JP2022094439A - レンズミラーアレイ、及びこのレンズミラーアレイを用いた画像形成装置 - Google Patents

レンズミラーアレイ、及びこのレンズミラーアレイを用いた画像形成装置 Download PDF

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Abstract

【課題】ノイズ光の原因となる迷光を効果的に遮光することができ、光学特性を良好にすることができるレンズミラーアレイ、及びこのレンズミラーアレイを用いた画像形成装置を提供する。【解決手段】レンズミラーアレイ20は、複数の光学エレメント21を配列した構造を有する。各光学エレメント21は、光が入射する入射面22と、入射面22を介して入射した光を出射する出射側レンズ面25と、入射面22を介して入射した光を出射側レンズ面25に向けて反射する上流側反射面23及び下流側反射面24と、光を遮光する遮光膜26と、を有する。入射面22は、入射面22に入射する光のうち出射側レンズ面25から出射される有効光を通す入射側レンズ面221と、入射面22に入射する光のうち迷光となる不要光を遮光膜26に向かわせる指向レンズ面222と、を含む。【選択図】図6

Description

本発明の実施形態は、複写機、プリンタ、スキャナなどに組み込まれるレンズミラーアレイ、及びこのレンズミラーアレイを用いた画像形成装置に関する。
例えば、画像形成装置の原稿読取装置は、原稿面から入射する光を屈折及び反射してセンサアレイに集光するためのレンズミラーアレイを有する。また、画像形成装置の感光体ドラムの表面に静電潜像を形成する露光装置は、光源から入射する画像信号に基づく光を屈折及び反射して感光体ドラムの表面に集光するためのレンズミラーアレイを有する。
露光装置のレンズミラーアレイは、例えば、主走査方向に並んだ複数の光源からの光を感光体ドラムの表面へ集光する複数の光学エレメントを有する。レンズミラーアレイは、複数の光学エレメントを主走査方向に一体につなげた構造を有する。レンズミラーアレイは、例えば透明な樹脂により形成することができる。
レンズミラーアレイの各光学エレメントは、その表面の一部に遮光層を有する。遮光層は、露光に不要な光(例えば、隣の光学エレメントへ不所望に入射する光など)を遮光する。
特開2018-128643号公報
レンズミラーアレイは、通常、射出成形により形成する。このため、レンズミラーアレイの各光学エレメントは、露光に必要な有効光を導光するためのレンズ面や反射面の他に、ノイズ光の原因となる迷光を生じる表面部分を有する。この表面部分は、表面部分で反射又は屈折する迷光を生じ、この迷光が有効光に混ざって出射されると、画質を劣化させる原因となる。しかし、射出成形によりレンズミラーアレイを形成する場合、このような迷光を生じる不要な表面部分を無くすことは難しい。
本発明が解決しようとする課題は、ノイズ光の原因となる迷光を効果的に遮光することができ、光学特性を良好にすることができるレンズミラーアレイ、及びこのレンズミラーアレイを用いた画像形成装置を提供することである。
実施形態のレンズミラーアレイは、複数の光学エレメントを配列した構造を有する。各光学エレメントは、光が入射する入射面と、入射面を介して入射した光を出射する出射面と、入射面を介して入射した光を出射面に向けて反射する少なくとも1つの反射面と、光を遮光する遮光部と、を有する。入射面は、入射面に入射する光のうち出射面から出射される有効光を通す有効面と、入射面に入射する光のうち迷光となる不要光を遮光部に向かわせる指向面と、を含む。
図1は、本発明の実施形態に係る複写機を示す概略図である。 図2は、図1の複写機に組み込まれた原稿読取装置を示す概略図である。 図3は、図2の原稿読取装置に組み込まれたレンズミラーアレイを示す外観斜視図である。 図4は、図1の複写機に組み込まれた画像形成部の露光装置を拡大して示す部分拡大概略図である。 図5は、本発明の他の実施形態に係るプリンタの要部を示す概略図である。 図6は、図3のレンズミラーアレイの一部を矢印F6方向から見た部分拡大斜視図である。 図7は、図3のレンズミラーアレイの一部を矢印F7方向から見た部分拡大斜視図である。 図8は、図3のレンズミラーアレイの一部を矢印F8方向から見た部分拡大斜視図である。 図9は、図3のレンズミラーアレイの一部を矢印F9方向から見た部分拡大平面図である。 図10は、図9のレンズミラーアレイをF10-F10で切断した断面図である。 図11は、図3のレンズミラーアレイの一部を示す平面図である。 図12は、図11のレンズミラーアレイをF12-F12で切断した断面図である。 図13は、図11のレンズミラーアレイをF13-F13で切断した断面図である。 図14は、図3のレンズミラーアレイの第1及び第2柱面の形状について説明するための断面図である。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図1は、画像形成装置の一実施形態である複写機100を示す概略図である。この複写機100は、例えば、LEDなどの半導体発光素子を光源に使用した露光光学系を有する固体走査方式のLED複写機である。
複写機100は、筐体2を有する。筐体2は、その上面に原稿をセットする透明な原稿台ガラス3を有する。複写機100は、原稿台ガラス3の上に、自動原稿送り装置(ADF)4を有する。ADF4は、原稿台ガラス3を開閉することができる。ADF4は、後述する原稿読取位置(読取ガラス5)を通して原稿を給送するとともに、原稿台ガラス3上に載置した原稿を押える原稿押えとして機能する。
複写機100は、原稿台ガラス3の下方に、原稿の表面である原稿面に記載された情報を読み取る原稿読取装置10を有する。図2は、原稿読取装置10を示す概略図である。原稿読取装置10は、図示しない駆動機構によって原稿台ガラス3に沿って副走査方向(図示左右方向)へ移動することができる。また、原稿読取装置10は、原稿台ガラス3と面一に並設した透明な読取ガラス5の下(図1に示す位置)に固定配置することができる。
