JP2009067041A - Line head and image forming apparatus using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ラインヘッド及びそれを用いた画像形成装置に関し、特に、マイクロレンズアレイを用いて発光素子列を被照射面上に投影して結像スポット列を形成するラインヘッドとそれを用いた画像形成装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE
従来、複数のLEDアレイチップをLEDアレイ方向に配置し、各LEDアレイチップのLEDアレイを対応して配置した正レンズで感光体上に拡大投影し、感光体上で隣接するLEDアレイチップの端部の発光ドットの像同士が同一LEDアレイチップの発光ドットの像間ピッチと同一ピッチで隣接して結像するようにする光書き込みラインヘッド、及び、その光路を逆にして光読み取りラインヘッドとするものが特許文献1で提案されている。 Conventionally, a plurality of LED array chips are arranged in the direction of the LED array, and enlarged and projected onto a photosensitive member with a positive lens in which the LED arrays of the respective LED array chips are arranged correspondingly, and the ends of adjacent LED array chips on the photosensitive member. An optical writing line head that forms images adjacent to each other at the same pitch as the pitch between the light emitting dots of the same LED array chip, and an optical reading line head with the optical path reversed. This is proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228707.
また、特許文献1のような配置で、正レンズを2枚のレンズで構成し、投影光を平行光に近づくようにして焦点深度を深いものにすることが特許文献2で提案されている。
Further,
また、LEDアレイチップを隙間をおいて2列に配置し、その繰り返し位相を半周期ずらし、各LEDアレイチップに各々正レンズを対応させて正レンズアレイを2列配置し、感光体上での発光ドットアレイの像が一列になるようにした光書き込みラインヘッドが特許文献3で提案されている。
これらの従来技術において、理想像面上で発光ドットアレイの像同士が等ピッチで整合していても、感光体の振れ等に起因して像面がレンズの光軸方向に前後すると、感光体上での発光ドットの位置ずれが生じ、発光ドットアレイが副走査方向に相対移動して描く走査線間のピッチにむらが発生してしまう(主走査方向のピッチむら)。 In these conventional techniques, even if the images of the light emitting dot arrays are aligned at an equal pitch on the ideal image plane, if the image plane moves back and forth in the optical axis direction of the lens due to the shake of the photoconductor, the photoconductor As a result, the light emitting dots are displaced from each other, and the light emitting dot array moves relatively in the sub-scanning direction to cause unevenness in the pitch between scanning lines (pitch unevenness in the main scanning direction).
さらに、各正レンズの画角が大きくなると、cos4乗則に従って周辺の光量低下が大きくなる(シェーディング)。このシェーディングによる印字画像の濃度むらを防ぐためには像面での各画素(発光ドット像)の光量を一定にする必要があるが、それには光源(発光ドット)の光量を発光ドット毎に変えてシェーディングを補正しなければならない。しかしながら、光源画素(発光ドット)の発光強度は寿命特性に影響を及ぼすため、光学系のシェーディングが大きくなると発光ドット毎に光量を調整して初期的に均一な像面光量が得られたとしても、経時的に発光ドットピッチの光量むらが発生し、画像濃度むらを生じさせてしまう。
Further, as the angle of view of each positive lens increases, the peripheral light amount decrease increases according to the
本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、アレイ状に配置された複数の正レンズの各レンズに対応して列状の複数の発光素子が配置されてなる光書き込みラインヘッドにおいて、書き込み面が光軸方向に変動しても発光ドット像の位置ずれに基づくむらが生じないようにすることである。本発明のもう1つの目的は
、各レンズによる結像スポット間にシェーディングによる濃度むらを防止することである。
The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and an object thereof is to arrange a plurality of light emitting elements in a row corresponding to each lens of a plurality of positive lenses arranged in an array. In the optical writing line head thus formed, even if the writing surface fluctuates in the optical axis direction, unevenness based on the positional deviation of the light emitting dot image does not occur. Another object of the present invention is to prevent uneven density due to shading between imaging spots formed by the respective lenses.
また、本発明はこのような光書き込みラインヘッドを用いた画像形成装置と、その光路を逆にした光読み取りラインヘッドを提供することも目的とする。 Another object of the present invention is to provide an image forming apparatus using such an optical writing line head and an optical reading line head in which the optical path is reversed.
上記目的を達成する本発明のラインヘッドは、正屈折力の2つのレンズを有する正レンズ系と、
前記正レンズ系を第1の方向に複数配したレンズアレイと、
前記レンズアレイの物体側に1の前記正レンズ系に対して複数の発光素子が配された発光体アレイと、
前記正レンズ系の物体側焦点の位置の開口絞りを形成する絞り板と、
を有し、前記正レンズ系の物体側のレンズの物体側の面が前記物体側焦点に近接して位置していることを特徴とするものである。
The line head of the present invention that achieves the above object comprises a positive lens system having two lenses having positive refractive power,
A lens array in which a plurality of the positive lens systems are arranged in the first direction;
A light emitter array in which a plurality of light emitting elements are arranged for one positive lens system on the object side of the lens array;
An aperture plate that forms an aperture stop at the position of the object side focal point of the positive lens system;
And the object side surface of the object side lens of the positive lens system is located close to the object side focal point.
このように構成することで、書き込み面が光軸方向に変動しても発光ドット像の位置ずれに基づくむらが生じないようになり、また、複数の発光素子から正レンズ系に入射する画角を小さくしてシェーディングの影響を小さくでき、形成される画像の劣化を防止することができる。 With this configuration, even if the writing surface fluctuates in the optical axis direction, unevenness due to the positional deviation of the light emitting dot image does not occur, and the angle of view that enters the positive lens system from a plurality of light emitting elements. Can be reduced to reduce the influence of shading, and deterioration of the formed image can be prevented.
また、前記正レンズ系の物体側のレンズの物体側の面が前記物体側焦点に対して前記正レンズ系の合成焦点距離の±10%の範囲内に位置していることが望ましい。 In addition, it is desirable that the object side surface of the object side lens of the positive lens system is located within a range of ± 10% of the combined focal length of the positive lens system with respect to the object side focal point.
このように構成することで、書き込み面が光軸方向に変動しても発光ドット像の位置ずれに基づくむらが実質的に生じないようになり、また、複数の発光素子から正レンズ系に入射する画角を小さくしてシェーディングの影響を小さくでき、形成される画像の劣化を防止することができる。 With this configuration, even if the writing surface fluctuates in the optical axis direction, unevenness based on the positional deviation of the light emitting dot image does not substantially occur, and the light enters from the plurality of light emitting elements into the positive lens system. By reducing the angle of view, the influence of shading can be reduced, and deterioration of the formed image can be prevented.
また、前記レンズはレンズ群からなるようにすることができる。 Further, the lens may be composed of a lens group.
このように構成することで、個々のレンズアレイの作製が容易になるばかりでなく、収差補正も行いやすくなる。 Such a configuration not only facilitates the production of individual lens arrays, but also facilitates aberration correction.
また、前記2つのレンズの中、物体側のレンズの像側の面が平面からなるようにすることができる。 In addition, the image side surface of the object side lens among the two lenses may be a flat surface.
このように構成することで、像側のレンズの前側主面から物体側のレンズの後側主面の間隔をより広くとれるので、より画角を小さくできシェーディングの影響をより小さくできる。また、両面が曲率の付いたレンズと比べ、物体側のレンズは曲面の形成が1面だけとなるので、製造が容易となる利点もある。 With this configuration, the distance between the front main surface of the image-side lens and the rear main surface of the object-side lens can be increased, so that the angle of view can be further reduced and the influence of shading can be further reduced. Further, as compared with a lens having curvatures on both sides, the object side lens has only one curved surface, and thus has an advantage of easy manufacture.
また、少なくとも前記正レンズ系の物体側のレンズの物体側の面が凸面からなり、その凸面の面頂を含む部分が前記絞り板の開口内に食い込んで配置されているようにすることができる。 Further, at least the object side surface of the object side lens of the positive lens system may be a convex surface, and a portion including the top of the convex surface may be arranged so as to bite into the aperture of the diaphragm plate. .
このように構成することで、像側のレンズの前側主面から物体側のレンズの後側主面の間隔をより広くとれるので、より画角を小さくできシェーディングの影響をより小さくできる。 With this configuration, the distance between the front main surface of the image-side lens and the rear main surface of the object-side lens can be increased, so that the angle of view can be further reduced and the influence of shading can be further reduced.
その場合に、遮光性の部材を前記レンズアレイの物体側の面上に一体に形成して前記絞り板が構成されているようにすることができる。 In this case, the diaphragm plate can be configured by integrally forming a light-shielding member on the object-side surface of the lens array.
このように構成すると、レンズ表面に絞り板を一体に形成することで、絞り板の位置決め・組立が容易となり、また、熱膨張等による絞りの中心とレンズ光軸のずれを抑制できる。 With this configuration, by integrally forming the diaphragm plate on the lens surface, it becomes easy to position and assemble the diaphragm plate, and it is possible to suppress the deviation between the center of the diaphragm and the optical axis of the lens due to thermal expansion or the like.
また、少なくとも前記正レンズ系の像側のレンズの像側の面が平面からなることが望ましい。 In addition, it is desirable that at least the image side surface of the image side lens of the positive lens system is a flat surface.
このように構成することで、像面に最も近いレンズの射出面を平面とすることができ、その射出面に付着したホコリやトナー等の異物を簡単に清掃できようになり、クリーニング性が向上する。 With this configuration, the exit surface of the lens closest to the image plane can be made flat, and foreign matters such as dust and toner adhering to the exit surface can be easily cleaned, improving the cleaning performance. To do.
また、前記開口絞りの形状が、少なくとも前記第1の方向の開口径を制限する形状であることが望ましい。 Further, it is desirable that the shape of the aperture stop is a shape that restricts at least the aperture diameter in the first direction.
このように構成することで、少なくとも軸外の結像スポットの位置ずれが問題になる主走査方向に対応することができる。 With this configuration, it is possible to cope with at least the main scanning direction in which the positional deviation of the off-axis imaging spot becomes a problem.
また、前記複数の発光素子は前記第1の方向に直交する第2の方向に複数配列された前記発光素子列を形成することが望ましい。 In addition, it is preferable that the plurality of light emitting elements form a plurality of light emitting element arrays arranged in a second direction orthogonal to the first direction.
このように構成することで、結像スポットの密度の高い画像形成に対応することができる。 With this configuration, it is possible to cope with image formation with a high density of imaging spots.
また、前記複数の発光素子は第1の方向に間隔をおいた発光体群をなすように配されることが望ましい。 The plurality of light emitting elements are preferably arranged so as to form a group of light emitters spaced in the first direction.
