JP2001205845A - Led printer head, rod lens array, and imaging apparatus - Google Patents

Led printer head, rod lens array, and imaging apparatus

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JP2001205845A
JP2001205845A JP2000014802A JP2000014802A JP2001205845A JP 2001205845 A JP2001205845 A JP 2001205845A JP 2000014802 A JP2000014802 A JP 2000014802A JP 2000014802 A JP2000014802 A JP 2000014802A JP 2001205845 A JP2001205845 A JP 2001205845A
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led
light
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    • B41J2/45Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material using arrays of radiation sources using light-emitting diode [LED] or laser arrays
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an easy-to-regulate high resolution LED printer head having a large depth of focus. SOLUTION: Outgoing light from an LED array 2 passes through a micro lens array 6 impinge on a rod lens array 20. diverging angle of the outgoing light from an LED 4 decreases when it passes through a micro lens 12. A light beam passed through the micro lens array 6 further passes through a first prism 40, the rod lens array 20, a space filter 60, and a second prism 42 to focus an image 122 corresponding to each LED 4 on a photosensitive material 120.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光源にLED(発
光ダイオード)アレイを用いたLEDプリンタヘッド、
該LEDプリンタヘッドに用いられるロッドレンズアレ
イ、及びこのようなLEDプリンタヘッドを備える画像
形成装置に関する。
The present invention relates to an LED printer head using an LED (light emitting diode) array as a light source,
The present invention relates to a rod lens array used for the LED printer head and an image forming apparatus including such an LED printer head.

【0002】[0002]

【従来の技術】LEDアレイからの光線を感光体に導く
ために、LEDアレイの個々のLED毎にマイクロレン
ズを設け、これらのマイクロレンズにより集光された光
線を感光体ドラムに照射するように構成されたLEDプ
リンタヘッド、及び個々のLEDからの光をそれぞれの
導波路を介してマイクロレンズに導きこれらのマイクロ
レンズにより集光された光線を感光体ドラムに照射する
ように構成されたLEDプリンタヘッドは、特開平8−
156320号公報等に記載されているように従来公知
である。
2. Description of the Related Art In order to guide a light beam from an LED array to a photoreceptor, a microlens is provided for each LED of the LED array, and a light beam condensed by the microlens is applied to a photoreceptor drum. An LED printer head configured and an LED printer configured to guide light from individual LEDs to microlenses via respective waveguides and to irradiate a light beam condensed by these microlenses to a photosensitive drum The head is disclosed in
Conventionally known as described in 156320 and the like.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】LEDから出射する光
線の拡がり角は大きいため、上記の従来のLEDプリン
タヘッドにおいて高い解像度を得るためにはLEDアレ
イとマイクロレンズとを互いに近接させて配置するとと
もに、個々のLEDの発光面積を十分に小さくする必要
がある。
Since the divergence angle of the light beam emitted from the LED is large, in order to obtain high resolution in the above-mentioned conventional LED printer head, the LED array and the microlens must be arranged close to each other. It is necessary to make the light emitting area of each LED sufficiently small.

【0004】しかしながら、微小なLEDの作製は困難
であり、また、作成したとしても微小なLEDの発光量
は少ないのでLEDプリンタヘッドとしては用いること
ができなくなる可能性がある。また、従来のLEDプリ
ンタヘッドにおいては、LEDからの出射光の広がり角
が大きいため、焦点深度が小さく、従って感光体とプリ
ンタヘッドとを高精度に相互に位置合わせする必要があ
り、組み立て及び調整が難しいという問題もある。LE
Dとマイクロレンズの間に導波路を設けるとことにより
このような問題を緩和する構成も知られているが、この
場合、LEDプリンタヘッドの構造が複雑になるという
別の問題が生じる。本発明はかかる問題を解決するため
になされたものであり、本発明の課題は、LEDプリン
タヘッドの焦点深度を大きくし、組み立て時の調整を容
易にすることである。
[0004] However, it is difficult to fabricate a minute LED, and even if it is fabricated, the amount of light emitted from the minute LED is so small that it may not be possible to use it as an LED printer head. Further, in the conventional LED printer head, since the divergence angle of the light emitted from the LED is large, the depth of focus is small. Therefore, it is necessary to align the photoconductor and the printer head with each other with high precision. There is also a problem that is difficult. LE
There is also known a configuration in which such a problem is mitigated by providing a waveguide between D and the microlens, but in this case, another problem occurs in that the structure of the LED printer head becomes complicated. The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to increase the depth of focus of an LED printer head and to facilitate adjustment during assembly.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく、
本発明のLEDプリンタヘッドは、アレイ状に配列され
た複数のLEDからなる光源アレイと、アレイ状に配列
された複数のロッドレンズからなり各LEDからの光を
所定の面上にそれぞれ結像する正立結像性ロッドレンズ
アレイと、該正立結像性ロッドレンズアレイに入射する
各LEDからの光線の拡がり角度を、該正立結像性ロッ
ドレンズアレイの開口数よりも小さくする手段とを備え
たことを特徴とする。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems,
The LED printer head according to the present invention includes a light source array composed of a plurality of LEDs arranged in an array and a plurality of rod lenses arranged in an array, and forms light from each LED on a predetermined surface. Erect imaging rod lens array; and means for reducing the divergence angle of light rays from each LED incident on the erect imaging rod lens array to be smaller than the numerical aperture of the erect imaging rod lens array. It is characterized by having.

【0006】これによれば、正立結像性ロッドレンズア
レイに入射する各LEDからの光線の拡がり角度が小さ
いので、解像度が向上し、また感光体面上の焦点深度が
大きくなるのでプリンタヘッドと感光体との相互の位置
決め精度が緩和され、焦点ずれのない高品質な画像を形
成することができ、また装置の組み立ても容易になる。
According to this, since the spread angle of the light beam from each LED incident on the erect image forming rod lens array is small, the resolution is improved, and the depth of focus on the photoreceptor surface is increased. The positioning accuracy with respect to the photoreceptor is relaxed, a high-quality image without defocus can be formed, and the assembly of the apparatus becomes easy.

【0007】この場合において、正立結像性ロッドレン
ズアレイに入射する各LEDからの光線の拡がり角度を
半角で1.35°から5.5°の範囲にすることが好ま
しい。この範囲では、レンズの回折による光線のビーム
径の増大もなく、解像度の向上の効果が大きい。
In this case, it is preferable that the spread angle of the light beam from each LED incident on the erecting image-forming rod lens array is in the range of 1.35 ° to 5.5 ° in half angle. In this range, the beam diameter of the light beam does not increase due to the diffraction of the lens, and the effect of improving the resolution is great.

【0008】このLEDプリンタヘッドに用いるロッド
レンズアレイとして、アレイ状に配列された複数のロッ
ドレンズからなるロッドレンズアレイの光線入射端面と
光線出射端面とに第1の光学部材及び第2の光学部材をそ
れぞれ配置し、該第1の光学部材及び第2の光学部材は、
一つの光源から出射し前記第1の光学部材を透過する光
線の見かけ上の発光点の位置を、前記光源の位置から前
記ロッドレンズアレイの長手方向に直角な方向にずらす
ような屈折率を有することを特徴とするロッドレンズア
レイを用いることが好ましい。
As a rod lens array used in the LED printer head, a first optical member and a second optical member are provided on a light incident end face and a light exit end face of a rod lens array composed of a plurality of rod lenses arranged in an array. Are respectively disposed, the first optical member and the second optical member,
It has such a refractive index that the position of the apparent light emitting point of the light beam emitted from one light source and transmitted through the first optical member is shifted from the position of the light source in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the rod lens array. It is preferable to use a rod lens array characterized by the above.

【0009】これによれば、ロッドレンズアレイの光線
入射端面に入射する光線の入射角度が小さく、解像度を
向上できる。第1及び第2の光学部材は三角プリズムか
ら構成することができる。
According to this, the incident angle of the light beam incident on the light incident end face of the rod lens array is small, and the resolution can be improved. The first and second optical members can be composed of triangular prisms.

【0010】このロッドレンズアレイに代えて、アレイ
状に配列された複数のロッドレンズからなるロッドレン
ズアレイにおいて、該ロッドレンズ内を伝搬する光線の
1周期長がPであるとき、該ロッドレンズアレイの光線
入射端面及び光線出射端面の少なくとも一方において、
該ロッドレンズアレイ内の該端面から長さP/4の位置
に周期的な光透過パターンが形成された空間フィルタを
配置し、該空間フィルタの周期的な光透過パターンは、
周期的に配列された複数の発光源から出射し、該ロッド
レンズアレイの光線入射端面に入射し、前記空間フィル
タの位置に形成される周期的な像のパターンを模したも
のであることを特徴とするロッドレンズアレイを用いる
ことができる。
Instead of this rod lens array, in a rod lens array composed of a plurality of rod lenses arranged in an array, when one period length of a light beam propagating in the rod lens is P, the rod lens array At least one of the light incident end face and the light emitting end face of
A spatial filter in which a periodic light transmission pattern is formed is disposed at a position of length P / 4 from the end face in the rod lens array, and the periodic light transmission pattern of the spatial filter is
The light is emitted from a plurality of light emitting sources arranged periodically, is incident on a light incident end face of the rod lens array, and simulates a periodic image pattern formed at the position of the spatial filter. Rod lens array can be used.

【0011】このロッドレンズアレイでは、レンズの収
差によりぼけた像は、該像の周期的空間パターンと同じ
パターンが形成された空間フィルタにより補正されて結
像されるため、解像度の高い画像が得られる。
In this rod lens array, the image blurred due to the lens aberration is corrected by a spatial filter having the same pattern as the periodic spatial pattern of the image, and formed into an image. Can be

【0012】アレイ状に配列された複数のLEDからな
る光源アレイと本発明のロッドレンズアレイとを備える
本発明のLEDプリンタヘッドは、各LEDが、前記光
源アレイの長手方向に伸びる幅よりも、該長手方向に垂
直な方向に伸びる長さのほうが大きくなるように形成さ
れていることが好ましい。
[0012] The LED printer head of the present invention including the light source array composed of a plurality of LEDs arranged in an array and the rod lens array of the present invention has a structure in which each LED has a width larger than the width of the light source array extending in the longitudinal direction. Preferably, it is formed so that the length extending in a direction perpendicular to the longitudinal direction is longer.

【0013】このようにすることにより、ロッドレンズ
アレイに入射する光線の拡がり角度が小さく、したがっ
て解像度を低下させることなくLEDの発光面積を大き
くして光源の発光量を増加することができる。
By doing so, the divergence angle of the light beam incident on the rod lens array is small, so that the light emitting area of the LED can be increased and the light emission amount of the light source can be increased without lowering the resolution.

