JP2008083576A - Lens-array, exposure device, image forming apparatus and reading apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レンズアレイ、露光装置、画像形成装置及び読取装置に関するものである。 The present invention relates to a lens array, an exposure apparatus, an image forming apparatus, and a reading apparatus.
従来、スキャナ等の読取装置、又はプリンタ、複写機、複合機等の画像形成装置、例えば、プリンタのうち、複数のLEDをアレイに配列したLEDプリンタにおいては、発光部に隣接させて、複数のロッドレンズをアレイに配列したレンズアレイが使用される。 Conventionally, in a reading device such as a scanner, or an image forming apparatus such as a printer, a copying machine, or a multifunction device, for example, an LED printer in which a plurality of LEDs are arranged in an array, a plurality of LEDs are arranged adjacent to a light emitting unit. A lens array in which rod lenses are arranged in an array is used.
また、複数の受光素子をアレイに配列したスキャナにおいては、受光部に隣接させて、複数のロッドレンズをアレイに配列したレンズアレイが使用される。 In a scanner in which a plurality of light receiving elements are arranged in an array, a lens array in which a plurality of rod lenses are arranged in an array adjacent to the light receiving unit is used.
前記ロッドレンズは、ガラスファイバーにイオンを含浸させ、中央部から周辺部に向かって屈折率が低下するようにしたものであり、物体の正立等倍像を形成する光学素子である。そして、前記ロッドレンズを複数のアレイに配列したレンズアレイは、物体の結像像をライン状に形成する光学系として使用される。 The rod lens is an optical element in which a glass fiber is impregnated with ions so that the refractive index decreases from the central portion toward the peripheral portion, and forms an erect life-size image of an object. A lens array in which the rod lenses are arranged in a plurality of arrays is used as an optical system for forming an image of an object in a line shape.
さらに、簡単な光学系の例として、ロッドレンズを1列のアレイに配列したレンズアレイがある。また、一対のマイクロレンズを光軸が一致するように焦点距離に応じた間隔で配置したレンズ対をアレイに配列することによってロッドレンズアレイと同様のレンズアレイを構成することができる(例えば、特許文献1参照。)。
しかしながら、前記従来のロッドレンズを1列のアレイに配列したレンズアレイにおいては、各ロッドレンズの光軸付近の光学特性と周囲の光学特性とに差が生じるので、ロッドレンズの配列間隔を周期で、解像度が低下したり、光量が低下したりしてしまう。また、マイクロレンズを使用したレンズアレイにおいても、同様に、各マイクロレンズの光軸付近の光学特性と周囲の光学特性とに差が生じるので、マイクロレンズの配列間隔の周期で、解像度が低下したり、光量が低下したりしてしまう。 However, in the lens array in which the conventional rod lenses are arranged in a single-row array, there is a difference between the optical characteristics in the vicinity of the optical axis of each rod lens and the surrounding optical characteristics. , The resolution is lowered and the light quantity is lowered. Similarly, in a lens array using microlenses, there is a difference between the optical characteristics in the vicinity of the optical axis of each microlens and the surrounding optical characteristics, so that the resolution decreases with the period of the arrangement interval of the microlenses. Or the amount of light decreases.
本発明は、前記従来のレンズアレイの問題点を解決して、解像度が低下したり、光量が低下したりすることがないレンズアレイ、露光装置、画像形成装置及び読取装置を提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a lens array, an exposure apparatus, an image forming apparatus, and a reading apparatus in which the resolution of the conventional lens array is not reduced and the light amount is not reduced. And
そのために、本発明のレンズアレイにおいては、各レンズの光軸が一致するように配設された複数のレンズ対を前記光軸に対して直角の方向にほぼ直線状に配列し、前記各レンズ対に、隣接するレンズ対からの光を遮断する遮光部材が配設される。 For this purpose, in the lens array of the present invention, a plurality of lens pairs arranged so that the optical axes of the lenses coincide with each other are arranged in a substantially straight line in a direction perpendicular to the optical axis, The pair is provided with a light blocking member that blocks light from the adjacent lens pair.
そして、前記各レンズの口径をDとし、前記各レンズの配列間隔をPとしたとき、
P<D
にされる。
And when the aperture of each lens is D and the arrangement interval of each lens is P,
P <D
To be.
本発明によれば、レンズアレイにおいては、各レンズの光軸が一致するように配設された複数のレンズ対を前記光軸に対して直角の方向にほぼ直線状に配列し、前記各レンズ対に、隣接するレンズ対からの光を遮断する遮光部材が配設される。 According to the present invention, in the lens array, a plurality of lens pairs arranged so that the optical axes of the respective lenses coincide with each other are arranged substantially linearly in a direction perpendicular to the optical axis. The pair is provided with a light blocking member that blocks light from the adjacent lens pair.
