JP2007147438A - レンズアレイの評価方法、評価装置、レンズアレイ、および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スジ状むらを抑制して良好な画質が得られるレンズアレイ、およびそれを用いた画像形成装置を提供する。
【解決手段】多数のレンズ素子を配列したレンズアレイ５３の評価方法であって、レンズアレイ５３が結ぶ各点像の光量を検出するためのスリット７１と受光素子７２とを、このレンズアレイ５３に対して共役な位置から所定量(±ａμｍ)だけデフォーカスした状態で配置し、このデフォーカスした状態にて、レンズアレイ５３が結ぶ各点像の光量を受光素子７２で検出して各点像のコントラストを算出し、算出されるコントラストを用いてレンズアレイ５３を評価する。
【選択図】図６

Description

本発明は、アレイ状の点光源からの光情報を結像するレンズアレイ等に係り、より詳しくは、例えば画像形成装置に用いられた際にスジ状むらのない良好な画質が得られるレンズアレイ等に関する。

プリンタや複写機、ファクシミリ等の画像形成装置の中で、例えば電子写真方式を採用した画像形成装置では、一様に帯電された感光体上に、光記録手段によって光を照射することにより静電潜像を得た後、この静電潜像にトナーを付加して可視像化し、記録紙上に転写して定着することによって画像形成が行われる。かかる光記録手段として、レーザを用いて主走査方向にレーザ光を走査させて露光する光走査方式の他、近年では、装置の小型化の要請を受けて、発光素子であるＬＥＤ(Light Emitting Diode：発光ダイオード)を主走査方向に多数、配列してなるＬＥＤプリントヘッド(ＬＰＨ：LED Print Head)を用いた光記録手段が採用されている。

このＬＰＨは、一般に、多数のＬＥＤをライン状に配列したＬＥＤチップが複数配置され、結果としてＬＥＤが主走査方向(走査方向)に配列されたＬＥＤアレイと、ＬＥＤから出力された光を感光体(感光体ドラム)表面に結像させるために多数のロッドレンズが主走査方向に配列されたレンズアレイとを含んで構成されている。画像形成装置では、入力される画像データに基づいてＬＰＨの各ＬＥＤを発光制御して駆動させ、感光体へ向けて光を出力し、レンズアレイによって感光体表面に光を結像させる。そして、感光体とＬＰＨとを相対移動させることにより副走査方向に静電潜像を形成している。

ここで、レンズアレイを用いた画像形成装置では、このレンズアレイを構成する各レンズの光学特性ばらつきにより、出力画像にスジ状のむらが生じる場合がある。このスジ状のむらは、レンズアレイに解像力の低い部分が存在すると生じ、周辺の解像力との差が大きいことにより目立って現れてくる。このレンズアレイの光学特性は、例えば屈折率分布の違いや真円からのずれ等のレンズ素子の特性ばらつきや、レンズ素子の配列の乱れなどによって変化することが知られている。そこで、公報記載の従来技術として、レンズ両側から平行光を入射し、各透過光をスリットを通して受光することにより、レンズアレイの個々のレンズにおける平行ずれや角度ずれを検査するものが存在する(例えば、特許文献１参照。)。また、他の公報記載の従来技術として、画像形成範囲内を所定の幅(１０ｍｍの幅)で区切った各区間内での、点像のコントラストの平均値と最小値との差であるＭＴＦ部分変動が所定の条件(１８％以内であること)を満たすことを要件とするレンズアレイが提案されている(例えば、特許文献２参照。)。

特開２００１−２６４２１０号公報 特開２００３−１１４３０５号公報

このように、レンズアレイに起因して発生する出力画像のスジ状むらについては、従来から幾つか対応策が検討されていた。しかしながら、上記従来技術のようにレンズ配列方向の角度ずれの測定や、ベストピント位置に対するＭＴＦ管理を行っただけでは、出力画像に対するスジの発生を十分に抑えることができない。かかる問題について、検討を加えた結果、従来技術のようにビーム特性をベストピント位置で測定し、良否判断を行っても、その良否判断とスジ発生との相関が取れないことが明らかになった。
即ち、従来技術による測定方法等によってレンズアレイの良否判定を行っても、実際には画像上にスジが発生してしまい、その一方で、不良品と判定されたレンズアレイであっても、画像形成の結果、実際にスジが発生しないという場合が頻繁に生じてしまう。従って、現実としては、実際にレンズアレイを搭載したＬＰＨを制作し、実際に印字装置で印字することによるスジの検知が余技なくされていた。

