JP2023184025A - Lens unit, led head, exposure device, image forming apparatus, reading head, and image reading device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レンズユニット、露光装置、読取ヘッド、画像形成装置、及び画像読取装置に関する。 The present invention relates to a lens unit, an exposure device, a reading head, an image forming device, and an image reading device.
2枚のレンズを使用して正立等倍像を形成する場合、1枚目のレンズで形成される中間像としての倒立縮小像に対して、2枚目のレンズによって倒立拡大像が形成されることで実現される。このとき、中間像としての倒立縮小像が、2枚のレンズから略等距離の位置で形成されている(例えば、特許文献1参照)。 When two lenses are used to form an erect, same-magnification image, the first lens forms an inverted reduced image as an intermediate image, while the second lens forms an inverted enlarged image. This is achieved by At this time, an inverted reduced image as an intermediate image is formed at a position approximately equidistant from the two lenses (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、従来の方法では、レンズの外周部に入射する光線が一点に結像できず、フレアの原因となって印刷品質を悪化させてしまうという問題があった。 However, in the conventional method, there was a problem in that the light rays incident on the outer periphery of the lens could not be focused on a single point, causing flare and deteriorating printing quality.
本発明によるレンズユニットは、複数の第1のレンズ素子が第1の光軸に対して略直交する配列方向に列をなして配置された第1のレンズアレイと、複数の第2のレンズ素子が第2の光軸に対して略直交する前記配列方向に列をなして配置された第2のレンズアレイと、前記第1の光軸及び前記第2の光軸が通過する複数の絞りが前記配列方向に列をなして配置された遮光部材とを有するレンズユニットであって、
略同一形状の前記第1のレンズアレイと前記第2のレンズアレイを、前記第1の光軸と前記第2の光軸が一致するように対向させて配置し、前記第1のレンズアレイによって形成される中間像と前記第1のレンズアレイとの距離が、前記中間像と前記第2のレンズアレイとの距離よりも大きくなるように配置されたことを特徴とする。
A lens unit according to the present invention includes a first lens array in which a plurality of first lens elements are arranged in a row in an arrangement direction substantially perpendicular to a first optical axis, and a plurality of second lens elements. a second lens array arranged in a row in the arrangement direction substantially perpendicular to the second optical axis; and a plurality of apertures through which the first optical axis and the second optical axis pass. A lens unit having light shielding members arranged in rows in the arrangement direction,
The first lens array and the second lens array having substantially the same shape are arranged to face each other so that the first optical axis and the second optical axis coincide, and the first lens array The present invention is characterized in that the distance between the intermediate image to be formed and the first lens array is greater than the distance between the intermediate image and the second lens array.
本発明によれば、第2のレンズ素子上に入射する光の領域を狭くすることができるため、フレアの原因となるレンズ外周部への光線の入射を防ぐことができ、フレアを低減させて光学系全体としての解像度が向上し、印刷品質を向上させることができる。 According to the present invention, since the area of light incident on the second lens element can be narrowed, it is possible to prevent light rays from entering the outer periphery of the lens, which causes flare, and reduce flare. The resolution of the optical system as a whole is improved, and printing quality can be improved.
実施の形態1.
図1は、本発明による露光装置としてのLEDヘッド15を備えた実施の形態1の画像形成装置11の要部構成を概略的に示す要部構成図である。
FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of main parts of an
