JP2002144627A - 光書込みヘッドおよびロッドレンズ・アレイと発光点アレイとの配置方法 - Google Patents

光書込みヘッドおよびロッドレンズ・アレイと発光点アレイとの配置方法

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lens array
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 発光点アレイ素子を千鳥配列した光書込みヘ
ッド、または2列の発光点が千鳥になるように配置した
光書込みヘッドにおいて、発光素子アレイ素子間の繋ぎ
目/長手方向に隣り合う発光点間での印画スジの発生し
難い光書込みヘッドを提供する。 【解決手段】 ロッドレンズ・アレイ30が3列俵積み
されて構成されるロッドレンズ・アレイ50に対向させ
て、発光素子アレイ・チップ35を配置する。ロッドレ
ンズ・アレイ50は、中央列の長手方向中心線に相当す
る対称軸52に対して幾何学的線対称になっている。そ
して、対称軸52に対し線対称の部分を通る2本のライ
ン54,56に対向させて、発光素子アレイ・チップ3
5を千鳥配列する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光プリンタの光書
込みヘッド、特に、発光点アレイ素子を千鳥配列して構
成した発光点アレイ、あるいは発光点を千鳥状に2列に
配列して構成された発光点アレイを用いた光書込みヘッ
ドに関する。本発明は、さらに、光書込みヘッドを構成
するロッドレンズ・アレイと発光点アレイとの配置方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】光プリンタの書込みヘッド(光書込みヘ
ッド)は、感光ドラムに画像情報を露光させるための光
源であり、発光点のアレイを有している。この発光点ア
レイには、自身が点滅する発光ダイオード(LED)ア
レイ(例えば、特開昭60−48384号公報)や、定
常光源とシャッタを組み合わせた光シャッタアレイ(例
えば、特開平4−305668号公報)などが使用され
ている。光書込みヘッドを備える光プリンタの原理図を
図1に示す。円筒形の感光ドラム2の表面に、アモルフ
ァスSi等の光導電性を持つ材料(感光体)の被膜が形
成されている。このドラムは印刷速度に対応した速度で
回転している。回転しているドラムの感光体表面を、帯
電器4で一様に帯電させる。そして、光書込みヘッド6
で、印字するドットイメージの光を感光体上に照射し、
光の当たったところの帯電を中和する。続いて、現像器
8で感光体上の帯電状態にしたがって、トナーを感光体
上につける。そして、転写器10でカセット12中から
送られてきた用紙14上に、トナーを転写する。用紙
は、定着器16にて熱等を加えられ定着され、スタッカ
18に送られる。一方、転写の終了したドラムは、消去
ランプ20で帯電が全面にわたって中和され、清掃器2
2で残ったトナーが除去される。
【0003】光書込みヘッド6の構造を図2に示す。光
書込みヘッドは発光点アレイ24とロッドレンズ・アレ
イ26で構成され、レンズの焦点が感光ドラム2上に結
ぶようになっている。
【0004】一方、発光点アレイには、複数個の発光点
アレイ素子を一方向に配列して構成されるものがある
が、図3(A)に示すように、複数個の発光点アレイ素
子28を素子端を突き合わせて直線状に配列すると素子
端で発光点29の配列ピッチを一定にできない。これを
避けるために、図3(B)に示すように、素子端の一部
を重ねて、いわゆる千鳥状に配列して、素子の繋ぎ目部
分で発光点の配列ピッチを一定にしている。なお、繋ぎ
目部分とは、一方の発光点アレイ素子の素子端での一番
端の発光点と、他方の発光点アレイ素子の素子端での一
番端の発光点とが、1配列ピッチにおいて並んでいる部
分を言うものとする。図3(B)に、繋ぎ目部分を点線
で囲んで示す。
【0005】また、発光点アレイには、発光点を千鳥配
列して2列に構成した発光点アレイがある。この発光点
