JP2023184025A - レンズユニット、ｌｅｄヘッド、露光装置、画像形成装置、読取ヘッド、及び画像読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】露光装置のレンズユニットでは、レンズの外周部に入射する光線が一点に結像できず、フレアの原因となって印刷品質を悪化させてしまうという問題があった。【解決手段】 複数の第１レンズ１０６ａが光軸１０６ｂに対して略直交する配列方向に配置された第１レンズプレート１０６と、複数の第２レンズ１０８ｄが光軸１０８ｅに対して略直交する配列方向に配置された第２レンズプレート１０８と、光軸１０６ｂ及び光軸１０８ｅが通過する複数の開口部１０５ａ，１０７ａが配列方向に配置されたマスク１０５及びシールド１０７とを有し、略同一形状の第１レンズプレート１０６と第２レンズプレートを、光軸１０６ｂと光軸１０８ｅが一致するように対向させて配置し、形成される中間像と第１レンズプレート１０６との距離Ｌｃ１が、中間像と第２レンズプレート１０８との距離Ｌｃ２よりも大きくなるように配置する。【選択図】図１０

Description

本発明は、レンズユニット、露光装置、読取ヘッド、画像形成装置、及び画像読取装置に関する。

２枚のレンズを使用して正立等倍像を形成する場合、１枚目のレンズで形成される中間像としての倒立縮小像に対して、２枚目のレンズによって倒立拡大像が形成されることで実現される。このとき、中間像としての倒立縮小像が、２枚のレンズから略等距離の位置で形成されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０２０－３４７９５号公報（第９頁、図６）

しかしながら、従来の方法では、レンズの外周部に入射する光線が一点に結像できず、フレアの原因となって印刷品質を悪化させてしまうという問題があった。

本発明によるレンズユニットは、複数の第１のレンズ素子が第１の光軸に対して略直交する配列方向に列をなして配置された第１のレンズアレイと、複数の第２のレンズ素子が第２の光軸に対して略直交する前記配列方向に列をなして配置された第２のレンズアレイと、前記第１の光軸及び前記第２の光軸が通過する複数の絞りが前記配列方向に列をなして配置された遮光部材とを有するレンズユニットであって、
略同一形状の前記第１のレンズアレイと前記第２のレンズアレイを、前記第１の光軸と前記第２の光軸が一致するように対向させて配置し、前記第１のレンズアレイによって形成される中間像と前記第１のレンズアレイとの距離が、前記中間像と前記第２のレンズアレイとの距離よりも大きくなるように配置されたことを特徴とする。

本発明によれば、第２のレンズ素子上に入射する光の領域を狭くすることができるため、フレアの原因となるレンズ外周部への光線の入射を防ぐことができ、フレアを低減させて光学系全体としての解像度が向上し、印刷品質を向上させることができる。

本発明によるＬＥＤヘッドを備えた実施の形態１の画像形成装置の要部構成を概略的に示す要部構成図である。 ＬＥＤヘッドの外観斜視図である。 図２に示すＬＥＤヘッドの積層された各構成部材を分解して示す積層分解図である。 光源基板とマスクとにおいて、（ａ）が長手方向の左側端部近傍の、（ｂ）が長手方向中央部の、そして（ｃ）が長手方向右側端部近傍の各係合関係の説明に供する図である。 マスクと第１レンズプレートとにおいて、（ａ）が長手方向の左側端部近傍の、（ｂ）が長手方向中央部の、そして（ｃ）が長手方向右側端部近傍の各係合関係の説明に供する図である。 シールドと第２レンズプレートとにおいて、（ａ）が長手方向の左側端部近傍の、（ｂ）が長手方向中央部の、そして（ｃ）が長手方向右側端部近傍の各係合関係の説明に供する図である。 ヘッドホルダと第２レンズプレートの係合関係の説明に供する図で、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ第２レンズプレートの長手方向における左側端部近傍、中央部、右側端部近傍を斜め下方からみた斜視図であり、（ｄ）は、ヘッドホルダを長手方向中央部で切断した断部を斜め上方からみた斜視図である。 ヘッドホルダと、その内部に積層配置された各部材とによって構成されたＬＥＤヘッドの、長手方向の中央部で切断した断部周辺を、斜め上方からみた斜視図である。 （ａ）はマスクを下側からみた構成図であり、（ｂ）は第１レンズプレートを下側からみた構成図であり、（ｃ）はシールドを下側からみた構成図であり、（ｄ）は第２レンズプレートを下側からみた構成図である。 第１レンズプレートの第１レンズの光軸を含み、ＺＹ平面に平行な面によってレンズユニットを切断した断面を模式的に示す断面図である。 シミュレーション結果を示すグラフであり、（ａ）は、ＭＴＦの平均値の変化を示し、（ｂ）は、ＭＴＦのばらつきの変化を示す。 実施の形態２の画像読取装置を示す斜視図である。 実施の形態２における読取ヘッドの構成を示す断面図である。