そして、前記各レンズの口径をDとし、前記各レンズの配列間隔をPとしたとき、
P<D
にされる。
And when the aperture of each lens is D and the arrangement interval of each lens is P,
P <D
To be.
この場合、レンズの口径Dがレンズの配列間隔Pより大きくされるので、レンズの配列間隔の周期で、解像度が低下したり、光量が低下したりするのを防止することができる。 In this case, since the diameter D of the lens is made larger than the lens arrangement interval P, it is possible to prevent the resolution and the amount of light from decreasing at the period of the lens arrangement interval.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。この場合、画像形成装置としてのプリンタ、及び読取装置について説明する。この場合、プリンタは、現像剤として、色材を構成する顔料を含む樹脂から成るトナーを使用し、画像データに従って媒体としての用紙に、カラー画像、モノクロ画像等の画像を形成する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In this case, a printer and a reading device as the image forming apparatus will be described. In this case, the printer uses a toner made of a resin containing a pigment constituting the color material as a developer, and forms an image such as a color image or a monochrome image on a sheet as a medium according to the image data.
図2は本発明の第1の実施の形態におけるプリンタの概念図である。 FIG. 2 is a conceptual diagram of the printer according to the first embodiment of the present invention.
図において、10は画像形成装置としてのプリンタであり、該プリンタ10内には、ほぼ「S字」状の形状を有し、媒体としての図示されない用紙を搬送するための搬送路25が配設され、該搬送路25に搬送ローラ26〜29が配設される。また、前記搬送路25に沿って、各色の現像剤像としてのトナー像を形成するための画像形成ユニットBk、Y、M、Cが配設され、該各画像形成ユニットBk、Y、M、Cより下方には、用紙を搬送するとともに、前記各トナー像を用紙に転写するための転写ユニット34が配設され、各画像形成ユニットBk、Y、M、Cと転写ユニット34との間に前記搬送路25が形成される。なお、前記転写ユニット34によってベルト駆動ユニットが構成される。
In the figure,
また、プリンタ10には、像担持体としての感光体ドラム11と対向させて、露光装置としての、かつ、記録ヘッドとしてのLEDヘッド23が配設される。そして、前記転写ユニット34の下流側には、転写されたトナー像を用紙に定着させるための定着ユニット35が配設される。
Further, the
各画像形成ユニットBk、Y、M、Cにおいて、前記感光体ドラム11は、所定の回転速度で回転し、表面に電荷を蓄えることができ、前記LEDヘッド23による露光によって表面の電荷が除去されると、潜像としての図示されない静電潜像が形成される。前記感光体ドラム11に、帯電装置としての帯電ローラ12が一定の圧力で接触させられ、感光体ドラム11と反対方向に回転させられ、感光体ドラム11の表面に所定の電圧を印加する。
In each of the image forming units Bk, Y, M, and C, the
また、45は、前記感光体ドラム11に隣接させて配設され、静電潜像を現像してトナー像を形成する現像器であり、該現像器45は、感光体ドラム11に現像剤としてのトナーを付着させる現像剤担持体としての現像ローラ16、該現像ローラ16上のトナーの厚さを規制する規制部材としての図示されない現像ブレード、現像ローラ16にトナーを供給する現像剤供給部材としてのトナー供給ローラ18等を備える。前記現像ローラ16は、感光体ドラム11に一定の圧力で接触させられ、感光体ドラム11と反対方向に回転させられ、トナー供給ローラ18は、現像ローラ16に一定の圧力で接触させられ、現像ローラ16と同じ方向に回転させられる。
前記感光体ドラム11、帯電ローラ12、現像器45等は、画像形成ユニット本体を構成する筐体20内に収容され、該筐体20の上方には、トナーを収容する現像剤収容部としてのトナーカートリッジ15が筐体20に対して着脱自在に配設される。
The
前記転写ユニット34は、走行自在に配設された転写ベルト21、及び各感光体ドラム11と対向させて配設された転写部材としての転写ローラ22を備える。前記転写ベルト21及び転写ローラ22は、図示されない電源によって所定の電圧が印加され、感光体ドラム11上の各トナー像を用紙に転写する。
The
また、38はロワフレーム、40は、該ロワフレーム38に対して揺動自在に配設され、排出された用紙を積載するためのスタッカ31を備えたアッパフレームである。そして、前記転写ユニット34より下方において、搬送路25の端部に、用紙を収容する媒体収容部としての給紙カセット30が配設され、該給紙カセット30に、用紙を繰り出す繰出部32が配設される。
次に、前記構成のプリンタの動作について説明する。 Next, the operation of the printer having the above configuration will be described.