アレイは、各列の解像度の倍の解像度を得ることができ
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このような発光点アレ
イを用いた光書込みヘッドで印刷する場合、ロッドレン
ズ・アレイの構造、およびロッドレンズ・アレイと発光
点アレイとの配置によって、素子間の繋ぎ目、あるいは
2列の長手方向に隣接する発光点間で、印刷スジが発生
することがある。
【0007】以下に、その理由を説明する。
【0008】図4に、ロッドレンズ30を上列と下列の
2列に俵積みしたロッドレンズ・アレイ26を示す。図
4において、上列と下列のロッドレンズが接する点をレ
ンズの配列方向に結んだ線をX軸とし、下列の隣接する
2個のロッドレンズが接する点をX軸と垂直方向に引い
た線をY軸とする。
【0009】なお、図4では示さないが、ロッドレンズ
・アレイは、2枚のフレーム板の間にロッドレンズが規
則正しく精密に配列され、ロッドレンズ間隙は、フレア
ー光を除去するために、黒色樹脂で充たされている。
【0010】ロッドレンズの直径をD、長さをZ、共役
長(物体像面間距離)をTC、作動距離(レンズ端面か
ら物体あるいは像面までの距離)をLO 、レンズ光軸上
の屈折率をNO 、2次の屈折率分布定数をgとした場
合、各ロッドレンズは、波長740nmにおいて、D=
0.563mm,TC=9.1mm,z=4.45m
m,LO =2.33mm,NO =1.627,g=0.
843mm-1であるとする。
【0011】このようなロッドレンズ・アレイについ
て、図4に示すX軸方向の位置AとBとの範囲で、X軸
方向の光量変化を、Y軸方向位置y=0,0.05,
0.10mmの3通りについて計算した結果を、図5
(A),(B),(C)に示す。なお、AはX=0の位
置を、BはX軸方向にロッドレンズの半径の位置を示し
ている。図5から、Y軸方向にずれるにつれて、A,B
の位置での光量差が大きくなり、y=0.10mmで
は、約10%の差になっていることが分かる。
【0012】このロッドレンズ・アレイに対して発光点
アレイ素子を千鳥に配列して(ロッドレンズ・アレイの
センターから各列0.1mmの位置)繋ぎ目がAまたは
B位置に来た場合、そこで上記10%分不連続な変化を
することになってしまう。
【0013】同様の観点での計算を、波長780nmに
おいて、D=0.88mm,TC=15.3mm,Z=
6.93mm,LO =4.20mm,NO =1.62
5,g=0.531mm-1,h4 =0.8,h6 =−
3.112,h8 =9.205のロッドレンズ・アレイ
のMTF(空間周波数24Lp /mm)について行った
結果を、図6に示す。
【0014】図6(A),(B),(C)は、TCのず
れ(ΔTC)が、それぞれ、ΔTC=0,−0.1,+
0.1mmでY軸方向位置y=0、0.05、0.10
mmでの値を示している。
【0015】なお、h4 ,h6 ,h8 は、高次の屈折率
分布定数である。また、MTF(Modulation
Transfer Function)は、ロッドレ
ンズ・アレイの画像伝送特性を表す画像の質を評価する
指標であり、次式にて算出される。
【0016】
【数1】
【0017】ここで、i(w)max,i(w)min
は空間周波数w(LP /mm)における応答の極大値,
極小値である。MTFが、100%に近い程、解像力が
大きい、すなわち原画に忠実な像が形成されているわけ
である。
【0018】図6から、ロッドレンズ・アレイがベスト
TC位置(MTFが最大となるTC)で使用される場合
にはほとんど問題にならないが、実使用上避けられない
と思われる0.1mm程度のTCずれでも「Y方向位置
によるMTF変化」に対する影響は大きく、y=0.1
0mmの場合にはA,B位置でMTF差が20%近くに
も及んでいる。上記と同様に、千鳥配列した発光点アレ
イ素子の繋ぎ目がAまたはBの位置に来た場合、不連続
な変化をしてしまう。
【0019】X軸方向のA,B位置は、一般的には、ロ
ッドレンズ・アレイの上列および下列のそれぞれにおい
