JPS60254020A - 光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、光学装置、特に電子写真複写機等の画像情
報処理装置に使用される光学装置に関する。

例えば電子写真複写機の露光光学系には、種々の結像方
式が採用されている。同期移動型は、レンズが静止し、
原稿および感光体が同期移動する。

ミラー走査型は、原稿およびレンズが静止し、第１ミラ
ーおよび感光体が同速度で移動し、第２ミラーがその半
分の速度で移動する。レンズ箱走査型は、原稿および感
光体が静止し、レンズ箱が移動する。これらは、それぞ
れ一長一短がある。

ところで、近年、複写機に要求されている事柄の中に、
複写機の小型化の問題がある。このような小型化の要請
は、当然に複写機の露光光学系にも向けられ、これに答
えるものとして、従来のレンズに代る集束性光伝送体ア
レイまたはマイクロレンズアレイの使用が検討されてい
る。集束性光伝送体は、屈折率が中心から半径方向にか
けて放物線状に変化する直径１ｍｍ程度の棒状透明体で
、その長さを適当に定めることによって、一本で正立等
倍実像を結像させることができる。露光光学系として使
用する場合には、同じ長さ、屈折率、直径の素子を列状
に並べてアレイとして使用される。一方、マイクロレン
ズアレイは、同じ曲率、屈折率、直径の多数のマイクロ
レンズを列状に並べたもので、球面レンズの一種なので
、正立等倍実像を得るためには、同一光軸上に重畳した
少なくとも三つのマイクロレンズ（アレイ）を必要とす
る。集束性光伝送体は、屈折率を変化させるために各素
子をイオン交換法等により処理し、アレイの製作も各素
子を組立てで行なうため、製造が容易でなくコストも高
い欠点がある。また、マイクロレンズアレイも多数のマ
イクロレンズを使用し、それらの光軸を合わせ、かつ隣
接するマイクロレンズ間を遮光して使用するので、製造
が容易でなく、コストも高くなる欠点がある。

これらの結像素子は、焦点距離が極めて短いことを特色
とし、これによって装置の小型化を可能にしている。し
たがって、長い焦点距離を必要とするミラー走査型の光
学系へのこれらの適用は適していない。長い焦点距離を
得ようとすれば、小型化のメリットが失われてしまうか
らである。小型化のメリットを失わず、かつ長焦点化が
可能な結像素子にインプリズムレンズがある。これは。

球面レンズの後方に三角プリズムを配置したもので、レ
ンズの焦点距離を長くしても、レンズとプリズムとの間
隔を極めて短くすることができるので、これをアレイと
して構成しても、全体として小型を維持することができ
る。しかしながら、従゛来知られているインプリズムレ
ンズアレイは、それぞれ単独のレンズおよびプリズムを
組立てて使用しているため、その製造、組立、調整が面
倒であり、時間もかかるので、コストも高くなる欠点が
ある。

この発明によれば板状のプリズムレンズアレイを内蔵し
たレンズ箱走査型の光学結像装置が提供される。

この発明による結像装置に使用される板状のプリズムレ
ンズアレイは、製造、組立および調整が簡単で経済的で
あり、小型軽量なので、これを主要部とする結像装置に
も同様な効果をもたせることができる。

したがって、この発明の目的は、板状のプリズムレンズ
アレイを内蔵したレンズ箱を使用したレンズ箱走査型の
光学結像装置を提供することにある。

これらのおよび他の目的は、図面を参照した以下の記載
によって、さらに明らかになる。

第１Ａ図および第１Ｂ図には、プリズムレンズによる結
像方式が示されている。プリズムレンズ１０は、球面レ
ンズ１１の後方に三角プリズム１２を配置したもので、
第１Ａ図は、上方からみた結像光路を、第１Ｂ図は、測
方からみた結像光路をそれぞれ示している。図から明ら
かなように、物体１３の像は、水平方向には正立等倍、
垂直方向には倒立等倍の像１４として結像される。例え
ばＦの文字ならばＬに結像される。プリズムレンズは、
装置を大型にすることなく長焦点化が可能である。その
理由は、物体１３からレンズ１１までの距離りを長くし
ても、レンズ１１からプリズム１２までの距［Ｌを極め
て小さい値に維持することができるからである。したが
って、このようなプリズムレンズを長焦点化として使用
すれば、ミラー走査型の光学系にも適用することができ
る。そして、装置全体を小型化するためには、小型のプ
リズムレンズを複数個列状に配置してアレイとして使用
すればよいことになる。