画像形成装置11は、例えば、電子写真カラープリンタとしての構成を備え、画像形成部を構成する、4つの独立した画像形成ユニット12K、12Y、12M、12C(特に区別する必要がない場合は単に画像形成ユニット12と称す場合がある)が、記録媒体としての記録用紙40の搬送方向(矢印A方向)に沿って上流側から順に配設されている。
The
画像形成ユニット12Kはブラック(K)の画像を形成し、画像形成ユニット12Yはイエロー(Y)の画像を形成し、画像形成ユニット12Mはマゼンタ(M)の画像を形成し、画像形成ユニット12Cはシアン(C)の画像を形成する。尚、記録媒体として、記録用紙40の他に、OHP用紙、封筒、複写紙、特殊紙等を使用することができる。
The
各画像形成ユニット12K、12Y、12M、12Cは、使用する現像剤の色以外は同一の構成を備えているため、ここでは代表して画像形成ユニット12Kの構成について説明する。
Since each of the
画像形成ユニット12Kには、感光体ドラム13Kと、感光体ドラム13Kの表面を一様に、且つ、均一に帯電させる帯電ローラ14Kと、感光体ドラム13Kの表面に形成された静電潜像に図示しない現像剤(例えば、トナー)を付着させ、可視像であるトナー像を形成する現像ローラ16Kと、現像ローラ16Kに圧接させたトナー供給ローラ18K、と、転写後に、感光体ドラム13Kに残留するトナーを除去するクリーニングブレード27Kが配設されている。
The
トナー供給ローラ18Kは、画像形成ユニット本体に対して着脱可能に装着された対応するトナーカートリッジ20Kから供給されたトナーを現像ローラ16Kに供給するローラである。現像ローラ16Kには、現像ブレード19Kが圧接されている。現像ブレード19は、現像ローラ16K上において、トナー供給ローラ18Kから供給されたトナーを薄層化するものである。尚、ここでは、トナーカートリッジ20Kは、画像形成ユニット12K本体に対して着脱自在に装着されるものとしたが、一体的に形成されていてもよい。
The
尚、画像形成ユニット12Kの各構成部材には符号末尾に(K)を付したが、画像形成ユニット12Y、画像形成ユニット12M、画像形成ユニット12Cの対応する各構成部材にはそれぞれ(Y)、(M)、(C)を付して区別するが、特にこの区別を必要としない場合には付さない。
Note that each component of the
各画像形成ユニット12K、12Y、12M、12Cにおける、感光体ドラム13K、13Y、13M、13Cの上方には、それぞれ対応するLEDヘッド15K、15Y、15M、15C(特に区別する必要がない場合は単にLEDヘッド15と称す場合がある)が、感光体ドラム13K、13Y、13M、13Cと対向する位置に配設されている。各LEDヘッド15は、対応する色の画像データに従って、感光体ドラム13を露光し、静電潜像を形成する装置である。尚、LEDヘッド15については後で詳細に説明する。
Above the
4つの画像形成ユニット12の各感光体ドラム13の下方には、転写ユニット21が配設されている。転写ユニット21は、転写ローラ17K、17Y、17M、17C(特に区別する必要がない場合は単に転写ローラ17と称す場合がある)と、転写ベルト駆動ローラ21a及び転写ベルト従動ローラ21bによって、張架した状態で図1中の矢印A方向へ走行可能に配設された転写ベルト26を備えている。各転写ローラ17は、転写ベルト26を介してそれぞれ対応する感光体ドラム13に圧接して配置され、このニップ部において記録用紙40をトナーと逆の極性に帯電させ、対応する感光体ドラム13に形成された各色のトナー像を順次記録用紙40に重ねて転写する。
A
画像形成装置11内の下部には、転写ベルト26に記録用紙40を供給するための給紙機構が配設されている。給紙機構は、ホッピングローラ43、レジストローラ対45、用紙収容カセット24等を備えている。
A paper feeding mechanism for feeding
更に、転写ベルト26による記録用紙40の排出側には、定着器28が設けられている。定着器28は、加熱ローラ29及びバックアップローラ30を有し、記録用紙40上に転写されたトナーを加圧、加熱することによって定着させる装置であり、この排出側には、用紙ガイド42に沿って配置された搬送ローラ対46、排出ローラ対47、及び用紙スタッカ部48等が設けられている。
Further, a
以上のように構成された画像形成装置11における印刷動作について、簡単に説明する。先ず、用紙収容カセット24内の記録用紙40は、ホッピングローラ43によって用紙ガイド41に繰り出され、レジストローラ対45へ送られて斜行が矯正され、続いてレジストローラ対45から転写ベルト26に送られ、この転写ベルト26の走行に伴って、画像形成ユニット12K、12Y、12M、12Cへと順次搬送される。
The printing operation in the
一方、各画像形成ユニット12において、感光体ドラム13の表面は、帯電ローラ14によって帯電された後、対応するLEDヘッド15によって露光され、この露光によって表面に静電潜像が形成される。静電潜像が形成された部分には、現像ローラ16上で薄層化されたトナーが静電的に付着されて対応する色のトナー像が形成される。各感光体ドラム13に形成されたトナー像は、対応する転写ローラ17によって記録用紙40に順次重ねて転写され、記録用紙40上にカラーのトナー像を形成する。転写後に、各感光体ドラム13上に残留したトナーは、それぞれクリーニングブレード27によって除去される。
On the other hand, in each image forming unit 12, the surface of the
カラーのトナー像が形成された記録用紙40は、定着器28に送られる。この定着器28において、カラーのトナー像が記録用紙40に定着され、カラー画像が形成される。カラー画像が形成された記録用紙40は、搬送ローラ対46によって用紙ガイド42に沿って搬送され、排出ローラ対47によって用紙スタッカ部48へ排出される。以上のような過程を経て、カラー画像が記録用紙40上に形成される。尚、転写ベルト26上に付着する残留トナーは、ベルトクリーニングブレード34によってベルトクリーナ容器35内に収容される。
The
尚、図1中のX、Y、Zの各方向は、記録用紙40が画像形成ユニット12K、12Y、12M、12Cを通過する際の搬送方向(矢印A方向)をX方向とし、感光体ドラム13K、13Y、13M、13Cの回転軸方向をY方向とし、これら両軸と直交する方向をZ方向としている。また、後述する他の図(図10まで)においてX、Y、Zの各方向が示される場合、これらの方向は、共通する方向を示すものとする。即ち、各図のXYZ方向は、各図の描写部分が、図1に示す画像形成装置11を構成する際の配置方向を示している。またここでは、Z方向が略鉛直方向となるように配置されるものとする。
