特許 7135423 マイクロレンズアレイ、光書き込み装置および画像形成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-09-05

(45)【発行日】2022-09-13

(54)【発明の名称】マイクロレンズアレイ、光書き込み装置および画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 3/00 20060101AFI20220906BHJP

   G02B 13/24 20060101ALI20220906BHJP

   B41J 2/447 20060101ALI20220906BHJP

   B41J 2/45 20060101ALI20220906BHJP

   G03G 15/04 20060101ALI20220906BHJP

   H04N 1/036 20060101ALI20220906BHJP

【ＦＩ】

G02B3/00 A

G02B3/00 Z

G02B13/24

B41J2/447 101C

B41J2/45

G03G15/04 111

H04N1/036

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2018092719

(22)【出願日】2018-05-14

(65)【公開番号】P2019200221

(43)【公開日】2019-11-21

【審査請求日】2020-12-17

(73)【特許権者】

【識別番号】000001270

【氏名又は名称】コニカミノルタ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001900

【氏名又は名称】弁理士法人 ナカジマ知的財産綜合事務所

(72)【発明者】

【氏名】植村 英生

(72)【発明者】

【氏名】大木 誠

(72)【発明者】

【氏名】池田 和樹

【審査官】中村 和正

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－２４５０８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－２２５５８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０５７１９７０６（ＵＳ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００５／００５２７５１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ３／００

Ｇ０２Ｂ １３／２４

Ｂ４１Ｊ ２／４４７

Ｂ４１Ｊ ２／４５

Ｇ０３Ｇ １５／０４

Ｈ０４Ｎ １／０３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガラス基板と、
前記ガラス基板の第１基板面上において、同一形状の複数の第１樹脂レンズを第１の方向に沿って列設した樹脂レンズ列が、前記第１の方向とは異なる第２の方向に複数列並設されるとともに、
前記ガラス基板の第２基板面上において、複数の第２樹脂レンズがそれぞれ前記第１樹脂レンズに対応する位置に配設されたレンズ光学系と、
前記第１樹脂レンズと一体成形され、当該第１樹脂レンズと前記ガラス基板との間に挟まれた第１樹脂層と、
前記第２樹脂レンズと一体成形され、当該第２樹脂レンズと前記ガラス基板との間に挟まれた第２樹脂層と、を備え、
前記複数の樹脂レンズ列に属する第１樹脂レンズは、レンズ形状域の大きさが前記第２の方向で異なり、樹脂体積が異なる第１樹脂レンズどうしで、第１樹脂レンズと第１樹脂層とを合わせた樹脂体積の差を小さくなるように、前記第１樹脂レンズのレンズ形状域が大きい樹脂レンズ列ほど、当該樹脂レンズ列に属する第１樹脂レンズと前記ガラス基板との間に介在する第１樹脂層が薄い
ことを特徴とするマイクロレンズアレイ。

【請求項2】

前記第１樹脂レンズは、その形状に関わらず、いずれもガラス基板の基板面から当該第１樹脂レンズの頂部までの高さが等しい
ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロレンズアレイ。

【請求項3】

前記第１樹脂レンズは、その形状に関わらず、任意の２つの第１樹脂レンズどうしで、
各第１樹脂レンズの光軸を通過して第１樹脂層と接しているレンズ部界面からレンズ光学面頂点までの距離がそれぞれＬ１、Ｌ２であり、
各第１樹脂レンズのレンズ形状域がφ１、φ２であり、
各第１樹脂レンズが占有する第１樹脂層の面積がＳ１、Ｓ２であり、当該第１樹脂層の厚さがＴ１、Ｔ２であるときに、
以下の関係式を満足する

【数1】

ことを特徴とする請求項１または２に記載のマイクロレンズアレイ。

【請求項4】

前記第１樹脂層は、前記ガラス基板の第１基板面に沿って複数の第１樹脂レンズに亘って連続的に設けられており、厚さが前記第２の方向に沿って連続的に変化している
ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のマイクロレンズアレイ。

【請求項5】

前記第１基板面上に配設された第１樹脂レンズ及び第１樹脂層の体積の総和が、前記第２基板面上に配設された第２樹脂レンズ及び第２樹脂層の体積の総和に等しい
ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のマイクロレンズアレイ。

【請求項6】

請求項１から５のいずれかに記載のマイクロレンズアレイと、
平面視における前記第１樹脂レンズに対応する位置ごとに、複数の発光点からなる発光点群が配設された光源基板と、を備え、
前記発光点群から当該発光点群に対応する前記第１樹脂レンズまでの距離は、当該第１樹脂レンズの形状ごとに異なっている
ことを特徴とする光書き込み装置。

【請求項7】

前記光源基板は、複数の単位基板からなっており、
形状が互いに異なる第１樹脂レンズに対応する発光点群どうしは、互いに異なる単位基板に配設される
ことを特徴とする請求項６に記載の光書き込み装置。

【請求項8】

前記発光点はＯＬＥＤである
ことを特徴とする請求項６または７に記載の光書き込み装置。

【請求項9】

請求項６から８のいずれかに記載の光書き込み装置を備える
ことを特徴とする画像形成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、マイクロレンズアレイ、光書き込み装置及び画像形成装置に関し、特に、マイクロレンズアレイの歪みに起因する画像劣化を防止する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

電子写真方式の画像形成装置においては、感光体上に静電潜像を形成する光書き込み装置としてライン光学型の光書き込み装置を用いたものがある。ライン光学型の光書き込み装置は、マイクロレンズアレイを用いて多数の発光素子の出射光を感光体上に結像させる。

【0003】

このマイクロレンズアレイは、例えば、ガラス基板上に多数の樹脂レンズを形成したものである。樹脂レンズは硬化する際に収縮するため、この収縮によってガラス基板が反ると、樹脂レンズの位置が変化し得る。すると、感光体上での結像状態が変化するので、画像品質が劣化する恐れがある。