このように構成することで、結像スポットの密度の高い画像形成に対応することができる。また、各複数の発光素子内の端部発光ドットの像がケラレの影響により光量低下を起こすことが避けられる。 With this configuration, it is possible to cope with image formation with a high density of imaging spots. In addition, it is possible to avoid a reduction in the amount of light due to vignetting in the image of the end light emitting dots in each of the plurality of light emitting elements.
また、前記発光素子が有機EL素子からなることが望ましい。 Moreover, it is desirable that the light emitting element is an organic EL element.
このように構成することで、面内均一な画像形成に対応することができる。 By configuring in this way, it is possible to cope with in-plane uniform image formation.
また、前記発光素子がLEDからなることができる。 The light emitting device may be an LED.
このように構成することで、LEDアレイを用いるラインヘッドにも対応できる。 By configuring in this way, it is possible to cope with a line head using an LED array.
また、像担持体の周囲に帯電手段と、以上のようなラインヘッドと、現像手段と、転写手段との各画像形成用ユニットを配した画像形成ステーションを少なくとも2つ以上設け、転写媒体が各ステーションを通過することにより、タンデム方式で画像形成を行う画像形成装置を構成することができる。 In addition, at least two or more image forming stations in which image forming units including a charging unit, a line head as described above, a developing unit, and a transfer unit are arranged around the image carrier are provided. By passing through the station, an image forming apparatus that forms an image by a tandem method can be configured.
このように構成することで、小型で解像力が高く画像の劣化の少ないプリンター等の画像形成装置を構成することができる。 With this configuration, it is possible to configure an image forming apparatus such as a printer that is small in size and has high resolution and little image deterioration.
本発明は、正屈折力の2つのレンズを有する正レンズ系と、
前記正レンズ系を第1の方向に複数配したレンズアレイと、
前記レンズアレイの像側に1の前記正レンズ系に対して複数の受光素子が配された受光体アレイと、
前記正レンズ系の像側焦点の位置の開口絞りを形成する絞り板と、
を有し、前記正レンズ系の像側のレンズの像側の面が前記像側焦点に近接して位置していることを特徴とするラインヘッドも含むものである。
The present invention comprises a positive lens system having two lenses with positive refractive power;
A lens array in which a plurality of the positive lens systems are arranged in the first direction;
A light receiving array in which a plurality of light receiving elements are arranged for one positive lens system on the image side of the lens array;
An aperture plate that forms an aperture stop at the position of the image-side focal point of the positive lens system;
And a line head characterized in that the image side surface of the image side lens of the positive lens system is located close to the image side focal point.
このように構成することで、光読み取りラインヘッドにおいても、読み取り面の位置が光軸方向にずれても読み取りスポットの位置ずれが発生しないようになり、また、複数の受光素子から正レンズ系に逆光路で入射する画角を小さくしてシェーディングの影響を小さくでき、読み取り画像の劣化を防止することができる。 With this configuration, even in the optical reading line head, even if the position of the reading surface is shifted in the optical axis direction, the position of the reading spot does not occur, and a plurality of light receiving elements change to a positive lens system. By reducing the angle of view incident on the reverse optical path, the influence of shading can be reduced, and deterioration of the read image can be prevented.
なお、レンズアレイを構成する各正レンズ系は、正屈折力の2つレンズ群からなり、その2つのレンズ群からなる合成レンズ系としてもよい(前記レンズ各々は正屈折力のレンズ群からなる。)。 Each positive lens system constituting the lens array includes two lens units having positive refractive power, and may be a combined lens system including the two lens groups (each lens includes a lens group having positive refractive power). .)
本発明のラインヘッドの光学系を詳細に説明する前に、その発光素子の配置と発光タイミングについて簡単に説明しておく。 Before describing the optical system of the line head of the present invention in detail, the arrangement of the light emitting elements and the light emission timing will be briefly described.
図4は、本発明の1実施形態に係る発光体アレイ1と光学倍率がマイナスのマイクロレンズ5との対応関係を示す説明図である。この実施形態のラインヘッドにおいては、1つのマイクロレンズ5に2列の発光素子が対応している。ただし、マイクロレンズ5が光学倍率がマイナス(倒立結像)の結像素子であるので、発光素子の位置が主走査方向及び副走査方向で反転している。すなわち、図1の構成では、像担持体の移動方向の上流側(1列目)に偶数番号の発光素子(8、6、4、2)を配列し、同下流側(2列目)には奇数番号の発光素子(7、5、3、1)を配列している。また、主走査方向の先頭側に番号が大きな発光素子を配列している。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a correspondence relationship between the
図1〜図3は、この実施形態のラインヘッドの1つのマイクロレンズに対応する部分の斜視図である。図2に示してあるように、像担持体41の下流側に配列された奇数番号の発光素子2に対応した像担持体41の結像スポット8aは、主走査方向で反転した位置に形成される。Rは、像担持体41の移動方向である。また、図3に示されるように、像担持体41の上流側(1列目)に配列された偶数番号の発光素子2に対応した像担持体41の結像スポット8bは、副走査方向で反転した下流側の位置に形成される。しかしながら、主走査方向では、先頭側からの結像スポットの位置は、発光素子1〜8の番号で順番に対応している。したがって、この例では像担持体の副走査方向における結像スポット形成のタイミングを調整することにより、主走査方向に同列に結像スポットを形成することが可能であることが分かる。
1 to 3 are perspective views of a portion corresponding to one microlens of the line head of this embodiment. As shown in FIG. 2, the
図5は、画像データが格納されているラインバッファのメモリテーブル10の例を示す説明図である。図5のメモリテーブル10は、図4の発光素子の番号に対して、主走査方向で反転して格納されている。図5において、ラインバッファのメモリテーブル10に格納された画像データの中、先に像担持体41の上流側(1列目)の発光素子に対応する第1の画像データ(1、3、5、7)を読み出し、発光素子を発光させる。次に、T時間後に、メモリアドレスに格納されている像担持体41の下流側(2列目)の発光素子に対応する第2の画像データ(2、4、6、8)を読み出し、発光させる。このようにして、図6に8の位置で示されるように、像担持体上の1列目の結像スポットが2列目の結像スポットと主走査方向で同列に形成される。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of the memory table 10 of the line buffer in which image data is stored. The memory table 10 in FIG. 5 is stored with being inverted in the main scanning direction with respect to the light emitting element numbers in FIG. 4. In FIG. 5, among the image data stored in the memory table 10 of the line buffer, first image data (1, 3, 5, 5) corresponding to the light emitting elements on the upstream side (first row) of the
図1は、図5のタイミングで画像データを読み出して結像スポットを形成する例を、概念的に示す斜視図である。図5を参照にして説明したように、先に像担持体41の上流側(1列目)の発光素子を発光させ、像担持体41に結像スポットを形成する。次に、所定のタイミングT経過後に像担持体41の下流側(2列目)の奇数番号の発光素子を発光させ、像担持体に結像スポットを形成する。この際に、奇数番号の発光素子による結像スポットは、図2で説明した8aの位置ではなく、図6に示されているように、主走査方向に同列に8の位置に形成されることになる。
FIG. 1 is a perspective view conceptually showing an example in which image data is read out at the timing of FIG. 5 to form an imaging spot. As described with reference to FIG. 5, the light emitting element on the upstream side (first row) of the
図7は、ラインヘッドとして使用される発光体アレイの例を示す概略の説明図である。図7において、発光体アレイ1には、発光素子2を主走査方向に複数配列した発光素子列3を副走査方向に複数列設けて発光体ブロック4(図4参照)を形成している。図7の例では、発光体ブロック4は、主走査方向に4個の発光素子2を配列した発光素子列3を、副走査方向に2列形成している(図4参照)。この発光体ブロック4は、発光体アレイ1に多数配置されており、各発光体ブロック4はマイクロレンズ5に対応して配置されている。
FIG. 7 is a schematic explanatory diagram showing an example of a light emitter array used as a line head. In FIG. 7, in the
マイクロレンズ5は、発光体アレイ1の主走査方向及び副走査方向に複数設けられてマイクロレンズアレイ(MLA)6を形成している。このMLA6は、副走査方向では主走査方向の先頭位置をずらして配列されている。このようなMLA6の配列は、発光体アレイ1に発光素子を千鳥状に設ける場合に対応している。図7の例では、MLA6が副走査方向に3列配置されているが、MLA6の副走査方向の3列のそれぞれの位置に対応する各単位ブロック4を、説明の便宜上、グループA、グループB、グループCに区分する。
A plurality of
上記のように、光学倍率がマイナスのマイクロレンズ5内に複数個の発光素子2が配置され、かつ、当該レンズが副走査方向に複数列配置されている場合には、像担持体41の主走査方向に一列に並んだ結像スポットを形成するためには、以下のような画像データ制御が必要となる。(1)副走査方向の反転、(2)主走査方向の反転、(3)レンズ内の複数列発光素子の発光タイミング調整、(4)グループ間の発光素子の発光タイミング調整。
As described above, when the plurality of
図8は、図7の構成で、各発光素子2の出力光によりマイクロレンズ5を通して像担持体の露光面を照射した場合の結像位置を示す説明図である。図8において、図7で説明したように、発光体アレイ1には、グループA、グループB、グループCに区分された単位ブロック4が配置されている。グループA、グループB、グループCの各単位ブロック4の発光素子列を、像担持体41の上流側(1列目)と下流側(2列目)に分け、1列目に偶数番号の発光素子を割り当て、2列目に奇数番号の発光素子を割り当てる。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing an imaging position when the exposure surface of the image carrier is irradiated through the
グループAについては、図1〜図3で説明したように各発光素子2を動作させることにより、像担持体41には主走査方向及び副走査方向で反転した位置に結像スポットが形成される。このようにして、像担持体41上には主走査方向の同じ列に1〜8の順序で結像スポットが形成される。以下、像担持体41を副走査方向に所定時間移動させてグループBの処理を同様に実行する。さらに、像担持体41を副走査方向に所定時間移動させてグループCの処理を実行させることにより、主走査方向の同じ列に1〜24・・・の順序で、入力された画像データに基づく結像スポットが形成される。
For group A, by operating each light emitting
図9は、図8において、副走査方向の結像スポット形成の状態を示す説明図である。Sは、像担持体41の移動速度、d1は、グループAの1列目と2列目の発光素子の間隔、d2はグループAの2列目の発光素子とグループBの2列目の発光素子の間隔、d3はグループBの2列目の発光素子とグループCの2列目の発光素子の間隔、T1はグループAの2列目の発光素子の発光後に1列目の発光素子が発光するまでの時間、T2はグループ
Aの2列目の発光素子による結像位置がグループBの2列目の発光素子の結像位置に移動する時間、T3はグループAの2列目の発光素子による結像位置がグループCの2列目の発光素子の結像位置に移動する時間である。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a state of forming an imaging spot in the sub-scanning direction in FIG. S is the moving speed of the
T1は以下のようにして求めることができる。T2、T3についても、d1をd2、d3に置き換えることにより同様に求めることができる。 T1 can be obtained as follows. T2 and T3 can be similarly obtained by replacing d1 with d2 and d3.
