JP2000108403A - Imaging element array and optical print head employing it - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、固体走査書込方式
のデジタル書込光学系に用いられる結像素子アレイおよ
びこれを用いた光プリントヘッドに関するもので、デジ
タル複写機、プリンタ、デジタルファクシミリなどに適
用可能なものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an imaging element array used in a solid-state scanning writing digital writing optical system and an optical print head using the same, such as a digital copying machine, a printer, and a digital facsimile. It is applicable to.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、デジタル複写機、プリンタ、デジ
タルファクシミリなどのデジタル出力機器の小型化に伴
い、デジタル書込装置の小型化が要求されている。デジ
タル書込方式は、現在では大きく２種類に分類すること
ができる。その一つは、半導体レーザ等の光源から出射
された光束を偏向器によって光走査し、走査結像レンズ
によって光スポットを形成する光走査方式であり、もう
一つは、ＬＥＤアレイ等の発光素子アレイ光源から出射
された光束を、結像素子アレイによって光スポットを形
成する固体走査方式である。2. Description of the Related Art In recent years, as digital output devices such as digital copiers, printers and digital facsimile machines have become smaller, digital writing devices have been required to be smaller. At present, digital writing systems can be roughly classified into two types. One is an optical scanning method in which a light beam emitted from a light source such as a semiconductor laser is optically scanned by a deflector and a light spot is formed by a scanning image forming lens, and the other is a light emitting element such as an LED array. This is a solid-state scanning method in which a light beam emitted from an array light source is formed as a light spot by an imaging element array.
【０００３】上記光走査方式は、光偏向器によって光を
走査するため光路長が大きくなってしまうのに対し、上
記固体走査方式は、光路長を非常に短くすることが可能
であるため、装置全体を小型化することができるという
利点があると共に、偏向器等の機械的な駆動部品を必要
としないという利点もある。In the above-described optical scanning method, the light path length is increased because light is scanned by an optical deflector. On the other hand, in the solid-state scanning method, the optical path length can be made very short. There is an advantage that the whole can be reduced in size, and there is also an advantage that a mechanical driving component such as a deflector is not required.
【０００４】上記固体走査方式に用いられる結像素子ア
レイは、主に、屈折率分布型レンズアレイと、特開平６
−３４４５９８号公報記載のようなレンズアレイと、特
開平５−２３２４００号公報記載のようなインプリズム
レンズアレイあるいはルーフミラーレンズアレイの３種
類に分類することができる。[0004] The imaging element array used in the solid-state scanning method is mainly composed of a gradient index lens array,
The lens array can be classified into three types: a lens array as described in JP-A-344598, an in-prism lens array or a roof mirror lens array as described in JP-A-5-232400.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記結
像素子アレイは、上記分類ごとにそれぞれ次のような光
学上の問題を有している。上記屈折率分布型レンズアレ
イは、個々の屈折率分布型レンズを束ねて一つ一つを接
着剤等で固着されているものであるため、個々のレンズ
の光軸がずれやすく、焦点がばらつきやすいという問題
がある。特開平６−３４４５９８号公報記載のようなレ
ンズアレイは、配列方向に正立系をなしていないため
に、レンズごとに遮蔽構造を設ける必要があり、そのた
め、光の伝達効率が低くなってしまうと共に、光量ムラ
が大きいという問題がある。特開平５−２３２４００号
公報記載のようなインプリズムレンズアレイは、レンズ
面が球面であるため、書込装置を構成する上で充分な光
学性能を得ることができないという問題がある。特に、
ビームスポット径のばらつきが大きくなってしまうとい
う問題がある。また、入射光軸と出射光軸とが等しいた
め、光路分離用ミラー等が必要となり、コストアップと
いう問題がある。However, the above-mentioned imaging element arrays have the following optical problems for each classification. Since the refractive index distribution type lens array is formed by bundling the individual refractive index distribution type lenses and fixing each one with an adhesive or the like, the optical axes of the individual lenses are easily shifted, and the focal points vary. There is a problem that it is easy. A lens array as described in JP-A-6-344598 does not have an erecting system in the arrangement direction, so it is necessary to provide a shielding structure for each lens, which lowers the light transmission efficiency. At the same time, there is a problem that the light amount unevenness is large. The in-prism lens array described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-232400 has a problem that, since the lens surface is spherical, sufficient optical performance cannot be obtained in configuring a writing device. In particular,
There is a problem that the variation of the beam spot diameter becomes large. In addition, since the incident optical axis is equal to the output optical axis, an optical path separating mirror or the like is required, resulting in a problem of increased cost.
【０００６】本発明は以上のような従来技術の問題点を
解消するためになされたものであり、結像素子アレイの
レンズ面を非円弧形状にすることにより、さらには、各
結像素子は配列方向に正立等倍系とすることにより、結
像性能を向上し、書込装置を構成する上で充分な光学性
能を得ることができる結像素子アレイおよびこれを用い
た光プリントヘッドを提供することを目的とする。The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art. By making the lens surface of the imaging element array non-arc-shaped, furthermore, each imaging element By using an erecting equal magnification system in the arrangement direction, the imaging performance is improved, and an imaging element array capable of obtaining sufficient optical performance in forming a writing device and an optical print head using the same are provided. The purpose is to provide.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
等価な結像素子を複数個一体的に配列した結像素子アレ
イであって、上記各結像素子は、入射側に位置する入射
面と、出射側に位置する出射面と、入射面からの光束を
出射側に導くための２つの全反射面とを有し、上記入射
面と出射面は非円弧形状であることを特徴とする。According to the first aspect of the present invention,
An imaging element array in which a plurality of equivalent imaging elements are integrally arranged, wherein each of the imaging elements has an entrance surface located on an incident side, an exit surface located on an exit side, and It has two total reflection surfaces for guiding the light beam to the emission side, and the incident surface and the emission surface are non-circular.
