JP6096349B2 - 露光装置、ｌｅｄヘッド、画像形成装置および読取装置 - Google Patents

Description

本発明は、露光装置、ＬＥＤヘッド、画像形成装置および読取装置に関する。

従来、複数のＬＥＤ（発光ダイオード）を直線状に配列したＬＥＤヘッドを用いた電子写真方式の画像形成装置や複数の受光素子を直線状に配列した受光部に読取り原稿の像を結像させるスキャナやファクシミリ等の読取装置の光学系において、複数のレンズを直線状に配列した２枚のレンズアレイを対向配置したレンズユニットが用いられている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−８６６４９号公報（段落「００２８」〜段落「００２９」、図４、図５）

しかしながら、従来の技術においては、光学系のレンズアレイは長尺であって、高精度に形成することが困難であるという問題がある。
本発明は、このような問題を解決することを課題とし、レンズアレイの形成を容易にすることを目的とする。

そのため、本発明は、物体の縮小倒立画像である中間像を形成する第１のレンズが、長手方向に複数配列されて第１の列と第２の列とを構成する第１のレンズ板と、前記中間像の拡大倒立画像を受光面に形成する第２のレンズが、前記第１のレンズの配列方向と同じ長手方向に複数配列された第２のレンズ板と、前記配列方向と同じ長手方向に間隔ＰＤを保持して配列された複数の発光素子とを有する露光装置において、前記第１のレンズの倍率ｍを前記物体の大きさに対する前記中間像の大きさとしたとき、前記配列方向における前記第１の列を構成する第１のレンズと前記第２の列を構成する第１のレンズ間の配列間隔のずれｓが、０＜ｓ＜（ｍ÷（１−ｍ）×ＰＤ）を満たす前記第１のレンズの数が、前記第１のレンズの全数に対して８０％以上存在することを特徴とする。

このようにした本発明は、レンズアレイの形成を容易にすることができるという効果が得られる。

第１の実施例におけるプリンタの構成を示す概略図 第１の実施例におけるＬＥＤヘッドの長手方向における断面図 第１の実施例におけるＬＥＤヘッドの短手方向における断面図 第１の実施例におけるＬＥＤヘッドの分解斜視図 第１の実施例におけるレンズの動作を示す説明図 第２の実施例における読取装置の構成を示す概略図 第２の実施例における読取装置の読取ヘッドの構成を示す概略図 第１の実施例における画像形成装置の画像評価の説明図

以下、図面を参照して本発明による露光装置、ＬＥＤヘッド、画像形成装置および読取装置の実施例を説明する。

本実施例の画像形成装置としてのプリンタを図１の第１の実施例におけるプリンタの構成を示す概略図に基づいて説明する。
図１において、プリンタ１００は、色材としての顔料を含む樹脂からなるトナーにより、画像データをもとに印字媒体上に画像を形成する。
プリンタ１００には、印字媒体としての用紙１０１を貯留する給紙カセット６０が装着され、用紙１０１を給紙カセット６０から取り出す給紙ローラ６１を備え、用紙１０１を給紙して搬送する搬送ローラ６２、６３が配置される。

本発明におけるプリンタ１００は、カラー電子写真方式であり、プリンタ１００内には画像形成部としてイエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの各色の画像を形成する静電潜像担持体としての感光体ドラム４１、その感光体ドラム４１に形成された静電潜像をトナーにより現像し、トナー像を形成する現像器５、その現像器５にトナーを供給するトナーカートリッジ５１が用紙１０１の搬送路に沿って並べて配置されている。

また、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、光学ヘッドとしてのＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）ヘッド３が、感光体ドラム４１の表面に対向するように配置され、ＬＥＤヘッド３は帯電ローラ４２で帯電された感光体ドラム４１の表面に画像データをもとに選択的に光を照射して静電画像を形成する。

さらに、感光体ドラム４１上に形成され、トナーにより静電潜像を可視化した像であるトナー像を用紙１０１上に転写する転写ローラ８０が、転写部で用紙１０１を搬送する転写ベルト８１を挟むように感光体ドラム４１に対向して配置され、また用紙１０１が転写部を通過した後の感光体ドラム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が感光体ドラム４１の表面に接触して配置されている。

転写部の下流には用紙１０１上に形成されたトナー像を熱および圧力で定着させる定着器９が配置され、その定着器９を通過した用紙１０１を搬送する搬送ローラ６４、その搬送ローラ６４により搬送され、画像が形成された用紙１０１を貯留する排出部７へ排出する排出ローラ６５が配置される。

また、帯電ローラ４２および転写ローラ８０には図示しない電源により所定の電圧が印加される。そして、転写ベルト８１、感光体ドラム４１および各ローラはそれぞれ図示しないモータと図示しない駆動を伝達するギアにより回転駆動される。さらに、現像器５、ＬＥＤヘッド３、定着器９、および図示しない各モータには、それぞれ電源および制御装置が接続されている。

プリンタ１００は、外部装置から印刷データを受信する外部インターフェースを有し、その外部インターフェースで受信した印刷データをもとに印字媒体上に画像を形成する。
このように構成されたプリンタ１００は、制御プログラムをメモリ等の記憶部に記憶し、その制御プログラムに基づいて全体を制御する制御手段および演算手段としての制御部を備えている。