図2に示すように、原稿読取装置10は、矩形ブロック状の支持体11を有する。支持体11は、後述する感光体ドラムの回転軸と平行な主走査方向(紙面と直交する方向)に延びた長尺な構造を有する。原稿読取装置10は、主走査方向に延びて水平に配置した長尺な基板12を有する。基板12は、その上面に、支持体11を備えている。基板12および支持体11は、原稿台ガラス3に沿って副走査方向に移動することができる。
支持体11は、原稿台ガラス3側(読取ガラス5側)の上面に、2つの照明装置13、14を備えている。照明装置13、14は、それぞれ、主走査方向に延びた長尺な構造を有する。照明装置13、14は、図2で左右方向(副走査方向)に互いに離間している。照明装置13、14は、支持体11とともに副走査方向に移動して原稿台ガラス3に載置された原稿の原稿面を照明する。或いは、照明装置13、14は、読取ガラス5に沿って給送される原稿を読取ガラス5を介して照明する。支持体11は、照明装置13、14が出射する照明光が原稿の読取領域に向かう傾斜した姿勢で照明装置13、14を支持している。
照明装置13、14は、例えば、図示しない複数個のLED素子を主走査方向に並べた光源を有し、主走査方向に延設した図示しない導光体を備えている。照明装置13、14として、これ以外に、蛍光管、キセノン管、冷陰極線管、有機ELなどを用いることができる。
支持体11は、その上面近くで且つ上述した2つの照明装置13、14の間に、レンズミラーアレイ20を支持している。図3は、レンズミラーアレイ20の外観斜視図を示す。レンズミラーアレイ20は、主走査方向に延びた長尺な構造を有する。レンズミラーアレイ20は、原稿の正立像を基板12に実装したイメージセンサ15上で結像させる。レンズミラーアレイ20については後に詳述する。
イメージセンサ15(光電変換部)は、主走査方向に延びた長尺な構造を有する。イメージセンサ15は、光を電気信号に変換する撮像素子をライン状に複数個配列したラインセンサである。イメージセンサ15は、1本または複数本のラインセンサである。イメージセンサ15は、複数の撮像素子を主走査方向に並んで配列している。イメージセンサ15は、例えばCharge Coupled Device(CCD)、Complimentary Metal Oxide Semiconductor(CMOS)、または他の撮像素子により構成することができる。
支持体11は、その上面に、遮光部材16を備えている。遮光部材16は、主走査方向に延びた長尺な構造を有する。遮光部材16は、例えば、長尺な矩形の板を長手方向に沿って折り曲げることにより形成することができる。遮光部材16は、原稿からの反射光を通過させてレンズミラーアレイ20へ導くスリット17を有する。遮光部材16は、その表面に遮光材を有する。遮光部材16のスリット17は、原稿からの反射光を通過させて、反射光の副走査方向の幅を絞るための絞りとして機能する。スリット17の副走査方向の幅及び副走査方向の配置位置は、スリット17を通過した原稿からの反射光がレンズミラーアレイ20の後述する入射面22に入射する幅及び配置位置である。
支持体11は、レンズミラーアレイ20を収容配置した部屋111とイメージセンサ15を収容配置した部屋112を有する。言い換えると、支持体11は、2つの部屋111、112を上下に区画した隔壁113を有する。隔壁113は、主走査方向に延びたスリット18を有する。スリット18は、レンズミラーアレイ20の後述する出射側レンズ面25から出射された光を通過させて、この通過する光の副走査方向の幅を規定する。これにより、スリット18は、原稿の読み取りに不要な不要光や迷光をスリット18のエッジで遮光する。
例えば、読取ガラス5の下に原稿読取装置10を固定した図1及び図2に示す状態で、ADF4によって原稿を給送する場合、照明装置13、14は、読取ガラス5を介して原稿を照明する。原稿からの反射光は、遮光部材16のスリット17を介してレンズミラーアレイ20へ入射する。レンズミラーアレイ20は、原稿からの反射光を後述するように反射および集光して、スリット18を介してイメージセンサ15へ向けて出射する。イメージセンサ15は、原稿からの反射光をその結像点で受光して光電変換して画像信号を出力する。
このとき、原稿読取装置10は、読取ガラス5上を通過する原稿の正立像を主走査方向に沿った1ラインずつ読み取る。原稿読取装置10は、原稿が読取ガラス5を副走査方向に通過することで、原稿の全体(複数ライン分)の画像を取得することができる。或いは、原稿台ガラス3に原稿をセットして原稿読取装置10を原稿台ガラス3に沿って副走査方向に移動させる場合も、同様に、原稿読取装置10は、原稿の全体(複数ライン分)の画像を取得することができる。
図1に示すように、複写機100は、筐体2内の略中央に画像形成部30を有する。複写機100は、画像形成部30の上方に、中間転写ベルト40を有する。画像形成部30は、中間転写ベルト40の走行方向に沿って、イエロー画像形成部301、マゼンタ画像形成部302、シアン画像形成部303、およびブラック画像形成部304を有する。各色の画像形成部301、302、303、304は略同じ構造を有するため、ここではブラック画像形成部304について代表して説明し、他の色の画像形成部301、302、303についての詳細な説明を省略する。
図4は、ブラック画像形成部304とその周辺構造を示す概略図である。ブラック画像形成部304は、感光体ドラム314、帯電チャージャ324、露光装置504、現像器334(現像装置)、一次転写ローラ344、クリーナ354、およびブレード364を有する。図4は、露光装置504の拡大図を含む。
感光体ドラム314は、紙面と直交する主走査方向に延設された回転軸を有する。感光体ドラム314は、中間転写ベルト40の表面(外側の面)に接触する外周面を有する。感光体ドラム314は、その外周面が中間転写ベルト40と同じ速度で同じ方向に移動するように回転する。画像形成部30の図示しない駆動機構は、感光体ドラム314を、図示矢印方向(時計回り方向)に中間転写ベルト40と同じ速度で回転させる。
一次転写ローラ344は、中間転写ベルト40を間に挟んで、感光体ドラム314の上方に対向している。一次転写ローラ344は、主走査方向に延びた回転軸を有する。一次転写ローラ344は、中間転写ベルト40の裏面(内側の面)に接触する外周面を有する。つまり、中間転写ベルト40は、感光体ドラム314と一次転写ローラ344の間を走行する。