て、ロッドレンズが接する位置である。
【0020】図7では、直径Dが0.75mmのロッド
レンズ30を2列俵積みに配列したロッドレンズ・アレ
イ32と、発光素子(例えばLED)を1200dp
i,256ドット(有効長5.4mm)配列した発光素
子アレイ・チップ34を千鳥状に配列した発光素子アレ
イとの配置関係を示す。発光素子アレイ・チップの繋ぎ
目部分が、矢印Cで示すロッドレンズ・アレイの上列の
ロッドレンズの接する位置に来ている。このように発光
素子アレイ・チップの繋ぎ目部分がロッドレンズ・アレ
イのC位置にくると、繋ぎ目部分で、光量およびMTF
が不連続に変化するので、印刷の際、スジを生じる。
【0021】なお、図7において、40,42はフレー
ム板を、43は黒色樹脂を示している。
【0022】図8では、直径Dが0.6mmのロッドレ
ンズ30を2列俵積みに配列したロッドレンズ・アレイ
32と、発光点44を2列に千鳥配列した発光点アレイ
46との配置関係を示す。ロッドレンズ・アレイの上列
または下列の隣り合うロッドレンズが接する位置D,
E,Fに、隣り合う発光点間が来ると、図6と同様、印
刷スジが生じる。
【0023】本発明の目的は、上述のような原因で印刷
スジが発生しない光書込みヘッドを提供することにあ
る。
【0024】本発明の他の目的は、上記のような光書込
みヘッドを実現するための、ロッドレンズ・アレイと発
光点アレイとの配置方法を提供することにある。
【0025】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、ロッド
レンズ・アレイの構成が重要である。今、ロッドレンズ
・アレイの長手方向に垂直な方向をロッドレンズ・アレ
イの厚さ方向と言うものとすると、ロッドレンズ・アレ
イを、厚さ方向に幾何学的線対称となるように構成する
か、あるいは複数のロッドレンズが積み上げられ配列さ
れた2組の第1および第2のレンズアレイを重ねて密着
した構造を有するように、ロッドレンズ・アレイを構成
することが必要である。
【0026】そして、前者のロッドレンズ・アレイに対
しては、発光点アレイ素子あるいは発光点を、ロッドレ
ンズ・アレイの線対称の部分を通る2本のラインに対向
して千鳥配置すればよい。このように配置することによ
り、ロッドレンズ・アレイの幾何学的線対称性から、発
光点アレイ素子あるいは発光点が千鳥配置されていて
も、ロッドレンズ・アレイから見ると、発光点が一列に
並んでいるのと等価になる。したがって、発光点アレイ
素子の繋ぎ目部分、あるいは隣り合う発光点の間が、ど
こにあろうとも、光量およびMTFの不連続な変化は生
じない。
【0027】また、後者のロッドレンズ・アレイでは、
発光点アレイ素子あるいは発光点を、第1のレンズアレ
イの長手方向の第1の中心線と、第2のレンズアレイの
長手方向の第2の中心線に、または、第1の中心線と第
2の中心線との間隔を保ったまま、前記ロッドレンズ・
アレイの厚さ方向に平行移動させることにより形成され
る2本のラインに対向して千鳥配置すればよい。配置さ
れた2つの部分を比べ、他方からの光の寄与がほとんど
ない重なり度の場合には、互いに同等の位置であると見
なせるので、発光点アレイ素子あるいは発光点が千鳥配
置されていても、ロッドレンズ・アレイから見ると、発
光点が一列に並んでいるのと等価になる。なお、重なり
度とは、ロッドレンズの配列周期D0 に対する、ロッド
レンズが作る像の視野半径X0 (X0 /D0 )で定義さ
れる。
【0028】
【発明の実施の形態】
【0029】
【実施例1】図9は、ロッドレンズ30が奇数列(図示
の例では3列)俵積みされて構成されるロッドレンズ・
アレイ50に対向させて、発光素子アレイ・チップ35
を配置した例を示す。ロッドレンズ・アレイ50は、中
央列の長手方向中心線(センターライン)に相当する対
称軸52に対して幾何学的線対称になっている。そし
て、対称軸52に対し線対称の部分を通る2本のライン
54,56に対向させて、発光素子アレイ・チップ35
を千鳥配列する。
