JP2008083576A - Lens-array, exposure device, image forming apparatus and reading apparatus - Google Patents

Lens-array, exposure device, image forming apparatus and reading apparatus Download PDF

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明宏 山村
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent resolution deterioration and reduction in the light amount. <P>SOLUTION: Plural pairs of lenses are disposed so that the optical axes thereof aligning with each other, are arrayed nearly linearly in a direction perpendicular to the optical axes, a light-blocking member for shielding each pair of lenses from light having passed through the adjacent pair of lenses is disposed on each pair of lenses. If the diameter of each lens is expressed as D, and the lens arrangement interval is expressed as P, P<D is established. In this case, the diameter D of the lens is made larger than the lens arrangement interval P, consequently, such failures are prevented so that the resolution is deteriorated and the light amount is reduced, in the cycle of the lens arrangement interval. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

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。)。
特開2002−107661号公報
Furthermore, as an example of a simple optical system, there is a lens array in which rod lenses are arranged in a single row array. In addition, a lens array similar to the rod lens array can be configured by arranging lens pairs in which a pair of microlenses are arranged at intervals corresponding to the focal length so that the optical axes coincide with each other (for example, patents) Reference 1).
JP 2002-107661 A

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, reference numeral 10 denotes a printer as an image forming apparatus. In the printer 10, there is a substantially “S-shaped” shape, and a conveyance path 25 for conveying a sheet (not shown) as a medium is disposed. Then, conveying rollers 26 to 29 are disposed in the conveying path 25. In addition, image forming units Bk, Y, M, and C for forming toner images as developer images of the respective colors are disposed along the conveyance path 25, and the image forming units Bk, Y, M, and C are disposed. Below C, a transfer unit 34 is provided for conveying the paper and transferring the toner images onto the paper. Between the image forming units Bk, Y, M, C and the transfer unit 34, a transfer unit 34 is provided. The conveyance path 25 is formed. The transfer unit 34 constitutes a belt drive unit.

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 printer 10 is provided with an LED head 23 as an exposure device and as a recording head so as to face the photosensitive drum 11 as an image carrier. A fixing unit 35 for fixing the transferred toner image on the sheet is disposed downstream of the transfer unit 34.

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 photosensitive drum 11 rotates at a predetermined rotation speed and can store charges on the surface, and the charges on the surface are removed by exposure by the LED head 23. As a result, an electrostatic latent image (not shown) is formed as a latent image. A charging roller 12 as a charging device is brought into contact with the photosensitive drum 11 with a constant pressure and rotated in a direction opposite to the photosensitive drum 11 to apply a predetermined voltage to the surface of the photosensitive drum 11.

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。   Reference numeral 45 denotes a developing unit which is disposed adjacent to the photosensitive drum 11 and develops an electrostatic latent image to form a toner image. The developing unit 45 is used as a developer on the photosensitive drum 11. A developing roller 16 as a developer carrying member for adhering the toner, a developing blade (not shown) as a regulating member for regulating the thickness of the toner on the developing roller 16, and a developer supplying member for supplying toner to the developing roller 16 Toner supply roller 18 and the like. The developing roller 16 is brought into contact with the photosensitive drum 11 at a constant pressure and rotated in a direction opposite to the photosensitive drum 11, and the toner supply roller 18 is brought into contact with the developing roller 16 at a constant pressure to develop. It is rotated in the same direction as the roller 16.

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 photosensitive drum 11, the charging roller 12, the developing device 45, and the like are accommodated in a casing 20 that constitutes the main body of the image forming unit, and above the casing 20 is a developer accommodating portion that accommodates toner. A toner cartridge 15 is detachably disposed on the housing 20.

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 transfer unit 34 includes a transfer belt 21 that is movably disposed, and a transfer roller 22 as a transfer member that is disposed to face each of the photosensitive drums 11. A predetermined voltage is applied to the transfer belt 21 and the transfer roller 22 by a power source (not shown), and each toner image on the photosensitive drum 11 is transferred to a sheet.

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。   Reference numeral 38 denotes a lower frame, and reference numeral 40 denotes an upper frame that is disposed so as to be swingable with respect to the lower frame 38 and includes a stacker 31 for stacking discharged sheets. Below the transfer unit 34, a paper feed cassette 30 as a medium storage unit for storing paper is disposed at the end of the transport path 25, and a feeding unit 32 that feeds the paper is provided in the paper feed cassette 30. Arranged.