本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであって、その主たる目的は、スジ状むらを抑制して良好な画質が得られるレンズアレイ、およびそれを用いた画像形成装置を提供することにある。
また他の目的は、レンズアレイに起因するスジ状むらをより正確に評価することにある。
更に他の目的は、生産性の向上を図ったレンズアレイの評価方法を提供することにある。

かかる目的のもと、本発明は、多数のレンズ素子を配列したレンズアレイの評価方法であって、レンズアレイが結ぶ各点像の光量を検出するための受光部を、このレンズアレイに対して共役な位置から所定量だけデフォーカスした状態で配置し、このデフォーカスした状態にて、レンズアレイが結ぶ各点像の光量を受光部で検出して各点像のコントラストを算出し、算出されるコントラストを用いてレンズアレイを評価することを特徴としている。

ここで、この受光部を配置する際のデフォーカスした状態は、受光部を共役な位置から＋側と−側とに所定のデフォーカス量だけずらした状態であることを特徴とすることができる。
また、この所定のデフォーカス量は、４０μｍ以上９０μｍ以下であること、より好ましくは、６０μｍ前後であることを特徴とすることができる。

更に、このコントラストの算出は、共役な位置から＋側と−側にデフォーカスした状態にてＭＴＦ(Modulation Transfer Function)を各々算出し、所定区間におけるＭＴＦの変化量の指標であるＭＴＦ比部分ＭＡＸを算出することを特徴とすれば、スジとの高い相関がとれる点で好ましい。
また、この算出されたＭＴＦ比部分ＭＡＸの値が予め定められた許可値を超えているか否かを判断し、この許可値を超えた部分がある場合にスジ発生のおそれがあると評価することを特徴とすれば、スジ状むらのない良好な画質を得られるレンズアレイを提供できる点で優れている。

一方、本発明は、多数のレンズ素子を配列したレンズアレイを評価する評価装置であって、レンズアレイが結ぶ各点像の光量を検出するとともに、このレンズアレイに対して共役な位置から＋側および−側に所定量だけデフォーカスした状態に配置可能な受光手段と、レンズアレイの有効幅全域に亘って一様な発光パターンで発光する発光手段とを備え、この発光手段により発光されデフォーカスした状態にて受光手段により検出されるレンズアレイが結ぶ各点像の光量を各々検出することで、レンズアレイを評価することを特徴としている。

ここで、この受光手段により検出されるレンズアレイが結ぶ各点像の光量から、各点像のコントラストを算出する算出手段を更に備えたことを特徴とすることができる。
また、この算出手段は、共役な位置から＋側と−側にデフォーカスした状態にて、レンズアレイの有効幅全域に亘ってＭＴＦを各々算出し、所定区間におけるＭＴＦの変化量の指標であるＭＴＦ比部分ＭＡＸを算出することを特徴とすることができる。
尚、評価装置としては、画像形成装置と別個に設けられ、治具として利用される装置の他、実際に画像形成を行う画像形成装置が評価装置に該当する場合もある。

更に他の観点から把えると、本発明は、画像情報に応じて選択的に発光するアレイ状の点光源を備えた画像形成装置に使用され、この点光源からの光情報を結像して像担持体に画像を形成するレンズアレイであって、アレイ状に設けられる複数のロッドレンズを備え、共役な位置から＋側と−側に所定量だけデフォーカスした状態に配置される受光部にて検出された光量を用いて算出された点像のコントラストが、予め定められた許可値以内に全て収まることを特徴としている。
ここで、この予め定められた許可値は、レンズアレイにて許容される焦点深度の範囲から決定されるＭＴＦ比部分ＭＡＸの値であることを特徴とすることができる。

また、本発明は、上記のようなレンズアレイが搭載される画像形成装置に適用することができる。

本発明によれば、スジ状むらのない良好な画質が得られるレンズアレイおよびそれを用いた画像形成装置を提供することができる。
また、本発明によれば、従来技術に比して、より正確にレンズアレイに起因するスジ状むらを装置組み上げ前に評価することが可能となる。これにより、生産性の向上を図ったレンズアレイの評価方法を提供することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は本実施の形態が適用される画像形成装置の全体構成を示した図であり、所謂タンデム型のデジタルカラープリンタを示している。図１に示す画像形成装置は、本体１に、各色の階調データに対応して画像形成を行う画像プロセス系１０、画像プロセス系１０を制御する画像出力制御部３０、例えばパーソナルコンピュータ(ＰＣ)２や画像読取装置(ＩＩＴ)３に接続され、これらから受信された画像データに対して所定の画像処理を施す画像処理部(ＩＰＳ：Image Processing System)４０を備えている。