この発明による光学装置に使用されるプリズムレンズア
レイの特徴は、レンズアレイおよびプリズムアレイを、
プラスチック材料等を使用して、板状に一体的に形成し
たことである。これによって多量生産が可能になり、製
造、組立、調整も簡単になって、コストも大幅に低下さ
せることができる。第２Ａ図は、レンズアレイ２１およ
びプリズムアレイ２２を一体同時成形したプリズムレン
ズアレイが示されており、第２Ｂ図には、レンズアレイ
２１およびプリズムアレイ２２をそれぞれ別々に一体成
形したものを、その光軸を合わせて組立てた種々のプリ
ズムレンズアレイが示されている。これらが、上記の「
一体的」の意味の内容である。レンズアレイ２１におけ
る各レンズの正面からみた形状は、円形でもよいが、プ
リズムに合致させて矩形にすることが望ましい。また、
アレイは、その長さ全体にわたって必ずしも一体である
必要はなく、複数のアレイを一例に並へて全体のアレイ
としてもよい。したがって、このことも「一体的」の内
容になる。

プリズムレンズアレイは、その性質−ヒ、その実用化に
当っては、第１Ｂ図に示す垂直方向の画角を出来るだけ
大きく取らなければならないので、そのために、アレイ
の各プリズムレンズの画角を大きくすると、周辺結像部
の重なりが、アレイの列方向に増大しすぎる結果となる
。このため、第３図に示すように、アレイの列方向にお
けるプリズムレンズの配列密度を最小限にして、周辺結
像部の重なりを極力防止するようにすると、光量むらが
発生するばかりでなく、各光軸付近では良好な解像性能
が得られるが、各周辺部において、それぞれのレンズ自
体の周辺部における解像性能の低下およびディストーシ
ョンの多い領域での像の重複、さらにつなぎ部分の位置
ずれによる性能低下（θ＊　２’Ｏ°付近になる）が不
可避的に発生し、アレイの列方向における画質低下とい
う実用上の問題が発生する。

この発明に使用されるプリズムレンズアレイは、各レン
ズおよびプリズムを可能な限り高密度に配列し、各レン
ズの有効画角を、アレイの列方向には必要最小限の大き
さとし、アレイの列方向に垂垂直な方向には可能な限り
広くすることができる。

具体的には、各レンズまたはプリズムの前面に。

アレイの列方向に短く、その垂直方向に長い長方形状の
開口を有する遮蔽板を配置するか、または各プリズムお
よびまたはレンズ自体の開口部を、そのような長方形状
に成形することにより達成される。第４図は、レンズ２
１とプリズム２２との間に、レンズ２１の直径よりも小
さい水平方向の辺とレンズ２１の直径と等しい垂直方向
の辺からなる長方形の開口部を有する遮蔽板２３を配置
した場合について示しており、投影面２４のＸ方向に平
行な方向に、これらがアレイとして多数配列される。こ
のような遮蔽板２３を配置することにより、アレイの列
方向Ｘに低画角で、その垂直方向にｙ広画角なプリズム
レンズが得られる。

光量むらをなくすために、各レンズを可能な限り高密度
に配列するということは、第５図の部分正面図に示すよ
うに、プリズムレンズアレイにおけるレンズの直径りと
レンズ間ピッチＰとを等しくするということである。

