JP2000108405A - Imaging element array, optical print head and imaging system employing it - Google Patents
Imaging element array, optical print head and imaging system employing itInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、固体走査書込方式
のデジタル書込光学系に用いられる結像素子アレイおよ
びこれを用いた光プリントヘッド並びに画像形成装置に
関するもので、デジタル複写機、プリンタ、デジタルフ
ァクシミリなどに適用可能なものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image forming element array used in a solid-state scanning writing type digital writing optical system, an optical print head using the same, and an image forming apparatus. , Digital facsimile and the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、デジタル複写機、プリンタ、デジ
タルファクシミリなどのデジタル出力機器の小型化に伴
い、デジタル書込装置の小型化が要求されている。デジ
タル書込方式は、現在では大きく２種類に分類すること
ができる。その一つは、半導体レーザ等の光源から出射
された光束を偏向器によって光走査し、走査結像レンズ
によって光スポットを形成する光走査方式であり、もう
一つは、ＬＥＤアレイ等の発光素子アレイ光源から出射
された光束を、結像素子アレイによって光スポットを形
成する固体走査方式である。2. Description of the Related Art In recent years, as digital output devices such as digital copiers, printers and digital facsimile machines have become smaller, digital writing devices have been required to be smaller. At present, digital writing systems can be roughly classified into two types. One is an optical scanning method in which a light beam emitted from a light source such as a semiconductor laser is optically scanned by a deflector and a light spot is formed by a scanning image forming lens, and the other is a light emitting element such as an LED array. This is a solid-state scanning method in which a light beam emitted from an array light source is formed as a light spot by an imaging element array.
【０００３】上記光走査方式は、光偏向器によって光を
走査するため光路長が大きくなってしまうのに対し、上
記固体走査方式は、光路長を非常に短くすることが可能
であるため、装置全体を小型化することができるという
利点があると共に、偏向器等の機械的な駆動部品を必要
としないという利点もある。In the above-described optical scanning method, the light path length is increased because light is scanned by an optical deflector. On the other hand, in the solid-state scanning method, the optical path length can be made very short. There is an advantage that the whole can be reduced in size, and there is also an advantage that a mechanical driving component such as a deflector is not required.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記固
体走査方式は、画像上に濃度ムラが発生しやすいと共
に、黒ベタ画像の場合には、画像上に白い縦スジが発生
しやすいという問題がある。この濃度ムラは、発光素子
および結像素子のばらつきによって局所的に発生すると
いうことが、実験の解析結果より明らかにすることがで
きた。However, the above-described solid-state scanning method has a problem that density unevenness is easily generated on an image, and white solid lines are easily generated on a black solid image. . It was clarified from the experimental analysis results that the density unevenness occurs locally due to the variation of the light emitting element and the imaging element.
【０００５】また、上記固体走査方式は、ハーフトーン
画像の場合には、均一な濃度を保つことができず濃度ム
ラが発生しやすいという問題がある。この濃度ムラは、
レンズピッチに対応して周期的に発生する濃度ムラであ
ることを、数ｍｍピッチの等倍結像レンズアレイを用い
た出力画像に対し、濃度の周波数解析を行った実験結果
より確認することができた。また、結像素子の配列ピッ
チが１〜５ｍｍ（低周波領域１サイクル／ｍｍ以下）に
設定されたときに発生する濃度ムラが人間が最も敏感に
感じる領域であることが知られている。Further, the above-mentioned solid-state scanning method has a problem that in the case of a halftone image, uniform density cannot be maintained and density unevenness is likely to occur. This density unevenness
It can be confirmed from the experimental results of frequency analysis of the density that the density unevenness that occurs periodically corresponding to the lens pitch is performed on the output image using the same-magnification imaging lens array with a pitch of several mm. did it. It is also known that the density unevenness that occurs when the arrangement pitch of the imaging elements is set to 1 to 5 mm (low frequency region 1 cycle / mm or less) is the region where human beings are most sensitive.
【０００６】本発明は以上のような従来技術の問題点を
解消するためになされたものであり、局所的に発生する
濃度ムラや、周期的に発生する濃度ムラを低減して良好
な画像を得ることができる結像素子アレイおよびこれを
用いた光プリントヘッド並びに画像形成装置を提供する
ことを目的とする。また、本発明は、高解像度に対応す
ることができる小径なビームスポット径を得ることがで
きる結像素子アレイおよびこれを用いた光プリントヘッ
ド並びに画像形成装置を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and reduces a locally generated density unevenness and a periodically generated density unevenness to obtain a good image. It is an object of the present invention to provide an imaging element array which can be obtained, an optical print head using the same, and an image forming apparatus. Another object of the present invention is to provide an imaging element array capable of obtaining a small beam spot diameter capable of coping with high resolution, an optical print head using the same, and an image forming apparatus.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
複数個の結像素子を配列した結像素子アレイにおいて、
上記各結像素子の配列ピッチを１ｍｍ以下にすると共
に、上記各結像素子が一体形成されていることを特徴と
する。According to the first aspect of the present invention,
In an imaging element array in which a plurality of imaging elements are arranged,
The arrangement pitch of the imaging elements is set to 1 mm or less, and the imaging elements are integrally formed.
【０００８】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、上記各結像素子は光学的に等価であること
を特徴とする。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, each of the imaging elements is optically equivalent.
【０００９】請求項３記載の発明は、請求項２記載の発
明において、上記各結像素子は配列方向に正立等倍系で
あることを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, each of the imaging elements is an erecting unit-size system in the arrangement direction.
【００１０】請求項４記載の発明は、請求項１、２、ま
たは３記載の発明において、結像素子アレイは複数個つ
なぎ合わされてなることを特徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, in the first, second or third aspect of the present invention, a plurality of imaging element arrays are connected.
【００１１】請求項５記載の発明は、請求項１、または
４記載の発明において、樹脂で形成されていることを特
徴とする。According to a fifth aspect of the present invention, in the first or the fourth aspect of the present invention, it is formed of a resin.