実施の形態１．
図１は、本発明による露光装置としてのＬＥＤヘッド１５を備えた実施の形態１の画像形成装置１１の要部構成を概略的に示す要部構成図である。

画像形成装置１１は、例えば、電子写真カラープリンタとしての構成を備え、画像形成部を構成する、４つの独立した画像形成ユニット１２Ｋ、１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ（特に区別する必要がない場合は単に画像形成ユニット１２と称す場合がある）が、記録媒体としての記録用紙４０の搬送方向（矢印Ａ方向）に沿って上流側から順に配設されている。

画像形成ユニット１２Ｋはブラック（Ｋ）の画像を形成し、画像形成ユニット１２Ｙはイエロー（Ｙ）の画像を形成し、画像形成ユニット１２Ｍはマゼンタ（Ｍ）の画像を形成し、画像形成ユニット１２Ｃはシアン（Ｃ）の画像を形成する。尚、記録媒体として、記録用紙４０の他に、ＯＨＰ用紙、封筒、複写紙、特殊紙等を使用することができる。

各画像形成ユニット１２Ｋ、１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃは、使用する現像剤の色以外は同一の構成を備えているため、ここでは代表して画像形成ユニット１２Ｋの構成について説明する。

画像形成ユニット１２Ｋには、感光体ドラム１３Ｋと、感光体ドラム１３Ｋの表面を一様に、且つ、均一に帯電させる帯電ローラ１４Ｋと、感光体ドラム１３Ｋの表面に形成された静電潜像に図示しない現像剤（例えば、トナー）を付着させ、可視像であるトナー像を形成する現像ローラ１６Ｋと、現像ローラ１６Ｋに圧接させたトナー供給ローラ１８Ｋ、と、転写後に、感光体ドラム１３Ｋに残留するトナーを除去するクリーニングブレード２７Ｋが配設されている。

トナー供給ローラ１８Ｋは、画像形成ユニット本体に対して着脱可能に装着された対応するトナーカートリッジ２０Ｋから供給されたトナーを現像ローラ１６Ｋに供給するローラである。現像ローラ１６Ｋには、現像ブレード１９Ｋが圧接されている。現像ブレード１９は、現像ローラ１６Ｋ上において、トナー供給ローラ１８Ｋから供給されたトナーを薄層化するものである。尚、ここでは、トナーカートリッジ２０Ｋは、画像形成ユニット１２Ｋ本体に対して着脱自在に装着されるものとしたが、一体的に形成されていてもよい。

尚、画像形成ユニット１２Ｋの各構成部材には符号末尾に（Ｋ）を付したが、画像形成ユニット１２Ｙ、画像形成ユニット１２Ｍ、画像形成ユニット１２Ｃの対応する各構成部材にはそれぞれ（Ｙ）、（Ｍ）、（Ｃ）を付して区別するが、特にこの区別を必要としない場合には付さない。

各画像形成ユニット１２Ｋ、１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃにおける、感光体ドラム１３Ｋ、１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃの上方には、それぞれ対応するＬＥＤヘッド１５Ｋ、１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ（特に区別する必要がない場合は単にＬＥＤヘッド１５と称す場合がある）が、感光体ドラム１３Ｋ、１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃと対向する位置に配設されている。各ＬＥＤヘッド１５は、対応する色の画像データに従って、感光体ドラム１３を露光し、静電潜像を形成する装置である。尚、ＬＥＤヘッド１５については後で詳細に説明する。

４つの画像形成ユニット１２の各感光体ドラム１３の下方には、転写ユニット２１が配設されている。転写ユニット２１は、転写ローラ１７Ｋ、１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ（特に区別する必要がない場合は単に転写ローラ１７と称す場合がある）と、転写ベルト駆動ローラ２１ａ及び転写ベルト従動ローラ２１ｂによって、張架した状態で図１中の矢印Ａ方向へ走行可能に配設された転写ベルト２６を備えている。各転写ローラ１７は、転写ベルト２６を介してそれぞれ対応する感光体ドラム１３に圧接して配置され、このニップ部において記録用紙４０をトナーと逆の極性に帯電させ、対応する感光体ドラム１３に形成された各色のトナー像を順次記録用紙４０に重ねて転写する。

画像形成装置１１内の下部には、転写ベルト２６に記録用紙４０を供給するための給紙機構が配設されている。給紙機構は、ホッピングローラ４３、レジストローラ対４５、用紙収容カセット２４等を備えている。

更に、転写ベルト２６による記録用紙４０の排出側には、定着器２８が設けられている。定着器２８は、加熱ローラ２９及びバックアップローラ３０を有し、記録用紙４０上に転写されたトナーを加圧、加熱することによって定着させる装置であり、この排出側には、用紙ガイド４２に沿って配置された搬送ローラ対４６、排出ローラ対４７、及び用紙スタッカ部４８等が設けられている。