帯電チャージャ324は、感光体ドラム314の表面を一様に帯電させる。露光装置504は、色分解されたブラックの画像信号に基づく露光光を感光体ドラム314の表面に照射し、感光体ドラム314の表面にブラック用の画像信号に基づく静電潜像を形成する。現像器334は、感光体ドラム314の表面に形成された静電潜像にブラックトナーを供給し、感光体ドラム314の表面にブラックトナー像を形成する。
一次転写ローラ344は、感光体ドラム314の表面に形成されたブラックトナー像を他の色のトナー像に重ねて中間転写ベルト40上に転写する。クリーナ354およびブレード364は、感光体ドラム314の表面に残留したトナーを除去する。中間転写ベルト40の表面に重ねて転写された各色トナー像は、中間転写ベルト40の走行により、一対の二次転写ローラ371、372(以下の説明では総称して転写ローラ対37とする場合もある)の間に向けて移動する。
図4に拡大して示すように、ブラック画像形成部304の露光装置504は、レンズミラーアレイ20、光源ユニット52、及びケース54を有する。これら露光装置504の構成要素20、52、54は、感光体ドラム314の回転軸と平行な主走査方向に延びた長尺な構造を有し、感光体ドラム314と略同じ主走査方向の長さを有する。露光装置504は、感光体ドラム314の図示下方に離間して対向している。
露光装置504のケース54は、上述した原稿読取装置10のレンズミラーアレイ20と同じ構造のレンズミラーアレイ20をその内部に収容配置している。ケース54は、原稿読取装置10のレンズミラーアレイ20と天地を逆転した向きで、レンズミラーアレイ20を保持している。また、ケース54は、その内部に、光源ユニット52を保持している。ケース54は、光源ユニット52の後述する光源51とレンズミラーアレイ20を互いに位置合わせした状態で固定している。
ケース54は、主走査方向に延びた天壁541及び2つの側壁542、542を一体に有する。天壁541は、主走査方向に延びたスリット5411を備えている。ケース54は、例えば、1枚の矩形の板金を形状加工することにより形成することができる。天壁541は、長尺な矩形板状の構造を有する。ケース54の天壁541は、感光体ドラム314の表面に対向する。
ケース54の2つの側壁542、542は、それぞれ、上壁部分5421、肩壁部分5422、及び下壁部分5423を有する。2つの側壁542は、同じ構造を左右反転した形状を有する。ケース54は、この他に、主走査方向の両端に配置した2枚の端壁(図示せず)を有してもよい。
天壁541の副走査方向の両端縁には、各側壁542の上壁部分5421がそれぞれ一体につながっている。上壁部分5421は、天壁541の副走査方向の端縁から感光体ドラム314に向かう方向と反対の方向に延びており、天壁541と略直交している。上壁部分5421の天壁541から離間した端縁には肩壁部分5422がそれぞれ一体につながっている。肩壁部分5422は、上壁部分5421の端縁から副走査方向の外側に互いに離間する方向に延びており、上壁部分5421と略直交している。肩壁部分5422の上壁部分5421から離間した端縁には、下壁部分5423がそれぞれ一体につながっている。下壁部分5423は、肩壁部分5422の端縁から感光体ドラム314に向かう方向と反対の方向に延びており、肩壁部分5422と略直交している。
ケース54の内部には、2つの上壁部分5421の間の副走査方向に沿った幅が比較的狭い収容空間5431と、2つの下壁部分5423の間の副走査方向に沿った幅が比較的広い収容空間5432がある。感光体ドラム314に近い比較的幅の狭い収容空間5431にレンズミラーアレイ20を収容配置し、感光体ドラム314から離れた比較的幅の広い収容空間5432に光源ユニット52を収容配置している。
ケース54の天壁541に設けたスリット5411は、露光に必要な光を通過させることができる副走査方向の幅を有する。スリット5411は、通過する光の副走査方向の幅を規制し、露光に不必要な不要光や迷光をスリット5411のエッジで遮光する。天壁541は、感光体ドラム314側の外面に、スリット5411の全長を覆う大きさの長尺な矩形板状の保護ガラス55を備えている。保護ガラス55は、接着剤Sにより天壁541の外面に固定されており、レンズミラーアレイ20にトナーや埃などが付着することを防ぐ。
ケース54は、レンズミラーアレイ20を主走査方向に延びた状態で収容空間5431内に収容している。接着剤Sは、ケース54の一方の上壁部分5421の内面にレンズミラーアレイ20を固定している。レンズミラーアレイ20は、光源ユニット52の光源51から入射した光を後述するように反射および集光して、感光体ドラム314の表面に向けて出射する。レンズミラーアレイ20については後に詳述する。
光源ユニット52は、光源51及びホルダ53を有する。ホルダ53は、主走査方向に延びた断面略U字状の構造を有する。ホルダ53は、光源51を取り付ける天壁531を有する。天壁531は、長尺な矩形板状である。ホルダ53は、天壁531の副走査方向の端縁に連続した2枚の側壁532を有する。側壁532は、それぞれ、長尺な矩形板状である。2枚の側壁532は、天壁531の端縁から光源51と反対側に略直交する方向に延びている。ホルダ53は、例えば、矩形板状の板金を形状加工することにより形成することができる。ホルダ53の2枚の側壁532の外面を、それぞれ、接着剤Sによりケース54の下壁部分5423の内面に接着することで、ホルダ53をケース54に固定している。
ホルダ53の天壁531は、その図示上面(レンズミラーアレイ20側の面)に、光源51を備えている。接着剤Sは、光源51を天壁531の上面に固定している。光源51は、例えば、図示しない複数個の発光素子を主走査方向に並べて図示しない基板の表面、或いは、ガラス板の表面にライン状に実装したものである。光源51は、複数個の発光素子を1本または複数本のライン状に並べて有する。