画像プロセス系１０は、水平方向に一定の間隔を置いて並列的に配置される複数のエンジンからなる画像形成ユニット１１を備えている。この画像形成ユニット１１は、イエロー(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)、黒(Ｋ)の４つの画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋで構成されている。これらの画像形成ユニット１１(１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋ)は、夫々、静電潜像を形成してトナー像を担持させる像担持体(感光体)である感光体ドラム１２、感光体ドラム１２の表面を一様に帯電する帯電器１３、帯電器１３によって帯電された感光体ドラム１２を露光するプリントヘッドであるＬＥＤプリントヘッド(ＬＰＨ)１４、ＬＰＨ１４によって得られた潜像を現像する現像器１５を備えている。また、画像プロセス系１０は、各画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋの感光体ドラム１２にて画像形成された各色のトナー像を記録用紙に多重転写させるために、この記録用紙を搬送する用紙搬送ベルト２１、用紙搬送ベルト２１を駆動させるロールである駆動ロール２２、感光体ドラム１２のトナー像を記録用紙に転写させる転写ロール２３を備えている。

各画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋは、ほぼ同様な構成要素を備えており、ＰＣ２やＩＩＴ３から入力された画像信号は、画像処理部４０によって画像処理が施され、インタフェースを介して各画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋに供給される。画像プロセス系１０は、画像出力制御部３０から供給された同期信号等の制御信号に基づいて動作する。まず、イエローの画像形成ユニット１１Ｙでは、帯電器１３により帯電された感光体ドラム１２の表面に、画像処理部４０から得られた画像信号に基づき、ＬＰＨ１４によって静電潜像を形成する。その静電潜像に対して現像器１５によってイエローのトナー像を形成し、形成されたイエローのトナー像は、図の矢印方向に回動する用紙搬送ベルト２１上の記録用紙に転写ロール２３を用いて転写される。同様にして、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)、黒(Ｋ)のトナー像が各々の感光体ドラム１２上に形成され、用紙搬送ベルト２１上の記録用紙に転写ロール２３を用いて多重転写される。多重転写された記録用紙上のトナー像は、定着器２４に搬送されて、熱および圧力によって記録用紙に定着される。

図２は、発光装置であるＬＥＤプリントヘッド(ＬＰＨ)１４の構成を示した図である。ＬＰＨ１４は、発光素子として多数のＬＥＤが配列されたＬＥＤアレイ５１、ＬＥＤアレイ５１を支持すると共にＬＥＤアレイ５１の駆動を制御するための回路が形成されたプリント基板５２、各ＬＥＤから出射された光ビームを感光体ドラム１２上に結像させるレンズアレイ５３を備え、プリント基板５２およびレンズアレイ５３は、ハウジング５４に保持されている。ＬＥＤアレイ５１は、主走査方向にＬＥＤが例えば画素数分、配列されている。例えば、Ａ３サイズの短手(２９７ｍｍ)を主走査方向とする場合、６００ｄｐｉの解像度では、約４２μｍ毎に少なくとも７０４０個のＬＥＤを配列させる必要がある。また、１２００ｄｐｉの解像度では、約２１μｍ毎にＬＥＤが配列される。尚、配列は、一列に並んでいる場合の他、幾つかのＬＥＤの固まりで形成されるＬＥＤチップが千鳥状に互い違いに配列される場合がある。プリント基板５２は、本実施の形態が適用される露光量測定方法によって得られた補正値に関するデータ(補正値から演算された光量補正データである場合もある)が格納されたメモリ(ＲＯＭ等)を備えており、かかるメモリに格納されたデータに基づいて、ＬＥＤアレイ５１を構成するＬＥＤの光量が補正される。

次に、レンズアレイ５３について詳述する。
図３は、レンズアレイ５３の評価を行う方法を説明するための図である。レンズアレイ５３は、例えば半径方向に屈折率分布を有する屈折率分布型のロッドレンズ６１と、このロッドレンズ６１を間に挟む２枚のフレーム６２とを備えており、この２枚のフレーム６２の間に、多数のロッドレンズ６１が例えば２列に配列されている。このような多数のロッドレンズ６１を用いた画像形成装置にて、スジ状むらのない良好な画質を得るためには、ＬＥＤアレイ５１の発光量の調整や高精度な配置とともに、レンズアレイ５３のレンズ性能が画像形成範囲全域に亘って一定であることが要求される。尚、ＬＥＤアレイ５１の配列ピッチ(発光点ピッチ)が、６００ｄｐｉの解像度で約４２μｍであることから、点像ピッチも６００ｄｐｉの場合に約４２μｍとなる。同様に、１２００ｄｐｉのときには、点像ピッチは約２１μｍとなる。

