に成膜されたものであってもよい。絞り基板３００に設けられた各絞り開口３０１は、全て同一の開口形状である。

また各絞り開口３０１の中心点は略同一平面上に存在し、絞り開口３０１の中心点が存在する平面と、光軸［ｘφ］（入射方向ｘ）に垂直な平面とのなす角度は０度である。

このような絞り開口３０１は、第１レンズ２０１と第２レンズ４０１との間で、各結像光学系２３ｂが両側テレセントリックに構成される位置に配置されている。各結像光学系２３ｂを両側テレセントリックに構成したことにより、感光体２１の像担持面２１ａの位置と発光面１０１ａの何れか一方あるいは両方が光軸方向に変化しても、像担持面２１ａにおける光の結像位置は変わらず、結像位置精度を確保することが可能である。

［第２レンズアレイ４００］
第２レンズアレイ４００は、透明基板４００１の基板面に沿って第２レンズ４０１が二次元に設けられたものである。これらの各第２レンズ４０１は、両側凸レンズである。このような各第２レンズ４０１は、例えばガラス材料からなる透明基板４００１の両側面に、樹脂製の凸状レンズ部を形成したものとなっている。第２レンズ４０１を両側凸レンズとすることにより、第２レンズ４０１の屈折力を、光入射面４０２と光射出面４０３の両面に割り振ることができ、収差の発生が抑制されるとともに、加工上の難易度も低減された構成となっている。このような第２レンズアレイ４００の層構成は、第１レンズアレイ２００であるレンズアレイ１から遮光層１００２を除いた構成であってよい。

また各第２レンズ４０１は、芯厚が同一であることが好ましく、芯厚の中心が同一平面上に配置されていて、その中心が配置された平面と、光軸［ｘφ］（入射方向ｘ）に垂直な平面とのなす角度は０度である。

なお、第２レンズアレイ４００として第１実施形態のレンズアレイ１を用いる場合、このレンズアレイ１は、遮光層１００２が設けられた面を絞り基板３００側に向けた状態で配置されることとする。

＜第１実施形態の光書込装置および画像形成装置の効果＞
以上説明した光書込装置２３は、第１レンズアレイ２００として、隣り合うレンズ２０１間での迷光の発生が防止された第１実施形態のレンズアレイ１を用いた構成である。これにより、光の照射位置ズレによるスジむらや、ゴースト光線による濃度むらの少ない光書込が可能な光書込装置２３を得ることができる。またこのような光書込装置２３を備えた画像形成装置１０によれば、画像の形成精度の向上を図ることが可能である。

＜書込光学系２３ａ＞
次に、光書込装置２３を構成する書込光学系２３ａの好ましい構成を説明する。書込光学系２３ａは、１つの発光点群１０１と、第１レンズ２０１と、絞り開口３０１と、第２レンズ４０１とで構成されている。全ての書込光学系２３ａは、光軸［ｘφ］が平行である。

また各書込光学系２３ａのうち、第１レンズ２０１と、絞り開口３０１と、第２レンズ４０１とで、１つの結像光学系２３ｂが構成される。これらの結像光学系２３ｂは、対応して配置された発光点群１０１からの光を、感光体２１の像担持面２１ａに結像させるためのものであり、感光体２１の像担持面２１ａの異なる各位置に発光点群１０１からの光を結像させる。このような各結像光学系２３ｂは、両側テレセントリックに構成されていて、かつ結像倍率が等しくなるように構成されている。

また各結像光学系２３ｂの結像倍率は［−１］倍であり、絞り開口３０１に対して第２レンズ４０１と第１レンズ２０１とは、以降に説明するように対称な形状を有していてもよい。これにより、第１レンズ２０１、第２レンズ４０１の光学設計を共通化することが可能となる。

図７は、レンズアレイを備えた光書込装置を感光体側から見た模式的な平面図である。この図に示すように、光書込装置２３は、主走査方向ｙに沿って複数の書込光学系２３ａを配列した複数の書込列［Ｌ］を有する。ここでは一例として、複数の書込光学系２３ａを主走査方向ｙに沿って所定間隔で配列した３列の書込列［Ｌ］を有することとする。なお、図５は、図７におけるＡ−Ａ’断面に相当している。

各書込列［Ｌ］に配置された書込光学系２３ａは、別の書き込み列［Ｌ］に配置された書込光学系２３ａに対して、主走査方向ｙに重なりを持って所定ピッチでずらして配置されている。これにより、各書込列［Ｌ］の書込光学系２３ａによって感光体２１の像担持面２１ａに書き込まれる静電潜像の解像度を確保が確保される構成となっている。

図５および図７に示すように、これらの書込列［Ｌ］のうちの１つは、感光体２１の像担持面２１ａに対する法線と、書込光学系２３ａの光軸［ｘφ］とが一致している中央列［Ｌφ］である。また書込列［Ｌ］のうちの、残りの２つは、中央列［Ｌφ］よりも像担持面２１ａの回転方向であって副走査方向ｚの上流側に位置する上流側列［Ｌ−］と、中央列［Ｌφ］よりも像担持面２１ａの回転方向であって副走査方向ｚの下流側に位置する下流側列［Ｌ＋］とである。これらの上流側列［Ｌ−］および下流側列［Ｌ＋］は、中央列［Ｌφ］に対して等間隔で配置されている。

円筒状の感光体２１における像担持面２１ａに対して、このように配列された各書込光学系２３ａにおいては、像担持面２１ａ上の像点［Ｐφ］，［Ｐ−］，［Ｐ＋］の光軸［ｘφ］方向の高さが異なる。つまり、中央列［Ｌφ］の書込光学系２３ａφにおける像担持面２１ａ上の像点［Ｐφ］と、上流側列［Ｌ−］の書込光学系２３ａ−における像担持面２１ａ上の像点［Ｐ−］および下流側列［Ｌ＋］の書込光学系２３ａ＋における像担持面２１ａ上の像点［Ｐ＋］とは、同一平面上に存在しない。