次に、ＬＥＤヘッドの構成を図２、図３、図４および図５を用いて説明する。
図２は第１の実施例におけるＬＥＤヘッドの長手方向における断面図であり、図３は第１の実施例におけるＬＥＤヘッドの短手方向における断面図である。なお、図２は、図３におけるＢＢ断面図であり、図３は、図２におけるＡＡ断面図である。

図２において、ＬＥＤヘッド３は長尺のユニットであり、ＬＥＤヘッド３の長手方向が図面の水平方向（Ｙ方向）、また発光素子としてのＬＥＤ素子３０が図面の下方、結像面としての感光体ドラム４１が図面の上方となるように示されている。
図３において、ＬＥＤヘッド３の長手方向が図面の表裏方向、ＬＥＤヘッド３の短手方向が図面の水平方向（Ｘ方向）、またＬＥＤ素子３０が図面の下方、結像面としての感光体ドラム４１が図面の上方となるように示されている。

ＬＥＤヘッド３は、発光素子としてのＬＥＤ素子３０が略直線状に複数配列された基板３１と、ＬＥＤ素子３０の倒立縮小像を形成する第１のレンズ板１１と、そのＬＥＤ素子３０の倒立縮小像を拡大倒立して結像する第２のレンズ板１４と、第１のレンズ板１１と第２のレンズ板１４との間に配置された第１の遮光部材としての遮光板２１と、ＬＥＤ素子３０と第１のレンズ板１１との間に配置された第２の遮光部材としてのマスク２３と、マスク２３と結像面としての感光体ドラム４１との距離を調整する調整部材３５と、基板３１と第１のレンズ板１１と第２のレンズ板１４と遮光板２１とマスク２３とを固定するホルダ３２とにより構成される。
基板３１、第１のレンズ板１１、第２のレンズ板１４、遮光板２１、およびマスク２３は、すべて長尺の部材で形成され、図２に示すとおり、それぞれの部材の長手方向がすべて平行になるように、水平方向（Ｙ方向）に配置される。

ＬＥＤ素子３０は、間隔ＰＤで略直線に配列され、１インチ（約２５．４ｍｍ）当り、６００個のＬＥＤ素子３０が配列されていることを示す６００ｄｐｉ（ｄｏｔ ｐｅｒ ｉｎｃｈ）のＬＥＤヘッド３の場合、ＬＥＤ素子３０の間隔ＰＤは０．０４２３３ｍｍとなっている。また、１インチ当り、１２００個のＬＥＤ素子３０が配列されていることを示す１２００ｄｐｉのＬＥＤヘッド３の場合、ＬＥＤ素子３０の間隔ＰＤは０．０２１１７ｍｍとなっている。さらに、１インチ当り、２４００個のＬＥＤ素子３０が配列されていることを示す２４００ｄｐｉのＬＥＤヘッド３の場合、ＬＥＤ素子３０の間隔ＰＤは０．０１０５８ｍｍとなっている。

また、図２において、ＬＥＤ素子３０の配列方向はＬＥＤヘッド３の長手方向である水平方向（Ｙ方向）である。４１は静電潜像が形成される感光体ドラムであり、ＡＸＲは感光体ドラム４１の回転軸である。この回転軸ＡＸＲは、ＬＥＤ素子３０の配列方向と平行し、水平方向（Ｙ方向）に配置される。

３５は調整部材であり、マスク２３と感光体ドラム４１との面間隔を調整でき、図２の水平方向全体にわたってマスク２３と感光体ドラム４１との面間隔が一定となるようにマスク２３に配置されている。この調整部材３５は、例えば偏心カムで構成される。
３９は摺動部材であり、感光体ドラム４１が回転しても感光体ドラム４１の表面と調整部材３５との間隔が一定となるように、感光体ドラム４１の表面に沿って配置される。

図３において、水平方向（Ｘ方向）をＬＥＤヘッド３、第１のレンズ板１１および第２のレンズ板１４の幅方向（短手方向）とし、第１のレンズ板１１および第２のレンズ板１４の幅方向における中心線をＣＬとすると、図３に示すとおり、中心線ＣＬを外挿した直線上にＬＥＤ素子３０および感光体ドラム４１の回転軸ＡＸＲが配置される。第１のレンズ板１１および第２のレンズ板１４のマイクロレンズの光軸は中心線ＣＬと平行であり、図３の鉛直方向（Ｚ方向）となっている。

図４は第１の実施例におけるＬＥＤヘッドの分解斜視図である。
図４において、第１のレンズ板１１のマイクロレンズである第１のレンズ１２および第２のレンズ板１４のマイクロレンズである第２のレンズ１５の光軸が鉛直方向（Ｚ方向）となるように、また図中の下方にＬＥＤ素子３０、図中の上方に第２のレンズ板１４となるように、第１のレンズ板１１、第２のレンズ板１４およびＬＥＤ素子３０が配置され、ＬＥＤ素子３０の結像は図中の上方に形成される。

ＬＥＤヘッド３は、図中下方から、基板３１（ＬＥＤ素子３０）、マスク２３、第１のレンズ板１１、遮光板２１、第２のレンズ板１４の順で配置されている。第１のレンズ板１１には、第１のレンズ１２が２列に配列され、第２のレンズ板１４には、第２のレンズ１５が２列に配列され、遮光板２１には第１の絞り２２が２列に配列され、マスク２３には第２の絞り２４が２列に配列され、第１のレンズ１２の光軸と第２のレンズ１５の光軸と第１の絞り２２と第２の絞り２４との位置が略一致するように、それぞれ略同一の間隔で配列されている。