T1=|(d1×β)/S|
ここで、各パラメータは、以下の通りである。
d1:発光素子の副走査方向の距離
S:結像面(像担持体)の移動速度
β:レンズの倍率
図9においては、グループAの2列目の発光素子が発光した時間のT2時間後にグループBの2列目の発光素子を発光させる。さらに、T2からT3時間後にグループCの2列目の発光素子を発光させる。各グループの1列目の発光素子は、2列目の発光素子が発光してからT1時間後に発光する。このような処理をすることにより、図8に示されているように、発光体アレイ1に2次元的に配置された発光体による結像スポットを、像担持体上で一列に形成することが可能となる。図10は、マイクロレンズ5を複数配列した場合に、像担持体の主走査方向に結像スポットが反転して形成される例を示す説明図である。
T1 = | (d1 × β) / S |
Here, each parameter is as follows.
d1: Distance in the sub-scanning direction of the light emitting elements S: Moving speed of the imaging surface (image carrier) β: Lens magnification In FIG. 9, T2 hours after the time when the light emitting elements in the second row of group A emit light. The light emitting elements in the second row of group B are caused to emit light. Furthermore, the light emitting elements in the second row of group C are caused to emit light after T2 to T3 hours. The first row of light emitting elements in each group emits light after T1 time after the second row of light emitting elements emits light. By performing such processing, as shown in FIG. 8, the imaging spots formed by the light emitters arranged two-dimensionally on the
以上のようなラインヘッドを用いて画像形成装置を構成することができる。その1実施形態においては、4つの感光体に4つのラインヘッドで露光し、4色の画像を同時に形成し、1つの無端状中間転写ベルト(中間転写媒体)に転写する、タンデム式カラープリンター(画像形成装置)に以上のようなラインヘッドを用いることができる。図11は、発光素子として有機EL素子を用いたタンデム式画像形成装置の1例を示す縦断側面図である。この画像形成装置は、同様な構成の4個のラインヘッド101K、101C、101M、101Yを、対応する同様な構成である4個の感光体ドラム(像担持体)41K、41C、41M、41Yの露光位置にそれぞれ配置したものであり、タンデム方式の画像形成装置として構成されている。 An image forming apparatus can be configured using the line head as described above. In the embodiment, a tandem color printer (exposed to four photoconductors with four line heads, simultaneously forms four color images, and transfers them to one endless intermediate transfer belt (intermediate transfer medium)). The line head as described above can be used in the image forming apparatus. FIG. 11 is a vertical side view showing an example of a tandem image forming apparatus using an organic EL element as a light emitting element. This image forming apparatus includes four line heads 101K, 101C, 101M, and 101Y having the same configuration, and corresponding four photosensitive drums (image carriers) 41K, 41C, 41M, and 41Y having the same configuration. These are respectively arranged at exposure positions, and are configured as a tandem image forming apparatus.
図11に示すように、この画像形成装置は、駆動ローラ51と従動ローラ52とテンションローラ53が設けられており、テンションローラ53によりテンションを加えて張架されて、図示矢印方向(反時計方向)へ循環駆動される中間転写ベルト(中間転写媒体)50を備えている。この中間転写ベルト50に対して所定間隔で配置された4個の像担持体としての外周面に感光層を有する感光体41K、41C、41M、41Yが配置される。
As shown in FIG. 11, this image forming apparatus is provided with a driving
上記符号の後に付加されたK、C、M、Yはそれぞれ黒、シアン、マゼンタ、イエローを意味し、それぞれ黒、シアン、マゼンタ、イエロー用の感光体であることを示す。他の部材についても同様である。感光体41K、41C、41M、41Yは、中間転写ベルト50の駆動と同期して図示矢印方向(時計方向)へ回転駆動される。各感光体41(K、C、M、Y)の周囲には、それぞれ感光体41(K、C、M、Y)の外周面を一様に帯電させる帯電手段(コロナ帯電器)42(K、C、M、Y)と、この帯電手段42(K、C、M、Y)により一様に帯電させられた外周面を、感光体41(K、C、M、Y)の回転に同期して順次ライン走査する本発明の上記のようなラインヘッド101(K、C、M、Y)が設けられている。
K, C, M, and Y added after the above symbols mean black, cyan, magenta, and yellow, respectively, and indicate that the photoconductors are black, cyan, magenta, and yellow, respectively. The same applies to other members. The
また、このラインヘッド101(K、C、M、Y)で形成された静電潜像に現像剤であるトナーを付与して可視像(トナー像)とする現像装置44(K、C、M、Y)と、この現像装置44(K、C、M、Y)で現像されたトナー像を一次転写対象である中間転写ベ
ルト50に順次転写する転写手段としての一次転写ローラ45(K、C、M、Y)と、転写された後に感光体41(K、C、M、Y)の表面に残留しているトナーを除去するクリーニング手段としてのクリーニング装置46(K、C、M、Y)とを有している。
Further, a developing device 44 (K, C, and M) that applies a toner as a developer to the electrostatic latent image formed by the line head 101 (K, C, M, and Y) to form a visible image (toner image). M, Y) and a primary transfer roller 45 (K, Y) as transfer means for sequentially transferring the toner image developed by the developing device 44 (K, C, M, Y) to the
ここで、各ラインヘッド101(K、C、M、Y)は、ラインヘッド101(K、C、M、Y)のアレイ方向が感光体ドラム41(K、C、M、Y)の母線に沿うように設置される。そして、各ラインヘッド101(K、C、M、Y)の発光エネルギーピーク波長と、感光体41(K、C、M、Y)の感度ピーク波長とは略一致するように設定されている。 Here, in each line head 101 (K, C, M, Y), the array direction of the line head 101 (K, C, M, Y) is set to the bus of the photosensitive drum 41 (K, C, M, Y). It is installed along. The emission energy peak wavelength of each line head 101 (K, C, M, Y) and the sensitivity peak wavelength of the photoconductor 41 (K, C, M, Y) are set to substantially coincide.
現像装置44(K、C、M、Y)は、例えば、現像剤として非磁性一成分トナーを用いるもので、その一成分現像剤を例えば供給ローラで現像ローラへ搬送し、現像ローラ表面に付着した現像剤の膜厚を規制ブレードで規制し、その現像ローラを感光体41(K、C、M、Y)に接触あるいは押厚させることにより、感光体41(K、C、M、Y)の電位レベルに応じて現像剤を付着させることによりトナー像として現像するものである。 The developing device 44 (K, C, M, Y) uses, for example, a non-magnetic one-component toner as a developer, and the one-component developer is conveyed to the developing roller by a supply roller, for example, and adhered to the developing roller surface. The film thickness of the developed developer is regulated by a regulating blade, and the developing roller is brought into contact with or increased in thickness by the photosensitive body 41 (K, C, M, Y), whereby the photosensitive body 41 (K, C, M, Y). The toner is developed as a toner image by attaching a developer according to the potential level.
このような4色の単色トナー像形成ステーションにより形成された黒、シアン、マゼンタ、イエローの各トナー像は、一次転写ローラ45(K、C、M、Y)に印加される一次転写バイアスにより中間転写ベルト50上に順次一次転写され、中間転写ベルト50上で順次重ね合わされてフルカラーとなったトナー像は、二次転写ローラ66において用紙等の記録媒体Pに二次転写され、定着部である定着ローラ対61を通ることで記録媒体P上に定着され、排紙ローラ対62によって、装置上部に形成された排紙トレイ68上へ排出される。
The black, cyan, magenta, and yellow toner images formed by the four-color single-color toner image forming station are intermediated by the primary transfer bias applied to the primary transfer roller 45 (K, C, M, Y). The toner image, which is sequentially primary transferred onto the
なお、図11中、63は多数枚の記録媒体Pが積層保持されている給紙カセット、64は給紙カセット63から記録媒体Pを一枚ずつ給送するピックアップローラ、65は二次転写ローラ66の二次転写部への記録媒体Pの供給タイミングを規定するゲートローラ対、66は中間転写ベルト50との間で二次転写部を形成する二次転写手段としての二次転写ローラ、67は二次転写後に中間転写ベルト50の表面に残留しているトナーを除去するクリーニング手段としてのクリーニングブレードである。
In FIG. 11,
さて、本発明は、以上のようなラインヘッド(光書き込みラインヘッド)の光学系に関するものである。まず、その原理から説明する。 The present invention relates to the optical system of the above-described line head (optical writing line head). First, the principle will be described.
図12は、本発明の基本原理を説明するための図である。図12はラインヘッドにおいてライン状に配置された発光素子列の端部発光素子2xとその発光素子列を投影するマイクロレンズ5とその発光素子列が投影される感光体(像担持体)41との関係を示す図であり、(a)は本発明の場合、(b)は従来例の場合である。図12(b)の従来例では、一般にマイクロレンズ5の開口はその外形で規定されるため、端部発光素子2xの感光体41上での像である結像スポット8xは、端部発光素子2xとマイクロレンズ5の中心を通る直線上に結像されるため、感光体の振れ等に起因して像面である感光体41の面がレンズ光軸O−O’方向に前後して図の41’の位置に移動すると、感光体41上での結像スポット8xの位置はその直線上の位置8x’となり、結像スポットの位置ずれが生じ、その結像スポット8xが相対的に副走査方向に移動して描く走査線間のピッチにむらが発生してしまう(主走査方向の結像スポットのピッチむら)。
FIG. 12 is a diagram for explaining the basic principle of the present invention. FIG. 12 shows an end
そこで、本発明においては、図12(a)に示すように、マイクロレンズ5の前側焦点Fの位置に開口絞り11を光軸O−O’と同軸に配置する。このような開口絞り11をマイクロレンズ5の前側焦点F位置に配置すると、端部発光素子2xからの主光線12は開口絞り11の中心と通り、マイクロレンズ5で屈折されて光軸O−O’と平行に進むこと
になり、感光体41が光軸O−O’方向の41’の位置に移動しても、感光体41上での結像スポット8xの位置はマイクロレンズ5で屈折後の主光線12の位置8x’となり、感光体41の位置が前後に振れても結像スポット8xの位置ずれは生じない。そのため、従来のような主走査方向の結像スポット8xのピッチむらは起きず、結像スポット8xが副走査方向に移動して描く走査線間のピッチにむらが発生しない。
Therefore, in the present invention, as shown in FIG. 12A, the
すなわち、本発明は、主走査方向に複数の発光素子が列状に配置され、その複数の発光素子に対応して1個の正レンズ系が配置され、その発光素子の列の像(結像スポットのアレイ)を投影面(感光体)上に投影することで画像を形成するラインヘッドにおいて、その投影光学系をいわゆる像側にテレセントリックな構成とすることで、投影面(感光体)の位置が光軸方向にずれても結像スポットの位置ずれが発生しないようにして、形成される画像の劣化を防止するものである。 That is, according to the present invention, a plurality of light emitting elements are arranged in a row in the main scanning direction, a single positive lens system is arranged corresponding to the plurality of light emitting elements, and an image of the row of the light emitting elements (image formation). In a line head that forms an image by projecting an array of spots onto a projection surface (photoreceptor), the projection optical system has a telecentric configuration on the image side, so that the position of the projection surface (photoreceptor) This prevents the position of the imaging spot from being shifted even if it is shifted in the optical axis direction, thereby preventing deterioration of the formed image.