【０００８】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、上記入射面と上記出射面は同一の非円弧形
状であり、各結像素子は配列方向に正立等倍系であるこ
とを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the entrance surface and the exit surface have the same non-circular arc shape, and each imaging element is an erecting unit in the arrangement direction. It is characterized by the following.
【０００９】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の発明において、入射光軸と出射光軸とがなす角度
は、９０度以上であることを特徴とする。The invention described in claim 3 is the first or second invention.
In the described invention, the angle formed between the incident optical axis and the output optical axis is 90 degrees or more.
【００１０】請求項４記載の発明は、請求項１、２、ま
たは３記載の結像素子アレイと、発光素子アレイとを有
してなり、上記結像素子アレイは、上記発光素子アレイ
を構成する各発光素子からの光束を被走査面上に光スポ
ットとして形成することを特徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the imaging element array according to the first, second, or third aspect, and a light emitting element array, wherein the imaging element array constitutes the light emitting element array. The light beam from each light emitting element is formed as a light spot on the surface to be scanned.
【００１１】請求項５記載の発明は、請求項４記載の発
明において、各発光素子からの光束は、結像素子アレイ
を構成する各結像素子のうち、少なくとも２つ以上の結
像素子を介して被走査面上に集光することを特徴とす
る。According to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect of the present invention, a light beam from each light emitting element is transmitted to at least two or more of the imaging elements constituting the imaging element array. And condensing it on the surface to be scanned.
【００１２】請求項６記載の発明は、請求項５記載の発
明において、発光素子アレイと結像素子アレイの間、結
像素子アレイと被走査面の間のうち、少なくとも一方の
間に、結像素子アレイの配列ピッチに対応するように開
口アレイが設けられていることを特徴とする。According to a sixth aspect of the present invention, in accordance with the fifth aspect of the present invention, there is provided a method for forming an image between at least one of between the light emitting element array and the imaging element array or between the imaging element array and the surface to be scanned. The aperture array is provided so as to correspond to the arrangement pitch of the image element array.
【００１３】請求項７記載の発明は、請求項６記載の発
明において、ビームスポット径は、発光素子ピッチより
も小さいことを特徴とする。According to a seventh aspect of the present invention, in the sixth aspect, the beam spot diameter is smaller than the light emitting element pitch.
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
にかかる結像素子アレイおよびこれを用いた光プリント
ヘッドの実施の形態について説明する。図１には、本発
明にかかる結像素子アレイの一例としてルーフプリズム
レンズアレイ（ＲＰＬＡ）を示している。ルーフプリズ
ムレンズアレイとは、レンズとこのレンズに対応するル
ーフプリズムからなる等価な光学素子を複数個配列した
結像素子アレイであって、一般的には、レンズから入射
した光がルーフプリズムで折り返し反射され再び上記レ
ンズから出射するようにレンズとルーフプリズムが配置
されるが、図１に示す実施の形態では、入射光軸と出射
光軸が互いに異なった向きとなるように、レンズとルー
フプリズムとが配置されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of an imaging element array according to the present invention and an optical print head using the same will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a roof prism lens array (RPLA) as an example of an imaging element array according to the present invention. A roof prism lens array is an imaging element array in which a plurality of equivalent optical elements including a lens and a roof prism corresponding to the lens are arranged. Generally, light incident from the lens is turned back by the roof prism. The lens and the roof prism are arranged so as to be reflected and exit from the lens again. In the embodiment shown in FIG. 1, the lens and the roof prism are arranged such that the incident optical axis and the exit optical axis are different from each other. And are arranged.
【００１５】図１に示すように、ルーフプリズムレンズ
アレイ１を構成する各結像素子は、発光素子側である入
射側に位置する入射面２と、被走査面側である出射側に
位置する出射面３と、入射面２からの光束を出射側に導
くための２つの全反射面４とが一体的に形成されてい
る。上記二つの全反射面４は互いに９０度の角度をなす
ルーフミラーを構成していて、結像に作用せず、入射光
軸に対し４５度傾斜されて形成されている。また、図示
はしていないが、発光素子アレイと結像素子アレイの
間、結像素子アレイと被走査面の間のうち、少なくとも
一方の間に、結像素子アレイの配列ピッチに対応するよ
うに、フレア光を除去するための開口アレイが設けられ
ている。この各開口は、例えば、結像素子アレイの配列
方向の幅を１．４ｍｍ、上記配列方向と直交する方向の
幅を１．６ｍｍとした矩形形状に形成することができ、
各開口の中心と各レンズの光軸を一致させて設けられて
いる。この開口は、上記矩形形状に限らず、楕円形状
や、四隅がアール状に形成された矩形形状などに形成す
ることもできる。開口アレイの具体的な説明は後述す
る。発光素子面の１点から出た光は入射面２からルーフ
プリズムレンズアレイ１に入射し、ルーフプリズムの一
方の全反射面と他方の全反射面で反射され、出射面３か
ら出射して感光体面に至る。入射面２と出射面３との結
像作用によって、発光素子面の１点の像がこれに対応す
る感光体面の１点に結ばれる。As shown in FIG. 1, each image forming element constituting the roof prism lens array 1 is located on an incident surface 2 located on an incident side which is a light emitting element side, and is located on an emitting side which is a scanned surface side. The exit surface 3 and two total reflection surfaces 4 for guiding the light beam from the entrance surface 2 to the exit side are integrally formed. The two total reflection surfaces 4 constitute a roof mirror forming an angle of 90 degrees with each other, do not act on an image, and are formed to be inclined by 45 degrees with respect to the incident optical axis. Although not shown, between the light-emitting element array and the imaging element array, or between at least one of the imaging element array and the surface to be scanned, at least one of them corresponds to the arrangement pitch of the imaging element array. , An aperture array for removing flare light is provided. Each of the openings can be formed in a rectangular shape having a width in the arrangement direction of the imaging element array of 1.4 mm and a width in a direction orthogonal to the arrangement direction of 1.6 mm, for example.