前記各画像形成ユニットBk、Y、M、Cにおいて、帯電ローラ12は感光体ドラム11の表面を、一様に、かつ、均一に帯電させ、LEDヘッド23は感光体ドラム11の表面を露光して、静電潜像を形成する。続いて、現像器45は、静電潜像を現像して各色のトナー像を形成する。
In each of the image forming units Bk, Y, M, and C, the
一方、繰出部32によって繰り出された用紙は、搬送ローラ26、27によって搬送され、静電効果によって転写ベルト21に付着させられ、該転写ベルト21の走行に伴って、各画像形成ユニットBk、Y、M、Cと転写ユニット34との間を搬送され、その間に、各色のトナー像が重ねて転写され、カラーのトナー像が形成される。その後、用紙は、定着ユニット35を通過し、カラーのトナー像が定着させられ、カラーの画像が形成される。続いて、用紙は、搬送ローラ28、29によって更に搬送され、スタッカ31に排出される。
On the other hand, the sheet fed by the
ここで、前記プリンタ10には、図示されない外部装置と通信を行い、印刷データを受信する図示されない外部インタフェースが配設され、該外部インタフェースから印刷データを受信し、プリンタ10全体の制御を行う図示されない制御部が配設される。
The
次に、前記LEDヘッド23について説明する。
Next, the
図3は本発明の第1の実施の形態におけるLEDヘッドの断面図である。 FIG. 3 is a cross-sectional view of the LED head according to the first embodiment of the present invention.
図に示されるように、LEDヘッド23にはレンズアレイ50が配設され、該レンズアレイ50は保持部材46によって支持体23aに固定される。
As shown in the figure, a
また、11は感光体ドラム、41は前記LEDヘッド23の発光部であり、該発光部41には発光素子としてのLED素子が複数、本実施の形態においては、1インチ(約2.5〔cm〕)当たり600個、直線状に等間隔で配設される。なお、図示されない遮光部材が発光部41とレンズアレイ50との間に配設される。
また、42は前記発光部41のLED素子の発光を制御するドライバICであり、前記発光部41及びドライバIC42は、配線基板44上に配設され、互いにワイヤ43によって結線される。
次に、前記構成のLEDヘッド23の動作について説明する。
Next, the operation of the
まず、前記制御部は、画像データに基づいてLEDヘッド23の制御信号を発生させ、ドライバIC42に送ると、該ドライバIC42は、制御信号に従って所定の光量で各LED素子を発光させる。そして、該LED素子からの光線は、レンズアレイ50に入射され、該レンズアレイ50を通過して感光体ドラム11上で結像され、発光部41の結像像が感光体ドラム11上に形成される。
First, when the control unit generates a control signal for the
次に、前記レンズアレイ50について説明する。
Next, the
図1は本発明の第1の実施の形態におけるレンズアレイの平面図、図4は本発明の第1の実施の形態におけるレンズアレイの縦断面図、図5は本発明の第1の実施の形態におけるレンズアレイの横断面図である。 FIG. 1 is a plan view of a lens array according to the first embodiment of the present invention, FIG. 4 is a longitudinal sectional view of the lens array according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a diagram illustrating the first embodiment of the present invention. It is a cross-sectional view of the lens array in the form.
図に示されるように、レンズアレイ50は、二つのレンズ板51a、51b間に配設され、光線を遮断する材料から成り、かつ、複数の開口55が形成された遮光部材としての遮光部54を備える。また、本実施の形態においては、レンズ板51a、51bの幅方向の中央に、複数のマイクロレンズ53が光軸に対して直角の方向にほぼ直線状に並べられ、一体に形成される。なお、光軸が一致するように配設されたマイクロレンズ53によってレンズ対52が構成される。また、前記マイクロレンズ53は縮小倒立像を形成する光学系であり、レンズ対52は正立等倍像を形成する光学系を構成する。
As shown in the drawing, the
前記マイクロレンズ53の曲面は光軸に対して回転対称であり、マイクロレンズ53の曲面は、隣接するマイクロレンズ53との境界の近傍で、光軸と平行な平面で切断される形状を有する。このとき、マイクロレンズ53の口径(マイクロレンズ口径)Dは、マイクロレンズ53の光軸を中心として、マイクロレンズ53に外接する円の直径である。
The curved surface of the
前記レンズ板51a、51b及び遮光部54は、レンズ対52の光軸と開口55の中心軸とが一致するように配設される。なお、前記マイクロレンズ53の配列間隔(マイクロレンズ配列間隔)Pは、本実施の形態においては、マイクロレンズ53の口径Dに対して、
P<D
になるように構成される。
The
P <D
Configured to be.