レンズの形状が円形であると、隣接するレンズ間および
列間で無駄な空間が生じる。そこで、レンズおよびプリ
ズム自体を第６図に示すような長方形状とし、これを隣
接させアレイとすることにより無駄な空間が少なくなる
とともに、上記した画角の改善をも達成することができ
る。そして、その幅Ｗを、第７図に示すように、さらに
小さくすれば、レンズ間ピッチＰもさらに小さくなるの
で、光量分布もさらにフラットになる。このような長方
形状は、第８図に示すように、完全な長方形とすること
もできる。また、同じ長さの範囲内により多くのレンズ
を押し込めることができるので、十分な光量を得ること
ができる。さらに１周辺画像部の重なりによる悪影響が
、光軸付近の良質画像によって補正されるので、全体と
して均質で良好な画像を得ることができる。

この発明による光学装置に使用されるプリズムレンズア
レイは、さらに、各レンズ自体の性能向上のために、す
なわち各収差の補正のために、各レンズの前面に曲率の
異なる一以上の追加のレンズを重ねて合成レンズ系とす
ることができる。この追加のレンズも、板状のレンズア
レイとして形成される。このように、曲面を増やすこと
によって収差を補正する方法は、多くのレンズ系におい
て行なわれている方法であるが、屈折率の限られたプラ
スチック材料によってレンズを構成する場合には、特に
有効である。

第９図には、このような構成されたプリズムレンズアレ
イの例がいくつか示されており、左側の図が部分正面図
、中央の図が部分平面図、右側の図がプリズムを使用し
ない場合の等測的平面図であり、符号２１がレンズアレ
イ、２２がプリズムアレイ、２３が遮蔽板、２４が追加
のレンズアレイである。

第１０図は、本発明の一実施例を示しており、上記した
ようなプリズムレンズアレイがレンズ箱走査型の電子写
真複写機の結像装置に利用される。

原稿５１を載置するための原稿台５２の下方には、原稿
台５２に平行に、一体的に右方向に往動し、左方向に復
動する露光ランプ５３、レンズ箱５４．コロナ帯電器５
５が配置されている。レンズ箱５４は、第１１図に示す
ように、上記したようなプリズムレンズアレイ５６と、
原稿からの光をプリズムレンズアレイ５６に入射させる
ための第１ミラー５７と、この第１ミラー５７に直交し
、プリズムレンズアレイ５６からの光を感光体表面に投
射するための第２ミラー５８と、これらを保持するハウ
ジング５９であって、第１ミラー５７への入射光を受入
れるための開口部６０および第２ミラー５８からの反射
光を出射させるための開口６１を有するハウジング５９
とからなる。

各開口部６０．６１には、ミラー等に汚れが付着するの
を防止するために、透明ガラスを嵌めこんで、ハウジン
グ内部を密閉することができる。なお、第１および第２
ミラーの代りに１個の三角プリズムを使用する三とがで
きる。

レンズ箱５４の下方には、原稿台５２と平行に、かつレ
ンズ箱５４と原稿台５２までの光路長と等しくなるよう
に、感光体支持板６２が配置され、その上に、無端ベル
ト状の感光体６３の上部側ベルトが位置している。ベル
ト状感光体６３は、駆動ローラー６４および支持ローラ
ー６５．６６の間にかけわたされ、駆動ローラー６４の
下部には、現像装置６７が、また支持ローラー６５の下
部には、転写用コロナ放電器６８が、さらに支持ローラ
ー６５と６６との間の右側には、クリーニング装置６９
が、それぞれ配置されている。

この複写機による複写は、次のようにして行なわれる。

まず、静止する感光体ベルト６３の表面に対し、帯電用
コロナ放電器５５．レンズｓ５４および露光ランプ５３
が一体的に右方向に移動して帯電と露光とを同時に行な
い、原稿台５２上の原稿像に対応した静電潜像をそこに
形成してゆく。これらの帯電器および結像装置が右方向
に移動し終ると、ランプ５３および帯電器５５の作動が
停止し、これらがレンズ箱５４とともに左方向に復帰し
始める。これと同時に感光体ベルト６３が左回り方向に
回動を開始し、これに伴い、感光体ベルト６３の上部側
に形成された静電潜像が、現像装置６７からトナーを供
給されて現像され、この現像画像に転写紙７０が重ねら
れ、その背後から転写用コロナ放電器６８の作用を受け
て、現像画像が転写紙７０に転写される。

