JP2012230252A - レンズアレイ、レンズユニット、露光装置、画像形成装置、及び読み取り装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】一方のレンズ板30aは、他方の遮光板40を挟んで物体側に配置され、レンズ板30bは、結像側に配置されている。レンズ板30a,30bには、マイクロレンズ31a,31bがそれぞれ2列に配列されている。マイクロレンズ31a,31bの配列間隔は同じで、それぞれの光軸AXLが一致するように配置されている。マイクロレンズ31a,31bの配列方向の長さを、マイクロレンズ31,a,31bのレンズ径RLよりも小さくし、配列密度を高くしたので、レンズアレイの解像度を高めることができる。更に、マイクロレンズ31a,31bのレンズ径は、マイクロレンズ31a,31bの配列方向の長さよりも相対的に大きいので、マイクロレンズ31a,31bへ入射する光の量を増加させ、明るい結像を得ることができる。
【選択図】図1
Description
図2は、本発明の実施例1の画像形成装置を示す構成図である。
LEDヘッド20は、感光体ドラム6に対向して配置されたレンズユニット21と、発光部22と、ホルダ23とを有している。レンズユニット20は、ホルダ23により固定されている。発光部22は、複数のLED22anが略直線に配列されたLEDアレイ22aと、LEDアレイ22aを駆動するドライバ集積回路(以下「ドライバIC」という。)22bとを有している。LED22anの配列方向は、Y方向(図面水平方向)である。
レンズユニット21の長手方向(図面Y方向)と、レンズユニット21のマイクロレンズの光軸との両方に直交する方向は、レンズユニット21の幅方向であり、図4においてX方向(図面水平方向)である。レンズユニット21の幅方向における中心をCLとすると、この中心CLを外挿した直線上にLED22anと、感光体ドラム6の回転軸AXRとが配置されている。レンズユニット21のマイクロレンズの光軸はZ方向(図面垂直方向)となるように配置されている。LED22anとドライバIC22bとは、配線基板22c上に配置されている。LED22anとドライバ1C22bとは、ワイヤ22dにより結線されている。
レンズユニット21は、第1のレンズアレイ(例えば、レンズ板)30aと第2のレンズアレイ(例えば、レンズ板)30bと、遮光部材(遮光板)40とを有している。レンズ板30aは、遮光板40を挟んで物体側に配置されている。レンズ板30bは、遮光板40を挟んで結像側に配置されている。
レンズ板30aには、第1のレンズ列としてのレンズ列32aと第2のレンズ列としてのレンズ列32bとが、間隔PYを隔てて2列に配置されている。マイクロレンズ31aの配列方向は、レンズ板30aの長手方向であって、図面のY方向である。図面X方向のマイクロレンズ31aの光軸AXLの配列間隔はPXで、レンズ列32aとレンズ列33aとは平行で、間隔PXを隔てて配列されている。
第1の境界領域34aは、配列方向に配列されたレンズ31aのレンズ列32a、33aの配列方向に対して略垂直に形成されている。このとき、第1の境界領域34aを介して隣接するレンズ31aの各光軸と第1の境界領域との距離は、略同一となっている。第1のレンズ列としてのレンズ列31aの光軸と第2の境界領域35aとの距離は、第2の境界領域35aを介してレンズ列32a上に配列されたレンズ31aの光軸と第2の境界領域35aとの距離と略同一となっている。
遮光板40には、複数の開口部41が形成されている。開口部41の配列間隔は、マイクロレンズ31aの配列に一致するようになっている。即ち、開口部41は、図面Y方向に間隔PYで2列に配列されている。更に開口部41の図面X方向の配列間隔は、PXとなっている。一方の開口部列内の開口部41と、この開口部41に隣接している他方の開口部列内の開口部41との間隔は、PNになっている。2列の開口部列内の開口部41おいて、互いに向き合う側の端部間の距離は、TBである。遮光板40は、発光部の光線を遮光する素材により形成されている。
開口部41の縁部と、開口部41を透過する光軸AXLとの距離の最大値(例えば、開口径)はRA、配列方向における開口部41の縁部と開口部41を透過する光軸との距離(例えば、開口寸法の半値)は、ABとなっている。開口部41の形状は、半径RAの円と、半径RAの円の中心から(PX−TB)/2の距離に配置した開口部41の配列方向(図面Y方向)に平行な直線と、半径RAの円の中心から開口部41の配列方向へ距離ABに配置した開口部41の配列方向に直交する2本直線と、によって区切られる形状である。半径RAの円の中心は、光軸AXLと一致するように構成されている。