以上のように構成された画像形成装置１１における印刷動作について、簡単に説明する。先ず、用紙収容カセット２４内の記録用紙４０は、ホッピングローラ４３によって用紙ガイド４１に繰り出され、レジストローラ対４５へ送られて斜行が矯正され、続いてレジストローラ対４５から転写ベルト２６に送られ、この転写ベルト２６の走行に伴って、画像形成ユニット１２Ｋ、１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃへと順次搬送される。

一方、各画像形成ユニット１２において、感光体ドラム１３の表面は、帯電ローラ１４によって帯電された後、対応するＬＥＤヘッド１５によって露光され、この露光によって表面に静電潜像が形成される。静電潜像が形成された部分には、現像ローラ１６上で薄層化されたトナーが静電的に付着されて対応する色のトナー像が形成される。各感光体ドラム１３に形成されたトナー像は、対応する転写ローラ１７によって記録用紙４０に順次重ねて転写され、記録用紙４０上にカラーのトナー像を形成する。転写後に、各感光体ドラム１３上に残留したトナーは、それぞれクリーニングブレード２７によって除去される。

カラーのトナー像が形成された記録用紙４０は、定着器２８に送られる。この定着器２８において、カラーのトナー像が記録用紙４０に定着され、カラー画像が形成される。カラー画像が形成された記録用紙４０は、搬送ローラ対４６によって用紙ガイド４２に沿って搬送され、排出ローラ対４７によって用紙スタッカ部４８へ排出される。以上のような過程を経て、カラー画像が記録用紙４０上に形成される。尚、転写ベルト２６上に付着する残留トナーは、ベルトクリーニングブレード３４によってベルトクリーナ容器３５内に収容される。

尚、図１中のＸ、Ｙ、Ｚの各方向は、記録用紙４０が画像形成ユニット１２Ｋ、１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃを通過する際の搬送方向（矢印Ａ方向）をＸ方向とし、感光体ドラム１３Ｋ、１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃの回転軸方向をＹ方向とし、これら両軸と直交する方向をＺ方向としている。また、後述する他の図（図１０まで）においてＸ、Ｙ、Ｚの各方向が示される場合、これらの方向は、共通する方向を示すものとする。即ち、各図のＸＹＺ方向は、各図の描写部分が、図１に示す画像形成装置１１を構成する際の配置方向を示している。またここでは、Ｚ方向が略鉛直方向となるように配置されるものとする。

図２は、ＬＥＤヘッド１５の外観斜視図であり、図３は、図２に示すＬＥＤヘッド１５の積層された各構成部材を分解して示す積層分解図である。尚、矢印Ａ方向からみてＬＥＤヘッド１５の左右、上下、前後の方向を特定する場合がある。

これらの図に示すように、ＬＥＤヘッド１５には、ヘッドホルダ１１０、同一形状の出射側に配置された第２のレンズアレイとしての第２レンズプレート１０８と入射側に配置された第１のレンズアレイとしての第１レンズプレート１０６、遮光部材としてのシールド１０７とマスク１０５、及び光源とその制御を行う光源基板１０４と制御基板１０１が存在する。

これらの部材は、ヘッドホルダ１１０の内部１１０ａにおいて、下から第２レンズプレート１０８、シールド１０７、第１レンズプレート１０６、マスク１０５、及び光源基板１０４の順に積層して搭載される。このとき、第２レンズプレート１０８の下面端部が、後述するようにヘッドホルダ１１０の底部１１０ｃ（図８）において長手方向に延在して配置された一対の載置部材１１０ｅ（図８）に当接して載置される。

そしてこれらの各部材は、図示しない治具によって－Ｚ方向に付勢された状態で、ヘッドホルダ１１０の側壁に形成された複数の貫通孔１１０ｂを介して外側から嵌入して内側に突出するように配置される複数の固定部材１０９によって光源基板１０４の上面が規制されてＺ方向において挟持されて内部１１０ａに固定される。その後、絶縁性フィルム１０３、制御基板１０１を取り付けた後、封止部材としてのシリコーンゴム１０２によって封止される。

次に、積層される各部材の相互の係合関係について説明する。

図４は、光源基板１０４とマスク１０５とにおいて、同図（ａ）が長手方向（矢印Ｙ方向）左側端部近傍の、同図（ｂ）が長手方向中央部の、そして同図（ｃ）が長手方向右側端部近傍の各係合関係の説明に供する図である。

これらの図に示すように、マスク１０５の左右両端部には、上方に突出する円筒状の位置決め突起１１５Ｌ、１１５Ｒが形成され、光源基板１０４の左右両端部には、位置決め突起１１５Ｌ、１１５Ｒに対向する位置において長手方向に延びたＵ字溝１１４Ｌ、１１４Ｒが形成されている。従って、位置決め突起１１５ＬがＵ字溝１１４Ｌに、また位置決め突起１１５ＲがＵ字溝１１４Ｒにそれぞれ嵌入するように接合されることにより、マスク１０５と光源基板１０４とは、相対的に短手方向（矢印Ｘ方向）において位置決めされる。

