JP2000249978A - Image-formation element array, and optical printing head and image forming device using the same - Google Patents

Image-formation element array, and optical printing head and image forming device using the same

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JP2000249978A
JP2000249978A JP11055214A JP5521499A JP2000249978A JP 2000249978 A JP2000249978 A JP 2000249978A JP 11055214 A JP11055214 A JP 11055214A JP 5521499 A JP5521499 A JP 5521499A JP 2000249978 A JP2000249978 A JP 2000249978A
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JP
Japan
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element array
imaging element
image
imaging
light
Prior art date
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Application number
JP11055214A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koji Masuda
浩二 増田
Hiroshi Koizumi
小泉  博
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Priority to US09/507,516 priority patent/US6496214B1/en
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Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image-formation element array capable of improving image-formation performance and obtaining an excellent image, and an optical printing head and an image forming device using the same. SOLUTION: In this image-formation element array 1 where plural equivalent image-formation elements are integrally arrayed, the image-formation element is provided with an incident surface 1a positioned on an incident side, an emitting surface 1b positioned on an emitting side, and two total reflection surfaces 1c which are paired for guiding luminous flux from the surface 1a to the emitting side. The surfaces 1a and 1b have aspherical shape and the arraying pitch of the image-formation element is set to <=1 mm.

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、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
された光束を光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 an optical deflector and a light spot is formed by a scanning image forming lens. This is a solid-state scanning method in which a light beam emitted from an element array light source is formed into 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、光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 no mechanical driving parts such as an optical deflector are required.

【0004】上記固体走査方式に用いられる結像素子ア
レイは、主に、屈折率分布型レンズアレイと、特開平6
−344598号公報記載のようなレンズアレイと、特
開平5−232400号公報記載のようなインプリズム
レンズアレイあるいはルーフミラーレンズアレイの3種
類に分類することができる。
[0004] The imaging element array used in the solid-state scanning method is mainly composed of a gradient index lens array,
The lens array can be classified into three types: a lens array as described in JP-A-344598, an in-prism lens array or a roof mirror lens array as described in JP-A-5-232400.

【0005】しかしながら、上記結像素子アレイは、上
記分類ごとにそれぞれ次のような光学上の問題を有して
いる。上記屈折率分布型レンズアレイは、個々の屈折率
分布型レンズを束ねて一つ一つを接着剤等で固着されて
いるものであるため、個々のレンズの光軸がずれやす
く、焦点がばらつきやすいという問題がある。
However, the imaging element arrays have the following optical problems for each of the above classifications. Since the refractive index distribution type lens array is formed by bundling the individual refractive index distribution type lenses and fixing each one with an adhesive or the like, the optical axes of the individual lenses are easily shifted, and the focal points vary. There is a problem that it is easy.

【0006】特開平6−344598号公報記載のよう
なレンズアレイは、配列方向に正立系をなしていないた
めに、レンズごとに遮蔽構造を設ける必要があり、その
ため、光の伝達効率が低くなってしまうと共に、光量ム
ラが大きいという問題がある。
In the lens array described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-344598, since an erecting system is not formed in the arrangement direction, it is necessary to provide a shielding structure for each lens, so that light transmission efficiency is low. In addition, there is a problem that the light amount unevenness is large.

【0007】特開平5−232400号公報記載のよう
なインプリズムレンズアレイは、レンズ面が球面である
ため、書込装置を構成する上で充分な光学性能を得るこ
とができないという問題がある。特に、ビームスポット
径のばらつきが大きくなってしまうという問題がある。
The in-prism lens array described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-232400 has a problem that, since the lens surface is spherical, sufficient optical performance cannot be obtained in configuring a writing device. In particular, there is a problem that the variation of the beam spot diameter becomes large.

【0008】そこで、本願出願人は、入射面と出射面と
2つ一対の全反射面とを有する結像素子を複数個一体的
に配列し、かつ、入射面と出射面を非球面形状にするこ
とにより、小径かつ安定した光スポットを得ることがで
きると共に、書込装置を構成する上で充分な光学性能を
得ることができる結像素子アレイについて先に出願し
た。特願平10−282295号公報記載のものがそれ
である。
Therefore, the applicant of the present application has arranged a plurality of imaging elements each having an entrance surface, an exit surface, and two pairs of total reflection surfaces integrally, and has an incident surface and an exit surface in an aspherical shape. By applying the method, an image forming element array capable of obtaining a small-diameter and stable light spot and obtaining sufficient optical performance for forming a writing apparatus has been filed earlier. That is described in Japanese Patent Application No. 10-282295.

【0009】一方、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。
On the other hand, 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.

【0010】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
チが略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。
In addition, the above-described 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. Also, the arrangement pitch of the imaging elements is approximately 1 to 5 mm (lower frequency region 1 cycle / mm or less)
It is known that the density unevenness that occurs when is set to is the area where humans feel most sensitive.

【0011】そこで、本願出願人は、結像素子アレイを
構成する結像素子の配列ピッチを1mm以下とすること
により、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
像素子アレイについて先に出願した。特願平10−28
7460号公報記載のものがそれである。
The applicant of the present invention has reduced the unevenness in density locally and the unevenness in periodicity by reducing the arrangement pitch of the imaging elements constituting the imaging element array to 1 mm or less. Has been filed for an imaging element array capable of obtaining good images. Japanese Patent Application No. 10-28
This is the one described in JP 7460.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】前述のように、上記特
願平10−282295号公報記載のものは、入射面と
出射面と2つ一対の全反射面とを有する結像素子を複数
個一体的に配列し、かつ、入射面と出射面を非球面形状
にしているため、特開平6−344598号公報記載の
ようなレンズアレイや、特開平5−232400号公報
記載のようなインプリズムレンズアレイあるいはルーフ
ミラーレンズアレイなどの前記問題点を解消することは
できるが、さらに改良する余地もある。
As described above, the device disclosed in Japanese Patent Application No. 10-282295 has a plurality of imaging elements each having an entrance surface, an exit surface, and a pair of two total reflection surfaces. Since they are arranged integrally and the entrance surface and the exit surface are aspherical, a lens array as described in JP-A-6-344598 or an in-prism as described in JP-A-5-232400 is disclosed. Although the above problems with the lens array or the roof mirror lens array can be solved, there is still room for improvement.