図2を用いて、実施例1における画像形成装置の動作を説明する。
LEDヘッド20の動作について、図3及び図4を用いて説明する。
レンズユニット21の動作について図8を用いて説明する。
物体51としてのLED22anの光線は、マイクロレンズ31aに入射する。このとき、物体51の光線は、マイクロレンズ31aの一部で、レンズユニット21の幅方向の外側に入射する。マイクロレンズ31aにより、光軸方向に距離LI1だけ隔てた位置に中間像52が形成される。このとき、中間像52は、開口部41の内部で、マイクロレンズ31aの光軸よりもレンズユニット21の幅方向外側に形成される。
本実施例1のレンズアレイ21を用いたLEDヘッド20と、比較例のレンズアレイを用いたLEDヘッドとについて、結像の解像度を示す振幅伝達関数(Modulation Transfer Function、以下「MTF」という。)を測定したところ、ともに95%となった。ここでMTFとは、LRDヘッド20の解像度を示し、LEDヘッド20で点灯しているLED22anの結像のコントラストを示す。100%が結像のコントラストが最も大きく、LEDヘッド20としての解像度が高いことを示し、小さいほど光量のコントラストが小さく、LEDヘッド20としての解像度は低い。
図10は、図2の画像形成装置における評価用の画像の部分拡大図である。
本実施例1のレンズ板30a,30b、及びレンズユニット21によれば、マイクロレンズ31a,31bの配列方向の長さLB1を、マイクロレンズ31a,31bのレンズ径RLよりも小さくしたので、マイクロレンズ31a,31bの配列密度を高くすることができる。その結果、レンズ板30a,30bの解像度が高まるという効果がある。
本実施例2の画像形成装置の構成は、実施例1と同様である。以下、本実施例2のLEDヘッド20A及びレンズユニット21Aの構成について説明する。
図17は、レンズユニット21Aと、物体面OPと、結像面1Pとに関する断面図であって、マイクロレンズの配列方向(図面Y方向)と直交し、光軸AXLを含む平面による断面を示している。光軸AXLは、図面Z方向となるように配置されている。
本実施例2における画像形成装置の動作は、実施例1と同様である。本実施例2におけるLEDヘッド20Aの動作は、実施例1と同様である。
マイクロレンズ31aAにより、物体51の倒立縮小像が中間像52として、中間像面IMP上に形成される。マイクロレンズ31bAにより、中間像52の拡大倒立像が結像面IP上に結像53として形成される。結像53は、物体51の正立等倍像となっており、物体面OP上の矢印の方向(+X方向)は、結像面IP上の矢印の方向(+X方向)となっている。
光軸AXL付近の物体51−1からの光線は、レンズ面36aに入射する。主光線CR1は、光軸AXL付近を透過し、周辺光線MR1は、隣接するレンズ面36aとの境界領域34aA付近に入射する。このとき、レンズ面36aは、隣接するレンズ面36aと境界領域34aAで接し、隙間なく連続して配置されている。
本実施例2のレンズ板30aA、30bA、及びレンズユニット21Aによれば、レンズ面36a,37aは、レンズ径RI,LB2が小さく形成されている。このため、研磨等の加工時間及びコストが削減される。この結果、実施例1の効果に加え、従来の光学系に比べて生産性が向上し、大量生産が容易になるという効果がある。
本実施例3の画像形成装置及びLEDヘッド20Bの構成は、実施例1と同様である。以下、本実施例3のレンズユニット21Bの構成について説明する。
更に、レンズユニット21Bの詳細について図20を用いて説明する。
本実施例3における画像形成装置の動作は、実施例1と同様である。本実施例3におけるLEDヘッド20Bの動作は、実施例1と同様である。
物体51からの光線は、マイクロレンズ31aBに入射する。このとき、マイクロレンズ31aBは、倒立像を形成するので、マイクロレンズ31aB内部及び開口部40の内部では、光軸AXLの近傍と、レンズユニット21Bの幅方向における光軸AXLの外側とを光線が透過する。したがって、平坦部38aには、光線が入射せず、レンズ面を形成しなくても、十分に明るい中間像52を形成することができる。
本実施例3のレンズユニット21Bによれば、レンズ面36aB,36bBの面積が縮小されるので、研磨等の加工時間及びコストが削減される。この結果、実施例1の効果に加え、従来の光学系に比べて生産性が向上し、大量生産が容易になるという効果がある。
図21は、本発明の実施例4における読み取り装置の概略を示す構成図である。