【００１２】請求項６記載の発明は、請求項１、２、
３、４、または５記載の結像素子アレイと、発光素子ア
レイとを有してなり、上記結像素子アレイは、上記発光
素子アレイを構成する各発光素子からの光束を被走査面
上に光スポットとして形成することを特徴とする。[0012] The invention according to claim 6 is the invention according to claims 1, 2,
3. An imaging element array according to 3, 4, or 5, and a light emitting element array, wherein the imaging element array emits a light beam from each light emitting element constituting the light emitting element array onto a surface to be scanned. It is characterized in that it is formed as a light spot.
【００１３】請求項７記載の発明は、請求項６記載の発
明において、各発光素子からの光束は、結像素子アレイ
を構成する各結像素子のうち、少なくとも２つ以上の結
像素子を介して被走査面上に集光することを特徴とす
る。According to a seventh aspect of the present invention, in the sixth aspect of the invention, the light flux from each light emitting element is transmitted to at least two or more of the imaging elements constituting each imaging element array. And condensing it on the surface to be scanned.
【００１４】請求項８記載の発明は、請求項７記載の発
明において、発光素子アレイと結像素子アレイの間、結
像素子アレイと被走査面の間のうち、少なくとも一方の
間に、結像素子アレイの配列ピッチに対応するように開
口アレイが設けられていることを特徴とする。The invention according to claim 8 is the invention according to claim 7, wherein at least one of between the light emitting element array and the imaging element array or between the imaging element array and the surface to be scanned is formed. The aperture array is provided so as to correspond to the arrangement pitch of the image element array.
【００１５】請求項９記載の発明は、請求項８記載の発
明において、ビームスポット径は、発光素子ピッチより
も小さいことを特徴とする。According to a ninth aspect of the present invention, in the eighth aspect, the beam spot diameter is smaller than the light emitting element pitch.
【００１６】請求項１０記載の発明は、電子写真プロセ
スによって画像を形成する画像形成装置において、請求
項６、７、８、または９記載の光プリントヘッドを露光
ユニットとして用いたことを特徴とする。According to a tenth aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus for forming an image by an electrophotographic process, wherein the optical print head according to the sixth, seventh, eighth or ninth aspect is used as an exposure unit. .
【００１７】[0017]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
にかかる結像素子アレイおよびこれを用いた光プリント
ヘッド並びに画像形成装置の実施の形態について説明す
る。図１および図２には、本発明にかかる結像素子アレ
イの一例として、ルーフプリズムレンズアレイ（ＲＰＬ
Ａ）を示している。ルーフプリズムレンズアレイとは、
レンズとこのレンズに対応するルーフプリズムからなる
等価な光学素子を複数個配列した結像素子アレイであっ
て、一般的には、レンズから入射した光がルーフプリズ
ムで折り返し反射され再び上記レンズから出射するよう
にレンズとルーフプリズムが配置される。図１および図
２に示す実施の形態では、入射光軸と出射光軸とがなす
角度が略９０度となるように、レンズとルーフプリズム
とが配置されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of an imaging element array, an optical print head using the same, and an image forming apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIGS. 1 and 2 show a roof prism lens array (RPL) as an example of an imaging element array according to the present invention.
A) is shown. What is a roof prism lens array?
An imaging element array in which a plurality of equivalent optical elements each including a lens and a roof prism corresponding to the lens are arranged. Generally, light incident from the lens is reflected back by the roof prism and is emitted again from the lens. The lens and the roof prism are arranged so that In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the lens and the roof prism are arranged such that the angle between the incident optical axis and the outgoing optical axis is approximately 90 degrees.
【００１８】図１および図２に示すように、ルーフプリ
ズムレンズアレイ１を構成する各結像素子は、発光素子
アレイ２側である入射側に位置する入射面４ａと、感光
体３の被走査面側である出射側に位置する出射面４ｂと
を有するレンズ４と、レンズ４の入射面４ａからの光束
を出射側に導くためのプリズム面５とが一体的に形成さ
れている。上記プリズム面５は結像に作用せず、入射光
軸に対し４５度傾斜されて形成されている。発光素子面
の１点から出た光はレンズ４の入射面４ａからルーフミ
プリズムレンズアレイ１に入射し、プリズム面５で反射
され、レンズ４の出射面４ｂから出射して感光体３の被
走査面に至る。入射面４ａと出射面４ｂとの結像作用に
よって、発光素子面の１点の像がこれに対応する感光体
３の被走査面の１点に結ばれる。As shown in FIGS. 1 and 2, each imaging element constituting the roof prism lens array 1 has an incident surface 4 a located on an incident side which is a light emitting element array 2 side, and a photosensitive member 3 to be scanned. A lens 4 having an exit surface 4b located on the exit side, which is a surface side, and a prism surface 5 for guiding a light beam from the entrance surface 4a of the lens 4 to the exit side are integrally formed. The prism surface 5 does not act on the image, and is formed at an angle of 45 degrees with respect to the incident optical axis. Light emitted from one point of the light emitting element surface enters the roof prism lens array 1 from the entrance surface 4a of the lens 4, is reflected by the prism surface 5, exits from the exit surface 4b of the lens 4, and is covered by the photosensitive member 3. To the scanning plane. An image of one point on the light emitting element surface is formed on the corresponding one point on the scanned surface of the photoconductor 3 by the image forming action of the incident surface 4a and the emission surface 4b.