【0004】

このような問題に対して、例えば、ガラス基板の面外方向の反りについては、ガラス基板の両面に同一形状の樹脂レンズを形成する技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。このようにすれば、ガラス基板に作用する樹脂の収縮力がガラス基板の両面で同じになるので、反りを防止することができる。

【0005】

また、ガラス基板の面内方向の反りについては、樹脂レンズの個数が十分多い場合には、樹脂レンズの形状をランダムに変化させることによって、反りを抑制することができる（例えば、特許文献２を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１１－１１８４２３号公報

【文献】特開２００５－１４８４２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

マイクロレンズアレイの光軸方向からの平面視において、発光素子を周期的に２次元配列した光書き込み装置は、発光素子から感光体までの距離が発光素子どうしで異なっている場合がある。例えば、主走査方向に延設された発光素子列が副走査方向に複数並設されており、発光素子列どうしで発光素子から感光体までの距離が異なっている場合、当該発光素子列に対応させて、主走査方向に延設された樹脂レンズ列を副走査方向に発光素子列と同数並設すると、同じ樹脂レンズ列に属する樹脂レンズどうしは形状が同じになる一方、異なる樹脂レンズ列に属する樹脂レンズどうしは形状を異ならせる必要がある。

【0008】

このような場合には、すべての樹脂レンズを同一の形状にすることもできなければ、樹脂レンズの形状をランダムに変化させることもできないため、上記従来技術を適用するだけではガラス基板の反りを抑制することができない。

【0009】

ガラス基板において面内方向の反りが発生すると、樹脂レンズどうしの位置関係が変化することによって、発光素子と発光素子に対応する樹脂レンズの位置関係がばらつくので、樹脂レンズごとに結像性能がばらついてしまう。樹脂レンズの形状の変化に周期性があると、結像性能のばらつきによる濃度変化にも周期性が表れて視認し易くなるので、画像品質の低下を免れない。

【0010】

本発明は、上述のような問題に鑑みて為されたものであって、ガラス基板の歪みに起因する画像劣化を抑制することができるマイクロレンズアレイ、光書き込み装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記目的を達成するため、本発明に係るマイクロレンズアレイは、ガラス基板と、前記ガラス基板の第１基板面上において、同一形状の複数の第１樹脂レンズを第１の方向に沿って列設した樹脂レンズ列が、前記第１の方向とは異なる第２の方向に複数列並設されるとともに前記ガラス基板の第２基板面上において、複数の第２樹脂レンズがそれぞれ前記第１樹脂レンズに対応する位置に配設されたレンズ光学系と、前記第１樹脂レンズと一体成形され、当該第１樹脂レンズと前記ガラス基板との間に挟まれた第１樹脂層と、前記第２樹脂レンズと一体成形され、当該第２樹脂レンズと前記ガラス基板との間に挟まれた第２樹脂層と、を備え、前記複数の樹脂レンズ列に属する第１樹脂レンズは、レンズ形状域の大きさが前記第２の方向で異なり、樹脂体積が異なる第１樹脂レンズどうしで、第１樹脂レンズと第１樹脂層とを合わせた樹脂体積の差を小さくなるように、前記第１樹脂レンズのレンズ形状域が大きい樹脂レンズ列ほど、当該樹脂レンズ列に属する第１樹脂レンズと前記ガラス基板との間に介在する第１樹脂層が薄いことを特徴とする。

【0012】

この場合において、前記第１樹脂レンズは、その形状に関わらず、いずれもガラス基板の基板面から当該第１樹脂レンズの頂部までの高さが等しいのが望ましい。

【0013】

更に、前記第１樹脂レンズは、その形状に関わらず、任意の２つの第１樹脂レンズどうしで、各第１樹脂レンズの光軸を通過して第１樹脂層と接しているレンズ部界面からレンズ光学面頂点までの距離がそれぞれＬ１、Ｌ２であり、各第１樹脂レンズのレンズ形状域がφ１、φ２であり、各第１樹脂レンズが占有する第１樹脂層の面積がＳ１、Ｓ２であり、当該第１樹脂層の厚さがＴ１、Ｔ２であるときに、以下の関係式を満足するが等しいのが望ましい。

【0014】

【数1】

また、前記第１樹脂層は、前記ガラス基板の第１基板面に沿って複数の第１樹脂レンズに亘って連続的に設けられており、厚さが前記第２の方向に沿って連続的に変化していてもよい。

【0015】

また、前記第１基板面上に配設された第１樹脂レンズ及び第１樹脂層の体積の総和が、前記第２基板面上に配設された第２樹脂レンズ及び第２樹脂層の体積の総和に等しくてもよい。

【0016】

また、本発明に係る光書き込み装置は、本発明に係るマイクロレンズアレイと、平面視における前記第１樹脂レンズに対応する位置ごとに、複数の発光点からなる発光点群が配設された光源基板と、を備え、前記発光点群から当該発光点群に対応する前記第１樹脂レンズまでの距離は、当該第１樹脂レンズの形状ごとに異なっていることを特徴とする。

【0017】

この場合において、前記光源基板は、複数の単位基板からなっており、形状が互いに異なる第１樹脂レンズに対応する発光点群どうしは、互いに異なる単位基板に配設されてもよい。

【0018】

また、前記発光点はＯＬＥＤであってもよい。

【0019】

また、本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る光書き込み装置を備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0020】

このようにすれば、樹脂レンズのレンズ形状域が大きい樹脂レンズ列ほど樹脂層が薄いので、ガラス基板の基板面上における樹脂体積の分布を均一化することによってマイクロレンズアレイの歪みを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の主要な構成を示す図である。