【0013】すなわち、特願平10−282295号公
報記載のものは、結像素子アレイを構成している結像素
子の配列ピッチが1.8mmであるため、上記特願平1
0−287460号公報記載の発明のように局所的に発
生する濃度ムラや、周期的に発生する濃度ムラを低減す
ることは困難である。また、上記特願平10−2822
95号公報記載のものは、図12に示すように、入射面
と出射面の非球面形状の、球面形状に対するズレは極値
を有しており、その非球面形状は複雑であった。
That is, in the device disclosed in Japanese Patent Application No. 10-282295, the arrangement pitch of the imaging elements constituting the imaging element array is 1.8 mm.
It is difficult to reduce locally generated density unevenness and periodically generated density unevenness as in the invention described in Japanese Patent Application No. 0-287460. In addition, the above-mentioned Japanese Patent Application No. Hei 10-2822
In the device disclosed in Japanese Patent Publication No. 95, as shown in FIG. 12, the deviation of the aspherical surface between the incident surface and the outgoing surface from the spherical shape has an extreme value, and the aspherical shape is complicated.

【0014】本発明は、本願出願人が先に出願した特願
平10−282295号公報記載の発明をさらに改良し
たものであり、入射面と出射面と2つ一対の全反射面と
を有する結像素子を複数個一体的に配列し、かつ、入射
面と出射面を非球面形状にし、さらに、結像素子の配列
ピッチを1mm以下に設定することにより、より結像性
能を向上させ、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、入射面と出射面を単調な非球面形状にすることによ
り、加工性および量産性を向上させ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。
The present invention is a further improvement of the invention described in Japanese Patent Application No. 10-282295 previously filed by the applicant of the present invention, which has an entrance surface, an exit surface and a pair of two total reflection surfaces. A plurality of imaging elements are integrally arranged, and the incident surface and the emission surface are aspherical, and further, by setting the arrangement pitch of the imaging elements to 1 mm or less, the imaging performance is further improved, It is an object of the present invention to provide an imaging element array capable of obtaining a good image, an optical print head using the same, and an image forming apparatus. Further, the present invention provides an imaging element array capable of improving workability and mass productivity by making the entrance surface and the exit surface into monotonous aspherical shapes, an optical print head using the same, and an image forming apparatus. The purpose is to provide.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
等価な結像素子を複数個一体的に配列した結像素子アレ
イであって、上記各結像素子は、入射側に位置する入射
面と、出射側に位置する出射面と、入射面からの光束を
出射側に導くための2つ一対の全反射面とを有し、上記
入射面と出射面は非球面形状であり、各結像素子の配列
ピッチを1mm以下とすることを特徴とする。
According to the first aspect of the present invention,
An imaging element array in which a plurality of equivalent imaging elements are integrally arranged, wherein each of the imaging elements has an entrance surface located on an incident side, an exit surface located on an exit side, and It has two pairs of total reflection surfaces for guiding the light beam to the emission side, the incident surface and the emission surface are aspherical, and the arrangement pitch of each imaging element is 1 mm or less. .

【0016】請求項2記載の発明は、請求項1記載の発
明において、レンズ高さをH、近軸曲率半径をR、円錐
定数をK、定数をA、B、C、Dとするとき、非球面形
状X ASP(H)は、XASP(H)=H2/[R+R√{1
−(1+K)(H/R)2}]+AH4+BH6+CH8
DH10+・・・ を満足し、球面形状XSPH(H)は、 XSPH(H)=H2/[R+R√{1−(H/R)2}] を満足し、上記非球面形状XASP(H)の球面形状XSPH
(H)に対するずれΔ(H)をΔ(H)=XASP(H)
−XSPH(H)とするとき、レンズ高さHが大きくなる
につれて上記ずれΔ(H)が単調に減少するように非球
面形状XASP(H)が設定されていることを特徴とす
る。
The invention according to claim 2 provides the invention according to claim 1.
In the light, the lens height is H, the paraxial radius of curvature is R, and the cone is
When the constant is K and the constants are A, B, C, and D, the aspheric surface
State X ASP(H) is XASP(H) = HTwo/ [R + R√ {1
-(1 + K) (H / R)Two}] + AHFour+ BH6+ CH8+
DHTen+ ... satisfied, spherical shape XSPH(H) is XSPH(H) = HTwo/ [R + R√ {1- (H / R)Two}], And the above-mentioned aspherical shape XASP(H) spherical shape XSPH
Δ (H) = XASP(H)
-XSPH(H), the lens height H becomes large
So that the deviation Δ (H) decreases monotonically as
Surface shape XASP(H) is set.
You.

【0017】請求項3記載の発明は、請求項2記載の発
明において、上記入射面と上記出射面は同一の非球面形
状であり、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, the entrance surface and the exit surface have the same aspherical shape, and each imaging element is an erecting unit in the arrangement direction. It is characterized by the following.

【0018】請求項4記載の発明は、請求項3記載の発
明において、入射光軸と出射光軸とがなす角度は、90
度以上であることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the invention, the angle formed by the incident optical axis and the outgoing optical axis is 90 degrees.
Degrees or more.

【0019】請求項5記載の発明は、請求項1、2、
3、または4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、上記発光素子アレイを構成する各発光
素子からの光束は、上記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
被走査面上に光スポットを形成することを特徴とする光
プリントヘッドに関する。
The invention according to claim 5 is the invention according to claims 1, 2,
5. An imaging element array according to 3 or 4, and a light-emitting element array, and a light beam from each light-emitting element constituting the light-emitting element array emits light of each imaging element constituting the imaging element array. The present invention relates to an optical print head that forms a light spot on a surface to be scanned via at least two or more imaging elements.

【0020】請求項6記載の発明は、請求項5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
口手段が設けられていることを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect of the present invention, an image is formed 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. An opening means is provided so as to correspond to the arrangement pitch of the image element array.

【0021】請求項7記載の発明は、請求項6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 seventh aspect of the present invention, in the sixth aspect, the beam spot diameter is smaller than the light emitting element pitch.

【0022】請求項8記載の発明は、画像を形成する画
像形成装置において、請求項5、6、または7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に関する。
An eighth aspect of the present invention relates to an image forming apparatus for forming an image, wherein the optical print head according to the fifth, sixth or seventh aspect is used as an exposure unit.

【0023】[0023]

【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ないし図3に示すように、結像素子アレイ1
は、発光素子アレイ2の各発光素子からの光束を感光体
3の被走査面上に光スポットとして結像するためのもの
であり、発光素子アレイ2側である入射側に位置する入
射面1a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1bと、入射面1aからの光束を出射側に導
くための略直角をなす二つ一対の全反射面1cとが一体
的に形成された等価な結像素子が複数個一体的に配列さ
れたものであり、結像素子の配列方向に正立等倍系をな
しているものである。
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. As shown in FIGS. 1 to 3, the imaging element array 1
Is for imaging a light beam from each light emitting element of the light emitting element array 2 as a light spot on the surface to be scanned of the photoconductor 3, and the incident surface 1 a located on the incident side which is the light emitting element array 2 side And an emission surface 1b located on the emission side, which is the surface to be scanned of the photoconductor 3, and a pair of total reflection surfaces 1c that form a substantially right angle for guiding the light flux from the incidence surface 1a to the emission side. A plurality of equivalently formed imaging elements are integrally arranged and form an erecting unit-size system in the arrangement direction of the imaging elements.