【００１９】上記結像素子アレイ１は、図２（ｂ）に示
すように各結像素子の配列ピッチが１ｍｍ以下になるよ
うに設定されている。発明が解決しようとする課題の欄
で述べたように、結像素子の配列ピッチが１〜５ｍｍ
（低周波領域１サイクル／ｍｍ以下）に設定されたとき
に発生する濃度ムラが人間が最も敏感に感じる領域であ
る。従って、各結像素子の配列ピッチを１ｍｍ以下にし
て、人間が最も敏感に感じる領域から配列ピッチをずら
すことにより、周期的な濃度ムラが発生したとしても、
人間の目に感じることのない目立ちにくい濃度ムラに抑
制することができる。また、各結像素子の配列ピッチを
０．５ｍｍ以下とすれば、人間が最も敏感に感じる周波
数領域からより大きくずらすことができ、より目立ちに
くい濃度ムラに抑制することができる。The imaging element array 1 is set so that the arrangement pitch of the imaging elements is 1 mm or less as shown in FIG. As described in the section of the problem to be solved by the invention, the arrangement pitch of the imaging elements is 1 to 5 mm.
(Low frequency region 1 cycle / mm or less) is a region where the density unevenness that occurs when humans feel most sensitive is set. Therefore, even if periodic density unevenness occurs even if the array pitch of each imaging element is set to 1 mm or less and the array pitch is shifted from a region where humans feel most sensitive,
Density unevenness that is hardly noticeable to the human eye can be suppressed. Further, if the arrangement pitch of the imaging elements is set to 0.5 mm or less, it is possible to greatly shift the frequency range from the most sensitive frequency region to which human beings are most sensitive, and it is possible to suppress the density unevenness to be less noticeable.
【００２０】上記結像素子アレイ１は、各結像素子が一
体に形成されている。屈折率分布型レンズアレイのよう
な等倍結像素子アレイは、それぞれの結像素子をアレイ
配列方向に並べ、各結像素子間を接着等でそれぞれつな
ぎ合わせることにより形成されている。従って、このよ
うな方法で形成したものは、局所的なばらつきが発生し
やすく、組み付け精度が低くなってしまうという問題が
あるが、このように、各結像素子を一体に形成すること
により、局所的なばらつきの発生を防止することがで
き、組み付け精度を高くすることができる。In the imaging element array 1, each imaging element is formed integrally. An equal-magnification imaging element array such as a refractive index distribution type lens array is formed by arranging respective imaging elements in an array arrangement direction and connecting the respective imaging elements by bonding or the like. Therefore, the device formed by such a method has a problem that local variation is apt to occur and the assembling accuracy is lowered. In this way, by forming each imaging element integrally, Local variation can be prevented from occurring, and assembling accuracy can be increased.
【００２１】上記結像素子アレイ１の各結像素子は、光
学的に等価にすることができる。一般に、結像素子アレ
イを金型で成形する場合には、結像素子アレイのアレイ
方向の長さと等しい長さの金型が必要となる。例えば、
１ｍｍピッチの結像素子アレイを、Ａ４サイズに適用さ
せる場合には、結像素子アレイのアレイ方向の長さがＡ
４サイズの短手方向の長さ分必要となる。従って、この
場合は２１６ｍｍ／１ｍｍ＝２１６個の金型が必要とな
る。この金型を１つずつ加工することは、多大な時間を
有すると共に、加工コストも高くなってしまう。従っ
て、各結像素子を光学的に等価にすることにより、複数
の金型を同時に大量加工して加工時間を削減することが
でき、量産性を向上させることができる。また、一つの
金型を１ｍｍずつスライド移動させることにより、同じ
設定条件の下で同形状の結像素子を大量に成形すること
ができる。Each imaging element of the imaging element array 1 can be made optically equivalent. Generally, when the imaging element array is formed by a mold, a mold having a length equal to the length of the imaging element array in the array direction is required. For example,
When an imaging element array having a 1 mm pitch is applied to the A4 size, the length of the imaging element array in the array direction is A
Four lengths in the width direction are required. Therefore, in this case, 216 mm / 1 mm = 216 molds are required. Processing these molds one by one takes a lot of time and increases the processing cost. Therefore, by making each imaging element optically equivalent, a plurality of dies can be processed in large quantities at the same time, thereby reducing the processing time and improving the mass productivity. In addition, by sliding one mold by 1 mm at a time, a large number of imaging elements having the same shape can be formed under the same setting conditions.
【００２２】上記結像素子アレイ１の各結像素子は、配
列方向に正立等倍系にすることができる。図３に示すよ
うに、アレイ配列方向に倒立等倍系である結像素子アレ
イ６の場合、１つの発光素子Ａからの光束は、この発光
素子Ａに対向した位置に設けられた結像素子Ｍ（０）を
介したものは発光素子Ａの位置に対応する像面のＡ’点
に結像するが、結像素子Ｍ（０）のアレイ配列方向両隣
に設けられた結像素子Ｍ（＋１）、Ｍ（−１）を介した
ものは上記Ａ’点に結像せず、フレア光となってしま
う。このフレア光は、遮光板等を各結像素子間に設ける
ことによって除去されている。一方、図４に示すよう
に、アレイ配列方向に正立等倍系である結像素子アレイ
１の場合、１つの発光素子Ｂからの光束は、この発光素
子Ｂに対向した位置に設けられた結像素子Ｎ（０）を介
したものは像面のＢ’点に結像し、また、結像素子Ｎ
（０）のアレイ配列方向両隣に設けられた結像素子Ｎ
（＋１）、Ｎ（−１）を介したものも像面のＢ’点に結
像する。従って、結像素子アレイ１の各結像素子を配列
方向に正立等倍系にすることにより、光伝達効率を高め
ることができ、図３に示す倒立系のように遮蔽板を必要
とする光学系に比べて、より明るい結像系を得ることが
できる。Each imaging element of the imaging element array 1 can be an erecting unit-size system in the arrangement direction. As shown in FIG. 3, in the case of the imaging element array 6 which is an inverted unity magnification system in the array arrangement direction, a light beam from one light emitting element A emits light from the imaging element provided at a position facing the light emitting element A. The light passing through M (0) forms an image at a point A ′ on the image plane corresponding to the position of the light emitting element A, but the image forming elements M ( The light passing through +1) and M (-1) does not form an image at the point A ', and becomes flare light. This flare light is removed by providing a light shielding plate or the like between the imaging elements. On the other hand, as shown in FIG. 4, in the case of the imaging element array 1 which is an erecting unity magnification system in the array arrangement direction, the light flux from one light emitting element B is provided at a position facing the light emitting element B. The light passing through the imaging element N (0) forms an image at a point B ′ on the image plane.