そして、開口絞り11の機能としては、少なくとも軸外の結像スポットの位置ずれが問題になる方向(主走査方向)の開口径を制限する形状であればよいので、従来例(特許文献1、3)のように1個の正レンズ系に対して1列の発光素子のアレイを配置する場合は、主走査方向の開口径を制限するだけの形状でよい。また、本発明の上記実施形態のように副走査方向に極近接して2列のアレイを配置する場合(図4)でも、主走査方向の開口径を制限する形状でよいが、もちろん副走査方向の開口径も制限するような形状としてもよい。そのためには、円形、楕円形、矩形何れの開口形状でもよい。
The function of the
ところで、図12の説明では、マイクロレンズ5は1個の正レンズからなることを前提としていたが、2枚の正レンズを同軸に配置されてなる正屈折力のレンズ系から構成する方が収差補正の自由度等の観点からより望ましい。
In the description of FIG. 12, the
その場合に、マイクロレンズ5を構成する2枚の正レンズを薄肉レンズと考えて、その像側にテレセントリックなレンズ系の端部発光素子2xから出る光線の画角について考察する。
In this case, the two positive lenses constituting the
まず、各パラメータの符号について図13のように定義しておく。すなわち、光軸O−O’から測った角度θは右周りを正、光軸O−O’から測った像高hは上を正、薄肉レンズから測った光軸O−O’方向の距離を右を正とし、符号の後の小文字“o”は物体側のパラメータを、符号の後の小文字“i”は像面側のパラメータを意味するものとする。 First, the sign of each parameter is defined as shown in FIG. That is, the angle θ measured from the optical axis OO ′ is positive in the clockwise direction, the image height h measured from the optical axis OO ′ is positive, and the distance in the optical axis OO ′ direction measured from the thin lens. , And the lowercase letter “o” after the sign means the parameter on the object side, and the lowercase letter “i” after the sign means the parameter on the image plane side.
第1正レンズL1と第2正レンズL2からなるレンズ系(マイクロレンズ)5が像側テレセントリックであることから、入射瞳がレンズ系5の前側焦点位置に位置するように絞り11が配置される。したがって、レンズ系合成焦点距離をftotal 、レンズ系物体側主面に対する光源(発光体アレイ1)位置をSo 、発光体ブロック4中の端部発光素子2x間の発光素子グループ幅(全幅)をWo として、端部発光素子2xの画角ωは図14を参照にすると、次の式(1)で表される。
Since the lens system (microlens) 5 including the first positive lens L1 and the second positive lens L2 is image-side telecentric, the
ω=(Wo /2)/(−So −ftotal ) ・・・(1)
ここで、感光体面(像面)41での端部発光素子2xの像である結像スポット8x間の結像スポットグループ幅(全幅)をWi 、横倍率をβ、レンズ系像側主面に対する像面位置をSi として、Wo 及びSo は下式(2)のように表される。
ω = (W o / 2) / (− S o −f total ) (1)
Here, the imaging spot group width (full width) between the
Wo =−Wi /β=−Wi ・So /Si ・・・(2)
近軸結像式より、
1/Si =1/So +1/ftotal ・・・(3)
と書け、So について解くと、
So =Si ・ftotal /(ftotal −Si ) ・・・(4)
となる。式(1)に式(2)、(4)式を代入して整理すると、
ω=Wi /(2ftotal ) ・・・(5)
と書ける。
W o = −W i / β = −W i · S o / S i (2)
From paraxial imaging,
1 / S i = 1 / S o + 1 / f total (3)
And write, and solving for S o,
S o = S i · f total / (f total -S i) ··· (4)
It becomes. Substituting the formulas (2) and (4) into the formula (1) and rearranging them,
ω = W i / (2f total ) (5)
Can be written.
ここで、合成焦点距離ftotal は、第1正レンズL1の焦点距離をf1 、第2正レンズL2の焦点距離をf2 、第1正レンズL1と第2正レンズL2の間の距離をd1 とすると、下記式(6)のように表される。 Here, the combined focal length f total is the focal distance f 1 of the first positive lens L1, the focal distance f 2 of the second positive lens L2, a first positive lens L1 a distance between the second positive lens L2 Assuming d 1 , the following expression (6) is obtained.
ftotal =f1 ・f2 /(f1 +f2 −d1 ) ・・・(6)
式(5)に式(6)を代入すると、
ω=Wi (f1 +f2 −d1 )/(2f1 ・f2 ) ・・・(7)
となる。
f total = f 1 · f 2 / (f 1 + f 2 −d 1 ) (6)
Substituting equation (6) into equation (5),
ω = W i (f 1 + f 2 −d 1 ) / (2f 1 · f 2 ) (7)
It becomes.
式(7)のd1 に着目すると、(f1 +f2 )≧d1 において、d1 ができるだけ大きい方がωは小さくなる。構造的な制約等により絞り11の配置が第1正レンズL1よりも物体側に制限される場合、像側テレセントリックとするためには、レンズ間隔d1 は次の式(8)のように制限される。
When attention is paid to d 1 in equation (7), when (f 1 + f 2 ) ≧ d 1 , ω is smaller as d 1 is as large as possible. When the arrangement of the
0≦d1 ≦f2 (8)
式(8)の範囲で式(7)で表される画角ωをできるだけ小さくするために、d1 をできるだけ大きく取るということは、d1 をできるだけf2 に近い値に設定することになる。このとき、絞り11と第1正レンズL1の間隔はゼロに近づく。d1 =f2 を式(6)に代入して整理すると、ftotal =f2 となる(図15)。
0 ≦ d 1 ≦ f 2 (8)
In order to make the angle of view ω represented by the equation (7) as small as possible within the range of the equation (8), taking d 1 as large as possible sets the d 1 as close to f 2 as possible. . At this time, the distance between the
以上より、絞り11が第1正レンズL1より発光体アレイ1側に配置される2枚正レンズ光学系5の薄肉レンズとしての検討において、像側テレセントリックで、cos4乗則に従って周辺の光量低下が大きくなるシェーディング現象を可能な限り少なくするために、この光学系の画角を小さくするには、2枚の正レンズL1、L2からなるレンズ系5の前側焦点面に絞り11を配置し、第1正レンズL1を絞り11に近接させて配置することが望ましく、このとき、絞り11と第1正レンズL1は、図15に示すように、第2正レンズL2の前側焦点面に近づく。
As described above, in the study as a thin lens of the two-lens positive lens
以上は、薄肉レンズとしての検討であるが、これを実際に構成する厚肉レンズ系で構成する場合について検討を進める。 The above is a study as a thin lens, but a study will be made on a case where the lens is composed of a thick lens system that actually constitutes the lens.
絞り11が第1正レンズL1よりも手前(物体側)に配置されるレンズ系5において、2枚の正レンズL1、L2を厚肉レンズとした場合であっても、レンズ系5が像側にテレセントリックであるためには、絞り11が2枚の正レンズL1、L2の合成光学系の前側焦点位置に配置されていればよい。さらに、上記の薄肉レンズとしての検討結果より、第1正レンズL1と絞り11を近接して配置することで、画角を小さくすることができシェーディングの影響を小さくできる。後記の具体的数値例の実施例1は、絞り11の面と第1正レンズL1の物体側の面の間隔をゼロとしたものである。
In the
さらに、厚肉レンズにおいては入射面(物体側面)、射出面(像面側面)のパワー配分により主面位置が変化するが、第1正レンズL1を入射面凸の凸平正レンズとすることで第1正レンズL1後側主面が両凸正レンズと比べて入射面側にくるので、第1正レンズL1後側主面と第2正レンズL2前側主面の間隔をより広くとることができる。また、その場合に、第1正レンズL1のレンズ形成面(曲面)が1面となり、製造が容易になるという利点もある。後記の具体的数値例の実施例2は、実施例1に対して、第1正レンズL1
を焦点距離はそのままにしながら凸平正レンズとしたものであり、最大画角が実施例1の場合より小さくなっている。
Further, in the thick lens, the principal surface position changes depending on the power distribution of the incident surface (object side surface) and the exit surface (image surface side surface), but the first positive lens L1 is a convex flat positive lens having a convex incident surface. Since the rear main surface of the first positive lens L1 is closer to the incident surface side than the biconvex positive lens, the distance between the rear main surface of the first positive lens L1 and the front main surface of the second positive lens L2 can be increased. it can. In this case, there is also an advantage that the lens forming surface (curved surface) of the first positive lens L1 becomes one surface, which facilitates manufacture. The second numerical example described below is different from the first exemplary embodiment in the first positive lens L1.
Is a convex positive lens while keeping the focal length as it is, and the maximum angle of view is smaller than that in the first embodiment.