読み取りヘッド61は、原稿Mで反射された光線の光路を折り曲げてレンズユニット21,21A,21Bへ入射させるミラー61aを有している。レンズユニット21,21A,21Bは、原稿Mの結像を形成する機能を有しており、原稿Mからの反射光が撮像部(例えば、ラインセンサ)61bにおいて結像するように構成されている。ラインセンサ61bは、複数の受光素子が略直線に配置されており、原稿Mからの反射光を電気信号に変換する機能を有している。
本実施例4のレンズユニット21,21A,21Bの構成は、実施例1〜3において説明した通りである。
本実施例4の読み取り装置の動作について、図21を用いて説明する。
読み取りヘッド61の動作について図22を用いて説明する。
本実施例4の読み取り装置を用いて、図10で示す画像を有する原稿Mを読み取ったところ、原稿Mとほぼ同一の電子データが得られた。
本実施例4の読み取り装置によれば、読み取りヘッド61において、レンズユニット21,21A,21Bを用いているので、ランプ64の光量を抑制しても、十分な明るさの結像を得ることができる。このため、省電力効果、及び読み取りヘッド61の長寿命化が期待できる。
本発明は、上記実施例に限定されず、種々の利用形態や変形が可能である。この利用形態や変形例としては、例えば、次の(a)〜(f)のようなものがある。
7 現像器
8 トナーカートリッジ
20,20A,20B LEDヘッド
21,21A,21B レンズユニット
22 発光部
22a LEDアレイ
22an LED
30a,30aA,
30aB、30b,
30bB,30bB レンズ板
31a,31aA,
31aB、31b,
31bB,31bB マイクロレンズ
32a,32aA,
32aB、32b,
33a,33aA,
33aB,33bB レンズ列
34a 第1の境界領域
35a,35aA 第2の境界領域
36a,36aB,
36b,36bB 第1のレンズ面
37a,37b 第2のレンズ面
40 遮光板
41 開口部
51 物体
52 中間像
53 結像
61 読み取りヘッド
61b 撮像部
64 光源
原稿 M
Claims (19)
- 複数のレンズが互いに隣接して一方向に配置され、所定の長さを有する第1の境界領域において、隣接する前記レンズ同士が連続していることを特徴とするレンズアレイ。
- 前記各レンズにおける光軸から外周部までの距離の最大値は、
前記光軸から前記第1の境界領域までの距離より大きいことを特徴とする請求項1記載のレンズアレイ。 - 前記複数のレンズにより、一方向に複数のレンズ列が形成されていることを特徴とする請求項1又は2記載のレンズアレイ。
- 前記複数のレンズ列同士は、
連続するように配置され、所定の長さを有する第2の境界領域において、隣接する一方の前記レンズ列のレンズと他方の前記レンズ列のレンズとが連続していることを特徴とする請求項3記載のレンズアレイ。 - 前記複数のレンズ列における前記各レンズは、
千鳥格子状に配列されていることを特徴とする請求項3又は4記載のレンズアレイ。 - 物体の縮小倒立像をそれぞれ形成する複数の第1のレンズが一方向に配置された第1のレンズアレイと、
前記各第1のレンズの第1の光軸に一致する第2の光軸を有し、前記縮小倒立像を拡大して倒立させ、前記物体の正立等倍像をそれぞれ形成する複数の第2のレンズが一方向に配置された第2のレンズアレイと、
前記第1のレンズアレイと前記第2のレンズアレイとの間に設けられ、前記第1、及び第2の光軸をそれぞれ透過させる複数の開口部を有する遮光部材と、
を備えたレンズユニットであって、
前記第1のレンズアレイ又は前記第2のレンズアレイの少なくとも一方は、
前記複数の第1のレンズ又は前記複数の第2のレンズが互いに隣接して一方向に配置され、所定の長さを有する第1の境界領域において、隣接する前記第1のレンズ同士又は隣接する前記第2のレンズ同士が連続していることを特徴とするレンズユニット。 - 物体の縮小倒立像をそれぞれ形成する複数の第1のレンズが一方向に配置された第1のレンズアレイと、
前記各第1のレンズの第1の光軸に一致する第2の光軸を有し、前記縮小倒立像を拡大して倒立させ、前記物体の正立等倍像をそれぞれ形成する複数の第2のレンズが一方向に配置された第2のレンズアレイと、
前記第1のレンズアレイと前記第2のレンズアレイとの間に設けられ、前記第1及び第2の光軸をそれぞれ透過させる複数の開口部を有する遮光部材と、
を備えたレンズユニットであって、
前記第1のレンズアレイ又は前記第2のレンズアレイの少なくとも一方は、前記複数の第1のレンズ又は前記複数の第2のレンズが互いに隣接して一方向に配置され、所定の長さを有する第1の境界領域において、隣接する前記第1のレンズ同士又は隣接する前記第2のレンズ同士が連続し、前記第1又は第2の光軸から、前記各第1のレンズ又は前記第2のレンズにおける外周部までの距離の最大値が、前記第1の光軸又は前記第2の光軸から前記第1の境界領域までの距離より大きいことを特徴とするレンズユニット。 - 前記開口部の配置方向における前記開口部の縁部と前記開口部を透過する前記第1及び第2の光軸との距離は、