３つの像点［Ｐφ］，［Ｐ−］，［Ｐ＋］のうち、感光体２１の像担持面２１ａに対する法線と、書込光学系２３ａの光軸［ｘφ］とが一致している中央列［Ｌφ］の書込光学系２３ａφの像点［Ｐφ］は、他の２つの像点［Ｐ−］，［Ｐ＋］よりも、発光素子基板１００側に近接して配置される。

また、各第２レンズ４０１の中心は、入射方向ｘに対して垂直な同一平面上に配置されている。このため、中央列［Ｌφ］の書込光学系２３ａφの共役長は、上流側列［Ｌ−］の書込光学系２３ａ−および下流側列［Ｌ＋］の書込光学系２３ａ＋の共役長よりも短い。

そしてこのように配列された書込光学系２３ａのうち、中央列［Ｌφ］に配置された書込光学系２３ａφと、上流側列［Ｌ−］に配置された書込光学系２３ａ−および下流側列［Ｌ＋］に配置された書込光学系２３ａ＋とは、次に説明するように、第１レンズ２０１および第２レンズ４０１の形状が異なる構成であることが好ましい。

第１レンズ２０１は、例えば書込列［Ｌ］毎に、光の入射面２０２と射出面２０３の曲率比が異なる構成であってもよい。ここでは、第１レンズ２０１における射出面２０３の曲率に対する入射面２０２の曲率を、第１曲率比［Ｒ１］と定義する。

この場合、中央列［Ｌφ］を構成する第１レンズ２０１φの第１曲率比［Ｒ１φ］は、上流側列［Ｌ−］を構成する第１レンズ２０１−の第１曲率比［Ｒ１−］および下流側列［Ｌ＋］を構成する第１レンズ２０１＋の第１曲率比［Ｒ１＋］と異なる。具体的には、結像光学系２３ｂの光軸［ｘφ］方向における像担持面２１ａの位置が、発光素子基板１００側に近いほど、第１レンズ２０１の第１曲率比［Ｒ１］が小さく、第１曲率比［Ｒ１φ］＜第１曲率比［Ｒ１−］，［Ｒ１＋］である。

すなわち、像点［Ｐφ］が発光点群１０１に近く共役長が短い中央列［Ｌφ］の第１レンズ２０１φの第１曲率比［Ｒ１φ］は、共役長が長い上流側列［Ｌ−］の第１レンズ２０１−の第１曲率比［Ｒ１−］および下流側列［Ｌ＋］の第１レンズ２０１＋の第１曲率比［Ｒ１＋］よりも小さい。また、上流側列［Ｌ−］の第１レンズ２０１−の第１曲率比［Ｒ１−］と、下流側列［Ｌ＋］の第１レンズ２０１＋の第１曲率比［Ｒ１＋］とは等しい。

そして、以上のような各第１レンズ２０１は、中央列［Ｌφ］の第１レンズ２０１φを通過した光［ｈφ］が平行光または収束光となり、かつ上流側列［Ｌ−］および下流側列［Ｌ＋］の第１レンズ２０１−，２０１＋を通過した光［ｈ−］，［ｈ＋］が発散光となるように配置されていることとする。ただし、中央列［Ｌφ］の第１レンズ２０１φを通過した光［ｈφ］が収束光となり、かつ上流側列［Ｌ−］および下流側列［Ｌ＋］の第１レンズ２０１−，２０１＋を通過した光［ｈ−］，［ｈ＋］が平行光または発散光となるように配置されていてもよい。

また各第２レンズ４０１は、射出面４０３と、像担持面２１ａ上の像点［Ｐφ］，［Ｐ−］，［Ｐ＋］との距離［ｄ２φ］，［ｄ２−］，［ｄ２＋］が異なるものである。すなわち、中央列［Ｌφ］の第２レンズ４０１φにおける射出面４０３と像点［Ｐφ］との距離［ｄ２φ］は、上流側列［Ｌ−］の第２レンズ４０１−における射出面４０３と像点［Ｐ−］との距離［ｄ２−］、および下流側列［Ｌ＋］の第２レンズ４０１＋における射出面４０３と像点［Ｐ＋］との距離［ｄ２＋］よりも小さい。また、上流側列［Ｌ−］の距離［ｄ２−］と、下流側列［Ｌ＋］の距離［ｄ２＋］とは等しい。

そして、中央列［Ｌφ］における書込光学系２３ａφにおいては、距離［ｄ２φ］≦距離［ｄ１］に設定されている。この場合、距離［ｄ２φ］＜距離［ｄ１］であれば、第１レンズ２０１φを通過した光［ｈφ］は収束光となる。これにより、第２レンズ４０１φを通過した光の結像位置は、第２レンズ４０１φに近づく方向に動き、共役長が短くなり、より近い位置にある像担持面２１ａ上に像点［Ｐφ］を結像させることができる構成となっている。なお、像担持面２１ａ上に像点［Ｐφ］を結像させることができれば、距離［ｄ２φ］＝距離［ｄ１］としてもよく、この場合、第１レンズ２０１φを通過した光［ｈφ］は平行光となる。

また上流側列［Ｌ−］の書込光学系２３ａ−および下流側列［Ｌ＋］の書込光学系２３ａ＋においては、距離［ｄ２−］，［ｄ２＋］＞距離［ｄ１］に設定されている。この場合、第１レンズ２０１−，２０１＋を通過した光［ｈ−］，［ｈ＋］は、発散光となる。これにより、第２レンズ４０１−、４０１＋を通過した光の結像位置は、第２レンズ４０１−、４０１＋から遠ざかる方向に動き、共役長が伸び、より遠い位置にある像担持面２１ａ上に像点［Ｐ−］［Ｐ］を結像させることができる構成となっている。

以上のような第２レンズ４０１は、各結像光学系２３ｂにおいて、絞り開口３０１に対して第１レンズ２０１とは対称に配置され、かつ対称な形状を有しており、書込列［Ｌ］毎に、入射面４０２および射出面４０３の曲率比が異なるところが特徴的である。ここでは、第１レンズ２０１の定義とは逆に、第２レンズ４０１における入射面４０２の曲率に対する射出面４０３の曲率を、第２曲率比［Ｒ２］と定義する。

