JPS60254018A

JPS60254018A - 光学装置

Info

Publication number: JPS60254018A
Application number: JP8479585A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Iguchi; 敏之井口
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1985-04-19
Filing date: 1985-04-19
Publication date: 1985-12-14

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
に並べてプ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
レンズを列状に並ベたもので、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）を必檎とす
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、プレイの製作も各素
子を組立てて行なうため、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使用し
た同期移動型の光学装置が提供される。

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１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
アレイを使用した同期移動型の光学結像装置を提供する
ことにある。

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、側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ｂ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Ｌ（
を長くしても、レンズ１１からプリズム１２までの距離
Ｌｚ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短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、その性質上、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１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
ンの多い領域で功像の重複、さらにつなぎ部分の位置ず
れによる性能低下（θ中２０″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２１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ｙに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、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１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、この発明の実施例である同期移動型の電子
写真複写機の概略図である。感光体としては、エレクト
ロファックス紙が使用さ１れる。原稿８１は、原稿台ガ
ラス８２の上に載せられ、原稿台ガラス８２は右方向に
往動し、左方向に復動する。原稿台８２の下方には、露
光ランプ８３、反対ミラー８４、プリズムレンズアレイ
８５が、それぞれ定められた位置に配置されている。感
光紙８６は、搬送口−ラ−８７，８８，８９，９０によ
って左方向に搬送され、その間に、コロナ帯電器９１に
よる帯電、上記の光学系による露光、現像装置９２によ
る湿式現像が行なわれる。

原稿８１からの反射光の光軸と原稿台ガラス８２とがな
す原稿台ガラス往動方向手前側の角度θと、プリズムレ
ンズアレイ８５からの出射光の光軸と感光紙８６とがな
す感光紙移動方向手前側の角度Ｏとはそれぞれ等しい。

この実施例における複写機は直接式なので、光学系に挿
入するミラーは奇数の１枚であるが、転写式にする場合
には、ミラーを偶数枚膜ければよい。原稿台ガラス８２
と同期をとって移動する感光紙８６の表面が、帯電器９
１によって所定極性に帯電されるとそこにアレイ８５を
含む光学系を通して原稿８１の光像が順次投影されて静
電潜像が形成され、これが現像装置９２によって現像さ
れ、感光紙が乾燥されて現像画像の定着が行なわれる。

【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
示す同期移動型の電子写真複写機の概略図である。２１・・・・レンズ、２２・・・・プリズム、２３・・
・・遮蔽板、２４・・・・追加のレンズ、８１・・・・
原稿、８５．・・・・プリズムレンズアレイ、８６・・
・・感光体。代理人樺　山　庁−９酬、

Claims

【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を、移動する原稿と感
光体との間に固定的に配置し、上記原稿の像を上記感光
体に結像させる光学装置。