【0024】上記二つ一対の全反射面1cは、互いに9
0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。また、結像素子の入射面1aと出射面1bの境
界部分、および結像素子の入射面1aと出射面1bの各
縁部であって、結像素子の配列方向に平行な縁部には、
補強および組み付け時の位置精度を高めるための棒状の
リブ部1dが一体に形成されている。なお、図1に示す
リブ部1dの形状は1例である。また、入射光軸と出射
光軸とがなす角度は、略90度となっている。
The two pairs of total reflection surfaces 1c are 9
The roof prism forms an angle of 0 degrees, does not act on an image, and is inclined at 45 degrees with respect to the incident optical axis. In addition, a boundary portion between the entrance surface 1a and the exit surface 1b of the imaging element, and each edge of the entrance surface 1a and the exit surface 1b of the imaging device, which are parallel to the arrangement direction of the imaging device. ,
A rod-shaped rib portion 1d for enhancing positional accuracy during reinforcement and assembly is integrally formed. The shape of the rib 1d shown in FIG. 1 is an example. The angle between the incident optical axis and the outgoing optical axis is approximately 90 degrees.

【0025】なお、図1ないし図3に示す結像素子アレ
イ1は、ルーフプリズムレンズアレイと入射側のレンズ
アレイと出射側のレンズアレイとを一体成形してなるル
ーフプリズムレンズアレイ(RPLA)が用いられてい
る。
The imaging element array 1 shown in FIGS. 1 to 3 has a roof prism lens array (RPLA) formed integrally with a roof prism lens array, an entrance lens array, and an exit lens array. Used.

【0026】上記結像素子アレイ1は、上述のように結
像素子の配列方向に正立等倍系となっている。すなわ
ち、入射面1aと出射面1bが同一の非球面形状で形成
され、光学的に等価であり、上記発光素子アレイ2の発
光素子面の物点から結像素子アレイ1の入射面1aまで
の距離と、結像素子アレイ1の出射面1bから感光体3
の被走査面の像点までの距離が等しくなっている。従っ
て、歪曲収差をゼロにすることができると共に、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。入
射面1aと出射面1bの非球面形状の具体的な説明につ
いては後述する。
As described above, the imaging element array 1 is an erecting equal-magnification system in the arrangement direction of the imaging elements. That is, the entrance surface 1a and the exit surface 1b are formed in the same aspherical shape, are optically equivalent, and extend from the object point of the light emitting element surface of the light emitting element array 2 to the incident surface 1a of the imaging element array 1. The distance and the distance from the exit surface 1b of the imaging element array 1 to the photoconductor 3
Are equal to the image point on the surface to be scanned. Accordingly, the distortion can be reduced to zero, the light transmission efficiency can be increased, and a brighter imaging system can be obtained. The specific description of the aspherical shape of the entrance surface 1a and the exit surface 1b will be described later.

【0027】上記発光素子アレイ2の発光素子面の1点
から出射した光束は、結像素子アレイ1の入射面1aに
入射し、二つ一対の全反射面1cで順に反射され、出射
面1bから出射して感光体3の被走査面上に至る。入射
面1aと出射面1b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の被走査面上の1
点に結ばれる。このようにして上記発光素子アレイ2に
配列されている多数の発光素子面の像が感光体3の被走
査面上においてライン状に結ばれる。このライン方向が
主走査方向であり、感光体3を回転させて副走査を行い
ながら発光素子アレイ2に配列されている多数の発光素
子のオン・オフを制御することにより、被走査面に画像
を形成することができる。
A light beam emitted from one point on the light emitting element surface of the light emitting element array 2 enters the incident surface 1a of the imaging element array 1, is reflected by two pairs of total reflection surfaces 1c in order, and is emitted from the light emitting surface 1b. And reaches the scanning surface of the photoconductor 3. By the image forming action of the entrance surface 1a and the exit surface 1b, an image of one point on the light emitting element surface is changed to one image on the surface to be scanned of the photoconductor 3 corresponding thereto.
Tied to a point. In this manner, the images of a large number of light emitting element surfaces arranged in the light emitting element array 2 are formed in a line on the scanned surface of the photoconductor 3. This line direction is the main scanning direction. By controlling the on / off of a large number of light emitting elements arranged in the light emitting element array 2 while rotating the photosensitive member 3 and performing sub scanning, an image is formed on the surface to be scanned. Can be formed.

【0028】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以下となるよ
うに設定されている。従来の技術の欄で述べたように、
結像素子の配列ピッチが略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 each imaging element is 1 mm or less as shown in FIG. As mentioned in the background section,
Density unevenness that occurs when the array pitch of the imaging elements is set to approximately 1 to 5 mm (low-frequency region 1 cycle / mm or less) is a region where humans feel most sensitive. Therefore, by setting the arrangement pitch of each imaging element to 1 mm or less and shifting the arrangement pitch from a region where human beings are most sensitive, even if periodic density unevenness occurs, it is not noticeable to human eyes. Density unevenness 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.

【0029】上記結像素子アレイ1は、上述のように、
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た
め、組み付け誤差により各結像素子の光軸ずれが発生す
るなど、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。
As described above, the imaging element array 1 has
Each imaging element is formed integrally. An equal-magnification imaging element array such as a gradient-index lens array is formed by arranging respective imaging elements in the array arrangement direction and connecting the respective imaging elements by bonding or the like. There is a problem that local variations are apt to occur, such as an optical axis shift of each imaging element due to an error, and the assembling accuracy is lowered. In this way, the imaging elements are integrally formed. Thus, occurrence of local variation can be prevented, and assembling accuracy can be increased.

【0030】また、図示はしていないが、発光素子アレ
イ2と結像素子アレイ1の間、結像素子アレイ1と感光
体3の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1の配列ピッチに対応するように、開口手
段としての開口アレイが設けられている。開口アレイ
は、主としてフレア光を除去するためのものであるが、
ビームの整形の役割も兼ね備えている。
Although not shown, an image is formed between at least one of between the light emitting element array 2 and the imaging element array 1 and between the imaging element array 1 and the surface to be scanned of the photosensitive member 3. An aperture array as aperture means is provided so as to correspond to the arrangement pitch of the image element array 1. The aperture array is mainly for removing flare light,
It also has the role of beam shaping.