この場合、中央列［Ｌφ］を構成する第２レンズ４０１φの第２曲率比［Ｒ２φ］は、上流側列［Ｌ−］を構成する第２レンズ４０１−の第２曲率比［Ｒ２−］および下流側列［Ｌ＋］を構成する第２レンズ４０１＋の第２曲率比［Ｒ２＋］と異なる。具体的には、結像光学系２３ｂの光軸［ｘφ］方向における像担持面２１ａの位置が、発光素子基板１００側に近いほど、第２レンズ４０１の第２曲率比［Ｒ２］が小さく、第２曲率比［Ｒ２φ］＜第１曲率比［Ｒ２−］，［Ｒ２＋］である。

すなわち、共役長が短く、像点［Ｐφ］が発光点群１０１側に近い中央列［Ｌφ］の第２レンズ４０１φの第２曲率比［Ｒ２φ］は、共役長が長い上流側列［Ｌ−］の第２レンズ４０１−の第２曲率比［Ｒ２−］および下流側列［Ｌ＋］の第２レンズ４０１＋の第２曲率比［Ｒ２＋］よりも小さい。また、上流側列［Ｌ−］の第２レンズ４０１−の第２曲率比［Ｒ２−］と、下流側列［Ｌ＋］の第２レンズ４０１＋の第２曲率比［Ｒ２＋］とは等しい。

また、このような中央列［Ｌφ］においては第２曲率比［Ｒ２φ］＝第１曲率比［Ｒ１φ］である。また、上流側列［Ｌ−］と下流側列［Ｌ＋］においては、第２曲率比［Ｒ２−］，［Ｒ２＋］＝第１曲率比［Ｒ１−］，［Ｒ１＋］である。

［光書込装置２３の具体例］
次に、上述した光書込装置２３の具体例を示す。下記表１は、第１実施形の光書込装置２３における書込光学系２３ａのうち、中央列［Ｌφ］の書込光学系２３ａφの座標データである。また下記表２は、第１実施形の光書込装置２３における書込光学系２３ａのうち、上流側列［Ｌ−］の書込光学系２３ａ−の座標データである。なお、下流側列［Ｌ＋］の座標データは、上流側列［Ｌ−］の座標データに対し、入射方向ｘが同一、主走査方向ｙおよび副走査方向ｚは符号を逆にすればよいため省略した。

下記表１および表２において示す座標データは、中央列［Ｌφ］に設けられた発光点群１０１の発光面１０１ａの中心位置［Ｏ］を、入射方向ｘ＝０、主走査方向ｙ＝０、副走査方向ｚ＝０とした座標データである。第１レンズ２０１の入射面２０２および射出面２０３、絞り開口３０１、および第２レンズ４０１の入射面４０２および射出面４０３については、それぞれの中心の値を示している。また、それぞれの基板については、中央列［Ｌφ］の書込光学系２３ａφについての中心座標を共通で用いた。さらに感光体２１の座標データは、感光体２１の像担持面２１ａにおける像点［Ｐφ］，［Ｐ−］においての座標データである。この感光体２１は、半径２２ｍｍの円筒形のものである。

表１においては、第１レンズ２０１φの入射面２０２および射出面２０３、絞り開口３０１、第２レンズ４０１φの入射面４０２および射出面４０３の主走査方向ｙおよび副走査方向ｚの値が同一であり、これらが入射方向ｘに沿って一直線上に配置されていることがわかる。

また表２においては、第１レンズ２０１−の入射面２０２および射出面２０３、絞り開口３０１、第２レンズ４０１−の入射面４０２および射出面４０３の主走査方向ｙおよび副走査方向ｚの値が同一であり、これらが入射方向ｘに沿って一直線上に配置されていることがわかる。

また、第１レンズ２０１、絞り開口３０１、第２レンズ４０１、およびこれらを設けた基板の、光軸［ｘφ］（入射方向ｘ）に垂直な平面とのなす角度は０度である。また感光体２１は、円筒状である。このため、表１と表２を比較し、像担持面２１ａの入射方向ｘは、中央列［Ｌφ］の書込光学系２３ａφの方が、上流側列［Ｌ−］の書込光学系２３ａ−よりも小さくなっている。また像担持面２１ａの角度は、中央列［Ｌφ］の書込光学系２３ａφでは０度であり、流側列［Ｌ−］の書込光学系２３ａ−では斜めになっている。

下記表３（１）〜（４）には、中央列［Ｌφ］の書込光学系２３ａφを構成する第１レンズ２０１φと第２レンズ４０１φの非球面係数を示す。また下記表４（１）〜（４）には、上流側列［Ｌ−］の書込光学系２３ａ−を構成する第１レンズ２０１−と第２レンズ４０１−の非球面係数を示す。なお、下流側列［Ｌ＋］の書込光学系２３ａ＋のデータは、共通であるため省略した。

ここで示した第１レンズ２０１と第２レンズ４０１の面形状は軸対称非球面であり、球面項はなく、形状式は下記式（１）の通りである。

また、この場合の曲率は、近軸曲率である。軸対称非球面において、近軸曲率＝２×［２次の非球面係数］で表現される。表３および表４において、２次の非球面係数は［ｉ＝２］の非球面係数である。なお、第１レンズ２０１および第２レンズ４０１は、屈折率１．５１４５のガラス基板の両側主面上に、屈折率１．５２８５の樹脂からなる凸状レンズ部を設けた構成である。また、これらの第１レンズ２０１および第２レンズ４０１用いて構成された各書込光学系２３ａの結像倍率は、何れも［−１］倍である。