つまり、ＬＥＤヘッド３は、光軸が一致するように配列されたマイクロレンズからなる２枚のレンズ対を光軸に対して直交する方向に略直線に配置した構成となっている。なお、遮光板２１およびマスク２３は、ＬＥＤ素子３０の光線を遮光する素材により形成されている。
ホルダ３２は、基板３１と第１のレンズ板１１と第２のレンズ板１４と遮光板２１とマスク２３とを固定するものであり、ＬＥＤヘッド３の長手方向全体にわたって形成され、マスク２３と一体に形成されている。

図５は第１の実施例におけるレンズの動作を示す説明図である。図５（ａ）は第１のレンズ板１１および第２のレンズ板１４の側面図であり、第１のレンズ板１１および第２のレンズ板１４の長手方向が図中水平方向であり、図中の下方にＬＥＤ素子３０ａが配置され、結像３０ｃａは図中の上方に形成される。図５（ｂ）は第１のレンズ板１１の正面図であり、第１のレンズ板１１の長手方向が図中の水平方向（Ｙ方向）であり、図面の手前側にＬＥＤ素子３０ａが配置され、第２のレンズ板１４は図面の奥側に配置され、結像３０ｃａは図面の奥側に形成される。なお、図５（ｂ）における第１のレンズ１２ａ、１２ｂおよび１２ｃの図面の水平方向の位置は、図５（ａ）における第１のレンズ１２ａ、１２ｂおよび１２ｃの図面の水平方向の位置と一致する。

図５（ａ）に示すように、ＬＥＤ素子３０ａが配置された面である物体面ＯＰと第１のレンズ１２までの距離はＬＯに設定され、第１のレンズ１２と第２のレンズ１５との面の間隔はＬＳに設定され、第２のレンズ１５と結像面ＩＰとの面の間隔はＬＩに設定され、第１のレンズ１２の厚さはＬＴ１、第２のレンズ１５の厚さはＬＴ２に設定されている。
図５（ａ）において、第１のレンズ１２ａは、光軸ＡＸＬａ方向に距離ＬＯ１の位置にある物体３０ａの結像として中間像３０ｂａを、光軸ＡＸＬａ方向に距離ＬＩ１離れた中間像面ＩＭＰ上に形成する。このとき、中間像３０ｂａは、物体３０ａの倒立縮小像になっている。

第２のレンズ１５ａは、距離ＬＯ２の位置にある中間像３０ｂａの結像３０ｃａを、光軸ＡＸＬａ方向にＬＩ２隔てた結像面ＩＰ上に結像する。このとき、結像３０ｃａは、物体３０ａの正立等倍像になっている。
物体面ＯＰから第１のレンズ１２までの距離ＬＯは距離ＬＯ１と等しく設定され、第１のレンズ１２と第２のレンズ１５との間隔ＬＳは、ＬＳ＝ＬＩ１＋ＬＯ２に設定され、第２のレンズ１５から結像面ＩＰまでの距離ＬＩは、距離ＬＩ２と等しく設定される。

図５（ｂ）を用いて第１のレンズ板１１の形状について説明する。
図５（ｂ）において、水平方向（Ｙ方向）が第１のレンズ板１１の長手方向になっている。第１のレンズ板１１には、複数の第１のレンズ１２が長手方向に平行する２列に千鳥状に交互に配置され、図に示すように、第１のレンズ１２ａおよび第１のレンズ１２ｃは同列に配置され、第１のレンズ１２ｂは第１のレンズ１２ａと第１のレンズ１２ｃとの間の他列に配置されている。ここで、ＡＸＬａは第１のレンズ１２ａの光軸であり、ＡＸＬＳは第１のレンズ１２ｂの光軸であり、ＡＸＬｃは第１のレンズ１２ｃの光軸である。

第１のレンズ１２の１列あたりの配列間隔は２×ＰＹである。そして、第１のレンズ１２ｂについては、同一列内で隣接する第１のレンズ１２に対してＹ方向に距離ｓずれており、同一列内で隣接する第１のレンズ１２との配列間隔は２×ＰＹ＋ｓおよび２×ＰＹ−ｓとなっている。
このため、第１のレンズ板１１の長手方向における第１のレンズ１２ａと第１のレンズ１２ｂとの配列間隔はＰＹ＋ｓであり、第１のレンズ１２ｂと第１のレンズ１２ｃとの配列間隔はＰＹ−ｓとなっている。

さらに、ＬＥＤ素子３０の配列間隔をＰＤ、第１のレンズ１２から距離ＬＯ１の位置にある物体面ＯＰ上の物体の大きさに対する、第１のレンズ１２から距離ＬＩ１の位置にある中間像面ＩＭＰ上の第１のレンズ１２による結像の大きさを、第１のレンズ１２の倍率ｍとすると、第１のレンズ１２ｂの位置ずれｓ（距離ｓ）は式１を満たす。

０＜ｓ＜（ｍ÷（１−ｍ）×ＰＤ） ・・・（式１）
隣接する２つの第１のレンズ１２の間に平坦部は形成されず、隣接する２つの第１のレンズ１２は境界で接し、隙間なく緻密に配置されている。つまり、第１のレンズ板１１の長手方向における、第１のレンズ１２の半径はＰＹになっている。また、第１のレンズ１２の半径ＲＬはＰＹより大きくなっている。