さらに、第1正レンズL1の入射面が凸面である場合に、絞り11の開口に第1正レンズL1の入射面が食い込むように第1正レンズL1を配置する、すなわち、第1正レンズL1の入射面の頂点が絞り11の面よりも物体側にくるように配置することで、第1正レンズL1の後側主面と第2正レンズL2の前側主面の間隔をより広くとることができる(実施例3)。なお、この場合、絞り11の配置位置は、正レンズL1、L2の合成光学系の前側焦点位置であるが、その前側焦点が第1正レンズL1の中に潜り込んでおり、像側から平行光を入射させた場合に第1正レンズL1内に集光し、その後その集光点から発散する発散光となり、第1正レンズL1の入射面で発散角が弱められて物体側へ出て行く。その集光点(発散光)の物体側から見た像は虚像であるが、その虚像が存在する面がレンズ系全体の前側焦点面である。したがって、その前側焦点面に絞り11を配置することで像側にテレセントリックな構成となる。
Further, when the incident surface of the first positive lens L1 is a convex surface, the first positive lens L1 is arranged so that the incident surface of the first positive lens L1 bites into the aperture of the
なお、絞り11は、第1正レンズL1の入射面位置でなく、また、絞り11の開口内に第1正レンズL1の入射面が食い込むように配置するのではなく、第1正レンズL1の入射面の極近傍に配置するようにしても、2枚の正レンズL1、L2からなるレンズ系5の前側焦点面に絞り11を配置する限り、この光学系の画角を小さくすることができ、cos4乗則に基づくシェーディング現象を少なくすることができる(実施例4)。
The
以上のように、マイクロレンズ5として2枚の正レンズを同軸に配置されてなる正屈折力のレンズ系から構成し、その合成光学系の前側焦点を第1正レンズL1の入射面近傍に位置させ、その前側焦点位置に開口絞り11を配置することで、像側にテレセントリックな構成となり、投影面(感光体)41の位置が光軸方向にずれても結像スポットの位置ずれが発生せず、また、レンズのcos4乗則に従って周辺の光量低下が大きくなるシェーディング現象は極力小さくなり、発光体アレイ1にライン状に配置された発光素子列の結像スポット8の濃度むらは起き難い。
As described above, the
したがって、以上の本発明によるラインヘッドの光学系を光書き込みラインヘッドに用いると、従来のような主走査方向の結像スポット8のピッチむらは起きず、結像スポット8が副走査方向に移動して描く走査線間のピッチにむらが発生しない。
Therefore, when the optical system of the above-described line head according to the present invention is used for an optical writing line head, the unevenness of the pitch of the
また、従来のようなマイクロレンズ5のシェーディングによる結像スポット8間の濃度むらが起き難く、結像スポット8が副走査方向に移動して描く走査線間の濃度むらが発生し難い。
Further, the density unevenness between the
なお、以上において、正レンズL1、L2の合成光学系の前側焦点位置を第1正レンズL1の入射面に近接して(近傍に)位置させとしているが、本発明においては、合成光学系の合成焦点距離ftotal の±10%以内に第1正レンズL1の入射面が位置している場合を、近接してあるいは近傍に位置しているとしている。 In the above description, the front focal position of the combining optical system of the positive lenses L1 and L2 is positioned close to (in the vicinity of) the incident surface of the first positive lens L1, but in the present invention, the combining optical system includes The case where the incident surface of the first positive lens L1 is located within ± 10% of the combined focal length f total is assumed to be close or close.
ところで、ラインヘッドの光学系が以上のような像側にテレセントリックなマイクロレンズ5が主走査方向に1列しか配置されていない構成の場合には、特定のマイクロレンズ5によるライン状に配置された発光素子列の端部発光素子2xの像である結像スポット8xと、隣接するマイクロレンズ5による隣接する結像スポット8xとの間隔が1つのマイクロレンズ5によって結像された結像スポット列のピッチと同じようにするには、端部発光素子2xの像の結像スポット8xは結像スポット列中の他の結像スポットの光量に比してケラレの影響により低下せざるを得ない。それを避けるには、図1〜図10で示したように、主走査方向に発光体ブロック4を間隔をおいて配置し、かつ、副走査方向に発光体
ブロック4を複数配列した構成とし、かつ、その発光体ブロック4の配列に対応してマイクロレンズアレイ6も主走査方向及び副走査方向にマイクロレンズ5が配置された2次元的なものとすることで、このような端部発光素子2xの像の結像スポット8xの光量が低下する問題が解決できる。
By the way, in the case where the optical system of the line head has a configuration in which only one row of the
以上のように、本発明は、主走査方向に複数の発光素子が列状に配置され、その複数の発光素子に対応して1個の正レンズ系が配置され、その発光素子の列の像(結像スポットのアレイ)を投影面(感光体)上に投影することで画像を形成するラインヘッドにおいて、その投影光学系を2枚の正レンズからなり像側にテレセントリックであって、物体側の正レンズの入射面を可能な限り開口絞りに近接して配置することで、投影面(感光体)の位置が光軸方向にずれても結像スポットの位置ずれが発生せず、また、結像スポット間の濃度むらを小さくして、形成される画像の劣化を防止するものである。 As described above, according to the present invention, a plurality of light emitting elements are arranged in a row in the main scanning direction, one positive lens system is arranged corresponding to the plurality of light emitting elements, and an image of the row of the light emitting elements. In a line head that forms an image by projecting an (imaging spot array) onto a projection surface (photoreceptor), the projection optical system is composed of two positive lenses and is telecentric on the image side, By arranging the entrance surface of the positive lens as close as possible to the aperture stop, even if the position of the projection surface (photosensitive member) shifts in the optical axis direction, the position of the imaging spot does not occur. The density unevenness between the imaging spots is reduced to prevent deterioration of the formed image.
そして、開口絞り11の機能としては、少なくとも軸外の結像スポットの位置ずれが問題になる方向(主走査方向)の開口径を制限する形状であればよいので、従来例(特許文献1、3)のように1個の正レンズ系に対して1列の発光素子のアレイを配置する場合は、主走査方向の開口径を制限するだけの形状でよい。また、本発明の上記実施形態のように副走査方向に極近接して2列のアレイを配置する場合(図4)でも、主走査方向の開口径を制限する形状でよいが、もちろん副走査方向の開口径も制限するような形状としてもよい。そのためには、円形、楕円形、矩形何れの開口形状でもよい。
The function of the
ところで、図15の説明では、マイクロレンズ5を構成するそれぞれの正レンズL1、L2は1枚のレンズからなるものとしていたが、それぞれ2枚以上のレンズが同軸に配置されてなる正屈折力のレンズ系からなっていてもよい。
In the description of FIG. 15, each of the positive lenses L1 and L2 constituting the
また、以上の説明では、マイクロレンズ5は主走査方向と副走査方向の焦点距離、焦点位置が一致する軸対称なレンズ系を前提にしていたが、マイクロレンズ5を構成するレンズ系がアナモフィックレンズ系からなり、主走査方向と副走査方向の焦点距離と倍率が異なるものを用いてもよい。その場合は、主走査方向(主走査断面)において、像側テレセントリックになるように開口絞り11を配置し、かつ、その開口絞り11の位置(合成光学系の主走査方向の前側焦点位置)に近接して合成光学系の最も物体側の面が位置するように構成すればよい。
In the above description, the
さて、以上は、光書き込みラインヘッドの光学系であったが、光路を逆にして、主走査方向に複数の受光素子が列状に配置され、その複数の受光素子に対応して1個の正レンズが配置され、その受光素子の列の像(読み取りスポットのアレイ)を読み取り面に逆投影することで画像を読み取る光読み取りラインヘッドの場合も、その投影光学系を2枚の正レンズからなり物体側にテレセントリックであって、像面側の正レンズの入射面を可能な限り開口絞りに近接して配置することで、読み取り面の位置が光軸方向にずれても読み取りスポットの位置ずれが発生せず、また、読み取り間の濃度むらを小さくして、形成され読み取り画像の劣化を防止するようにすることもできる。この場合は、図12(a)、図15において、符号41は読み取り面、符号2xは端部受光素子となり、その原理は光書き込みラインヘッドの光学系と同様である。
The optical system of the optical writing line head has been described so far. A plurality of light receiving elements are arranged in a row in the main scanning direction with the optical path reversed, and one light receiving element is provided corresponding to the plurality of light receiving elements. Even in the case of an optical reading line head in which a positive lens is arranged and an image (array of reading spots) of the light receiving element array is back projected onto the reading surface, the projection optical system is separated from the two positive lenses. If the incident surface of the positive lens on the image plane side is as close to the aperture stop as possible, the reading spot position shifts even if the reading surface position shifts in the optical axis direction. In addition, the density unevenness between readings can be reduced to prevent deterioration of the formed read image. In this case, in FIGS. 12A and 15,
次に、このような本発明の原理を適用した1実施例の光書き込みラインヘッドを説明する。 Next, an optical writing line head according to one embodiment to which the principle of the present invention is applied will be described.
図16はこの実施例の光書き込みラインヘッドの構成を示す一部を破断した斜視図であり、図17はその副走査方向に沿ってとった断面図である。また、図18はこの場合の発光体アレイとマイクロレンズアレイの配置を示す平面図である。さらに、図19は1個の
マイクロレンズとそれに対応する発光体ブロックとの対応関係を示す図である。
FIG. 16 is a partially broken perspective view showing the configuration of the optical writing line head of this embodiment, and FIG. 17 is a sectional view taken along the sub-scanning direction. FIG. 18 is a plan view showing the arrangement of the light emitter array and the microlens array in this case. Further, FIG. 19 is a diagram showing a correspondence relationship between one microlens and a corresponding light emitter block.