下記表５には、上記表３で示された中央列［Ｌφ］の第１レンズ２０１φに関する第１曲率比［Ｒ１φ］および第２レンズ４０１φに関する第２曲率比［Ｒ２φ］を示す。また、上記表４で示された上流側列［Ｌ−］の第１レンズ２０１−に関する第１曲率比［Ｒ１−］および第２レンズ４０１−に関する第２曲率比［Ｒ２−］を示す。なお、これらの第１曲率比［Ｒ１］および第２曲率比［Ｒ２］は、絶対値として示している。また、下流側列［Ｌ＋］の第１レンズ２０１＋に関する第１曲率比［Ｒ１＋］および第２レンズ４０１＋に関する第２曲率比［Ｒ２＋］は、上流側列［Ｌ−］の値と同様であるため省略した。

表５に示すように、像点［Ｐφ］が発光点群１０１に近く共役長が短い中央列［Ｌφ］の第１曲率比［Ｒ１φ］は、共役長が長い上流側列［Ｌ−］の第１曲率比［Ｒ１−］よりも小さい。また同様に、中央列［Ｌφ］の第２曲率比［Ｒ２φ］は、上流側列［Ｌ−］の第２曲率比［Ｒ２−］よりも小さい。

さらに表１の座標データに示されるように、中央列［Ｌφ］においては、発光面１０１ａと第１レンズ２０１φの入射面２０２との距離［ｄ１］は、［ｄ１］＝３．８８２である。また第２レンズ４０１φの射出面４０３と、像担持面２１ａ上の像点［Ｐφ］との距離［ｄ２φ］は、［ｄ２φ］＝１９．７４７−１６．１１８＝３．６２９である。したがって、中央列［Ｌφ］においては、距離［ｄ１］＞距離［ｄ２φ］であり、第１レンズ２０１φを通過した光［ｈφ］は収束光となっている。

また表２の座標データに示されるように、上流側列［Ｌ−］においては、発光面１０１ａと第１レンズ２０１−の入射面２０２との距離［ｄ１］は、［ｄ１］＝３．８８２である。また第２レンズ４０１−の射出面４０３と、像担持面２１ａ上の像点［Ｐ−］との距離［ｄ２−］は、［ｄ２−］＝２０．２５３−１６．１１８＝４．１３５である。したがって、上流側列［Ｌ−］においては、距離［ｄ１］＜距離［ｄ２−］であり、第１レンズ２０１−を通過した光［ｈ−］は発散光となっている。

さらに各書込光学系２３ａの結像倍率は［−１］倍なので、これらの表１〜表５のコンストラクションデータの座標および非球面係数からわかるように、中央列［Ｌφ］および上流側列［Ｌ−］の第１レンズ２０１および第２レンズ４０１は、絞り開口３０１に対して対称に配置されており、面形状も対称であり、第１実施形態で示した構成のものとなっている。

このような具体例に示す書込光学系２３ａでは、各結像光学系２３ｂが両側テレセントリックであることにより、像担持面２１ａにおける結像位置精度が確保された構成となっている。しかも、各書込光学系２３ａは、光軸［ｘφ］方向における像担持面２１ａの高さ位置に応じて、第１レンズ２０１と第２レンズ４０１の曲率比［Ｒ１］，［Ｒ２］を補正することによって共役長を調整し、これにより像担持面２１ａ上に像点［Ｐφ］，［Ｐ−］，［Ｐ−］を結像させる構成としている。したがって、円筒状の感光体２１の像担持面２１ａ上の各位置における露光量のばらつきを抑えることが可能である。さらに、第１レンズ２０１および第２レンズ４０１の両方の曲率比［Ｒ１］，［Ｒ２］を補正することにより、各結像光学系２３ｂの倍率を均一に保つことが可能である。

≪第２実施形態≫
図８は、第２実施形態のレンズアレイの断面図である。この図に示す第２実施形態のレンズアレイ２が、第１実施形態のレンズアレイと異なるところは、樹脂レンズ層１００３’および裏面樹脂層１００４’の形状にあり、他の構成は同様である。

すなわち樹脂レンズ層１００３’は、各レンズ部１００３ａが島状に独立して設けられた構成のものであってもよい。このような樹脂レンズ層１００３’を形成する場合には、例えば各レンズ部１００３ａに未硬化の樹脂を滴下し、これを硬化させることによって形成する。各レンズ部１００３ａの形状は、未硬化の樹脂の粘度や滴下量によって調整する。

また同様に、裏面樹脂層１００４’は、各レンズ部１００４ａが島状に独立して設けられた構成のものであってもよい。このような裏面樹脂層１００４’を形成する場合には、例えば各レンズ部１００４ａに未硬化の樹脂を滴下し、これを硬化させることによって形成する。各レンズ部１００４ａの形状は、未硬化の樹脂の粘度や滴下量によって調整する。

このような構成のレンズアレイ２は、第１実施形態で説明したレンズアレイと同様に、光書込装置および画像形成装置に設置して用いることができる。

以上のような第２実施形態のレンズアレイ２によれば、ガラス基板１００１上に独立した島状に設けられたレンズ部１００３ａ，１００４ａからなる各レンズ２０１の位置精度は、ガラス基板１００１の膨張係数のみに依存することになる。したがって第２実施形態のレンズアレイ２は、第１実施形態のレンズアレイ１と比較して、さらに環境変化によるレンズ部１００３ａの位置ズレを抑える効果が高いものとなる。

なお、本第２実施形態では、樹脂レンズ層１００３’および裏面樹脂層１００４’の両方を島状の構成としたが、樹脂レンズ層１００３’および裏面樹脂層１００４’の一方のみを島状の構成としてもよい。

≪第３実施形態≫
図９は、第３実施形態のレンズアレイの断面図である。この図に示す第３実施形態のレンズアレイ３が、第１実施形態のレンズアレイと異なるところは、遮光層１００２’の構成にあり、他の構成は同様である。

すなわち遮光層１００２’は、ガラス基板１００１の一方の主面側の表面層内に形成されたものであってもよい。このような遮光層１００２’は、例えばガラス基板１００１の表面層を変質させ、また染色することによって形成され、ガラス基板１００１の表面層において変質または染色していない部分が光線通過開口１００２ａとなる。このような遮光層１００２’は、例えばレーザーマーキング加工、ステイン法、Ｘ線や紫外線等の光照射による着色によって形成される。