【図2】光書き込み装置１００の主要な構成を示す図である。

【図3】光源基板２３０の主要な構成を示す図である。

【図4】レンズアレイ２００ａを光源基板２００側から見た平面図である。

【図5】樹脂層２６２ｃを光軸方向から見た平面図である。

【図6】レンズアレイ２００ａの寸法を説明する図である。

【図7】レンズアレイ２００ａの寸法を例示する表である。

【図8】本発明の変形例に係るマイクロレンズアレイの構成を示す図である。

【図9】Ｐ方向とＱ方向とが直交するマイクロレンズアレイを例示する平面図である。

【図10】樹脂レンズをＰ方向に沿って列設した樹脂レンズ列が４列あるマイクロレンズアレイを例示する平面図である。

【図11】（ａ）は樹脂レンズ並びに樹脂層の寸法を設計するための前提条件を例示する表であり、（ｂ）は（ａ）に示す前提条件に適合した樹脂レンズ並びに樹脂層の寸法を例示する表である。

【図12】（ａ）はコアブロックどうしで高さが同じである金型を例示する断面斜視図であり、（ｂ）は樹脂層の厚さに合わせてコアブロックの高さを調整した金型を例示する断面斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本発明に係るマイクロレンズアレイ、光書き込み装置及び画像形成装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
［１］画像形成装置の構成
まず、本実施の形態に係る画像形成装置の構成について説明する。

【0023】

図１に示すように、画像形成装置１は、所謂タンデム方式のカラープリンターである。画像形成装置１は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）各色のトナー像を形成する作像部１１０Ｙ、１１０Ｍ、１１０Ｃ及び１１０Ｋを備えている。作像部１１０Ｙ、１１０Ｍ、１１０Ｃ及び１１０Ｋは、それぞれ矢印Ａ方向に回転する感光体ドラム１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ及び１０１Ｋを有している。

【0024】

感光体ドラム１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ及び１０１Ｋの周囲には、その外周面に沿って、矢印Ａ方向に順に帯電装置１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ及び１０２Ｋ、光書き込み装置１００Ｙ、１００Ｍ、１００Ｃ及び１００Ｋ、現像装置１０３Ｙ、１０３Ｍ、１０３Ｃ及び１０３Ｋ、１次転写ローラー１０４Ｙ、１０４Ｍ、１０４Ｃ及び１０４Ｋ及びクリーニング装置１０５Ｙ、１０５Ｍ、１０５Ｃ及び１０５Ｋが配設されている。

【0025】

帯電装置１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ及び１０２Ｋは感光体ドラム１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ及び１０１Ｋの外周面を一様に帯電させる。光書き込み装置１００Ｙ、１００Ｍ、１００Ｃ及び１００Ｋは、有機ＥＬ（Electro- Luminescence）を用いた所謂ＯＬＥＤ－ＰＨ（Organic Light Emitting Diode - Print Head）であって、感光体ドラム１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ及び１０１Ｋの外周面を露光して静電潜像を形成する。

【0026】

有機ＥＬは発光部に面積を有しているため、結像点におけるビーム径は発光面積×光学倍率で決まる点がＬＥＤ等の他の発光方式と大きく異なる。ＯＬＥＤ－ＰＨでは、共役長が異なることで設計的に光学倍率を発光点毎に変えなくてはならない場合でも、光学倍率に合わせて発光面積・形状を最適化することでビーム径を均一化することができる。

【0027】

また、面積を有する発光部をアレイ状に配列すると、光源基板が大型化してしまう傾向があるが、本実施の形態においては後述のように光源基板を複数の単位基板に分割して配線等の回路部品の実装面積を稼ぐことによって、光軸方向からの平面視における光源基板の基板面積の小型化を図っている。

【0028】

現像装置１０３Ｙ、１０３Ｍ、１０３Ｃ及び１０３ＫはＹＭＣＫ各色のトナーを供給して静電潜像を顕像化し、ＹＭＣＫ各色のトナー像を形成する。１次転写ローラー１０４Ｙ、１０４Ｍ、１０４Ｃ及び１０４Ｋは感光体ドラム１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ及び１０１Ｋが担持するトナー像を中間転写ベルト１０６へ静電転写する（１次転写）。

【0029】

クリーニング装置１０５Ｙ、１０５Ｍ、１０５Ｃ及び１０５Ｋは、１次転写後に感光体ドラム１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ及び１０１Ｋの外周面上に残留する電荷を除電すると共に残留トナーを除去する。なお、以下において、作像部１１０Ｙ、１１０Ｍ、１１０Ｃ及び１１０Ｋに共通する構成について説明する際にはＹＭＣＫの文字を省略する。

【0030】

中間転写ベルト１０６は、無端状のベルトであって、２次転写ローラー対１０７及び従動ローラー１０８、１０９に張架されており、矢印Ｂ方向に回転走行する。この回転走行に合わせて１次転写することによって、ＹＭＣＫ各色のトナー像が互いに重ね合わされカラートナー像が形成される。中間転写ベルト１０６はカラートナー像を担持した状態で回転走行することによって、カラートナー像を２次転写ローラー対１０７の２次転写ニップまで搬送する。

【0031】

２次転写ローラー対１０７を構成する２つのローラーは互いに圧接されることによって２次転写ニップを形成する。これらのローラー間には２次転写電圧が印加されている。中間転写ベルト１０６によるカラートナー像の搬送にタイミングを合わせて給紙トレイ１２０から記録シートＳが供給されると、２次転写ニップにおいてカラートナー像が記録シートＳに静電転写される（２次転写）。

【0032】

記録シートＳは、カラートナー像を担持した状態で定着装置１３０まで搬送され、カラートナー像を熱定着された後、排紙トレイ１４０上へ排出される。

【0033】

画像形成装置１は、更に制御部１５０を備えている。制御部１５０は、ＰＣ（Personal Computer）等の外部装置から印刷ジョブを受け付けると、画像形成装置１の動作を制御して画像形成を実行させる。
［２］光書き込み装置１００の構成
次に、光書き込み装置１００の構成について説明する。