Note that the X, Y, and Z directions in FIG. The direction of the rotational axes of 13K, 13Y, 13M, and 13C is the Y direction, and the direction perpendicular to these axes is the Z direction. Furthermore, when X, Y, and Z directions are shown in other figures (up to FIG. 10) to be described later, these directions are assumed to indicate a common direction. That is, the XYZ directions in each figure indicate the directions in which the depicted portions in each figure are arranged when constructing the
図2は、LEDヘッド15の外観斜視図であり、図3は、図2に示すLEDヘッド15の積層された各構成部材を分解して示す積層分解図である。尚、矢印A方向からみてLEDヘッド15の左右、上下、前後の方向を特定する場合がある。
FIG. 2 is an external perspective view of the
これらの図に示すように、LEDヘッド15には、ヘッドホルダ110、同一形状の出射側に配置された第2のレンズアレイとしての第2レンズプレート108と入射側に配置された第1のレンズアレイとしての第1レンズプレート106、遮光部材としてのシールド107とマスク105、及び光源とその制御を行う光源基板104と制御基板101が存在する。
As shown in these figures, the
これらの部材は、ヘッドホルダ110の内部110aにおいて、下から第2レンズプレート108、シールド107、第1レンズプレート106、マスク105、及び光源基板104の順に積層して搭載される。このとき、第2レンズプレート108の下面端部が、後述するようにヘッドホルダ110の底部110c(図8)において長手方向に延在して配置された一対の載置部材110e(図8)に当接して載置される。
These members are stacked and mounted in the inside 110a of the
そしてこれらの各部材は、図示しない治具によって-Z方向に付勢された状態で、ヘッドホルダ110の側壁に形成された複数の貫通孔110bを介して外側から嵌入して内側に突出するように配置される複数の固定部材109によって光源基板104の上面が規制されてZ方向において挟持されて内部110aに固定される。その後、絶縁性フィルム103、制御基板101を取り付けた後、封止部材としてのシリコーンゴム102によって封止される。
Each of these members is fitted from the outside through a plurality of through
次に、積層される各部材の相互の係合関係について説明する。 Next, the mutual engagement relationship of the stacked members will be explained.
図4は、光源基板104とマスク105とにおいて、同図(a)が長手方向(矢印Y方向)左側端部近傍の、同図(b)が長手方向中央部の、そして同図(c)が長手方向右側端部近傍の各係合関係の説明に供する図である。
FIG. 4 shows the
これらの図に示すように、マスク105の左右両端部には、上方に突出する円筒状の位置決め突起115L、115Rが形成され、光源基板104の左右両端部には、位置決め突起115L、115Rに対向する位置において長手方向に延びたU字溝114L、114Rが形成されている。従って、位置決め突起115LがU字溝114Lに、また位置決め突起115RがU字溝114Rにそれぞれ嵌入するように接合されることにより、マスク105と光源基板104とは、相対的に短手方向(矢印X方向)において位置決めされる。
As shown in these figures,
また、マスク105の長手方向における中央部には、短手方向の前側端部において上方に突出する円筒状の位置決め突起125が形成され、光源基板104の長手方向の中央部には、位置決め突起125に対向する位置において短手方向に延びたU字溝124が形成されている。従って、位置決め突起125がU字溝124に嵌入するように接合されることにより、マスク105と光源基板104とは、相対的に長手方向において位置決めされる。
Further, a
以上のように構成することにより、長手方向は1点での規制なので、各部材の線膨張係数の差によって、長手方向において伸縮の差が生じた場合でも、その時のずれをU字溝114L,114Rによって許容することが出来る。
With the above configuration, since the longitudinal direction is regulated at one point, even if a difference in expansion/contraction occurs in the longitudinal direction due to a difference in the coefficient of linear expansion of each member, the deviation at that time can be corrected by the
図5は、マスク105と第1レンズプレート106とにおいて、同図(a)が長手方向(矢印Y方向)左側端部近傍の、同図(b)が長手方向中央部の、そして同図(c)が長手方向右側端部近傍の各係合関係の説明に供する図である。
FIG. 5 shows the
これらの図に示すように、マスク105の、短手方向の前後両端部には、下方に突出する方形状の位置決め突起135(前端側のみ示す)が、長手方向に略等間隔に複数形成され、第1レンズプレート106の短手方向の前後両端部には、各位置決め突起135に対向する位置において長手方向に延びた長溝116が複数形成されている。従って、各位置決め突起135がそれぞれ対向する長溝116に嵌入するように接合されることにより、マスク105と第1レンズプレート106とは、相対的にX方向において位置決めされる。
As shown in these figures, a plurality of rectangular positioning protrusions 135 (only the front end side is shown) projecting downward are formed at approximately equal intervals in the longitudinal direction at both front and rear ends of the
また、第1レンズプレート106の長手方向の中央部には、短手方向の両端部において同方向に延びる一対の凹状溝126が形成され、マスク105の長手方向の中央部には、各凹状溝126に対向する位置に図示しない一対の位置決め突起が形成されている。従って、位置決め突起が凹状溝126に嵌入するように接合されることにより、マスク105と第1レンズプレート106とは、相対的に長手方向において位置決めされる。
