JPH1158818A - 光書込み装置及び光読取り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 照明効率が大きく、主走査方向の照度が均一
な光書込み装置、及び、照明効率が大きく、主走査方向
に濃度むらなく画像を読み取ることのできる光読取り装
置を得る。 【解決手段】 光源１と、アナモフィック負レンズ１１
と、有効領域の縦横比が大きくて主走査方向Ｍに長いフ
レネルレンズ１５と、ＰＬＺＴからなる光シャッタアレ
イ１６と、正立等倍レンズアレイ１７とからなる光書込
み装置。光源１からは軸対称な光強度分布特性を有する
光束が放射され、該光束はアナモフィック負レンズ１１
によって主走査方向Ｍ及び副走査方向Ｓに集束される。
さらに、光束はフレネルレンズ１５によって副走査方向
Ｓに大きく集束され、光シャッタアレイ１６を介して正
立等倍レンズアレイ１７の入射瞳に結像する。感光体ド
ラム２０はレンズアレイ１７の結像位置に設置され、光
シャッタアレイ１６のオン、オフに基づく画像（潜像）
が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光書込み装置及び
光読取り装置、特に光シャッタ素子のオン、オフに基づ
いて受光面上に画像を書き込む装置、及びフィルム画像
をセンサで光学的に読み取る装置に関する。

【０００２】

【従来の技術と課題】従来、主走査方向に配列されたＰ
ＬＺＴ等からなる光シャッタ素子のオン、オフに基づい
て感光体上に潜像を形成する光書込み装置においては、
軸対称な光強度分布特性を有する光源と、該光源から放
射された光束を主走査方向に線状の照明光に変換する光
ファイバアレイからなる照明光学系を備えていた。

【０００３】しかしながら、従来の光書込み装置におい
ては、光ファイバアレイによる光量損失が大きく光の利
用効率が悪い、及び光源の光強度分布特性に起因する照
明光の光量むら、光ファイバアレイ単体の光量むらが残
存し、画像の濃度むらとして現れる問題点を有してい
た。また、フィルム画像の光読取り装置においても同様
の問題点を有していた。

【０００４】一方、光ファイバアレイに代えてフィルム
画像の照明手段として従来知られている集光コンデンサ
レンズを用いることが考えられる。しかし、ＰＬＺＴ等
からなる主走査方向に長尺の光シャッタアレイの照明手
段としては、副走査方向に大きな光集束作用を要求さ
れ、この要求を満足できないコンデンサレンズは不適当
である。

【０００５】そこで、本発明の目的は、照明効率が大き
く、主走査方向の照度が均一な光書込み装置、及び、照
明効率が大きく、主走査方向に濃度むらなく画像を読み
取ることのできる光読取り装置を提供することにある。

【０００６】

【発明の要旨及び効果】以上の目的を達成するため、本
発明に係る光書込み装置は軸対称又は軸非対称な光強度
分布特性を有する光源と、この光源から放射された光を
オン、オフする複数の光シャッタ素子を主走査方向に配
列した光シャッタアレイと、この光シャッタアレイを透
過した光を受光面上に結像させる正立等倍レンスアレイ
と、光シャッタアレイの直前に設置され、有効領域の縦
横比が大きくて主走査方向に長いフレネルレンズと、光
源とフレネルレンズとの間に設置され、主走査方向と副
走査方向とで屈折力が異なるアナモフィックレンズとを
備えている。

【０００７】また、本発明に係る光読取り装置は、前記
光源と、この光源から放射された光を副走査方向に移動
する被読取り体を介して受光する正立等倍レンズアレイ
と、この正立等倍レンズアレイの結像位置に設置された
光センサと、被読取り体移動軌跡の直前に設置され、有
効領域の縦横比が大きくて主走査方向に長いフレネルレ
ンズと、前記アナモフィックレンズとを備えている。

【０００８】以上の光書込み装置及び光読取り装置にお
いては、結像素子として正立等倍レンズアレイを用いて
おり、主走査方向の被照明領域が受光エリアに相当する
大サイズである。前記フレネルレンズは有効領域の縦横
比が大きくて主走査方向に長いため、副走査方向に大き
な光集束作用を有し、光を正立等倍レンズアレイの入射
瞳に結像させる。さらに、前記アナモフィックレンズは
光源から放射された光束を全面的に利用して主走査方向
及び副走査方向に効率的に集束し、光源の配光むらを是
正する。

【０００９】即ち、本発明によれば、結像素子としては
正立等倍レンズアレイを用い、照明系としてアナモフィ
ックレンズ及び長尺フレネルレンズを用いることによっ
て、照明効率が大きく、主走査方向の照度が均一な光書
込み装置及び主走査方向に濃度むらなく画像を読み取る
ことのできる光読取り装置を得ることができる。