前記第1及び第2の光軸と前記開口部の縁部との距離の最大値よりも小さく形成されていることを特徴とする請求項6又は7記載のレンズユニット。 - 複数のレンズが、互いに隣接して一方向に配置されたレンズアレイと、
前記各レンズの第1の光軸をそれぞれ透過させる複数の開口部を有する遮光部材と、
を備えたレンズユニットであって、
前記各レンズは、
第1のレンズ面と、前記第1のレンズ面の反対側である前記開口部側に面して形成された第2のレンズ面とを有し、
前記第1の光軸から前記一方向における第2のレンズ面の外周部までの距離は、
前記第1の光軸から前記一方向における第1のレンズ面の外周部までの距離より小さいことを特徴とするレンズユニット。 - 物体の縮小倒立像をそれぞれ形成する複数の第1の前記レンズ31aAが前記一方向に形成された第1の前記レンズアレイと、
前記第1の光軸に一致する第2の光軸を有し、前記縮小倒立像を拡大して倒立させ、前記物体の正立等倍像を形成する複数の第2の前記レンズが前記一方向に形成された第2の前記レンズアレイと、
前記第1のレンズから出射された光線を透過し、前記第2のレンズに入射するように配置された前記開口部を有する前記遮光部材と、
を備えたことを特徴とする請求項9記載のレンズユニット。 - 前記第1のレンズの前記第1のレンズ面は、
前記第1のレンズに隣接する他の前記第1のレンズの前記第1のレンズ面と連続して形成され、
前記第1のレンズの前記第1の光軸と前記他のレンズの前記第1の光軸との距離は、前記第1のレンズの前記第1の光軸と、前記一方向における前記第1のレンズ面の前記外周部と、の距離の略2倍であることを特徴とする請求項9又は10記載のレンズユニット。 - 前記第2のレンズの前記第1のレンズ面は、
前記第2のレンズに隣接する他の前記第2のレンズの前記第1のレンズ面と連続して形成され、
前記第2のレンズの前記第2の光軸と、前記他の第2のレンズの前記第2の光軸との距離は、前記第2のレンズの前記第2の光軸と、前記一方向における前記第1のレンズ面の前記外周部と、の距離の略2倍であることを特徴とする請求項9又は10記載のレンズユニット。 - 複数のレンズが互いに隣接して一方向に配置されたレンズアレイと、
前記各レンズの光軸をそれぞれ透過させる複数の開口部を有する遮光部材と、
を備えたレンズユニットであって、
前記レンズアレイは、
前記複数のレンズが前記一方向に形成された第1のレンズ列と、
前記第1のレンズ列に隣接して形成された第2のレンズ列と、
前記第1のレンズ列と前記第2のレンズ列との間に形成された平坦部と、
を有することを特徴とするレンズユニット。 - 請求項6〜13のいずれか1項に記載のレンズユニットと、
前記レンズユニットに対して光を放射する発光部と、
を備えたことを特徴とする露光装置。 - 前記発光部は、
複数の発光ダイオードを有することを特徴とする請求項14記載の露光装置。 - 請求項14又は15記載の露光装置と、
前記露光装置により形成された静電潜像を現像して画像を形成する画像形成部と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項6〜13のいずれか1項に記載のレンズユニットと、
画像が形成された原稿に対して光を放射する光源と、
前記原稿からの反射光又は透過光を前記レンズユニットを介して受光し、電気信号の画像データを出力する撮像部と、
を備えたことを特徴とする画像読み取り装置。 - 光を発光する発光部及びレンズユニットを有し、前記光をレンズユニットによって静電潜像担持体の表面に結像させて静電潜像を形成する露光装置と、
前記露光装置により形成された前記静電潜像を現像して画像を形成する画像形成部と、
を備えた画像形成装置であって、
前記レンズユニットは、
複数のレンズが互いに隣接して一方向に配列され、所定の長さを有する第1の境界領域において、隣接する前記レンズ同士が連続していることを特徴とする画像形成装置。 - 画像が形成された原稿に対して光を放射する光源と、
前記原稿からの反射光又は透過光を受光して電気信号の画像データを出力する撮像部と、
前記原稿からの反射光又は透過光を前記撮像部に結像させるレンズユニットと、
を備えた画像読み取り装置であって、
前記レンズユニットは、
複数のレンズが互いに隣接して一方向に配列され、所定の長さを有する第1の境界領域において、隣接する前記レンズ同士が連続していることを特徴とする画像読み取り装置。
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