In addition, a pair of
以上のように構成することにより、長手方向は1点での規制なので、各部材の線膨張係数の差によって、長手方向において伸縮の差が生じた場合でも、その時のずれを長溝116によって許容することが出来る。
With the above configuration, since the longitudinal direction is regulated at one point, even if a difference in expansion/contraction occurs in the longitudinal direction due to a difference in the coefficient of linear expansion of each member, the deviation at that time can be tolerated by the
図6は、シールド107と第2レンズプレート108とにおいて、同図(a)が長手方向(矢印Y方向)左側端部近傍の、同図(b)が長手方向中央部の、そして同図(c)が長手方向右側端部近傍の各係合関係の説明に供する図である。
6A and 6B show the
これらの図に示すように、シールド107の、短手方向の前後両端部には、下方に突出する方形状の位置決め突起117(前端側のみ示す)が、長手方向に略等間隔に複数形成され、第2レンズプレート108の短手方向の前後両端部には、各位置決め突起117に対向する位置において長手方向に延びた長溝118が複数形成されている。従って、各位置決め突起117がそれぞれ対向する長溝118に嵌入するように接合されることにより、シールド107と第2レンズプレート108とは、相対的にX方向において位置決めされる。
As shown in these figures, a plurality of rectangular positioning protrusions 117 (only the front end side shown) projecting downward are formed at approximately equal intervals in the longitudinal direction at both the front and rear ends of the
また、第2レンズプレート108の長手方向の中央部には、上方に突出する一対の円筒状の位置決め突起128が形成され、シールド107の長手方向の中央部には、位置決め突起128に対向する位置において短手方向に延びた一対のU字溝127が形成されている。従って、位置決め突起128がU字溝127に嵌入するように接合されることにより、シールド107と第2レンズプレート108とは、相対的に長手方向において位置決めされる。
A pair of
以上のように構成することにより、長手方向は1点での規制なので、各部材の線膨張係数の差によって、長手方向において伸縮の差が生じた場合でも、その時のずれを長溝118によって許容することが出来る。
With the above configuration, since the longitudinal direction is regulated at one point, even if a difference in expansion/contraction occurs in the longitudinal direction due to a difference in the coefficient of linear expansion of each member, the
尚、第1レンズプレート106とシールド107の係合関係は、第2レンズプレート108とシールド107との係合関係と、上下方向において面対称に形成されているため、ここでの説明は省略する。
The engagement relationship between the
図7は、ヘッドホルダ110と第2レンズプレート108の係合関係の説明に供する図で、同図(a)、(b)、(c)は、それぞれ第2レンズプレート108の長手方向における左側端部近傍、中央部、右側端部近傍を斜め下方からみた斜視図であり、同図(d)は、ヘッドホルダ110を長手方向中央部で切断した断部を斜め上方からみた斜視図である。
FIG. 7 is a diagram for explaining the engagement relationship between the
これらの図に示すように、第2レンズプレート108の左右両端部の下面には、長手方向に延びたU字溝138L、138Rが形成され、ヘッドホルダ110の左右両端部には、U字溝138L、138Rに対向する位置において上方に突出する図示しない位置決め突起が形成されている。従って、各位置決め突起がU字溝138L、138Rにそれぞれ嵌入するように接合されることにより、ヘッドホルダ110と第2レンズプレート108とは、相対的に短手方向(矢印X方向)において位置決めされる。
As shown in these figures,
また、第2レンズプレート108の長手方向における中央部の前端側には、短手方向に突出する一対の凸部108a及び108bに挟まれた凹部溝108cが形成され、ヘッドホルダ110の長手方向の中央部には、凹部溝108cに対向する位置において短手方向に突出する位置決め突起110dが形成されている。従って、位置決め突起110dが凹部溝108cに嵌入するように接合されることにより、ヘッドホルダ110と第2レンズプレートとは、相対的に長手方向において位置決めされる。
Further, a recessed
以上のように構成することにより、長手方向は1点での規制なので、各部材の線膨張係数の差によって、長手方向において伸縮の差が生じた場合でも、その時のずれをU字溝138L,138Rによって許容することが出来る。
With the above configuration, since the longitudinal direction is regulated at one point, even if a difference in expansion/contraction occurs in the longitudinal direction due to a difference in the linear expansion coefficient of each member, the
図8は、ヘッドホルダ110と、その内部110aに積層配置された各部材とによって構成されたLEDヘッド15の、長手方向の中央部で切断した断部周辺を、斜め上方からみた斜視図である。
FIG. 8 is a perspective view of the periphery of a section cut at the center in the longitudinal direction of the