Imaging elements N provided on both sides in the array arrangement direction of (0)
The light passing through (+1) and N (-1) also forms an image at point B 'on the image plane. Therefore, the light transmission efficiency can be increased by making each imaging element of the imaging element array 1 an erecting equal magnification system in the arrangement direction, and a shielding plate is required as in the inverted system shown in FIG. A brighter imaging system can be obtained as compared to an optical system.
【００２３】上記結像素子アレイ１は、一体形成された
複数の結像素子からなる結像素子アレイを複数個つなぎ
合わせて形成することができる。前述のように、多くの
金型を１つずつ加工する場合は、多大な時間を有すると
共に、加工コストも高くなってしまう。従って、例え
ば、結像素子アレイ１を、Ａ４サイズ（２１６ｍｍ）に
適用させる場合には、一体形成された複数の結像素子か
らなる結像素子アレイ７のアレイ方向長さが例えば、２
０ｍｍであるとすれば、この結像素子アレイ７をアレイ
方向に１１個並べてつなぎ合わせることにより、アレイ
方向の長さが２２０ｍｍの結像素子アレイ１を形成する
ことができる。図５は、結像素子アレイ７をつなぎ合わ
せた様子を示している。このように複数の結像素子アレ
イ７をつなぎ合わせれば、個々の結像素子を１つずつ成
形する必要はないし、一方、大きな成形金型を用いる必
要はないから、加工時間を削減することができると共
に、加工コストを低減させることができる。結像素子ア
レイ７をつなぎ合わせる手段としては、接着や、結像素
子アレイ７を型にはめ込んだり、テープ等で隣接する結
像素子アレイ７どうしを固着するなどの手段がある。接
着によって結像素子アレイ７をつなぎ合わせる場合に
は、接着剤の厚みを考慮して結像素子アレイ１のアレイ
方向両端を若干削ったり、逆に、接着する前にあらかじ
め接着剤の厚さ分だけアレイ方向の幅を短くしておけば
よい。The above-mentioned imaging element array 1 can be formed by connecting a plurality of imaging element arrays composed of a plurality of integrally formed imaging elements. As described above, when processing many dies one by one, it takes a lot of time and the processing cost increases. Therefore, for example, when the imaging element array 1 is applied to the A4 size (216 mm), the length in the array direction of the imaging element array 7 including a plurality of integrally formed imaging elements is, for example, 2
If it is 0 mm, the imaging element array 1 having a length of 220 mm in the array direction can be formed by arranging and connecting 11 imaging element arrays 7 in the array direction. FIG. 5 shows a state in which the imaging element arrays 7 are connected. If a plurality of imaging element arrays 7 are connected in this way, it is not necessary to mold individual imaging elements one by one, and on the other hand, it is not necessary to use a large molding die, so that the processing time can be reduced. In addition to this, the processing cost can be reduced. As means for joining the imaging element arrays 7, there are means such as bonding, fitting the imaging element arrays 7 into a mold, and fixing adjacent imaging element arrays 7 with a tape or the like. When the imaging element arrays 7 are joined by bonding, both ends in the array direction of the imaging element array 1 are slightly scraped in consideration of the thickness of the adhesive, or conversely, before the bonding, the thickness of the adhesive is Only the width in the array direction may be reduced.
【００２４】上記結像素子アレイ１は、樹脂で形成する
ことができる。ルーフプリズムレンズアレイのような結
像素子アレイは、形状が複雑であるため、ガラス等で加
工することは非常に困難である。また、ガラス等で加工
する場合は、コストが高くなると共に、量産性を向上さ
せることが困難である。従って、結像素子アレイ１を樹
脂で一体的に形成することにより、コストを低減させる
ことができると共に、量産性を向上させることができ
る。The imaging element array 1 can be formed of a resin. Since an imaging element array such as a roof prism lens array has a complicated shape, it is very difficult to process it with glass or the like. In the case of processing with glass or the like, it is difficult to increase the cost and increase mass productivity. Therefore, by integrally forming the imaging element array 1 with resin, the cost can be reduced and the mass productivity can be improved.
【００２５】上記結像素子アレイ１は、光プリントヘッ
ドの結像素子アレイとして利用することもできる。すな
わち、上記結像素子アレイ１と、発光素子アレイとを有
し、この結像素子アレイ１が、発光素子アレイを構成す
る各発光素子からの光束を被走査面上に光スポットとし
て形成する光プリントヘッドとすることができる。The imaging element array 1 can be used as an imaging element array of an optical print head. That is, the image forming element array 1 includes a light emitting element array, and the image forming element array 1 forms a light beam from each light emitting element constituting the light emitting element array as a light spot on a surface to be scanned. It can be a print head.
【００２６】また、前述のように、上記結像素子アレイ
１の各結像素子を配列方向に正立等倍系にすることによ
り、一つの発光素子からの光束は、複数の結像素子を介
して同一の結像点に集光する。すなわち、上記結像素子
アレイ１の各発光素子からの光束は、結像素子アレイを
構成する各結像素子のうち、少なくとも２つ以上の結像
素子を介して被走査面上の結像点に集光する。従って、
前述の倒立結像系からなる結像素子アレイのように遮蔽
板を必要とする光学系に比べて、より明るい光学系を得
ることができる。Further, as described above, by making each imaging element of the imaging element array 1 an erecting equal-magnification system in the arrangement direction, a light beam from one light emitting element And condensed on the same image point via the light source. That is, the luminous flux from each light emitting element of the imaging element array 1 is focused on an imaging point on the surface to be scanned via at least two or more imaging elements among the imaging elements constituting the imaging element array. Focus on Therefore,
A brighter optical system can be obtained as compared with an optical system that requires a shielding plate, such as the above-described imaging element array including an inverted imaging system.