また、マスク１０５の長手方向における中央部には、短手方向の前側端部において上方に突出する円筒状の位置決め突起１２５が形成され、光源基板１０４の長手方向の中央部には、位置決め突起１２５に対向する位置において短手方向に延びたＵ字溝１２４が形成されている。従って、位置決め突起１２５がＵ字溝１２４に嵌入するように接合されることにより、マスク１０５と光源基板１０４とは、相対的に長手方向において位置決めされる。

以上のように構成することにより、長手方向は１点での規制なので、各部材の線膨張係数の差によって、長手方向において伸縮の差が生じた場合でも、その時のずれをＵ字溝１１４Ｌ，１１４Ｒによって許容することが出来る。

図５は、マスク１０５と第１レンズプレート１０６とにおいて、同図（ａ）が長手方向（矢印Ｙ方向）左側端部近傍の、同図（ｂ）が長手方向中央部の、そして同図（ｃ）が長手方向右側端部近傍の各係合関係の説明に供する図である。

これらの図に示すように、マスク１０５の、短手方向の前後両端部には、下方に突出する方形状の位置決め突起１３５（前端側のみ示す）が、長手方向に略等間隔に複数形成され、第１レンズプレート１０６の短手方向の前後両端部には、各位置決め突起１３５に対向する位置において長手方向に延びた長溝１１６が複数形成されている。従って、各位置決め突起１３５がそれぞれ対向する長溝１１６に嵌入するように接合されることにより、マスク１０５と第１レンズプレート１０６とは、相対的にＸ方向において位置決めされる。

また、第１レンズプレート１０６の長手方向の中央部には、短手方向の両端部において同方向に延びる一対の凹状溝１２６が形成され、マスク１０５の長手方向の中央部には、各凹状溝１２６に対向する位置に図示しない一対の位置決め突起が形成されている。従って、位置決め突起が凹状溝１２６に嵌入するように接合されることにより、マスク１０５と第１レンズプレート１０６とは、相対的に長手方向において位置決めされる。

以上のように構成することにより、長手方向は１点での規制なので、各部材の線膨張係数の差によって、長手方向において伸縮の差が生じた場合でも、その時のずれを長溝１１６によって許容することが出来る。

図６は、シールド１０７と第２レンズプレート１０８とにおいて、同図（ａ）が長手方向（矢印Ｙ方向）左側端部近傍の、同図（ｂ）が長手方向中央部の、そして同図（ｃ）が長手方向右側端部近傍の各係合関係の説明に供する図である。

これらの図に示すように、シールド１０７の、短手方向の前後両端部には、下方に突出する方形状の位置決め突起１１７（前端側のみ示す）が、長手方向に略等間隔に複数形成され、第２レンズプレート１０８の短手方向の前後両端部には、各位置決め突起１１７に対向する位置において長手方向に延びた長溝１１８が複数形成されている。従って、各位置決め突起１１７がそれぞれ対向する長溝１１８に嵌入するように接合されることにより、シールド１０７と第２レンズプレート１０８とは、相対的にＸ方向において位置決めされる。

また、第２レンズプレート１０８の長手方向の中央部には、上方に突出する一対の円筒状の位置決め突起１２８が形成され、シールド１０７の長手方向の中央部には、位置決め突起１２８に対向する位置において短手方向に延びた一対のＵ字溝１２７が形成されている。従って、位置決め突起１２８がＵ字溝１２７に嵌入するように接合されることにより、シールド１０７と第２レンズプレート１０８とは、相対的に長手方向において位置決めされる。

以上のように構成することにより、長手方向は１点での規制なので、各部材の線膨張係数の差によって、長手方向において伸縮の差が生じた場合でも、その時のずれを長溝１１８によって許容することが出来る。

尚、第１レンズプレート１０６とシールド１０７の係合関係は、第２レンズプレート１０８とシールド１０７との係合関係と、上下方向において面対称に形成されているため、ここでの説明は省略する。

図７は、ヘッドホルダ１１０と第２レンズプレート１０８の係合関係の説明に供する図で、同図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ第２レンズプレート１０８の長手方向における左側端部近傍、中央部、右側端部近傍を斜め下方からみた斜視図であり、同図（ｄ）は、ヘッドホルダ１１０を長手方向中央部で切断した断部を斜め上方からみた斜視図である。

これらの図に示すように、第２レンズプレート１０８の左右両端部の下面には、長手方向に延びたＵ字溝１３８Ｌ、１３８Ｒが形成され、ヘッドホルダ１１０の左右両端部には、Ｕ字溝１３８Ｌ、１３８Ｒに対向する位置において上方に突出する図示しない位置決め突起が形成されている。従って、各位置決め突起がＵ字溝１３８Ｌ、１３８Ｒにそれぞれ嵌入するように接合されることにより、ヘッドホルダ１１０と第２レンズプレート１０８とは、相対的に短手方向（矢印Ｘ方向）において位置決めされる。