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 charging roller 12 charges the surface of the photosensitive drum 11 uniformly and uniformly, and the LED head 23 exposes the surface of the photosensitive drum 11. An electrostatic latent image is formed. Subsequently, the developing device 45 develops the electrostatic latent image to form a toner image of each color.

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 feeding unit 32 is transported by the transport rollers 26 and 27 and is attached to the transfer belt 21 by an electrostatic effect. As the transfer belt 21 travels, each image forming unit Bk, Y , M, and C and the transfer unit 34, and the toner images of the respective colors are transferred and overlapped between them to form a color toner image. Thereafter, the sheet passes through the fixing unit 35, and the color toner image is fixed, and a color image is formed. Subsequently, the sheet is further conveyed by the conveying rollers 28 and 29 and discharged to the stacker 31.

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 printer 10 is provided with an external interface (not shown) that communicates with an external device (not shown) and receives print data. The printer 10 receives the print data from the external interface and controls the entire printer 10. A control unit that is not performed is arranged.

次に、前記LEDヘッド23について説明する。   Next, the LED head 23 will be described.

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 lens array 50 is disposed on the LED head 23, and the lens array 50 is fixed to the support 23 a by a holding member 46.

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。   Reference numeral 11 denotes a photosensitive drum, and 41 denotes a light emitting portion of the LED head 23. The light emitting portion 41 includes a plurality of LED elements as light emitting elements, and in this embodiment, 1 inch (about 2.5 [ cm]) is arranged linearly at equal intervals. A light shielding member (not shown) is disposed between the light emitting unit 41 and the lens array 50.

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。   Reference numeral 42 denotes a driver IC that controls light emission of the LED elements of the light emitting unit 41. The light emitting unit 41 and the driver IC 42 are disposed on a wiring board 44 and are connected to each other by a wire 43.

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 LED head 23 having the above configuration will be described.

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 LED head 23 based on the image data and sends it to the driver IC 42, the driver IC 42 causes each LED element to emit light with a predetermined light amount in accordance with the control signal. Light rays from the LED elements are incident on the lens array 50, pass through the lens array 50 and form an image on the photosensitive drum 11, and an image formed by the light emitting unit 41 is formed on the photosensitive drum 11. Is done.

次に、前記レンズアレイ50について説明する。   Next, the lens array 50 will be described.

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 lens array 50 is disposed between two lens plates 51a and 51b, is made of a material that blocks light, and has a light shielding portion 54 as a light shielding member in which a plurality of openings 55 are formed. Is provided. In the present embodiment, a plurality of microlenses 53 are arranged substantially linearly in the direction perpendicular to the optical axis at the center in the width direction of the lens plates 51a and 51b and are integrally formed. A lens pair 52 is constituted by the microlenses 53 arranged so that the optical axes coincide with each other. The microlens 53 is an optical system that forms a reduced inverted image, and the lens pair 52 constitutes an optical system that forms an erecting equal-magnification image.

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 micro lens 53 is rotationally symmetric with respect to the optical axis, and the curved surface of the micro lens 53 has a shape that is cut in a plane parallel to the optical axis in the vicinity of the boundary with the adjacent micro lens 53. At this time, the aperture (microlens aperture) D of the microlens 53 is a diameter of a circle circumscribing the microlens 53 with the optical axis of the microlens 53 as the center.

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 lens plates 51 a and 51 b and the light shielding portion 54 are disposed so that the optical axis of the lens pair 52 and the central axis of the opening 55 coincide with each other. In the present embodiment, the arrangement interval (microlens arrangement interval) P of the microlenses 53 is relative to the aperture D of the microlenses 53.
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、
Y <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 opening 55 of the light shielding portion 54 is defined as W X, which is an opening width in the direction perpendicular to the arrangement direction of the microlenses 53 (width direction light shielding portion opening width). When the arrangement direction shading part opening width is W Y
W Y <W X
Configured to be. The opening 55 has a substantially cylindrical shape with a central axis coinciding with the optical axis and a diameter equal to the opening width W X , and an interval equal to the opening width W Y, and is disposed in parallel with the optical axis. Further, it has a shape surrounded by two planes.