【0014】本発明による画像形成装置は、本発明のL
EDプリンタヘッドと、該LEDプリンタヘッドからの
光線で露光することにより画像が形成される感光体と、
該感光体に形成された画像を現像する現像器とを備える
ことにより形成できる。この場合、複数の異なる色の画
像を形成するために、各色毎に、感光体、LEDプリン
タヘッド、現像器を複数備える場合には、現像器の取り
出しを容易にするため現像器を画像形成装置の高さ方向
に配列することが好ましい。
The image forming apparatus according to the present invention is the image forming apparatus according to the present invention.
An ED printer head, and a photoreceptor on which an image is formed by exposing with a light beam from the LED printer head;
And a developing device for developing an image formed on the photoreceptor. In this case, when a plurality of photoconductors, LED printer heads, and developing units are provided for each color to form a plurality of images of different colors, the developing units are connected to the image forming apparatus to facilitate removal of the developing units. Are preferably arranged in the height direction.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】図1は、本発明のLEDプリンタ
ヘッドの実施形態に係わる光学系の斜視図である。光源
アレイであるLEDアレイ2からの出射光は、各LED
4に1対1に対応したマイクロレンズ12を有するマイ
クロレンズアレイ6を透過し、ロッドレンズアレイ20
に入射する。ロッドレンズアレイ20は、中心対称に屈
折率分布が形成されたロッドレンズ30を複数本並べた
ものであり、入射側の主平面位置の物体を出射側の主平
面上に正立等倍で結像するものである。LED4からの
出射光の拡がり角は、マイクロレンズ12を透過するこ
とにより小さくなる。このようにマイクロレンズアレイ
12は、LED4からの出射光の拡がり角を縮小する光
学部材として働く。ロッドレンズアレイ20の光入射面
と光出射面にはそれぞれ第1プリズム40、第2プリズ
ム42が設けられている。また、ロッドレンズアレイ2
0内には光の透過率が位置により変化する空間フィルタ
60が設けられている。マイクロレンズアレイ6を透過
した光線は、第1プリズム40、ロッドレンズアレイ2
0、空間フィルタ60、第2プリズム42を透過し、各
LED4に対応した像122が感光体120上に結像さ
れる。
FIG. 1 is a perspective view of an optical system according to an embodiment of the LED printer head of the present invention. The emitted light from the LED array 2 which is the light source array
4 through the microlens array 6 having the microlenses 12 corresponding one-to-one to the rod lens array 20.
Incident on. The rod lens array 20 is formed by arranging a plurality of rod lenses 30 each having a refractive index distribution formed symmetrically with respect to the center. It is an image. The spread angle of the light emitted from the LED 4 is reduced by transmitting the light through the microlens 12. As described above, the microlens array 12 functions as an optical member that reduces the spread angle of the light emitted from the LED 4. A first prism 40 and a second prism 42 are provided on the light entrance surface and the light exit surface of the rod lens array 20, respectively. In addition, rod lens array 2
A spatial filter 60 in which the light transmittance changes depending on the position is provided in 0. The light transmitted through the microlens array 6 is reflected by the first prism 40 and the rod lens array 2
0, the light passes through the spatial filter 60, and the second prism 42, and an image 122 corresponding to each LED 4 is formed on the photoconductor 120.

【0016】次に上記光学系の各部の構成・機能につい
て詳細に説明する。
Next, the configuration and function of each part of the optical system will be described in detail.

【0017】まず、LEDアレイ2とマイクロレンズア
レイ6について図2から図5を用いて説明する。図2は
LEDアレイ2とマイクロレンズアレイ6の断面図であ
る。予めガラス基板16上にLED4の間隔と同じ間隔
で形成された複数のマイクロレンズ12からなるマイク
ロレンズアレイ6を、LED4がマイクロレンズ12の
中心に来るように調整し、LEDアレイ2上に接着固定
する。このLEDアレイ2とマイクロレンズアレイ6に
よりLEDアレイヘッドが構成される。マイクロレンズ
12表面からLED4までの距離をLとするとき、マイ
クロレンズ12の第1焦点距離fは、 f>L (1) となるように選ぶことが望ましい。こうすることで、L
ED4からの光線の拡がり角は、マイクロレンズ12に
より小さくなる。LEDアレイ2におけるLED4の周
期をaとすると、LED4からのビーム拡がり角α(半
角)が L・tanα>a/2 (2) である場合には、LED4からの光線が隣のマイクロレ
ンズ12に入射し、迷光となる。この迷光を抑制するた
めに、マイクロレンズアレイ6に黒色の遮蔽部14を設
けている。LED4からの出射光のうち拡がり角の大き
な光線は、遮蔽部14に吸収され外に出てこない。しか
し、対向するマイクロレンズ12以外のレンズに入射し
た光線は拡がり角が大きくなるため、ロッドレンズアレ
イに入射してもロッドレンズアレイ内で吸収されロッド
レンズを透過することはほとんどないので、この迷光に
よる題が生じない場合には遮蔽部14を設ける必要はな
い。また、マイクロレンズアレイ6を薄くしLEDアレ
イ2に近づける場合には、拡がり角の大きな光線はマイ
クロレンズ12表面で全反射し外に出てこなくなるので
遮蔽部14を設ける必要はない。図3にロッドレンズア
レイ20に入射する光線の拡がり角と1/24mm周期
のテスト用ラインパターンを集光したときのロッドレン
ズアレイ20のMTFと関係を示す。1/24mm周期
のラインパターンは、ほぼ1200dpiの解像度に相
当する。ここで用いたロッドレンズアレイ20は、開口
角11.8°、レンズ素子径1.1mm、レンズ長さ1
6.3mm、レンズ列2列のものである。図1における
第1プリズム40、第2プリズム42及び空間フィルタ
60は設けていない。ロッドレンズアレイ6のMTF
は、集光面での光強度の最大値をImax、最小値をI
minとするとき、
First, the LED array 2 and the microlens array 6 will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a sectional view of the LED array 2 and the microlens array 6. A microlens array 6 composed of a plurality of microlenses 12 formed in advance on a glass substrate 16 at the same interval as the LEDs 4 is adjusted so that the LEDs 4 come to the center of the microlenses 12, and is adhered and fixed on the LED array 2. I do. The LED array 2 and the microlens array 6 constitute an LED array head. When the distance from the surface of the microlens 12 to the LED 4 is L, it is desirable that the first focal length f of the microlens 12 be selected such that f> L (1). By doing so, L
The spread angle of the light beam from the ED 4 is reduced by the micro lens 12. Assuming that the cycle of the LED 4 in the LED array 2 is a, if the beam divergence angle α (half angle) from the LED 4 is L · tan α> a / 2 (2), the light beam from the LED 4 is transmitted to the adjacent microlens 12. Light enters and becomes stray light. In order to suppress this stray light, the microlens array 6 is provided with a black shielding portion 14. Light rays having a large divergence angle among the light rays emitted from the LED 4 are absorbed by the shielding portion 14 and do not go out. However, light rays incident on lenses other than the opposing microlenses 12 have a large divergence angle, and even if they enter the rod lens array, they are absorbed in the rod lens array and hardly pass through the rod lens. In the case where the above problem does not occur, it is not necessary to provide the shielding portion 14. When the microlens array 6 is made thinner and closer to the LED array 2, the light beam having a large divergence angle is totally reflected on the surface of the microlens 12 and does not come out. Therefore, it is not necessary to provide the shielding portion 14. FIG. 3 shows the relationship between the divergence angle of the light beam incident on the rod lens array 20 and the MTF of the rod lens array 20 when a test line pattern having a period of 1/24 mm is collected. A line pattern having a period of 1/24 mm corresponds to a resolution of approximately 1200 dpi. The rod lens array 20 used here has an aperture angle of 11.8 °, a lens element diameter of 1.1 mm, and a lens length of 1
6.3 mm, two lens rows. The first prism 40, the second prism 42, and the spatial filter 60 in FIG. 1 are not provided. MTF of rod lens array 6
Is the maximum value of the light intensity on the light-converging surface is Imax, and the minimum value is Imax.
min

【0018】[0018]

【数1】 と表わされ、レンズの解像性を示す。ビーム拡がり角を
小さくしていくと一旦MTFが減少するが、ビーム拡が
り角を更に小さくし5.5°以下にするとMTFは大き
くなり、解像度が向上することが分かる。つまり、マイ
クロレンズアレイ6を用いてLED4からのビーム拡が
り角を5.5°以下にすることにより、マイクロレンズ
アレイ6を用いない場合よりも解像度を向上できる。し
かしながら、ビームの拡がり角を更に小さくするとレン
ズが無収差であってもレンズよる回折の効果により集光
部のビーム径が大きくなる。波長λの点光源からのビー
ムをレンズにより角度αで集光する場合、回折により集
光部でのビーム径はおおよそλ/sinαとなる。した
がって、ロッドレンズアレイ20を用いてLED4を分
離して結像するためには、ビームの拡がり角βはLED
アレイ2の周期をaとするとき、 λ/sinβ<a (4) を満たす必要がある。LEDアレイ2の周期a(mm)
と解像度N(dpi:dot per inch)との
間には、 a=25.4/N (5) の関係があるため、OPC感光体において一般的に用い
られている750nm前後の波長で解像度を1200d
piとするには、ビーム拡がり角βは2°以上とする必
要がある。(4)式により、波長が短い場合にはLED
の拡がり角をより小さくすることができ、例えばアモル
ファスシリコン感光体で感度の高い500nm付近の波
長では、ビーム拡がり角βを1.35°以上とすればよ
い。以上から、ビーム拡がり角は、1.35°〜5.5
°、望ましくは2°〜5.5°の範囲である。ここでの
ビーム拡がり角は半角での値であり、最大の光強度に対
して1/eの強度になる角度として定義される。
(Equation 1) Which indicates the resolution of the lens. It can be seen that the MTF once decreases as the beam divergence angle is reduced, but the MTF increases when the beam divergence angle is further reduced to 5.5 ° or less, thereby improving the resolution. That is, by setting the beam divergence angle from the LED 4 to 5.5 ° or less using the microlens array 6, the resolution can be improved as compared with the case where the microlens array 6 is not used. However, when the divergence angle of the beam is further reduced, the beam diameter of the condensing portion increases due to the diffraction effect of the lens even when the lens has no aberration. When a beam from a point light source having a wavelength λ is condensed at an angle α by a lens, the beam diameter at the light condensing portion becomes approximately λ / sin α due to diffraction. Therefore, in order to separate the LED 4 and form an image using the rod lens array 20, the beam divergence angle β
Assuming that the period of the array 2 is a, it is necessary to satisfy λ / sin β <a (4). Period a (mm) of LED array 2
And the resolution N (dpi: dot per inch), there is a relationship of a = 25.4 / N (5), so that the resolution can be increased at a wavelength of about 750 nm generally used in the OPC photoconductor. 1200d
In order to obtain pi, the beam spread angle β needs to be 2 ° or more. According to equation (4), if the wavelength is short, the LED
Can be made smaller. For example, at a wavelength near 500 nm where the sensitivity is high with an amorphous silicon photoreceptor, the beam spread angle β may be set to 1.35 ° or more. From the above, the beam divergence angle is 1.35 ° to 5.5.
°, preferably in the range of 2 ° to 5.5 °. Here, the beam divergence angle is a value at a half angle, and is defined as an angle at which the intensity becomes 1 / e 2 with respect to the maximum light intensity.