また、第２レンズプレート１０８の長手方向における中央部の前端側には、短手方向に突出する一対の凸部１０８ａ及び１０８ｂに挟まれた凹部溝１０８ｃが形成され、ヘッドホルダ１１０の長手方向の中央部には、凹部溝１０８ｃに対向する位置において短手方向に突出する位置決め突起１１０ｄが形成されている。従って、位置決め突起１１０ｄが凹部溝１０８ｃに嵌入するように接合されることにより、ヘッドホルダ１１０と第２レンズプレートとは、相対的に長手方向において位置決めされる。

以上のように構成することにより、長手方向は１点での規制なので、各部材の線膨張係数の差によって、長手方向において伸縮の差が生じた場合でも、その時のずれをＵ字溝１３８Ｌ，１３８Ｒによって許容することが出来る。

図８は、ヘッドホルダ１１０と、その内部１１０ａに積層配置された各部材とによって構成されたＬＥＤヘッド１５の、長手方向の中央部で切断した断部周辺を、斜め上方からみた斜視図である。

同図に示すように、光源基板１０４、マスク１０５、第１レンズプレート１０６、シールド１０７、及び第２レンズプレート１０８は、それぞれがその上下に配置される各部材に形成された当接凸部と当接する当接凸部を備え、これらの各当接部が当接した状態で保持される。ヘッドホルダ１１０の底部１１０ｃには、その長手方向の全域にわたって長孔１１０ｆが形成されている。この長孔１１０ｆからは、後述するように収束光が出力する。

従って、マスク１０５、第１レンズプレート１０６、シールド１０７、及び第２レンズプレート１０８からなるレンズユニット１４０は、ヘッドホルダ１１０の底部１１０ｃと光源基板１０４との間で挟持され、ヘッドホルダ１１０の内部１１０ａに納まっている。

次に、ＬＥＤヘッド１５のマスク１０５に形成された絞りとしての開口部１０５ａ、第１レンズプレート１０６に形成された第１のレンズ素子としての第１レンズ１０６ａ、シールド１０７に形成された絞りとしての開口部１０７ａ、及び第２レンズプレート１０８に形成された第２のレンズ素子としての第２レンズ１０８ｄの位置関係について説明する。

図９（ａ）は、マスク１０５を下側からみた構成図である。ＸＹ面における開口部１０５ａの配置は、次に説明する第１レンズ１０６ａの配置に対応している。開口部１０５ａは、第１レンズ１０６ａの第１の光軸としての光軸１０６ｂ（Ｚ方向に延在）を中心とする円錐台形状を有する。開口部１０５ａの結像面側（―Ｚ方向）の半径は、光源側の半径よりも大きい。

図９（ｂ）は、第１レンズプレート１０６を下側からみた構成図である。第１レンズ１０６ａは、ＸＹ面において千鳥状に２列に配列されている。Ｘ方向における第１レンズ１０６ａの光軸間距離はＰＸであり、Ｙ方向における第１レンズ１０６ａの光軸間距離はＰＹである。

図９（ｃ）は、シールド１０７を下側からみた構成図である。ＸＹ面における開口部１０７ａの配置は、第１レンズプレート１０６の第１レンズ１０６ａの配置に対応している。開口部１０７ａは、第１レンズ１０６ａの光軸１０６ｂを中心とする円筒形状を有する。

図９（ｄ）は、第２レンズプレート１０８を下側からみた構成図である。ＸＹ面における第２レンズ１０８ｄの配置は、第１レンズプレート１０６の第１レンズ１０６ａの配置に対応している。即ち、第２レンズ１０８ｄの第２の光軸としての光軸１０８ｅは、第１レンズ１０６ａの光軸１０６ｂと一致している。また、第２レンズ１０８ｄは、千鳥状に２列に配列され、Ｘ方向における第２レンズ１０８ｄの光軸間距離はＰＸであり、Ｙ方向における第２レンズ１０８ｄの光軸間距離はＰＹである。

ここでは、第２レンズプレート１０８は、第１レンズプレート１０６と同じものを、Ｘ方向の軸を中心として反転して用いる。そのため、第１レンズプレート１０６の出射側の面と第２レンズプレート１０８の入射側の面とが同一形状となり、第１レンズプレート１０６の入射側の面と第２レンズプレート１０８の出射側の面とが同一形状となる。

尚、マスク１０５及びシールド１０７は、ポリカーボネート等の樹脂で構成される。また、第１レンズプレート１０６及び第２レンズプレート１０８は、シクロオレフィンポリマー等の樹脂で構成される。光源基板１０４は、ガラスエポキシ樹脂の基板に配線を形成したものである。

