JPS6132048A - 画像形成装置 - 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】 （技術分野） 本発明は、屈折率分布型結像素子の一列アレイを用いた
画像形成装置に関するものであり、特に複写装置、ファ
クシミリ等の事務機に好適な装置に閤するものである。

（従来技術） 従来より複写装−、ファクシミリ７等の事務機光学系に
於いては、結像光学系として単一の球面レンズ系に代え
て、セルフォック（商品名）のアレイ如き正文等倍の複
眼光学系を用いることにより、装置のコンパクト化を計
っている。

斯様な、屈折率分布型、いわゆるラジアルインデックス
分布型の結像素子をアレイ状に配する場合、像面上での
光量むらを除去する為に１例えば実公昭５９−９２３０
号に示される如く、屈折率分布型結像素子アレイを２列
、千鳥状に近接並設することが行なわれてｈる。然しな
がら、複数列のアレイを用いることは、結像素子の数が
多くなる為に高価になり、更には配列上の精度も非常に
高いものが必要とされ製造上も困難である。

そこで、従来よ抄、屈折率分布型の結像素子を複数個、
−列に並べて、正文等倍の結像光学系を作成することが
望まれており、例えば「光学Ｊ　ＶＯＬ　１０．Ｎｏ、
２．１１１頁、１９８１年４月刊行には、斯様な結像光
学系を用いた場合の、光量むら等の研究報告が成されて
いる。しかしながら、この研究報告を含め従来開示され
ている一列状に屈折率分布型光学素子を配した構成の結
像光学系は、研究の域を過ぎず、実用化へは程遠いもの
であった。例えば、斯様な結像光学系は実用化に際して
は、光量むらの外にも、−列で形成すると、光量が不足
すると言った様な問題点もあるからである。

（目的と構成概要） 不発明の目的は、光量むらを除去し、且つ、像面上で充
分な光量が得られる様な、屈折率分布型結像素子の一列
アレイを有する画像形成装置を提供することＫある。

不発明の更なる目的は、収差の発生が少なく、且つ製造
の容易な屈折率分布型結像素子アレイを有する画像形成
装置を提供することにある。

不発明に係る結像光学系に於いては、結像光学系を形成
する屈折率分布型の結像素子の開口角を９°以上、及び
感光面上での像の重な抄度ＭをＭ　＝、’　２．７５　
＋〇、５χとすることにより、上記目的を達成せんとす
るものである。ここで像の賞なり度ＭＦｉ、前記結像素
子の有口径をＤ１視野半径を恥とするとＭ　＝　ＸＯ／
ｌ）　で表わされるものである。又、χは０以上の整数
値である。

更に不発明では、上記Ｍを実質的に一定にする為に結像
素子の長さが調整されるが、その長さに応じてＭ稿、感
光面間の距離と、結像素子アレイの位置とが調節される
。

（実施例） 第１図は、屈折率分布型の結像素子を説明する図である
。第１図に於いてＩＦｉ屈折率分布型の結像素子で、該
素子は光軸００′を中心にして、光軸と垂直な方向に屈
折率が放物線的に減少する分布を有している。２は物体
面（原稿面）、３は結像面（感光面）で、前記結像素子
１１Ｃ関して光学的に共役な位置に設けられ、且っ等倍
の結像関係に配されている。２は結像素子１の光軸方向
の長さ、Ｄｉｊ同じく有効径、ノ０は結像素子１と物体
面２或いは結像素子１と結像面３との間隔である。光線
４は、結像素子１によって結像面３上に結像される物体
面からの最大画角θの入射光線を示しておシ、この光線
が結像面３と交わる光軸からの高さ、即ち視野半径を為
で示している。前記角度θを光学素子の開口角と呼ぶ。

第２図は前記結像素子１が一列に並べられた時の、結像
面上での光量分布の様子を示す図である。第２図に示す
如く、各結像素子１からの光束は、結働面上で重畳され
て結像されるが、この重なり度Ｍは、 ”−ｘＯ／Ｄ で表わされる。又、各光束が多数重なり合わされて結像
することにより光量むらを生じるものであるが、最も明
るい部分の光量をｌ　ｍａ！　、最も暗い部分の光量を
ｌ　ｍｉｎとすると、光量むらΔＩは、 　　ｍａｘ として表わされる。