【００２７】上記光プリントヘッドにおいて、発光素子
アレイと結像素子アレイの間、結像素子アレイと被走査
面の間のうち、少なくとも一方の間に、結像素子アレイ
の配列ピッチに対応するように、フレア光を除去するた
めの開口アレイを設けることができる。従来において
は、結像素子のつなぎ目に切欠溝を形成したり、結像素
子のつなぎ目に遮光部材を挟んだりすることによりフレ
ア光を除去している。しかしながら、結像素子のつなぎ
目に切欠溝を形成する場合、切欠溝が形成された部分の
肉厚が非常に薄くなるため、強度が弱くなり扱いにくい
ものになる難点がある。また、射出成形のような成形法
で結像素子を製造する場合には、樹脂が通りにくいため
加工が困難である。さらに、切欠溝が形成された形状で
は金型加工も非常に困難である。一方、結像素子のつな
ぎ目に遮光部材を挟む場合、個々の結像素子をつなぎ合
わせて結像素子アレイを製造するのは可能であるが、一
体成形によって製造するのは非常に困難である。従っ
て、結像素子の加工性を悪くせず、良好なビーム整形を
得るためには、上述のように開口アレイを設けるのがよ
い。なお、開口アレイの各開口は、光量をより大きく得
るために配列方向に対して直交する方向に大きく形成す
る方が望ましい。また、この開口は、上記矩形形状に限
らず、楕円形状や、四隅がアール状に形成された矩形形
状などに形成することもできる。In the above optical print head, at least one of between the light emitting element array and the imaging element array or between the imaging element array and the surface to be scanned corresponds to the arrangement pitch of the imaging element array. In addition, an aperture array for removing flare light can be provided. In the related art, flare light is removed by forming a cutout groove at a joint between imaging elements or by sandwiching a light blocking member at a joint between imaging elements. However, when a notch groove is formed at the joint of the imaging elements, the thickness of the portion where the notch groove is formed becomes very thin, and therefore, there is a problem that the strength becomes weak and the handling becomes difficult. Further, when an imaging element is manufactured by a molding method such as injection molding, it is difficult to process the resin because the resin is difficult to pass through. Further, it is very difficult to mold a die having a shape in which a notch groove is formed. On the other hand, when a light-blocking member is sandwiched between the image forming elements, it is possible to manufacture the image forming element array by connecting the individual image forming elements, but it is very difficult to manufacture the image forming element array by integral molding. Therefore, in order to obtain good beam shaping without deteriorating the workability of the imaging element, it is preferable to provide the aperture array as described above. It is preferable that each opening of the opening array be formed large in a direction orthogonal to the arrangement direction in order to obtain a larger amount of light. The opening is not limited to the rectangular shape, and may be formed in an elliptical shape, a rectangular shape in which four corners are formed in a round shape, or the like.
【００２８】また、上記光プリントヘッドにおいて、ビ
ームスポット径（１／ｅ2径）を発光素子ピッチよりも
小さくすることができる。書込光学系の分野において
は、装置の高密度化に伴って、ビームスポット径の小径
化が進んできており、小径でかつ安定した光スポットが
要求されている。これは、ビームスポット径を小さくす
ることにより、良好な画像を得ることができるからであ
る。周知の通り、電子写真プロセスにおいては、光スポ
ットにより感光体上に潜像を形成し（露光）、トナーを
付着させてトナー像を形成し（現像）、そのトナー像を
転写紙に転写し（転写）、圧力や熱によって転写紙に定
着させる（定着）ことにより画像を形成しているが、上
記現像、転写、定着工程を施すことによって徐々にトナ
ー像が広がってしまうため、感光体上における光スポッ
トよりも、画像上のトナー像の方が大きくなってしま
う。通常、トナー像が形成される現像レベルは光スポッ
トの１／ｅ２レベルよりも高いので、ビームスポット径
を発光素子ピッチよりも小さくすることにより、画像上
のトナー像を発光素子のピッチに近い像に形成すること
ができる。Further, in the optical print head, the beam spot diameter (1 / e 2 diameter) can be made smaller than the light emitting element pitch. In the field of the writing optical system, the beam spot diameter has been reduced with the increase in the density of the apparatus, and a small and stable light spot has been required. This is because a good image can be obtained by reducing the beam spot diameter. As is well known, in an electrophotographic process, a latent image is formed on a photoreceptor by a light spot (exposure), a toner is attached to form a toner image (development), and the toner image is transferred to transfer paper ( (Transfer), and fixing (fixing) to transfer paper by pressure or heat, the image is formed. However, the toner image gradually spreads by performing the above-described development, transfer, and fixing steps. The toner image on the image is larger than the light spot. Normally, the development level at which a toner image is formed is higher than the 1 / e2 level of the light spot. Therefore, by making the beam spot diameter smaller than the pitch of the light emitting elements, the toner image on the image can be formed close to the pitch of the light emitting elements. Can be formed.
【００２９】例えば、発光素子アレイとして書込密度が
６００ｄｐｉのＬＥＤアレイを用いる場合、このＬＥＤ
アレイのピッチは、２５．４／６００×１０００＝４
２．２μｍであるため、ビームスポット径をこれよりも
小さく設定すれば、画像上のトナー像を発光素子のピッ
チに近い像に形成することができる。For example, when an LED array having a writing density of 600 dpi is used as a light emitting element array,
The array pitch is 25.4 / 600 × 1000 = 4
Since it is 2.2 μm, if the beam spot diameter is set smaller than this, a toner image on an image can be formed into an image close to the pitch of the light emitting elements.