【0031】上記開口アレイの各開口は、例えば、図4
に示すように、結像素子アレイ1の配列方向の幅よりも
上記配列方向と直交する方向の幅の方が長い矩形形状に
形成することができ、各開口の中心と各レンズの光軸を
一致させて設けられている。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。
Each of the apertures of the aperture array is, for example, as shown in FIG.
As shown in the figure, the width of the imaging element array 1 in the direction orthogonal to the arrangement direction can be formed in a rectangular shape that is longer than the width in the arrangement direction, and the center of each aperture and the optical axis of each lens can be defined. They are provided to match. 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】次に、上記入射面1aと出射面1bの非球
面形状について説明する。上記入射面1aと上記出射面
1bの非球面形状XASP(H)は、 XASP(H)=H2/[R+R√{1−(1+K)(H/
R)2}]+AH4+BH6+CH8+DH10+・・・ ただし、H:レンズ高さ,R:近軸曲率半径,K:円錐
定数,A、B、C、D:定数 を満足するように形成されている。
Next, the aspherical shapes of the entrance surface 1a and the exit surface 1b will be described. The aspherical shape X ASP (H) of the entrance surface 1a and the exit surface 1b is given by: X ASP (H) = H 2 / [R + R√ {1− (1 + K) (H /
R) 2 }] + AH 4 + BH 6 + CH 8 + DH 10 +... Where H: lens height, R: paraxial radius of curvature, K: conical constant, A, B, C, D: constant Is formed.

【0033】ここで、球面形状XSPH(H)を、 XSPH(H)=H2/[R+R√{1−(H/R)2}] とし、上記非球面形状XASP(H)の球面形状X
SPH(H)に対するずれΔ(H)を Δ(H)=XASP(H)−XSPH(H) とするとき、レンズ高さHが大きくなるにつれて上記ず
れΔ(H)が単調に減少するように非球面形状X
ASP(H)が設定されている。上記ずれΔ(H)は、よ
り具体的には、図13に示すように、あるレンズ高さH
のときの球面形状XSPH(H)と非球面形状XASP(H)
の差である。
Here, the spherical shape X SPH (H) is expressed as X SPH (H) = H 2 / [R + R {1- (H / R) 2 }], and the aspherical shape X ASP (H) Spherical shape X
When the deviation Δ (H) with respect to SPH (H) is Δ (H) = X ASP (H) −X SPH (H), the deviation Δ (H) monotonously decreases as the lens height H increases. Aspherical shape X
ASP (H) is set. More specifically, the shift Δ (H) is determined by a certain lens height H, as shown in FIG.
Spherical shape X SPH (H) and aspherical shape X ASP (H)
Is the difference.

【0034】以下、具体的な光学データを挙げて説明す
る。なお、図3に示すように、上記発光素子アレイ2の
発光素子面の物点から結像素子アレイ1の入射面1aま
での距離をL1、結像素子アレイ1の出射面1bから感
光体3の被走査面の像点までの距離をL2、入射面1a
から二つ一対の全反射面1cまでの光軸上の距離をD
1、二つ一対の全反射面1cから出射面1bまでの光軸
上の距離をD2とする。
Hereinafter, a description will be given with specific optical data. As shown in FIG. 3, the distance from the object point on the light emitting element surface of the light emitting element array 2 to the incident surface 1a of the imaging element array 1 is L1, and the distance from the emission surface 1b of the imaging element array 1 to the photosensitive member 3 is L1. L2, the distance to the image point on the surface to be scanned
Is the distance on the optical axis from the pair of total reflection surfaces 1c to D
The distance on the optical axis from the pair of total reflection surfaces 1c and the exit surface 1b is D2.

【0035】(単位:mm) L1=L2=9.0 D1=D2=1.6 屈折率=1.525配列ピッチ=0.9 (入射面1aの非球面形状) R=4.721 K=14.2887 A=−2.2693E−2 B=0.0 C=0.0 D=0.0 (出射面1bの非球面形状) R=−4.721 K=14.2887 A=2.2693E−2 B=0.0 C=0.0 D=0.0(Unit: mm) L1 = L2 = 9.0 D1 = D2 = 1.6 Refractive index = 1.525 Array pitch = 0.9 (Aspherical shape of incident surface 1a) R = 4.721 K = 14.28887 A = -2.2693E-2 B = 0.0 C = 0.0 D = 0.0 (Aspherical shape of exit surface 1b) ) R = −4.721 K = 14.2888 A = 2.2693E−2 B = 0.0 C = 0.0 D = 0.0

【0036】次に、このときのビームスポット径(1/
2径)のデータを示す。なお、図5に示すように、レ
ンズ高さHは、H=0.0とH=0.45の2箇所であ
り、H=0.0は、ある結像素子10における光軸上で
あり、H=0.45は、結像素子10と、この結像素子
10と隣接する結像素子11とのつなぎ目位置である。
また、結像素子アレイ1の結像素子は、前述の通り、配
列方向に0.9mmピッチで複数個一体的に配列されて
いる。また、符号5は、平板状に形成された開口アレイ
を示している。また、発光素子アレイ2は、600dp
iのLEDアレイを想定し、20μm×20μmの面状
の完全拡散光源としている。
Next, the beam spot diameter (1/1 /
shows data e 2 diameter). As shown in FIG. 5, the lens height H is at two locations, H = 0.0 and H = 0.45, and H = 0.0 is on the optical axis of a certain imaging element 10. , H = 0.45 is a joint position between the imaging element 10 and the imaging element 11 adjacent to the imaging element 10.
As described above, a plurality of imaging elements of the imaging element array 1 are integrally arranged at a pitch of 0.9 mm in the arrangement direction. Reference numeral 5 denotes an aperture array formed in a flat plate shape. Further, the light emitting element array 2 has a capacity of 600 dp.
Assuming an i-th LED array, a 20 μm × 20 μm planar perfect diffusion light source is used.

【0037】 <ビームスポット径(1/e2径)のデータ> (配列方向) (配列直交方向) H=0.0 H=0.45 H=0.0 H=0.45 29μm 30μm 30μm 30μm<Data of Beam Spot Diameter (1 / e 2 Diameter)> (array direction) (array orthogonal direction) H = 0.0 H = 0.45 H = 0.0 H = 0.45 29 μm 30 μm 30 μm 30 μm

【0038】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略同じ値になっていると共に、
2箇所のレンズ高さにおいても略同じ値になっている。
また、ビームスポット径も発光素子ピッチ(42.3μ
m)よりかなり小さくなっている。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
きると共に、安定し、かつ小径な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 has substantially the same value in both the array arrangement direction and the direction orthogonal to the array arrangement direction.
The values are almost the same at the two lens heights.
In addition, the beam spot diameter also depends on the light emitting element pitch (42.3μ).
m). Therefore, the toner image on the image can be formed into an image close to the pitch of the light emitting elements, and a stable and small beam spot diameter can be obtained.