【0019】図4に上記光学系においてマイクロレンズ
アレイ6を用いた場合と用いない場合の光出射パターン
を示す。マイクロレンズアレイ6を用いることによりビ
ーム拡がり角は4°となっている。マイクロレンズアレ
イ6を用いることにより中心方向に光線が集まり、中心
強度が向上している。ロッドレンズアレイ20の開口角
は通常4〜20°の範囲にあり、このように中心強度の
向上によって、開口数の小さいロッドレンズアレイ20
においては、ロッドレンズアレイ20を透過する光量を
マイクロレンズアレイ6を用いない場合に比べて向上さ
せることができる。
FIG. 4 shows light emission patterns when the microlens array 6 is used and when it is not used in the above optical system. By using the microlens array 6, the beam divergence angle is 4 °. By using the microlens array 6, light rays are collected in the center direction, and the center intensity is improved. The aperture angle of the rod lens array 20 is usually in the range of 4 to 20 °, and the improvement of the central strength as described above allows the rod lens array 20 having a small numerical aperture to be formed.
In, the amount of light transmitted through the rod lens array 20 can be improved as compared with the case where the microlens array 6 is not used.

【0020】図5にこのときの感光体側におけるデフォ
ーカス量(合焦位置からのずれ)とLEDアレイ2をロ
ッドレンズアレイ20で結像した場合のMTFとの関係
を示す。用いたLEDアレイ2は1200dpi用(L
ED間隔21.2μm)であり発光部の大きさは12μ
m×12μmである。このMTFは、非点灯の一つのL
EDの両側に隣接する2個のLEDを点灯した場合のも
のである。マイクロレンズアレイ6を用いることによ
り、解像度・焦点深度とも向上している。MTFが0.
5以上となる範囲を焦点深度とすると、焦点深度はマイ
クロレンズアレイ6を用いることにより約1.6倍に増
大している。このように焦点深度が増大することによ
り、LEDアレイ2とロッドレンズアレイ6、ロッドレ
ンズアレイ6と被結像部材である電子写真感光体120
との相互の位置合わせが容易になる。
FIG. 5 shows the relationship between the defocus amount (deviation from the in-focus position) on the photoconductor side and the MTF when the LED array 2 is imaged by the rod lens array 20 at this time. The used LED array 2 is for 1200 dpi (L
(ED interval: 21.2 μm) and the size of the light emitting portion is 12 μm.
m × 12 μm. This MTF is a non-lit one L
This is a case where two adjacent LEDs on both sides of the ED are turned on. By using the microlens array 6, both resolution and depth of focus are improved. MTF is 0.
Assuming that the range of 5 or more is the depth of focus, the depth of focus is increased about 1.6 times by using the microlens array 6. By increasing the depth of focus in this way, the LED array 2 and the rod lens array 6, and the rod lens array 6 and the electrophotographic photosensitive member 120 which is an image-receiving member
Alignment with the other is facilitated.

【0021】表1にマイクロレンズアレイ6を用いた場
合と用いない場合について、ロッドレンズアレイ20の
レンズ列方向での光量ムラと解像度の空間的変動を示
す。表1に示されるように、マイクロレンズアレイ6を
用いてビーム拡がり角を小さくすることにより、光量ム
ラ・解像度変動とも低減できるという効果もあることが
分かる。
Table 1 shows the unevenness in the amount of light in the lens array direction of the rod lens array 20 and the spatial variation of the resolution when the microlens array 6 is used and when it is not used. As shown in Table 1, it can be seen that reducing the beam divergence angle using the microlens array 6 also has the effect of reducing unevenness in light quantity and variation in resolution.

【0022】[0022]

【表1】 上記光学系では、LEDアレイ2とマイクロレンズアレ
イ6の距離が近いため、ロッドレンズアレイ20に対す
る見かけ上のLED4発光点の位置はほとんど変化しな
い。また、ロッドレンズアレイ20と感光体との間の距
離が短いため、LED4とマイクロレンズ12との位置
関係が多少ずれても感光体上での集光位置はほとんど変
わらない。したがって、LED4とマイクロレンズ12
との位置合わせ精度は厳しくなく調整は容易である。
尚、上記光学系においては、別々に作製したLEDアレ
イ2とマイクロレンズアレイ6を貼り付けたが、LED
アレイ2上に紫外線硬化樹脂等を用いて直接マイクロレ
ンズアレイ6を形成してもよい。
[Table 1] In the above optical system, since the distance between the LED array 2 and the micro lens array 6 is short, the apparent position of the light emitting point of the LED 4 with respect to the rod lens array 20 hardly changes. Further, since the distance between the rod lens array 20 and the photoconductor is short, even if the positional relationship between the LED 4 and the microlens 12 is slightly shifted, the light condensing position on the photoconductor hardly changes. Therefore, the LED 4 and the micro lens 12
The accuracy of the positioning is not strict and adjustment is easy.
In the above optical system, the LED array 2 and the microlens array 6 which were separately manufactured were attached.
The microlens array 6 may be formed directly on the array 2 using an ultraviolet curable resin or the like.

【0023】上記光学系においては、マイクロレンズア
レイ6を用いてLED4からのビーム拡がり角を小さく
したが、LED4の光量が十分な場合にはマイクロレン
ズアレイ6の代わりに開口を設けて拡がり角を制限する
ようにしてもよい。また、面発光型レーザ(VCSE
L)等の拡がり角の小さな光源アレイを用いることもで
きる。VCSELでは、3〜5.5°(半角)の拡がり
角が実現されており、マイクロレンズアレイを必要とせ
ず、そのまま用いることができる。
In the above optical system, the beam divergence angle from the LED 4 is reduced by using the microlens array 6. However, when the light amount of the LED 4 is sufficient, an opening is provided instead of the microlens array 6 to reduce the divergence angle. You may make it restrict. In addition, a surface emitting laser (VCSE)
A light source array having a small divergence angle such as L) can also be used. In the VCSEL, a divergence angle of 3 to 5.5 ° (half angle) is realized, and a microlens array is not required and can be used as it is.

【0024】上記光学系の利点である、ビーム拡がり角
縮小によるLEDプリンタヘッドの解像度・焦点深度の
向上は、ロッドレンズアレイ20に従来使用されている
通常のロッドレンズアレイを用いても得られるものであ
る。上記光学系の解像度・焦点深度の向上等の利点は、
どの解像度においても得られるが、特に1200dpi
以上のプリンタに適用するときに効果が大きい。上記光
学系のようにビーム拡がり角を小さくすることにより、
取り込み角の小さなレンズを用いても光伝達効率を大き
くできるので、LEDアレイから感光体までの距離を拡
大することもできる。また、LEDアレイからの光を結
像するレンズはロッドレンズアレイに限定する必要はな
く、入射側の主平面位置の物体を出射側の主平面上に正
立等倍で結像できるレンズであればよく、例えば2枚の
レンズアレイを相対して組み合わせたレンズを用いても
よい。
The improvement of the resolution and the depth of focus of the LED printer head due to the reduction of the beam divergence angle, which is an advantage of the above optical system, can also be obtained by using a conventional rod lens array conventionally used for the rod lens array 20. It is. The advantages of the above optical system such as improvement in resolution and depth of focus are as follows.
Can be obtained at any resolution, but especially at 1200 dpi
The effect is great when applied to the above printer. By reducing the beam divergence angle as in the above optical system,
Even if a lens having a small take-in angle is used, the light transmission efficiency can be increased, so that the distance from the LED array to the photoconductor can be increased. Further, the lens that forms an image of light from the LED array need not be limited to the rod lens array, but may be any lens that can form an object at the main plane position on the incident side on the main plane on the emission side at the same magnification as the erect. For example, a lens in which two lens arrays are opposed to each other may be used.

【0025】なお、上記光学系では、LEDアレイヘッ
ドとロッドレンズアレイの組み合わせをLEDプリンタ
ヘッドとして用いているが、本発明は、プリンタに限定
されるものではなく、例えば、複写機、製版機にも適用
できる。
In the above optical system, a combination of an LED array head and a rod lens array is used as an LED printer head. However, the present invention is not limited to a printer. Can also be applied.

【0026】次に、本発明のロッドレンズアレイの第1
の実施形態を図6から図10を用いて説明する。図6は
該第1の実施形態に係わるロッドレンズアレイ20の斜
視図である。ロッドレンズアレイ20の光入射面26と
光出射面28にそれぞれ三角プリズムをからなる第1プ
リズム40、第2プリズム42を貼り付けている。
Next, a first example of the rod lens array of the present invention will be described.
Will be described with reference to FIGS. 6 to 10. FIG. FIG. 6 is a perspective view of the rod lens array 20 according to the first embodiment. A first prism 40 and a second prism 42 each having a triangular prism are attached to the light incident surface 26 and the light exit surface 28 of the rod lens array 20, respectively.

【0027】図7を用いてプリズムの機能及び形状につ
いて説明する。図7は、ロッドレンズアレイ20及び第
1プリズム40とLED4との位置関係を示す断面図で
ある。LED4から出射した光線は、第1プリズム40
の斜面44で屈折してロッドレンズアレイ20に入射す
る。光源位置Oから出射されロッドレンズアレイ20に
入射する光線は、x軸方向についてはもとの光源位置O
を中心に広がるが、y軸方向について仮想的な光源O’
から出射された光線とみなすことができる。
The function and shape of the prism will be described with reference to FIG. FIG. 7 shows the rod lens array 20 and the
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a positional relationship between one prism 40 and an LED 4. The light emitted from the LED 4 is transmitted to the first prism 40
The light is refracted by the inclined surface 44 and enters the rod lens array 20. The light beam emitted from the light source position O and incident on the rod lens array 20 has the original light source position O in the x-axis direction.
, But a virtual light source O ′ in the y-axis direction.
Can be regarded as light rays emitted from.