第１のレンズ板１１の長手方向と直交する幅方向（Ｘ方向）における第１のレンズ１２の配列間隔はＰＸとなっている。このとき、第１のレンズ１２のＸ方向における配列間隔ＰＸは、Ｙ方向における配列間隔（２×ＰＹ）より小さくなっている。なお、第１のレンズ板１１は、発光部としてのＬＥＤ素子３０ａの光線を透過する素材により構成されている。

第２のレンズ板１４は、第１のレンズ板１１と同形状に形成されている。また、第２のレンズ１５は、第１のレンズ１２と略同形状に形成され、配列されている。図５（ａ）に示すように、第２のレンズ１５ａの光軸は、第１のレンズ１２ａの光軸ＡＸＬａと一致するように配置される。また、第２のレンズ１５ｂの光軸ＡＸＬｂは、第２のレンズ板１４の長手方向において第１のレンズ１２ｂの光軸ＡＸＬＳと距離ｓずれて配置される。さらに、第２のレンズ１５ｃの光軸は、第１のレンズ１２ｃの光軸ＡＸＬｃと一致するように配置される。

また、第２のレンズ板１４の長手方向における第２のレンズ１５ａと第２のレンズ１５ｂとの配列間隔および第２のレンズ１５ｂと第２のレンズ１５ｃとの配列間隔はＰＹとなっている。なお、第１のレンズ板１１は、発光部としてのＬＥＤ素子３０ａの光線を透過する素材により構成されている。

上述した構成の作用について説明する。
まず、プリンタ１００の動作を図１に基づいて説明する。
プリンタ１００の感光体ドラム４１表面は、図示しない電源装置により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表面がＬＥＤヘッド３の付近に到達するとＬＥＤヘッド３によって露光され、感光体ドラム４１表面に静電潜像が形成される。この静電潜像は現像器５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。

一方、給紙カセット６０にセットされた用紙１０１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、６３により、転写ローラ８０および転写ベルト８１の付近に搬送される。
感光体ドラム４１が回転することにより、現像によって得られた感光体ドラム４１表面上のトナー像が転写ローラ８０および転写ベルト８１の付近に到達すると図示しない電源装置により電圧が印加されている転写ローラ８０および転写ベルト８１によって、感光体ドラム４１表面上のトナー像は用紙１０１上に転写される。

続いて、表面にトナー像が形成された用紙１０１は、転写ベルト８１の回転により定着器９へ搬送され、用紙１０１上のトナー像はその定着器９により加圧されながら加熱されることにより溶解し、用紙１０１上に固定される。トナー像が固定された用紙１０１は、搬送ローラ６４および排出ローラ６５により排出部７に排出されてプリンタ１００の動作が終了する。

次に、ＬＥＤヘッド３の動作を図５（ａ）に基づいて説明する。
画像データをもとにプリンタの制御部により図３に示すＬＥＤヘッド３の制御信号が発信されると基板３１上のドライバＩＣはその制御信号に基づき任意の光量でＬＥＤ素子３０を発光する。
第１のレンズ１２ａは、中間像面ＩＭＰ上に、物体３０ａの結像としての中間像３０ｂａを形成する。このとき、中間像３０ｂａは、物体３０ａの倒立縮小像になっている。

第２のレンズ１５ａは、結像面ＩＰ上に、中間像３０ｂａの結像としての結像３０ｃａを結像する。このとき、結像３０ｃａは、物体３０ａの正立等倍像になっている。
第１のレンズ１２ｂは、中間像面ＩＭＰ上に、物体３０ａの結像としての中間像３０ｂｂを形成する。このとき、中間像３０ｂｂは、物体３０ａの倒立縮小像になっている。
第２のレンズ１５ｂは、結像面ＩＰ上に、中間像３０ｂｂの結像としての結像３０ｃｂを結像する。このとき、結像３０ｃｂは、物体３０ａの正立等倍像になっている。

第１のレンズ１２ｃは、中間像面ＩＭＰ上に、物体３０ａの結像としての中間像３０ｂｃを形成する。このとき、中間像３０ｂｃは、物体３０ａの倒立縮小像になっている。
第２のレンズ１５ｃは、結像面ＩＰ上に、中間像３０ｂｃの結像としての結像３０ｃｃを結像する。このとき、結像３０ｃｃは、物体３０ａの正立等倍像になっている。

物体面ＯＰ上の物体に対する第１のレンズ１２による中間像面ＩＭＰ上の結像の大きさｍ、中間像面ＩＭＰ上の中間像の大きさに対する第２のレンズ１５による結像面ＩＰ上の結像の大きさをＭとする。本実施例の光学系は正立等倍像を形成するから、物体面ＯＰ上の物体に対する結像面ＩＰ上の結像の大きさは“１”であるから、
ｍ×Ｍ＝１であり、Ｍ＝１／ｍ ・・・（式１０１）
である。

次に、本実施例のレンズ配列間隔のずれｓ（距離ｓ）による結像位置のずれについて、図５（ａ）および図５（ｂ）を用いて説明する。
レンズ板１１の長手方向（Ｙ方向）における物体３０ａの光軸ＡＸＬａからの距離ＹＡａが、
ＹＡａ＝ｙ ・・・（式１０２）
であるとすると、レンズ板１１の長手方向（Ｙ方向）における中間像３０ｂａの光軸ＡＸＬａからの距離ＹＢａは上記式１０２より、
ＹＢａ＝ｍ×ＹＡａ＝ｍ×ｙ
である。