このような構成のレンズアレイ３は、第１実施形態で説明したレンズアレイと同様に、光書込装置および画像形成装置に設置して用いることができる。

以上のような第３実施形態のレンズアレイ３であっても、第１実施形態のレンズアレイと同様の効果を得ることができる。なお、本第３実施形態は、先の第２実施形態と組み合わせることが可能であり、組み合わせることによって第２実施形態の効果を得ることもできる。

≪第４実施形態≫
図１０は、第４実施形態のレンズアレイの断面図である。この図に示す第４実施形態のレンズアレイ４が、第１実施形態のレンズアレイと異なるところは、裏面樹脂層１００４”を平坦膜としたところにあり、他の構成は同様である。この場合、レンズアレイ４に設けられる各レンズ２０１’は、樹脂レンズ層１００３が有する各レンズ部１００３ａのみからなる片面凸レンズとなる。

以上のような第４実施形態のレンズアレイ４であっても、第１実施形態のレンズアレイと同様の効果を得ることができる。なお、本第４実施形態は、他の実施形態と組み合わせることが可能であり、組み合わせることによって他の実施形態の効果を得ることもできる。

≪第５実施形態≫
図１１は、第５実施形態のレンズアレイの平面図である。この図に示す第５実施形態のレンズアレイ５が、第１実施形態のレンズアレイと異なるところは、遮光層１００２に設けた光線通過開口１００２ａ’の形状にあり、他の構成は同様である。

すなわち、遮光層１００２に設けた光線通過開口１００２ａ’は、平面視的な形状が円形ではなく、一方向に長い長円形となっている。例えば、このレンズアレイ５が、図５〜図７を用いて説明した光書込装置２３の第１レンズアレイ２００または第２レンズアレイ４００として設けられるものである場合を想定する。この場合、発光素子基板１００に設けた各発光点群１０１は、例えば主走査方向ｙに長く、副走査方向ｚに短い矩形形状の領域に複数の発光点１０２を配置した構成となっている。そこで、図１１に示すように、レンズアレイ５を光書込装置２３に設置した場合に、光線通過開口１００２ａ’の開口形状が主走査方向ｙに長くなる長円形とする。

これにより、このレンズアレイ５を第１レンズアレイ２００または第２レンズアレイ４００として用いた光書込装置２３においては、光線通過開口１００２ａ’の開口径が、［主走査方向ｙの大きさ］≧［副走査方向ｚの大きさ］となる。

このような第５実施形態のレンズアレイ５は、レンズアレイ５を設ける光書込装置２３の発光点群１０１の平面形状に、遮光層１００２に設けた光線通過開口１００２ａ’の平面形状を合わせた構成である。これにより、光線通過開口１００２ａ’に対して、対応する発光点群１０１から発生させた光を無駄なく通過させつつ、光線通過開口１００２ａ’を最小限の大きさに制限して有害光がレンズ２０１を通過することを防止できる。なお、本第５実施形態は、他の実施形態と組み合わせることができ、組み合わせることによって他の実施形態の効果を得ることもできる。

≪第６実施形態≫
図１２は、第６実施形態のレンズアレイの平面図である。この図に示す第６実施形態のレンズアレイ６は、第５実施形態のレンズアレイの変形例であり、図５〜図７を用いて説明した光書込装置２３の第１レンズアレイ２００または第２レンズアレイ４００として設けられる場合を想定したものである。このレンズアレイ６は、樹脂レンズ層１００３のレンズ部１００３ａ’および裏面樹脂層１００４のレンズ部１００４ａ’の平面視的な形状が、発光素子基板１００に設けた各発光点群１０１および光線通過開口１００２ａ’の形状に合わせて一方向に長い長円形状となっている。

レンズ部１００３ａ’およびレンズ部１００４ａ’のレンズ面は、軸対称非球面で平面視的な形容を長円形状とした場合であっても、レンズ面を自由曲面（すなわち回転対称軸を持たないＹＺ多項式面）としてよい。

またレンズアレイ６は、例えば光書込装置２３に設けた場合に、副走査方向ｚにおけるレンズ２０１”間の間隔が十分に広ければ、遮光層１００２”が主走査方向ｙとなる方向に長い島状に分離されていてもよい。この場合、分離された遮光層１００２”間は、光線通過領域となるが、この部分を通過した光線は、光軸［ｘφ］（図５参照）に対して、かなり角度を持った光線に限定され、感光体２１に到達することはない。

このような第６実施形態であっても、第５実施形態と同様の効果を得ることができる。また、遮光層１００２”を分離した構成であれば、遮光層１００２”における遮光材料部分の面積が狭くなるため、遮光層１００２”の形成方法によってはその形成時間を短縮することができ、また低コスト化を図ることが可能である。

≪光書込装置の他の例≫
図１３は、レンズアレイを備えた光書込装置の他の例を示す模式的な断面図であって、第７実施形態を説明する図である。この図に示す光書込装置２３’が、第１実施形態で説明した光書込装置２３と異なるところは、発光素子基板１００’、遮光体１５０’、第１レンズアレイ２００、絞り基板３００、および第２レンズアレイ４００の配置状態にある。そして、それぞれに設けられた発光点群１０１、第１レンズ２０１、絞り開口３０１、および第２レンズ４０１および他の光学的な構成は、第１実施形態で説明した構成と同様である。例えば、各光書込装置２３’においての、発光点群１０１、第１レンズ２０１、絞り開口３０１、および第２レンズ４０１の関係は、第１実施形態で示した関係と同様である。

すなわち、光書込装置２３’は、発光素子基板１００’、遮光体１５０’、第１レンズアレイ２００、絞り基板３００、および第２レンズアレイ４００のそれぞれと、光軸［ｘφ］（入射方向ｘ）に垂直な平面とのなす角度が０度ではなく、以下のような傾きを有する。