【0039】また、図6には、このときの球面収差を示
している。図6に示すように、相対レンズ高さ位置に拘
わらず、球面収差が小さくなっているのがわかる。これ
からわかるように、入射面1aと出射面1bを非球面形
状にすることにより、入射面と出射面がともに球面に形
成されたものに比べて、球面収差をレンズ高さ位置に拘
わらず一定して低く抑えることができ、もって、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。
FIG. 6 shows the spherical aberration at this time. As shown in FIG. 6, it can be seen that the spherical aberration is reduced regardless of the relative lens height position. As can be seen, by making the entrance surface 1a and the exit surface 1b aspherical, the spherical aberration is kept constant irrespective of the lens height position, as compared with the case where both the entrance surface and the exit surface are formed spherical. Thus, the imaging performance of each imaging element and the imaging element array can be improved.

【0040】また、図7には、このときの非球面形状X
ASP(H)の球面形状XSPH(H)に対するずれΔ(H)
を示している。このずれΔ(H)は、前述のように、球
面形状XSPH(H)を、 XSPH(H)=H2/[R+R√{1−(H/R)2}] としたとき、Δ(H)=XASP(H)−XSPH(H)で表
すことができる。
FIG. 7 shows the aspherical shape X at this time.
Deviation Δ (H) of ASP (H) with respect to spherical shape X SPH (H)
Is shown. As described above, this deviation Δ (H) is, when the spherical shape X SPH (H) is expressed as X SPH (H) = H 2 / [R + R {1− (H / R) 2 }], (H) = X ASP (H) −X SPH (H)

【0041】図7に示すように、レンズ高さHが大きく
なるにつれて上記ずれΔ(H)は、単調に減少している
のがわかる。すなわち、非球面形状XASP(H)が、レ
ンズ高さHが大きくなるにつれて上記ずれΔ(H)が単
調に減少するように設定されている。このように、入射
面1aと出射面1bを単調な非球面形状にすることによ
り、図12に示すように入射面と出射面の非球面形状の
球面形状に対するズレが極値を有するものに比べて、結
像素子アレイの加工性および量産性を向上させることが
できる。
As shown in FIG. 7, it can be seen that the deviation Δ (H) monotonously decreases as the lens height H increases. That is, the aspherical shape X ASP (H) is set such that the deviation Δ (H) monotonously decreases as the lens height H increases. In this way, by making the entrance surface 1a and the exit surface 1b monotonous aspherical shapes, as shown in FIG. 12, the deviation of the entrance surface and the exit surface from the aspherical shape with respect to the spherical shape has an extreme value. Therefore, the workability and mass productivity of the imaging element array can be improved.

【0042】次に、別の具体例の光学データについて説
明する。なお、図3に示すように、上記発光素子アレイ
2の発光素子面の物点から結像素子アレイ1の入射面1
aまでの距離をL1、結像素子アレイ1の出射面1bか
ら感光体3の被走査面の像点までの距離をL2、入射面
1aから二つ一対の全反射面1cまでの光軸上の距離を
D1、二つ一対の全反射面1cから出射面1bまでの光
軸上の距離をD2とする。
Next, optical data of another specific example will be described. Note that, as shown in FIG. 3, the incident surface 1 of the imaging element array 1 is shifted from the object point of the light emitting element surface of the light emitting element array 2.
L1 is the distance from the exit surface 1b of the imaging element array 1 to the image point of the scanned surface of the photoreceptor 3 on the optical axis from the incident surface 1a to the pair of total reflection surfaces 1c. Is D1, and the distance on the optical axis from the pair of total reflection surfaces 1c to the emission surface 1b is D2.

【0043】(単位:mm) L1=L2=6.0 D1=D2=1.0 屈折率=1.525 配列ピッチ=0.6 (入射面1aの非球面形状) R=3.148 K=18.4257 A=−9.6487E−2 B=0.0 C=0.0 D=0.0 (出射面1bの非球面形状) R=−3.148 K=18.4257 A=9.6487E−2 B=0.0 C=0.0 D=0.0(Unit: mm) L1 = L2 = 6.0 D1 = D2 = 1.0 Refractive index = 1.525 Array pitch = 0.6 (Aspherical shape of entrance surface 1a) R = 3.148 K = 18.4257 A = -9.6487E-2 B = 0.0 C = 0.0 D = 0.0 (Aspherical shape of exit surface 1b) ) R = -3.148 K = 18.4257 A = 9.6487E-2 B = 0.0 C = 0.0 D = 0.0

【0044】次に、このときのビームスポット径(1/
2径)のデータを示す。なお、図8に示すように、レ
ンズ高さHは、H=0.0とH=0.30の2箇所であ
り、H=0.0は、ある結像素子10における光軸上で
あり、H=0.30は、結像素子10と、この結像素子
10と隣接する結像素子11とのつなぎ目位置である。
また、結像素子アレイ1の結像素子は、前述の通り、配
列方向に0.6mmピッチで複数個一体的に配列されて
いる。また、符号6は、遮蔽幅が広く形成された開口ア
レイを示している。また、発光素子アレイ2は、600
dpiのLEDアレイを想定し、20μm×20μmの
面状の完全拡散光源としている。
Next, the beam spot diameter (1/1 /
shows data e 2 diameter). As shown in FIG. 8, the lens height H is at two locations, H = 0.0 and H = 0.30, and H = 0.0 is on the optical axis of a certain imaging element 10. , H = 0.30 is the joint position between the imaging element 10 and the imaging element 11 adjacent to the imaging element 10.
As described above, a plurality of imaging elements of the imaging element array 1 are integrally arranged at a pitch of 0.6 mm in the arrangement direction. Reference numeral 6 denotes an aperture array having a wide shielding width. In addition, the light emitting element array 2
Assuming a LED array of dpi, a 20 μm × 20 μm planar perfect diffusion light source is used.