この屈折率分布型の結像素子を一列に配した時の光量む
らΔＩと像の重なり度ＭＯ関係は知られており、その関
係を第３図に示す。第３図は、縦軸に光量むらΔＩ、横
軸に重なり度Ｍを取つ几ものであり、第３図より明らか
な様に、重なり度ＭをＭ　＝　２．７５　＋〇、５χの
近傍に選択することにより、光量むらを充分小さく押さ
えることが出来る。但しχは０以上の整数である。

然しながら、好ましくＦｉＭ＝２．７５　、３．２５の
近傍が望ま′しい。これはＭがこれ以上大きな値を取っ
ても、光量むらΔ夏がそれ程小さくならないこと、更に
はＭが大きくなると言うことは、前記入射角θの値が大
きくなり、従って同じ長さ２１同じ有効径りの結像素子
で結像させる為には、入射光束を急激に曲げる必要があ
り、従って収差が発生しやすくなる。更には、結像素子
に急勾配の屈折率分布を施こさなければならなく、製造
上も困難であるからである。更に、Ｍが大きくなれば、
解像力も多少劣化する為に、Ｍ＝Ｊ７５　’、　３．２
５近傍の値が望ましいのである。同、重なり度Ｍと解像
力との関係を第４図に示す。第４図は波長５８０　ｎｍ
、開口角１１°の場合のＱ　Ｔ、　Ｆの値を表わすもの
で、縦軸にＭ、Ｔ、？　。

横軸に重なり度Ｍを示す。第４図から明らかな様に、Ｍ
Ｔ、Ｆｉ；ｊ重なり度Ｍが増すに従って、徐々に低下す
ることが分る。

次に開口角θについて述べる。通常、この種の結像光学
系を事務機、特に複写機に使用するに際しては、一般レ
ンズ系で言うＦＩＩＥは５程度は最低必要である。屈折
率分布型結像素子である、この種の光伝送素子の明るさ
を、上述のＦ値と等測的に表わす次惑により、開口角θ
Ｏ条件が求まる。

この式よシ上記重なり度Ｍに於いて、開口角θは少なく
とも９°以上である必要がある。重なり度ＭをＭ＝２．
７５　、　Ｆ＝４．５として計算すると開口角Ｏは１０
．２°、　Ｍ＝　３．２５　、　Ｆ：４．５として計算
すると開口°角θは１１．１°となる。又、開口角θが
大きすぎ兄と、被写体深度が浅くなり、僅かなずれで電
像面上の儂が埋けてしまう。

従って、上述した重なシ度Ｍを考慮して開口角０の値は
、望ましくは９°二〇≦１３°の間に設定するのが良い
。

第５図は不発明に係る結像光学系を複写装置に適用した
一例を示す概略斜視図である。第５図に於いて、１１は
複写されるべき原稿、１２は複写原稿を載置支持した原
稿台で原稿走査の為に矢印ム１の方向に移動する。、１
３は照明手段で、棒状光源と反射笠より形成されており
、原稿面をスリット状に照明する。１４＃′ｉ前記正立
等倍の結像光学系、１５は電子写真感光ドラムである。

結像光学系１４は照明手段１３でスリット状に照明され
た原稿１１の正立等倍像を感光ドラム１５面上に形成す
る。感光ドラム１５の回転と原稿台１２の移動は同期し
て行なわれ、感光ドラム１５面上に原稿１１の像が形成
される。感光ドラム面上に形成された像は、周知の電子
写真プロセス（不図示）により顕画化される。

