(57)【要約】【課題】光利用効率の低下を招くことなく、ゴースト光の発生を抑制することができる結像光学系を提供する。【解決手段】  Ｘ軸方向に平行な光軸を有し、Ｙ軸方向に沿って第１のピッチ（入射光学面ピッチ）で形成された複数の入射光学面を有する入射面と、Ｚ軸方向に平行な光軸を有し、Ｙ軸方向に沿って第３のピッチ（射出光学面ピッチ）で形成された複数の射出光学面を有する射出面と、Ｙ軸方向に沿って第２のピッチ（プリズム面ピッチ）で形成された複数の溝を有し、入射面を介した光の光路を射出面に向かう方向に折り曲げるためのプリズム面とを備えている。そして、入射光学面ピッチを０．８ｍｍ、射出光学面ピッチを０．８ｍｍ、プリズム面ピッチを０．１ｍｍとしている。この場合、ゴースト光の発生を抑止しつつ、光利用効率を向上させることができる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一の軸方向に沿って第１のピッチで形成された複数の光学面を有する入射面と、
前記入射面を介した光の光路上に配置され、前記一の軸方向に沿って第２のピッチで形成された複数の溝を有するプリズム面と、
前記プリズム面を介した光の光路上に配置され、前記一の軸方向に沿って第３のピッチで形成された複数の光学面を有する射出面とを含み、
前記第２のピッチは、前記第１のピッチ及び前記第３のピッチよりも短い結像光学系。
【請求項２】
点光源から射出された光束は、前記入射面における複数の光学面に入射し、前記射出面における複数の光学面から射出された後、略１点に集光することを特徴とする請求項１に記載の結像光学系。
【請求項３】
前記第１のピッチと前記第３のピッチは、等しいことを特徴とする請求項１又は２に記載の結像光学系。
【請求項４】
前記一の軸方向に関して同じ位置にある前記入射面における一の光学面と前記射出面における一の光学面は対になっており、
前記入射面における前記一の光学面の前記一の軸方向の一側端部と前記射出面における前記一の光学面の前記一側端部とが含まれる仮想平面を用い、
点光源から射出され前記入射面における前記一の光学面に入射した光束のうち、前記仮想平面を通過した光線は、前記プリズム面で反射された後、再度前記仮想平面を通過して前記射出面における前記一の光学面に向かうことを特徴とする請求項３に記載の結像光学系。
【請求項５】
前記第２のピッチは、前記第１のピッチの１／２倍以下であり、かつ、入射光の波長の２０倍以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の結像光学系。
【請求項６】
前記入射面及び前記射出面の少なくとも一方における隣接する２つの光学面の間に設けられ、入射光を散乱させる散乱面あるいは入射光を吸収する吸収面を更に含み、
前記光学面は、前記散乱面あるいは前記吸収面に対して凸形状であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の結像光学系。
【請求項７】
前記散乱面あるいは前記吸収面は、前記一の軸方向に直交する断面が曲線であることを特徴とする請求項６に記載の結像光学系。
【請求項８】
前記散乱面あるいは前記吸収面の前記一の軸方向の寸法は、前記一の軸方向及び前記光学面の光軸方向のいずれにも直交する第２軸方向に関して、前記光学面の中心が最も狭く、該中心から離れるにつれて広くなることを特徴とする請求項６又は７に記載の結像光学系。
【請求項９】
前記散乱面あるいは前記吸収面の前記一の軸方向の寸法の最小値は、前記第２のピッチの１／２倍以上で、かつ２倍以下であることを特徴とする請求項８に記載の結像光学系。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の結像光学系と、
前記結像光学系における一の軸方向に沿って配置された複数の発光部を有する光源とを備えるプリントヘッド。
【請求項１１】
像担持体と、
前記像担持体上に静電潜像を形成する請求項１０に記載のプリントヘッドと、
前記静電潜像を顕像化させる現像装置と、を備える画像形成装置。
【請求項１２】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の結像光学系と、
前記結像光学系における一の軸方向に沿って配置された複数の受光素子を有し、前記結像光学系を介した光を受光する受光器と、を備える画像読取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、結像光学系、プリントヘッド、画像形成装置及び画像読取装置に係り、更に詳しくは、結像光学系、該結像光学系を有するプリントヘッド、画像形成装置及び画像読取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報機器の発展に伴い、スモールオフィス（小規模事務所）及びホームオフィスでのプリンタや複写機の需要が増加している。
【０００３】
ＬＥＤアレイや有機ＥＬアレイなどの複数の発光部を有する光源とレンズアレイとを用いたプリントヘッドが、レーザプリンタや複写機の露光装置として用いられている。なお、半導体レーザとポリゴンスキャナを用いた露光装置（光走査装置）もあるが、装置の小型化という観点では、プリントヘッドの方が有利である。
【０００４】