The center of each opening is provided so that the optical axis of each lens is aligned. The opening is not limited to the rectangular shape, and may be formed in an elliptical shape, a rectangular shape in which four corners are formed in a round shape, or the like. A specific description of the aperture array will be described later. Light emitted from one point on the light emitting element surface enters the roof prism lens array 1 from the incident surface 2, is reflected by one total reflection surface and the other total reflection surface of the roof prism, exits from the exit surface 3, and is exposed to light. To the body. An image of one point on the light emitting element surface is formed on the corresponding one point on the photoconductor surface by the image forming action of the entrance surface 2 and the exit surface 3.
【００１６】上記入射面２と上記出射面３は、下記
（１）式を満足する非円弧形状に形成されている。 Ｘ＝Ｙ2／［Ｒ＋Ｒ√｛１−（１＋Ｋ）（Ｙ／Ｒ）2｝］ ＋ＡＹ4＋ＢＹ6＋ＣＹ8＋ＤＹ10 ・・・（１） ただし、Ｒ：近軸曲率半径，Ｙ：光軸からの距離，Ｋ：
円錐定数，Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ：定数The entrance surface 2 and the exit surface 3 are formed in a non-circular shape satisfying the following equation (1). X = Y 2 / [R + R√ {1- (1 + K) (Y / R) 2}] + AY 4 + BY 6 + CY 8 + DY 10 ··· (1) provided that, R: paraxial radius of curvature, Y: from the optical axis Distance, K:
Conic constant, A, B, C, D: constant
【００１７】また、図１および図２に示すように、発光
素子面と入射面２との距離Ｌ１と、被走査面と出射面３
との距離Ｌ２とを等しくすると共に、入射面２から全反
射面４までの距離Ｄ１と、出射面３から全反射面４まで
の距離Ｄ２とを等しくし、上記入射面２と上記出射面３
を同一の非円弧形状に形成すると共に、各結像素子を配
列方向に正立等倍系にすることもできる。このときの光
学データを以下に示す（単位：ｍｍ）。 Ｌ１＝Ｌ２＝１２．０ Ｄ１＝Ｄ２＝３．２ 屈折率＝１．５２５ （入射面２の非円弧形状） Ｒ１＝６．３ Ｋ１＝−１．３０４ Ａ１＝−８．９９４Ｅ−４ Ｂ１＝−０．１８４１Ｅ−３ Ｃ１＝６．５９９Ｅ−３ Ｄ１＝−５．１５８Ｅ−３ （出射面３の非円弧形状） Ｒ２＝−６．３ Ｋ２＝−１．３０４ Ａ２＝８．９９４Ｅ−４ Ｂ２＝０．１８４１Ｅ−３ Ｃ２＝−６．５９９Ｅ−３ Ｄ２＝５．１５８Ｅ−３As shown in FIGS. 1 and 2, the distance L1 between the light emitting element surface and the incident surface 2, the scanning surface and the light emitting surface 3 are set.
And the distance D1 from the entrance surface 2 to the total reflection surface 4 is equal to the distance D2 from the exit surface 3 to the total reflection surface 4, so that the entrance surface 2 and the exit surface 3 are equal.
May be formed in the same non-circular arc shape, and each imaging element may be an erecting equal-magnification system in the arrangement direction. The optical data at this time is shown below (unit: mm). L1 = L2 = 12.0 D1 = D2 = 3.2 Refractive index = 1.525 (non-circular shape of the incident surface 2) R1 = 6.3 K1 = -1.304 A1 = -8.994E-4 B1 = -0.1841E-3 C1 = 6.599E-3 D1 = -5.158E-3 (non-circular shape of the exit surface 3) R2 = -6.3 K2 = -1.304 A2 = 8.994E-4 B2 = 0.1841E-3 C2 = -6.599E-3 D2 = 5.158E-3
【００１８】また、図３には、このときの収差を示して
いて、（ａ）には球面収差、（ｂ）には歪曲収差をそれ
ぞれ示している。また、図４には、図３に示す上記実施
の形態に対する比較例として、入射面と出射面がともに
円弧面に形成されたものの収差を示していて、（ａ）に
は球面収差、（ｂ）には歪曲収差をそれぞれ示してい
る。図３と図４を比較すると、図４に示すものは、相対
レンズ高さが高くなるにつれて球面収差が大きくなって
いるが、図３に示す上記実施の形態のものは、相対レン
ズ高さ位置に拘わらず、球面収差が小さくなっているの
がわかる。これからわかるように、入射面２と出射面３
を非円弧形状にすることにより、入射面と出射面がとも
に円弧面に形成されたものに比べて、球面収差をレンズ
高さ位置に拘わらず一定して低く抑えることができ、も
って、各結像素子および結像素子アレイの結像性能を向
上させることができる。なお、上記入射面２と上記出射
面３は、非円弧形状に限らず、トーリックレンズのよう
なアナモフィックレンズ面にすることによっても、上記
効果を得ることができる。FIGS. 3A and 3B show the aberration at this time, wherein FIG. 3A shows the spherical aberration, and FIG. 3B shows the distortion. FIG. 4 shows, as a comparative example with respect to the above-described embodiment shown in FIG. 3, aberrations in which both the incident surface and the outgoing surface are formed in an arcuate surface. () Shows distortion. Comparing FIG. 3 with FIG. 4, the one shown in FIG. 4 has a larger spherical aberration as the relative lens height increases, but the one shown in FIG. However, it can be seen that the spherical aberration is reduced regardless of. As can be seen, the entrance surface 2 and the exit surface 3
Is formed in a non-circular shape, spherical aberration can be kept constant regardless of the lens height position as compared with the case where both the entrance surface and the exit surface are formed in an arc surface, and therefore, The imaging performance of the imaging element and the imaging element array can be improved. The above effects can be obtained by forming the incident surface 2 and the exit surface 3 not only in a non-arc shape but also in an anamorphic lens surface such as a toric lens.