本実施例では、図4、図7の場合と同様に、主走査方向に4個のこの例では有機EL素子からなる発光素子2を配列した発光素子列3を、副走査方向に2列形成して1個の発光体ブロック4とし、その発光体ブロック4を主走査方向及び副走査方向に複数設けて発光体アレイ1が形成されており、発光体ブロック4は副走査方向では主走査方向の先頭位置をずらして千鳥状に配列されている。図16の例では、発光体ブロック4が副走査方向に3列配置されている。このような発光体アレイ1は、ガラス基板20の裏面上に形成されており、同じガラス基板20の裏面上に形成された駆動回路により駆動される。なお、ガラス基板20の裏面の有機EL素子(発光素子2)は封止部材27で封止されている。
In this embodiment, as in the case of FIGS. 4 and 7, four light emitting
ガラス基板20は長尺のケース21に設けられた受け穴22中に嵌め込まれ、裏蓋23を被せて固定金具24により固定される。長尺のケース21の両端に設けた位置決めピン25を対向する画像形成装置本体の位置決め穴に嵌入させると共に、長尺のケース21の両端に設けたねじ挿入孔26を通して固定ねじを画像形成装置本体のねじ穴にねじ込んで固定することにより、光書き込みラインヘッド101が所定位置に固定されている。
The
そして、ケース21のガラス基板20の表面側には、第1スペーサ71を介して、発光体アレイ1の各発光体ブロック4の中心と整列するように開口31(図20、図21)が設けられた絞り板30が配置され、その上に第2スペーサ72を介して、発光体アレイ1の各発光体ブロック4の中心と正レンズL1が整列するようにその正レンズL1を構成要素とする第1マイクロレンズアレイ61が配置され、さらにその上に第3スペーサ73を介して、発光体アレイ1の各発光体ブロック4の中心と正レンズL2が整列するようにその正レンズL2を構成要素とする第2マイクロレンズアレイ62が固定されている。
An opening 31 (FIGS. 20 and 21) is provided on the surface side of the
このように、各発光体ブロック4の発光素子列を投影するマイクロレンズ5のレンズアレイは第1マイクロレンズアレイ61と第2マイクロレンズアレイ62の組み合わせからなる。
As described above, the lens array of the
そして、本発明に基づき、第1マイクロレンズアレイ61を構成する正レンズL1と第2マイクロレンズアレイ62を構成する正レンズL2の合成レンズ系の物体側(前側)焦点位置に一致して絞り板30が配置され、かつ、マイクロレンズ5(正レンズL1+正レンズL2)の物体側焦点が正レンズL1の物体側の面に一致乃至近接するように、第1スペーサ71と第2スペーサ72と第3スペーサ73の厚さが設定されている。絞り板30の詳細は、図20、図21に示されている。図20は発光体アレイ1の発光体ブロック4に対応して配置された絞り板30の平面図であり、図21は1個の発光体ブロック4に対する絞り板30の開口31を示す図である。絞り板30には、正レンズL1と正レンズL2からなるマイクロレンズ5各々の中心(光軸)と発光体ブロック4の中心に整列して開口31が設けてあり、この実施例では、各開口31の形状が主走査方向の開口径を副走査方向以上に制限する形状の略楕円形状に構成されているが、上記したように、円形、楕円形、矩形等の開口形状であってもよい。
In accordance with the present invention, the diaphragm plate coincides with the object side (front side) focal position of the composite lens system of the positive lens L1 constituting the
以上の実施例は、発光素子2としてガラス基板20の裏面に設けた有機EL素子を用い、そのガラス基板20の表面側に発光する光を利用するいわゆるボトムエミッション配置の光書き込みラインヘッド101であったが、基板の表面側に発光素子2を配置するEL素子やLEDを用いるようにしてもよい。
The above embodiment is an optical
ところで、以上の説明において、発光体アレイ1は、図7、図18に示すように、発光素子2を主走査方向に複数配列した発光素子列3を副走査方向に1列あるいは複数列設けて発光体ブロック4を形成し、各発光体ブロック4にマイクロレンズ5が対応して配置さ
れているものとしてきた。しかしながら、発光素子2を主走査方向に微細な間隔で連続する長い列状に配置し、その中の発光体ブロック4に対応する発光素子群のみを発光させるように制御し、その発光素子群間の発光素子は発光させないように制御することで、図7、図18の場合と同様の発光体ブロック4を構成することができる。図22にその場合の図18に対応する図を示す。すなわち、発光体アレイ1として、発光素子2が主走査方向に微細な等間隔で連続する長い列状の発光素子列3’として配列され、その中のマイクロレンズ5を通して結像スポット8の形成に関与させる発光素子2’(○で表示)の群のみが発光制御され、その発光素子2’の群の間に存在する発光素子2”(●で表示)の群は発光させないようにして、発光体ブロック4の各々を構成することができる。図22の場合は、マイクロレンズ5が主走査方向に3列配置され、マイクロレンズ5の各列に対応するように2列の発光素子列3’が副走査方向に2列形成され、その2列の発光素子列3’中の発光素子2が千鳥状の配置になるようにされており、各々の発光素子列3’中の4個の発光素子2’のみが発光され、その4個の発光素子2’の間の8個の発光素子2”は発光しないように制御されている。
By the way, in the above description, as shown in FIGS. 7 and 18, the
また、以上の説明において、主走査方向に伸びる1本の直線を描くために全発光体ブロック4中の全ての発光素子2、2’をタイミングを調整して点灯した場合、像担持体41上に並ぶ結像スポット8は発光体ブロック4間で過不足なく隣接して並ぶように構成されるものとした。しかし、発光体ブロック4を構成する発光素子2、2’間に像担持体41上で結像スポット8が重なるように、発光体ブロック4を構成する発光素子2、2’の数と位置を冗長性をもつように設定してもよい。こうすることで、例えば発光体ブロック4の端部近傍の発光素子2、2’の像である結像スポット8に濃度むらが発生しても相互に重畳させることでそれを補正するようにすることができる。
In the above description, when all the light-emitting
図23は、その1例として、発光体アレイ1が図22の構成の場合に、各発光体ブロック4を構成する発光素子2’を4×2個に1個(発光素子2a)増やして、隣接するマイクロレンズ5によって像担持体41上に並ぶ結像スポット8の列が端部で相互に1個の結像スポット8だけ重なって露光されるようにした例を図示した図である。ただし、図23は、発光体アレイ1側で発光素子2aが隣接する発光体ブロック4の反対側の端部で重なるように図示してあるが(点線間の発光素子)、この図が正しいのは、マイクロレンズ5の結像倍率が−1倍のときである。
As an example, FIG. 23 shows that when the
ところで、本発明の光書き込みラインヘッド101に用いるマイクロレンズアレイ61、62は、従来公知の如何なる構成のものでも使用可能であるが、図24に、第1マイクロレンズアレイ61と第2マイクロレンズアレイ62を各マイクロレンズL1、L2が同軸に整列するように組み合わせてマイクロレンズ5のアレイを構成する場合(図16、図17)の主走査方向に沿ってとった断面図を示す。この例では、それぞれのマイクロレンズアレイ61、62のガラス基板34の片面(物体側)に整列して透明樹脂からなるレンズ面部35を一体に成形して各マイクロレンズL1、L2を構成したものである。この場合、第2マイクロレンズアレイ62の像側の面を平面とすることで、例えば画像形成装置のラインヘッドのマイクロレンズアレイとして用いるとき、現像剤のトナーが飛散してマイクロレンズアレイのその平面に付着しても簡単に清掃できクリーニング性が向上することになる。
Incidentally, the
次に、上記実施例に用いる光学系の具体的数値例を実施例1〜4として示す。 Next, specific numerical examples of the optical system used in the above examples are shown as Examples 1 to 4.
図25(a)、(b)は実施例1の1個のマイクロレンズ5に対応する光学系のそれぞれ主走査方向、副走査方向の断面図であり、発光素子2の射出側にガラス基板が配置されておらず、マイクロレンズ5が両凸正レンズL1と両凸正レンズL2からなる合成レンズ系とし、絞り板30を両凸正レンズL1と両凸正レンズL2からなる合成レンズ系の物体
側(前側)焦点に配置されて像側にテレセントリックとなっており、かつ、その物体側の両凸正レンズL1の物体側のレンズ面(凸面)の面頂がその物体側焦点に一致しているマイクロレンズ5の例である。
25A and 25B are cross-sectional views of the optical system corresponding to one
この実施例の数値データを下記に示すが、発光体ブロック4側から感光体(像面)41側へ順に、r1 、r2 …は各光学面の曲率半径(mm)、d1 、d2 …は各光学面間の間隔(mm)、nd1、nd2…は各透明媒体のd線の屈折率、νd1、νd2…は各透明媒体のアッベ数である。なお、r1 、r2 …は光学面も表すものとし、光学面r1 は発光体ブロック(物体面)4、光学面r2 は絞り板30の開口31、r3 、r4 は両凸正レンズL1の物体側の面、像側の面、光学面r5 、r6 は両凸正レンズLの物体側の面、像側の面、光学面r7 は感光体(像面)41である。また、両凸正レンズL1の物体側の面は非球面であるが、非球面形状は、光軸からの距離をrとするとき、
cr2 /[1+√{1−(1+K)c2 r2 }]+Ar4
で表される。ただし、cは光軸上曲率(1/r)、Kはコーニック係数、Aは4次の非球面係数である。下記の数値データ中、K3 、A3 は両凸正レンズL1の物体側の面のそれぞれコーニック係数、4次の非球面係数である。
Numerical data of this example are shown below. In order from the
cr 2 / [1 + √ {1- (1 + K) c 2 r 2 }] + Ar 4
It is represented by However, c is a curvature (1 / r) on the optical axis, K is a conic coefficient, and A is a fourth-order aspheric coefficient. In the following numerical data, K 3 and A 3 are the conic coefficient and the fourth-order aspheric coefficient of the object side surface of the biconvex positive lens L1, respectively.
図26(a)、(b)は実施例2の1個のマイクロレンズ5に対応する光学系のそれぞれ主走査方向、副走査方向の断面図であり、発光素子2の射出側にガラス基板が配置されておらず、マイクロレンズ5が凸平正レンズL1と両凸正レンズL2からなる合成レンズ系とし、絞り板30を凸平正レンズL1と両凸正レンズL2からなる合成レンズ系の物体側(前側)焦点に配置されて像側にテレセントリックとなっており、かつ、その凸平正レンズL1の物体側のレンズ面(凸面)の面頂がその物体側焦点に一致しているマイクロレンズ5の例である。
26A and 26B are cross-sectional views of the optical system corresponding to one
この実施例は、実施例1に対して、第1正レンズL1を焦点距離はそのままにしながら凸平正レンズとしたものであり、最大画角が実施例1より小さくなっている。なお、像面の結像状態が良くなるように発光体ブロック4から絞り板30までの距離を調整してある。
This embodiment is different from the first embodiment in that the first positive lens L1 is a convex positive lens while maintaining the focal length, and the maximum angle of view is smaller than that of the first embodiment. The distance from the
このように、第1正レンズL1を凸平正レンズとすることにより、第1マイクロレンズアレイ61として形成するレンズ形成面が片面のみとなり、その製造が容易になるとの利点がある。
In this way, by forming the first positive lens L1 as a convex flat lens, there is an advantage that the lens forming surface to be formed as the
この実施例の数値データを下記に示すが、発光体ブロック4側から感光体(像面)41側へ順に、r1 、r2 …は各光学面の曲率半径(mm)、d1 、d2 …は各光学面間の間隔(mm)、nd1、nd2…は各透明媒体のd線の屈折率、νd1、νd2…は各透明媒体のアッベ数である。なお、r1 、r2 …は光学面も表すものとし、光学面r1 は発光体ブロック(物体面)4、光学面r2 は絞り板30の開口31、r3 、r4 は凸平正レンズL1の物体側の面、像側の面、光学面r5 、r6 は両凸正レンズLの物体側の面、像側の面、光学面r7 は感光体(像面)41である。また、凸平正レンズL1の物体側の面は非球面であるが、非球面形状は、光軸からの距離をrとするとき、
cr2 /[1+√{1−(1+K)c2 r2 }]+Ar4
で表される。ただし、cは光軸上曲率(1/r)、Kはコーニック係数、Aは4次の非球面係数である。下記の数値データ中、K3 、A3 は凸平正レンズL1の物体側の面のそれぞれコーニック係数、4次の非球面係数である。
Numerical data of this example are shown below. In order from the
cr 2 / [1 + √ {1- (1 + K) c 2 r 2 }] + Ar 4
It is represented by However, c is a curvature (1 / r) on the optical axis, K is a conic coefficient, and A is a fourth-order aspheric coefficient. In the following numerical data, K 3 and A 3 are the conic coefficient and the fourth-order aspheric coefficient, respectively, of the object side surface of the convex positive lens L1.