【0034】

光書き込み装置１００は、図２に示すように、マイクロレンズアレイ２００と光源基板２３０とを備えており、マイクロレンズアレイ２００と光源基板２３０は不図示のホルダーによって支持されている。

【0035】

光源基板２３０は、図３に示すように、単位基板２３１、２３２および２３３を光軸方向に積層したものである。単位基板２３１、２３２および２３３にはそれぞれ発光点群２４１、２４２および２４３が主走査方向に沿って列設されており、発光点群列２５１、２５２および２５３を構成する。発光点群２４３は発光点３０３を千鳥状に配列したものであり、発光点群２４１、２４２もまた同様である。

【0036】

本実施の形態においては、発光点３０３としてＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）を用いる。ＯＬＥＤは発光領域を面状に形成することができるため、ＯＬＥＤの発光領域の面積と光学倍率との乗算値を設定することによって、当該ＯＬＥＤに対応する結像点におけるビーム径を設定することができる。従って、共役長が異なることで設計的に光学倍率を発光点毎に変えなくてはならない場合でも、光学倍率に合わせてＯＬＥＤの発光領域の面積および形状を最適化すれば、結像点におけるビーム径を均一化することができるという利点がある。なお、発光点としてＯＬＥＤ以外の発光素子を用いてもよい。

【0037】

一般的には、発光点は全て同一平面内に配設されるが、発光基板における配線の制約、製造上の制約、発光基板を配置する際の空間的な制約等によって発光点は全て同一平面内に配設することが適わない場合には、本実施の形態のように、複数の平面に分けて発光点を配設するのが有効である。

【0038】

また、光源基板２３０が発光点群列２５１、２５２および２５３毎に単位基板２３１、２３２および２３３に分かれており、単位基板２３１、２３２および２３３は、感光体ドラム１０１からの距離がＬ１、Ｌ２およびＬ３になるように、不図示のホルダーによって個別に位置決めされている。距離Ｌ１、Ｌ２およびＬ３はいわゆる共役長である。

【0039】

このため、単位基板２３１、２３２および２３３は個別に共役長を調整することができる。例えば、マイクロレンズアレイ２００や光源基板２３０の製造時に寸法などの誤差が発生した場合、光源基板２３０が複数の単位基板に分かれておらず、共役長が異なる発光点が同一基板上に実装されていると、共役長の水準毎に調整値が異なる条件下ではいずれかの航路における結像性能を犠牲にしなければならなくなる。

【0040】

一方、本実施の形態のように、共役長の水準毎に発光点をグループ化して、グループ毎に異なる単位基板に発光点を実装すれば、共役長の水準毎に調整値を個別に設定することができるので、他の水準の結像性能を犠牲にすることなく、各水準の結像性能を最適化することができる。このような構成は、単位基板が３枚である場合に限定されることなく、また、光路長さに相当する共役長だけでなく、光軸方向に直交する主走査方向や副走査方向への変位であるシフト成分や、光軸方向に対する基板面の傾き成分の誤差を調整する場合にも有効である。

【0041】

また、共役長だけでなく、シフト成分や傾き成分の誤差についても単位基板２３１、２３２および２３３毎に個別に修正することができる。従って、これらの誤差に起因する画質の劣化を抑制することができるので、高い画像品質を達成することができる。

【0042】

また、ＯＬＥＤは発光点の面積が比較的大きくなることに加えて、多数のＯＬＥＤをアレイ状に配列することから、光源基板２３０を単一基板にすると大型化してしまう。一方、上記のように複数の単位基板２３１、２３２および２３３基板どうしで重なり合う箇所にＯＬＥＤ以外の配線等の回路を配設すれば、光軸方向から見た光源基板２３０の面積を小型化することができる。
［３］マイクロレンズアレイ２００の構成
次に、マイクロレンズアレイ２００の構成について説明する。

【0043】

マイクロレンズアレイ２００は、図２に示すように、レンズアレイ２００ａ、２００ｂを組み合わせたテレセントリック光学系である。レンズアレイ２００ａは、ガラス基板２２０の光源基板２３０に対向する基板面２２０ａに樹脂レンズ２１１ａ、２１２ａおよび２１３ａが形成されている。樹脂レンズ２１１ａ、２１２ａおよび２１３ａは、ガラス基板２２０との間に樹脂層２６１ａ、２６２ａおよび２６３ａを挟んでいる。樹脂レンズ２１１ａ、２１２ａおよび２１３ａと、樹脂層２６１ａ、２６２ａおよび２６３ａとを一体成形すれば、成形の工程を削減することができるので低コスト化を図ることができる。

【0044】

また、ガラス基板２２０のレンズアレイ２００ｂに対向する基板面２２０ｂ上の樹脂レンズ２１１ａ、２１２ａおよび２１３ａに対応する位置には、樹脂レンズ２１１ｂ、２１２ｂおよび２１３ｂが形成されている。樹脂レンズ２１２ｂ、２１３ｂは、ガラス基板２２０との間に樹脂層２６２ｂ、２６３ｂを挟んでいる。

【0045】

一方、樹脂レンズ２１１ｂは、樹脂レンズ２１２ｂ、２１３ｂ、２１１ａ、２１２ａおよび２１３ａよりも樹脂体積が大きい樹脂レンズであって、樹脂層を挟むことなく、ガラス基板２２０の基板面２２０ｂ上に直接形成されている。このようにすれば、マイクロレンズアレイ２００における樹脂体積を最小化することができるので、樹脂の収縮や膨張によってマイクロレンズアレイ２００に加わる応力を最小化することができる。また、マイクロレンズアレイ２００に用いる樹脂量を削減して低コスト化したり、マイクロレンズアレイ２００を小型軽量化することができる
樹脂レンズ２１１ａ、２１１ｂは発光点群２４１の出射光を平行光にする。また、樹脂レンズ２１２ａ、２１２ｂは発光点群２４２の出射光を平行光にし、樹脂レンズ２１３ａ、２１３ｂは発光点群２４３の出射光を平行光にする。当該平行光はレンズアレイ２００ｂによって感光体ドラム１０１の外周面上に結像させられる。レンズアレイ２００ｂは、ガラス基板２５０の両面２２０ａに樹脂レンズ２５１を形成したものである。