図１０は、例えば図８において、第１レンズプレート１０６の第１レンズ１０６ａの光軸１０６ｂを含み、ＺＹ平面に平行な面によってレンズユニット１４０を切断した断面を模式的に示す断面図で、光源基板１０４に配設された光源としてのＬＥＤ素子１５０の出射面から出射された光が感光体ドラム１３の表面に結像するまでの経路を示している。尚、図１０に示すレンズユニット１４０は、図８に示すレンズユニット１４０に対して上下が逆になっている。

図１０に示すように、ここでは中間像の結像位置を基準として、第２レンズプレート１０８との距離Ｌｃ２が、第１レンズプレート１０６との距離Ｌｃ１よりも小さくなるように、ＬＥＤ素子１５０の出射面と第１レンズプレート１０６との距離Ｌｏ、第１レンズ１０６ａ及び第２レンズ１０８ｄの焦点距離ｆ、及び第１レンズプレート１０６と第２レンズプレート１０８間の距離Ｌ（Ｌｃ１＋Ｌｃ２）が設定されている。

ここで、
１／Ｌｏ＋１／Ｌｃ１＝１／ｆ
であるから、
Ｌｃ１＝ｆ・Ｌｏ／（Ｌｏ－ｆ）
となる。
従って、不等式
ｆ・Ｌｏ／（Ｌｏ－ｆ）＞Ｌ／２ ・・・（１）
を満たすことによって、
Ｌｃ１＞Ｌｃ２
が得られる。

上記不等式（１）を満たす中間像の位置は、焦点距離ｆ、距離Ｌ、距離Ｌｏを調整することによって得られるが、特に距離Ｌｏを調整するのが望ましい。焦点距離ｆの修正は、高精度が要求されるレンズ面の修正を伴うため、時間もコストもかかってしまい、また距離Ｌの調整は、中間像が倍率ｍのｎ縮小像であるため、距離Ｌｏの調整に対して１／ｍ倍だけ感度が高くなってしまうためである。

ＬＥＤヘッド１５による露光時には、所定のタイミングでＬＥＤ素子１５０が発光する。ＬＥＤ素子１５０からの光線が第１レンズプレート１０６に入射するとき、第１レンズ１０６ａのレンズ面外への光の入射を制限するのが、開口絞りとしてのマスク１０５の役割である。第１レンズプレート１０６の第１レンズ１０６ａを通った光線は、この第１レンズ１０６ａと第２レンズプレート１０８の第２レンズ１０８ｄとの間で倍率ｍの縮小等立像を形成する。

このとき、収差の大きい高画角で入射した光を遮るのが、視野絞りとしてのシールド１０７の役割である。第２レンズプレート１０８は、この縮小等立像の拡大等立像を感光体ドラム１３上に結像する。第２レンズプレート１０８は、第１レンズプレート１０６と同形状の部材を上下方向で反転させているため、その倍率は１／ｍとなる。こうしてレンズユニット１４０は、光源基板１０４においてＬＥＤ素子１５０が長手方向（Ｙ方向）に配列された光源アレイの正立等倍像を感光体ドラム１３の表面に形成し、露光装置として動作する。

ここでは、不等式（１）を満たすように構成されているため、中間像と第２レンズプレート１０８との距離が小さくなり、第２レンズプレート１０８の第２レンズ１０８ｄのレンズ面上での光線の入射範囲を狭めることができる。

次に、図１０に示す配置において、距離Ｌｏをオフセット距離ｘ（－Ｚ方向を＋とする）だけ変化させて、中間像の位置を調整する場合について説明する。ここで例えば距離Ｌｃ１が（Ｌ／２）となるようにした場合、
１／（Ｌｏ＋ｘ）＋１／（Ｌ／２）＝１／ｆ
となり、
ｘ＝ｆ・Ｌ／（Ｌ－２ｆ）－Ｌｏ
となる。

ここでオフセット距離ｘを変えた場合のレンズ性能を評価するＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）の変化について、縦じまパターン（９０°ＭＴＦ）及び横じまパターン（０°ＭＴＦ）を想定してシミュレーションを行った。図１１は、このシミュレーション結果を示すグラフであり、同図（ａ）は、ＭＴＦの平均値の変化を示し、同図（ｂ）は、ＭＴＦのばらつきの変化を示す。各グラフの横軸は、距離Ｌｏのオフセット量であるオフセット距離ｘをとり、ここでのレンズ１０６ａ及び第２レンズ１０８ｄの焦点距離ｆの値は１．１６［ｍｍ］である。

同図のグラフから明らかなように、ＬＥＤ素子１５０の出射面と第１レンズプレート１０６との距離Ｌｏを減らしていくと、ＭＴＦの平均値（ＭＴＦ Ａｖｅｒａｇｅ）は上がっていき、ＭＴＦのばらつき（ＭＴＦ Ｐｅａｋ ｔｏ Ｖａｌｌｅｙ））は下がっていくが、ある範囲を超えると平均値もばらつきも悪化していく。