図27(a)、(b)は実施例3の1個のマイクロレンズ5に対応する光学系のそれぞれ主走査方向、副走査方向の断面図であり、発光素子2の射出側にガラス基板が配置されておらず、マイクロレンズ5が凸平正レンズL1と両凸正レンズL2からなる合成レンズ
系とし、絞り板30を凸平正レンズL1と両凸正レンズL2からなる合成レンズ系の物体側(前側)焦点に配置されて像側にテレセントリックとなっており、かつ、その凸平正レンズL1の物体側の凸面が絞り板30の開口31内に食い込むようになっているマイクロレンズ5の例である。
27A and 27B are cross-sectional views of the optical system corresponding to one
すなわち、凸平正レンズL1の入射面(凸面)の頂点が絞り板30の面よりも物体側にくるように配置することで、凸平正レンズL1の後側主面と両凸正レンズL2の前側主面の間隔をより広くとることができる。なお、この場合、絞り板30の配置位置は、凸平正レンズL1と両凸正レンズL2からなる合成レンズ系の前側焦点位置であるが、その前側焦点が凸平正レンズL1の中に潜り込んでおり、像側から平行光を入射させた場合に凸平正レンズL1内に集光し、その後その集光点から発散する発散光となり、凸平正レンズL1の入射面(凸面)で発散角が弱められて物体側へ出て行く。その集光点(発散光)の物体側から見た像は虚像であるが、その虚像が存在する面がレンズ系全体の前側焦点面である。したがって、その前側焦点面に絞り板30を配置することで像側にテレセントリックな構成となる。
That is, the rear surface of the convex positive lens L1 and the front side of the biconvex positive lens L2 are arranged so that the vertex of the incident surface (convex surface) of the convex flat lens L1 is closer to the object side than the surface of the
この実施例の数値データを下記に示すが、発光体ブロック4側から感光体(像面)41側へ順に、r1 、r2 …は各光学面の曲率半径(mm)、d1 、d2 …は各光学面間の間隔(mm)、nd1、nd2…は各透明媒体のd線の屈折率、νd1、νd2…は各透明媒体のアッベ数である。なお、r1 、r2 …は光学面も表すものとし、光学面r1 は発光体ブロック(物体面)4、光学面r2 は絞り板30の開口31、r3 、r4 は凸平正レンズL1の物体側の面、像側の面、光学面r5 、r6 は両凸正レンズLの物体側の面、像側の面、光学面r7 は感光体(像面)41である。また、凸平正レンズL1の物体側の面は非球面であるが、非球面形状は、光軸からの距離をrとするとき、
cr2 /[1+√{1−(1+K)c2 r2 }]+Ar4
で表される。ただし、cは光軸上曲率(1/r)、Kはコーニック係数、Aは4次の非球面係数である。下記の数値データ中、K3 、A3 は凸平正レンズL1の物体側の面のそれぞれコーニック係数、4次の非球面係数である。
Numerical data of this example are shown below. In order from the
cr 2 / [1 + √ {1- (1 + K) c 2 r 2 }] + Ar 4
It is represented by However, c is a curvature (1 / r) on the optical axis, K is a conic coefficient, and A is a fourth-order aspheric coefficient. In the following numerical data, K 3 and A 3 are the conic coefficient and the fourth-order aspheric coefficient, respectively, of the object side surface of the convex positive lens L1.
なお、実施例3は、レンズL1内部に開口絞りを形成することが困難な場合であっても、第1正レンズL1の入射面の凸面の周囲の面上に絞り30を一体に形成することできる。すなわち、図28に示すように、第1マイクロレンズアレイ61と第2マイクロレンズアレイ62の組み合わせからなるマイクロレンズ5のレンズアレイ(図16、図17、図24)において、その第1マイクロレンズアレイ61の物体側の第1正レンズL1の入射面の凸面間の裾部(谷部)に沿って例えば遮光性膜を選択的に塗布することにより、第1マイクロレンズアレイ61に一体的に絞り30を形成することができる。また、この実施例は、第1正レンズL1の後側主面と第2正レンズL2の前側主面間の距離をできるだけ離すことができ、画角をより小さくすることができるとの点でより理想的と言える。
In Example 3, even when it is difficult to form an aperture stop inside the lens L1, the
図29(a)、(b)は実施例4の1個のマイクロレンズ5に対応する光学系のそれぞれ主走査方向、副走査方向の断面図であり、発光素子2の射出側にガラス基板が配置されておらず、マイクロレンズ5が凸平正レンズL1と凸平正レンズL2からなる合成レンズ系とし、絞り板30を凸平正レンズL1と凸平正レンズL2からなる合成レンズ系の物体側(前側)焦点に配置されて像側にテレセントリックとなっており、かつ、その凸平正レンズL1の物体側の凸面が絞り板30から僅かに物体側に離れて位置するようになっているマイクロレンズ5の例である。
29A and 29B are cross-sectional views of the optical system corresponding to one
この実施例(実施例3も同様)のように、本発明において、第1正レンズL1と第2正レンズL2からなる合成レンズ系の物体側焦点は、第1正レンズL1の物体側の面の面頂がその物体側焦点に一致するだけでなく、その近傍に位置していても、レンズのcos4
乗則に従って周辺の光量低下が大きくなるシェーディング現象は極力小さくなり、発光体アレイ1にライン状に配置された発光素子列の結像スポット8の濃度むらは起き難くなる。
As in this example (same as in Example 3), in the present invention, the object side focal point of the composite lens system including the first positive lens L1 and the second positive lens L2 is the object side surface of the first positive lens L1. Not only coincides with the object-side focal point of the surface of the lens but also in the vicinity thereof, the
The shading phenomenon in which the decrease in the amount of light at the periphery increases in accordance with the power law is minimized, and uneven density of the
また、この実施例のように、第2正レンズL2の像側の面を平面とすることで、マイクロレンズ5のレンズアレイを構成する第2マイクロレンズアレイ62の像側の面全体を平面とすることができ、例えば画像形成装置のラインヘッドのマイクロレンズアレイとして用いるとき、現像剤のトナーが飛散してマイクロレンズアレイのその平面に付着しても簡単に清掃できクリーニング性が向上することになる。
Further, as in this embodiment, the image-side surface of the second positive lens L2 is a flat surface, so that the entire image-side surface of the
この実施例の数値データを下記に示すが、発光体ブロック4側から感光体(像面)41側へ順に、r1 、r2 …は各光学面の曲率半径(mm)、d1 、d2 …は各光学面間の間隔(mm)、nd1、nd2…は各透明媒体のd線の屈折率、νd1、νd2…は各透明媒体のアッベ数である。なお、r1 、r2 …は光学面も表すものとし、光学面r1 は発光体ブロック(物体面)4、光学面r2 は絞り板30の開口31、r3 、r4 は凸平正レンズL1の物体側の面、像側の面、光学面r5 、r6 は両凸正レンズLの物体側の面、像側の面、光学面r7 は感光体(像面)41である。また、凸平正レンズL1、凸平正レンズL2の物体側の面は何れも非球面であるが、非球面形状は、光軸からの距離をrとするとき、
cr2 /[1+√{1−(1+K)c2 r2 }]+Ar4
で表される。ただし、cは光軸上曲率(1/r)、Kはコーニック係数、Aは4次の非球面係数である。下記の数値データ中、K3 、A3 は凸平正レンズL1の物体側の面のそれぞれコーニック係数、4次の非球面係数、K5 、A5 は凸平正レンズL2の物体側の面のそれぞれコーニック係数、4次の非球面係数である。
Numerical data of this example are shown below. In order from the
cr 2 / [1 + √ {1- (1 + K) c 2 r 2 }] + Ar 4
It is represented by However, c is a curvature (1 / r) on the optical axis, K is a conic coefficient, and A is a fourth-order aspheric coefficient. In the following numerical data, K 3 and A 3 are conic coefficients of the object side surface of the convex flat positive lens L1, respectively, a fourth-order aspheric coefficient, and K 5 and A 5 are each of the object side surface of the convex flat positive lens L2. The conic coefficient and the fourth-order aspheric coefficient.
実施例1
r1 = ∞(物体面) d1 = 6.6460
r2 = ∞(絞り) d2 = 0.0000
r3 = 3.4613(非球面) d3 = 1.0000 nd1 =1.5168 νd1 =64.2
K3 = 0.0
A3 =-0.0195
r4 = -3.4613 d4 = 2.4564
r5 = 3.3896 d5 = 1.0000 nd2 =1.5168 νd2 =64.2
r6 = -3.3896 d6 = 1.5000
r7 = ∞(像面)
使用波長 632.5nm
第1レンズ焦点距離 3.5333mm
第2レンズ焦点距離 3.4639mm
結像スポットグループ幅(全幅) 0.4mm
第1レンズ後側主面〜第2レンズ前側主面距離 3.1512mm
最大画角 3.608 ° 。
Example 1
r 1 = ∞ (object plane) d 1 = 6.6460
r 2 = ∞ (aperture) d 2 = 0.0000
r 3 = 3.4613 (aspherical surface) d 3 = 1.0000 n d1 = 1.5168 ν d1 = 64.2
K 3 = 0.0
A 3 = -0.0195
r 4 = -3.4613 d 4 = 2.4564
r 5 = 3.3896 d 5 = 1.0000 n d2 = 1.5168 ν d2 = 64.2
r 6 = -3.3896 d 6 = 1.5000
r 7 = ∞ (image plane)
Use wavelength 632.5nm
First lens focal length 3.5333mm
Second lens focal length 3.4639mm
Imaging spot group width (full width) 0.4mm
Distance from the first lens rear main surface to the second lens front main surface 3.1512mm
Maximum angle of view 3.608 °.