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 lens array 50 ′ of the comparative example, the arrangement interval P of the microlenses 53 is made equal to the aperture D of the microlenses 53, and the shape of the microlenses 53 viewed from the optical axis direction is circular. In the lens array of the comparative example, is equal to the opening width W Y and the opening width W X of the opening 55 of the light blocking part 54, the shape of the aperture 55 is a diameter of the center axis coincides with the optical axis of the W Y cylindrical It is.

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 lens array 50 according to the present embodiment and the lens array according to the comparative example, an optical resin (product name: ZEONEX E48R manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.) that is a cycloolefin resin is used as the lens plates 51a and 51b. And formed by resin molding.

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 lens array 50 in the present embodiment and the lens array in the comparative example, the light shielding portion 54 is formed by resin molding using polycarbonate.

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 lens array 50 and the light emitting unit 41 is a plane (object) where the apex of the external curved surface 53a of the microlens 53 and the light emitting unit 41 are arranged. The distance between the lens array 50 and the photosensitive drum 11 (imaging plane-lens surface distance) L I is the distance between the apex of the external curved surface 53a of the microlens 53 and the photosensitive drum 11. the distance between the plane (image plane) to be set, the lens thickness L T is the distance between the outer curved surface 53a and an inner curved surface 53b of the microlens 53, between the lens surface distance L S is between the inner curved surface 53b The distance, the imaging plane-object plane distance TC is a distance between the photosensitive drum 11 and the light emitting unit 41.

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 curved surface 53a and the inner curved surface 53b of the microlens 53 is a rotationally symmetric high-order aspheric surface and is represented by the following function z (r).

Figure 2008083576
Figure 2008083576

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 microlens 53 is an axis, and the coordinate in the radial direction is r, and the vertexes of the outer curved surface 53a and the inner curved surface 53b of the microlens 53 are defined. The direction from the object plane of the lens array 50 toward the imaging plane is expressed as a positive number with the origin. C is a radius of curvature (external curved surface radius of curvature C O , internal curved surface radius of curvature C I ), A is an aspherical coefficient quartic (external curved surface aspherical coefficient quaternary A O , internal curved surface aspherical coefficient quaternary A I ), And B represents the coefficient of the aspherical coefficient 6th order (outer curved surface aspherical coefficient 6th order B O , inner curved surface aspherical coefficient 6th order B I ).

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 microlenses 53 are integrally formed on the lens plates 51a and 51b, but the microlenses 53 can be individually formed and fixed at a predetermined arrangement interval.

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 curved surface 53a and the inner curved surface 53b is formed of a rotationally symmetric high-order aspheric surface, but may be formed of a spherical surface. Further, it can be formed of a conic surface such as a paraboloid, an ellipsoid, or a hyperboloid, a toroid surface that is asymmetric in each direction perpendicular to the optical axis, a cylinder surface, or the like, or a known free-form surface.

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 microlens 53 is configured by forming a predetermined curved surface on a transparent material having a uniform refractive index that transmits the light beam of the light source. It can be formed of a fiber or the like.

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 part 54 is formed by resin molding, it can be formed by cutting. Further, a light shielding pattern is formed on the material that transmits the light by a light shielding material that shields the light from the light source, or a light shielding pattern is formed by a light shielding material on a part of the lens plates 51a and 51b. It is possible to shield the light beam by cutting the lens plates 51a and 51b so that a part of the light beam does not enter.

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 light emitting unit 41 is used. For example, an organic EL can be used as the light emitting element. Further, a semiconductor laser can be used as the recording head of the printer 10, or a recording head using a light source such as a fluorescent lamp or a halogen lamp in combination with a shutter composed of a liquid crystal element can be used.

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 lens array 50 having the above configuration will be described.

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 lens array 50 in the present embodiment and the lens array 50 ′ in the comparative example are configured as shown in Table 1.

Figure 2008083576
Figure 2008083576

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, reference numeral 41a denotes a light emitting portion near the boundary between adjacent microlenses 53 and 53 '.