同図に示すように、光源基板104、マスク105、第1レンズプレート106、シールド107、及び第2レンズプレート108は、それぞれがその上下に配置される各部材に形成された当接凸部と当接する当接凸部を備え、これらの各当接部が当接した状態で保持される。ヘッドホルダ110の底部110cには、その長手方向の全域にわたって長孔110fが形成されている。この長孔110fからは、後述するように収束光が出力する。
As shown in the figure, the
従って、マスク105、第1レンズプレート106、シールド107、及び第2レンズプレート108からなるレンズユニット140は、ヘッドホルダ110の底部110cと光源基板104との間で挟持され、ヘッドホルダ110の内部110aに納まっている。
Therefore, the
次に、LEDヘッド15のマスク105に形成された絞りとしての開口部105a、第1レンズプレート106に形成された第1のレンズ素子としての第1レンズ106a、シールド107に形成された絞りとしての開口部107a、及び第2レンズプレート108に形成された第2のレンズ素子としての第2レンズ108dの位置関係について説明する。
Next, an
図9(a)は、マスク105を下側からみた構成図である。XY面における開口部105aの配置は、次に説明する第1レンズ106aの配置に対応している。開口部105aは、第1レンズ106aの第1の光軸としての光軸106b(Z方向に延在)を中心とする円錐台形状を有する。開口部105aの結像面側(―Z方向)の半径は、光源側の半径よりも大きい。
FIG. 9A is a configuration diagram of the
図9(b)は、第1レンズプレート106を下側からみた構成図である。第1レンズ106aは、XY面において千鳥状に2列に配列されている。X方向における第1レンズ106aの光軸間距離はPXであり、Y方向における第1レンズ106aの光軸間距離はPYである。
FIG. 9(b) is a configuration diagram of the
図9(c)は、シールド107を下側からみた構成図である。XY面における開口部107aの配置は、第1レンズプレート106の第1レンズ106aの配置に対応している。開口部107aは、第1レンズ106aの光軸106bを中心とする円筒形状を有する。
FIG. 9(c) is a configuration diagram of the
図9(d)は、第2レンズプレート108を下側からみた構成図である。XY面における第2レンズ108dの配置は、第1レンズプレート106の第1レンズ106aの配置に対応している。即ち、第2レンズ108dの第2の光軸としての光軸108eは、第1レンズ106aの光軸106bと一致している。また、第2レンズ108dは、千鳥状に2列に配列され、X方向における第2レンズ108dの光軸間距離はPXであり、Y方向における第2レンズ108dの光軸間距離はPYである。
FIG. 9(d) is a configuration diagram of the
ここでは、第2レンズプレート108は、第1レンズプレート106と同じものを、X方向の軸を中心として反転して用いる。そのため、第1レンズプレート106の出射側の面と第2レンズプレート108の入射側の面とが同一形状となり、第1レンズプレート106の入射側の面と第2レンズプレート108の出射側の面とが同一形状となる。
Here, the
尚、マスク105及びシールド107は、ポリカーボネート等の樹脂で構成される。また、第1レンズプレート106及び第2レンズプレート108は、シクロオレフィンポリマー等の樹脂で構成される。光源基板104は、ガラスエポキシ樹脂の基板に配線を形成したものである。
Note that the
図10は、例えば図8において、第1レンズプレート106の第1レンズ106aの光軸106bを含み、ZY平面に平行な面によってレンズユニット140を切断した断面を模式的に示す断面図で、光源基板104に配設された光源としてのLED素子150の出射面から出射された光が感光体ドラム13の表面に結像するまでの経路を示している。尚、図10に示すレンズユニット140は、図8に示すレンズユニット140に対して上下が逆になっている。
FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing a cross section of the
図10に示すように、ここでは中間像の結像位置を基準として、第2レンズプレート108との距離Lc2が、第1レンズプレート106との距離Lc1よりも小さくなるように、LED素子150の出射面と第1レンズプレート106との距離Lo、第1レンズ106a及び第2レンズ108dの焦点距離f、及び第1レンズプレート106と第2レンズプレート108間の距離L(Lc1+Lc2)が設定されている。
As shown in FIG. 10, here, the
ここで、
1/Lo+1/Lc1=1/f
であるから、
Lc1=f・Lo/(Lo-f)
となる。
従って、不等式
f・Lo/(Lo-f)>L/2 ・・・(1)
を満たすことによって、
Lc1>Lc2
が得られる。
here,
1/
Because it is,
Lc1=f・Lo/(Lo−f)
becomes.
Therefore, the inequality f・Lo/(Lo−f)>L/2 (1)
By satisfying
Lc1>Lc2
is obtained.
上記不等式(1)を満たす中間像の位置は、焦点距離f、距離L、距離Loを調整することによって得られるが、特に距離Loを調整するのが望ましい。焦点距離fの修正は、高精度が要求されるレンズ面の修正を伴うため、時間もコストもかかってしまい、また距離Lの調整は、中間像が倍率mのn縮小像であるため、距離Loの調整に対して1/m倍だけ感度が高くなってしまうためである。 The position of the intermediate image that satisfies the above inequality (1) can be obtained by adjusting the focal length f, the distance L, and the distance Lo, and it is particularly desirable to adjust the distance Lo. Modifying the focal length f involves modifying the lens surface, which requires high precision, which takes time and cost.Adjusting the distance L requires adjusting the distance because the intermediate image is an n-reduced image with a magnification of m. This is because the sensitivity increases by 1/m times with respect to the adjustment of Lo.