このレンズアレイ５３は、多数のロッドレンズ６１を配列して構成されるため、その光学性能は周期的に変動する。その変動は、画像形成範囲の全体に対して均等に生じるため、周期や振幅によっては必ずしも画質低下の原因にはならない。しかしながら、レンズアレイ５３を構成する各ロッドレンズ６１の性能ばらつき等の影響により部分的な変動が生じると、その部分的な変動によりスジ状むら(画像濃度むら)が生じる。特に、記録密度が６００ｄｐｉ以上の高解像プリンタ等の画像形成装置では、かかるスジ状むらが顕著に現れてしまう。そこで、特に６００ｄｐｉ以上の高解像プリンタ等では、このような部分的な変動を生じさせないレンズアレイ５３を使用することが必要となる。

そこで、図３に示すように、アレイ状の点光源７０(例えばＬＥＤアレイ５１)を所定の位置に配置し、また、スリット７１と受光素子７２とを所定の位置に配置して、各点像の光量の検出を行いレンズアレイ５３の測定を行う。より具体的には、レンズアレイ５３に対して、１つのスリット７１と共役な位置に、点光源７０を配置する。そして、このスリット７１の後方に、受光素子７２が配置される。点光源７０の全ての発光点を点灯させることで、レンズアレイ５３の有効幅の全域に亘って、例えば４２μｍ間隔に配置して発光させたときの発光パターンを得ることができる。
尚、図３に示す構成は、治具としての評価装置に適用できる他、図１に示す画像形成装置に適用することも可能である。画像形成装置に適用する場合には、点光源７０としてＬＥＤアレイ５１を用い、スリット７１や受光素子７２に該当する構成を別個、備えれば足りる。また、実際の測定等の制御については、別途設けられるＰＣ等のコンピュータ装置を利用する態様の他、図１に示す画像出力制御部３０を利用することも可能である。更に評価のタイミングは、装置組み上げ前が一般的ではあるが、実際に装置に組み上げた後の所定のタイミングで実施することも可能である。この所定のタイミングは、画像形成の前後を問わない。

図４(ａ),(ｂ)は、従来から行われている共役な位置(ベストピント位置)での測定を説明するための図である。図４(ａ)は測定方法の概要を示し、図４(ｂ)は、この共役な位置(ベストピント位置)でのＭＴＦ部分ＭＡＸとスジに対する焦点深度との関係を示した図である。図４(ａ)には、レンズアレイ５３を間に介して、点光源７０と、受光部(スリット７１および受光素子７２)とが配置されている様子が示されている。点光源７０とスリット７１とは共役長ＴＣの距離だけ離れている。また、レンズアレイ５３と受光素子７２、また、レンズアレイ５３と点光源７０とは、ワーキングディスタンスＬだけ離れて配置されている。尚、ここでは、レンズアレイ５３の長さをＺとしている。
従来から行われている方法では、図４(ａ)に示すように、ＭＴＦ(Modulation Transfer Function)やビーム径などのビーム特性を共役な位置(ベストピント位置)で測定し、レンズアレイ５３の良否を判定していた。しかしながら、このような良否判定を行っても、例えば良品と判定されてもスジが発生したり、例えば不良品と判定されてもスジが発生しない場合が頻繁に生じた。

図４(ｂ)は、従来から行われているＭＴＦ部分ＭＡＸによる評価例を示している。このＭＴＦ部分ＭＡＸは、ある一定区間におけるＭＴＦ_ＭＡＸ値と、この一定区間におけるＭＴＦ_ＭＩＮ値との差で表される。ここで、このＭＴＦ部分ＭＡＸの算出に用いられるＭＴＦは、レンズアレイ５３のレスポンス関数として、点像のコントラストを表わす指標として用いられる。例えば、ｘ番目の点像における光量の最大値をＩ(ｘ)max、最小値をＩ(ｘ)minとすると、ｘ番目の点像のコントラストＭＴＦ(ｘ)は以下のように定義される。
ＭＴＦ(ｘ) ＝ (Ｉ(ｘ)max−Ｉ(ｘ)min) / (Ｉ(ｘ)max＋Ｉ(ｘ)min) × 100％
そして、ある一定区間のＭＴＦ(ｘ)部分ＭＡＸは、
ＭＴＦ(ｘ)部分ＭＡＸ
＝ ある一定区間のＭＴＦ_ＭＡＸ(ｘ)値 − ある一定区間のＭＴＦ_ＭＩＮ(ｘ)値
と定義できる。