【００３０】図６に示すように、ルーフプリズムレンズ
アレイ１２を構成する各結像素子は、発光素子側である
入射側に位置する入射面８と、被走査面側である出射側
に位置する出射面９と、入射面８からの光束を出射側に
導くための２つの全反射面１０とが一体的に形成されて
いる。上記二つの全反射面１０は互いに９０度の角度を
なすルーフプリズムを構成していて、結像に作用せず、
入射光軸に対し４５度傾斜されて形成されている。発光
素子面の１点から出た光は入射面８からルーフプリズム
レンズアレイ１２に入射し、ルーフプリズムの一方の全
反射面と他方の全反射面で反射され、出射面９から出射
して被走査面に至る。入射面８と出射面９との結像作用
によって、発光素子面の１点の像がこれに対応する被走
査面の１点に結ばれる。As shown in FIG. 6, each image forming element constituting the roof prism lens array 12 is located on the incident side 8 located on the incident side which is the light emitting element side, and on the exit side which is the scanned surface side. The exit surface 9 and two total reflection surfaces 10 for guiding the light beam from the entrance surface 8 to the exit side are integrally formed. The two total reflection surfaces 10 constitute a roof prism forming an angle of 90 degrees with each other, and do not act on an image,
It is formed at an angle of 45 degrees with respect to the incident optical axis. Light emitted from one point on the light emitting element surface enters the roof prism lens array 12 from the incident surface 8, is reflected by one total reflection surface and the other total reflection surface of the roof prism, exits from the emission surface 9, and is exposed. To the scanning plane. An image of one point on the light emitting element surface is formed on a corresponding one point on the surface to be scanned by the image forming action between the entrance surface 8 and the exit surface 9.
【００３１】また、図示はしていないが、各開口が結像
素子アレイの配列方向の幅を０．５ｍｍ、配列方向に対
して直交する方向の幅を０．６ｍｍとした矩形形状に形
成された開口アレイを入射面の直前に配置している。こ
の開口は、上記矩形形状に限らず、楕円形状や、四隅が
アール状に形成された矩形形状などに形成することもで
きる。Although not shown, each opening is formed in a rectangular shape having a width in the arrangement direction of the imaging element array of 0.5 mm and a width in a direction perpendicular to the arrangement direction of 0.6 mm. The aperture array is placed just before the entrance surface. The opening is not limited to the rectangular shape, and may be formed in an elliptical shape, a rectangular shape in which four corners are formed in a round shape, or the like.
【００３２】また、図６に示すように、発光素子面と入
射面８の中心との距離Ｌ１と、被走査面と出射面９の中
心との距離Ｌ２とが等しくなっていると共に、入射面８
の中心から全反射面１０の中心までの距離Ｄ１と、出射
面９の中心から全反射面１０の中心までの距離Ｄ２とが
等しくなっている。また、上記入射面８と上記出射面９
は円弧形状に形成されている。このときの光学データを
具体的に示すと、 Ｌ１＝Ｌ２＝７．０ｍｍ Ｄ１＝Ｄ２＝０．７ｍｍ 屈折率＝１．５２５ 入射面８の曲率半径 ３．６７５ｍｍ 出射面９の曲率半径 −３．６７５ｍｍ となる。As shown in FIG. 6, the distance L1 between the light emitting element surface and the center of the entrance surface 8 is equal to the distance L2 between the scanned surface and the center of the exit surface 9, and the entrance surface is also set. 8
Is equal to the distance D1 from the center of the total reflection surface 10 to the center of the total reflection surface 10, and the distance D2 from the center of the emission surface 9 to the center of the total reflection surface 10. In addition, the entrance surface 8 and the exit surface 9
Is formed in an arc shape. Specifically, the optical data at this time is as follows: L1 = L2 = 7.0 mm D1 = D2 = 0.7 mm Refractive index = 1.525 Radius of curvature of entrance surface 8 3.675 mm Radius of curvature of exit surface 9 -3. 675 mm.
【００３３】次に、このときのビームスポット径（１／
ｅ2径）のデータを示す。なお、図７に示すように、結
像素子アレイ１２の結像素子は配列方向に０．６ｍｍピ
ッチで複数個配列されている。また、物体高さＨは、Ｈ
＝０．０とＨ＝０．３の２箇所であり、Ｈ＝０．０は、
ある結像素子１２ａにおける光軸上であり、Ｈ＝０．３
は、結像素子１２ａと、この結像素子１２ａと隣接する
結像素子１２ｂとのつなぎ目位置である。また、発光素
子アレイ１１は、前述の通り、６００ｄｐｉのＬＥＤア
レイを想定し、２０μｍ×２０μｍの面上の完全拡散光
源としている。ＬＥＤアレイのピッチは、２５．４／６
００×１０００＝４２．３μｍである。Next, the beam spot diameter (1/1 /
shows data e 2 diameter). As shown in FIG. 7, a plurality of imaging elements of the imaging element array 12 are arranged at a pitch of 0.6 mm in the arrangement direction. The object height H is H
= 0.0 and H = 0.3, where H = 0.0 is
On the optical axis of a certain imaging element 12a, H = 0.3
Is a joint position between the imaging element 12a and the imaging element 12b adjacent to the imaging element 12a. As described above, the light emitting element array 11 is assumed to be a 600 dpi LED array, and is a perfect diffusion light source on a 20 μm × 20 μm surface. LED array pitch is 25.4 / 6
00 × 1000 = 42.3 μm.