［発光素子基板１００’］
発光素子基板１００’は、発光素子基板１００’の基板面に沿って複数の発光点群１０１を二次元に設けたものであり、各発光点群１０１は、像担持面２１ａに対向し、入射方向ｘに対して垂直であり、主走査方向ｙおよび副走査方向ｚに対して平行な面に設けられている。

また全ての発光点群１０１の中心点は略同一平面上に存在する。発光点群１０１の中心点が存在する平面１０７と、光軸［ｘφ］（入射方向ｘ）に垂直な平面１０８とのなす角度［θ１］は、０度ではなく傾きを有している。

このような発光点群１０１が配置された発光素子基板１００’は、中央列［Ｌφ］、上流側列［Ｌ−］、および下流側列［Ｌ＋］のそれぞれについて発光点群１０１が設けられた基板を備え、これらの基板を光軸［ｘφ］（入射方向ｘ）方向に重ねた構成のものとなっている。

［遮光体１５０’］
遮光体１５０’は、発光素子基板１００’の各発光点群１０１から放出された光が、各発光点群１０１と１：１で対応する第１レンズ２０１の広い面に到達し、それ以外の第１レンズ２０１には照射されることのないように構成されている。このような遮光体１５０’は、例えば発光素子基板１００’の感光体２１に向かう面に設けられ、発光素子基板１００’と第１レンズアレイ２００との間を埋める十分な入射方向ｘの高さを有し、第１レンズ２０１間を遮光する。

［第１レンズアレイ２００］
第１レンズアレイ２００は、例えば第１実施形態のレンズアレイ１であって、遮光層１００２を絞り基板３００側に向けた状態で配置されている。このレンズアレイ１は、その基板面に沿って複数の第１レンズ２０１が、二次元に設けられたものである。これらの各第１レンズ２０１は、それぞれの芯厚が入射方向ｘに平行であって、同一の大きさを有する。

また全ての第１レンズ２０１の芯厚の中心が同一平面上に配置されている。芯厚の中心が配置された平面２０７と、光軸［ｘφ］（入射方向ｘ）に垂直な平面２０８とのなす角度［θ２］は、角度［θ２］＜［θ１］の範囲で傾きを有する。なお、この場合であっても、結像光学系２３ｂの光軸［ｘφ］方向における像担持面２１ａの位置が、発光素子基板１００’側により近い中央列［Ｌφ］を構成する第１レンズ２０１φの第１曲率比［Ｒ１φ］は、上流側列［Ｌ−］を構成する第１レンズ２０１−の第１曲率比［Ｒ１−］および下流側列［Ｌ＋］を構成する第１レンズ２０１＋の第１曲率比［Ｒ１＋］よりも小さいことは第１実施形態と同様であってよい。

また第２レンズアレイ４００として第１実施形態のレンズアレイ１を用いる場合、このレンズアレイ１は、遮光層１００２が設けられた面を絞り基板３００側に向けた状態で配置されることも第１実施形態と同様である。

［絞り基板３００］
絞り基板３００は、その基板面に沿って複数の絞り開口３０１が二次元に設けられたものである。これらの絞り開口３０１は、その中心点が略同一平面上に存在する。絞り開口３０１の中心点が存在する平面３０７と、光軸［ｘφ］（入射方向ｘ）に垂直な平面３０８とのなす角度［θ３］は、角度［θ３］＜［θ２］の範囲で傾きを有する。

［第２レンズアレイ４００］
第２レンズアレイ４００は、その基板面に沿って第２レンズ４０１が二次元に設けられたものである。これらの各第２レンズ４０１は、それぞれの芯厚が入射方向ｘに平行であって、同一の大きさを有する。

また全ての第２レンズ４０１の芯厚の中心が同一平面上に配置されている。芯厚［ｔ２］の中心が配置された平面４０７と、光軸［ｘφ］（入射方向ｘ）に垂直な平面４０８とのなす角度［θ４］は、角度［θ４］＜［θ３］の範囲で傾きを有する。なお、この場合であっても、結像光学系２３ｂの光軸［ｘφ］方向における像担持面２１ａの位置が、発光素子基板１００’側により近い中央列［Ｌφ］を構成する第２レンズ４０１φの第２曲率比［Ｒ２φ］は、上流側列［Ｌ−］を構成する第２レンズ４０１−の第２曲率比［Ｒ２−］および下流側列［Ｌ＋］を構成する第２レンズ４０１＋の第２曲率比［Ｒ２＋］よりも小さいことは第１実施形態と同様である。

＜光書込装置２３’の具体例＞
次に、上述した光書込装置２３’の具体例を示す。下記表６は、第２実施形の光書込装置２３’における中央列［Ｌφ］の書込光学系２３ａφの座標データである。また下記表７は、第２実施形の光書込装置２３’における上流側列［Ｌ−］の書込光学系２３ａ−の座標データである。さらに下記表８は、第２実施形の光書込装置２３’における下流側列［Ｌ＋］の書込光学系２３ａ＋の座標データである。

下記表６〜表８において示す座標データは、中央列［Ｌφ］に設けられた発光点群１０１の発光面１０１ａの中心位置［Ｏ］を、入射方向ｘ＝０、主走査方向ｙ＝０、副走査方向ｚ＝０とした座標データである。第１レンズ２０１の入射面２０２および射出面２０３、絞り３０１、および第２レンズ４０１の入射面４０２および射出面４０３については、それぞれの中心の値を示している。また、第１レンズアレイ２００および第２レンズアレイ４００の基板材料については、中央列［Ｌφ］の書込光学系２３ａφにおける入射面側の中心座標を共通で用いた。第１レンズアレイ２００および第２レンズアレイ４００の基板材料の射出面の座標は、入射面側の中心座標においての入射面に対する法線方向の座標を示した。発光素子基板１００’は、中央列［Ｌφ］、上流側列［Ｌ−］、および下流側列［Ｌ＋］のそれぞれについて発光点群１０１が設けられた基板を重ねた構成であるため、座標もそれぞれ示している