図５は、上記のように定義されるＭＴＦ部分ＭＡＸを説明するための図である。図５に示す例では、各々のＭＴＦ_ＭＡＸ(ｘ)値とＭＴＦ_ＭＩＮ(ｘ)値として、ｎドット目２ｍｍ区間(ｎドットを中心とした±１ｍｍ区間)のＭＴＦ_ＭＡＸ(ｎ)値とＭＴＦ_ＭＩＮ(ｎ)値とが示されている。また、ｎ＋５０ドット目２ｍｍ区間(ｎ＋５０ドット目を中心とした±１ｍｍ区間)のＭＴＦ_ＭＡＸ(ｎ＋５０)値とＭＴＦ_ＭＩＮ(ｎ＋５０)値とが示されている。このように、これらの差をとることで、ＭＴＦ(ｘ)部分ＭＡＸを算出することが可能となる。

前述した図４(ｂ)では、６００ｄｐｉ対応のレンズアレイ５３にて、このようにして算出されるＭＴＦ部分ＭＡＸの値を横軸にとり、縦軸に、焦点深度(μｍ)の誤差に対するロバスト性の評価結果が示されている。この縦軸の値が大きい場合には、スジの発生を許容する焦点深度の範囲が広くとれることを示している。しかしながら、かかる指標を採用しても、図４(ｂ)に示すように、ＭＴＦ部分ＭＡＸとスジに対する焦点深度との間では相関がとれなかった。その結果、従来から行われている手法では、スジ状むらの発生予測を正確に行うことは困難であることが明らかになった。

そこで、出願人等により更なる検討を加えた結果、「ＭＴＦ比部分ＭＡＸ」という新たな概念を用いて評価を行うことで、スジ状むらの発生を予測できることに到達した。
図６は、本実施の形態が適用されるレンズアレイ評価方法を説明するための図である。本実施の形態では、図６に示すように、共役な位置(ベストピント位置)から距離ａだけ前後にずらして焦点をずらせたデフォーカス(Defocus)状態でのビーム変化を把握するように構成した。即ち、共役な位置(ベストピント位置)から±ａ(μｍ)だけ、スリット７１と受光素子７２とを移動させ、移動させたデフォーカス状態のＭＴＦを測定する。そして、このデフォーカス状態にて、ＭＴＦ比部分ＭＡＸを算出し、このＭＴＦ比部分ＭＡＸをレンズアレイ５３の良否判断に利用するように構成した。

このＭＴＦ比部分ＭＡＸは、デフォーカスでのＭＴＦ変化量を表す指標であり、所定区間(例えば２ｍｍ区間)の±ａμｍ(例えば±６０μｍ)におけるＭＴＦ比(ｘ)のＭＡＸ値と、所定区間(例えば２ｍｍ区間)の±ａμｍ(例えば±６０μｍ)におけるＭＴＦ比(ｘ)のＭＩＮ値との差で表される。即ち、例えば、２ｍｍ区間の±６０μｍでのＭＴＦ比部分ＭＡＸは、
２ｍｍ区間の±６０μｍＭＴＦ比(ｘ)のＭＡＸ値 − ２ｍｍ区間の±６０μｍＭＴＦ比(ｘ)のＭＩＮ値
で表される。
このとき、±６０μｍでのｎドット目のＭＴＦ比(ｎ)は、

で表される。

図７は、ＭＴＦおよびＭＴＦ比部分ＭＡＸの例を示した図である。図７では、横軸にロッドレンズ６１が配列される主走査方向の位置をプロットし、縦軸にデフォーカスＭＴＦ(％)をプロットしている。ここでは、＋６０μｍDefocusＭＴＦと−６０μｍDefocusＭＴＦとの測定結果が示されており、この＋６０μｍDefocusＭＴＦと−６０μｍDefocusＭＴＦとから算出されたＭＴＦ比部分ＭＡＸが示されている。このＭＴＦ比部分ＭＡＸの値が抜きん出て大きな値となる主走査方向の位置にて、スジが発生し易くなる。