【0028】第1プリズム40がない場合、ロッドレン
ズ30に入射する光線はロッドレンズ30に対して軸外
光線となるため、ロッドレンズ30により収差が発生す
る。2列に配列したロッドレンズアレイの場合、第1プリ
ズム40を設けた場合の仮想的な光源位置O’を各ロッ
ドレンズ列の中心を含む面内または面近くにすること
で、各ロッドレンズ30に入射する光線の角度を緩和す
ることができ、ロッドレンズ30によって生じる収差を
低減することができる。ロッドレンズ30の直径をD、
プリズムの屈折率をn、ロッドレンズアレイ20の作動
距離をzとするとき、第1プリズム40の斜面と底面の
なす角度θを
If the first prism 40 is not provided, light rays incident on the rod lens 30 are off-axis rays with respect to the rod lens 30, so that the rod lens 30 causes aberration. In the case of the rod lens array arranged in two rows, the virtual light source position O ′ in the case where the first prism 40 is provided is set in or near the plane including the center of each rod lens row, so that each rod lens 30 Can be relaxed, and the aberration caused by the rod lens 30 can be reduced. The diameter of the rod lens 30 is D,
When the refractive index of the prism is n and the working distance of the rod lens array 20 is z, the angle θ between the inclined surface and the bottom surface of the first prism 40 is

【0029】[0029]

【数2】 を満たすように設定すると、各ロッドレンズ列の中心を
含む面内に仮想的な光源O’が存在するようにすること
ができる。D=1.1mm、z=7.8mmのロッドレ
ンズアレイ20に、屈折率1.5の第1プリズム40を
用いた場合には、角度θを6.9°とすることで仮想的
な光源O’が各ロッドレンズ列の中心を含む面内に存在
するようにすることができる。ロッドレンズアレイ20
に入射する光線の角度を緩和し、収差を低減できるよう
にするために望ましいLの範囲は字式で示される。
(Equation 2) By setting so as to satisfy the condition, the virtual light source O ′ can be present in a plane including the center of each rod lens row. When the first prism 40 having a refractive index of 1.5 is used for the rod lens array 20 with D = 1.1 mm and z = 7.8 mm, the virtual light source is set by setting the angle θ to 6.9 °. O ′ may be present in a plane including the center of each rod lens row. Rod lens array 20
The range of L desirable for relaxing the angle of the ray incident on the lens and reducing the aberration is indicated by a letter.

【0030】[0030]

【数3】 ロッドレンズアレイ20の出射側に第1プリズム40と
同一形状の第2プリズム42を設けることにより、第1プ
リズム40によって生じたx軸とy軸の非点が解消さ
れ、ロッドレンズアレイ20から出射されるビームは、
光源位置Oに対応する結像点に集光される。
(Equation 3) By providing the second prism 42 having the same shape as the first prism 40 on the emission side of the rod lens array 20, the astigmatism of the x-axis and the y-axis caused by the first prism 40 is eliminated, and the light is emitted from the rod lens array 20. The beam that is
Light is condensed on an image point corresponding to the light source position O.

【0031】図8に示すLEDアレイ列において、LE
D4の幅をW、長さをLとする。図9は、プリズム付き
ロッドレンズアレイで集光したLEDアレイの像につい
て、LED4の長さLを変えたときのMTFの変化を示
す。LEDアレイは1200dpi用であり、LED4
の間隔aは21.2μmである。また、LED4の幅W
は12μmである。
In the LED array row shown in FIG.
The width of D4 is W and the length is L. FIG. 9 shows the change of the MTF when the length L of the LED 4 is changed for the image of the LED array condensed by the rod lens array with a prism. The LED array is for 1200 dpi and LED4
Is 21.2 μm. Also, the width W of the LED 4
Is 12 μm.

【0032】このLEDアレイのうち、非点灯の一つの
LEDの両側に隣接する2個のLED4を点灯した場合
のMTFを図9に示す。LED4の長さLが12μm以
上のとき、プリズムを用いると解像度が向上することが
分かる。また、LED4の長さLが28μm以内であれ
ば解像度は低下せずほぼ一定であり、従ってLED4の
長さを28μm以下とすることが望ましい。このよう
に、プリズム有するロッドレンズアレイは、特にLED
4の長さが大きい場合に使用すると解像度の点で効果的
である。LED4の発光部の面積を大きくしてLED4
の発光量を増やせる場合には、解像度を低下させずにL
ED4を長くして光量を大きくすることが可能になる。
上記実施形態では、プリズム等の光屈折部材を用いるこ
とにより、LED幅に対しLEDの長さを2.3倍まで
大きくすることができる。LEDの発光量はLEDの発
光部面積に比例するので、LEDの長さをLED幅の
1.5倍にすれば発光量を1.5倍にすることができ
る。1200dpi用のプリンタヘッドにおいて、プリ
ズムを用いない場合にLED幅が12μmであった場
合、プリズムを用いることによりLEDの長さを18μ
m以上にすることができる。
FIG. 9 shows an MTF when two LEDs 4 adjacent to both sides of one non-lighted LED of the LED array are lighted. When the length L of the LED 4 is 12 μm or more, it is understood that the use of a prism improves the resolution. If the length L of the LED 4 is within 28 μm, the resolution does not decrease and is substantially constant. Therefore, it is desirable that the length of the LED 4 is 28 μm or less. As described above, the rod lens array having a prism is
If it is used when the length of 4 is large, it is effective in terms of resolution. Increasing the area of the light emitting part of LED4
When it is possible to increase the amount of light emission of
It is possible to increase the amount of light by lengthening the ED4.
In the above embodiment, by using a light refracting member such as a prism, the LED length can be increased to 2.3 times the LED width. Since the amount of light emitted from the LED is proportional to the area of the light emitting portion of the LED, the amount of light emitted can be increased by 1.5 times if the length of the LED is 1.5 times the width of the LED. In the printer head for 1200 dpi, when the LED width is 12 μm when the prism is not used, the length of the LED is reduced to 18 μm by using the prism.
m or more.

【0033】ロッドレンズアレイの上記第1の実施形態
においては、第1プリズム40で生じた非点を第2プリ
ズム42により補正しているが、完全に取り除くことは
できず、x軸とy軸で焦点位置が若干異なる非点収差が
生じる。この非点収差は、図10に示すようにロッドレ
ンズアレイ20とLED4との間に凹型シリンドリカル
レンズ48を用いることにより補正することができる。
あるいは、凹型シリンドリカルレンズ48の代わりにy
軸方向に傾けた平行平板ガラス板をロッドレンズアレイ
20とLED4との間に用いることによっても非点収差
を補正することができる。
In the first embodiment of the rod lens array, the astigmatism generated in the first prism 40 is corrected by the second prism 42, but cannot be completely removed. Causes astigmatism in which the focal position is slightly different. This astigmatism can be corrected by using a concave cylindrical lens 48 between the rod lens array 20 and the LED 4 as shown in FIG.
Alternatively, instead of the concave cylindrical lens 48, y
Astigmatism can also be corrected by using a parallel flat glass plate inclined in the axial direction between the rod lens array 20 and the LED 4.

【0034】次に、ロッドレンズアレイの第2の実施形
態を図11を用いて説明する。図11は第2の実施形態
に係わるロッドレンズアレイ20の断面図である。第2
の実施形態においては、プリズムを複数に分割し、シー
ト状にした分割プリズム46としている。分割プリズム
46の斜面の角度は、第1の実施形態のプリズムの角度
と同じ範囲にあれば良い。また、分割プリズム46の幅
は、回折が起きない程度に間隔を広くすることが望まし
い。あるいは回折の角度と屈折の角度がほぼ等しくなる
ように各プリズムの間隔を調整することが望ましい。ロ
ッドレンズアレイ20の出射側にも同一形状の分割プリ
ズムを設ける。ロッドレンズアレイの第1の実施形態に
おいては、プリズムで生じた非点を完全に取り除くこと
ができず、x軸とy軸で焦点位置が異なり解像度の向上
もあまり大きくない。しかしながら、第2の実施形態に
おいては分割プリズム48を用いることによりプリズム
を薄くできるため、この非点収差を緩和することがで
き、解像度も大きく向上する。
Next, a second embodiment of the rod lens array will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a cross-sectional view of the rod lens array 20 according to the second embodiment. Second
In this embodiment, the prism is divided into a plurality of parts to form a sheet-like divided prism 46. The angle of the inclined surface of the split prism 46 may be in the same range as the angle of the prism of the first embodiment. Further, it is desirable that the width of the split prism 46 be wide enough to prevent diffraction. Alternatively, it is desirable to adjust the interval between the prisms so that the angle of diffraction and the angle of refraction are substantially equal. A split prism having the same shape is also provided on the exit side of the rod lens array 20. In the first embodiment of the rod lens array, the astigmatism generated in the prism cannot be completely removed, and the focal positions are different between the x-axis and the y-axis, and the improvement in resolution is not so large. However, in the second embodiment, since the prism can be made thinner by using the split prism 48, this astigmatism can be reduced, and the resolution can be greatly improved.

【0035】次に、ロッドレンズアレイの第3の実施形
態を図12から図14を用いて説明する。図12は第3
の実施形態に係わるロッドレンズアレイ20の断面図で
ある。第3の実施形態においては、ロッドレンズアレイ
20を第1ロッドレンズアレイ22と第2ロッドレンズ
アレイ24に分割し、第1ロッドレンズアレイ22と第
2ロッドレンズアレイ24の間に空間フィルタ60を配
置している。LEDアレイ2からの光線は、第1ロッド
レンズアレイ22に入射し、空間フィルタ60を通って
第2ロッドレンズアレイ24により集光される。第2ロ
ッドレンズアレイ24の長さは、ロッドレンズ20の1
周期長をPとするとき、P/4となるようにしている。
なお、ロッドレンズ20の1周期長Pは、ロッドレンズ
の屈折率分布定数をAとするとき、次式で表される。
Next, a third embodiment of the rod lens array will be described with reference to FIGS. FIG. 12 shows the third
It is sectional drawing of the rod lens array 20 which concerns on embodiment. In the third embodiment, the rod lens array 20 is divided into a first rod lens array 22 and a second rod lens array 24, and a spatial filter 60 is provided between the first rod lens array 22 and the second rod lens array 24. Have been placed. Light rays from the LED array 2 enter the first rod lens array 22, pass through the spatial filter 60, and are collected by the second rod lens array 24. The length of the second rod lens array 24 is one of the rod lenses 20.
When the cycle length is P, P / 4 is set.
The one-period length P of the rod lens 20 is represented by the following equation, where A is the refractive index distribution constant of the rod lens.