また、遮光部54の開口55の寸法は、マイクロレンズ53の配列方向に対して直角の方向の開口幅(幅方向遮光部開口幅)をWX とし、マイクロレンズ53の配列方向の開口幅(配列方向遮光部開口幅)をWY としたとき、
WY <WX
になるように構成される。前記開口55は、中心軸が光軸と一致させられ、直径が開口幅WX と等しくされたほぼ円筒の形状、かつ、間隔が開口幅WY と等しくされ、光軸と平行に配設された2枚の平面によって囲まれた形状を有する。
The size of the
W Y <W X
Configured to be. The
ここで、本実施の形態における効果を検証するために比較例のレンズアレイを作成した。 Here, in order to verify the effect in the present embodiment, a lens array of a comparative example was created.
比較例のレンズアレイ50′において、マイクロレンズ53の配列間隔Pをマイクロレンズ53の口径Dと等しくし、マイクロレンズ53の光軸方向から見た形状は円形である。また、比較例のレンズアレイにおいては、遮光部54の開口55の開口幅WY と開口幅WX とが等しく、開口55の形状は中心軸が光軸と一致する直径がWY の円筒形状である。
In the
そして、本実施の形態におけるレンズアレイ50及び比較例におけるレンズアレイにおいて、レンズ板51a、51bとして、シクロオレフィン系樹脂である光学樹脂(日本ゼオン社製、商品名:ZEONEX(ゼオネックス)E48R)を使用し、樹脂成形によって形成した。
In the
また、本実施の形態におけるレンズアレイ50及び比較例におけるレンズアレイにおいて、遮光部54は、ポリカーボネートを使用し、樹脂成形によって形成した。
Moreover, in the
図6は本発明の第1の実施の形態における光学系の概略図である。 FIG. 6 is a schematic diagram of an optical system according to the first embodiment of the present invention.
図に示されるように、レンズアレイ50と発光部41との間の距離(物体面−レンズ面距離)Lo はマイクロレンズ53の外部曲面53aの頂点と発光部41が配置される平面(物体面)との間の距離、前記レンズアレイ50と感光体ドラム11との間の距離(結像面−レンズ面距離)LI はマイクロレンズ53の外部曲面53aの頂点と感光体ドラム11が配設される平面(結像面)との間の距離、レンズ厚LT はマイクロレンズ53の外部曲面53aと内部曲面53bとの間の距離、レンズ面間距離LS は各内部曲面53b間の距離、結像面−物体面距離TCは感光体ドラム11と発光部41との間の距離である。
As shown in the drawing, the distance (object surface-lens surface distance) Lo between the
また、マイクロレンズ53の各外部曲面53a及び内部曲面53bは、回転対称高次非球面であり、次の関数z(r)で表される。
Further, each of the outer
関数z(r)は、マイクロレンズ53の光軸に平行な方向を軸とし、半径方向の座標をrとした回転座標系を示し、マイクロレンズ53の各外部曲面53a及び内部曲面53bの頂点を原点とし、レンズアレイ50の物体面から結像面に向かう方向を正の数で表す。なお、Cは曲率半径(外部曲面曲率半径CO 、内部曲面曲率半径CI )を、Aは非球面係数4次(外部曲面非球面係数4次AO 、内部曲面非球面係数4次AI )の係数を、Bは非球面係数6次(外部曲面非球面係数6次BO 、内部曲面非球面係数6次BI )の係数を示す。
The function z (r) represents a rotational coordinate system in which the direction parallel to the optical axis of the
前記レンズ板51a、51bには複数のマイクロレンズ53が一体に形成されるが、該マイクロレンズ53を個々に作成し、所定の配列間隔で固定することができる。
A plurality of
本実施の形態においては、各外部曲面53a及び内部曲面53bを回転対称の高次非球面で形成するようになっているが、球面で形成することもできる。また、放物面、楕円面、双曲面等のコーニック面、光軸に垂直な各方向に非対称なトロイド面、シリンダ面等で形成したり、公知の自由曲面で形成したりすることができる。
In the present embodiment, each of the outer
さらに、前記マイクロレンズ53は、光源の光線を透過する均一な屈折率を有する透明材料に所定の曲面を形成することによって構成されるが、所定の屈折率分布を有する屈折率分布型レンズ、光ファイバ等で形成することができる。