図８は、このようにして算出されたＭＴＦ比部分ＭＡＸの値とスジに対する焦点深度との関係を示した図である。横軸はＭＴＦ比部分ＭＡＸの値、縦軸は図４(ｂ)と同様の指標がプロットされており、スジの発生を許容できる焦点深度(μｍ)の範囲が示されている。許容できるか否かは、官能検査の結果等により判断される。ここでは、出願人等の判断基準であるグレード１(Ｇ１)のレベルにおける許容度に基づいた結果が示されている。図８に示す図から、ＭＴＦ比部分ＭＡＸの値が大きくなると、許容できる焦点深度(μｍ)の範囲が小さくなる傾向が明らかになった。即ち、ＭＴＦ比部分ＭＡＸの値が小さい場合には焦点深度の許容範囲が広くなり、また、ＭＴＦ比部分ＭＡＸの値が大きい場合には焦点深度の許容範囲が狭いことが理解できる。このように、ＭＴＦ比部分ＭＡＸによる評価は、スジ発生との相関が高いことが明らかとなった。

図９は、本実施の形態におけるレンズアレイ評価方法を示したフローチャートである。前述のようにして把握されたＭＴＦ比部分ＭＡＸとスジ発生との相関関係を利用して、レンズアレイ５３を適正に評価しようとするものである。尚、図９に示すレンズアレイ評価方法は、例えば、評価対象となるレンズアレイ５３を評価装置に設置して、制御機能を有するコンピュータ装置にて実施される。しかしながら、図１に示す画像形成装置にて測定機能を備え、評価を行うように構成することも可能である。

まず、最初に、図６に示すように、レンズアレイ５３に対し、スリット７１および受光素子７２等で構成される受光部を、共役な位置から＋側(レンズアレイ５３から遠ざける方向)に所定距離(距離ａ)だけデフォーカスした状態で移動させて配置する(ステップ１０１)。そして、図３に示すようなアレイ状の点光源７０をレンズアレイ５３の有効幅全域に亘って一様な発光パターンで発光する(ステップ１０２)。その後、点光源および受光部と、レンズアレイ５３とを、レンズアレイのロッドレンズ６１の並び方向(主走査方向)に相対移動させ、レンズアレイ５３が結ぶ各点像の光量を受光部の受光素子７２で検出する(ステップ１０３)。この相対移動では、レンズアレイ５３を移動させても良いし、受光部(リット７１および受光素子７２)を移動させても構わない。そして、各位置にて、上述したDefocusＭＴＦを算出し、図示しない所定のメモリ(例えばＤＲＡＭ等)に格納する(ステップ１０４)。ここで、レンズアレイ５３の有効幅で光量の検出とDefocusＭＴＦの算出が終了したか否かが判断される(ステップ１０５)。完了していない場合にはステップ１０３に戻って処理が繰り返され、完了した場合にはステップ１０６へ移行する。このようにして、＋側に所定距離(距離ａ)だけデフォーカスした状態で、画像形成範囲内の全ての点像のコントラスト(ＭＴＦ)が求められる。

次に、レンズアレイ５３に対し、スリット７１および受光素子７２等で構成される受光部を、共役な位置から−側(レンズアレイ５３に近づける方向)に所定距離(距離ａ)だけデフォーカスした状態で移動させて配置する(ステップ１０６)。そして、アレイ状の点光源７０をレンズアレイ５３の有効幅全域に亘って一様な発光パターンで発光し(ステップ１０７)、点光源および受光部と、レンズアレイ５３とを、レンズアレイ５３のロッドレンズ６１の並び方向(主走査方向)に相対移動させて、レンズアレイ５３が結ぶ各点像の光量を受光部の受光素子７２で検出する(ステップ１０８)。そして、各位置にてDefocusＭＴＦを算出し、図示しない所定のメモリに格納する(ステップ１０９)。ここで、レンズアレイ５３の有効幅で光量の検出とDefocusＭＴＦの算出が終了したか否かが判断される(ステップ１１０)。完了していない場合にはステップ１０８に戻って処理が繰り返される。完了した場合には、ステップ１０４にてメモリに格納された＋側のDefocusＭＴＦと、ステップ１０９にてメモリに格納された−側のDefocusＭＴＦとを用いて、各位置におけるＭＴＦ比部分ＭＡＸが算出される(ステップ１１１)。

このとき、算出されたＭＴＦ比部分ＭＡＸの中で、許可値として予め定められている値を超えた部分があるか否かが判断される(ステップ１１２)。この許可値は、例えばレンズアレイ５３の設置誤差等、メカ的な方向ずれ等を考慮し、スジを許容できる範囲内として装置ごとに決定されるものである。例えば図８に示す場合に、グレード１で焦点深度６０μｍを許容範囲とする場合には、ＭＴＦ比部分ＭＡＸが約０.２６の値を許可値として設定する。このステップ１１２の判断にて、許可値を超えた部分がない場合には、測定対象のレンズアレイ５３は良品と判定される(ステップ１１３)。一方、このステップ１１２の判断にて、許可値を超えた部分が存在する場合には、測定対象のレンズアレイ５３は不良品と判定される(ステップ１１４)。以上のような流れによってレンズアレイ５３の評価が実行される。