【0046】

単位基板２３１、２３２および２３３からガラス基板２２０までの距離は単位基板２３１、２３２および２３３毎に異なる一方、ガラス基板２５０から感光体ドラム１０１までの距離は樹脂レンズ２５１の如何に関わらず一定している。このため、樹脂レンズ２５１はすべて同一形状である。従って、樹脂レンズ２５１が収縮したり膨張したりしても、樹脂レンズどうしで収縮量や膨張量が等しいので、ガラス基板２５０は反らない。一方、ガラス基板２２０上に形成された樹脂レンズ２１１、２１２および２１３は互いに形状が異なっている。

【0047】

図４に示すように、樹脂レンズ２１１ａ、２１２ａおよび２１３ａは、それぞれ主走査方向に列設されており、樹脂レンズ列４０１、４０２および４０３を構成する。

【0048】

樹脂レンズ列４０１、４０２および４０３は互いに副走査方向に並設されている。また、樹脂レンズ列４０１、４０２および４０３は互いに主走査方向にずれており、樹脂レンズ列４０１、４０２および４０３の各主走査方向端部の樹脂レンズ２１１、２１２および２１３の光軸中心を結んだ方向Ｑは樹脂レンズ２１１、２１２および２１３の列設方向Ｐ（主走査方向）に斜交する。図４においては、方向Ｐ、Ｑの交差角度が３０度である場合を例示したが、方向Ｐ、Ｑが平行でなければ、交差角度が９０度（図５）など、３０度以外の角度であってもよい。

【0049】

このように、樹脂レンズ２１１ａ、２１２ａおよび２１３ａは、ガラス基板２２０上で二次元的かつ周期的に複数配置されており、感光体ドラム１０１の外周面上での書き込み幅に対応するように並んでいる。方向Ｑに沿って隣り合う樹脂レンズどうしは形状が異なる。これらの樹脂レンズは、像担持体（感光体）までの距離（共役長）が異なる発光点群からの出射光を結像させるためである。

【0050】

樹脂層２６１ａ、２６２ａおよび２６３ａもまた樹脂レンズ２１１ａ、２１２ａおよび２１３ａと同様に配置されている。光軸方向からの平面視において各樹脂層が占める領域は、図５に示すように、当該樹脂層２６２ｃに対応する樹脂レンズ２１２ｃの中心２１２ｃｃと、方向Ｐにおいて隣り合う樹脂レンズ２１２ｒ、２１２ｌの中心２１２ｒｃ、２１２ｌｃとの各中点５０１ｂ、５０１ｄを通り、かつ方向Ｑに沿った直線５０２ｒ、５０２ｌと、中心２１２ｃｃと、方向Ｑにおいて樹脂レンズ２１２ｃと隣り合う樹脂レンズ２１１、２１３の各中心２１１ｃ、２１３ｃとの各中点５０１ａ、５０１ｃを通り、かつ方向Ｐに沿った直線５０２ｂ、５０２ｔに囲まれた領域である。樹脂層が占める領域は、光軸方向からの平面視において、すべて同じ形状になっている。

【0051】

一方、樹脂層２６１ａ、２６２ａ、２６３ａの厚みは互いに異なっており、また、樹脂層２６２ｂ、２６３ｂの厚みは互いに異なっている。なお、本実施の形態においては、樹脂レンズ２１１ｂに対応する樹脂層が無い場合を例にとっており、その意味において、樹脂レンズ２１１ｂ、２１２ｂおよび２１３ｂに対応する樹脂層の厚みは互いに異なっている。

【0052】

これは、発光点群２４１、２４２および２４３から感光体ドラム１０１の外周面までの共役長が互いに異なるために、樹脂レンズ２１１ａ、２１２ａおよび２１３ａの形状が互いに異なり、かつ樹脂レンズ２１１ｂ、２１２ｂおよび２１３ｂの形状が互いに異なることから、これらの樹脂レンズの体積が互いに異なっていることに対応している。

【0053】

各樹脂層の厚みは、樹脂レンズと、当該樹脂レンズとガラス基板２２０とに挟まれた樹脂層とを合わせた体積が、樹脂レンズどうしで同じになっており、樹脂レンズの体積が小さいほど、樹脂層の厚みが大きくなる。このようにすれば、樹脂体積が大きいほど樹脂の収縮力が大きくなるところ、樹脂レンズどうしで樹脂体積が同じになっているので、光源基板２００の面内方向および面外方向のいずれについても歪みを抑制することができる。

【0054】

また、マイクロレンズアレイ２００は、ガラス基板２２０の一方の基板面にしか樹脂レンズを形成しない場合は樹脂－ガラスの２層構造となる。この２層構造では、温度変化が生じると、ガラスと樹脂との線膨張の差で面外方向へガラス基板２２０がたわむように歪みが生じてしまう。一方、ガラス基板２２０を挟みこむように両方の基板面に樹脂レンズを形成すれば、樹脂－ガラス－樹脂の３層構造となり、ガラスを挟んで線膨張係数の同じ層が存在することとなる。

【0055】

こうすれば、樹脂－ガラスの片側で発生する線膨張差は、反対側のガラス－樹脂層で発生する線膨張差と打ち消しあう方向に作用するので、ガラス基板２２０の歪みの発生を解消することができる。特に、本実施の形態においては、ガラス基板２２０の基板面２２０ａと基板面２２０ｂとの間で樹脂体積の総和が同じになっており、ガラス基板２２０の両方の基板面どうしで線膨張差が等しくなるので、ガラス基板２２０の歪みを更に精度よく解消することができる。