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 light emitting portion 41a is formed using the lens arrays 50 and 50 ', the resolution and the light amount are lower in the lens array 50' of the comparative example than the lens array 50 of the present invention. .

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 light emitting section 41a passes through the lens arrays 50 and 50 'and reaches the photosensitive drum 11 to form the image I. Furthermore, the principal ray indicating the shortest path of the optical path and R M, the peripheral light rays showing the outermost paths for main beam R M and R S.

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 light emitting unit 41a is incident on the microlenses 53 and 53 'on the light emitting unit 41a side of the lens pair 52 and 52', and then forms a reduced image of the light emitting unit 41a. Is incident on the side microlenses 53 and 53 '. The microlenses 53 and 53 'on the photosensitive drum 11 side form an inverted enlarged image of the reduced image of the light emitting portion 41a, and the image of the light emitting portion 41a is an erecting equal-magnification image in the entire lens pair 52 and 52'. The image is formed on the drum 11.

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 lens array 50 according to the embodiment of the present invention, the light emitting portion 41 a is disposed closer to the optical axis of the microlens 53 than the lens array 50 ′ in the comparative example. Is done.

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 lens array 50 according to the embodiment of the present invention has a larger angle α O formed by the peripheral ray R S of the light emitted from the light emitting unit 41a than the lens array 50 ′ in the comparative example, and thus is emitted from the light emitting unit 41a. Of the emitted light, more light enters the microlens 53. Therefore, the image I of the light emitting part 41a by the lens array 50 in the embodiment of the present invention is brighter than the image I of the light emitting part 41a by the lens array 50 'in the comparative example.

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 lens array 50 in the embodiment of the present invention has the light emitting portion 41a closer to the optical axis of each microlens 53 than the lens array 50 'in the comparative example, and the aberration of the image I is smaller. A clear image is formed, and an image I having a large amount of light can be obtained. And the resolution of the arrangement period of the micro lens 53 of the lens array 50 and the fall of light quantity can be improved.

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 LED head 23 in the embodiment of the present invention and the LED head 23 'in the comparative example, the measurement results of MTF (Modulation Transfer Function) and light quantity will be described.

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 LED head 23 and represents the contrast of the light amount of the image formed by the LED elements lit in the LED head 23. The MTF in the case where the contrast of the light amount of the formed image is the largest and the resolution as the LED head 23 is the highest is 100 [%]. The smaller the MTF is, the smaller the contrast of the light amount of the formed image is. The resolution as the head 23 is lowered.

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 lens array 50 in the embodiment of the present invention and the lens array 50 'in the comparative example are mounted on the LED head of a color LED printer having a resolution of 600 [dpi], and the imaging surface An image formed at a position distant from the imaging surface-lens surface distance L I [mm] from the external curved surface 53a on the side (photosensitive drum 11 side) is captured by a microscope digital camera, and the image of the LED element is captured from the captured image. Was analyzed, and the MTF and the light amount were measured. The values of the MTF and the light amount of each LED element are expressed as a percentage (percentage) with respect to the maximum value of the MTF and the maximum value of the light amount.

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 LED head 23 ′ using the lens array 50 ′ in the comparative example, as shown in FIG. 12, the MTF swing width is about 50%, whereas the embodiment of the present invention is used. In the LED head 23 using the lens array 50 in FIG. 11, the deflection width of the MTF is about 5% as shown in FIG.

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 LED head 23 ′ using the lens array 50 ′ in the comparative example, as shown in FIG. 14, the light intensity fluctuation width is about 40%, whereas the embodiment of the present invention is used. In the LED head 23 using the lens array 50 in FIG. 13, as shown in FIG. 13, the fluctuation amount of the light amount is about 20%.

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 LED head 23 can be controlled so that the light amount of each LED element is constant if the fluctuation amount of the light amount is 30% or less.

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 LED head 23 in the embodiment of the present invention, when the driver IC 42 is controlled so that the light amount of each LED element is constant, the fluctuation amount of the light amount can be reduced to 1% or less. However, the LED head 23 ′ in the comparative example cannot be controlled so that the light amount of each light emitting unit is constant.

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 lens array 50 according to the embodiment of the present invention was evaluated for the color LED printer, streaks, stripes, and the like were not seen. On the other hand, in the printer using the lens array 50 'in the comparative example, fringes having a period of 1.6 [mm] corresponding to the arrangement interval P of the microlenses 53' occurred in the image.