その後、転写紙７０は感光体ベルト６３から分離されて
定着を受け、感光体ベルト６３は、その表面に残留する
トナーを除去するため、クリーニング装置６９によって
クリーニングされる。

この実施例におけるプリズムレンズアレイに関しても前
記したのと同様な手段を施して、その性能を改善するこ
とができるが、光量むらを補正する別の手段として、第
１２図に示すように、はぼ同一のレンズ箱７１．７２を
左右対称になるように互いに向き合わせて一体化して使
用する。レンズ箱７１のプリズムレンズアレイ７３とレ
ンズ箱７２のプリズムレンズアレイ７４とは、第１３図
に示すように、ピッチＰは同一であるが、互いにＰ／２
ずつずれて配置されている。これにより、互いに他を補
正し合うので、光量が平均化される。第１４図には、レ
ンズ箱７１．７２を互いに向き合わせるのではなく、互
いに同一方向に向けて一体化さている例が示されており
、このような配置の場合も、第１５図に示すように、各
レンズ箱７１．７２のプリズムレンズアレイ７３．７４
のピッチＰがＰ／２ずつずれて配置されている。このよ
うに、上記したようなプリズムレンズアレイを使用して
レンズ箱を構成することにより、レンズ箱を小型にする
ことができるので、その移動の際の衝撃も少なく、装置
全体をコンパクトにすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は、プリズムレンズによる上方からみた結像光
路図、第１Ｂは、プリズムレンズ１による側方からみた
結像光路図、第２図は、この発明に使用されるプリズム
レンズアレイの種々の構成を示す部分平面図、第３図は
、プリズムレンズを三つ使用して露光幅を三分割した場
合の照度分布図、第４図は、この発明に使用されるプリ
ズムレンズによる結像を示す図、第５図から第８図まで
は、この発明に使用されるプリズムレンズアレイの種々
の構成を示す部分正面図、第９図は、この発明に使用さ
れるプリズムレンズアレイのレンズとプリズムの組合わ
せの別の例を示す図、第１０図は、この発明の一実施例
を示すレンズ箱走査型の電子写真複写機の概略図、第１
１図は、第１０図に示すレンズ箱の拡大断面図、第１２
図は、レンズ箱の別の変形例を示す断面図、第１３図は
、第１４図の断面部分平面図、第１４図は、レンズ箱の
さらに別の変形例を示す断面図、第１５図は、第１４図
の断面部分平面図である。 ２１・・・・レンズ、２２・・・・プリズム、５１・・
・・原稿、５４・・・・レンズ箱、５６・・・・プリズ
ムレンズアレイ、５７・・・・第１ミラー、５８・・・
・第２ミラー、６３・・・・感光体。 代理人樺　山　ト １ ｃ）５≦さビ＝イ °０゛巨７凡〜 Ｉ″Ｆ′）／θ　幻 タイ 形Ｊσ　幻　弗Ｄ　口

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 多数のレンズを一列に配置して一枚の細い帯状に一体成
   形したレンズアレイと、断面が二等辺直角三角形の多数
   のプリズムをその頂辺を互に平行させて一列に配置して
   一体成形したプリズムレンズアレイであって、その各プ
   リズムが前記各レンズにそれぞれ対応するように前記レ
   ンズアレイの後方に配置されたプリズムレンズアレイと
   からなるプリズムレンズアレイと、 原稿からの光を上記プリズムレンズアレイに入射させる
   第１ミラーと、 上記プリズムレンズアレイからの光を感光体に投射する
   第２ミラーと 上記プリズムレンズアレイ、第１ミラー及び第２ミラー
   を収容したレンズ箱と。 からなる光学装置。