【0030】このようなロッドレンズ・アレイの構造、
およびロッドレンズに対向する発光素子アレイ・チップ
の配置によれば、発光素子アレイ・チップの繋ぎ目にお
いて、不連続で大きな光量/MTFの変化を避けること
ができる。
【0031】
【実施例2】図10は、図9と同様に、3列俵積みのロ
ッドレンズ・アレイに対して、発光点を千鳥配列して2
列に構成した発光点アレイ46を配置した例を示す。こ
の例では、対称軸52に対し線対称の部分を通る2本の
ライン54,56に対向させて、発光点46a,46b
を千鳥配列する。
【0032】このようなロッドレンズ・アレイの構造、
およびロッドレンズに対向する発光点の配置によれば、
隣接する2個の発光点44a,44bの間で、不連続で
大きな光量/MTFの変化を避けることができる。
【0033】
【実施例3】図11は、ロッドレンズ30が、正方配列
積みされて構成されるロッドレンズ・アレイ60(図示
の例では2列)であり、これに対向させて、発光素子ア
レイ・チップ35を配置した例を示す。ここに、正方配
列積みとは、図10に示すように、上下左右に隣接する
4個のロッドレンズ30の各中心が正方形の各頂点に位
置する積み方を言うものとする。このような積み方によ
れば、ロッドレンズ・アレイは、対称軸52に対し幾何
学的線対称となる。そして、対称軸52に対し線対称の
部分を通る2本のライン54,56に対向させて、発光
素子アレイ・チップ35を千鳥配列する。
【0034】このようなロッドレンズ・アレイの構造、
およびロッドレンズに対向する発光素子アレイ・チップ
の配置によれば、発光素子アレイ・チップの繋ぎ目で、
不連続で大きな光量/MTFの変化を避けることができ
る。
【0035】
【実施例4】図12は、図11と同様に、2列正方配列
積みのロッドレンズ・アレイに対して、発光点を千鳥配
列して2列に構成した発光点アレイ46を配置した例を
示す。この例では、対称軸52に対し線対称の部分を通
る2本のライン54,56に対向させて、発光点46
a,46bを千鳥配列する。
【0036】このようなロッドレンズ・アレイの構造、
およびロッドレンズに対向する発光点の配置によれば、
隣接する2個の発光点44a,44bの間で、不連続で
大きな光量/MTFの変化を避けることができる。
【0037】
【実施例5】以上の4つの実施例では、厚さ方向に幾何
学的線対称であるロッドレンズ・アレイを用いた。しか
し、厚さ方向に幾何学的線対称はないが、以下のような
ロッドレンズ・アレイを用いても、同様の効果を得るこ
とができる。
【0038】図13は、ロッドレンズ30が2列俵積み
されて構成された独立した2つのレンズアレイ70,7
2を重ねて密着させた構造のロッドレンズ・アレイ62
を示す。各レンズアレイ70,72の長手方向中心線を
64,66で、ロッドレンズ・アレイ62の長手方向中
心線を68で示す。
【0039】このようなロッドレンズ・アレイ62に対
向させて、発光素子アレイ・チップ35を、各レンズア
レイ70,72の中心線64,66に対向して千鳥配列
する。このように発光素子アレイ・チップを配置すれ
ば、ロッドレンズ・アレイ62に対し一直線にチップを
配列したのと等価になる。したがって、チップの繋ぎ目
において、一方のチップの端部と他方のチップの端部と
は、不連続で大きな光量/MTFの変化を避けることが
できる。
【0040】なお、中心線64と66との間隔を保った
まま、ロッドレンズ・アレイ62の厚さ方向に平行移動
することにより形成された2本のラインに対向して、発
光素子アレイ・チップを千鳥配列しても同様の効果が得
られる。
【0041】
【実施例6】図14は、図13の実施例と同様に、4列
俵積みのロッドレンズ・アレイ62に対して、中心線6
4,66に対向して、発光点44a,44bを千鳥配列
して構成した発光点アレイ46を配置した例を示す。こ
のようなロッドレンズ・アレイの構造、およびロッドレ
ンズに対向する発光点の配置によれば、隣接する2個の
発光点44a,44b間で、不連続で大きな光量/MT
Fの変化を避けることができる。