そして、プリントヘッド用の光学系について種々のものが開示されている（例えば、特許文献１〜特許文献６参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、画像形成装置に対する画像品質の更なる向上が要求されており、従来のプリントヘッドを用いた画像形成装置では、該要求に対応するのは困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、一の軸方向に沿って第１のピッチで形成された複数の光学面を有する入射面と、前記入射面を介した光の光路上に配置され、前記一の軸方向に沿って第２のピッチで形成された複数の溝を有するプリズム面と、前記プリズム面を介した光の光路上に配置され、前記一の軸方向に沿って第３のピッチで形成された複数の光学面を有する射出面とを含み、前記第２のピッチは、前記第１のピッチ及び前記第３のピッチよりも短い結像光学系である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の結像光学系によれば、光利用効率の低下を招くことなく、ゴースト光の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係るカラープリンタの概略構成を説明するための図である。
【図２】プリントヘッドの構成を説明するための図である。
【図３】プリントヘッドの光源を説明するための図である。
【図４】複数のＬＥＤアレイ及び駆動用ＩＣチップを説明するための図である。
【図５】プリントヘッドの結像光学系の斜視図である。
【図６】結像光学系のＸＺ断面図である。
【図７】入射光学面を説明するための図である。
【図８】射出光学面を説明するための図である。
【図９】プリズム面の作用を説明するための図である。
【図１０】プリズム面の形状を説明するための図（その１）である。
【図１１】プリズム面の形状を説明するための図（その２）である。
【図１２】結像光学系を通過する光の光路を説明するための図（その１）である。
【図１３】結像光学系を通過する光の光路を説明するための図（その２）である。
【図１４】比較例の結像光学系を通過する光の光路を説明するための図である。
【図１５】入射光学面の形状を説明するための図である。
【図１６】シミュレーションの結果を説明するための図（その１）である。
【図１７】シミュレーションの結果を説明するための図（その２）である。
【図１８】シミュレーションの結果を説明するための図（その３）である。
【図１９】シミュレーションの結果を説明するための図（その４）である。
【図２０】プリズム面ピッチと信号領域での光量及びゴースト領域での光量との関係を説明するための図である。
【図２１】散乱面あるいは吸収面を説明するための図（その１）である。
【図２２】散乱面あるいは吸収面を説明するための図（その２）である。
【図２３】散乱面の効果を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図２３に基づいて説明する。図１には、一実施形態に係るカラープリンタ２０００の概略構成が示されている。
【００１０】
このカラープリンタ２０００は、４色（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）を重ね合わせてフルカラーの画像を形成するタンデム方式の多色カラープリンタであり、４つの感光体ドラム（１Ｋ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｙ）、４つの帯電器（２Ｋ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｙ）、４つのプリントヘッド（３Ｋ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｙ）、４つの現像器（４Ｋ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｙ）、４つの転写ローラ（５Ｋ、５Ｃ、５Ｍ、５Ｙ）、４つのクリーニングユニット（６Ｋ、６Ｃ、６Ｍ、６Ｙ）、中間転写ベルト２０１、搬送ベルト２０２、２次転写ローラ２０３、定着器２０４、給紙トレイ２０５、給紙コロ２０６、通信制御装置２０８、上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置２０９、及びそれらが収容されているプリンタ筐体２１０などを備えている。
【００１１】
通信制御装置２０８は、ネットワークなどを介した上位装置（例えばパソコン）との双方向の通信を制御する。
【００１２】
プリンタ制御装置２０９は、ＣＰＵ、該ＣＰＵにて解読可能なコードで記述されたプログラム及び該プログラムを実行する際に用いられる各種データが格納されているＲＯＭ、作業用のメモリであるＲＡＭ、アナログデータをデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換回路などを有している。
【００１３】
感光体ドラム１Ｋ、帯電器２Ｋ、プリントヘッド３Ｋ、現像器４Ｋ、転写ローラ５Ｋ、及びクリーニングユニット６Ｋは、組として使用され、ブラックの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｋステーション」ともいう）を構成する。
【００１４】