光源51は、原稿読取装置10で取得した画像データや図示しないパーソナルコンピュータなどの外部機器を介して取得した画像データを色分解したブラック用の画像データ(画像信号)に基づく光を出射する。光源51の複数の発光素子は、例えば、画像データに基づいて発光または消灯するLEDまたはOLEDなどである。
光源51から出射した光は、収容空間5431に配置したレンズミラーアレイ20の後述する入射面22に入射する。レンズミラーアレイ20は、光源51からの光を反射および集光して後述する出射側レンズ面25を介して出射する。感光体ドラム314は、レンズミラーアレイ20から出射されてスリット5411及び保護ガラス55を介して導かれた光を受光する。
このとき、感光体ドラム314が回転し、露光装置504が感光体ドラム314の表面に静電潜像を主走査方向に沿った1ラインずつ書き込む。そして、感光体ドラム314が一定量回転することにより、露光装置504は、原稿の全体画像に対応した色分解したブラック用の静電潜像を感光体ドラム314の表面に形成する。
図1に示すように、複写機100は、中間転写ベルト40の表面に重ねて転写した各色のトナー像を用紙Pに転写する転写ローラ対37を有する。図4に示すように、一方(図示左側)の転写ローラ371は、中間転写ベルト40を掛け回したローラの1つである。もう一方(図示右側)の転写ローラ372は、中間転写ベルト40を間に挟んで一方の転写ローラ371に対向している。中間転写ベルト40の表面に重ねて転写した各色のトナー像は、中間転写ベルト40の走行により、転写ローラ対37のニップを通過する。
複写機100は、筐体2内の下端近くに、複数枚の所定サイズの用紙Pを重ねて収容した給紙カセット61を備える。給紙カセット61は、例えば、筐体2の前面から引き出すことができるとともに筐体2内に収納することができる。複写機100は、給紙カセット61の図示右端上方に、給紙カセット61内に収容した用紙Pのうち重ね方向の最上端の用紙Pを取り出すピックアップローラ62を備えている。ピックアップローラ62は、その周面を用紙Pに接触させて回転することで用紙Pを給紙カセット61から1枚ずつ取り出す。
複写機100は、筐体2内の上方に、排紙トレイ63を備えている。排紙トレイ63は、原稿台ガラス3より下方に配置されており、画像形成した用紙Pを複写機100の胴内に排紙する。複写機100は、ピックアップローラ62と排紙トレイ63の間に、給紙カセット61から取り出した用紙Pを排紙トレイ63に向けて縦方向に搬送するための縦搬送路64を有する。縦搬送路64は、転写ローラ対37のニップを通って延びており、複数の搬送ローラ対641および図示しない搬送ガイドを備えている。複写機100は、縦搬送路64の終端に、排紙トレイ63へ用紙Pを排紙するための排紙ローラ対631を備えている。排紙ローラ対631は、正逆両方向に回転することができる。
複写機100は、転写ローラ対37の下流側(図示上側)の縦搬送路64上に、定着ローラ対65を備えている。定着ローラ対65は、縦搬送路64を介して搬送される用紙Pを加熱するとともに加圧し、用紙Pの表面に転写されたトナー像を用紙Pの表面に定着させる。
複写機100は、一方の面に画像形成した用紙Pを表裏反転させて転写ローラ対37のニップへ送り込むための反転搬送路66を有する。反転搬送路66は、用紙Pを挟持して回転することで搬送する複数の搬送ローラ対661及び図示しない搬送ガイドを有する。複写機100は、排紙ローラ対631の上流側に、用紙Pの搬送先を縦搬送路64と反転搬送路66の間で切り換えるゲート67を有する。
複写機100は、ピックアップローラ62を回転して給紙カセット61から用紙Pを取り出す。複写機100は、複数の搬送ローラ対641を回転して、給紙カセット61から取り出した用紙Pを縦搬送路64を介して排紙トレイ63に向けて搬送する。このとき、複写機100は、用紙Pの搬送タイミングに合わせて中間転写ベルト40の表面に転写形成された各色のトナー像を転写ローラ対37のニップへ送り込む。そして、複写機100は、転写ローラ対37から用紙Pに転写電圧を付与し、用紙Pの表面に各色のトナー像を転写する。
このように、複写機100は、トナー像が転写された用紙Pを定着ローラ対65の間のニップに送り込んで加熱及び加圧し、トナー像を溶融して用紙Pの表面に押し付け、トナー像を用紙Pに定着させる。複写機100は、このようにして画像形成した用紙Pを、排紙ローラ対631を介して排紙トレイ63へ排出する。
このとき、当該用紙Pの裏面にも画像形成する両面モードが選択されている場合、複写機100は、排紙トレイ63に向けて排出されている用紙Pの排出方向の後端が排紙ローラ対631のニップを抜ける直前のタイミングで、ゲート67を反転搬送路66に切り換える。そして、この後、複写機100は、排紙ローラ対631を逆転し、用紙Pをスイッチバック搬送する。これにより、複写機100は、用紙Pの後端を反転搬送路66に指向して、用紙Pを表裏反転して転写ローラ対37のニップへ再び送り込むことができる。
さらに、複写機100は、当該用紙Pの裏面に形成する画像データに基づくトナー像を中間転写ベルト40の表面に形成し、各色のトナー像を保持した中間転写ベルト40を走行させて、各色のトナー像を転写ローラ対37のニップへ送り込む。そして、複写機100は、上述したように表裏反転した用紙Pの裏面にトナー像を転写して定着させ、排紙ローラ対631を介して排紙トレイ63へ排出する。
複写機100は、上述した各機構を動作制御する制御部70を有する。制御部70は、CPU等のプロセッサ、及びメモリを備える。制御部70は、プロセッサがメモリに記憶されているプログラムを実行することにより、各種の処理機能を実現する。制御部70は、原稿読取装置10を制御することにより、原稿から画像を取得する。また、制御部70は、画像形成部30を制御することにより、用紙Pの表面に画像を形成する。例えば、制御部70は、原稿読取装置10で読み取った画像データを画像形成部30に入力する。制御部70は、複数の搬送ローラ対641、661を動作制御して、縦搬送路64及び反転搬送路66を通して用紙Pを搬送する。
図5は、画像形成装置の他の実施形態であるプリンタ200の要部を示す概略図である。このプリンタ200は、例えば、インスタントカメラに組み込まれたプリンタ、又はデジタルカメラなどで撮影した画像を現像するインスタント写真用のプリンタなどである。