【0042】なお、中心線64と66との間隔を保った
まま。ロッドレンズ・アレイ62の厚さ方向に平行移動
することにより形成される2本のラインに対向して、発
光点を千鳥配列しても同様の効果が得られる。
【0043】
【発明の効果】本発明によれば、発光点アレイ素子を千
鳥配列した光書込みヘッド、または2列の発光点が千鳥
になるように配置して、各列の解像度の倍の解像度を得
る構造の光書込みヘッドにおいて、発光点アレイ素子間
の繋ぎ目/長手方向に隣り合う発光点間の位置での不連
続な光量および解像力の変化がなくなるため、発光点ア
レイ素子間の繋ぎ目/長手方向に隣り合う発光点間での
印画スジの発生し難い光書込みヘッドを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】光プリンタヘッドを備える光プリンタの原理を
示す図である。
【図2】光書込みヘッドの構造を示す図である。
【図3】発光点アレイ素子の配列を示す図である。
【図4】上下2列に俵積みしたロッドレンズ・アレイを
示す図である。
【図5】図4に示すX軸方向の位置AとBとの範囲で、
X軸方向の光量変化を、Y軸方向位置Y=0,0.0
5,0.10mmの3通りについて計算した結果を示す
図である。
【図6】TCのずれΔTCが、それぞれ、0,−0.
1,+0.1mmでY軸方向y=0,0.05,0.1
0mmでのMTFの計算例を示す図である。
【図7】ロッドレンズ・アレイと発光素子アレイとの不
適切な配置の例を示す図である。
【図8】ロッドレンズ・アレイと発光素子アレイとの不
適切な配置の他の例を示す図である。
【図9】第1の実施例を示す図である。
【図10】第2の実施例を示す図である。
【図11】第3の実施例を示す図である。
【図12】第4の実施例を示す図である。
【図13】第5の実施例を示す図である。
【図14】第6の実施例を示す図である。
【符号の説明】
2 感光ドラム 4 帯電器 6 光書込みヘッド 8 現像器 10 転写器 12 カセット 14 用紙 16 定着器 18 スタッカ 20 消去ランプ 22 清掃器 26,32,50,60,62 ロッドレンズ・アレイ 30 ロッドレンズ 28 発光点アレイ素子 29,44 発光点 34 発光素子アレイ・チップ 35 発光素子アレイ・チップ 44a,44b 発光点 40,42 フレーム板 43 黒色樹脂 46 発光点アレイ 52 対称軸 54,56 線対称の部分を通るライン 64,66 中心線を平行移動させて形成される2本の
ライン 68 センターライン 70,72 レンズアレイ

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数のロッドレンズが積み上げられ配列さ
    れて、厚さ方向に幾何学的線対称となるように構成され
    たロッドレンズ・アレイと、 前記ロッドレンズ・アレイに対向して配置され、発光点
    が直線状に並べられた複数の発光点アレイ素子が千鳥配
    列されて構成された発光点アレイとを備え、 前記発光点アレイ素子は、前記ロッドレンズ・アレイの
    線対称の部分を通る2本のラインに対向して千鳥配置さ
    れていることを特徴とする光書込みヘッド。
  2. 【請求項2】複数のロッドレンズが積み上げられ配列さ
    れて、厚さ方向に幾何学的線対称となるように構成され
    たロッドレンズ・アレイと、 前記ロッドレンズ・アレイに対向して配置され、複数の
    発光点が2列に千鳥配列されて構成された発光点アレイ
    とを備え、 前記発光点は、前記ロッドレンズ・アレイの線対称の部
    分を通る2本のラインに対向して千鳥配置されているこ
    とを特徴とする光書込みヘッド。
  3. 【請求項3】前記ロッドレンズ・アレイは、ロッドレン
    ズが奇数列、俵積みされて構成されていることを特徴と
    する請求項1または2記載の光書込みヘッド。
  4. 【請求項4】前記ロッドレンズ・アレイは、ロッドレン
    ズが正方配列積みされて構成されていることを特徴とす