【００１９】また、上述のように、上記入射面２と上記
出射面３を同一の非円弧形状に形成すると共に、２つの
全反射面４からなるルーフプリズムを用いて各結像素子
を配列方向に正立等倍系にすることにより、図３に示す
ように、各結像素子の歪曲収差をゼロにすることがで
き、各結像素子および結像素子アレイの結像性能をより
向上させることができる。As described above, the entrance surface 2 and the exit surface 3 are formed in the same non-circular arc shape, and the respective imaging elements are arranged in the direction of arrangement using the roof prism composed of the two total reflection surfaces 4. By using an erecting equal-magnification system, the distortion of each imaging element can be made zero as shown in FIG. 3, and the imaging performance of each imaging element and the imaging element array is further improved. be able to.
【００２０】次に、入射面と出射面が非円弧形状に形成
された場合におけるビームスポット径と、入射面と出射
面が円弧形状に形成された場合におけるビームスポット
径とを比較してみる。比較するビームスポット径は、図
５に示すように、結像素子を配列方向に１．８ｍｍピッ
チで複数個配列した結像素子アレイ５のビームスポット
径（１／ｅ2径）であり、物体高さＨは、Ｈ＝０．０と
Ｈ＝０．９の２箇所である。また、図５には示していな
いが、各開口が結像素子アレイの配列方向の幅を１．４
ｍｍ、配列方向と直交する方向の幅を１．６ｍｍとした
矩形形状に形成された開口アレイを入射面の直前に配置
している。また、発光素子アレイ６は、６００ｄｐｉの
ＬＥＤアレイを想定し、２０μｍ×２０μｍの面状の完
全拡散光源としている。以下、このときのビームスポッ
ト径のデータを示す。 （配列方向） （直交方向） Ｈ＝０．０ Ｈ＝０．９ Ｈ＝０．０ Ｈ＝０．９ （非円弧形状） ３３μｍ ３３μｍ ３５μｍ ３５μｍ （円弧形状） ５５μｍ ５２μｍ ６３μｍ ６４μｍNext, a comparison will be made between the beam spot diameter when the entrance surface and the exit surface are formed in a non-arc shape and the beam spot diameter when the entrance surface and the exit surface are formed in an arc shape. The beam spot diameter to be compared is the beam spot diameter (1 / e 2 diameter) of the imaging element array 5 in which a plurality of imaging elements are arranged at a pitch of 1.8 mm in the arrangement direction as shown in FIG. There are two heights H, H = 0.0 and H = 0.9. Although not shown in FIG. 5, each opening has a width of 1.4 in the arrangement direction of the imaging element array.
An aperture array formed in a rectangular shape having a width of 1.6 mm in a direction perpendicular to the arrangement direction is arranged immediately in front of the incident surface. The light emitting element array 6 is assumed to be a 600 dpi LED array, and is a 20 μm × 20 μm planar perfect diffusion light source. Hereinafter, data on the beam spot diameter at this time will be shown. (Arrangement direction) (Orthogonal direction) H = 0.0 H = 0.9 H = 0.0 H = 0.9 (Non-arc shape) 33 μm 33 μm 35 μm 35 μm (Arc shape) 55 μm 52 μm 63 μm 64 μm
【００２１】上記データに示すように、入射面と出射面
が円弧形状に形成された場合におけるビームスポット径
は、アレイ配列方向と、アレイ配列方向に対して直交す
る方向の双方において、物体高さＨ間（Ｈ＝０．０〜
０．９）で、特に配列方向において若干のばらつきが生
じているといえる。これに対して、入射面と出射面が非
円弧形状に形成された場合におけるビームスポット径
は、アレイ配列方向と、アレイ配列方向に対して直交す
る方向の双方において、物体高さＨ間（Ｈ＝０．０〜
０．９）でばらつきがなく、安定した光スポットが実現
されている。As shown in the above data, the beam spot diameter when the entrance surface and the exit surface are formed in an arc shape is determined by the object height in both the array arrangement direction and the direction orthogonal to the array arrangement direction. H interval (H = 0.0 ~
0.9), it can be said that there is a slight variation especially in the arrangement direction. On the other hand, the beam spot diameter in the case where the entrance surface and the exit surface are formed in a non-circular shape is the distance between the object heights H (H) in both the array arrangement direction and the direction orthogonal to the array arrangement direction. = 0.0-
0.9) and a stable light spot without variation was realized.
【００２２】また、入射面と出射面が円弧形状に形成さ
れた場合は、アレイ配列方向のビームスポット径と、ア
レイ配列方向に対して直交する方向のビームスポット径
との差が大きいが、入射面と出射面が非円弧形状に形成
された場合は、アレイ配列方向のビームスポット径と、
アレイ配列方向に対して直交する方向のビームスポット
径との差が小さく、良好な光スポットが実現されてい
る。When the entrance surface and the exit surface are formed in an arc shape, the difference between the beam spot diameter in the array arrangement direction and the beam spot diameter in the direction orthogonal to the array arrangement direction is large. When the surface and the emission surface are formed in a non-arc shape, the beam spot diameter in the array arrangement direction,
The difference from the beam spot diameter in the direction orthogonal to the array arrangement direction is small, and a good light spot is realized.