プリンタ200は、例えば銀塩写真フィルムのような感光媒体201を図示矢印方向(図5で右方向)に搬送する図示しない搬送機構を有する。搬送機構は、感光媒体201を水平な姿勢で搬送する。感光媒体201は、搬送方向の先端側に、現像剤を収容した収容部2011を備えている。プリンタ200は、感光媒体201を搬送する搬送路上に、感光媒体201を挟持押圧して収容部2011を破封する一対の押圧ローラ202、203を備えている。一対の押圧ローラ202、203は、感光媒体201の搬送方向と直交する方向の幅を超える長さを有する。
搬送機構は、感光媒体201を一対の押圧ローラ202、203の間を通して搬送する。押圧ローラ202、203の少なくとも一方は、図示しないバネ等により他方に向けて付勢されており、押圧ローラ202、203が互いに近付く方向に押し付ける。一対の押圧ローラ202、203の間を通して感光媒体201を搬送すると、一対の押圧ローラ202、203は、感光媒体201を押し潰しつつ搬送する。これにより、感光媒体201の収容部2011が一対の押圧ローラ202、203によって押し潰されて破封され、感光媒体201をさらに搬送することで、現像剤が感光媒体201の全面に行きわたる。
プリンタ200は、感光媒体201を搬送する搬送方向に沿って一対の押圧ローラ202、203の上流側に露光装置210を備えている。プリンタ200は、搬送路の図示下方に離間対向して、露光装置210を備えている。露光装置210は、搬送路を介して搬送される感光媒体201の感光面に、画像データを色分解した3色(RGB)の露光光を照射して、感光媒体201にカラー潜像を形成する。
露光装置210は、感光媒体201の搬送方向と直交する幅方向(紙面と直交する方向)に延設された支持体211を有する。支持体211は、上述したレンズミラーアレイ20と同じ構造のレンズミラーアレイ20を支持している。レンズミラーアレイ20は、紙面と直交する幅方向に延設され、光源2121、2122、2123から入射した光を後述するように反射および集光して、感光媒体201の感光面に向けて出射する。レンズミラーアレイ20については、後に詳述する。
光源2121、2122、2123は、例えば、白色有機EL素子213に対して各色それぞれ2列に千鳥配置したフィルターとアパーチャが配置されたOLED(Organic Light Emitting Diode)である。白色有機EL素子213は、透明ガラス216に取り付ける。また、OLEDは、透明ガラス216と封止板215と、封止板215の外周に塗られ、透明ガラス216と封止板215の間の空間を密閉する枠状に設けた接着剤218により、外気から遮断され、吸湿しないようにされている。白色有機EL素子213は、フレキシブル基板219に接続されており、フレキシブル基板219上の回路から給電する。支持体211は、レンズミラーアレイ20と光源2121、2122、2123の間で、透明ガラス216を支持している。
また、支持体211は、レンズミラーアレイ20の感光媒体201側で、透明な保護ガラス214を支持している。保護ガラス214は、レンズミラーアレイ20を保護するとともに、レンズミラーアレイ20に埃が付着することを防ぐ。支持体211は、保護ガラス214の光の出射側に幅方向に延びたスリット217を有する。スリット217は、露光に必要な光成分を通過させる幅を有し、露光に不必要な光をスリット217のエッジで遮光する。
プリンタ200は、搬送機構によって感光媒体201を搬送するとともに、レンズミラーアレイ20を介して光源2121、2122、2123からの光を感光媒体201に照射し、感光媒体201にカラー潜像を形成する。また、プリンタ200は、搬送機構によって感光媒体201を搬送し、感光媒体201を一対の押圧ローラ202、203の間に送り込む。一対の押圧ローラ202、203は、感光媒体201の収容部2011を押しつぶして破封し、現像剤を感光媒体201に供給する。これにより、感光媒体201のカラー潜像を現像し、感光媒体201にカラー画像を形成する。
以下、図3とともに、図6乃至図10を参照して、上述したレンズミラーアレイ20について説明する。本実施形態のレンズミラーアレイ20は、上述した複写機100の原稿読取装置10や露光装置501、502、503、504に組み込んで使用することができるとともに、プリンタ200の露光装置210に組み込んで使用することができる共通の構造を有する。
図3は、レンズミラーアレイ20の外観斜視図である。図6は、レンズミラーアレイ20の主走査方向に連続した4つの光学エレメント21を図3の矢印F6方向から見た部分拡大斜視図である。図7は、レンズミラーアレイ20の連続した4つの光学エレメント21を図3の矢印F7方向から見た部分拡大斜視図である。図8は、レンズミラーアレイ20の連続した4つの光学エレメント21を図3の矢印F8方向から見た部分拡大斜視図である。図9は、レンズミラーアレイ20の連続した4つの光学エレメント21を図3の矢印F9方向から見た平面図である。図10は、レンズミラーアレイ20の1つの光学エレメント21の主走査方向の中央をレンズミラーアレイ20の長手方向と直交する面(図9にF10-F10で示す)で切断した断面図である。
レンズミラーアレイ20は、その長手方向が主走査方向(図3における矢印方向)に沿う姿勢で、原稿読取装置10、露光装置501、502、503、504、プリンタ200の露光装置210に組み込むことができる。レンズミラーアレイ20は、複数(図6乃至図9では4つのみ図示)の略同じ形状の透明な光学エレメント21を主走査方向に並べて一体に配列した構造を有する。また、レンズミラーアレイ20は、複数の光学エレメント21以外に、その長手方向の両端に、作業者が手指でレンズミラーアレイ20を把持する際に接触することが可能な延長部分2001(図3)を有する。本実施形態では、レンズミラーアレイ20は、透明な樹脂の一体成形により形成した。レンズミラーアレイ20は、透明なガラスにより形成してもよい。