【0045】 <ビームスポット径(1/e2径)のデータ> (配列方向) (配列直交方向) H=0.0 H=0.30 H=0.0 H=0.30 27μm 27μm 28μm 29μm<Data of Beam Spot Diameter (1 / e 2 Diameter)> (array direction) (array orthogonal direction) H = 0.0 H = 0.30 H = 0.0 H = 0.30 27 μm 27 μm 28 μm 29 μm

【0046】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略同じ値になっていると共に、
2箇所のレンズ高さにおいても略同じ値になっている。
また、ビームスポット径も発光素子ピッチ(42.3μ
m)よりかなり小さくなっている。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
きると共に、安定し、かつ小径な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 has substantially the same value in both the array arrangement direction and the direction orthogonal to the array arrangement direction.
The values are almost the same at the two lens heights.
In addition, the beam spot diameter also depends on the light emitting element pitch (42.3μ).
m). Therefore, the toner image on the image can be formed into an image close to the pitch of the light emitting elements, and a stable and small beam spot diameter can be obtained.

【0047】また、図9には、このときの球面収差を示
している。図9に示すように、相対レンズ高さ位置に拘
わらず、球面収差が小さくなっているのがわかる。これ
からわかるように、入射面1aと出射面1bを非球面形
状にすることにより、入射面と出射面がともに球面に形
成されたものに比べて、球面収差をレンズ高さ位置に拘
わらず一定して低く抑えることができ、もって、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。
FIG. 9 shows the spherical aberration at this time. As shown in FIG. 9, it can be seen that the spherical aberration is reduced regardless of the relative lens height position. As can be seen, by making the entrance surface 1a and the exit surface 1b aspherical, the spherical aberration is kept constant irrespective of the lens height position, as compared with the case where both the entrance surface and the exit surface are formed spherical. Thus, the imaging performance of each imaging element and the imaging element array can be improved.

【0048】また、図10には、このときの非球面形状
ASP(H)の球面形状XSPH(H)に対するずれΔ
(H)を示している。このずれΔ(H)は、前述のよう
に、球面形状XSPH(H)を、 XSPH(H)=H2/[R+R√{1−(H/R)2}] としたとき、Δ(H)=XASP(H)−XSPH(H)で表
すことができる。
FIG. 10 shows the deviation Δ of the aspherical shape X ASP (H) from the spherical shape X SPH (H) at this time.
(H) is shown. As described above, this deviation Δ (H) is, when the spherical shape X SPH (H) is expressed as X SPH (H) = H 2 / [R + R {1− (H / R) 2 }], (H) = X ASP (H) −X SPH (H)

【0049】図10に示すように、レンズ高さHが大き
くなるにつれて上記ずれΔ(H)は、単調に減少してい
るのがわかる。すなわち、非球面形状XASP(H)が、
レンズ高さHが大きくなるにつれて上記ずれΔ(H)が
単調に減少するように設定されている。このように、入
射面1aと出射面1bを単調な非球面形状にすることに
より、図12に示すように入射面と出射面の非球面形状
の球面形状に対するズレが極値を有するものに比べて、
結像素子アレイの加工性および量産性を向上させること
ができる。
As shown in FIG. 10, the deviation Δ (H) monotonously decreases as the lens height H increases. That is, the aspherical shape X ASP (H)
The deviation Δ (H) is set to decrease monotonously as the lens height H increases. In this way, by making the entrance surface 1a and the exit surface 1b monotonous aspherical shapes, as shown in FIG. 12, the deviation of the entrance surface and the exit surface from the aspherical shape with respect to the spherical shape has an extreme value. hand,
The processability and mass productivity of the imaging element array can be improved.

【0050】上記結像素子アレイ1は、図11に示すよ
うに、発光素子アレイ2の発光素子から出射された光束
の入射光軸と、感光体3の被走査面に出射される光束の
出射光軸とがなす角度θを90度以上にすることができ
る。このように、入射光軸と出射光軸とがなす角度θ、
すなわち光路分離角度を90度以上にすることにより、
光路分離に対する自由度を広くすることができる。特
に、結像素子アレイ1を発光素子アレイ2と組み合わせ
て光プリントヘッドとし、これを画像出力装置に組み込
んだ場合に、光プリントヘッドと感光体3との位置的干
渉や、感光体3の周囲に配置される他のユニットとの位
置的干渉を回避することができるため、装置の高密度化
を図ることができる。
As shown in FIG. 11, the imaging element array 1 has an incident optical axis of a light beam emitted from the light emitting elements of the light emitting element array 2 and an output light beam emitted to the surface to be scanned of the photosensitive member 3. The angle θ formed by the light emitting axis can be 90 degrees or more. Thus, the angle θ between the input optical axis and the output optical axis,
That is, by setting the optical path separation angle to 90 degrees or more,
The degree of freedom for optical path separation can be increased. In particular, when the image forming element array 1 is combined with the light emitting element array 2 to form an optical print head, and this is incorporated in an image output device, positional interference between the optical print head and the photosensitive body 3 and the periphery of the photosensitive body 3 Since it is possible to avoid positional interference with other units disposed in the device, the density of the device can be increased.

【0051】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ができる。すな
わち、上記結像素子アレイ1と、発光素子アレイ2とを
有し、発光素子アレイ2を構成する各発光素子からの光
束は、結像素子アレイ1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感光体3の被走
査面上に光スポットを形成する光プリントヘッドとする
ことができる。従って、倒立結像系からなる結像素子ア
レイに比べて、より明るい光学系を得ることができる。
The imaging element array 1 can be used as an imaging element array of an optical print head. That is, it has the above-mentioned imaging element array 1 and the light-emitting element array 2, and the light flux from each light-emitting element constituting the light-emitting element array 2, among the respective imaging elements constituting the imaging element array 1,
An optical print head that forms a light spot on the scanned surface of the photoconductor 3 via at least two or more imaging elements can be provided. Therefore, a brighter optical system can be obtained as compared with an imaging element array including an inverted imaging system.

【0052】前述のように、発光素子アレイ2と結像素
子アレイ1の間、結像素子アレイ1と感光体3の被走査
面の間のうち、少なくとも一方の間に、結像素子アレイ
1の配列ピッチに対応するように、フレア光を除去する
ための開口手段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、強度が弱くなり取り扱いが
困難である。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駒加工
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、前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、開口手段として、非透過部材をレンズ面上
に直接設けることもできる。
As described above, the imaging element array 1 is located between at least one of the area between the light emitting element array 2 and the imaging element array 1 and between the imaging element array 1 and the surface to be scanned of the photosensitive member 3. An opening means for removing flare light can be provided so as to correspond to the arrangement pitch. 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 extremely thin, so that the strength is weak and handling is 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 process the gold piece in the shape in which the notched 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. In addition,
Each aperture of the aperture array is desirably formed large in a direction orthogonal to the arrangement direction in order to obtain a larger amount of light. Further, as the opening means, a non-transmissive member can be provided directly on the lens surface.