【0036】[0036]

【数4】 次に空間フィルタ60の機能について説明する。ロッド
レンズアレイ20内に、ロッドレンズアレイ20の光入
射面26から距離P/4の位置に物体の強度分布をフー
リエ変換したフーリエ像が形成される。LEDアレイ2
は、LED4が周期的に並んでいるためLED4をすべ
て点灯した場合のフーリエ像も周期的像として形成され
る。同様に、ロッドレンズアレイ24の光出射面28か
ら光源側に距離P/4の位置に、ロッドレンズアレイ2
0で結像される像122のフーリエ像が形成される。L
EDプリンタヘッドでは、ロッドレンズアレイ20を用
いてLEDアレイ2の像を正立で1対1に結像するた
め、理論的にはロッドレンズアレイ20の光入射面26
から距離P/4の位置と光出射面28から距離P/4の
位置に同じフーリエ像がそれぞれ形成される。
(Equation 4) Next, the function of the spatial filter 60 will be described. In the rod lens array 20, a Fourier image is formed at the position at a distance P / 4 from the light incident surface 26 of the rod lens array 20 by performing a Fourier transform on the intensity distribution of the object. LED array 2
Since the LEDs 4 are arranged periodically, a Fourier image when all the LEDs 4 are turned on is also formed as a periodic image. Similarly, the rod lens array 2 is located at a distance P / 4 from the light exit surface 28 of the rod lens array 24 toward the light source.
A Fourier image of the image 122 formed at 0 is formed. L
In the ED printer head, the image of the LED array 2 is erect and formed one-to-one by using the rod lens array 20. Therefore, the light incident surface 26 of the rod lens array 20 is theoretically used.
, And the same Fourier image is formed at a position at a distance P / 4 from the light exit surface 28.

【0037】実際には、ロッドレンズアレイ20の空間
周波数に対する伝達特性や収差等によりLEDアレイ2
のフーリエ像よりも劣化した像が形成されるが、この劣
化はロッドレンズアレイ20の出射側で特に大きくな
る。従って、高解像度のLEDアレイ2の像を得るため
に、ロッドレンズアレイ20の光出射面28から距離P
/4の位置にLEDアレイ2と同じ周期のマスクを用い
て作成した空間フィルタ60を設置する。この空間フィ
ルタ60により、ロッドレンズアレイ20の収差により
ぼけた像が補正されて結像されるため、解像度の高い像
を得ることができる。
In actuality, the LED array 2 is changed due to the transmission characteristics of the rod lens array 20 with respect to the spatial frequency, aberrations, and the like.
An image is formed which is more deteriorated than the Fourier image described above, but this deterioration is particularly large on the exit side of the rod lens array 20. Therefore, in order to obtain a high-resolution image of the LED array 2, the distance P from the light exit surface 28 of the rod lens array 20.
A spatial filter 60 created using a mask having the same period as that of the LED array 2 is installed at the position of / 4. Since the image blurred by the aberration of the rod lens array 20 is corrected and formed by the spatial filter 60, an image with high resolution can be obtained.

【0038】以下に、図13から図14を用いて空間フ
ィルタ60の作製法について説明する。図13は、空間
フィルタを作製するためのマスクと感光性部材の配置を
示す図である。長さP/4の第2ロッドレンズアレイ2
4からロッドレンズアレイ20の作動距離分離れた位置
にマスク68を配置する。マスク68はLEDアレイの
周期と等しい周期のパターンを有している。第2ロッド
レンズアレイ24のマスク68とは反対側の面に感光性
部材74を配置する。マスク68後方から光を照射し、
第2ロッドレンズアレイ24を通して感光性部材74を
露光する。露光後、感光性部材74の特性に合せ、必要
に応じて現像・定着等を行う。
Hereinafter, a method for manufacturing the spatial filter 60 will be described with reference to FIGS. FIG. 13 is a diagram showing an arrangement of a mask and a photosensitive member for producing a spatial filter. Second rod lens array 2 of length P / 4
The mask 68 is arranged at a position separated from the reference numeral 4 by the working distance of the rod lens array 20. The mask 68 has a pattern having a period equal to the period of the LED array. A photosensitive member 74 is arranged on the surface of the second rod lens array 24 opposite to the mask 68. Irradiate light from behind the mask 68,
The photosensitive member 74 is exposed through the second rod lens array 24. After the exposure, development and fixing are performed as needed in accordance with the characteristics of the photosensitive member 74.

【0039】露光用光源の波長は、感光性部材74が感
光する波長とする必要があるが、用いるLEDアレイの
波長に近いことが望ましい。マスク68を用いる代わり
に、レーザアレイ等を用いて露光することもできる。ま
た感光性部材74としては、写真フィルム、レジスト等
を用いることができる。写真フィルムの場合は、第2ロ
ッドレンズアレイ24に張り付けて露光した後、第2ロ
ッドレンズアレイ24に張り付けたまま現像・定着す
る。写真フィルムの場合は、マスク68のフーリエ像の
濃淡を記録することができ、より忠実にマスクのフーリ
エ変換像を記録できる。空間フィルタ60を形成後、第
1ロッドレンズアレイ22と第2ロッドレンズアレイ2
4の位置を調整し、貼り付ける。
The wavelength of the light source for exposure needs to be a wavelength at which the photosensitive member 74 is exposed, but is preferably close to the wavelength of the LED array used. Instead of using the mask 68, exposure can be performed using a laser array or the like. In addition, as the photosensitive member 74, a photographic film, a resist, or the like can be used. In the case of a photographic film, after being exposed to the second rod lens array 24 and exposed, the film is developed and fixed while being attached to the second rod lens array 24. In the case of a photographic film, the density of the Fourier image of the mask 68 can be recorded, and the Fourier transform image of the mask can be recorded more faithfully. After forming the spatial filter 60,
One rod lens array 22 and second rod lens array 2
Adjust the position of 4 and paste.

【0040】前述のロッドレンズアレイの第1の実施形
態のように、プリズム等の光屈折部材を用いる場合に
は、該光屈折部材を用いて空間フィルタ60を作製すれ
ばよい。別に作製した空間フィルタをロッドレンズアレ
イに貼り付ける場合には、非常に高い精度で空間フィル
タとロッドレンズアレイとの位置合わせを行う必要があ
るが、ここではロッドレンズアレイ20に用いる第2ロ
ッドレンズアレイ24を通して感光性部材74を露光し
空間フィルタ60を形成するため、空間フィルタ60と
第2ロッドレンズアレイ24との位置合せは不用であ
る。
When a light refracting member such as a prism is used as in the first embodiment of the rod lens array, the spatial filter 60 may be manufactured using the light refracting member. When attaching a separately manufactured spatial filter to the rod lens array, it is necessary to align the spatial filter and the rod lens array with very high accuracy. Here, the second rod lens used for the rod lens array 20 is used. Since the photosensitive member 74 is exposed through the array 24 to form the spatial filter 60, no alignment between the spatial filter 60 and the second rod lens array 24 is required.

【0041】次に、レジストを用いた場合の空間フィル
タの作製方法を図14を用いて説明する。図14(a)
は、空間フィルタ60を作製する際のマスク68の断面
を示す。図14(b)に示すように、第2ロッドレンズ
アレイ24のマスク68とは反対側の面にレジスト62
を塗布し、マスク68を通して露光する。ここではネガ
型のレジスト62を用いており、図14(c)に示すよ
うに、現像後、レジスト62の露光部64が残る。続い
て図14(d)のように、遮光体66を塗布し、図14
(e)に示すように、レジスト62の露光部64を取り
除き空間フィルタ60を形成する。
Next, a method of manufacturing a spatial filter using a resist will be described with reference to FIG. FIG. 14 (a)
Shows a cross section of the mask 68 when the spatial filter 60 is manufactured. As shown in FIG. 14B, a resist 62 is formed on the surface of the second rod lens array 24 opposite to the mask 68.
Is applied and exposed through a mask 68. Here, a negative resist 62 is used, and as shown in FIG. 14C, the exposed portion 64 of the resist 62 remains after development. Subsequently, as shown in FIG.
As shown in (e), the exposed portion 64 of the resist 62 is removed to form a spatial filter 60.

【0042】ネガ型のレジスト62を用いた場合には、
マスク68からの光が照射された部分が空間フィルタ6
0の光透過部となる。このようにマスクからの光照射部
が空間フィルタ60の光透過部となる場合には、空間フ
ィルタ60により高解像度な像を結像するフーリエ像を
記録するために、図14(a)に記したマスク68の光
透過部70の幅dを遮光部72の幅sよりも小さくする
ことが望ましい。ポジ型のレジストを用いる場合には、
透過部70の幅dと遮光部72の幅sとの関係を逆にす
れば良い。また、レジストがLEDアレイの波長の光を
透過せず、遮光体を用いずレジスト自身で遮光する場合
には、やはり透過部70の幅dと遮光部72の幅sとの
関係を逆にすれば良い。
When the negative type resist 62 is used,
The portion irradiated with the light from the mask 68 is the spatial filter 6.
It becomes a light transmitting portion of 0. When the light irradiating part from the mask becomes the light transmitting part of the spatial filter 60 as described above, in order to record a Fourier image that forms a high-resolution image by the spatial filter 60, FIG. It is desirable that the width d of the light transmitting portion 70 of the mask 68 is smaller than the width s of the light shielding portion 72. When using a positive resist,
The relationship between the width d of the transmitting part 70 and the width s of the light shielding part 72 may be reversed. When the resist does not transmit the light of the wavelength of the LED array and blocks the light by the resist itself without using the light blocking member, the relationship between the width d of the transmitting portion 70 and the width s of the light blocking portion 72 is also reversed. Good.

【0043】上記実施形態においては、空間フィルタ6
0をロッドレンズアレイ20の光出射面26から距離P
/4の位置に設けたが、光入射面24からP/4、光出
射面26からP/4離れた位置の2個所に空間フィルタ
60を設けることによりさらに解像度を向上できる。ま
た、光入射側のみに空間フィルタ60を用いても光出射
側に用いた場合に比べて効果は小さいが、高解像度化の
効果が得られる。
In the above embodiment, the spatial filter 6
0 is the distance P from the light exit surface 26 of the rod lens array 20.
The resolution is further improved by providing the spatial filters 60 at two positions, which are P / 4 from the light incident surface 24 and P / 4 from the light exit surface 26. In addition, even if the spatial filter 60 is used only on the light incident side, the effect is small compared with the case where the spatial filter 60 is used on the light emitting side, but the effect of high resolution can be obtained.