図10に示すように、レンズミラーアレイ20の各光学エレメント21は、物点Oからの拡散光を像面(図示せず)にある結像点Fに結像させるように導光する。1つの光学エレメント21は、主走査方向に並んだ複数の物点Oからの光を像面で結像させる。例えば、1つの光学エレメント21は、光学エレメント21の主走査方向のピッチの2倍乃至3倍の幅の中に配置された物点Oからの光を像面に結像させる。レンズミラーアレイ20の各光学エレメント21は、それぞれ、入射した光を2回反射して出射して、結像点Fにて物点Oの正立像を形成する。
例えば、レンズミラーアレイ20を図2に示す原稿読取装置10に組み込んだ場合、複数の光学エレメント21は、原稿からの反射光をイメージセンサ15の受光面に結像する。また、レンズミラーアレイ20を図4に示す露光装置504に組み込んだ場合、複数の光学エレメント21は、光源51からの光を感光体ドラム314の表面に結像する。また、レンズミラーアレイ20を図5に示すプリンタ200に組み込んだ場合、複数の光学エレメント21は、光源2121、2122、2123からの光を感光媒体201の感光面に結像する。
以下、本実施形態のレンズミラーアレイ20の構造について詳細に説明する。
レンズミラーアレイ20の各光学エレメント21は、その表面に、入射面22、上流側反射面23、下流側反射面24、出射側レンズ面25(出射面)、及び遮光膜26(遮光部)を有する。入射面22は、入射側レンズ面221(有効面)と、指向レンズ面222(指向面)と、を含む。指向レンズ面222は、第1柱面2221と、第2柱面2222と、を含む。入射側レンズ面221、第1柱面2221、第2柱面2222、下流側反射面24、および出射側レンズ面25は、外側に凸となる自由曲面である。上流側反射面23は、平らな面である。
入射側レンズ面221は、入射面22に入射する光のうち出射側レンズ面25から出射される有効光(例えば露光に必要な光)を通す。指向レンズ面222の第1及び第2柱面2221、2222は、入射面22に入射する光のうち迷光となる不要光を遮光膜26に向かわせる。入射面22は、入射側レンズ面221及び指向レンズ面222以外の面を含んでもよい。
第1及び第2柱面2221、2222は、各面が主走査方向と直交する面と交差する線を主走査方向に移動してできる柱面である。このため、複数の光学エレメント21の第1及び第2柱面2221、2222は、それぞれ、レンズミラーアレイ20の全長にわたってつながった1つの面を構成している。本実施形態では、説明を分かり易くするため、第1及び第2柱面2221、2222を曲率の異なる円筒面の一部であるものと仮定する。
光学エレメント21は、第1柱面2221と第2柱面2222の間に主走査方向に延びた溝2223を有する。複数の光学エレメント21の溝2223は、レンズミラーアレイ20の主走査方向につながった1本の溝を構成している。各光学エレメント21は、溝2223の底に入射側レンズ面221をそれぞれ有する。各光学エレメント21の入射側レンズ面221は、有効光を集光する自由曲面であり、第1柱面2221及び第2柱面2222とは異なる形状の曲面である。溝2223の幅及び深さは、入射側レンズ面221の形状及び大きさによって決まる。溝2223は、本発明に必須の構成ではない。
第1柱面2221、溝2223(すなわち入射側レンズ面221)、及び第2柱面2222の並び方向は、主走査方向と交差する方向である。つまり、第1柱面2221は、複数の光学エレメント21を配列した主走査方向と交差する方向の入射側レンズ面221の一側に隣接している。第2柱面2222は、複数の光学エレメント21を配列した主走査方向と交差する方向の入射側レンズ面221の他側に隣接している。
光学エレメント21は、指向レンズ面222の第1柱面2221と上流側反射面23の間に、主走査方向に延びた稜部2002を有する。複数の光学エレメント21の稜部2002は、レンズミラーアレイ20の全長にわたって一直線につながっている。
複数の光学エレメント21の上流側反射面23は、図7に示すように、稜部2002側の端部同士が面一につながった櫛歯状の平らな面を構成している。言い換えると、レンズミラーアレイ20は、複数の光学エレメント21の上流側反射面23の間に、反射面を分断する複数本の溝27を有する。
レンズミラーアレイ20は、複数本の溝27と複数の出射側レンズ面25の間に、有効光の導光に寄与しない表面部分を有する。この表面部分は、複数本の溝27の底面に連続した傾斜面28と、傾斜面28の溝27から離間した端辺に連続して複数の出射側レンズ面25につながった平面29と、を含む。溝27の内面も有効光の導光に寄与しない表面部分である。傾斜面28及び平面29は、レンズミラーアレイ20の全長にわたって延びた平らな面である。傾斜面28と平面29の間の稜部は、主走査方向に一直線に延びており、レンズミラーアレイ20の外方に突出している。
複数の光学エレメント21は、平面29の傾斜面28から離間した端辺に連続した出射側レンズ面25をそれぞれ有する。また、複数の光学エレメント21は、その表面に、下流側反射面24をそれぞれ有する。光学エレメント21は、入射面22の第2柱面2222と下流側反射面24の間に、露光に必要な有効光の導光に寄与しない表面部分206を有する。この表面部分206は、レンズミラーアレイ20の全長にわたって延びた略平らな面である。
レンズミラーアレイ20は、複数の出射側レンズ面25の平面29から離間した端辺に連続してフランジ部205を有する。フランジ部205は、レンズミラーアレイ20の全長にわたって延びている。フランジ部205は、例えば、露光装置504のケース54の内面に当接して、レンズミラーアレイ20をケース54に位置決めする。
光学エレメント21は、有効光の導光に寄与しない上述した表面部分に遮光膜26を有する。遮光膜26は、ディスペンサやインクジェットヘッド等により上述した表面部分に遮光材を塗布することにより形成する。遮光材は、例えば、レンズミラーアレイ20と略同じ屈折率を有するポリマーを基材とする遮光性の高いインク(例えばカーボンブラックや顔料や染料などの遮光材料を含有させたUVインク)である。遮光膜26は、レンズミラーアレイ20内を伝わる光が反射されること、及びレンズミラーアレイ20の外へ出射されることを防ぐ。