【0053】また、上記光プリントヘッドにおいて、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
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(現
像)、そのトナー像を転写紙に転写し、圧力や熱によっ
て転写紙に定着させる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。従って、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 above optical print head, the beam spot 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 you know,
In the electrophotographic process, a latent image is formed on a photoreceptor by a light spot (exposure), toner is attached (development), the toner image is transferred to a transfer paper, and fixed on the transfer paper by pressure or heat. The toner image is spread by performing the above-described development, transfer, and fixing steps, so that the toner image on the image is larger than the light spot on the photoconductor. Therefore, by making the beam spot diameter smaller than the light emitting element pitch, a toner image on an image can be formed into an image close to the light emitting element pitch.

【0054】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 adhering 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).

【0055】[0055]

【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、等価な結
像素子を複数個一体的に配列した結像素子アレイであっ
て、上記各結像素子は、入射側に位置する入射面と、出
射側に位置する出射面と、入射面からの光束を出射側に
導くための2つ一対の全反射面とを有し、上記入射面と
出射面は非球面形状であり、各結像素子の配列ピッチを
1mm以下としているため、以下のような効果を得るこ
とができる。すなわち、等価な結像素子を複数個一体的
に配列しているため、個々のレンズの光軸のずれや、焦
点のばらつきを抑えることができる。また、入射面と出
射面が非球面形状に形成されているため、結像素子アレ
イのおよび結像素子の結像性能を向上させることができ
ると共に、安定したビームスポット径を得ることができ
る。さらに、各結像素子の配列ピッチを1mm以下とし
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と共に、ビームスポッ
トを小径化することができる。
According to the first aspect of the present invention, there is provided an imaging element array in which a plurality of equivalent imaging elements are integrally arranged, wherein each of the imaging elements is an incident surface located on an incident side. And an exit surface located on the exit side, and a pair of two total reflection surfaces for guiding a light beam from the entrance surface to the exit side, wherein the entrance surface and the exit surface are aspherical. Since the arrangement pitch of the image elements is 1 mm or less, the following effects can be obtained. In other words, since a plurality of equivalent imaging elements are integrally arranged, it is possible to suppress the deviation of the optical axis of each lens and the variation of the focal point. Further, since the entrance surface and the exit surface are formed in an aspherical shape, the imaging performance of the imaging element array and the imaging element can be improved, and a stable beam spot diameter can be obtained. Further, since the arrangement pitch of each imaging element is set to 1 mm or less, it is possible to suppress the density unevenness that is hardly noticeable to human eyes and to reduce the diameter of the beam spot.

【0056】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、レンズ高さをH、近軸曲率半径を
R、円錐定数をK、定数をA、B、C、Dとするとき、
非球面形状XASP(H)は、XASP(H)=H2/[R+
R√{1−(1+K)(H/R)2}]+AH4+BH6
+CH8+DH10+・・・を満足し、球面形状X
SPH(H)は、XSPH(H)=H2/[R+R√{1−
(H/R)2}]を満足し、上記非球面形状XASP(H)
の球面形状XSPH(H)に対するずれΔ(H)をΔ
(H)=XASP(H)−XSPH(H)とするとき、レンズ
高さHが大きくなるにつれて上記ずれΔ(H)が単調に
減少するように非球面形状XASP(H)が設定されてい
るため、入射面と出射面の非球面形状の球面形状に対す
るズレが極値を有するものに比べて、結像素子アレイの
加工性および量産性を向上させることができる。
According to the second aspect, in the first aspect, the lens height is H, the paraxial radius of curvature is R, the conic constant is K, and the constants are A, B, C, and D. When
The aspherical shape X ASP (H) is given by X ASP (H) = H 2 / [R +
R√ {1- (1 + K) (H / R) 2}] + AH 4 + BH 6
+ CH 8 + DH 10 +...
SPH (H) is, X SPH (H) = H 2 / [R + R√ {1-
(H / R) 2 }], and the aspherical shape X ASP (H)
Of the spherical shape X SPH (H) to Δ
When (H) = X ASP (H) −X SPH (H), the aspherical shape X ASP (H) is set such that the deviation Δ (H) monotonously decreases as the lens height H increases. Therefore, the workability and mass productivity of the imaging element array can be improved as compared with the case where the deviation between the aspheric surface and the spherical surface between the entrance surface and the exit surface has an extreme value.

【0057】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、上記入射面と上記出射面は同一の非
球面形状であり、各結像素子は配列方向に正立等倍系で
あるため、歪曲収差をゼロにすることができると共に、
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 a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the entrance surface and the exit surface have the same aspherical shape, and each imaging element is an erecting equal-magnification system in the arrangement direction. Therefore, the distortion can be reduced to zero,
Light transmission efficiency can be increased, and a brighter imaging system can be obtained.

【0058】請求項4記載の発明によれば、請求項3記
載の発明において、入射光軸と出射光軸とがなす角度は
90度以上であるため、光路分離に対する自由度を広く
することができる。
According to the fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, the angle between the incident optical axis and the outgoing optical axis is 90 degrees or more, so that the degree of freedom for optical path separation can be increased. it can.

【0059】請求項5記載の発明によれば、請求項1、
2、3、または4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、上記発光素子アレイを構成する各
発光素子からの光束は、上記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
して被走査面上に光スポットを形成するため、倒立結像
系からなる結像素子アレイに比べて、より明るい光学系
を得ることができる。
According to the fifth aspect of the present invention,
5. An imaging element array according to 2, 3, or 4, and a light-emitting element array, and a light flux from each light-emitting element constituting the light-emitting element array is transmitted to each imaging element constituting the imaging element array. Since a light spot is formed on the surface to be scanned through at least two or more imaging elements, a brighter optical system can be obtained as compared with an imaging element array including an inverted imaging system. .

【0060】請求項6記載の発明によれば、請求項5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
うに開口手段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 a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect of the present invention, 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. Since the aperture means 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.

【0061】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、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 invention of claim 7, in the invention of claim 6, 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.

【0062】請求項8記載の発明によれば、画像を形成
する画像形成装置において、請求項5、6、または7記
載の光プリントヘッドを露光ユニットとして用いている
ため、結像性能を向上させることができると共に、伝達
効率を向上させることができ、もって、良好な画像を得
ることができる。
According to an eighth aspect of the present invention, in an image forming apparatus for forming an image, the optical print head according to the fifth, sixth or seventh aspect is used as an exposure unit, so that the imaging performance is improved. And transmission efficiency can be improved, so that good images can be obtained.

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

【図1】本発明にかかる実施の形態を示す斜視図であ
る。
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment according to 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】上記実施の形態を示す側面図である。FIG. 3 is a side view showing the embodiment.