【0044】次に、本発明のLEDプリンタヘッドの構
造を図15を用いて説明する。図15は、本発明のLE
Dアレイヘッド及びロッドレンズアレイを用いたLED
プリンタヘッドの斜視図である。LEDアレイ2とLE
Dアレイ2を駆動するドライバ回路100は、配線基板
102に搭載されている。このドライバ回路は、各LE
Dの発光輝度を均一化するために、各LEDの発光輝度
のばらつきを補正する回路を有している。また、階調出
力を可能とする回路を設けることも可能である。LED
アレイ2の各LEDとドライバ回路100とは配線基板
102を通して電気的に接続されている。また、ドライ
バ回路100には配線基板102を通して外部からのL
EDアレイを駆動するための信号を入力する。配線基板
102はベース104に固定されており、LEDアレイ
2で発生した熱は、ベース104の放熱フィン106に
より外に逃がすようにしている。また、ロッドレンズア
レイ20はレンズホルダ108に固定されており、レン
ズホルダ108はベース104に固定されている。ロッ
ドレンズアレイ20は、LEDアレイヘッド130と所
定の位置及び距離となるように、調整後レンズホルダ1
08に固定される。
Next, the structure of the LED printer head of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 15 shows the LE of the present invention.
LED using D array head and rod lens array
FIG. 3 is a perspective view of a printer head. LED array 2 and LE
The driver circuit 100 for driving the D array 2 is mounted on the wiring board 102. This driver circuit is
In order to make the light emission luminance of D uniform, a circuit for correcting the variation of the light emission luminance of each LED is provided. It is also possible to provide a circuit capable of outputting gradation. LED
Each LED of the array 2 and the driver circuit 100 are electrically connected through a wiring board 102. In addition, the driver circuit 100 receives L from the outside through the wiring board 102.
A signal for driving the ED array is input. The wiring board 102 is fixed to the base 104, and the heat generated by the LED array 2 is released to the outside by the radiation fins 106 of the base 104. The rod lens array 20 is fixed to a lens holder 108, and the lens holder 108 is fixed to a base 104. The rod lens array 20 is adjusted so as to be at a predetermined position and distance from the LED array head 130.
08.

【0045】上記LEDプリンタヘッドには、本発明の
LEDアレイヘッドまたはロッドレンズアレイの少なく
とも一方を用いており、高解像度のLEDプリンタヘッ
ドを構成することができる。LEDアレイ2としてマイ
クロレンズアレイを用いたLEDアレイヘッドを用いる
場合には、ロッドレンズアレイ20の焦点深度が大きく
なるため、LEDアレイ2とロッドレンズアレイ20と
の位置調整が容易となる。また、ロッドレンズアレイ2
0のレンズ列方向についての光量ムラ・解像度変動が小
さくなるため、ドライバ回路における各画素の輝度補正
の範囲が狭くなり、調整が容易となり、場合によっては
不要となる。また、本発明のロッドレンズアレイを用い
た場合には、従来のLEDアレイを用いても高解像度の
像を感光体上に形成することができる。
The above-described LED printer head uses at least one of the LED array head and the rod lens array of the present invention, and can constitute a high-resolution LED printer head. When an LED array head using a microlens array is used as the LED array 2, the depth of focus of the rod lens array 20 is increased, so that the position adjustment between the LED array 2 and the rod lens array 20 becomes easy. In addition, rod lens array 2
Since the unevenness of the light amount and the fluctuation of the resolution in the lens row direction of 0 become small, the range of the luminance correction of each pixel in the driver circuit becomes narrow, and the adjustment becomes easy, and in some cases it becomes unnecessary. In addition, when the rod lens array of the present invention is used, a high-resolution image can be formed on the photoreceptor by using a conventional LED array.

【0046】次に、本発明のLEDプリンタヘッドを用
いた画像形成装置の実施形態を図16を用いて説明す
る。図16は、カラー画像形成装置の概略断面図を示し
たものである。本体には、カラー画像形成に必要なイエ
ロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色のトナーに対
応した4つの感光体201a、201b、201c、2
01dを縦に並べて配置している。さらに、縦に長く張
った中間転写ベルト202を感光体201a、201
b、201c、201dに並置している。各感光体20
1a、201b、201c、201dの中間転写ベルト
202の反対側には、各感光体201a、201b、2
01c、201dの表面を露光し静電潜像を形成する露
光器204a、204b、204c、204d、及び静
電潜像をトナーで可視化する現像器205a、205
b、205c、205dを縦方向に積層して配置してい
る。この露光器204として本発明のLEDプリンタヘ
ッドを用いている。
Next, an embodiment of an image forming apparatus using the LED printer head of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 16 is a schematic sectional view of the color image forming apparatus. The main body includes four photoconductors 201a, 201b, 201c, and 2 corresponding to four color toners of yellow, magenta, cyan, and black necessary for forming a color image.
01d are arranged vertically. Further, the intermediate transfer belt 202 stretched vertically is moved to the photosensitive members 201a and 201.
b, 201c and 201d. Each photoconductor 20
1a, 201b, 201c, and 201d, opposite to the intermediate transfer belt 202, the photosensitive members 201a, 201b, and 2
Exposure devices 204a, 204b, 204c, and 204d for exposing the surfaces of 01c and 201d to form electrostatic latent images, and developing devices 205a and 205 for visualizing the electrostatic latent images with toner
b, 205c, and 205d are vertically stacked. The LED printer head of the present invention is used as the exposure device 204.

【0047】各感光体201a(201b、201c、
201d)の周りには、感光体201を帯電する帯電器
(図示せず)、露光器204a(204b、204c、
204d)、現像器205a(205b、205c、2
05d)、中間転写ベルト202、感光体201a(2
01b、201c、201d)表面を除電するイレーズ
ランプ(図示せず)、残留トナーをクリーニングする感
光体クリーナ(図示せず)を設けている。中間転写ベル
ト202の外周には、各色のトナー画像の位置ずれを検
出する画像センサ211、トナーを帯電するトナー帯電
器212、中間転写ベルト202上のトナー画像を用紙
に転写する転写器213、用紙を中間転写ベルト202
から剥離する用紙除電器214、中間転写ベルト202
上のトナーをクリーニングする中間転写ベルトクリーナ
215を設けている。さらに、用紙の搬送経路上には、
用紙カセット216、給紙機構217、定着器219を
配置している。上記画像形成装置においては、露光器2
04として本発明のLEDプリンタヘッドを用いている
ため、小型で高解像度の露光器204を構成できる。
Each photoconductor 201a (201b, 201c,
201d), a charger (not shown) for charging the photoconductor 201, and an exposing device 204a (204b, 204c)
204d), developing units 205a (205b, 205c, 2
05d), the intermediate transfer belt 202, and the photoconductor 201a (2
01b, 201c, 201d) are provided with an erase lamp (not shown) for removing electricity from the surface and a photoreceptor cleaner (not shown) for cleaning residual toner. On the outer periphery of the intermediate transfer belt 202, an image sensor 211 for detecting a displacement of the toner image of each color, a toner charger 212 for charging the toner, a transfer unit 213 for transferring the toner image on the intermediate transfer belt 202 to a sheet, and a sheet To the intermediate transfer belt 202
Paper remover 214 and intermediate transfer belt 202 that separate from paper
An intermediate transfer belt cleaner 215 for cleaning the upper toner is provided. Furthermore, on the paper transport path,
A paper cassette 216, a paper feeding mechanism 217, and a fixing device 219 are arranged. In the above image forming apparatus, the exposure device 2
Since the LED printer head of the present invention is used as 04, a small and high-resolution exposure unit 204 can be configured.

【0048】光走査光学系を用いた画像形成装置では、
紙幅だけ光を走査するためにポリゴンミラーから感光体
まで距離を取る必要があり、またポリゴンミラーを回転
させるポリゴンモータとfθレンズの高さにより露光器
の厚さが必要であるため、露光器を小型化することは限
界がある。これに対し、LEDプリンタヘッドを用いた
画像形成装置では、fθレンズといった大型のレンズや
光走査機構が必要なく、光路長も短いため露光器を大幅
に小型化できる。したがって、この露光器を用いた画像
形成装置も小型化することができる。
In an image forming apparatus using an optical scanning optical system,
In order to scan light by the paper width, it is necessary to keep a distance from the polygon mirror to the photoconductor, and the thickness of the exposure unit is required due to the height of the polygon motor that rotates the polygon mirror and the height of the fθ lens. Miniaturization has its limits. On the other hand, an image forming apparatus using an LED printer head does not require a large lens such as an fθ lens or an optical scanning mechanism and has a short optical path length, so that the size of the exposure device can be significantly reduced. Therefore, the size of the image forming apparatus using the exposure device can be reduced.

【0049】上記画像形成装置では、感光体周りの素子
は感光体の中心から下方部分に集中して配置されるた
め、露光器4を感光体から離して配置し、感光体周りの
各プロセスの配置裕度を大きくすることが望ましい。こ
のためには、LEDアレイ露光器のレンズ長を長くする
ことや、レンズの作動距離を長くすることが有効であ
る。ビーム拡がり角を小さくしたLEDアレイヘッドを
用いたLEDプリンタヘッドでは、開口角の小さなロッ
ドレンズアレイを用いても十分な光量・解像度が得られ
るため、ロッドレンズアレイの作動距離を大きくするこ
とができる。
In the above-described image forming apparatus, since the elements around the photosensitive member are arranged in a concentrated manner below the center of the photosensitive member, the exposing unit 4 is arranged away from the photosensitive member, and each process around the photosensitive member is performed. It is desirable to increase the layout allowance. To this end, it is effective to increase the lens length of the LED array exposure device or to increase the working distance of the lens. In an LED printer head using an LED array head with a small beam divergence angle, a sufficient light quantity and resolution can be obtained even if a rod lens array with a small aperture angle is used, so that the working distance of the rod lens array can be increased. .

【0050】このように、本発明のLEDプリンタヘッ
ドを使用すれば、複数の感光体を用いたカラー画像形成
装置を小型化することができる。特に、上記装置のよう
に、現像器を高さ方向に配置し、各現像機に対応して露
光器を配する構成においては、装置の大きさ、特に装置
の高さを小さくすることができる。
As described above, by using the LED printer head of the present invention, a color image forming apparatus using a plurality of photoconductors can be downsized. In particular, in the configuration in which the developing devices are arranged in the height direction and the exposing devices are arranged corresponding to the respective developing devices as in the above-described device, the size of the device, particularly, the height of the device can be reduced. .