本実施形態のレンズミラーアレイ20は、複数本の溝27の内面、傾斜面28、及び平面29に、遮光膜26を有する。第2柱面2222と下流側反射面24の間の表面部分206に遮光膜26を設けてもよい。溝27の内面に遮光膜26を形成する場合、例えば、ディスペンサにより溝27内に遮光材を注入し、溝27の毛細管現象や濡れ拡がり等によって溝27の内面に遮光材を塗布する。このように、毛細管現象や濡れ拡がり等を利用して遮光膜26を溝27の内面に塗布すると、適量の遮光材を連続的に素早く塗布することができ、作業を簡単にできるとともに遮光材を各光学エレメント21に均一に塗布することができる。
主走査方向に隣接する2つの光学エレメント21の間の架空の境界面(図6-8の断面)は、主走査方向と直交する面であり、上述した各面22(221、222)、23、24、25、28、29と概ね直交する面である。光学エレメント21の各面22(221、222)、23、24、25、28、29は、概ねレンズミラーアレイ20の長手方向に沿った面である。つまり、複数の光学エレメント21を主走査方向に一体につなげたレンズミラーアレイ20において、光学エレメント21の各面22(221、222)、23、24、25、28、29は、それぞれ、主走査方向につながった連続した面となる。
以下、レンズミラーアレイ20の機能について、レンズミラーアレイ20を露光装置504に組み込んだ場合を例にとって説明する。例えば、レンズミラーアレイ20を露光装置504に組み込む場合、複数の光学エレメント21の入射面22が光源51(図4)に対向する姿勢でレンズミラーアレイ20をケース54に固定して取り付ける。
光源51から出射された光は、複数の光学エレメント21の入射面22に入射する。つまり、物点Oに置かれた光源51からの拡散光が入射面22に入射する。光源51が主走査方向に延びた線状の光源であると仮定した場合、物点Oは、主走査方向に線状に並んだ複数の点となる。
入射面22に入射する光のうち露光に必要な有効光は、図10に示すように、複数の光学エレメント21の入射側レンズ面221を介してレンズミラーアレイ20に入射する。各光学エレメント21の入射側レンズ面221は、入射した拡散光を集光するとともに中間倒立像を形成する。
上流側反射面23は、入射側レンズ面221を介して入射した有効光を下流側反射面24に向けて全反射またはフレネル反射により反射する。下流側反射面24は、上流側反射面23で反射した有効光を出射側レンズ面25に向けて全反射またはフレネル反射によりさらに反射する。下流側反射面24は、平らな面により形成してもよい。
出射側レンズ面25は、下流側反射面24で反射した有効光を結像点Fに配置された感光体ドラム314の表面に向けて出射する。この場合、結像点Fも、主走査方向に線状に並んだ複数の点である。出射側レンズ面25は、下流側反射面24と協働して、入射側レンズ面221により形成された中間倒立像の倒立像である正立像を形成する。出射側レンズ面25から出射された有効光は、結像点Fに配置された感光体ドラム314の表面にて結像する。
ところで、各光学エレメント21の入射面22には、上述した有効光の他に、露光に不必要な不要光も入射する。例えば、入射面22のうち入射側レンズ面221に隣接した第1柱面2221及び第2柱面2222の少なくとも一方を介して不要光がレンズミラーアレイ20に入射する可能性がある。このような不要光は、レンズミラーアレイ20の各面で屈折及び反射されて迷光となり、出射側レンズ面25を介して感光体ドラム314の表面に向けて出射される上述した有効光に混ざり、ノイズ光となる可能性がある。
よって、本実施形態では、第1柱面2221及び第2柱面2222の少なくとも一方を介して入射する不要光を遮光膜26に向けて集光して迷光を抑制し、感光体ドラム314の表面に結像する有効光にノイズ光が混ざる不具合を防止するようにした。言い換えると、本実施形態では、入射側レンズ面221に隣接して第1及び第2柱面2221、2222を設け、これら第1及び第2柱面2221、2222を、第1及び第2柱面2221、2222に入射した不要光を遮光膜26に指向させることができる形状に形成した。
以下、図11乃至図14を参照して、第1及び第2柱面2221、2222を介してレンズミラーアレイ20に入射する不要光の導光経路について説明する。図11は、レンズミラーアレイ20の主走査方向に連続した4つの光学エレメント21を示す平面図である。図12は、F12-F12線に沿って1つの光学エレメント21を主走査方向の中央で切断した断面図である。図13は、主走査方向に連続した2つの光学エレメント21の間の架空の境界面でレンズミラーアレイ20をF13-F13線に沿って切断した断面図である。図14は、第1柱面2221及び第2柱面2222の形状について説明するための図である。
図12及び図13に示すように、第1柱面2221は、第1柱面2221に入射した不要光を、上流側反射面23から外れた図示下方に屈折して集光する。このため、第1柱面2221に入射した不要光は、櫛歯状の溝27の内面に塗布した遮光膜26や傾斜面28に塗布した遮光膜26に向かう。一部の不要光は、上流側反射面23で反射されたのち、櫛歯状の溝27の内面に塗布した遮光膜26に向かう。
第1柱面2221は、図14に示すように、主走査方向と直交する面(図中の断面)と第1柱面2221が交差する曲線が、有効光の光軸2220より第2柱面2222側の点2224を中心とした円の一部に重なる形状を有する。このように、第1柱面2221の形状を設定することにより、第1柱面2221に入射した不要光を図示下方に向かわせることができ、遮光膜26に導くことができる。
また、第2柱面2222は、図12及び図13に示すように、第2柱面2222に入射した不要光を遮光膜26に向けて屈折して集光する。このため、第2柱面2222に入射した不要光は、櫛歯状の溝27の内面に塗布した遮光膜26、傾斜面28に塗布した遮光膜26、及び平面29に塗布した遮光膜26に向かう。一部の不要光は、表面部分206で反射されたのち、櫛歯状の溝27の内面に塗布した遮光膜26、及び傾斜面28に塗布した遮光膜26に向かう。