【００１０】さらに、本発明においては、光束の副走査
方向の幅を主走査方向に分割された複数の領域ごとに独
立して調整可能な光量補正手段を設けたり、光源、フレ
ネルレンズ又はアナモフィックレンズの少なくとも一つ
を光軸上での位置を調整可能とすれば、主走査方向の光
量分布をより均一に補正することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る光書込み装置
及び光読取り装置の実施形態について添付図面を参照し
て説明する。

【００１２】（第１実施形態、図１参照）本第１実施形
態は電子写真感光体に対する光書込み装置であり、図１
に示すように、光源１と、アナモフィック負レンズ１１
と、長尺フレネルレンズ１５と、光シャッタアレイ１６
と、正立等倍レンズアレイ１７とで構成されている。

【００１３】光源１は反射笠３を備えたリフレクタラン
プ２からなり、放射される光は軸対称な光強度分布特性
を有する。アナモフィック負レンズ１１は主走査方向Ｍ
で軸外光束の角度を緩やかにしてランプ２に入射させる
負のパワーを有し、副走査方向Ｓに平行に入射する軸上
光束を反射笠３に有効に入射させる負のパワーを有する
集束性のレンズである。

【００１４】長尺フレネルレンズ１５は、有効領域の縦
横比が大きくて主走査方向Ｍに長い形状を有するアナモ
フィックレンズである。この長尺フレネルレンズ１５の
主走査方向焦点距離ｆ_FMは光源１までの光路長に等し
く、副走査方向焦点距離ｆ_FSは正立等倍レンズアレイ１
７の入射瞳までの光路長に等しい。

【００１５】光シャッタアレイ１６は、ＰＬＺＴからな
る複数の光シャッタ素子を主走査方向Ｍに配列したもの
で、各素子のドライバＩＣ、入射側偏光板、出射側偏光
板（いずれも図示せず）を備えている。この光シャッタ
アレイ１６は各素子に所定の電圧を印加（オン）するこ
とで光を選択的に通過させる。

【００１６】正立等倍レンズアレイ１７は集束性レンズ
単体（例えば、商品名セルフォック）を主走査方向Ｍに
配列したもので、前記光シャッタアレイ１６を透過した
光をその焦点に結像させる。

【００１７】感光体ドラム２０はその表面が前記正立等
倍レンズアレイ１７の結像位置に配置され、光シャッタ
素子のオン、オフとドラム２０自体の回転（副走査）に
よってその表面に画像（潜像）が書き込まれていく。感
光体ドラム２０の周囲には図示しない帯電チャージャ、
現像器、転写チャージャ等が設置され、画像（トナー
像）をシート上に転写する。

【００１８】前記光源１からは軸対称な強度分布特性を
有する光束が放射され、この光束はアナモフィック負レ
ンズ１１によって主走査方向Ｍには拡散され、副走査方
向Ｓには平行光とされる。さらに、アナモフィック負レ
ンズ１１を透過した光は、長尺フレネルレンズ１５によ
って、主走査方向Ｍには平行光とされ、副走査方向Ｓに
は正立等倍レンズアレイ１７の入射瞳に結像する光とし
て光シャッタアレイ１６を照射する。

【００１９】正立等倍レンズアレイ１７を用いる光書込
み装置では（以下に説明する光読取り装置でも同様であ
るが）、被照明領域が印字エリアに相当する大サイズで
あり、専ら主走査方向Ｍの光量むらが問題となる。照明
系としてアナモフィック負レンズ１１及び長尺フレネル
レンズ１５を用いることで、光源１から放射された光束
を全面的に有効に利用して主走査方向Ｍの照度の均一化
を達成できる。

【００２０】なお、フレネルレンズ１５は主走査方向Ｍ
の屈折力を分担させるために複数の集束性フレネルレン
ズで構成してもよい。また、光源１、レンズ１１，１５
の少なくとも一つを光軸上で移動可能に設け、モータＭ
１によって光軸上の位置を調整可能に構成してもよい。
この場合、光源１、レンズ１１，１５を互いに独立して
位置調整可能としてもよいことは勿論である。

【００２１】（第２実施形態、図２参照）本第２実施形
態は、図２に示すように、前記第１実施形態と基本的に
は同様の構成からなる光書込み装置である。光源５は反
射笠７を備えたリフレクタランプ６からなり、放射され
る光は軸非対称な光強度分布特性を有する。アナモフィ
ック負レンズ１２は副走査方向Ｓに平行に入射する軸上
光束を反射笠７に有効に入射させる負のパワーを有する
集束性のレンズである。長尺フレネルレンズ１５、光シ
ャッタアレイ１６及び正立等倍レンズアレイ１７は前記
第１実施形態と同じものである。