そして、レンズ板１１の長手方向（Ｙ方向）における中間像３０ｃａの光軸ＡＸＬａからの距離ＹＣａは上記式１０１より、
ＹＣａ＝Ｍ×ＹＢａ＝Ｍ×ｍ×ｙ ・・・（式１０３）
である。

一方、第１のレンズ１２ａと第１のレンズ１２ｂの配列間隔がＰＹ＋ｓであるから、第１のレンズ板１１の長手方向（Ｙ方向）における物体３０ａの光軸ＡＸＬＳからの距離ＹＡＳは、上記式１０２より、
ＹＡＳ＝ＹＡａ−（ＰＹ＋ｓ）＝ｙ−ＰＹ−ｓ ・・・（式１０４）
である。

第１のレンズ板１１の長手方向（Ｙ方向）における中間像３０ｂｂの光軸ＡＸＬＳからの距離ＹＢＳは、
ＹＢＳ＝ｍ×ＹＡＳ＝ｍ×（ｙ−ＰＹ−ｓ） ・・・（式１０５）
である。

また、第１のレンズ板１１の長手方向（Ｙ方向）における中間像３０ｂｂの光軸ＡＸＬｂからの距離ＹＢｂは、上記式１０５より、
ＹＢｂ＝ＹＢＳ＋ｓ＝ｍ×（ｙ−ＰＹ−ｓ）＋ｓ ・・・（式１０６）
である。

そして、第２のレンズ板１４の長手方向（Ｙ方向）における結像３０ｃｂの光軸ＡＸＬｂからの距離ＹＣｂは、上記式１０１および式１０６より、
ＹＣｂ＝Ｍ×ＹＢｂ＝Ｍ×（ｍ×（ｙ−ＰＹ−ｓ）＋ｓ）
＝ｙ−ＰＹ−ｓ−ｓ／ｍ ・・・（式１０７）
である。

よって、第２のレンズ板１４の長手方向（Ｙ方向）における結像３０ｃｂの光軸ＡＸＬａからの距離ＹＯＣｂは、第２のレンズ１５ａと第２のレンズ１５ｂとの配列間隔がＰＹであるから、上記式１０７より、
ＹＯＣｂ＝ＰＹ＋ＹＣｂ＝ｙ−ｓ−ｓ／ｍ
＝ｙ−ｓ（１−１／ｍ） ・・・（式１０８）
である。

したがって、第２のレンズ板１４の長手方向（Ｙ方向）における結像３０ｃａに対する結像３０ｃｂの位置ずれの大きさＳｉは、上記式１０２および式１０８より、
Ｓｉ＝ＹＯＣｂ−ＹＣａ＝ｓ（１／ｍ−１） ・・・（式１０９）
である。

ところで、同列で隣接する第１のレンズ１２ａと第１のレンズ１２ｃの配列間隔が２×ＰＹであるから、第１のレンズ板１１の長手方向（Ｙ方向）における物体３０ａの光軸ＡＸＬｃからの距離ＹＡｃは、上記式１０２より、
ＹＡｃ＝ＹＡａ−２×ＰＹ＝ｙ−２ＰＹ ・・・（式１１０）
である。

また、第１のレンズ板１１の長手方向（Ｙ方向）における中間像３０ｂｂの光軸ＡＸＬｃからの距離ＹＢｃは、上記式１１０より、
ＹＢｃ＝ｍ×ＹＡｃ＝ｍ×（ｙ−２ＰＹ） ・・・（式１１１）
である。

そして、第２のレンズ板１４の長手方向（Ｙ方向）における結像３０ｃｃの光軸ＡＸＬｃからの距離ＹＣｃは、上記式１０１および式１１１より、
ＹＣｃ＝Ｍ×ＹＢｃ＝Ｍ×ｍ×（ｙ−２ＰＹ）
＝ｙ−２ＰＹ ・・・（式１１２）
である。

よって、第２のレンズ板１４の長手方向（Ｙ方向）における結像３０ｃｃの光軸ＡＸｌａからの距離ＹＯＣｃは、第２のレンズ１５ａと第２のレンズ１５ｃの配列間隔が２×ＰＹであるから式１１２より、
ＹＯＣｃ＝２×ＰＹ＋ＹＣｃ＝ｙ
である。
したがって、第２のレンズ板１４の長手方向（Ｙ方向）における結像３０ｃａと結像３０ｃｃの位置ずれはなく、一点に形成される。

次に、結像の位置ずれＳｉ（距離Ｓｉ）の大きさと印刷画像の品質不良について説明する。
本実施例のレンズユニットは、正立等倍像を形成するため、ＬＥＤ素子３０の結像は図２に示すＬＥＤ素子３０の間隔ＰＤと等間隔に形成する。よって、第１のレンズ１２ｂの位置ずれｓによる結像３０ｃｂの位置ずれＳｉが間隔ＰＤより大きいと、ＬＥＤ素子３０ａと同列で隣接するＬＥＤ素子の結像と、他列で隣接する結像３０ｃｂが重なり合うことになり、結像のコントラストが低下して印刷画像上に筋や濃度斑（濃度ムラ）などが発生する。