Further, the
そして、前記遮光部54は樹脂成形によって形成されるが、切削加工によって形成することができる。また、光線を透過する材料の上に光源の光線を遮光する遮光材料によって遮光パターンを形成したり、前記レンズ板51a、51bの一部に、遮光材料によって遮光パターンを形成したり、粗面加工を施して光線を遮光したり、前記レンズ板51a、51bの一部を切り落として光線の一部が入射しないようにしたりすることができる。
And although the said light-shielding
本実施の形態においては、前記発光部41に発光素子としてLED素子を複数配設したLEDアレイを使用するようになっているが、例えば、発光素子として有機ELを使用することができる。また、プリンタ10の記録ヘッドとして半導体レーザを使用したり、蛍光灯、ハロゲンランプ等の光源に液晶素子によって構成されたシャッタを併用した記録ヘッドを使用したりすることができる。
In the present embodiment, an LED array in which a plurality of LED elements are arranged as light emitting elements in the
次に、前記構成のレンズアレイ50の動作について説明する。
Next, the operation of the
図7は本発明の第1の実施の形態におけるレンズアレイの平面図、図8は本発明の第1の実施の形態におけるレンズアレイの断面図、図9は本発明の第1の実施の形態におけるレンズアレイの比較例を示す平面図、図10は本発明の第1の実施の形態におけるレンズアレイの比較例を示す断面図である。 7 is a plan view of the lens array according to the first embodiment of the present invention, FIG. 8 is a cross-sectional view of the lens array according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a first embodiment of the present invention. FIG. 10 is a cross-sectional view showing a comparative example of the lens array in the first embodiment of the present invention.
なお、本実施の形態におけるレンズアレイ50及び比較例におけるレンズアレイ50′は表1に示されるように構成される。
The
また、図において、41aは隣接するマイクロレンズ53、53′の境界付近の発光部である。
In the figure,
ところで、レンズアレイ50、50′を使用して発光部41aの結像像Iを形成した場合、比較例のレンズアレイ50′においては、本発明のレンズアレイ50と比べて解像度及び光量が低くなる。
By the way, when the imaged image I of the
なお、図8及び10は、前記発光部41aからレンズアレイ50、50′を透過して感光体ドラム11に到達し、結像像Iを形成する光路を示す。また、該光路の最短経路を示す主光線をRM とし、該主光線RM に対して最も外側の経路を示す周辺光線をRS とする。
8 and 10 show an optical path through which the
前記発光部41aから出射された光線は、レンズ対52、52′のうち発光部41a側のマイクロレンズ53、53′に入射した後、発光部41aの縮小像を結像し、感光体ドラム11側のマイクロレンズ53、53′に入射する。前記感光体ドラム11側のマイクロレンズ53、53′は発光部41aの縮小像の倒立拡大像を形成し、レンズ対52、52′全体において発光部41aの像は正立等倍像として感光体ドラム11に結像される。
The light beam emitted from the
図8及び10に示されるように、本発明の実施の形態におけるレンズアレイ50においては、比較例におけるレンズアレイ50′と比べ、発光部41aがマイクロレンズ53の光軸に一層近いところに配設される。
As shown in FIGS. 8 and 10, in the
ところで、一般に、レンズによる物体の結像像は、レンズの光軸に近い物体の方が収差が小さく、光量が大きい。 By the way, in general, an object image formed by a lens has a smaller aberration and a larger amount of light in an object closer to the optical axis of the lens.