次に、デフォーカスの距離である±ａ(μｍ)の選定について説明する。
図６において、ベストピント位置である共役な位置にスリット７１を配置した場合には、ビームも十分に絞られ、形状も楕円形に近い形が得られるが、デフォーカス位置では、ビーム形状が崩れてくる。その一方で、レンズアレイ５３の評価を行うためには、ある一定量のデフォーカス量が必要となる。かかる観点から、デフォーカスの距離である±ａ(μｍ)が選定される。本発明者等が鋭利検討を加えた結果、ａの距離が４０μｍより小さいとバラツキ幅が小さくスジとの相関がとれなくなり、ａの距離が９０μｍを超えると、ビームの崩れが大きすぎてＭＴＦの計算ができなくなることが明らかになった。即ち、ａの距離としては４０μｍ以上、９０μｍ以下が好ましく、特に６０μｍ前後が最も好ましい。

図１０は、ａが６０と３０、即ち、デフォーカス量が±６０μｍと±３０μｍにて、算出されるＭＴＦ比部分ＭＡＸの例を示した図である。図１０にて、横軸に点像の位置、縦軸にＭＴＦ比部分ＭＡＸを示し、Defocus±６０μｍでのＭＴＦ比部分ＭＡＸと、Defocus±３０μｍでのＭＴＦ比部分ＭＡＸとが示されている。Defocus±６０μｍでは、ばらつき幅が大きくとれており、結果としてスジとの相関を十分にとることができる。一方、Defocus±３０μｍでは、図示するようにばらつき幅が小さくなり、結果としてスジとの相関がとれなくなる。このDefocus±３０μｍのように、ＭＴＦ比部分ＭＡＸの値が小さくなると、測定誤差の影響を受けやすいために精度が悪くなる。即ち、ａの値が過度に小さいと、測定誤差等の影響を受けやすくなり、ＭＴＦ比部分ＭＡＸとスジとの相関が良好にとれなくなる。この相関をとるための限度として、４０μｍ以上は必要である。

図１１は、共役な位置とDefocus９０μｍでの光量の検出データを示した図である。縦軸に光量(intensity)、横軸に位置をとっている。この光量の検出データは、ＭＴＦ算出前の生データである。図１１に示すように、Defocus９０μｍと大きくなると、ビーム形状が崩れ、ＭＴＦを算出するための光量の最大値Ｉmaxと光量の最小値Ｉminとの判別ができなくなり、ＭＴＦの算出に支障を来すこととなる。即ち、ａの値が過度に大きいと、ビーム形状の崩れにより、ＭＴＦの計算が困難になる。
この図１０および図１１を用いて説明したような結果から、好ましいａの範囲として、４０μｍ以上、９０μｍ以下が決定された。

以上、詳述したように、本実施の形態では、レンズアレイ５３に対して受光部を、共役な位置から＋側と−側にデフォーカスした状態で配置させた。そして、アレイ状の点光源７０をレンズアレイ５３の有効幅全域に亘って一様な発光パターンで発光させ、点光源７０およびレンズアレイ５３を、レンズアレイ５３のロッドレンズ６１の並び方向(主走査方向)に、受光部に対して相対移動させた。このとき、レンズアレイ５３が結ぶ各点像の光量を受光部で検出し、画像形成範囲内(有効幅全域)の全ての点像コントラスト(ＭＴＦ)を求めた。そして、この受光部による検出結果が所定値以内であるか否かを判定することで、レンズアレイを評価している。このように構成することで、スジ状むらと相関の高いＭＴＦ比部分ＭＡＸを算出することが可能となり、このＭＴＦ比部分ＭＡＸが、予め定められた許容値以内か否かを判断することで、良好な画質が得られるレンズアレイ５３を提供することが可能となる。

本発明は、例えば、電子写真方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置、また、この画像形成装置における例えば感光体ドラムを露光して静電潜像を形成するプリントヘッドに適用することができる。また、このプリントヘッドに搭載される各種レンズアレイや、このレンズアレイを評価するための評価装置、または画像形成装置、更に、これらを用いた評価方法に適用することができる。