【００３４】＜ビームスポット径（１／ｅ2径）のデー
タ＞ （配列方向） （直交方向） Ｈ＝０．０ Ｈ＝０．３ Ｈ＝０．０ Ｈ＝０．３ ４２μｍ ４０μｍ ４０μｍ ３９μｍ<Data of Beam Spot Diameter (1 / e 2 Diameter)> (Array Direction) (Orthogonal Direction) H = 0.0 H = 0.3 H = 0.0 H = 0.3 42 μm 40 μm 40 μm 39 μm
【００３５】上記データに示すように、ビームスポット
径は、アレイ配列方向と、アレイ配列方向に対して直交
する方向の双方において、発光素子アレイ１１の発光素
子ピッチ（＝４２．３μｍ）よりも小さくなっている。
従って、画像上のトナー像を発光素子のピッチに近い像
に形成することができる。また、上記入射面８と上記出
射面９を非円弧形状に形成することにより、より小さい
ビームスポット径を得ることができる。As shown in the above data, the beam spot diameter is smaller than the light emitting element pitch (= 42.3 μm) of the light emitting element array 11 in both the array arrangement direction and the direction orthogonal to the array arrangement direction. Has become.
Therefore, a toner image on an image can be formed into an image close to the pitch of the light emitting elements. In addition, by forming the entrance surface 8 and the exit surface 9 in a non-arc shape, a smaller beam spot diameter can be obtained.
【００３６】また、上記光プリントヘッドは、光プリン
トヘッドからの光スポットを感光体上に照射することに
より潜像を形成し（露光）、その潜像にトナーを付着さ
せてトナー像を形成し（現像）、そのトナー像を転写紙
に転写し（転写）、圧力や熱によって転写紙に定着させ
る（定着）という電子写真プロセスによって画像を形成
する画像形成装置における露光ユニットとして用いるこ
とができる。The optical print head forms a latent image by irradiating a light spot from the optical print head onto a photosensitive member (exposure), and forms a toner image by attaching toner to the latent image. It can be used as an exposure unit in an image forming apparatus that forms an image by an electrophotographic process of (developing), transferring the toner image to transfer paper (transfer), and fixing the image on the transfer paper by pressure or heat (fixing).
【００３７】[0037]
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、複数個の
結像素子を配列した結像素子アレイにおいて、上記各結
像素子の配列ピッチを１ｍｍ以下にすると共に、上記各
結像素子が一体形成されているため、人間の目に感じる
ことのない目立ちにくい濃度ムラに抑制することができ
る。また、各結像素子が一体に形成されていることによ
り、局所的なばらつきの発生を防止することができ、組
み付け精度を高くすることができる。According to the first aspect of the present invention, in the imaging element array in which a plurality of imaging elements are arranged, the arrangement pitch of each of the imaging elements is set to 1 mm or less, and each of the imaging elements is arranged. Are formed integrally, it is possible to suppress inconspicuous density unevenness which is not perceived by human eyes. In addition, since the respective imaging elements are formed integrally, occurrence of local variation can be prevented, and assembling accuracy can be increased.
【００３８】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の発明において、上記各結像素子は光学的に等価であ
るため、加工時間を削減することができ、量産性を向上
させることができる。According to the second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, since each of the imaging elements is optically equivalent, processing time can be reduced and mass productivity can be improved. Can be.
【００３９】請求項３記載の発明によれば、請求項２記
載の発明において、上記各結像素子は配列方向に正立等
倍系であるため、光伝達効率を高め、より明るい結像系
を得ることができる。According to the third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, since each of the imaging elements is an erecting equal-magnification system in the arrangement direction, light transmission efficiency is increased, and a brighter imaging system is provided. Can be obtained.
【００４０】請求項４記載の発明によれば、請求項１、
２、または３記載の発明において、結像素子アレイは複
数個つなぎ合わされてなるため、加工時間を削減するこ
とができると共に、加工コストを低減させることができ
る。According to the invention described in claim 4, claim 1,
In the invention described in 2 or 3, since a plurality of imaging element arrays are connected, processing time can be reduced and processing cost can be reduced.
【００４１】請求項５記載の発明によれば、請求項１ま
たは４記載の発明において、結像素子アレイが樹脂で形
成されているため、コストを低減させることができると
共に、量産性を向上させることができる。According to the fifth aspect of the invention, in the first or fourth aspect of the invention, since the imaging element array is formed of a resin, the cost can be reduced and the mass productivity is improved. be able to.
【００４２】請求項７記載の発明によれば、請求項６記
載の発明において、各発光素子からの光束は、結像素子
アレイを構成する各結像素子のうち、少なくとも２つ以
上の結像素子を介して被走査面上に集光するため、より
明るい光学系を得ることができ、各結像素子および結像
素子アレイの結像性能を向上させることができる。According to the seventh aspect of the present invention, in the sixth aspect of the invention, the light flux from each light emitting element is at least two or more of the image forming elements among the image forming elements constituting the image forming element array. Since the light is condensed on the surface to be scanned through the element, a brighter optical system can be obtained, and the imaging performance of each imaging element and the imaging element array can be improved.
【００４３】請求項８記載の発明によれば、請求項７記
載の発明において、発光素子アレイと結像素子アレイの
間、結像素子アレイと被走査面の間のうち、少なくとも
一方の間に、結像素子アレイの配列ピッチに対応するよ
うに開口アレイが設けられているため、結像素子の加工
性を悪くせず、良好なビーム整形を得ることができる。According to the invention of claim 8, in the invention of claim 7, between at least one of between the light emitting element array and the imaging element array and between the imaging element array and the surface to be scanned. Since the aperture array is provided so as to correspond to the arrangement pitch of the imaging element array, good beam shaping can be obtained without deteriorating the workability of the imaging element.
【００４４】請求項９記載の発明によれば、請求項８記
載の発明において、ビームスポット径は、発光素子ピッ
チよりも小さいため、画像上のトナー像を発光素子のピ
ッチに近い像に形成することができる。According to the ninth aspect of the present invention, in the eighth aspect of the invention, since the beam spot diameter is smaller than the light emitting element pitch, a toner image on an image is formed into an image close to the light emitting element pitch. be able to.
【図１】本発明の実施の形態を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of the present invention.
【図２】上記実施の形態における結像素子アレイの
（ａ）はアレイ配列直交方向から見た等価光学系図、
（ｂ）はアレイ配列方向から見た等価光学系図である。FIG. 2A is an equivalent optical system diagram viewed from a direction orthogonal to the array arrangement,
(B) is an equivalent optical system diagram viewed from the array arrangement direction.