LEDヘッド15による露光時には、所定のタイミングでLED素子150が発光する。LED素子150からの光線が第1レンズプレート106に入射するとき、第1レンズ106aのレンズ面外への光の入射を制限するのが、開口絞りとしてのマスク105の役割である。第1レンズプレート106の第1レンズ106aを通った光線は、この第1レンズ106aと第2レンズプレート108の第2レンズ108dとの間で倍率mの縮小等立像を形成する。
During exposure using the
このとき、収差の大きい高画角で入射した光を遮るのが、視野絞りとしてのシールド107の役割である。第2レンズプレート108は、この縮小等立像の拡大等立像を感光体ドラム13上に結像する。第2レンズプレート108は、第1レンズプレート106と同形状の部材を上下方向で反転させているため、その倍率は1/mとなる。こうしてレンズユニット140は、光源基板104においてLED素子150が長手方向(Y方向)に配列された光源アレイの正立等倍像を感光体ドラム13の表面に形成し、露光装置として動作する。
At this time, the role of the
ここでは、不等式(1)を満たすように構成されているため、中間像と第2レンズプレート108との距離が小さくなり、第2レンズプレート108の第2レンズ108dのレンズ面上での光線の入射範囲を狭めることができる。
Here, since the structure is configured to satisfy inequality (1), the distance between the intermediate image and the
次に、図10に示す配置において、距離Loをオフセット距離x(-Z方向を+とする)だけ変化させて、中間像の位置を調整する場合について説明する。ここで例えば距離Lc1が(L/2)となるようにした場合、
1/(Lo+x)+1/(L/2)=1/f
となり、
x=f・L/(L-2f)-Lo
となる。
Next, a case will be described in which the position of the intermediate image is adjusted by changing the distance Lo by an offset distance x (-Z direction is +) in the arrangement shown in FIG. For example, if the distance Lc1 is set to (L/2),
1/(Lo+x)+1/(L/2)=1/f
Then,
x=f・L/(L-2f)-Lo
becomes.
ここでオフセット距離xを変えた場合のレンズ性能を評価するMTF(Modulation Transfer Function)の変化について、縦じまパターン(90°MTF)及び横じまパターン(0°MTF)を想定してシミュレーションを行った。図11は、このシミュレーション結果を示すグラフであり、同図(a)は、MTFの平均値の変化を示し、同図(b)は、MTFのばらつきの変化を示す。各グラフの横軸は、距離Loのオフセット量であるオフセット距離xをとり、ここでのレンズ106a及び第2レンズ108dの焦点距離fの値は1.16[mm]である。
Here, we performed a simulation assuming a vertical stripe pattern (90° MTF) and a horizontal stripe pattern (0° MTF) regarding changes in MTF (Modulation Transfer Function), which evaluates lens performance when the offset distance x is changed. . FIG. 11 is a graph showing the results of this simulation, in which (a) shows changes in the average value of MTF, and (b) shows changes in variation in MTF. The horizontal axis of each graph represents the offset distance x, which is the offset amount of the distance Lo, and the value of the focal length f of the
同図のグラフから明らかなように、LED素子150の出射面と第1レンズプレート106との距離Loを減らしていくと、MTFの平均値(MTF Average)は上がっていき、MTFのばらつき(MTF Peak to Valley))は下がっていくが、ある範囲を超えると平均値もばらつきも悪化していく。
As is clear from the graph in the same figure, as the distance Lo between the output surface of the
そこでここでは、LED素子150の出射面と第1レンズプレート106との距離Loが、中間像がレンズ間中央に結像する条件より短くする範囲を、x=-0.12[mm]程度、即ち焦点距離f(1.16[mm])の10%分までとした。それ以上近づけると、上記不等式(1)は満たせても、そもそもの結像状態が悪くなりすぎる可能性があるためである。従って、上記不等式(1)に加え、次の不等式
f・L/(L-2f)-Lo<f/10 ・・・(2)
を満たすことが望ましい。
Therefore, here, the range in which the distance Lo between the output surface of the
It is desirable to satisfy the following.
以上のように、実施の形態1の画像形成装置によれば、第2レンズプレート108において、フレアの原因となるレンズ外周部への光線の入射を防ぐことができるため、フレアを低減させ、印刷品質を向上させることができる。
As described above, according to the image forming apparatus of the first embodiment, the
実施の形態2.
次に、本発明による読取ヘッド210を備えた画像読取装置200について説明する。
Embodiment 2.