【００２２】本第２実施形態においても、照明系として
アナモフィック負レンズ１２及び長尺フレネルレンズ１
５を用いることで、光源５から放射された光束を全面的
に有効に利用して主走査方向Ｍの照度の均一化を達成で
きる。

【００２３】（第３実施形態、図３参照）本第３実施形
態は、図３に示すように、前記第１、第２実施形態と基
本的には同様の構成からなる光書込み装置である。光源
５から放射される光束は軸非対称な光強度分布特性を有
している。アナモフィック正レンズ１３は副走査方向Ｓ
に平行に入射する軸上光束を光源５に直接集光させる正
のパワーを有する集束性のレンズであり、副走査方向Ｓ
の焦点距離ｆ_SSは光源５までの光路長に等しい。長尺フ
レネルレンズ１５、光シャッタアレイ１６及び正立等倍
レンズアレイ１７は前記第１実施形態と同じものであ
る。

【００２４】本第３実施形態においても、照明系として
アナモフィック正レンズ１３及び長尺フレネルレンズ１
５を用いることで、光源５から放射された光束を全面的
に有効に利用して主走査方向Ｍの照度の均一化を達成で
きる。

【００２５】（第４実施形態、図４、図５参照）本第４
実施形態は、図４に示すように、前記第１実施形態の光
書込み装置に光量補正機構３０を付加したものである。
光量補正機構３０は、長尺フレネルレンズ１５の直前に
設置され、図５（Ａ）に示すシャッタ板３１を複数枚組
み合わせたものである。シャッタ板３１はガイド孔３２
を支持ピン３３に遊嵌され、支持ピン３３は図示しない
ブラケットに固定されている。各シャッタ板３１は上下
２列に互いの端部をオーバーラップさせて位置し、それ
ぞれの縁部３１ａの間を光束が通過する。シャッタ板３
１はそれぞれが副走査方向Ｓの光束通過幅をそれぞれの
主走査方向Ｍの設置領域ごとに独立して調整可能であ
る。図５（Ｂ）は各シャッタ板３１が平行に設定されて
いる場合、即ち、光量未補正の場合を示している。図５
（Ｃ）は必要なシャッタ板３１を変位させて光束通過幅
を調整し、光量を補正した一例を示す。

【００２６】以上の如く、光量補正機構３０を設けるこ
とによって照明光を主走査方向Ｍの全域にわたって均一
な状態に補正することができる。さらに、光源１、アナ
モフィック負レンズ１１及び長尺フレネルレンズ１５の
少なくとも一つを光軸上で移動させることで、照明光を
主走査方向Ｍの全域にわたってより均一な状態に補正す
ることができる。なお、この光量補正機構３０は第２、
第３実施形態にも付加することができる。

【００２７】（第５実施形態、図６参照）本第５実施形
態は、フィルム画像を対象とする光読取り装置であり、
前記第１実施形態に示した光源１、アナモフィック負レ
ンズ１１、長尺フレネルレンズ１５、正立等倍レンズア
レイ１７を備え、さらに、ＣＣＤからなるラインセンサ
２５を備えている。そして、被読取り体であるフィルム
２６は長尺フレネルレンズ１５と正立等倍レンズアレイ
１７との間を副走査方向Ｓに定速で移動するように構成
されている。

【００２８】ラインセンサ２５は正立等倍レンズアレイ
１７の結像位置に設置され、フィルム２６を透過した光
を一ラインずつ読み取る。読み取った画像情報は図示し
ない画像データ処理回路へ転送される。

【００２９】本第５実施形態においては、レンズ１１，
１５を用いることで光を全面的に有効利用して主走査方
向Ｍに濃度むらなくフィルム２６の画像を読み取ること
ができる。

【００３０】なお、前記光量補正機構３０を付設した
り、光源１、レンズ１１，１５の少なくとも一つを光軸
上で移動させて主走査方向Ｍの光量分布を補正してもよ
いことは勿論である。さらに、光読取り装置は前記第
２、第３実施形態の構成を採用することもできる。この
場合、光源５は軸非対称な光強度分布特性を有するもの
である。

【００３１】（他の実施形態）なお、本発明に係る光書
込み装置及び光読取り装置は前記実施形態に限定するも
のではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することが
できる。特に、光シャッタ素子としては、ＰＬＺＴ以外
に、ＬＣＳ（Liquid Crystal Shutter）、ＤＭＤ（Defo
rmable Device）等を用いることができる。また、光量
補正機構３０に関しては、種々の構成のものを採用する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態としての光書込み装置を示す概略
構成図、（Ａ）は主走査方向、（Ｂ）は副走査方向を示
す。