そこでここでは、ＬＥＤ素子１５０の出射面と第１レンズプレート１０６との距離Ｌｏが、中間像がレンズ間中央に結像する条件より短くする範囲を、ｘ＝－０．１２［ｍｍ］程度、即ち焦点距離ｆ（１．１６［ｍｍ］）の１０％分までとした。それ以上近づけると、上記不等式（１）は満たせても、そもそもの結像状態が悪くなりすぎる可能性があるためである。従って、上記不等式（１）に加え、次の不等式
ｆ・Ｌ／（Ｌ－２ｆ）－Ｌｏ＜ｆ／１０ ・・・（２）
を満たすことが望ましい。

以上のように、実施の形態１の画像形成装置によれば、第２レンズプレート１０８において、フレアの原因となるレンズ外周部への光線の入射を防ぐことができるため、フレアを低減させ、印刷品質を向上させることができる。

実施の形態２．
次に、本発明による読取ヘッド２１０を備えた画像読取装置２００について説明する。

図１２は、画像読取装置２００を示す斜視図である。画像読取装置２００は、例えばフラットベッド型のイメージスキャナである。画像読取装置２００は、筐体２０２と、筐体２０２の上面に設けられた原稿台２０３と、原稿台２０３の下側に配置された読取ヘッド２１０（コンタクトイメージセンサヘッド）と、原稿台２０３の上側を覆う蓋２０４とを備える。原稿台２０３は、可視光を透過するガラス等の材料で構成されており、その表面に読取原稿（読取対象物）が載置される。

読取ヘッド２１０を副走査方向に案内するため、原稿台２０３に沿って同方向に延在する一対のガイド２０５が設けられている。また、読取ヘッド２１０は、駆動ベルト２０６に連結されており、この駆動ベルト２０６は、ステッピングモータ２０７に連結されている。また、読取ヘッド２１０は、フレキシブルフラットケーブル２０８を介して制御回路２０１に接続されている。

図１３は、読取ヘッド２１０の構成を示す断面図である。読取ヘッド２１０は、発光素子であるＬＥＤ素子１５０を備えた光源基板１０４（図８）の代わりに、複数の受光素子２１１を備えた受光素子基板２１２を備えたものである。読取ヘッド２１０は、光源基板１０４を受光素子基板２１２に置き換えたことを除き、要部構成がＬＥＤヘッド１５と同様に構成されている。尚、図１３に示す読取ヘッド２１０は、図８に示すＬＥＤヘッド１５に対して、また図１２に示す読取ヘッド２１０に対して上下が逆に描かれている。

即ち、読取ヘッド２１０は、ヘッドホルダ１１０、カバー部材２１５、第１レンズプレート１０６、シールド１０７、第２レンズプレート１０８、マスク１０５、及び受光素子基板２１２を有する。

読取ヘッド２１０は、出射側（即ちカバー部材２１５側）を受光素子基板２１２に対向させるように配置されている。原稿台２０３に載せられた原稿２２０からの光は、マスク１０５の開口部１０５ａ、第１レンズプレート１０６の第１レンズ１０６ａ、シールド１０７の開口部１０７ａ、及び第２レンズプレート１０８の第２レンズ１０８ｄを通って、受光素子２１１に集光する。

画像読取装置２００の基本動作は、以下の通りである。原稿台２０３上に読取原稿を載置し、スキャンボタン等のスイッチを押下すると、読取ヘッド２１０に取り付けられた光源（図示せず）が点灯して読取原稿を照明する。読取ヘッド２１０は、ステッピングモータ２０７によって駆動される駆動ベルト２０６によって副走査方向に移動しながら、読取原稿の表面で反射された光を取り込む。読取ヘッド２１０は、受光した光信号を電気信号に変換する。

ここでも、レンズユニット１４０は前記した不等式（１）を満たすように構成されているため、中間像と第２レンズプレート１０８との距離が小さくなるため、第２レンズプレート１０８の第２レンズ１０８ｄのレンズ面上での光線の入射範囲を狭めることができる。

以上のように、実施の形態２の画像読取装置によれば、第２レンズプレート１０８において、フレアの原因となるレンズ外周部への光線の入射を防ぐことができるため、フレアを低減させ、読取精度を向上させることができる。

なお、上記のように読取ヘッド２１０を移動させる代わりに、原稿台２０３上の所定の読取位置を通過するようにＡＤＦ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｄｏｃｕｍｅｎｔ Ｆｅｅｄｅｒ）で読取原稿を搬送し、当該読取位置に停止した読取ヘッド２１０で読取原稿の画像を読み取ってもよい。

以上、本発明の望ましい実施の形態について具体的に説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良または変形を行なうことができる。

また、前記した特許請求の範囲、及び実施の形態の説明において、「上」、「下」、「左」、「右」、「前」、「後」といった言葉を使用したが、これらは便宜上であって、装置を配置する状態における絶対的な位置関係を限定するものではない。