【００２３】入射面と出射面が非円弧形状に形成された
場合におけるビームスポット径は、入射面と出射面が円
弧形状に形成された場合におけるビームスポット径に比
べて、アレイ配列方向と、アレイ配列方向に対して直交
する方向の双方において、略半分近く小さいといえる。The beam spot diameter when the incident surface and the outgoing surface are formed in a non-arc shape is smaller than the beam spot diameter when the incident surface and the outgoing surface are formed in an arc shape. In both directions perpendicular to the arrangement direction, it can be said that the size is almost half as small.
【００２４】このように、入射面と出射面を非円弧形状
にすることにより、入射面と出射面が円弧面に形成され
たものに比べて、ビームスポット径のばらつきを低減さ
せることができる。特に、アレイ配列方向における物体
高さＨ間でビームスポット径にばらつきが生じてしまう
と、画像上に縦スジが発生してしまうが、入射面と出射
面を非円弧形状にしてビームスポット径のばらつきを低
減させることにより、上記縦スジを防止することがで
き、各結像素子および結像素子アレイの結像性能を向上
させることができる。As described above, by making the incident surface and the outgoing surface non-arc-shaped, it is possible to reduce the variation in the beam spot diameter as compared with the case where the incident surface and the outgoing surface are formed in an arcuate surface. In particular, if the beam spot diameter varies between the object heights H in the array arrangement direction, vertical streaks will occur on the image. By reducing the variation, the vertical streak can be prevented, and the imaging performance of each imaging element and the imaging element array can be improved.
【００２５】また、入射面と出射面を非円弧形状にする
ことにより、入射面と出射面が円弧面に形成されたもの
に比べて、ビームスポット径を大幅に小さくすることが
できる。近年、書込光学系の分野においては、装置の高
密度化に伴って、ビームスポット径の小径化が進んでき
ており、小径でかつ安定した光スポットが要求されてい
るが、入射面と出射面を非円弧形状にしてビームスポッ
ト径を小さくすることにより、上記要求に対しても対応
することができ、もって、各結像素子および結像素子ア
レイの結像性能を向上させることができる。Further, by making the incident surface and the outgoing surface non-circular, the beam spot diameter can be greatly reduced as compared with the case where the incident surface and the outgoing surface are formed in an arcuate surface. In recent years, in the field of the writing optical system, the beam spot diameter has been reduced with the increase in the density of the apparatus, and a small and stable light spot is required. By making the surface non-circular in shape and reducing the beam spot diameter, it is possible to meet the above-mentioned demands, and thus it is possible to improve the imaging performance of each imaging element and the imaging element array.
【００２６】上記結像素子アレイ１は、図６に示すよう
に、発光素子アレイ７の発光素子から出射された光束の
入射光軸と、感光体８の被走査面に出射される光束の出
射光軸とがなす角度を９０度にすることができる。As shown in FIG. 6, the imaging element array 1 has an incident optical axis of a light beam emitted from the light emitting elements of the light emitting element array 7 and an output light beam emitted to the surface to be scanned of the photosensitive member 8. The angle formed by the light emitting axis can be 90 degrees.
【００２７】また、上記結像素子アレイ１は、図７に示
すように、発光素子アレイ７の発光素子から出射された
光束の入射光軸と、感光体８の被走査面に出射される光
束の出射光軸とがなす角度を９０度以上にすることがで
きる。また、入射光軸と出射光軸とがなす角度、すなわ
ち光路分離角度を９０度以上にすることにより、光路分
離に対する自由度を広くすることができる。特に、結像
素子アレイ１を発光素子アレイ７と組み合わせて光プリ
ントヘッドとし、これを画像出力装置に組み込んだ場合
に、光プリントヘッドと感光体８との位置的干渉や、感
光体８の周囲に配置される他のユニットとの位置的干渉
を回避することができるため、装置の高密度化を図るこ
とができる。As shown in FIG. 7, the imaging element array 1 has an incident optical axis of a light beam emitted from the light emitting element of the light emitting element array 7 and a light beam emitted to the surface to be scanned of the photosensitive member 8. Can be made 90 degrees or more. Further, by setting the angle between the incident optical axis and the output optical axis, that is, the optical path separation angle to 90 degrees or more, the degree of freedom for optical path separation can be increased. In particular, when the imaging element array 1 is combined with the light emitting element array 7 to form an optical print head, and this is incorporated in an image output device, positional interference between the optical print head and the photoconductor 8 and the periphery of the photoconductor 8 Since it is possible to avoid positional interference with other units disposed in the device, the density of the device can be increased.
【００２８】また、上記結像素子アレイは、光プリント
ヘッドの結像素子アレイとして利用することもできる。
すなわち、上記結像素子アレイと、発光素子アレイとを
有し、この結像素子アレイが、発光素子アレイを構成す
る各発光素子からの光束を感光体面上に光スポットとし
て形成する光プリントヘッドとすることができる。The above-mentioned imaging element array can be used as an imaging element array of an optical print head.
That is, an optical print head having the imaging element array and the light emitting element array, wherein the imaging element array forms a light flux from each light emitting element constituting the light emitting element array as a light spot on a photoconductor surface. can do.