Next, an
図12は、画像読取装置200を示す斜視図である。画像読取装置200は、例えばフラットベッド型のイメージスキャナである。画像読取装置200は、筐体202と、筐体202の上面に設けられた原稿台203と、原稿台203の下側に配置された読取ヘッド210(コンタクトイメージセンサヘッド)と、原稿台203の上側を覆う蓋204とを備える。原稿台203は、可視光を透過するガラス等の材料で構成されており、その表面に読取原稿(読取対象物)が載置される。
FIG. 12 is a perspective view showing the
読取ヘッド210を副走査方向に案内するため、原稿台203に沿って同方向に延在する一対のガイド205が設けられている。また、読取ヘッド210は、駆動ベルト206に連結されており、この駆動ベルト206は、ステッピングモータ207に連結されている。また、読取ヘッド210は、フレキシブルフラットケーブル208を介して制御回路201に接続されている。
In order to guide the
図13は、読取ヘッド210の構成を示す断面図である。読取ヘッド210は、発光素子であるLED素子150を備えた光源基板104(図8)の代わりに、複数の受光素子211を備えた受光素子基板212を備えたものである。読取ヘッド210は、光源基板104を受光素子基板212に置き換えたことを除き、要部構成がLEDヘッド15と同様に構成されている。尚、図13に示す読取ヘッド210は、図8に示すLEDヘッド15に対して、また図12に示す読取ヘッド210に対して上下が逆に描かれている。
FIG. 13 is a cross-sectional view showing the configuration of the
即ち、読取ヘッド210は、ヘッドホルダ110、カバー部材215、第1レンズプレート106、シールド107、第2レンズプレート108、マスク105、及び受光素子基板212を有する。
That is, the reading
読取ヘッド210は、出射側(即ちカバー部材215側)を受光素子基板212に対向させるように配置されている。原稿台203に載せられた原稿220からの光は、マスク105の開口部105a、第1レンズプレート106の第1レンズ106a、シールド107の開口部107a、及び第2レンズプレート108の第2レンズ108dを通って、受光素子211に集光する。
The reading
画像読取装置200の基本動作は、以下の通りである。原稿台203上に読取原稿を載置し、スキャンボタン等のスイッチを押下すると、読取ヘッド210に取り付けられた光源(図示せず)が点灯して読取原稿を照明する。読取ヘッド210は、ステッピングモータ207によって駆動される駆動ベルト206によって副走査方向に移動しながら、読取原稿の表面で反射された光を取り込む。読取ヘッド210は、受光した光信号を電気信号に変換する。
The basic operation of the
ここでも、レンズユニット140は前記した不等式(1)を満たすように構成されているため、中間像と第2レンズプレート108との距離が小さくなるため、第2レンズプレート108の第2レンズ108dのレンズ面上での光線の入射範囲を狭めることができる。
Also here, since the
以上のように、実施の形態2の画像読取装置によれば、第2レンズプレート108において、フレアの原因となるレンズ外周部への光線の入射を防ぐことができるため、フレアを低減させ、読取精度を向上させることができる。
As described above, according to the image reading device of the second embodiment, the
なお、上記のように読取ヘッド210を移動させる代わりに、原稿台203上の所定の読取位置を通過するようにADF(Automatic Document Feeder)で読取原稿を搬送し、当該読取位置に停止した読取ヘッド210で読取原稿の画像を読み取ってもよい。
Note that instead of moving the
以上、本発明の望ましい実施の形態について具体的に説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良または変形を行なうことができる。 Although the preferred embodiments of the present invention have been specifically described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various improvements and modifications can be made without departing from the gist of the present invention. be able to.
また、前記した特許請求の範囲、及び実施の形態の説明において、「上」、「下」、「左」、「右」、「前」、「後」といった言葉を使用したが、これらは便宜上であって、装置を配置する状態における絶対的な位置関係を限定するものではない。 In addition, in the claims and the description of the embodiments described above, words such as "upper", "lower", "left", "right", "front", and "rear" are used for convenience. However, the absolute positional relationship in the state in which the devices are arranged is not limited.
画像形成装置としては、例えば、プリンタ、複写機、ファクシミリ装置及び複合機などがある。画像読取装置としては、例えば、スキャナ及び複合機などがある。 Examples of image forming devices include printers, copying machines, facsimile machines, and multifunction devices. Examples of image reading devices include scanners and multifunction peripherals.