画像形成装置としては、例えば、プリンタ、複写機、ファクシミリ装置及び複合機などがある。画像読取装置としては、例えば、スキャナ及び複合機などがある。

１１ 画像形成装置、 １２ 画像形成ユニット、 １３ 感光体ドラム、 １４ 帯電ローラ、 １５ ＬＥＤヘッド、 １６ 現像ローラ、 １７ 転写ローラ、 １８ トナー供給ローラ、 １９ 現像ブレード、 ２０ トナーカートリッジ、 ２１ 転写ユニット、 ２１ａ 転写ベルト駆動ローラ、 ２１ｂ 転写ベルト従動ローラ、 ２４ 用紙収容カセット、 ２６ 転写ベルト、 ２７ クリーニングブレード、 ２８ 定着器、 ２９ 加熱ローラ、 ３０ バックアップローラ、 ３４ ベルトクリーニングブレード、 ３５ ベルトクリーナ容器、 ４０記録用紙、 ４１ 用紙ガイド、 ４２ 用紙ガイド、 ４３ ホッピングローラ、 ４５ レジストローラ対、 ４６ 搬送ローラ対、 ４７ 排出ローラ対、 ４８ 用紙スタッカ部、 １０１ 制御基板、 １０２ シリコーンゴム、 １０３ 絶縁性フィルム、 １０４ 光源基板、 １０５ マスク、 １０５ａ 開口部、 １０６ 第１レンズプレート、 １０６ａ 第１レンズ、 １０６ｂ 光軸、 １０７ シールド、 １０７ａ 開口部、 １０８ 第２レンズプレート、 １０８ａ 凸部、 １０８ｂ 凸部、 １０８ｃ 凹部溝、 １０８ｄ 第２レンズ、 １０８ｅ 光軸、 １０９ 固定部材、 １１０ ヘッドホルダ、 １１０ａ 内部、 １１０ｂ 貫通孔、 １１０ｃ 底部、 １１０ｄ 位置決め突起、 １１０ｅ 載置部材、 １１０ｆ 長孔、 １１４Ｌ Ｕ字溝、 １１４Ｒ Ｕ字溝、 １１５Ｌ 位置決め突起、 １１５Ｒ 位置決め突起、 １１６ 長溝、 １１７ 位置決め突起、 １１８ 長溝、 １２４ Ｕ字溝、 １２５ 位置決め突起、 １２６ 凹状溝、 １２７ Ｕ字溝、 １２８ 位置決め突起、 １３５ 位置決め突起、 １３８Ｌ Ｕ字溝、 １３８Ｒ Ｕ字溝、 １４０ レンズユニット、 １５０ ＬＥＤ素子、 ２００ 画像読取装置、 ２０１ 制御回路、 ２０２ 筐体、 ２０３ 原稿台、 ２０４ 蓋、 ２０５ ガイド、 ２０６ 駆動ベルト、 ２０７ ステッピングモータ、 ２０８ フレキシブルフラットケーブル、 ２１０ 読取ヘッド、 ２１１ 受光素子、 ２１２ 受光素子基板、 ２１５ カバー部材、 ２２０ 原稿。

Claims (7)

1. 複数の第１のレンズ素子が第１の光軸に対して略直交する配列方向に列をなして配置された第１のレンズアレイと、
   複数の第２のレンズ素子が第２の光軸に対して略直交する前記配列方向に列をなして配置された第２のレンズアレイと、
   前記第１の光軸及び前記第２の光軸が通過する複数の絞りが前記配列方向に列をなして配置された遮光部材とを有するレンズユニットにおいて、
   略同一形状の前記第１のレンズアレイと前記第２のレンズアレイを、前記第１の光軸と前記第２の光軸が一致するように対向させて配置し、
   前記第１のレンズアレイによって形成される中間像と前記第１のレンズアレイとの距離が、前記中間像と前記第２のレンズアレイとの距離よりも大きくなるように配置されたことを特徴とするレンズユニット。
2. 前記レンズユニットにおいて、前記第１のレンズアレイと光源との距離Ｌｏ、前記第１のレンズ素子の焦点距離ｆ、前記第１のレンズアレイと前記第２のレンズアレイとの距離Ｌにおいて、不等式
   ｆ・Ｌｏ／（Ｌｏ－ｆ）＞Ｌ／２
   及び、不等式
   ｆ・Ｌ／（Ｌ－２ｆ）－Ｌｏ＜ｆ／１０
   を満たすことを特徴する請求項１記載のレンズユニット。
3. 請求項１又は２のレンズユニットとＬＥＤ素子とを備えたことを特徴とするＬＥＤヘッド。
4. 請求項１又は２のレンズユニットと発光素子とを備えたことを特徴とする露光装置。
5. 請求項１又は２のレンズユニットを備えたことを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１又は２のレンズユニットと受光素子とを備えたことを特徴とする読取ヘッド。
7. 請求項６の読取ヘッドを備えたことを特徴とする画像読取装置。

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