【0056】

図６においては、ガラス基板２２０の基板面２２０ａでは、樹脂レンズ２１１ａは芯厚Ｌ１ａ、レンズ形状域φ１ａになっている。また、樹脂レンズ２１２ａは芯厚Ｌ２ａ、レンズ形状域φ２ａになっており、樹脂レンズ２１３ａは芯厚Ｌ３ａ、レンズ形状域φ３ａになっている。芯厚Ｌは、樹脂レンズの光軸位置における厚さであり、樹脂層の上面からの飛び出し量に等しい。また、レンズ形状域φは、ガラス基板２２０上で樹脂レンズが形状を有する領域の外径である。

【0057】

樹脂レンズの体積は、光軸を含む断面における断面積の自乗で決まり、当該断面積は芯厚Ｌとレンズ形状域φの積に比例するので、形状の異なる樹脂レンズどうしの体積比は芯厚Ｌとレンズ形状域φの積の自乗（Ｌ×φ）²に比例する。また、樹脂層の体積は、樹脂層の厚さＴに、光軸方向からの平面視における樹脂レンズごとの樹脂層の面積Ｓを乗算したＴ×Ｓである。上述のように、樹脂層の面積Ｓは対応する樹脂レンズによらず一定であるので、樹脂層の体積比は樹脂層の厚さＴに比例する。従って、樹脂レンズと樹脂層とを合わせた樹脂体積が等しいためには、これらの比率の和
（Ｌ×φ）² ＋ Ｔ …（２）
が樹脂レンズどうしで等しくなるように樹脂層の厚さＴを設定する必要がある。

【0058】

図７は、本実施の形態に係る樹脂レンズおよび樹脂層の寸法を例示する表である。なお、レンズ面高さはガラス基板２２０の主面から樹脂レンズの最も高い位置までの高さである。図７に示すように、本実施の形態に係る寸法を採用すれば、樹脂レンズどうしでの樹脂レンズと樹脂層とを合算した樹脂体積の比を１．００にすることができる。従って、マイクロレンズアレイの反りを抑制することができるので、優れた画質を達成することができる。
［４］変形例
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明が上述の実施の形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例を実施することができる。
（４－１）上記実施の形態においては、樹脂レンズどうしで、樹脂レンズと当該樹脂レンズに対応する樹脂層とを合わせた樹脂体積が同じ場合を例にとって説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、これに加えて次のようにしてもよい。

【0059】

例えば、樹脂レンズの樹脂体積が大きいほど、当該樹脂レンズに対応する樹脂層の樹脂体積を小さくしてもよい。このようなマイクロレンズアレイでは、レンズ形状域φ１の樹脂レンズと、レンズ形状域φ２の樹脂レンズとがあって、
φ１ ＞ φ２ …（３）
であるとき、レンズ形状域φ１の樹脂レンズに対応する樹脂層の厚みＴ１と、レンズ形状域φ２の樹脂レンズに対応する樹脂層の厚みＴ２とは、
Ｔ１ ＜ Ｔ２ …（４）
のような関係になる。

【0060】

このようにすれば、樹脂体積が異なる樹脂レンズどうしで、樹脂レンズと樹脂層とを合わせた樹脂体積の差を小さくすることができる。従って、樹脂体積の差に起因して発生する樹脂の収縮力や膨張力の差を小さくなるので、射出成形後の冷却収縮量や熱が加わった際の膨張量がマイクロレンズの任意の箇所で等方的になり、マイクロレンズアレイの面内歪みを抑制することができる。

【0061】

言うまでもなく、樹脂レンズと樹脂層とを合わせた樹脂体積の差が小さいほど、マイクロレンズアレイの面内歪みを抑制する効果が高くなる。従って、マイクロレンズアレイの歪みに起因する画像品質の劣化が視認できない程度に樹脂体積の差を小さくすればよく、樹脂体積を厳密に同じにしなくても実用上は十分である。

【0062】

なお、マイクロレンズアレイを構成する樹脂レンズのレンズ形状域φを測定する場合、樹脂レンズと樹脂層との境界が円形ならば、当該境界の直径がレンズ形状域φに相当し、顕微鏡等を用いて光学的に観察すれば、測定することができる。また、樹脂レンズと樹脂層との境界が多角形状である場合には、当該多角形を円形で近似して、近似円の直径を測定すればレンズ形状域φを得ることができる。

【0063】

また、樹脂層の厚みＴに関しては、マイクロレンズアレイを切断し、顕微鏡等を用いてマイクロレンズアレイの断面を光学的に観察すれば、高精度に樹脂層の厚みＴを測定することができる。マイクロレンズアレイを破壊することなく樹脂層の厚みＴを測定する方法としては、白色干渉計を用いた厚み測定が挙げられる。

【0064】

以上のような方法を用いて樹脂レンズのレンズ形状域φと樹脂層の厚みＴとを測定すれば、測定値が上式（１）、（２）の関係を充足しているか否かを確認することができる。
（４－２）上記実施の形態においては特に言及しなかったが、ガラス基板２２０の基板面から樹脂レンズの頂部までの高さを、樹脂レンズどうしで同じにしてもよい。

【0065】

金型を用いた射出成形によって樹脂レンズおよび樹脂層を成形する場合、コアブロックを金型に嵌め込んで樹脂レンズの光学面を形成する。このコアブロックの位置を調整することによって、樹脂レンズの頂部の高さが調整される。マイクロレンズアレイを成形する場合には、樹脂レンズの個数と同じ個数のコアブロックを金型に嵌め込んで樹脂レンズを成形することになる。このため、樹脂レンズ毎に頂部の高さが異なっていると、コアブロックの高さを樹脂レンズ毎に調整しなければならないので、製造時に手間がかかるだけでなく、樹脂レンズの頂部の高さを精度よく調整することが難しくなる。