そして、本発明の実施の形態におけるレンズアレイ50は、比較例におけるレンズアレイ50′に比べ、発光部41aから出射する光線の周辺光線RS の成す角αO が大きいので、発光部41aから出射される光線のうちマイクロレンズ53に入射する光線が多くなる。したがって、本発明の実施の形態におけるレンズアレイ50による発光部41aの結像像Iが比較例におけるレンズアレイ50′による発光部41aの結像像Iと比べて明るくなる。
The
その結果、本発明の実施の形態におけるレンズアレイ50の方が比較例におけるレンズアレイ50′より各マイクロレンズ53の光軸の近い位置に発光部41aがあり、結像像Iの収差が小さいので鮮明な画像が形成され、光量の大きい結像像Iを得ることができる。そして、レンズアレイ50のマイクロレンズ53の配列周期の解像度及び光量の低下を改善することができる。
As a result, the
次に、本発明の実施の形態におけるLEDヘッド23及び比較例におけるLEDヘッド23′について、MTF(Modulation Transfer Function:振幅伝達関数)及び光量の測定結果について説明する。
Next, with respect to the
ここで、MTFは、LEDヘッド23の結像像の解像度を表し、LEDヘッド23内で点灯しているLED素子による結像像の光量のコントラストを示す。そして、結像像の光量のコントラストが最も大きく、かつ、LEDヘッド23としての解像度が最も高い場合のMTFを100〔%〕とし、MTFが小さくなるほど結像像の光量のコントラストが小さくなり、LEDヘッド23としての解像度は低くなる。
Here, MTF represents the resolution of the image formed by the
図11は本発明の第1の実施の形態におけるレンズアレイのMTFを示す図、図12は比較例におけるレンズアレイのMTFを示す図、図13は本発明の第1の実施の形態におけるレンズアレイの光量を示す図、図14は比較例におけるレンズアレイの光量を示す図である。なお、図11及び12において、横軸に発光点位置を、縦軸にMTFを、図13及び14において、横軸に発光点位置を、縦軸に光量を採ってある。 FIG. 11 is a diagram showing the MTF of the lens array in the first embodiment of the present invention, FIG. 12 is a diagram showing the MTF of the lens array in the comparative example, and FIG. 13 is a lens array in the first embodiment of the present invention. FIG. 14 is a diagram showing the light amount of the lens array in the comparative example. 11 and 12, the horizontal axis represents the light emission point position, the vertical axis represents the MTF, and in FIGS. 13 and 14, the horizontal axis represents the light emission point position, and the vertical axis represents the amount of light.
この場合、MTF〔%〕は、結像像の光量の最大値をImax とし、隣り合う二つの結像像間の光量の最小値をImin としたとき、
MTF=((Imax −Imin )/(Imax +Imin ))×100〔%〕
のように定義される。
In this case, when the maximum value of the light amount of the imaged image is I max and the minimum value of the light amount between two adjacent imaged images is I min , MTF [%]
MTF = ((I max −I min ) / (I max + I min )) × 100 [%]
Is defined as follows.
そして、MTF及び光量の測定においては、解像度が600〔dpi〕のカラーLEDプリンタのLEDヘッドに、本発明の実施の形態におけるレンズアレイ50及び比較例におけるレンズアレイ50′を実装し、結像面側(感光体ドラム11側)の外部曲面53aから、結像面−レンズ面距離LI 〔mm〕離れた位置の結像像を顕微鏡デジタルカメラによって撮影し、撮影画像からLED素子の結像像の光量分布を解析し、前記MTF及び光量を測定した。各LED素子のMTF及び光量の値は、MTFの最大値及び光量の最大値に対する割合(百分率)で表される。
In the measurement of MTF and light quantity, the
なお、MTFについては、前記LEDヘッド23、23′に1〔インチ〕(約2.5〔cm〕)当たり600個配列されたLED素子を一つおきに発光させて、光量の測定については、LEDヘッド23、23′のLED素子をすべて発光させて測定し、測定結果のうち20〔mm〕の範囲について示した。 For MTF, every other 600 LED elements arranged per 1 inch (about 2.5 cm) in the LED heads 23 and 23 ′ are allowed to emit light. Measurement was performed by causing all LED elements of the LED heads 23 and 23 'to emit light, and a range of 20 [mm] among the measurement results was shown.
そして、比較例におけるレンズアレイ50′を使用したLEDヘッド23′においては、図12に示されるように、MTFの振れ幅が50〔%〕程度であるのに対して、本発明の実施の形態におけるレンズアレイ50を使用したLEDヘッド23においては、図11に示されるように、MTFの振れ幅が5〔%〕程度である。
In the
また、比較例におけるレンズアレイ50′を使用したLEDヘッド23′においては、図14に示されるように、光量の振れ幅が40〔%〕程度であるのに対して、本発明の実施の形態におけるレンズアレイ50を使用したLEDヘッド23においては、図13に示されるように、光量の振れ幅が20〔%〕程度である。
Further, in the
ところで、前記LEDヘッド23においては、光量の振れ幅が30〔%〕以下であれば、各LED素子の光量が一定になるように制御することができる。
By the way, the
本発明の実施の形態におけるLEDヘッド23において、ドライバIC42によって各LED素子の光量が一定になるように制御した場合、光量の振れ幅を1〔%〕以下にすることができた。ところが、比較例におけるLEDヘッド23′においては、各発光部の光量が一定になるように制御することができなかった。
In the
前記カラーLEDプリンタに本発明の実施の形態におけるレンズアレイ50を使用したプリンタの画像を評価すると、筋、縞等は見られなかった。一方、比較例におけるレンズアレイ50′を使用したプリンタにおいては、画像にマイクロレンズ53′の配列間隔Pに一致する1.6〔mm〕周期の縞が発生した。
When the image of the printer using the
なお、プリンタの画像評価は、600〔dpi〕、1×1画像(1〔インチ〕当たり600個の全画素のうち一つおきにドットを形成する画像)を用紙上に形成し、画像品質の劣化を評価した。 The image evaluation of the printer is performed by forming 600 [dpi] and 1 × 1 images (images in which every other dot among all 600 pixels per [inch]) is formed on a sheet of paper. Degradation was evaluated.