【0051】次に、上記画像形成装置の印字シーケンス
について説明する。最初にコントローラ(不図示)へプ
リント命令が送られると、中間転写ベルト202、感光
体201a、201b、201c、201dの駆動及び
帯電が開始される。引き続き、中間転写ベルト202に
最上流部で接触する感光体201aを露光器204aで
画像露光し、静電潜像を現像器205aで現像するとと
もに、中間転写ベルト202上へトナー画像を転写す
る。ほぼ同時に直下にある感光体201bでも画像露光
を行い、現像、転写を行う。この感光体201bの露光
は、感光体201bに形成する画像が、先に感光体20
1aで形成された画像と正確に重なるようなタイミング
で開始される。このプロセスで中間転写ベルト202上
に2色のトナー画像を重ねた画像が形成される。同様
に、3色目、4色目の感光体201c、201dで露
光、現像、転写を行い、中間転写ベルト202上で各色
トナー画像を重ねたフルカラー画像を形成する。中間転
写ベルト202上のフルカラー画像は、転写器213に
よって用紙等、記録媒体に転写し、定着器219で定着
する。
Next, a printing sequence of the image forming apparatus will be described. When a print command is first sent to a controller (not shown), driving and charging of the intermediate transfer belt 202 and the photoconductors 201a, 201b, 201c, and 201d are started. Subsequently, the photoconductor 201a that is in contact with the intermediate transfer belt 202 at the most upstream portion is image-exposed by the exposure device 204a, the electrostatic latent image is developed by the developing device 205a, and the toner image is transferred onto the intermediate transfer belt 202. Almost at the same time, image exposure is performed on the photoconductor 201b immediately below, and development and transfer are performed. In the exposure of the photoconductor 201b, an image formed on the photoconductor 201b is first exposed to the photoconductor 20b.
The process is started at a timing that exactly overlaps with the image formed in 1a. In this process, an image in which two color toner images are superimposed on the intermediate transfer belt 202 is formed. Similarly, exposure, development, and transfer are performed on the photoconductors 201c and 201d for the third color and the fourth color, and a full-color image in which toner images of respective colors are superimposed on the intermediate transfer belt 202 is formed. The full-color image on the intermediate transfer belt 202 is transferred to a recording medium such as a sheet by a transfer unit 213 and fixed by a fixing unit 219.

【0052】上記画像形成装置では、イエロー、マゼン
タ、シアン、ブラックの各トナーに対応した4つの感光
体を用いて同時に画像を形成する同時印字方式を採用し
ている。さらに、各感光体201で形成された各色トナ
ー画像を中間転写ベルト202上に重ねた後、一括して
最終記録媒体である用紙等に転写するために、装置全体
を小型化できる。
The image forming apparatus employs a simultaneous printing method in which an image is simultaneously formed using four photosensitive members corresponding to yellow, magenta, cyan, and black toners. Furthermore, since the color toner images formed by the photoconductors 201 are superimposed on the intermediate transfer belt 202 and then collectively transferred to a final recording medium such as paper, the entire apparatus can be downsized.

【0053】上記画像形成装置では、感光体や中間転写
ベルト、記録媒体の移動速度であるプロセス速度を10
0mm/sとし、印字密度を1200dpi(ドット/
インチ)としている。プロセス速度を100mm/sと
すると、A4サイズ用紙を縦、および横に通紙する場合
にそれぞれ、約16PPM、約24PPMの印字速度と
なる。また、印字密度を1200dpiとすることによ
り、高画質な画像が可能であり、特に写真を印字すると
きに高品位な画像を得ることができる。
In the above image forming apparatus, the process speed, which is the moving speed of the photosensitive member, the intermediate transfer belt, and the recording medium, is set to 10
0 mm / s, and the printing density was 1200 dpi (dot / dot).
Inches). Assuming that the process speed is 100 mm / s, the printing speed is about 16 PPM and about 24 PPM when A4 size paper is passed vertically and horizontally, respectively. In addition, by setting the printing density to 1200 dpi, a high-quality image can be obtained. In particular, a high-quality image can be obtained when printing a photograph.

【0054】光走査光学系を用いた画像形成装置で、プ
ロセス速度100mm/s、印字密度1200dpiを
実現しようとすると、光源の半導体レーザを変調するた
めの基準周波数は、100MHz以上となる。さらに、
モノクロプリンタで一般的に用いられる6面のポリゴン
ミラーの場合、ポリゴンミラーの回転数は48000回
転となる。100MHz以上の基準周波数を用いること
は非常に難しく、通常、複数本のレーザビームを用いて
この基準周波数を下げるマルチビーム方式が用いられ
る。また、ポリゴンミラーを48000回転といった高
速で安定に回転するためには、大型のポリゴンモータを
用いる必要がある。ポリゴンミラーの面数を増やすこと
によてポリゴンミラーの回転数を少なくすることはでき
るが、光路長を長くする必要がある。以上のように、光
走査光学系を用いた画像形成装置で高速・高解像度、さ
らに用紙の幅広化を実現しようとすると露光器が大きく
なってしまう。したがって、高速・高解像度、さらに用
紙の幅広化を実現する際に、LEDプリンタヘッドを用
いれば、画像形成装置の小型化の効果は大きい。特に、
印字密度1200dpi以上では、プロセス速度が40
mm/sを超え、光走査光学系を用いた露光器における
基準周波数が50MHz以上となり、困難性が増加す
る。従って、特にこの範囲でLEDプリンタヘッドを用
いれば大きな効果が得られる。
In order to realize a process speed of 100 mm / s and a print density of 1200 dpi in an image forming apparatus using an optical scanning optical system, the reference frequency for modulating a semiconductor laser as a light source is 100 MHz or more. further,
In the case of a six-plane polygon mirror generally used in a monochrome printer, the number of rotations of the polygon mirror is 48,000. It is very difficult to use a reference frequency of 100 MHz or more. Usually, a multi-beam system is used in which a plurality of laser beams are used to lower the reference frequency. In order to rotate the polygon mirror stably at a high speed such as 48,000 rotations, it is necessary to use a large polygon motor. The number of rotations of the polygon mirror can be reduced by increasing the number of faces of the polygon mirror, but the optical path length needs to be increased. As described above, if an image forming apparatus using an optical scanning optical system is to achieve high speed, high resolution, and wider paper, the size of the exposure device will be increased. Therefore, if an LED printer head is used for realizing high speed, high resolution, and wider paper, the effect of reducing the size of the image forming apparatus is great. In particular,
At a printing density of 1200 dpi or more, the process speed is 40
mm / s, the reference frequency in an exposure device using an optical scanning optical system becomes 50 MHz or more, and the difficulty increases. Therefore, a great effect can be obtained particularly when the LED printer head is used in this range.

【0055】上記装置では、各色のトナー画像が形成さ
れる複数の感光体201a、201b、201c、20
1dをユニット化し、ユニット全体を交換する構成とし
ている。このように、製造時に感光体ユニットの精度調
整を行うことで、各感光体201a、201b、201
c、201dの間隔、平行度を高精度に配置できるとと
もにその精度を保つことが可能である。さらに、ユーザ
が感光体を交換する場合でも、各感光体201a、20
1b、201c、201dが一体構成されている感光体
ユニットとして交換するため、各感光体間の間隔や平行
度も安定にできる。
In the above apparatus, a plurality of photoconductors 201a, 201b, 201c, 20 on which toner images of respective colors are formed are formed.
1d is made into a unit, and the entire unit is replaced. In this way, by adjusting the accuracy of the photoconductor unit at the time of manufacturing, each of the photoconductors 201a, 201b, 201
The intervals and parallelism between c and 201d can be arranged with high accuracy, and the accuracy can be maintained. Furthermore, even when the user replaces the photoconductor, each photoconductor 201a, 20
Since the photoconductor units 1b, 201c, and 201d are exchanged as an integrated photoconductor unit, the spacing and parallelism between the photoconductors can be stabilized.

【0056】先に述べた各色画像のトナーの位置合わせ
については、各感光体201a、201b、201c、
201dを露光する露光器204a、204b、204
c、204dの配置精度も重要である。上記画像形成装
置では、各露光器204a、204b、204c、20
4dを本体筐体に固定配置している。本体筐体に固定す
ることによって、各露光器204a、204b、204
c、204dを精密に配置でき、ばらつきもなくすこと
ができる。特に露光器に小型のLEDプリンタヘッドを
用いているため、組み立て後の振動・衝撃等による位置
ずれは小さい。
The positioning of the toner of each color image described above is performed with respect to each of the photosensitive members 201a, 201b, 201c,
Exposure devices 204a, 204b, 204 for exposing 201d
The placement accuracy of c and 204d is also important. In the image forming apparatus, each of the exposure units 204a, 204b, 204c, 20
4d is fixedly arranged on the main body housing. Each of the exposure devices 204a, 204b, 204
c and 204d can be precisely arranged, and variations can be reduced. In particular, since a small LED printer head is used for the exposure device, the displacement due to vibration and impact after assembly is small.

【0057】さらに、上記画像形成装置では、各色の現
像器205a、205b、205c、205dそれぞれ
を感光体201a、201b、201c、201dと水
平の位置に配置するとともに横方向にスライドさせて着
脱する構成としている。図16の装置では、本体筐体に
固定している各露光器204a、204b、204c、
204dの間にそれぞれ現像器205a、205b、2
05c、205dを配置し、内部にある感光体201
a、201b、201c、201dを現像するが、上記
構成とすることにより交換は容易である。
Further, in the above-described image forming apparatus, the developing units 205a, 205b, 205c, and 205d of the respective colors are arranged at the horizontal positions with respect to the photosensitive members 201a, 201b, 201c, and 201d, and are slid in the horizontal direction to be detached. And In the apparatus shown in FIG. 16, each of the exposure units 204a, 204b, 204c,
The developing devices 205a, 205b,
05c and 205d, and the photoconductor 201 inside
Although a, 201b, 201c, and 201d are developed, replacement is easy with the above configuration.

【0058】上記画像形成装置は、写真などの高画質カ
ラー画像記録も可能であるとともに、大量のビジネス文
書を短時間で印字可能な高速性を持ち、オフィス環境に
容易に設置できる大きさと価格、即ち小型・低価格であ
ると同時に、消耗品の交換も容易である。
The above-described image forming apparatus is capable of recording high-quality color images such as photographs, has a high speed capable of printing a large amount of business documents in a short time, and has a size and a price that can be easily installed in an office environment. That is, the replacement of consumables is easy at the same time as being small in size and low in price.

【0059】画像形成装置として電子写真プリンタの実
施形態を示したが、本発明は、印刷機の製版装置等、光
学的に画像を形成し記録する種々の画像形成装置に適用
することができる。
Although the embodiment of the electrophotographic printer has been described as an image forming apparatus, the present invention can be applied to various image forming apparatuses for optically forming and recording an image, such as a plate making apparatus for a printing press.

【0060】[0060]

【発明の効果】本発明によれば、焦点深度が大きく、調
整の容易なLEDプリンタヘッドを提供することができ
る。本発明によれば、また、解像度の高いLEDプリン
タヘッド及びこのようなLEDプリンタヘッドに適した
ロッドレンズアレイが提供される。本発明によれば更
に、このようなLEDプリントヘッドを備えた高解像度
の小形の画像形成装置が提供される。
According to the present invention, an LED printer head having a large depth of focus and easy adjustment can be provided. According to the present invention, an LED printer head with high resolution and a rod lens array suitable for such an LED printer head are also provided. According to the present invention, there is further provided a small high-resolution image forming apparatus provided with such an LED print head.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のLEDプリンタヘッドの光学系を示す
斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing an optical system of an LED printer head according to the present invention.