第2柱面2222は、図14に示すように、主走査方向と直交する面(図中の断面)と第2柱面2222が交差する曲線が、有効光の光軸2220より第1柱面2221側の点2225を中心とした円の一部に重なる形状を有する。このように、第2柱面2222の形状を設定することにより、第2柱面2222に入射した不要光を図示上方に向かわせることができ、遮光膜26に導くことができる。
また、第1柱面2221は、光軸2220に対して上流側反射面23と同じ側にあるので、不要光が上流側反射面23に入射しないように、不要光を大きく屈折させるため、曲率を大きくしている。一方、第2柱面2222は、光軸2220に対して上流側反射面23の反対側にあるので、不要光が上流側反射面23に入射しないように不要光を大きく屈折させないために、曲率を小さくしている。
以上のように、本実施形態によると、入射側レンズ面221に隣接した第1及び第2柱面2221、2222に入射した不要光を遮光膜26に導くようにしたため、ノイズ光の原因となる迷光を効果的に遮光することができる。すなわち、本実施形態によると、良好な光学特性を有するレンズミラーアレイ20を提供することができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
例えば、上述した実施形態では、不要光を遮光膜26に導く指向レンズ面222を入射面22にのみ設けた場合について説明したが、これに加えて、レンズミラーアレイ20の表面の他の部分に別の指向レンズ面を設けてもよい。しかし、指向レンズ面222は、光が入射する入射面22に設けることが有効であり、入射側レンズ面221に並べて設けることが有効である。
また、上述した実施形態では、不要光を遮光する遮光膜26を複数の溝27の内面、傾斜面28、及び平面29にのみ設けた場合について説明したが、これに加えて、レンズミラーアレイ20の表面の他の部分に別の遮光膜26を設けてもよい。例えば、入射面22の第2柱面2222と下流側反射面24との間の表面部分206に遮光膜を設けることができる。遮光膜26を設ける面積を大きくすることにより、指向レンズ面222の形状や配置位置などの自由度を高めることができる。
また、不要光を遮光する遮光部として、上述した遮光膜26の他に、レンズミラーアレイ20の表面部分に遮光機能をもたせることのできる構造を設けてもよい。例えば、遮光機能を持つ別ピースの部品を作成し、それぞれの境界間に空気が入って反射を起こさないように、屈折率がほぼ同じ光学接着剤を用いて、別ピースの部品をレンズミラーアレイ20に接着してもよい。
また、上述した実施形態では、各光学エレメント21の入射側レンズ面221を自由曲面とした場合について説明したが、これに限らず、入射側レンズ面221を球面としてもよい。また、上述した実施形態では、第1柱面2221及び第2柱面2222を円筒面とした場合について説明したが、これに限らず、第1及び第2柱面2221、2222を自由曲面とすることもできる。
10…原稿読取装置、20…レンズミラーアレイ、21…光学エレメント、22…入射面、23…上流側反射面、24…下流側反射面、25…出射側レンズ面、26…遮光膜、27…溝、28…傾斜面、29…平面、30…画像形成部、100…複写機、200…プリンタ、206…表面部分、210…露光装置、221…入射側レンズ面、222…指向レンズ面、501、502、503、504…露光装置、2221…第1柱面、2222…第2柱面、2223…溝、2224、2225…点、F…結像点、O…物点。

Claims (6)

  1. 光が入射する入射面と、
    前記入射面を介して入射した光を出射する出射面と、
    前記入射面を介して入射した光を前記出射面に向けて反射する少なくとも1つの反射面と、
    光を遮光する遮光部と、を有する光学エレメントを複数配列したレンズミラーアレイであって、
    前記入射面が、
    前記入射面に入射する光のうち前記出射面から出射される有効光を通す有効面と、
    前記入射面に入射する光のうち迷光となる不要光を前記遮光部に向かわせる指向面と、を含む、
    レンズミラーアレイ。
  2. 前記指向面は、前記有効面に隣接して配置され、当該指向面に入射した光を前記遮光部に向けて集光するように前記光学エレメントの外側に突出した自由曲面であり、前記有効面とは形状が異なる自由曲面である、
    請求項1に記載のレンズミラーアレイ。
  3. 前記指向面は、複数の前記光学エレメントを配列した方向と交差する方向の前記有効面の一側に隣接配置した円筒状の第1柱面と、前記交差する方向の前記有効面の他側に隣接配置した円筒状の第2柱面と、を含み、
    前記第1柱面は、前記光学エレメントを配列した方向と直交する面と当該第1柱面が交差する曲線が、前記有効面に入射する光の光軸より第2柱面側にある点を中心とした円の一部に重なる形状を有し、
    前記第2柱面は、前記光学エレメントを配列した方向と直交する面と当該第2柱面が交差する曲線が、前記光軸より第1柱面側にある点を中心とした円の一部に重なる形状を有する、
    請求項1に記載のレンズミラーアレイ。
  4. 原稿面からの反射光を導光する請求項1-3のいずれか1項に記載のレンズミラーアレイと、
    前記レンズミラーアレイを介して導光した前記原稿面からの反射光を受光して画像信号を出力する光電変換部と、
    前記光電変換部から出力した画像信号に基づく画像を形成する画像形成部と、を有する、
    画像形成装置。
  5. 画像信号に基づく光を出射する光源と、
    前記光源からの光を導光する請求項1-3のいずれか1項に記載のレンズミラーアレイと、
    前記レンズミラーアレイを介して導光した前記画像信号に基づく光を受光して静電潜像を形成する表面を有する感光体ドラムと、
    前記感光体ドラムの前記表面に形成した前記静電潜像に現像剤を供給して現像する現像装置と、を有する、
    画像形成装置。
  6. 画像信号に基づく光を出射する光源と、
    前記光源からの光を導光する請求項1-3のいずれか1項に記載のレンズミラーアレイと、有し、
    前記レンズミラーアレイを介して導光した前記画像信号に基づく光を感光媒体に照射して像を形成する、
    画像形成装置。
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