さらに感光体２１の座標データは、感光体２１の像担持面２１ａにおける像点［Ｐφ］，［Ｐ−］，［Ｐ＋］においての座標データである。この感光体２１は、半径２２ｍｍの円筒形（円筒状）のものである。

表６〜表８に示されるように書込光学系２３ａφ，２３ａ−，２３ａ＋のいずれも、第１レンズ２０１の入射面２０２および射出面２０３、絞り３０１、第２レンズ４０１の入射面４０２および射出面４０３の主走査方向ｙおよび副走査方向ｚの値が同一であり、これらが入射方向ｘに沿って一直線上に配置されていることがわかる。

また、第１レンズ２０１、絞り３０１、第２レンズ４０１、およびこれらを設けた基板の、光軸［ｘφ］（入射方向ｘ）に垂直な平面とのなす角度は０度ではなく傾きを有している。また感光体２１は、円筒状である。このため、表６〜表８の像担持面２１ａの座標を比較すると、入射方向ｘについては、中央列［Ｌφ］の書込光学系２３ａφの方が、上流側列［Ｌ−］の書込光学系２３ａ−および下流側列［Ｌ＋］の書込光学系２３ａ＋よりも小さくなっている。また像担持面２１ａの角度は、中央列［Ｌφ］の書込光学系２３ａφでは０度であり、流側列［Ｌ−］の書込光学系２３ａ−および下流側列［Ｌ＋］の書込光学系２３ａ＋では斜めになっている。

下記表９（１）〜（４）には、中央列［Ｌφ］の書込光学系２３ａφを構成する第１レンズ２０１φと第２レンズ４０１φの非球面係数を示す。また下記表１０（１）〜（４）には、上流側列［Ｌ−］の書込光学系２３ａ−を構成する第１レンズ２０１−と第２レンズ４０１−の非球面係数を示す。さらに下記表１１（１）〜（４）には、下流側列［Ｌ＋］の書込光学系２３ａ＋を構成する第１レンズ２０１＋と第２レンズ４０１＋の非球面係数を示す。

ここで示した第１レンズ２０１と第２レンズ４０１の面形状は、第１実施形態で示したものと同様の軸対称非球面であり、曲率は近軸曲率である。軸対称非球面において、近軸曲率＝２×［２次の非球面係数］で表現される。表９〜表１１において、２次の非球面係数はｉ＝２の非球面係数である。なお、第１レンズ２０１および第２レンズ４０１は、屈折率１．５１４５のガラス基板の両側主面上に、屈折率１．５２８５の樹脂からなる凸状レンズ部を設けた構成である。また、これらの第１レンズ２０１および第２レンズ４０１用いて構成された各書込光学系２３ａの結像倍率は、何れも［−１］倍である。

下記表１２には、上記表９〜表１１で示された各第１レンズ２０１に関する第１曲率比［Ｒ１］および第２レンズ４０１に関する第２曲率比［Ｒ２］を示す。なお、これらの第１曲率比［Ｒ１］および第２曲率比［Ｒ２］は、絶対値として示している。

表１２に示すように、像点［Ｐφ］が発光素子基板１００’に近く共役長が短い中央列［Ｌφ］の第１曲率比［Ｒ１φ］は、共役長が長い上流側列［Ｌ−］の第１曲率比［Ｒ１−］および下流側列［Ｌ＋］の第１曲率比［Ｒ１＋］よりも小さい。また同様に、中央列［Ｌφ］の第２曲率比［Ｒ２φ］は、上流側列［Ｌ−］の第２曲率比［Ｒ２−］および下流側列［Ｌ＋］の第２曲率比［Ｒ２＋］よりも小さい。

さらに表６の座標データに示されるように、中央列［Ｌφ］においては、発光面１０１ａと第１レンズ２０１φの入射面２０２との距離［ｄ１φ］は、［ｄ１φ］＝４．２５７である。また第２レンズ４０１φの射出面４０３と、像担持面２１ａ上の像点［Ｐφ］との距離［ｄ２φ］は、［ｄ２φ］＝２１．２４７−１７．２４３＝４．００４である。したがって、中央列［Ｌφ］においては、距離［ｄ１φ］＞距離［ｄ２φ］であり、第１レンズ２０１φを通過した光［ｈφ］は収束光となっている。

また表７の座標データに示されるように、上流側列［Ｌ−］においては、発光面１０１ａと第１レンズ２０１−の入射面２０２との距離［ｄ１−］は、［ｄ１−］＝５．３８１−１．５００＝３．８８１である。また第２レンズ４０１−の射出面４０３と、像担持面２１ａ上の像点［Ｐ−］との距離［ｄ２−］は、［ｄ２−］＝２１．７５３−１７．６１９＝４．１３４である。したがって、上流側列［Ｌ−］においては、距離［ｄ１−］＜距離［ｄ２−］であり、第１レンズ２０１−を通過した光［ｈ−］は発散光となっている。

また表８の座標データに示されるように、下流側列［Ｌ＋］においては、発光面１０１ａと第１レンズ２０１＋の入射面２０２との距離［ｄ１＋］は、［ｄ１＋］＝３．１３２−（−１．５００）＝４．６３２である。また第２レンズ４０１＋の射出面４０３と、像担持面２１ａ上の像点［Ｐ＋］との距離［ｄ２＋］は、［ｄ２＋］＝２１．７５３−１６．８６８＝４．８８５である。したがって、下流側列［Ｌ＋］においては、距離［ｄ１＋］＜距離［ｄ２＋］であり、第１レンズ２０１＋を通過した光［ｈ−］は発散光となっている。

さらに各書込光学系２３ａの結像倍率は［−１］倍なので、これらの表６〜表１２のコンストラクションデータの座標および非球面係数からわかるように、中央列［Ｌφ］、上流側列［Ｌ−］、および下流側列［Ｌ＋］の第１レンズ２０１および第２レンズ４０１は、絞り３０１に対して対称に配置されており、面形状も対称であり、第２実施形態で示した構成のものとなっている。