【0066】

また、樹脂レンズ毎に頂部の高さが異なっていると、樹脂レンズ毎に樹脂の肉厚が異なってしまう。これによって、マイクロレンズアレイの成形時における加圧方向に肉厚の異なる樹脂レンズが配列されることになると、成形時にガラス基板にかかる荷重が不均一になる。その結果、ガラス基板に割れが発生すると、収率が低下する、という問題もある。

【0067】

これらの問題に対して、ガラス基板２２０の基板面から樹脂レンズの頂部までの高さを、樹脂レンズどうしで同じにすれば、樹脂レンズ毎にコアブロックの高さを調整する手間が不要になり、マイクロレンズアレイの寸法精度も向上させることができる。また、成形時にガラス基板にかかる荷重を均一化することができるので、ガラス基板の割れを抑制して、成形安定性を高めることができる。
（４－２）上記実施の形態においては、樹脂レンズ列どうしで不連続的に樹脂層の厚みが変化する場合を例にとって説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、これに代えて次のようにしてもよい。

【0068】

例えば、図８に示すように、ガラス基板２２０の基板面２２０ａ上では、互いに異なる樹脂レンズ列に属する樹脂レンズ２１１ａ、２１２ａおよび２１３ａが、基板面２２０ａに沿って連続的に設けられている樹脂層２６０ａ上に配設されており、樹脂層２６０ａの厚さは副走査方向に沿って連続的に変化している。同様に、ガラス基板２２０の基板面２２０ｂ上でも、互いに異なる樹脂レンズ列に属する樹脂レンズ２１１ｂ、２１２ｂおよび２１３ｂが、基板面２２０ａに沿って連続的に設けられている樹脂層２６０ｂ上に配設されており、樹脂層２６０ｂの厚さは副走査方向に沿って連続的に変化している。

【0069】

従って、言うまでもないが、光軸方向からの平面視において、樹脂層２６０ａ、２６０ｂの樹脂レンズ以外の部分は厚さが連続的に変化していることになる。なお、このように樹脂層２６０ａ、２６０ｂの高さを連続的に変化させるためには、共役長が副走査方向に沿って単調に変化しているのが望ましい。

【0070】

このようにすれば、レンズアレイを射出成形する際の抜き抵抗を減少させることができるので、離型性を向上させることができる。従って、同じ金型を繰り返し用いて多数のマイクロレンズアレイを連続して成形する際に、これらのマイクロレンズアレイの形状を安定化させることができるとともに、金型の寿命を延長することができる。
（４－３）上記実施の形態においては、樹脂レンズ２１１ｂがガラス基板２２０の基板面２２０ｂ上に直接形成されている場合を例にとって説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、これに代えてマイクロレンズアレイのすべての樹脂レンズがガラス基板との間に樹脂層を挟んだ構成にしてもよい。

【0071】

このような構成にすれば、同じ基板面に形成されたすべての樹脂レンズどうしで樹脂層が連続的になるので、樹脂の収縮や膨張に起因してガラス基板２２０に加わる応力の分布を基板面に沿って均一にすることができる。従って、ガラス基板２２０の面内方向における歪みの発生を更に効果的に抑制することができる。
（４－４）上記実施の形態においては、互いに形状が異なる３種類の樹脂レンズ２１１ａ、２１２ａおよび２１３ａが、互いに主走査方向にずれて配設された樹脂レンズ列４０１、４０２および４０３をなす場合を例にとって説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、これに代えて次のようにしてもよい。

【0072】

例えば、図９に示すように、樹脂レンズ列４０１、４０２および４０３が主走査方向にずれておらず、樹脂レンズ列４０１、４０２および４０３の各主走査方向端部の樹脂レンズ２１１、２１２および２１３の光軸中心を結んだ方向Ｑが副走査方向に一致するように配設してもよい。

【0073】

また、図１０に示すように、互いに形状が異なる４種類の樹脂レンズ１０１１ａ、１０１２ａ、１０１３ａおよび１０１４ａが、互いに主走査方向にずれて配設された樹脂レンズ列１００１、１００２、１００３および１００４をなしていてもよい。いずれの場合においても、樹脂レンズと当該樹脂レンズに対応する樹脂層とを合わせた樹脂体積が樹脂レンズどうしで同じになるように樹脂層の厚さを設定すれば、本発明の効果を得ることができる。
（４－５）上記実施の形態においては、樹脂レンズ列４０１、４０２および４０３が互いに異なる単位基板２３１、２３２、２３３上に配設される場合を例にとって説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、これに代えて次のようにしてもよい。例えば、共役長が同じ樹脂レンズ列が複数ある場合には、これら共役長が同じ樹脂レンズ列どうしはおなじ単位基板に配設するのが望ましい。このようにすれば、共役長が同じ樹脂レンズ列について単位基板の位置や傾きをまとめて調整することができるので、調整の手間を省いて効率よくマイクロレンズアレイ２００を製造することができる。
（４－６）上記実施の形態においては、樹脂レンズ並びに樹脂層の寸法例を記載したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、これに代えて次のようにしてもよい。図１１（ａ）は、樹脂レンズ並びに樹脂層の寸法を決定する際に考慮すべき前提条件となる寸法であって、例えば、物体高は光軸方向からの平面視における発光点群の外径であり、ＮＡＯはＦナンバーであり、ＮＡは有効Ｆナンバーである。また、パネル厚、パネル屈折率ｎおよびパネル－レンズ距離は光源基板に関する寸法であり、レンズ直径Ｒはレンズ面を京面としたときの曲率直径である。

【0074】

図１１（ｂ）は、上記前提条件に適合した樹脂レンズ並びに樹脂層の寸法を例示したもので、例えば、レンズ面頂点間隔は隣り合う樹脂レンズどうしのＰ方向における距離を表している。また、レンズ部面頂点間隔（副）は隣り合う樹脂レンズどうしのＱ方向における距離である。このようにすれば、樹脂レンズと樹脂層とを合わせた樹脂体積を、有効数字２桁で完全に一致させることができるので、マイクロレンズアレイの歪みを抑制して優れた画像品質を実現することができる。
（４－７）上記変形例においては、樹脂レンズの頂部を揃えることによってコアブロックの高さの調整を容易にする場合を例にとって説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、これに代えて或いはこれに加えて次のようにしてもよい。