【図4】本発明に適用可能な開口アレイを示す正面図で
ある。
FIG. 4 is a front view showing an aperture array applicable to the present invention.

【図5】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. 5 is an optical layout diagram showing the imaging element array of the embodiment.

【図6】上記実施の形態における球面収差図である。FIG. 6 is a diagram of spherical aberration in the embodiment.

【図7】上記実施の形態における非球面形状X
ASP(H)の球面形状XSPH(H)に対するずれΔ(H)
を示すグラフである。
FIG. 7 is an aspherical surface shape X in the above embodiment.
Deviation Δ (H) of ASP (H) with respect to spherical shape X SPH (H)
FIG.

【図8】別の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. 8 is an optical layout diagram showing an imaging element array according to another embodiment.

【図9】上記実施の形態における球面収差図である。FIG. 9 is a diagram of spherical aberration in the embodiment.

【図10】上記実施の形態における非球面形状X
ASP(H)の球面形状XSPH(H)に対するずれΔ(H)
を示すグラフである。
FIG. 10 shows an aspherical shape X in the above embodiment.
Deviation Δ (H) of ASP (H) with respect to spherical shape X SPH (H)
FIG.

【図11】本発明に適用可能な光プリントヘッドの実施
の形態を示す光学配置図である。
FIG. 11 is an optical layout diagram showing an embodiment of an optical print head applicable to the present invention.

【図12】従来における非球面形状XASP(H)の球面
形状XSPH(H)に対するずれΔ(H)を示すグラフで
ある。
FIG. 12 is a graph showing a shift Δ (H) of a conventional aspherical shape X ASP (H) with respect to a spherical shape X SPH (H).

【図13】非球面形状XASP(H)の球面形状X
SPH(H)に対するずれΔ(H)を示すグラフ図であ
る。
FIG. 13: Spherical shape X of aspherical shape X ASP (H)
FIG. 9 is a graph showing a shift Δ (H) with respect to SPH (H).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 結像素子アレイ 1a 入射面 1b 出射面 1c 二つ一対の全反射面 1d リブ部 2 発光素子アレイ 3 感光体 5 開口アレイ 6 開口アレイ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Imaging element array 1a Incident surface 1b Emission surface 1c Two pair of total reflection surfaces 1d Rib portion 2 Light emitting element array 3 Photoconductor 5 Opening array 6 Opening array

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 等価な結像素子を複数個一体的に配列し
た結像素子アレイであって、 上記各結像素子は、入射側に位置する入射面と、出射側
に位置する出射面と、入射面からの光束を出射側に導く
ための2つ一対の全反射面とを有し、 上記入射面と出射面は非球面形状であり、 各結像素子の配列ピッチを1mm以下とすることを特徴
とする結像素子アレイ。
1. An imaging element array in which a plurality of equivalent imaging elements are integrally arranged, wherein each of said imaging elements has an incident surface located on an incident side and an exit surface located on an exit side. And a pair of two total reflection surfaces for guiding a light beam from the entrance surface to the exit side. The entrance surface and the exit surface are aspherical, and the arrangement pitch of each imaging element is 1 mm or less. An imaging element array, characterized in that:
【請求項2】 レンズ高さをH、近軸曲率半径をR、円
錐定数をK、定数をA、B、C、Dとするとき、 非球面形状XASP(H)は、 XASP(H)=H2/[R+R√{1−(1+K)(H/
R)2}]+AH4+BH6+CH8+DH10+・・・ を満足し、 球面形状XSPH(H)は、 XSPH(H)=H2/[R+R√{1−(H/R)2}] を満足し、 上記非球面形状XASP(H)の球面形状XSPH(H)に対
するずれΔ(H)を Δ(H)=XASP(H)−XSPH(H) とするとき、 レンズ高さHが大きくなるにつれて上記ずれΔ(H)が
単調に減少するように非球面形状XASP(H)が設定さ
れていることを特徴とする請求項1記載の結像素子アレ
イ。
2. When the lens height is H, the paraxial radius of curvature is R, the conic constant is K, and the constants are A, B, C, and D, the aspherical shape X ASP (H) is X ASP (H ) = H 2 / [R + R√ {1- (1 + K) (H /
R) 2 }] + AH 4 + BH 6 + CH 8 + DH 10 +..., And the spherical shape X SPH (H) is as follows: X SPH (H) = H 2 / [R + R√ {1− (H / R) 2 }], and the deviation Δ (H) of the aspherical shape X ASP (H) from the spherical shape X SPH (H) is defined as Δ (H) = X ASP (H) −X SPH (H). 2. The imaging element array according to claim 1, wherein the aspherical shape X ASP (H) is set such that the deviation Δ (H) monotonously decreases as the lens height H increases.
【請求項3】 上記入射面と上記出射面は同一の非球面
形状であり、各結像素子は配列方向に正立等倍系である
ことを特徴とする請求項2記載の結像素子アレイ。
3. The imaging element array according to claim 2, wherein said entrance surface and said exit surface have the same aspherical shape, and each imaging element is an erecting unit-size system in the arrangement direction. .
【請求項4】 入射光軸と出射光軸とがなす角度は、9
0度以上であることを特徴とする請求項3記載の結像素
子アレイ。
4. The angle formed between the input optical axis and the output optical axis is 9
The imaging element array according to claim 3, wherein the angle is 0 ° or more.
【請求項5】 請求項1、2、3、または4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、 上記発光素子アレイを構成する各発光素子からの光束
は、上記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光
スポットを形成することを特徴とする光プリントヘッ
ド。
5. A light-emitting element array comprising: the imaging element array according to claim 1; and a light-emitting element array. Of the imaging elements constituting the imaging element array,
An optical print head, wherein a light spot is formed on a surface to be scanned via at least two or more imaging elements.
【請求項6】 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
開口手段が設けられていることを特徴とする請求項5記
載の光プリントヘッド。
6. A method according to claim 1, wherein the light emitting element array and the imaging element array are
6. The optical print according to claim 5, wherein an opening means 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. head.
【請求項7】 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請求項6記載の光プリント
ヘッド。
7. The optical print head according to claim 6, wherein the beam spot diameter is smaller than the light emitting element pitch.
【請求項8】 画像を形成する画像形成装置において、 請求項5、6、または7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。
8. An image forming apparatus for forming an image, wherein the optical print head according to claim 5, 6 or 7 is used as an exposure unit.
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EP2455783A1 (en) * 2010-11-18 2012-05-23 Pixon Technologies Corp. Abbe prism lens with improved focus and reduced flare

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