＜第７実施形態の効果＞
このような構成の光書込装置２３’であっても、第１レンズアレイ２００さらには第２レンズアレイ４００として第１実施形態のレンズアレイ１を用いたことにより、第１実施形態の光書込装置２３と同様の効果を奏することが可能である。また第１レンズアレイ２００さらには第２レンズアレイ４００としては、第２実施形態〜第６実施形態のうちの何れかのレンズアレイを用いることも可能であり、それぞれのレンズアレイを用いたことによる効果を得ることができる。

またこの光書込装置２３’は、発光点群１０１、第１レンズ２０１、絞り３０１、および第２レンズ４０１の関係は、第１実施形態の光書込装置におけるこれらの関係と同様である。このため、第１実施形態で説明した光書込装置２３と同様に、像担持面２１ａにおける結像位置精度が確保され、円筒状の感光体２１の像担持面２１ａ上の各位置における露光量のばらつきを抑えることが可能であり、かつ各結像光学系２３ｂの倍率を均一に保つことが可能な構成のものとなっている。またこの光書込装置２３’を備えた画像形成装置１０によれば、画像の形成精度の向上を図ることが可能なものとなっている。

１，２，３，４，５，６…レンズアレイ
１０…画像形成装置
２１…感光体
２１ａ…像担持面
２３，２３’…光書込装置
２３ｂ…結像光学系
１００，１００’…発光素子基板
１０１…発光点群
１０２…発光点
２００…第１レンズアレイ
３００…絞り基板
３０１…絞り開口
４００…第２レンズアレイ
１００１…ガラス基板
１００２…遮光層
１００２ａ，１００２ａ’…光線通過開口
１００３…樹脂レンズ層
１００３ａ，１００３ａ’…レンズ部（樹脂レンズ層）
１００４…裏面樹脂層
１００４ａ，１００４ａ’…レンズ部（裏面樹脂層）

Claims (17)

1. 複数のレンズを二次元に配列したレンズアレイであって、
   ガラス基板と、
   複数の光線通過開口を有し前記ガラス基板の一方の主面側に設けられた遮光層と、
   前記遮光層を備えた前記ガラス基板の一主面上に設けられ、前記各光線通過開口に対応して配置されたレンズ部を有する樹脂レンズ層と、
   前記ガラス基板の他方の主面上に設けられた裏面樹脂層とを備えた
   レンズアレイ。
2. 前記遮光層は、前記ガラス基板の一方の主面上に設けられた層である
   請求項１に記載のレンズアレイ。
3. 前記遮光層は、前記ガラス基板の一方の主面側の表面層に設けられた層である
   請求項１に記載のレンズアレイ。
4. 前記各レンズ部の周端縁は、前記光線通過開口の外側に配置され、前記遮光層と前記レンズ部の周端縁とが平面視的な重なりを有する
   請求項１〜３のうちの何れか１項に記載のレンズアレイ。
5. 前記各光線通過開口は、一方向に長い開口径を有する
   請求項１〜４のうちの何れか１項に記載のレンズアレイ。
6. 前記レンズ部は、平面視的な形状が前記光線通過開口と同一方向に長い楕円形状を有する
   請求項５に記載のレンズアレイ。
7. 前記レンズ部は、凸レンズ形状のものである
   請求項１〜６のうちの何れか１項に記載のレンズアレイ。
8. 前記裏面樹脂層は、前記複数の光線通過開口のそれぞれに対応する位置に設けられたレンズ部を有する
   請求項１〜７のうちの何れか１項に記載のレンズアレイ。
9. 前記ガラス基板と、前記樹脂レンズ層および前記裏面樹脂層との屈折率差が、それぞれ０．１以下である
   請求項１〜８のうちの何れか１項に記載のレンズアレイ。
10. 前記樹脂レンズ層は、前記複数のレンズ部の間に設けられた平坦部を有し、前記平坦部の膜厚が０．３ｍｍ以下である
    請求項１〜９のうちの何れか１項に記載のレンズアレイ。
11. 前記レンズ層は、前記レンズ部が独立した島状に形成されている
    請求項１〜９のうちの何れか１項に記載のレンズアレイ。
12. 請求項１〜１１のうちの何れか１項に記載のレンズアレイの製造方法であって、
    ガラス基板の一方の主面側に、複数の光線通過開口を有する遮光層を形成する工程と、
    前記遮光層が形成された前記ガラス基板の一方の主面上に、前記各光線通過開口に対応して配置されたレンズ部を有する樹脂レンズ層を形成する工程と、
    前記ガラス基板の他方の主面上に裏面樹脂層を形成する工程とを備えた
    レンズアレイの製造方法。
13. 円筒状の感光体の側周面からなる像担持面に対向して設けられ、前記像担持面に光書き込みを行うための光書込装置であって、
    二次元に配列された発光点群を有する発光素子基板と、
    前記各発光点群からの光を前記像担持面上の異なる各位置に結像させる結像光学系とを備え、
    前記結像光学系は、請求項１〜１１のうちの何れか１項に記載のレンズアレイを有する
    光書込装置。
14. 前記結像光学系は、前記発光素子基板側から順に配置された、第１レンズアレイと、絞り開口が設けられた絞り基板と、第２レンズアレイとを有し、
    前記レンズアレイは、前記第１レンズアレイおよび前記第２レンズアレイの少なくとも一方として設けられている
    請求項１３に記載の光書込装置。
15. 前記レンズアレイは、前記絞り基板側に前記遮光層を向けて配置されている
    請求項１４に記載の光書込装置。
16. 前記発光素子基板の各発光点群は、前記感光体の軸方向に沿った長尺状に発光点を二次元に配置してなり、
    前記遮光層の各光線通過開口は、前記感光体の軸方向に沿った向に長い開口径を有し、前記発光点群に対応して設けられている
    請求項１４または１５に記載の光書込装置。
17. 側周面を像担持面とした円筒状の感光体と、
    前記像担持面に対向して設けられたもので前記像担持面に光書き込みを行うための光書込装置とを備え、
    前記光書込装置は、請求項１３〜１６のうちの何れか１項に記載の光書込装置である
    画像形成装置。

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