不発明では、上述した如く、重なり度Ｍと、開口角を適
切な値に設定することＫより、屈折率分布型の結像素子
が一列に配された結像光学系であっても、良好なる結像
特性を得ているものであるが、この重なり度Ｍを一定値
に保つ為には、次式で表わされる関係式より、 光学素子の屈折率分布定数Ａの変動（ばらりき）を素子
の長さ２で調整することにより、’を一定の値に保つこ
とが出来る。この重カリ度ＭＯ値を一定に保つ為に素子
の長さ２を利用することにより、複写装置の分野では、
従来の調整法とは異なる調整を要する。即ち、屈折率分
布型の結像素子アレイを用いた従来の複写装置では、原
稿面と感光体とを光学的に共役な関係に保つ為の調整法
としては、既に設定された原稿面と感光体との距離を変
化させることなく、光学素子の長さ２を変化させて調整
するものであった。従って、斯様な調整法では、重なり
度Ｍを一定に保つことは不可能である。不願では、光学
素子の長さ２は上述した如Ｘ重な９度Ｍを一定ＯｒＬに
保つ為にのみ利用するのであり、物像間を光学的に共役
に保つ調整は、光路長を機械的Ｋ１１ｌ整することによ
プ行なう。斯様な調整によシ、解像度の低下が問題とな
ることはない。

以下その調整手段について説明する。

第６図は一列結像素子アレイ１４の物像間距離りの変動
量がΔＬとしたときの、物像間距離の調整を模式的に示
したものである。−列結像素子アレイ１４の物像間距離
がＬ′になった場合（Ｌ（Ｌ’）には、原稿載量台２の
上面、即ち原稿面１６を△Ｌ、＝Ｌ’−Ｌだけ光軸方向
に移動さΔＬ せ、同時に、結停素子アレイ１４をＴだけ台２と同じ方
向に移動させることにより、正立等倍の共役関係が保証
され、解像力低下は微小に押えられる。上述の例におい
ては、原稿載置台１２を移動させたが当然相対関係にあ
る感光体５を移動させる方法による物像間距離の調整も
可能である。またＬ　）　Ｌ’の場合も前述と同様の考
え方により調整することができる。

次に、前述の調整がより容易に行えるように、原稿載置
台と、結像素子アレイの移動距離を一定の比率で移動で
きる機構を設けた画像形成装置に関し以下に述べる。

第７図に不発明の一実施例の原稿載置台移動方式の複写
装置の横断面を示すものである。

１２は原稿を置く為の原稿載置台ガラスであり、１６は
原稿載置面、１４は１列結偉素子アレイ、１５は潜像を
形成する感光ドラム、１７は原稿載置台のＡ１方向への
移動の案内ガイドであり、また原稿載置面の高さ方向の
位置出し部材である。１８は原稿載置台駆動側のスライ
ドレール（商品名アキュライドレール）で６！７、＋９
の原稿載置面１６の高さ方向調整用の保持板に固定され
ている。２２は原稿載置台１２を保持し、Ｗ、５ｆｌｉ
載置台の駆動力を受は取るラック２３を有する駆動板で
ある。２４け原稿載置台に駆動力を伝えるビニオンギア
でおる。２０は複写装置筐体である。２１　Ｆ１１列結
像素子アレイ１４を光軸２方向に平行スライドさせるた
めのガイド部材である。１４′は一列結像素子アレイの
中心位置を示す線である。

次に案内ガイド１７側の物像間距離調整を行う時の動作
を第８図に示す。−列原稿像結像アレイ１４の中心軸１
４′の延長上にピン２８が、筐体２０を貫通し、固定さ
れている。ピン２８は調整ラック２７と固定され、調整
ランク２７は二段アイドラギア２６の小ギア２６ｂと係
合している。二段アイドラギア２６０大ギア２６ａは案
内ガイド１７に形成された案内ガイドラック＋７ａ部と
係合している。二段アイドラギア２６の小ギア２６ｂと
大ギア２６１Ｌの歯数比は、１：２・に構成されており
、従って案内ガイド１７を光軸方向ＸにΔＬ移動させる
と、二段アイドラギし結果−列結像素子アレイ１４がＴ
だけガイド部材２１に沿って移動する。また、第６図か
らもわかるように、任意の物像間距離りに対する、アレ
イ中心軸１４′の位置は１対１に対応する。

このことから、任意の位置において、原稿載置面１６と
調整ランク２７のピン固定部の位置を１対１に設建して
おくことで、如何なる長さの一列結像素子アレイに対し
ても、正立等倍の共役位置に案内カイト１７を移動させ
ることにより、−列原稿結像用アレイを移動する仁とが
できる。案内カイト１７には光軸方向ＸＫ移動可能なよ
うに長穴１７ｂが形成されていて、調整が終了した時点
でビス２９により筐体２０に固定する。