【００２９】また、前述のように、各結像素子を配列方
向に正立等倍系にすることにより、一つの発光素子から
の光束は、この発光素子に対向した結像素子を中心にし
て複数の結像素子を介して同一の結像点に集光する。す
なわち、各発光素子からの光束は、結像素子アレイを構
成する各結像素子のうち、少なくとも２つ以上の結像素
子を介して被走査面上に集光する。従って、一つの発光
素子からの光束が、この発光素子に対向した結像素子の
みを介して被走査面上に集光する構成の結像素子アレイ
のように遮蔽板を用いる光学系に比べて、より明るい光
学系を得ることができ、各結像素子および結像素子アレ
イの結像性能を向上させることができる。また、この場
合において、入射面と出射面が非円弧形状に形成されて
いることにより、前述のように各結像素子および結像素
子アレイの結像性能をより向上させることができるた
め、より広い開口を複数有する開口アレイを用いること
ができ、より明るい結像系を得ることができ、各結像素
子および結像素子アレイの結像性能を向上させることが
できる。Further, as described above, by arranging each imaging element in an erecting equal-magnification system in the arrangement direction, a light beam from one light emitting element is focused on the imaging element facing this light emitting element. Light is condensed on the same image point through a plurality of image elements. That is, the light flux from each light emitting element is condensed on the surface to be scanned via at least two or more imaging elements among the imaging elements constituting the imaging element array. Therefore, compared with an optical system using a shielding plate such as an imaging element array having a configuration in which a light beam from one light emitting element is focused on the surface to be scanned only through the imaging element facing this light emitting element. A brighter optical system can be obtained, and the imaging performance of each imaging element and the imaging element array can be improved. Further, in this case, since the entrance surface and the exit surface are formed in a non-arc shape, the imaging performance of each imaging element and the imaging element array can be further improved as described above. An aperture array having a plurality of wide apertures can be used, a brighter imaging system can be obtained, and the imaging performance of each imaging element and the imaging element array can be improved.
【００３０】前述のように、発光素子アレイと結像素子
アレイの間、結像素子アレイと被走査面の間のうち、少
なくとも一方の間に、結像素子アレイの配列ピッチに対
応するように、フレア光を除去するための開口アレイが
設けることができる。従来においては、結像素子のつな
ぎ目に切欠溝を形成したり、結像素子のつなぎ目に遮光
部材を挟んだりすることによりフレア光を除去してい
る。しかしながら、結像素子のつなぎ目に切欠溝を形成
する場合、切欠溝が形成された部分の肉厚が非常に薄く
なるため、強度が弱くなり取り扱いが困難である。ま
た、射出成形のような成形法で結像素子を製造する場合
には、樹脂が通りにくいため加工が困難である。さら
に、切欠溝が形成された形状では金駒加工も非常に困難
である。一方、結像素子のつなぎ目に遮光部材を挟む場
合、個々の結像素子をつなぎ合わせて結像素子アレイを
製造するのは可能であるが、一体成形によって製造する
のは非常に困難である。従って、結像素子の加工性を悪
くせず、良好なビーム整形を得るためには、上述のよう
に開口アレイを設けるのがよい。なお、開口アレイの各
開口は、光量をより大きく得るために配列方向に対して
直交する方向に大きく形成する方が望ましい。前述のよ
うに、例えば、結像素子アレイの配列方向の幅を１．４
ｍｍ、上記配列方向と直交する方向の幅を１．６ｍｍと
した矩形形状に形成するができる。As described above, at least one of between the light-emitting element array and the imaging element array or between the imaging element array and the surface to be scanned, so as to correspond to the arrangement pitch of the imaging element array. An aperture array for removing flare light can be provided. In the related art, flare light is removed by forming a cutout groove at a joint between imaging elements or by sandwiching a light blocking member at a joint between imaging elements. However, when a notch groove is formed at the joint of the imaging elements, the thickness of the portion where the notch groove is formed becomes extremely thin, so that the strength is weak and handling is difficult. Further, when an imaging element is manufactured by a molding method such as injection molding, it is difficult to process the resin because the resin is difficult to pass through. Further, it is very difficult to process the gold piece in the shape in which the notched groove is formed. On the other hand, when a light-blocking member is sandwiched between the image forming elements, it is possible to manufacture the image forming element array by connecting the individual image forming elements, but it is very difficult to manufacture the image forming element array by integral molding. Therefore, in order to obtain good beam shaping without deteriorating the workability of the imaging element, it is preferable to provide the aperture array as described above. It is preferable that each opening of the opening array be formed large in a direction orthogonal to the arrangement direction in order to obtain a larger amount of light. As described above, for example, the width of the imaging element array in the arrangement direction is set to 1.4.
mm and a width of 1.6 mm in a direction perpendicular to the arrangement direction can be formed in a rectangular shape.