    る請求項1または2記載の光書込みヘッド。
  5. 【請求項5】複数のロッドレンズが積み上げられ配列さ
    れた2組の第1および第2のレンズアレイを重ねて密着
    することにより構成されたロッドレンズ・アレイと、 前記ロッドレンズ・アレイに対向して配置され、発光点
    が直線状に並べられた複数の発光点アレイ素子が千鳥配
    列されて構成された発光点アレイとを備え、 前記発光点アレイ素子は、第1のレンズアレイの長手方
    向の第1の中心線と、第2のレンズアレイの長手方向の
    第2の中心線に、または、第1の中心線と第2の中心線
    との間隔を保ったまま、前記ロッドレンズ・アレイの厚
    さ方向に平行移動させることにより形成される2本のラ
    インに対向して千鳥配置されていることを特徴とする光
    書込みヘッド。
  6. 【請求項6】複数のロッドレンズが積み上げられ配列さ
    れてた2組の第1および第2のレンズアレイを重ねて密
    着することにより構成されたロッドレンズ・アレイと、 前記ロッドレンズ・アレイに対向して配置され、複数の
    発光点が2列に千鳥配列されて構成された発光点アレイ
    とを備え、 前記発光点は、第1のレンズアレイの長手方向の第1の
    中心線と、第2のレンズアレイの長手方向の第2の中心
    線に、または、第1の中心線と第2の中心線との間隔を
    保ったまま、前記ロッドレンズ・アレイの厚さ方向に平
    行移動させることにより形成される2本のラインに対向
    して千鳥配置されていることを特徴とする光書込みヘッ
    ド。
  7. 【請求項7】前記ロッドレンズ・アレイは、ロッドレン
    ズが4列以上の偶数列に俵積みされて構成されているこ
    とを特徴とする請求項5または6記載の光書込みヘッ
    ド。
  8. 【請求項8】複数のロッドレンズを積み上げて、厚さ方
    向に幾何学的線対称となるようにロッドレンズ・アレイ
    を構成し、 発光点が直線状に並べられた複数の発光点アレイ素子
    を、前記ロッドレンズ・アレイの線対称の部分を通る2
    本のラインに対向して千鳥配置することを特徴とするロ
    ッドレンズと発光点アレイとの配置方法。
  9. 【請求項9】複数のロッドレンズを積み上げて、厚さ方
    向に幾何学的線対称となるようにロッドレンズ・アレイ
    を構成し、 複数の発光点を、前記ロッドレンズ・アレイの線対称の
    部分を通る2本のラインに対向して千鳥配置することを
    特徴とするロッドレンズと発光点アレイとの配置方法。
  10. 【請求項10】複数のロッドレンズを積み上げて配列し
    た2組の第1および第2のレンズアレイを重ねて密着す
    るようにロッドレンズ・アレイを構成し、 発光点が直線状に並べられた複数の発光点アレイ素子
    を、第1のレンズアレイの長手方向の第1の中心線と、
    第2のレンズアレイの長手方向の第2の中心線に、また
    は、第1の中心線と第2の中心線との間隔を保ったま
    ま、前記ロッドレンズ・アレイの厚さ方向に平行移動さ
    せることにより形成される2本のラインに対向して千鳥
    配置することを特徴とするロッドレンズと発光点アレイ
    との配置方法。
  11. 【請求項11】複数のロッドレンズを積み上げて配列し
    た2組の第1および第2のレンズアレイを重ねて密着す
    るようにロッドレンズ・アレイを構成し、 複数の発光点を、第1のレンズアレイの長手方向の第1
    の中心線と、第2のレンズアレイの長手方向の第2の中
    心線に、または、第1の中心線と第2の中心線との間隔
    を保ったまま、前記ロッドレンズ・アレイの厚さ方向に
    平行移動させることにより形成される2本のラインに対
    向して千鳥配置することを特徴とするロッドレンズと発
    光点アレイとの配置方法。
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