本実施の形態が適用される画像形成装置の全体構成を示した図である。 ＬＥＤプリントヘッド(ＬＰＨ)の構成を示した図である。 レンズアレイの評価を行う方法を説明するための図である。 (ａ),(ｂ)は、従来から行われている共役な位置(ベストピント位置)での測定を説明するための図である。 本実施の形態にて定義されるＭＴＦ部分ＭＡＸを説明するための図である。 本実施の形態が適用されるレンズアレイ評価方法を説明するための図である。 ＭＴＦおよびＭＴＦ比部分ＭＡＸの例を示した図である。 算出されたＭＴＦ比部分ＭＡＸの値とスジに対する焦点深度との関係を示した図である。 レンズアレイ評価方法を示したフローチャートである。 デフォーカス量が±６０μｍと±３０μｍでのＭＴＦ比部分ＭＡＸの例を示した図である。 共役な位置とDefocus９０μｍでの光量の検出データを示した図である。

符号の説明

１０…画像プロセス系、１１…画像形成ユニット、１２…感光体ドラム、１３…帯電器、１４…ＬＥＤプリントヘッド(ＬＰＨ)、１５…現像器、５１…ＬＥＤアレイ、５３…レンズアレイ、６１…ロッドレンズ、６２…フレーム、７０…点光源、７１…スリット、７２…受光素子

Claims (11)

1. 多数のレンズ素子を配列したレンズアレイの評価方法であって、
   前記レンズアレイが結ぶ各点像の光量を検出するための受光部を、当該レンズアレイに対して共役な位置から所定量だけデフォーカスした状態で配置し、
   前記デフォーカスした状態にて、前記レンズアレイが結ぶ各点像の光量を前記受光部で検出して各点像のコントラストを算出し、
   算出される前記コントラストを用いて前記レンズアレイを評価することを特徴とするレンズアレイの評価方法。
2. 前記受光部を配置する前記デフォーカスした状態は、当該受光部を前記共役な位置から＋側と−側とに所定のデフォーカス量だけずらした状態であることを特徴とする請求項１記載のレンズアレイの評価方法。
3. 前記所定のデフォーカス量は、４０μｍ以上９０μｍ以下であることを特徴とする請求項２記載のレンズアレイの評価方法。
4. 前記コントラストの算出は、前記共役な位置から＋側と−側にデフォーカスした状態にてＭＴＦ(Modulation Transfer Function)を各々算出し、所定区間における前記ＭＴＦの変化量の指標であるＭＴＦ比部分ＭＡＸを算出することを特徴とする請求項１記載のレンズアレイの評価方法。
5. 算出された前記ＭＴＦ比部分ＭＡＸの値が予め定められた許可値を超えているか否かを判断し、当該許可値を超えた部分がある場合にスジ発生のおそれがあると評価することを特徴とする請求項４記載のレンズアレイの評価方法。
6. 多数のレンズ素子を配列したレンズアレイを評価する評価装置であって、
   前記レンズアレイが結ぶ各点像の光量を検出するとともに、当該レンズアレイに対して共役な位置から＋側および−側に所定量だけデフォーカスした状態に配置可能な受光手段と、
   前記レンズアレイの有効幅全域に亘って一様な発光パターンで発光する発光手段とを備え、
   前記発光手段により発光されデフォーカスした状態にて前記受光手段により検出される前記レンズアレイが結ぶ各点像の光量を各々検出することで、当該レンズアレイを評価する評価装置。
7. 前記受光手段により検出される前記レンズアレイが結ぶ各点像の光量から、各点像のコントラストを算出する算出手段を更に備えたことを特徴とする請求項６記載の評価装置。
8. 前記算出手段は、前記共役な位置から＋側と−側にデフォーカスした状態にて、前記レンズアレイの有効幅全域に亘ってＭＴＦ(Modulation Transfer Function)を各々算出し、所定区間における前記ＭＴＦの変化量の指標であるＭＴＦ比部分ＭＡＸを算出することを特徴とする請求項７記載の評価装置。
9. 画像情報に応じて選択的に発光するアレイ状の点光源を備えた画像形成装置に使用され、当該点光源からの光情報を結像して像担持体に画像を形成するレンズアレイであって、
   アレイ状に設けられる複数のロッドレンズを備え、共役な位置から＋側と−側に所定量だけデフォーカスした状態に配置される受光部にて検出された光量を用いて算出された点像のコントラストが、予め定められた許可値以内に全て収まることを特徴とするレンズアレイ。
10. 前記予め定められた許可値は、前記レンズアレイにて許容される焦点深度の範囲から決定されるＭＴＦ比部分ＭＡＸの値であることを特徴とする請求項９記載のレンズアレイ。
11. 請求項９または請求項１０が適用されるレンズアレイが搭載される画像形成装置。

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