次に駆動側の詳細図を第９図に示す。第８図と同様にア
レイ中心線１４′の延長上にピン２Ｂ（図示せず）と調
整ラック２７（図示せず）を設け、二段アイドラギア２
６の小ギア２６ｂ（図示せず）と係合し、大ギア２６ａ
Ｕ保持板１９に固定された保持板ラック３２と係合して
いる。

光軸方向Ｘの調整は前述と同様であシ、調整終了後、ビ
ス５５（他数個図示せず）を使用し、筐体２０に固定す
る。この調整によるＸ方向の移動で駆動伝達に不具合を
生じないように、駆動伝達のビニオンギア２４Ｆｉ、モ
ータからの駆動力を受ける不休固定のギア３０の回転中
心３４に揺動自在に支持された連結板３３により保持さ
れている。連結板３３はバネ５１により付勢されている
ことで、原稿載置台のラック２３のＸ方向の移動に対し
追随できてピニオンギア２４をラック２３１Ｃ噛合させ
、駆動伝達が可能となる。

また原稿載置面６の移動距離ΔＬに対し、−ｂ山 列原稿像結像素子アレイ１４をＴ移動させるには、前述
のラックと二段ギアに限るものでなく、第１０図に示す
ような、ワイヤー３．６と一列結像素子アレイに固定さ
れたプーリ５７の構成を用いてもよく、他にも移動距離
の比が２＝１になるものであれは当然同様の効果が発生
する。

オた、不発明では感光体として光像に対応した電気信号
を形成するイメージセンサも使用でき、この場合は物像
間距離調整を、原稿台ではなく、前記原稿台移動調整”
手段をこのイメージセンサに適用して、イメージセンサ
を移動させることで達成することも容易である。

（効果） 以上、不発明に於いては、−列にだけ配置された屈折率
分布型の結像素子アレイにより良好な画像が得られるも
のであり、−列のみの配置で良い為に製造精度の要求度
を低め、且つ安価な装置を得ることが出来るものである
。

また、原稿、感光面間の距離と結像素子アレイの位置を
調整するので、上記効果を損うことがなｈｏ

【図面の簡単な説明】

第１図は、不発明に使用する屈折率分布型の結像素子を
説明する図、第２図は一列配列の屈折率分布型結像素子
により形成した複眼結像光学系で得られる像の照度むら
を示す図、第３図は、−列配列の屈折率分布型結像素子
により形成した複眼結像光学系に於ける、重なり度Ｍと
照度むらΔ■の関係を示す図、第４図は一列配列の屈折
率分布型光学素子により形成した複眼結像光学系に於け
る、重なり度ＭとにＴ、Ｐの関係を示す図、第５図は不
発明に係る装置の一実施例を示す概略斜視図、第６図は
物像間距離りの変化の説明図、第７図は不発明実施例要
部の断面図、第８図は同要部の詳細斜視図、第９図も同
要部の他の部分の詳細斜視図、第１０図は他の実施例要
部の説明図である。 １・・・屈折率分布型光学素子 ２・・・物体面 ３・・・結倫面 １１・・・原稿 １２・・・原稿台 １３・・・照明手段 １４・・・結像光学系 １５・・・感光ドラム ２６　・・・２段アイドラギア

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）原稿支持手段に支持された原稿の画像を屈折率分
   布型結像素子の一列アレイを介して感光部材に結像する
   画像形成装置に於いて、 上記屈折率分布型結像素子の開口角θが９°以上であり
   、且つ各光学素子の有口径をＤ、同じく視野半径をＸ＿
   ０として受光面上での像の重なり度ＭをＸ＿０／Ｄと定
   義すると、前記重なり度Ｍは、Ｍ＝２．７５＋０．５ｘ
   （但しｘは０以上の整数）の近傍に存し、 そして上記結像素子の長さに応じて、原稿 と感光部材間の距離、及び上記アレイの位置を調整する
   為の手段を備えた、 ことを特徴とする画像形成装置。
2. （２）前記調整の為の手段は、前記原稿支持手段又は感
   光部材と、前記アレイを、光軸方向に２：１の移動量比
   で連動移動させる手段を具備した特許請求の範囲第１項
   記載の画像形成装置。