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 lens array 50 can prevent the resolution from being reduced or the amount of light from being reduced at the period of the arrangement interval P of the microlenses 53.

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 printer 10 according to the embodiment of the present invention, it is possible to form an image according to the image data on the paper without generating streaks, stripes, or the like in the image.

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 microlenses 53 are arranged on both sides of the light-shielding portion 54, but a compound lens formed by overlapping a plurality of microlenses 53 on both sides of the light-shielding portion 54. Can be arranged.

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 light shielding portion 54 will be described. In addition, about the thing which has the same structure as 1st Embodiment, the same code | symbol is provided and the effect of the same embodiment is used about the effect of the invention by having the same structure.

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 lens array 50 includes four lens plates 51a to 51d and a light shielding portion 54 as a light shielding member in which a plurality of openings 55 are formed, and the lens plates 51a and 51c are arranged so as to overlap each other. 51d and 51b are disposed so as to overlap each other, and the light shielding portion 54 is disposed between the lens plates 51c and 51d.

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 microlenses 53 are arranged in a substantially straight line in the direction perpendicular to the optical axis in the center of the lens plates 51a to 51d in the width direction. .

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 compound lens 61 is configured by the microlenses 53 of the lens plates 51a and 51c, and each microlens 53 of the lens plates 51d and 51b, and a lens pair 62 is configured by each compound lens 61.

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 micro lens 53 of the lens plates 51a and 51c is D1, the diameter of each micro lens 53 of the lens plates 51d and 51b is D2, and the arrangement interval of the micro lenses 53 is P, the present embodiment In form,
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, reference numeral 70 denotes a reading device that reads a document (not shown) and generates electronic data. The reading device 70 includes an optical lens array 50 that forms an image of a document at a predetermined position, and a received image. A light receiving element 71 for converting an image into an electrical signal, a light receiving element 71 and a control device (not shown) are arranged side by side, connected to a wiring board 72, a light source 73 for irradiating a document with light, and a light beam from the light source 73. An original platen 75 or the like on which a document is placed is formed by a transparent material. Reference numeral 74 denotes a holding member that holds each member of the reading device 70.

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 lens array 50 and the document is the distance between the apex of the external curved surface 53a of the microlens 53 and the plane (object surface) on which the document is placed. The distance between the lens array 50 and the light receiving element 71 (imaging surface-lens surface distance) L I is the plane (image forming) where the apex of the external curved surface 53a of the microlens 53 and the light receiving element 71 are arranged. the distance between the surface), the lens thickness L T is the distance between the external curved surface 53a and the distance between the inner curved surface 53b, the lens surface distance L S is the internal curved surface 53b, the image plane - the object plane distance TC is This is the distance between the document and the light receiving element 71.

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 reading device 70 in the embodiment of the present invention and the reading device 70 'in the comparative example are the same as the configurations in Table 1 in the first embodiment.

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 reading apparatus 70 having the above configuration will be described.

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 light source 73 is reflected by the surface of the document placed on the upper surface of the document table 75. Subsequently, the lens array 50 forms a formed image on the surface of the light receiving element 71 by a part of the reflected light from the document, and the light receiving element 71 converts the formed image into an electrical signal. Then, the electrical signal is sent to a control unit (not shown) of the reading device 70, and image data is generated in the image processing unit of the control unit.

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 reading device 70 in the embodiment of the present invention and the reading device 70 'in the comparative example, the reading device 70 in the embodiment of the present invention is the same as the document. Image data could be obtained. On the other hand, in the reading device in the comparative example, stripes having a period of 1.6 [mm] equal to the arrangement interval P of the microlenses 53 were generated.

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 reading device 70 in the embodiment of the present invention and the reading device in the comparative example is as follows: 600 [dpi], 1 × 1 image (every other dot out of all 600 pixels per 1 inch). The original on which the image formed on the medium was formed was used.

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 reading device 70 can eliminate the resolution of the period of the arrangement interval of the microlenses 53 and the decrease in the amount of light, and streaks, stripes, and the like are generated in the formed image data. Can be prevented. Therefore, the image quality can be improved, and the same image data as the original can be obtained.