したがって、第１のレンズ１２の倍率ｍ、第１のレンズ１２ｂの位置ずれｓ、ＬＥＤ素子３０の配列間隔ＰＤ、結像の位置ずれＳｉとしたとき、上記式１０９より、
０＜Ｓｉ＝ｓ（１／ｍ−１）＜ＰＤ
であるとき、結像のコントラストは低下しない。
よって、第１のレンズ１２ｂの位置ずれｓが、上述した式１を満たすことによって、印刷画像の品質低下は発生しない。

さらに、本実施例の画像形成装置を用いて印刷画像を評価したところ、第１のレンズ板１１の長手方向における配列間隔の位置ずれｓが上述した式１を満たすレンズの個数が、第１のレンズ１２全数の８０％以上であれば、印刷画像に品質不良が見られないことが分かった。

評価に用いた画像形成装置は、解像度が６００ｄｐｉのＬＥＤプリンタであり、ＬＥＤ素子３０の配列間隔ＰＤは０．０４２３３ｍｍであった。また、第１のレンズ１２ｂの位置ずれｓが０．０４２ｍｍ以下のレンズの数がレンズ全数の８０％あり、０．０４２ｍｍより大きいレンズの数がレンズ全数の２０％であった。さらに、第１のレンズ１２の倍率ｍは０．５であった。

すなわち、上述した式１の右辺が、ｍ／（１−ｍ）×ＰＤ＝０．５／０．５×０．０４２３３＝０．０４２３３（ｍｍ）であるから、評価に用いた画像形成装置は、第１のレンズ１２の全数に対して８０％のレンズが上述した式１を満たしており、式１を満たさないレンズは第１のレンズ１２の全数に対して２０％あっても印刷画像に筋または濃度斑（濃度ムラ）は見られなかった。

画像形成装置の画像の評価は、図８（ａ）または（ｂ）に示す画像を印刷したときの筋または濃度斑の発生の有無を評価した。図８（ａ）（ｂ）において、８０１はトナーが付着して色が付いたドットであり、８０２はトナーが付着しない空白ドットである。全ドットの配列間隔ＰＤは０．０４２３３ｍｍであり、ドット８０１の配列間隔ＰＰは０．０８４６６ｍｍである。すなわち、ＬＥＤ素子３０を１つおきに点灯させて作成した灰色画像である。なお、ドット８０１の間隔ＰＰは、２×ＰＤである。

以上説明したように、第１の実施例では、上述したようにレンズアレイを構成したことにより、レンズアレイの形成を容易にすることができるとともに、レンズアレイの形状精度が低下しても、コントラストの高い結像を形成することができ、画像形成装置においては印刷画像に筋や濃度斑（濃度ムラ）が発生することがなく、高品質な画像を得ることができるという効果が得られる。

第２の実施例の構成を図６の第２の実施例における読取装置の構成を示す概略図に基づいて説明する。なお、上述した第１の実施例と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。
図６において、５００は、原稿を読取って画像データとして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。

スキャナ５００は、読取ヘッド４００、ランプ５０１、原稿台５０２、レール５０３、駆動ベルト５０５、モータ５０６等で構成されている。
読取ヘッド４００は、照明装置としてのランプ５０１により照射され、原稿６００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ものである。ランプ５０１は、照射した光が原稿６００の表面で反射し、読取ヘッド４００内に取り込まれるように配置されている。

原稿台５０２は、電子データが生成される原稿６００を載置するものであり、可視光線を透過する素材で形成されている。
レール５０３は、原稿台５０２の下方に配置され、読取ヘッド４００を移動可能にするものであり、読取ヘッド４００は、その一部が複数の滑車５０４により張架された駆動ベルト５０５に接続され、モータ５０６で駆動された駆動ベルト５０５によりレール５０３上を移動可能に構成されている。

次に、読取ヘッド４００の構成を図７の第２の実施例における読取装置の読取りヘッドの構成を示す概略図に基づいて説明する。図７（ａ）は、レンズユニット１の長手方向と直交する平面による断面図であり、レンズユニット１の長手方向が図面の表裏方向、ミラー４０２が図面の下方、ラインセンサ４０１が図面の上方となるように示されている。図７（ｂ）は、図７（ａ）におけるＢＢ断面図であり、レンズユニット１の長手方向が図面の水平方向（Ｙ方向）、ミラー４０２が図面の下方、ラインセンサ４０１が図面の上方となるように示されている。
図７において、読取ヘッド４００は、レンズユニット１、ラインセンサ４０１およびミラー４０２で構成されている。

レンズユニット１は、第１の実施例の構成と同様であり、図中上方から、マスク２３、第２のレンズ板１４、遮光板２１、第１のレンズ板１１の順で配置されている。また、図４に示すように、第１のレンズ板１１には、第１のレンズ１２が２列に配列され、第２のレンズ板１４には、第２のレンズ１５が２列に配列され、遮光板２１には第１の絞り２２が２列に配列され、マスク２３には第２の絞り２４が２列に配列され、第１のレンズ１２の光軸と第２のレンズ１５の光軸と第１の絞り２２と第２の絞り２４との位置が略一致するように、それぞれ略同一の間隔で配列されている。

ホルダ３２は、第１のレンズ板１１と第２のレンズ板１４と遮光板２１とマスク２３とを固定するものであり、レンズユニット１の長手方向全体にわたって形成され、マスク２３と一体に形成されている。
ミラー４０２は、原稿６００で反射された光線の光路を折り曲げてその光線をレンズユニット１に入射させるものである。
ラインセンサ４０１は、複数の受光素子が間隔ＰＲで直線に配置されており、レンズユニット１により形成された原稿画像の結像を電気信号に変換するものである。