このように、本実施の形態においては、レンズアレイ50によってマイクロレンズ53の配列間隔Pの周期で解像度が低下したり、光量が低下したりするのを防止することができる。
As described above, in the present embodiment, the
また、本発明の実施の形態におけるプリンタ10においては、画像に筋、縞等を発生させることなく画像データのとおりの画像を用紙上に形成することができる。
Further, in the
ところで、本発明の実施の形態においては、遮光部54の両側にそれぞれマイクロレンズ53を配設するようになっているが、遮光部54の両側に複数のマイクロレンズ53を重ねて形成した複合レンズを配設することができる。
By the way, in the embodiment of the present invention, the
次に、遮光部54の両側に複合レンズを配設するようにした本発明の第2の実施の形態について説明する。なお、第1の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。
Next, a second embodiment of the present invention in which compound lenses are arranged on both sides of the
図15は本発明の第2の実施の形態におけるレンズアレイの平面図、図16は本発明の第2の実施の形態におけるレンズアレイの縦断面図、図17は本発明の第2の実施の形態におけるレンズアレイの横断面図である。 FIG. 15 is a plan view of a lens array according to the second embodiment of the present invention, FIG. 16 is a longitudinal sectional view of the lens array according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 17 is a second embodiment of the present invention. It is a cross-sectional view of the lens array in the form.
この場合、レンズアレイ50は、四つのレンズ板51a〜51d、及び複数の開口55が形成された遮光部材としての遮光部54を備え、レンズ板51a、51cが互いに重ねて配設され、レンズ板51d、51bが互いに重ねて配設され、かつ、前記遮光部54が各レンズ板51cと51dとの間に配設される。
In this case, the
前記レンズ板51a〜51dの所定の箇所、本実施の形態においては、レンズ板51a〜51dの幅方向の中央に、複数のマイクロレンズ53が光軸と垂直方向に並べてほぼ直線状に形成される。
In the present embodiment, in the present embodiment, a plurality of
そして、レンズ板51a、51cの各マイクロレンズ53によって、また、レンズ板51d、51bの各マイクロレンズ53によって複合レンズ61が構成され、各複合レンズ61によってレンズ対62が構成される。
A
この場合、レンズ板51a、51cの各マイクロレンズ53の口径をD1とし、レンズ板51d、51bの各マイクロレンズ53の口径をD2とし、マイクロレンズ53の配列間隔をPとしたとき、本実施の形態においては、
D1=D2
にされるが、口径D1、D2が異なる場合、
P<D1
P<D2
にされる。
In this case, when the diameter of each
D1 = D2
If the caliber D1 and D2 are different,
P <D1
P <D2
To be.
次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。なお、前記第1、第2の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。 Next, a third embodiment of the present invention will be described. In addition, about the thing which has the same structure as the said 1st, 2nd embodiment, the same code | symbol is provided and the effect of the embodiment is used about the effect of the invention by having the same structure.
図18は本発明の第3の実施の形態におけるLEDヘッドの断面図である。 FIG. 18 is a cross-sectional view of an LED head according to the third embodiment of the present invention.
この場合、70は図示されない原稿を読み取って電子データを生成する読取装置であり、該読取装置70は、原稿の結像像を所定の位置に形成する光学系のレンズアレイ50、受光した結像像を電気信号に変換する受光素子71、該受光素子71と図示されない制御装置とが並べて配設され、接続される配線基板72、原稿に光線を照射する光源73、及び該光源73の光線を透過する素材によって形成され、原稿を配置する原稿台75等を備える。なお、74は読取装置70の各部材を保持する保持部材である。
In this case,
図19は本発明の第3の実施の形態における光学系の概略図である。 FIG. 19 is a schematic diagram of an optical system according to the third embodiment of the present invention.