【図３】上記実施の形態に対する比較例の等価光学系図
である。FIG. 3 is an equivalent optical system diagram of a comparative example with respect to the above embodiment.
【図４】上記実施の形態の等価光学系図である。FIG. 4 is an equivalent optical system diagram of the embodiment.
【図５】上記実施の形態における結像素子アレイのアレ
イ配列直交方向から見た正面図である。FIG. 5 is a front view of the imaging element array according to the embodiment as viewed from a direction orthogonal to the array arrangement.
【図６】別の実施の形態を示す側面図である。FIG. 6 is a side view showing another embodiment.
【図７】上記実施の形態の結像素子アレイを示す光学配
置図である。FIG. 7 is an optical layout diagram showing the imaging element array of the embodiment.
１ 結像素子アレイ ２ 発光素子アレイ ３ 感光体 ４ レンズ ４ａ 入射面 ４ｂ 出射面 ５ プリズム面 ６ 結像素子アレイ ７ 結像素子アレイ ８ 入射面 ９ 出射面 １０ 全反射面 １１ 発光素子アレイ １２ ルーフプリズムレンズアレイ １２ａ 結像素子 １２ｂ 結像素子 Reference Signs List 1 imaging element array 2 light emitting element array 3 photoreceptor 4 lens 4a incident surface 4b emission surface 5 prism surface 6 imaging element array 7 imaging element array 8 incidence surface 9 emission surface 10 total reflection surface 11 light emitting element array 12 roof prism Lens array 12a Imaging element 12b Imaging element
Claims (10)
レイにおいて、 上記各結像素子の配列ピッチを１ｍｍ以下にすると共
に、上記各結像素子が一体形成されていることを特徴と
する結像素子アレイ。1. An imaging element array in which a plurality of imaging elements are arranged, wherein the arrangement pitch of each of the imaging elements is 1 mm or less, and each of the imaging elements is integrally formed. Imaging element array.
とを特徴とする請求項１記載の結像素子アレイ。2. The imaging element array according to claim 1, wherein each of said imaging elements is optically equivalent.
であることを特徴とする請求項２記載の結像素子アレ
イ。3. The imaging element array according to claim 2, wherein each of said imaging elements is an erecting unit-size system in the arrangement direction.
てなることを特徴とする請求項１、２、または３記載の
結像素子アレイ。4. The imaging element array according to claim 1, wherein a plurality of the imaging element arrays are connected.
請求項１または４記載の結像素子アレイ。5. The imaging element array according to claim 1, wherein the imaging element array is formed of a resin.
結像素子アレイと、発光素子アレイとを有してなり、 上記結像素子アレイは、上記発光素子アレイを構成する
各発光素子からの光束を被走査面上に光スポットとして
形成することを特徴とする光プリントヘッド。6. An imaging element array according to claim 1, 2, 3, 4, or 5, and a light-emitting element array, wherein the imaging element array comprises each of the light-emitting element arrays. An optical print head, wherein a light beam from a light emitting element is formed as a light spot on a surface to be scanned.
イを構成する各結像素子のうち、少なくとも２つ以上の
結像素子を介して被走査面上に集光することを特徴とす
る請求項６記載の光プリントヘッド。7. A light beam from each light emitting element is condensed on a surface to be scanned via at least two or more imaging elements among the imaging elements constituting an imaging element array. The optical print head according to claim 6.
結像素子アレイと被走査面の間のうち、少なくとも一方
の間に、結像素子アレイの配列ピッチに対応するように
開口アレイが設けられていることを特徴とする請求項７
記載の光プリントヘッド。8. A method according to claim 1, further comprising the step of:
8. An aperture array is provided between at least one of the imaging element array and the surface to be scanned so as to correspond to an arrangement pitch of the imaging element array.
An optical printhead as described.
りも小さいことを特徴とする請求項８記載の光プリント
ヘッド。9. The optical print head according to claim 8, wherein the beam spot diameter is smaller than the light emitting element pitch.
する画像形成装置において、 請求項６、７、８、または９記載の光プリントヘッドを
露光ユニットとして用いたことを特徴とする画像形成装
置。10. An image forming apparatus for forming an image by an electrophotographic process, wherein the optical print head according to claim 6, 7, 8 or 9 is used as an exposure unit.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28746098A JP2000108405A (en) | 1998-10-09 | 1998-10-09 | Imaging element array, optical print head and imaging system employing it |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28746098A JP2000108405A (en) | 1998-10-09 | 1998-10-09 | Imaging element array, optical print head and imaging system employing it |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000108405A true JP2000108405A (en) | 2000-04-18 |
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ID=17717630
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28746098A Pending JP2000108405A (en) | 1998-10-09 | 1998-10-09 | Imaging element array, optical print head and imaging system employing it |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000108405A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003025625A (en) * | 2001-07-16 | 2003-01-29 | Ricoh Co Ltd | Optical printing head and imaging apparatus |
| US9174459B2 (en) | 2013-03-13 | 2015-11-03 | Ricoh Company, Ltd. | Imaging system, writing head, and image forming apparatus |
| US9482982B2 (en) | 2012-07-20 | 2016-11-01 | Ricoh Company, Ltd. | Imaging system, print head, image forming apparatus, and image scanner |
-
1998
- 1998-10-09 JP JP28746098A patent/JP2000108405A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003025625A (en) * | 2001-07-16 | 2003-01-29 | Ricoh Co Ltd | Optical printing head and imaging apparatus |
| US9482982B2 (en) | 2012-07-20 | 2016-11-01 | Ricoh Company, Ltd. | Imaging system, print head, image forming apparatus, and image scanner |
| US9174459B2 (en) | 2013-03-13 | 2015-11-03 | Ricoh Company, Ltd. | Imaging system, writing head, and image forming apparatus |
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