【００３１】また、上記光プリントヘッドにおいて、ビ
ームスポット径を発光素子ピッチよりも小さくすること
ができる。前述のように、書込光学系の分野において
は、装置の高密度化に伴って、ビームスポット径の小径
化が進んできており、小径でかつ安定した光スポットが
要求されている。これは、ビームスポット径を小さくす
ることにより、良好な画像を得ることができるからであ
る。周知の通り、電子写真プロセスにおいては、光スポ
ットにより感光体上に潜像を形成し（露光）、トナーを
付着させ（現像）、そのトナー像を転写紙に転写し、圧
力や熱によって転写紙に定着させることにより画像を形
成しているが、上記現像、転写、定着工程を施すことに
よってトナー像が広がってしまうため、感光体上におけ
る光スポットよりも、画像上のトナー像の方が大きくな
ってしまう。従って、ビームスポット径を発光素子ピッ
チよりも小さくすることにより、画像上のトナー像を発
光素子のピッチに近い像に形成することができる。例え
ば、発光素子アレイとして書込密度が６００ｄｐｉのＬ
ＥＤアレイを用いる場合、このＬＥＤアレイのピッチ
は、２５．４／６００×１０００＝４２．３μｍである
ため、ビームスポット径をこれよりも小さく設定すれ
ば、画像上のトナー像を発光素子のピッチに近い像に形
成することができる。Further, in the above optical print head, the beam spot diameter can be made smaller than the light emitting element pitch. As described above, in the field of the writing optical system, the beam spot diameter has been reduced with the increase in the density of the apparatus, and a small and stable light spot has been required. This is because a good image can be obtained by reducing the beam spot diameter. As is well known, in an electrophotographic process, a latent image is formed on a photoreceptor by a light spot (exposure), a toner is attached (development), the toner image is transferred to a transfer paper, and pressure and heat are applied to the transfer paper. The toner image on the image is larger than the light spot on the photoconductor because the toner image is spread by performing the above-described development, transfer, and fixing steps. turn into. Therefore, by making the beam spot diameter smaller than the light emitting element pitch, a toner image on an image can be formed into an image close to the light emitting element pitch. For example, as a light emitting element array, an L with a writing density of 600 dpi
When an ED array is used, the pitch of the LED array is 25.4 / 600 × 1000 = 42.3 μm. Therefore, if the beam spot diameter is set smaller than this, the pitch of the toner image on the image is changed to the pitch of the light emitting elements. Image can be formed.
【００３２】また、本発明にかかる結像素子アレイは、
図１に示すようなルーフプリズムレンズアレイ（ＲＰＬ
Ａ）に限らず、図８に示すようなルーフプリズムレンズ
アレイ１０にも適用可能である。なお、図８に示す符号
１１は、発光素子アレイを示し、符号１２は、感光体面
上を示している。Further, the imaging element array according to the present invention comprises:
A roof prism lens array (RPL) as shown in FIG.
The present invention is not limited to A) and can be applied to a roof prism lens array 10 as shown in FIG. In addition, the code | symbol 11 shown in FIG. 8 shows the light emitting element array, and the code | symbol 12 has shown on the photoreceptor surface.
【００３３】[0033]
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、等価な結
像素子を複数個一体的に配列した結像素子アレイであっ
て、上記各結像素子は、入射側に位置する入射面と、出
射側に位置する出射面と、入射面からの光束を出射側に
導くための２つの全反射面とを有し、上記入射面と出射
面は非円弧形状であるため、各結像素子および結像素子
アレイの結像性能を向上させることができる。According to the first aspect of the present invention, there is provided an imaging element array in which a plurality of equivalent imaging elements are integrally arranged, wherein each of the imaging elements is an incident surface located on an incident side. And an exit surface located on the exit side, and two total reflection surfaces for guiding the luminous flux from the entrance surface to the exit side. Since the entrance surface and the exit surface are non-circular, each image element The imaging performance of the element and the imaging element array can be improved.
【００３４】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の発明において、上記入射面と上記出射面は同一の非
円弧形状であり、各結像素子は配列方向に正立等倍系で
あるため、各結像素子の歪曲収差をゼロにすることがで
き、各結像素子および結像素子アレイの結像性能をより
向上させることができる。According to the second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the entrance surface and the exit surface have the same non-circular arc shape, and each imaging element is an erecting equal-magnification system in the arrangement direction. Therefore, the distortion of each imaging element can be reduced to zero, and the imaging performance of each imaging element and the imaging element array can be further improved.
【００３５】請求項３記載の発明によれば、請求項１ま
たは２記載の発明において、入射光軸と出射光軸とがな
す角度は、９０度以上であるため、光路分離に対する自
由度を広くすることができる。According to the third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the angle between the incident optical axis and the outgoing optical axis is 90 degrees or more, so that the degree of freedom with respect to optical path separation is widened. can do.
【００３６】請求項５記載の発明によれば、請求項４記
載の発明において、より明るい光学系を得ることがで
き、各結像素子および結像素子アレイの結像性能を向上
させることができる。According to the fifth aspect, in the fourth aspect, a brighter optical system can be obtained, and the imaging performance of each imaging element and the imaging element array can be improved. .
【００３７】請求項６記載の発明によれば、請求項５記
載の発明において、発光素子アレイと結像素子アレイの
間、結像素子アレイと被走査面の間のうち、少なくとも
一方の間に、結像素子アレイの配列ピッチに対応するよ
うに開口アレイが設けられているため、結像素子の加工
性を悪くせず、良好なビーム整形を得ることができる。According to a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect of the present invention, at least one of between the light emitting element array and the imaging element array or between the imaging element array and the surface to be scanned. Since the aperture array is provided so as to correspond to the arrangement pitch of the imaging element array, good beam shaping can be obtained without deteriorating the workability of the imaging element.
【００３８】請求項７記載の発明によれば、請求項６記
載の発明において、ビームスポット径は、発光素子ピッ
チよりも小さいため、画像上のトナー像を発光素子のピ
ッチに近い像に形成することができる。According to the invention of claim 7, in the invention of claim 6, since the beam spot diameter is smaller than the pitch of the light emitting elements, the toner image on the image is formed into an image close to the pitch of the light emitting elements. be able to.
【図１】本発明の実施の形態を示す側面図である。FIG. 1 is a side view showing an embodiment of the present invention.
【図２】上記実施の形態における結像素子アレイの等価
光学系図である。FIG. 2 is an equivalent optical system diagram of the imaging element array in the embodiment.