【0075】

図１２（ａ）に示すように、金型１２０１、１２０２とコアブロック１２００ａ、１２００ｂおよび１２００ｃを用いてマイクロレンズアレイを成形する場合に、樹脂層の厚さの異なる樹脂レンズどうしで、当該樹脂レンズの成形に用いるコアブロックがいずれも高さｈになっていると、コアブロックごとに樹脂層の厚さ分だけ高さを調整しなければならない。

【0076】

例えば、コアブロック１２００ａは上面が金型１２０２の上面から高さＨａになり、コアブロック１２００ｂは上面が金型１２０２の上面から高さＨｂになり、コアブロック１２００ｃは上面が金型１２０２の上面から高さＨｃになるように、個別にコアブロック１２００ａ、１２００ｂおよび１２００ｃの高さを調整しなければならない。このため、高さ調整に手間が掛かり、また高い精度で高さを調整するのも難しい。

【0077】

一方、 図１２（ｂ）に示すように、成形すべき樹脂レンズに対応する樹脂層の厚さに応じてコアブロック１２００ａ、１２００ｂおよび１２００ｃの高さｈａ、ｈｂおよびｈｃを設定すれば、コアブロック１２００ａ、１２００ｂおよび１２００ｃの上面がいずれも金型１２０２の上面から高さＨになるように、個別にコアブロック１２００ａ、１２００ｂおよび１２００ｃの高さを調整すれば足りる。このため、高さ調整の手間を省き、また高さ精度を向上させることができる。
（４－８）上記実施の形態においては、樹脂レンズ毎の樹脂層の形状が、光軸方向からの平面視において、平行四辺形である場合を例にとって説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、平行四辺形以外の形状であってもよい。また、樹脂レンズ毎に当該樹脂レンズに対応する樹脂層の厚さが一定である必要はなく、樹脂レンズの樹脂体積が小さいほど、当該樹脂レンズに対応する樹脂層の樹脂体積が大きくなっていれば、樹脂の膨張収縮によるマイクロレンズアレイの歪みを抑制する効果を得ることができる。

【0078】

なお、樹脂レンズの光学特性に影響を与えないようにするためには、樹脂レンズのレンズ面を通過する光線が、樹脂層の界面のうち、樹脂層とガラス基板との界面以外の界面を通過しないように、樹脂層の形状を設計するのが望ましい。具体的には、樹脂レンズの下面（ガラス基板側に対向する仮想的な平面）がすべて樹脂層の上面（樹脂レンズに接する仮想的な面）に接しているのが好適である。
（４－９）上記実施の形態においては特に言及しなかったが、樹脂レンズどうしで、当該樹脂レンズと樹脂層とを合わせた樹脂体積が等しいためには、以下の条件を満たす必要がある。

【0079】

樹脂レンズの樹脂体積ＶＬは、当該樹脂レンズの光軸を通過して樹脂層と接しているレンズ部界面からレンズ光学面頂点までの距離がＬであり、樹脂レンズのレンズ形状域がφであるときに、

【0080】

【数2】

である。

【0081】

また、樹脂層の樹脂体積ＶＴは、面積がＳであり、厚さがＴであるときに、

【0082】

【数3】

であるので、樹脂レンズと樹脂層とを合わせた樹脂体積は、

【0083】

【数4】

である。

【0084】

従って、互いに異なる樹脂レンズどうしで樹脂レンズと樹脂層とを合わせた樹脂体積が等しくなるためには、以下の関係式が満足されなければならない。

【0085】

【数5】

ここで、各樹脂レンズの光軸を通過して樹脂層と接しているレンズ部界面からレンズ光学面頂点までの距離がそれぞれＬ１、Ｌ２であり、各樹脂レンズのレンズ形状域がφ１、φ２であり、各樹脂レンズが占有する樹脂層の面積がＳ１、Ｓ２であり、当該樹脂層の厚さがＴ１、Ｔ２である。

【0086】

このようにすれば、樹脂レンズどうしで樹脂体積の差を最小化する際の樹脂層の厚さとレンズパラメータを最適化することが可能となる。
（４－１０）上記実施の形態においては、画像形成装置１がタンデム方式のカラープリンターである場合を例にとって説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、タンデム方式以外の方式のカラープリンターであってもよいし、モノクロプリンターであってもよい。また、スキャナーを備えた複写装置や更にファクシミリ通信機能を備えたファクシミリ装置といった単機能機、或いはこれらの機能を兼ね備えた複合機（MFP: Multi-Function Peripheral）に本発明を適用しても同様の効果を得ることができる。

【産業上の利用可能性】

【0087】

本発明に係るマイクロレンズアレイ、光書き込み装置および画像形成装置は、特に、樹脂の収縮や膨張に伴ってマイクロレンズアレイが歪むことに起因する画像劣化を防止することができる装置として有用である。

【符号の説明】

【0088】

１………………………………………………………………画像形成装置
１００…………………………………………………………光書き込み装置
１０１…………………………………………………………感光体ドラム
２００…………………………………………………………マイクロレンズアレイ
２２０、２５０………………………………………………ガラス基板
２１１ａ、２１２ａ、２１３ａ……………………………樹脂レンズ
２１１ｂ、２１２ｂ、２１３ｂ、２５１…………………樹脂レンズ
２６１ａ、２６２ａ、２６３ａ、２６２ｂ、２６３ｂ…樹脂層
２３０…………………………………………………………光源基板
２３１、２３２、２３３……………………………………単位基板
２４１、２４２、２４３……………………………………発光点群
３０３…………………………………………………………発光点（ＯＬＥＤ）
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３……………………………………………共役長

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】