図に示されるように、レンズアレイ50と原稿との間の距離(物体面−レンズ面距離)Lo はマイクロレンズ53の外部曲面53aの頂点と原稿が配置される平面(物体面)との間の距離、前記レンズアレイ50と受光素子71との間の距離(結像面−レンズ面距離)LI はマイクロレンズ53の外部曲面53aの頂点と受光素子71が配置される平面(結像面)との間の距離、レンズ厚LT は外部曲面53aと内部曲面53bとの間の距離、レンズ面間距離LS は各内部曲面53b間の距離、結像面−物体面距離TCは原稿と受光素子71との間の距離である。
As shown in the figure, the distance (object surface-lens surface distance) Lo between the
また、本発明の実施の形態における読取装置70及び比較例における読取装置70′の構成については、前記第1の実施の形態における表1の構成と同様である。
The configurations of the
次に、前記構成の読取装置70の動作について説明する。
Next, the operation of the
まず、光源73によって照射された光線は、原稿台75の上面に配置された原稿の表面で反射する。続いて、レンズアレイ50は原稿からの反射光の一部によって受光素子71の表面に結像像を形成し、受光素子71は結像像を電気信号に変換する。そして、該電気信号は読取装置70の図示されない制御部に送られ、該制御部の画像処理部において、画像データが生成される。
First, the light beam irradiated by the
本発明の実施の形態における読取装置70及び比較例における読取装置70′を使用して、同一の原稿から画像データを生成すると、本発明の実施の形態における読取装置70においては、原稿と同一の画像データを得ることができた。一方、比較例における読取装置においては、マイクロレンズ53の配列間隔Pと等しい1.6〔mm〕周期の縞が発生した。
When image data is generated from the same document using the
なお、本発明の実施の形態における読取装置70及び比較例における読取装置の作動については、600〔dpi〕、1×1画像(1〔インチ〕当たり600個の全画素のうち一つおきにドットが形成された画像)を媒体上に形成した原稿を使用した。
Note that the operation of the
このように、本実施の形態においては、読取装置70によってマイクロレンズ53の配列間隔の周期の解像度及び光量の低下を解消することができ、形成される画像データに筋、縞等が発生するのを防止することができる。したがって、画像品位を向上させることができ、原稿と同一の画像データを得ることができる。
Thus, in the present embodiment, the
前記各実施の形態においては、画像形成装置としてのプリンタ及び読取装置に適用した例について説明したが、本発明を、複写機、ファクシミリ装置、複合機等に適用することができる。 In each of the above-described embodiments, examples of applying to a printer and a reading device as an image forming apparatus have been described. However, the present invention can be applied to a copying machine, a facsimile machine, a multifunction machine, and the like.
なお、本発明は前記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。 The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made based on the gist of the present invention, and they are not excluded from the scope of the present invention.
50 レンズアレイ
52、62 レンズ対
53、61 マイクロレンズ
54 遮光部
50
Claims (12)
(b)前記各レンズ対に、隣接するレンズ対からの光を遮断する遮光部材が配設されるとともに、
(c)前記各レンズの口径をDとし、前記各レンズの配列間隔をPとしたとき、
P<D
にされることを特徴とするレンズアレイ。 (A) arranging a plurality of lens pairs arranged so that the optical axes of the lenses coincide with each other in a direction substantially perpendicular to the optical axis;
(B) Each of the lens pairs is provided with a light blocking member that blocks light from an adjacent lens pair,
(C) When the aperture of each lens is D and the arrangement interval of the lenses is P,
P <D
A lens array.
(b)各レンズは縮小倒立像を形成する請求項1に記載のレンズアレイ。 (A) Each of the lens pairs forms an erect life-size image,
(B) The lens array according to claim 1, wherein each lens forms a reduced inverted image.
(b)該開口の配列間隔が前記各レンズの配列間隔と等しくされ、
(c)前記開口の開口幅のうち、前記レンズの配列方向に対して直角の方向の開口幅をWX とし、前記レンズの配列方向と平行な方向の開口幅をWY としたとき、
WY <WX
にされる請求項1〜6のいずれか1項に記載のレンズアレイ。 (A) The light blocking member is made of a material that blocks light, and includes a plurality of openings.
(B) The arrangement interval of the openings is made equal to the arrangement interval of the lenses,
(C) Among the opening widths of the openings, when the opening width in a direction perpendicular to the lens arrangement direction is W X and the opening width in a direction parallel to the lens arrangement direction is W Y ,
W Y <W X
The lens array according to any one of claims 1 to 6, wherein:
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