【図３】上記実施の形態における（ａ）は球面収差図、
（ｂ）は歪曲収差図である。FIG. 3A is a spherical aberration diagram in the above embodiment,
(B) is a distortion diagram.
【図４】上記実施の形態に対する比較例の（ａ）は球面
収差図、（ｂ）は歪曲収差図である。FIGS. 4A and 4B are spherical aberration diagrams and distortion aberration diagrams of a comparative example with respect to the above embodiment.
【図５】入射面と出射面が非円弧形状に形成された場合
におけるビームスポット径と、入射面と出射面が円弧形
状に形成された場合におけるビームスポット径とを比較
するための結像素子アレイを示す光学配置図である。FIG. 5 is an imaging element for comparing a beam spot diameter when the entrance surface and the exit surface are formed in a non-arc shape with a beam spot diameter when the entrance surface and the exit surface are formed in an arc shape. FIG. 3 is an optical layout diagram showing an array.
【図６】本発明にかかるプリントヘッドの実施の形態を
示す光学配置図である。FIG. 6 is an optical layout diagram showing an embodiment of a print head according to the present invention.
【図７】本発明にかかるプリントヘッドの別の実施の形
態を示す光学配置図である。FIG. 7 is an optical layout diagram showing another embodiment of the print head according to the present invention.
【図８】同上実施の形態を示す斜視図である。FIG. 8 is a perspective view showing the embodiment.
１ ルーフプリズムレンズアレイ ２ 入射面 ３ 出射面 ４ 全反射面 ５ 結像素子アレイ ６ 発光素子アレイ ７ 発光素子アレイ ８ 感光体 １０ ルーフプリズムレンズアレイ １１ 発光素子アレイ １２ 感光体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Roof prism lens array 2 Incident surface 3 Emission surface 4 Total reflection surface 5 Imaging element array 6 Light emitting element array 7 Light emitting element array 8 Photoconductor 10 Roof prism lens array 11 Light emitting element array 12 Photoconductor
Claims (7)
た結像素子アレイであって、 上記各結像素子は、入射側に位置する入射面と、出射側
に位置する出射面と、入射面からの光束を出射側に導く
ための２つの全反射面とを有し、上記入射面と出射面は
非円弧形状であることを特徴とする結像素子アレイ。1. An imaging element array in which a plurality of equivalent imaging elements are integrally arranged, wherein each of said imaging elements has an incident surface located on an incident side and an exit surface located on an exit side. An imaging element array having two total reflection surfaces for guiding a light beam from the incident surface to the emission side, wherein the incidence surface and the emission surface are non-circular.
形状であり、各結像素子は配列方向に正立等倍系である
ことを特徴とする請求項１記載の結像素子アレイ。2. The imaging element array according to claim 1, wherein the entrance surface and the exit surface have the same non-circular arc shape, and each imaging element is an erecting unit-size system in the arrangement direction. .
０度以上であることを特徴とする請求項１または２記載
の結像素子アレイ。3. The angle formed between the input optical axis and the output optical axis is 9
The imaging element array according to claim 1, wherein the angle is 0 ° or more.
アレイと、 発光素子アレイとを有してなり、 上記結像素子アレイは、上記発光素子アレイを構成する
各発光素子からの光束を被走査面上に光スポットとして
形成することを特徴とする光プリントヘッド。4. An imaging element array according to claim 1, 2 or 3, and a light-emitting element array, wherein the imaging element array is provided from each of the light-emitting elements constituting the light-emitting element array. An optical print head, wherein a light beam is formed as a light spot on a surface to be scanned.
イを構成する各結像素子のうち、少なくとも２つ以上の
結像素子を介して被走査面上に集光することを特徴とす
る請求項４記載の光プリントヘッド。5. A light beam from each light emitting element is condensed on a surface to be scanned via at least two or more imaging elements among the imaging elements constituting an imaging element array. The optical print head according to claim 4, wherein
結像素子アレイと被走査面の間のうち、少なくとも一方
の間に、結像素子アレイの配列ピッチに対応するように
開口アレイが設けられていることを特徴とする請求項５
記載の光プリントヘッド。6. A method according to claim 1, wherein the light emitting element array and the imaging element array are
6. An aperture array is provided between at least one of the imaging element array and the surface to be scanned so as to correspond to an arrangement pitch of the imaging element array.
An optical printhead as described.
りも小さいことを特徴とする請求項６記載の光プリント
ヘッド。7. The optical print head according to claim 6, wherein the beam spot diameter is smaller than the light emitting element pitch.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28229598A JP2000108403A (en) | 1998-10-05 | 1998-10-05 | Imaging element array and optical print head employing it |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28229598A JP2000108403A (en) | 1998-10-05 | 1998-10-05 | Imaging element array and optical print head employing it |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000108403A true JP2000108403A (en) | 2000-04-18 |
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| JP28229598A Pending JP2000108403A (en) | 1998-10-05 | 1998-10-05 | Imaging element array and optical print head employing it |
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| JP (1) | JP2000108403A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9174459B2 (en) | 2013-03-13 | 2015-11-03 | Ricoh Company, Ltd. | Imaging system, writing head, and image forming apparatus |
| US9482982B2 (en) | 2012-07-20 | 2016-11-01 | Ricoh Company, Ltd. | Imaging system, print head, image forming apparatus, and image scanner |
-
1998
- 1998-10-05 JP JP28229598A patent/JP2000108403A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9482982B2 (en) | 2012-07-20 | 2016-11-01 | Ricoh Company, Ltd. | Imaging system, print head, image forming apparatus, and image scanner |
| US9174459B2 (en) | 2013-03-13 | 2015-11-03 | Ricoh Company, Ltd. | Imaging system, writing head, and image forming apparatus |
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