実施例2
r1 = ∞(物体面) d1 = 6.9201
r2 = ∞(絞り) d2 = 0.0000
r3 = 1.8200(非球面) d3 = 1.0000 nd1 =1.5168 νd1 =64.2
K3 = 0.0
A3 =-0.03493
r4 = ∞ d4 = 2.4564
r5 = 3.3896 d5 = 1.0000 nd2 =1.5168 νd2 =64.2
r6 = -3.3896 d6 = 1.5000
r7 = ∞(像面)
使用波長 632.5nm
第1レンズ焦点距離 3.5333mm
第2レンズ焦点距離 3.4639mm
結像スポットグループ幅(全幅) 0.4mm
第1レンズ後側主面〜第2レンズ前側主面距離 3.4639mm
最大画角 3.308 ° 。
Example 2
r 1 = ∞ (object plane) d 1 = 6.9201
r 2 = ∞ (aperture) d 2 = 0.0000
r 3 = 1.8200 (aspherical surface) d 3 = 1.0000 n d1 = 1.5168 ν d1 = 64.2
K 3 = 0.0
A 3 = -0.03493
r 4 = ∞ d 4 = 2.4564
r 5 = 3.3896 d 5 = 1.0000 n d2 = 1.5168 ν d2 = 64.2
r 6 = -3.3896 d 6 = 1.5000
r 7 = ∞ (image plane)
Use wavelength 632.5nm
First lens focal length 3.5333mm
Second lens focal length 3.4639mm
Imaging spot group width (full width) 0.4mm
The distance from the first lens rear main surface to the second lens front main surface 3.4639mm
Maximum angle of view 3.308 °.
実施例3
r1 = ∞(物体面) d1 = 7.0578
r2 = ∞(絞り) d2 = -0.1300
r3 = 1.8200(非球面) d3 = 1.0000 nd1 =1.5168 νd1 =64.2
K3 = 0.0
A3 =-0.0420
r4 = ∞ d4 = 2.5499
r5 = 3.3896 d5 = 1.0000 nd2 =1.5168 νd2 =64.2
r6 = -3.3896 d6 = 1.5000
r7 = ∞(像面)
使用波長 632.5nm
第1レンズ焦点距離 3.5333mm
第2レンズ焦点距離 3.4639mm
結像スポットグループ幅(全幅) 0.4mm
第1レンズ後側主面〜第2レンズ前側主面距離 3.5740mm
最大画角 3.201 ° 。
Example 3
r 1 = ∞ (object plane) d 1 = 7.0578
r 2 = ∞ (aperture) d 2 = -0.1300
r 3 = 1.8200 (aspherical surface) d 3 = 1.0000 n d1 = 1.5168 ν d1 = 64.2
K 3 = 0.0
A 3 = -0.0420
r 4 = ∞ d 4 = 2.5499
r 5 = 3.3896 d 5 = 1.0000 n d2 = 1.5168 ν d2 = 64.2
r 6 = -3.3896 d 6 = 1.5000
r 7 = ∞ (image plane)
Use wavelength 632.5nm
First lens focal length 3.5333mm
Second lens focal length 3.4639mm
Imaging spot group width (full width) 0.4mm
The distance from the first lens back main surface to the second lens front main surface 3.5740mm
Maximum angle of view 3.201 °.
実施例4
r1 = ∞(物体面) d1 = 5.1280
r2 = ∞(絞り) d2 = 0.1871
r3 = 1.3472(非球面) d3 = 1.0000 nd1 =1.5168 νd1 =64.2
K3 = 0.0000
A3 =-0.04946
r4 = ∞ d4 = 1.9000
r5 = 1.4225(非球面) d5 = 0.8500 nd2 =1.5168 νd2 =64.2
K3 = 0.0000
A3 =-0.1123
r6 = ∞ d6 = 0.7500
r7 = ∞(像面)
使用波長 632.5nm
第1レンズ焦点距離 2.6154mm
第2レンズ焦点距離 2.7616mm
結像スポットグループ幅(全幅) 0.4mm
第1レンズ後側主面〜第2レンズ前側主面距離 2.5600mm
最大画角 4.46° 。
Example 4
r 1 = ∞ (object plane) d 1 = 5.1280
r 2 = ∞ (aperture) d 2 = 0.1871
r 3 = 1.3472 (aspherical surface) d 3 = 1.0000 n d1 = 1.5168 ν d1 = 64.2
K 3 = 0.0000
A 3 = -0.04946
r 4 = ∞ d 4 = 1.9000
r 5 = 1.4225 (aspherical surface) d 5 = 0.8500 n d2 = 1.5168 ν d2 = 64.2
K 3 = 0.0000
A 3 = -0.1123
r 6 = ∞ d 6 = 0.7500
r 7 = ∞ (image plane)
Use wavelength 632.5nm
First lens focal length 2.6154mm
Second lens focal length 2.7616mm
Imaging spot group width (full width) 0.4mm
The distance from the first lens rear main surface to the second lens front main surface 2.5600mm
Maximum angle of view 4.46 °.
ところで、以上のような本発明に基づく光書き込みラインヘッドの光学系において、マイクロレンズアレイの特定のマイクロレンズ5に入射する発光体ブロック4からの光が隣接するマイクロレンズ5の光路中に入ってフレアを発生させるのを防止するために、発光
体アレイ1と絞り板30の間に1枚又は複数枚のフレア絞り板を配置することが望ましい。その場合の1例の主走査方向に沿ってとった断面図を図30に示す。この場合、6枚のフレア絞り板32を絞り板30と平行に間隔をおいて配置しており、各フレア絞り板32は絞り板30の開口31に対応する開口33が設けられている。本発明で意図する開口絞りは、絞り板30の開口31を言うのであり、このようなフレア絞り板32の開口33を言うものではない。
By the way, in the optical system of the optical writing line head according to the present invention as described above, the light from the
以上、本発明のラインヘッド及びそれを用いた画像形成装置をその原理と実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施例に限定されず種々の変形が可能である。 As described above, the line head and the image forming apparatus using the same according to the present invention have been described based on the principle and the embodiments, but the present invention is not limited to these embodiments and can be variously modified.
O−O’…レンズ光軸、F…マイクロレンズの前側焦点、1…発光体アレイ、2…発光素子、2x…端部発光素子又は端部受光素子、2’…結像スポットの形成に関与させる発光素子、2”…発光させない発光素子、2a…像担持体上で結像スポットが重なる発光素子、3…発光素子列、3’…主走査方向に連続する長い列状の発光素子列、4…発光体ブロック、5…マイクロレンズ、6…マイクロレンズアレイ、8、8a、8b…結像スポット、8x…端部発光素子の結像スポット、8x’…感光体がずれたときの端部発光素子の結像スポットの位置、8x”…発光素子配置面がずれたときの端部発光素子の結像スポット
の位置、10…メモリテーブル、11…開口絞り、12…主光線、20…ガラス基板、21…長尺のケース、22…受け穴、23…裏蓋、24…固定金具、25…位置決めピン、26…挿入孔、27…封止部材、30…絞り板(絞り)、31…絞り板の開口、32…フレア絞り板、33…フレア絞り板の開口、34…ガラス基板、35…レンズ面部、41…感光体(像担持体)又は読み取り面、41’…感光体(像担持体)のずれ位置、41(K、C、M、Y)…感光体ドラム(像担持体)、42(K、C、M、Y)…帯電手段(コロナ帯電器)、44(K、C、M、Y)…現像装置、45(K、C、M、Y)…一次転写ローラ、50…中間転写ベルト、51…駆動ローラ、52…従動ローラ、53…テンションローラ、55…発光素子配置面、55’…発光素子配置面のずれ位置、61…第1マイクロレンズアレイ、62…第2マイクロレンズアレイ、66…二次転写ローラ、71…第1スペーサ、72…第2スペーサ、73…第3スペーサ、101、101K、101C、101M、101Y…ラインヘッド(光書き込みラインヘッド)、L1…第1(正)レンズ、L2…第2(正)レンズ
OO ′: lens optical axis, F: front focal point of microlens, 1 ... light emitter array, 2 ... light emitting element, 2x ... edge light emitting element or edge light receiving element, 2 '... involved in formation of imaging spot A light emitting element to be turned on, 2 ″ a light emitting element that does not emit light, 2a a light emitting element in which imaging spots overlap on the image carrier, 3 a light emitting element row, 3 ′ a light emitting element row in a long row continuous in the main scanning direction, 4 ... light emitter block, 5 ... microlens, 6 ... microlens array, 8, 8a, 8b ... imaging spot, 8x ... imaging spot of the end light emitting element, 8x '... end when the photoconductor is displaced The position of the imaging spot of the light emitting element, 8x "... the position of the imaging spot of the end light emitting element when the light emitting element placement surface is displaced, 10 ... the memory table, 11 ... the aperture stop, 12 ... the principal ray, 20 ... the glass Substrate, 21 ... long case, 22 ... receiving hole, DESCRIPTION OF
Claims (14)
前記正レンズ系を第1の方向に複数配したレンズアレイと、
前記レンズアレイの物体側に1の前記正レンズ系に対して複数の発光素子が配された発光体アレイと、
前記正レンズ系の物体側焦点の位置の開口絞りを形成する絞り板と、
を有し、前記正レンズ系の物体側のレンズの物体側の面が前記物体側焦点に近接して位置していることを特徴とするラインヘッド。 A positive lens system having two lenses of positive refractive power;
A lens array in which a plurality of the positive lens systems are arranged in the first direction;
A light emitter array in which a plurality of light emitting elements are arranged for one positive lens system on the object side of the lens array;
An aperture plate that forms an aperture stop at the position of the object side focal point of the positive lens system;
A line head, wherein an object side surface of an object side lens of the positive lens system is positioned close to the object side focal point.
前記正レンズ系を第1の方向に複数配したレンズアレイと、
前記レンズアレイの像側に1の前記正レンズ系に対して複数の受光素子が配された受光体アレイと、
前記正レンズ系の像側焦点の位置の開口絞りを形成する絞り板と、
を有し、前記正レンズ系の像側のレンズの像側の面が前記像側焦点に近接して位置していることを特徴とするラインヘッド。 A positive lens system having two lenses of positive refractive power;
A lens array in which a plurality of the positive lens systems are arranged in the first direction;
A light receiving array in which a plurality of light receiving elements are arranged for one positive lens system on the image side of the lens array;
An aperture plate that forms an aperture stop at the position of the image-side focal point of the positive lens system;
A line head, wherein an image side surface of an image side lens of the positive lens system is located close to the image side focal point.
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