本実施例においては、図５に示すレンズアレイ１の物体面ＯＰが原稿６００となるように、また結像面ＩＰがラインセンサ４０１となるように配置される。
本実施例のレンズユニット１は、第１の実施例の構成と同様であり、図７（ｂ）に示すラインセンサ４０１の受光素子の配列間隔をＰＲ、第１のレンズ１２の倍率をｍとしたとき、第１のレンズ１２ｂの位置ずれｓは、式２を満たすように構成される。
０＜ｓ＜（ｍ÷（１−ｍ）×ＰＲ） ・・・（式２）

上述した構成の作用について説明する。
まず、読取装置の動作を図６に基づいて説明する。
ランプ５０１が点灯し、原稿６００の表面を照射することにより、原稿６００の表面で反射した光線が読取ヘッド４００内に取り込まれる。モータ５０６により、駆動ベルト５０５が駆動して読取ヘッド４００とランプ５０１が図８における左右方向に移動し、読取ヘッド４００は原稿６００の全面から反射した光線を取り込む。

次に、読取ヘッド４００の動作を図７に基づいて説明する。
原稿６００で反射された光線は、原稿台５０２を透過し、ミラー４０２で光路が折り曲げられ、レンズユニット１に入射する。レンズユニット１により結像された原稿画像の結像はラインセンサ４０１上に形成され、ラインセンサ４０１は形成された原稿画像の結像を電気信号に変換して電子データを生成する。

本実施例による読取装置を用いて原稿から画像データを形成したところ、原稿と同一の良好な画像データが得られた。
また、本実施例のようにレンズアレイを構成することにより、レンズアレイの形状精度を緩めても結像のコントラストを十分に高めることができる。
以上説明したように、第２の実施例では、読取装置においても第１の実施例と同様の効果が得られ、原稿と同一の画像データを読取ることができるという効果が得られる。

１ レンズユニット
３ ＬＥＤヘッド
５ 現像器
７ 排出部
９ 定着器
１１ 第１のレンズ板
１２ 第１のレンズ
１４ 第２のレンズ板
１５ 第２のレンズ
２１ 遮光板
２２ 第１の絞り
２３ マスク
２４ 第２の絞り
３０ ＬＥＤ素子
３１ 基板
３２ ホルダ
３５ 調整部材
３９ 摺動部材
４１ 感光体ドラム
４２ 帯電ローラ
４３ クリーニングブレード
５１ トナーカートリッジ
６０ 給紙カセット
６１ 給紙ローラ
６２、６３、６４ 搬送ローラ
６５ 排出ローラ
８０ 転写ローラ
８１ 転写ベルト

Claims (20)