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.

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である。It is a top view of the lens array in the 1st Embodiment of this invention. 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。1 is a conceptual diagram of a printer according to a first embodiment of the present invention. 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。It is sectional drawing of the LED head in the 1st Embodiment of this invention. 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である。It is a longitudinal cross-sectional view of the lens array in the 1st Embodiment of this invention. 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。It is a cross-sectional view of the lens array in the 1st Embodiment of this invention. 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。It is the schematic of the optical system in the 1st Embodiment of this invention. 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である。It is a top view of the lens array in the 1st Embodiment of this invention. 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である。It is sectional drawing of the lens array in the 1st Embodiment of this invention. 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である。It is a top view which shows the comparative example of the lens array in the 1st Embodiment of this invention. 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。It is sectional drawing which shows the comparative example of the lens array in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態におけるレンズアレイのMTFを示す図である。It is a figure which shows MTF of the lens array in the 1st Embodiment of this invention. 比較例におけるレンズアレイのMTFを示す図である。It is a figure which shows MTF of the lens array in a comparative example. 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である。It is a figure which shows the light quantity of the lens array in the 1st Embodiment of this invention. 比較例におけるレンズアレイの光量を示す図である。It is a figure which shows the light quantity of the lens array in a comparative example. 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である。It is a top view of the lens array in the 2nd Embodiment of this invention. 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である。It is a longitudinal cross-sectional view of the lens array in the 2nd Embodiment of this invention. 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。It is a cross-sectional view of the lens array in the 2nd Embodiment of this invention. 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。It is sectional drawing of the LED head in the 3rd Embodiment of this invention. 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。It is the schematic of the optical system in the 3rd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

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 Lens array 52, 62 Lens pair 53, 61 Micro lens 54

Claims (12)

(a)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、
(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.
(a)前記各レンズ対は正立等倍像を形成し、
(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.
前記レンズの曲面は前記光軸に対して回転対称である請求項1又は2に記載のレンズアレイ。   The lens array according to claim 1, wherein the curved surface of the lens is rotationally symmetric with respect to the optical axis. 前記レンズの曲面は、隣接するレンズとの境界の近傍で、前記光軸と平行な平面で切断される形状を有する請求項1〜3のいずれか1項に記載のレンズアレイ。   The lens array according to claim 1, wherein the curved surface of the lens has a shape that is cut by a plane parallel to the optical axis in the vicinity of a boundary between adjacent lenses. 前記各レンズは一体に形成される請求項1〜4のいずれか1項に記載のレンズアレイ。   The lens array according to claim 1, wherein each of the lenses is integrally formed. 前記レンズは樹脂成形によって形成される請求項1〜5のいずれか1項に記載のレンズアレイ。   The lens array according to claim 1, wherein the lens is formed by resin molding. (a)前記遮光部材は、光線を遮断する材料から成り、かつ、複数の開口を備え、
(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、
Y <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:
前記レンズは複数のレンズによって構成された複合レンズ系のレンズである請求項1〜6のいずれか1項に記載のレンズアレイ。   The lens array according to claim 1, wherein the lens is a compound lens system configured by a plurality of lenses. 前記遮光部材の開口は、中心軸を光軸と一致させて形成され、直径が開口幅WX と等しくされ、ほぼ円筒状、かつ、開口幅WY と等しい間隔を置いて光軸と平行に配設された二つの平面に囲まれた形状を有する請求項1〜8のいずれか1項に記載のレンズアレイ。 The opening of the light-shielding member is formed with the central axis coinciding with the optical axis, the diameter is equal to the opening width W X , substantially cylindrical, and parallel to the optical axis with an interval equal to the opening width W Y. The lens array according to claim 1, wherein the lens array has a shape surrounded by two arranged flat surfaces. 請求項1〜9のいずれか1項に記載のレンズアレイを備えた露光装置。   An exposure apparatus comprising the lens array according to claim 1. 請求項10に記載の露光装置が搭載された画像形成装置。   An image forming apparatus on which the exposure apparatus according to claim 10 is mounted. 請求項1〜9のいずれか1項に記載のレンズアレイを備えた読取装置。   A reading apparatus comprising the lens array according to claim 1.
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