11 画像形成装置、 12 画像形成ユニット、 13 感光体ドラム、 14 帯電ローラ、 15 LEDヘッド、 16 現像ローラ、 17 転写ローラ、 18 トナー供給ローラ、 19 現像ブレード、 20 トナーカートリッジ、 21 転写ユニット、 21a 転写ベルト駆動ローラ、 21b 転写ベルト従動ローラ、 24 用紙収容カセット、 26 転写ベルト、 27 クリーニングブレード、 28 定着器、 29 加熱ローラ、 30 バックアップローラ、 34 ベルトクリーニングブレード、 35 ベルトクリーナ容器、 40記録用紙、 41 用紙ガイド、 42 用紙ガイド、 43 ホッピングローラ、 45 レジストローラ対、 46 搬送ローラ対、 47 排出ローラ対、 48 用紙スタッカ部、 101 制御基板、 102 シリコーンゴム、 103 絶縁性フィルム、 104 光源基板、 105 マスク、 105a 開口部、 106 第1レンズプレート、 106a 第1レンズ、 106b 光軸、 107 シールド、 107a 開口部、 108 第2レンズプレート、 108a 凸部、 108b 凸部、 108c 凹部溝、 108d 第2レンズ、 108e 光軸、 109 固定部材、 110 ヘッドホルダ、 110a 内部、 110b 貫通孔、 110c 底部、 110d 位置決め突起、 110e 載置部材、 110f 長孔、 114L U字溝、 114R U字溝、 115L 位置決め突起、 115R 位置決め突起、 116 長溝、 117 位置決め突起、 118 長溝、 124 U字溝、 125 位置決め突起、 126 凹状溝、 127 U字溝、 128 位置決め突起、 135 位置決め突起、 138L U字溝、 138R U字溝、 140 レンズユニット、 150 LED素子、 200 画像読取装置、 201 制御回路、 202 筐体、 203 原稿台、 204 蓋、 205 ガイド、 206 駆動ベルト、 207 ステッピングモータ、 208 フレキシブルフラットケーブル、 210 読取ヘッド、 211 受光素子、 212 受光素子基板、 215 カバー部材、 220 原稿。
11 image forming apparatus, 12 image forming unit, 13 photosensitive drum, 14 charging roller, 15 LED head, 16 developing roller, 17 transfer roller, 18 toner supply roller, 19 developing blade, 20 toner cartridge, 21 transfer unit, 21a transfer belt drive roller, 21b transfer belt driven roller, 24 paper storage cassette, 26 transfer belt, 27 cleaning blade, 28 fixing device, 29 heating roller, 30 backup roller, 34 belt cleaning blade, 35 belt cleaner container, 40 recording paper, 41 paper guide, 42 paper guide, 43 hopping roller, 45 registration roller pair, 46 transport roller pair, 47 discharge roller pair, 48 paper stacker section, 101 control board, 102 silicone rubber, 103 insulating film, 104 light source board, 105 mask , 105a opening, 106 first lens plate, 106a first lens, 106b optical axis, 107 shield, 107a opening, 108 second lens plate, 108a convex part, 108b convex part, 108c concave groove, 108d second lens, 108e optical axis, 109 fixing member, 110 head holder, 110a inside, 110b through hole, 110c bottom, 110d positioning protrusion, 110e mounting member, 110f long hole, 114L U-shaped groove, 114R U-shaped groove, 115L positioning protrusion, 115R Positioning projection, 116 Long groove, 117 Positioning projection, 118 Long groove, 124 U-shaped groove, 125 Positioning projection, 126 Concave groove, 127 U-shaped groove, 128 Positioning projection, 135 Positioning projection, 138L U-shaped groove, 138R U-shaped groove, 140 Lens unit, 150 LED element, 200 Image reading device, 201 Control circuit, 202 Housing, 203 Document table, 204 Lid, 205 Guide, 206 Drive belt, 207 Stepping motor, 208 Flexible flat cable, 210 Reading head, 211 Light receiving element , 212 light receiving element substrate, 215 cover member, 220 manuscript.
Claims (7)
複数の第2のレンズ素子が第2の光軸に対して略直交する前記配列方向に列をなして配置された第2のレンズアレイと、
前記第1の光軸及び前記第2の光軸が通過する複数の絞りが前記配列方向に列をなして配置された遮光部材とを有するレンズユニットにおいて、
略同一形状の前記第1のレンズアレイと前記第2のレンズアレイを、前記第1の光軸と前記第2の光軸が一致するように対向させて配置し、
前記第1のレンズアレイによって形成される中間像と前記第1のレンズアレイとの距離が、前記中間像と前記第2のレンズアレイとの距離よりも大きくなるように配置されたことを特徴とするレンズユニット。 a first lens array in which a plurality of first lens elements are arranged in a row in an arrangement direction substantially perpendicular to a first optical axis;
a second lens array in which a plurality of second lens elements are arranged in a row in the arrangement direction substantially perpendicular to the second optical axis;
A lens unit including a light shielding member in which a plurality of apertures through which the first optical axis and the second optical axis pass are arranged in a row in the arrangement direction,
The first lens array and the second lens array having substantially the same shape are arranged to face each other so that the first optical axis and the second optical axis coincide,
The lens array is arranged such that the distance between the intermediate image formed by the first lens array and the first lens array is greater than the distance between the intermediate image and the second lens array. lens unit.
f・Lo/(Lo-f)>L/2
及び、不等式
f・L/(L-2f)-Lo<f/10
を満たすことを特徴する請求項1記載のレンズユニット。 In the lens unit, in the distance Lo between the first lens array and the light source, the focal length f of the first lens element, and the distance L between the first lens array and the second lens array, an inequality f is satisfied.・Lo/(Lo-f)>L/2
And the inequality f・L/(L-2f)-Lo<f/10
The lens unit according to claim 1, wherein the lens unit satisfies the following.
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