1. 物体の縮小倒立画像である中間像を形成する第１のレンズが、長手方向に複数配列されて第１の列と第２の列とを構成する第１のレンズ板と、前記中間像の拡大倒立画像を受光面に形成する第２のレンズが、前記第１のレンズの配列方向と同じ長手方向に複数配列された第２のレンズ板と、前記配列方向と同じ長手方向に間隔ＰＤを保持して配列された複数の発光素子とを有する露光装置において、
   前記第１のレンズの倍率ｍを前記物体の大きさに対する前記中間像の大きさとしたとき、前記配列方向における前記第１の列を構成する第１のレンズと前記第２の列を構成する第１のレンズ間の配列間隔のずれｓが、
   ０＜ｓ＜（ｍ÷（１−ｍ）×ＰＤ）
   を満たす前記第１のレンズの数が、前記第１のレンズの全数に対して８０％以上存在することを特徴とする露光装置。
2. 請求項１に記載の露光装置において、
   前記長手方向において、前記第１の列を構成する隣り合う第１のレンズの間に前記第２の列を構成する第１のレンズが配置されることを特徴とする露光装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の露光装置において、
   前記第１の列と前記第２の列は、前記長手方向と直交する方向において所定距離を保持して配置されることを特徴とする露光装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の露光装置において、
   前記第１のレンズ板と前記第２のレンズ板との間に配置された第１の遮光部材を有し、
   前記第１の遮光部材は、
   前記第１のレンズおよび前記第２のレンズと対向する第１の絞りを有することを特徴とする露光装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の露光装置において、
   前記第１のレンズ板と前記発光素子との間に配置された第２の遮光部材を有し、
   前記第２の遮光部材は、
   前記第１のレンズおよび前記発光素子と対向する第２の絞りを有することを特徴とする露光装置。
6. 物体の縮小倒立画像である中間像を形成する第１のレンズが、長手方向に複数配列されて第１の列と第２の列とを構成する第１のレンズ板と、前記中間像の拡大倒立画像を受光面に形成する第２のレンズが、前記第１のレンズの配列方向と同じ長手方向に複数配列された第２のレンズ板と、前記配列方向と同じ長手方向に間隔ＰＤを保持して配列された複数のＬＥＤ素子とを有するＬＥＤヘッドにおいて、
   前記第１のレンズの倍率ｍを前記物体の大きさに対する前記中間像の大きさとしたとき、前記配列方向における前記第１の列を構成する第１のレンズと前記第２の列を構成する第１のレンズ間の配列間隔のずれｓが、
   ０＜ｓ＜（ｍ÷（１−ｍ）×ＰＤ）
   を満たす前記第１のレンズの数が、前記第１のレンズの全数に対して８０％以上存在することを特徴とするＬＥＤヘッド。
7. 請求項６に記載のＬＥＤヘッドにおいて、
   前記長手方向において、前記第１の列を構成する隣り合う第１のレンズの間に前記第２の列を構成する第１のレンズが配置されることを特徴とするＬＥＤヘッド。
8. 請求項６または請求項７に記載のＬＥＤヘッドにおいて、
   前記第１の列と前記第２の列は、前記長手方向と直交する方向において所定距離を保持して配置されることを特徴とするＬＥＤヘッド。
9. 請求項６から請求項８のいずれかに記載のＬＥＤヘッドにおいて、
   前記第１のレンズ板と前記第２のレンズ板との間に配置された第１の遮光部材を有し、
   前記第１の遮光部材は、
   前記第１のレンズおよび前記第２のレンズと対向する第１の絞りを有することを特徴とするＬＥＤヘッド。
10. 請求項６から請求項９のいずれかに記載のＬＥＤヘッドにおいて、
    前記第１のレンズ板と前記ＬＥＤ素子との間に配置された第２の遮光部材を有し、
    前記第２の遮光部材は、
    前記第１のレンズおよび前記ＬＥＤ素子と対向する第２の絞りを有することを特徴とするＬＥＤヘッド。
11. 物体の縮小倒立画像である中間像を形成する第１のレンズが、長手方向に複数配列されて第１の列と第２の列とを構成する第１のレンズ板と、前記中間像の拡大倒立画像を受光面に形成する第２のレンズが、前記第１のレンズの配列方向と同じ長手方向に複数配列された第２のレンズ板と、前記配列方向と同じ長手方向に間隔ＰＤを保持して配列された複数のＬＥＤ素子とを有するＬＥＤヘッドを備えた画像形成装置において、
    前記第１のレンズの倍率ｍを前記物体の大きさに対する前記中間像の大きさとしたとき、前記配列方向における前記第１の列を構成する第１のレンズと前記第２の列を構成する第１のレンズ間の配列間隔のずれｓが、
    ０＜ｓ＜（ｍ÷（１−ｍ）×ＰＤ）
    を満たす前記第１のレンズの数が、前記第１のレンズの全数に対して８０％以上存在することを特徴とするＬＥＤヘッドを備えた画像形成装置。
12. 請求項１１に記載の画像形成装置において、
    前記長手方向において、前記第１の列を構成する隣り合う第１のレンズの間に前記第２の列を構成する第１のレンズが配置されることを特徴とする画像形成装置。
13. 請求項１１または請求項１２に記載の画像形成装置において、
    前記第１の列と前記第２の列は、前記長手方向と直交する方向において所定距離を保持して配置されることを特徴とする画像形成装置。
14. 請求項１１から請求項１３のいずれかに記載の画像形成装置において、
    前記第１のレンズ板と前記第２のレンズ板との間に配置された第１の遮光部材を有し、
    前記第１の遮光部材は、
    前記第１のレンズおよび前記第２のレンズと対向する第１の絞りを有することを特徴とする画像形成装置。
15. 請求項１１から請求項１４のいずれかに記載の画像形成装置において、
    前記第１のレンズ板と前記ＬＥＤ素子との間に配置された第２の遮光部材を有し、
    前記第２の遮光部材は、
    前記第１のレンズおよび前記ＬＥＤ素子と対向する第２の絞りを有することを特徴とする画像形成装置。
16. 物体の縮小倒立画像である中間像を形成する第１のレンズが、長手方向に複数配列されて第１の列と第２の列とを構成する第１のレンズ板と、前記中間像の拡大倒立画像を受光面に形成する第２のレンズが、前記第１のレンズの配列方向と同じ長手方向に複数配列された第２のレンズ板と、前記配列方向と同じ長手方向に間隔ＰＲを保持して配列された複数の受光素子とを有する読取装置において、
    前記第１のレンズの倍率ｍを前記物体の大きさに対する前記中間像の大きさとしたとき、前記配列方向における前記第１の列を構成する第１のレンズと前記第２の列を構成する第１のレンズ間の配列間隔のずれｓが、
    ０＜ｓ＜（ｍ÷（１−ｍ）×ＰＲ）
    を満たす前記第１のレンズの数が、前記第１のレンズの全数に対して８０％以上存在することを特徴とする読取装置。
17. 請求項１６に記載の読取装置において、
    前記長手方向において、前記第１の列を構成する隣り合う第１のレンズの間に前記第２の列を構成する第１のレンズが配置されることを特徴とする読取装置。
18. 請求項１６または請求項１７に記載の読取装置において、
    前記第１の列と前記第２の列は、前記長手方向と直交する方向において所定距離を保持して配置されることを特徴とする読取装置。
19. 請求項１６から請求項１８のいずれかに記載の読取装置において、
    前記第１のレンズ板と前記第２のレンズ板との間に配置された第１の遮光部材を有し、
    前記第１の遮光部材は、
    前記第１のレンズおよび前記第２のレンズと対向する第１の絞りを有することを特徴とする読取装置。
20. 請求項１６から請求項１９のいずれかに記載の読取装置において、
    前記第１のレンズ板と前記受光素子との間に配置された第２の遮光部材を有し、
    前記第２の遮光部材は、
    前記第１のレンズおよび前記受光素子と対向する第２の絞りを有することを特徴とする読取装置。

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