【図2】本発明のLEDプリンタヘッドのLEDアレイ
とマイクロレンズアレイの断面図である。
FIG. 2 is a sectional view of an LED array and a microlens array of the LED printer head of the present invention.

【図3】本発明のLEDプリンタヘッドのロッドレンズ
アレイに入射する光線の拡がり角とテスト用のラインパ
ターンを結像したときのMTFとの関係を示す図であ
る。
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a divergence angle of a light beam incident on a rod lens array of the LED printer head of the present invention and an MTF when a test line pattern is imaged.

【図4】本発明のLEDプリンタヘッドにおける光出射
パターンを示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a light emission pattern in the LED printer head of the present invention.

【図5】本発明のLEDプリンタヘッドの感光体側にお
けるデフォーカス量とLEDアレイをロッドレンズアレ
イで結像した際のMTFとの関係を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the defocus amount on the photoconductor side of the LED printer head of the present invention and the MTF when an image of the LED array is formed by the rod lens array.

【図6】本発明のロッドレンズアレイの第1の実施形態
を示す斜視図である。
FIG. 6 is a perspective view showing a first embodiment of the rod lens array of the present invention.

【図7】本発明のロッドレンズアレイの第1の実施形態
におけるプリズムの機能及び形状を説明する図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating the function and shape of a prism in the rod lens array according to the first embodiment of the present invention.

【図8】LEDアレイの寸法を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing dimensions of an LED array.

【図9】本発明のロッドレンズアレイの第1の実施形態
についてLEDの長さを変えたときのMTFの変化を示
す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a change in MTF when the length of the LED is changed in the first embodiment of the rod lens array of the present invention.

【図10】本発明のロッドレンズアレイの第1の実施形
態に係わる非点収差を補正するための光学系を示す断面
図である。
FIG. 10 is a sectional view showing an optical system for correcting astigmatism according to the first embodiment of the rod lens array of the present invention.

【図11】本発明のロッドレンズアレイの第2の実施形
態の断面図である。
FIG. 11 is a sectional view of a rod lens array according to a second embodiment of the present invention.

【図12】本発明のロッドレンズアレイの第3の実施形
態の断面図である。
FIG. 12 is a sectional view of a rod lens array according to a third embodiment of the present invention.

【図13】本発明のロッドレンズアレイの第3の実施形
態に用いられる空間フィルタを作製する際のマスクと感
光性部材の配置を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing an arrangement of a mask and a photosensitive member when producing a spatial filter used in a rod lens array according to a third embodiment of the present invention.

【図14】本発明のロッドレンズアレイの第3の実施形
態に係わる空間フィルタの作製方法を示す図である
FIG. 14 is a diagram illustrating a method of manufacturing a spatial filter according to a third embodiment of the rod lens array of the present invention.

【図15】本発明のLEDプリンタヘッドの実施形態を
示す斜視図である。
FIG. 15 is a perspective view showing an embodiment of the LED printer head of the present invention.

【図16】本発明の画像形成装置の実施形態を示す断面
図である。
FIG. 16 is a cross-sectional view illustrating an embodiment of the image forming apparatus of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 LEDアレイ 4 LED 6 マイクロレンズアレイ 12 マイクロレンズ 14 遮蔽部 16 ガラス基板 20 ロッドレンズアレイ 22 第1ロッドレンズアレイ 24 第2ロッドレンズアレイ 26 光入射面 28 光出射面 30 ロッドレンズ 40 第1プリズム 42 第2プリズム 44 斜面 46 分割プリズム 48 凹型シリンドリカルレンズ 60 空間フィルタ 62 レジスト 64 感光部 66 遮光体 68 マスク 70 開口部 72 遮光部 74 感光性部材 100 ドライバ回路 102 配線基板 104 ベース 106 放熱フィン 108 レンズホルダ 120 電子写真感光体 122 LED像 201a、201b、201c、201d 感光体 202 中間転写ベルト 204a、204b、204c、204d 露光器 205a、205b、205c、205d 現像器 210a、210b、210c、210d ベルト張架
ローラ 211 画像センサ 212 トナー帯電器 213 転写器 214 用紙除電器 215 中間転写ベルトクリーナ 216 用紙カセット 217 給紙機構 219 定着器
2 LED array 4 LED 6 Micro lens array 12 Micro lens 14 Shielding part 16 Glass substrate 20 Rod lens array 22 First rod lens array 24 Second rod lens array 26 Light incident surface 28 Light emitting surface 30 Rod lens 40 First prism 42 Second prism 44 Slope 46 Dividing prism 48 Concave cylindrical lens 60 Spatial filter 62 Resist 64 Photosensitive part 66 Light shield 68 Mask 70 Opening 72 Light shield 74 Photosensitive member 100 Driver circuit 102 Wiring board 104 Base 106 Heat radiating fin 108 Lens holder 120 Electrophotographic photoreceptor 122 LED image 201a, 201b, 201c, 201d Photoreceptor 202 Intermediate transfer belt 204a, 204b, 204c, 204d Exposure device 205a, 205b, 20 5c, 205d Developing units 210a, 210b, 210c, 210d Belt stretching roller 211 Image sensor 212 Toner charger 213 Transfer unit 214 Paper erasing device 215 Intermediate transfer belt cleaner 216 Paper cassette 217 Paper feed mechanism 219 Fixing device

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Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 アレイ状に配列された複数のLEDから
なる光源アレイと、アレイ状に配列された複数のロッド
レンズからなり各LEDからの光線を所定の面上にそれ
ぞれ結像する正立結像性ロッドレンズアレイと、該正立
結像性ロッドレンズアレイに入射する各LEDからの光
線の拡がり角度を、該正立結像性ロッドレンズアレイの
開口角よりも小さくする手段とを備えてなるLEDプリ
ンタヘッド。
1. A light source array comprising a plurality of LEDs arranged in an array, and an erecting arrangement comprising a plurality of rod lenses arranged in an array and forming light beams from the LEDs on a predetermined surface. An imageable rod lens array, and means for reducing the spread angle of light rays from each LED incident on the erectable imageable rod lens array to be smaller than the aperture angle of the erectable imageable rod lens array. LED printer head.
【請求項2】 請求項1において、前記手段は、正立結
像性ロッドレンズアレイに入射する各LEDからの光線
の拡がり角度を半角で1.35°から5.5°の範囲に
するLEDプリンタヘッド。
2. An LED according to claim 1, wherein said means adjusts a divergence angle of a light beam from each LED incident on the erecting image-forming rod lens array to a half angle of 1.35 ° to 5.5 °. Printer head.
【請求項3】 アレイ状に配列された複数のロッドレン
ズからなるロッドレンズアレイの光線入射端面と光線出
射端面とに第1の光学部材及び第2の光学部材をそれぞれ
配置し、該第1の光学部材及び第2の光学部材は、一つの
光源から出射し前記第1の光学部材を透過する光線の見
かけ上の発光点の位置を、前記光源の位置から前記ロッ
ドレンズアレイの長手方向に直角な方向にずらすような
屈折率を有するロッドレンズアレイ。
3. A first optical member and a second optical member are respectively disposed on a light incident end face and a light output end face of a rod lens array composed of a plurality of rod lenses arranged in an array, and The optical member and the second optical member are arranged such that the position of an apparent light emitting point of a light beam emitted from one light source and transmitted through the first optical member is perpendicular to the longitudinal direction of the rod lens array from the position of the light source. Rod lens array having a refractive index that shifts in various directions.
【請求項4】 請求項3において、前記第1及び第2の
光学部材が三角プリズムであるロッドレンズアレイ。
4. The rod lens array according to claim 3, wherein said first and second optical members are triangular prisms.
【請求項5】 アレイ状に配列された複数のロッドレン
ズからなるロッドレンズアレイにおいて、該ロッドレン
ズ内を伝搬する光線の1周期長がPであるとき、該ロッ
ドレンズアレイの光線入射端面及び光線出射端面の少な
くとも一方において、該ロッドレンズアレイ内の該端面
から長さP/4の位置に周期的な光透過パターンが形成
された空間フィルタを配置し、該空間フィルタの周期的
な光透過パターンは、周期的に配列された複数の発光源
から出射し、該ロッドレンズアレイの光線入射端面に入
射し、前記空間フィルタの位置に形成される周期的な像
のパターンを模したものであるロッドレンズアレイ。
5. In a rod lens array composed of a plurality of rod lenses arranged in an array, when one period length of a light beam propagating in the rod lens is P, the light incident end face of the rod lens array and the light beam A spatial filter having a periodic light transmission pattern formed at a position of length P / 4 from the end surface in the rod lens array on at least one of the emission end surfaces, and a periodic light transmission pattern of the spatial filter is provided. Is a rod simulating a periodic image pattern formed at a position of the spatial filter, which is emitted from a plurality of light emitting sources arranged periodically, is incident on a light incident end face of the rod lens array, and Lens array.
【請求項6】アレイ状に配列された複数のLEDからな
る光源アレイと、請求項3から5のいずれかに記載のロ
ッドレンズアレイとを備えてなるLEDプリンタヘッ
ド。
6. An LED printer head comprising: a light source array comprising a plurality of LEDs arranged in an array; and the rod lens array according to claim 3.
【請求項7】 アレイ状に配列された複数のLEDから
なる光源アレイと、請求項3から5のいずれかに記載の
ロッドレンズアレイとを備え、各LEDは、前記光源ア
レイの長手方向に伸びる幅よりも、該長手方向に垂直な
方向に伸びる長さの方が大きくなるように形成されてい
るLEDプリンタヘッド。
7. A light source array comprising a plurality of LEDs arranged in an array and the rod lens array according to claim 3, wherein each LED extends in a longitudinal direction of the light source array. An LED printer head formed so that a length extending in a direction perpendicular to the longitudinal direction is larger than a width.
【請求項8】 請求項1、2、6または7のいずれかに
記載のLEDプリンタヘッドと、該LEDプリンタヘッ
ドからの光線で露光することにより画像が形成される感
光体と、該感光体に形成された画像を現像する現像器と
を備えてなる画像形成装置。
8. The LED printer head according to claim 1, a photoconductor on which an image is formed by exposing with a light beam from the LED printer head, and a photoconductor. An image forming apparatus comprising: a developing device that develops a formed image.
【請求項9】 請求項8において、複数の異なる色の画
像を形成するために、各色毎に感光体、LEDプリンタ
ヘッド、現像器を複数備え、複数の現像器を画像形成装
置の高さ方向に配列してなる画像形成装置。
9. The image forming apparatus according to claim 8, further comprising: a plurality of photoconductors, an LED printer head, and a developing device for each color for forming a plurality of images of different colors. An image forming apparatus arranged in a matrix.
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