【図２】第２実施形態としての光書込み装置を示す概略
構成図、（Ａ）は主走査方向、（Ｂ）は副走査方向を示
す。

【図３】第３実施形態としての光書込み装置を示す概略
構成図、（Ａ）は主走査方向、（Ｂ）は副走査方向を示
す。

【図４】第４実施形態としての光書込み装置を示す概略
構成図、（Ａ）は主走査方向、（Ｂ）は副走査方向を示
す。

【図５】光量補正機構を示し、（Ａ）は基本セグメント
の正面図、（Ｂ）は基本位置状態の正面図、（Ｃ）は光
量補正の一例を示す正面図。

【図６】第５実施形態としての光読取り装置を示す概略
構成図、（Ａ）は主走査方向、（Ｂ）は副走査方向を示
す。

【符号の説明】 １、５…光源 １１，１２…アナモフィック負レンズ １３…アナモフィック正レンズ １５…長尺フレネルレンズ １６…光シャッタアレイ １７…正立等倍レンズアレイ ２０…感光体ドラム ２５…ラインセンサ ２６…フィルム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｎ 1/04 １０１

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸対称な光強度分布特性を有する光源
   と、 前記光源から放射された光をオン、オフする複数の光シ
   ャッタ素子を主走査方向に配列した光シャッタアレイ
   と、 前記光シャッタアレイを透過した光を受光面上に結像さ
   せる正立等倍レンズアレイと、 前記光シャッタアレイの直前に設置され、有効領域の縦
   横比が大きくて主走査方向に長いフレネルレンズと、 前記光源とフレネルレンズとの間に設置され、主走査方
   向と副走査方向とで屈折力が異なるアナモフィックレン
   ズと、 を備えたことを特徴とする光書込み装置。
2. 【請求項２】 軸対称な光強度分布特性を有する光源
   と、 前記光源から放射された光を副走査方向に移動する被読
   取り体を介して受光する正立等倍レンズアレイと、 前記正立等倍レンズアレイの結像位置に設置された光セ
   ンサと、 前記被読取り体移動軌跡の直前に設置され、有効領域の
   縦横比が大きくて主走査方向に長いフレネルレンズと、 前記光源とフレネルレンズとの間に設置され、主走査方
   向と副走査方向とで屈折力が異なるアナモフィックレン
   ズと、 を備えたことを特徴とする光読取り装置。
3. 【請求項３】 前記アナモフィックレンズが負の屈折力
   を持つことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の光
   書込み装置又は光読取り装置。
4. 【請求項４】 軸非対称な光強度分布特性を有する光源
   と、 前記光源から放射された光をオン、オフする複数の光シ
   ャッタ素子を主走査方向に配列した光シャッタアレイ
   と、 前記光シャッタアレイを透過した光を受光面上に結像さ
   せる正立等倍レンズアレイと、 前記光シャッタアレイの直前に設置され、有効領域の縦
   横比が大きくて主走査方向に長いフレネルレンズと、 前記光源とフレネルレンズとの間に設置され、主走査方
   向と副走査方向とで屈折力が異なるアナモフィックレン
   ズと、 を備えたことを特徴とする光書込み装置。
5. 【請求項５】 軸非対称な光強度分布特性を有する光源
   と、 前記光源から放射された光を副走査方向に移動する被読
   取り体を介して受光する正立等倍レンズアレイと、 前記正立等倍レンズアレイの結像位置に設置された光セ
   ンサと、 前記被読取り体移動軌跡の直前に設置され、有効領域の
   縦横比が大きくて主走査方向に長いフレネルレンズと、 前記光源とフレネルレンズとの間に設置され、主走査方
   向と副走査方向とで屈折力が異なるアナモフィックレン
   ズと、 を備えたことを特徴とする光読取り装置。
6. 【請求項６】 前記アナモフィックレンズが副走査方向
   に負又は正の屈折力を持つことを特徴とする請求項４又
   は請求項５記載の光書込み装置又は光読取り装置。
7. 【請求項７】 前記フレネルレンズの近傍に設置され、
   光束の副走査方向の幅を主走査方向に分割された複数の
   領域ごとに独立して調整可能な光量補正手段を備えたこ
   とを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項
   ４、請求項５又は請求項６記載の光書込み装置又は光読
   取り装置。
8. 【請求項８】 前記光源、フレネルレンズ又はアナモフ
   ィックレンズの少なくとも一つが光軸上の位置を調整可
   能であることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項
   ３、請求項４、請求項５、請求項６又は請求項７記載の
   光書込み装置又は光読取り装置。