感光体ドラム１Ｃ、帯電器２Ｃ、プリントヘッド３Ｃ、現像器４Ｃ、転写ローラ５Ｃ、及びクリーニングユニット６Ｃは、組として使用され、シアンの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｃステーション」ともいう）を構成する。
【００１５】
感光体ドラム１Ｍ、帯電器２Ｍ、プリントヘッド３Ｍ、現像器４Ｍ、転写ローラ５Ｍ、及びクリーニングユニット６Ｍは、組として使用され、マゼンタの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｍステーション」ともいう）を構成する。
【００１６】
感光体ドラム１Ｙ、帯電器２Ｙ、プリントヘッド３Ｙ、現像器４Ｙ、転写ローラ５Ｙ、及びクリーニングユニット６Ｙは、組として使用され、イエローの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｙステーション」ともいう）を構成する。
【００１７】
各感光体ドラムはいずれも、その表面に感光層が形成されている。すなわち、各感光体ドラムの表面がそれぞれ被走査面である。各感光体ドラムは、不図示の回転機構により、図１における面内で矢印方向に回転する。
【００１８】
各帯電器は、対応する感光体ドラムの表面をそれぞれ均一に帯電させる。
【００１９】
各プリントヘッドは、プリンタ制御装置２０９によって制御され、対応する帯電された感光体ドラムの表面に、対応する色の画像情報に基づいて変調された光を照射する。これにより、画像情報に対応した潜像が各感光体ドラムの表面にそれぞれ形成される。ここで形成された潜像は、感光体ドラムの回転に伴って対応する現像器の方向に移動する。なお、各プリントヘッドの詳細については後述する。
【００２０】
各現像器は、対応する感光体ドラムの表面に形成された潜像にトナーを付着させて顕像化させる。ここでトナーが付着した像（トナー画像）は、感光体ドラムの回転に伴って対応する転写ローラの方向に移動する。
【００２１】
各転写ローラは、トナー画像を中間転写ベルト２０１に転写する。イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナー画像は、中間転写ベルト２０１上で重ね合わされてカラー画像が形成される。
【００２２】
給紙トレイ２０５には記録紙が格納されている。この給紙トレイ２０５の近傍には給紙コロ２０６が配置されており、該給紙コロ２０６は、記録紙を給紙トレイ２０５から１枚ずつ取り出し、所定のタイミングで搬送ベルト２０２に向けて送り出す。
【００２３】
搬送ベルト２０２上の記録紙は、中間転写ベルト２０１に向かって移動し、２次転写ローラ２０３によって、中間転写ベルト２０１上のカラー画像が転写される。カラー画像が転写された記録紙は、定着器２０４に送られる。
【００２４】
定着器２０４では、熱と圧力とが記録紙に加えられ、これによってトナーが記録紙上に定着される。トナーが定着された記録紙は、排紙ローラ（図示省略）を介して排紙トレイ（図示省略）に送られ、該排紙トレイ上に順次積み重ねられる。
【００２５】
各クリーニングユニットは、対応する感光体ドラムの表面に残ったトナー（残留トナー）を除去する。残留トナーが除去された感光体ドラムの表面は、再度対応する帯電器に対向する位置に戻る。
【００２６】
カラープリンタ２０００は、各プリントヘッドを、対応する感光体ドラムの表面に近接した第１の位置と、対応する感光体ドラムの表面に対して離間した第２の位置との間でそれぞれ移動させる４つの移動機構（図示省略）を備えている。なお、前記第１の位置は、感光体ドラムに潜像を形成する際の位置である。また、前記第２の位置は、退避位置とも呼ばれており、メンテナンスの際の位置である。各移動機構は、例えば、ばね部材と、対応するプリントヘッドを保持するプリントヘッド保持部材と、ばね部材とプリントヘッド保持部材を保持するプリントヘッド全体保持部材とで構成することができる。この場合、ばね部材により、プリントヘッド保持部材を感光体ドラムの表面に近接した方向に押圧しておき、プリントヘッドを退避させたいときには、プリントヘッド保持部材を感光体ドラムの表面に対して離間する方向に引っ張ることでプリントヘッドを退避させることができる。
【００２７】
次に、各プリントヘッドの詳細について説明する。
４つのプリントヘッドは、同様な構成を有している。そこで、ここでは、代表として、Ｋステーションのプリントヘッド３Ｋについて詳細に説明する。
【００２８】
プリントヘッド３Ｋは、一例として図２に示されるように、光源１０、結像光学系２０などを有している。
【００２９】
ここでは、ＸＹＺ３次元直交座標系において、感光体ドラム１Ｋの軸方向（長手方向）に沿った方向をＹ軸方向、プリントヘッド３Ｋからの光（主光線）の射出方向に沿った方向をＺ軸方向として説明する。
【００３０】
光源１０は、一例として図３に示されるように、発光部材１１、駆動装置１２、基板１３を有している。
【００３１】
基板１３は、Ｙ軸方向を長手方向とする長方形状の板状部材である。発光部材１１及び駆動装置１２は、基板１３の＋Ｘ側の面上に実装されている。
【００３２】
発光部材１１は、一例として図４に示されるように、複数のＬＥＤアレイを有している。該複数のＬＥＤアレイは、Ｙ軸方向に沿って配列されている。そして、各ＬＥＤアレイは、Ｙ軸方向に沿って配列された複数のＬＥＤ素子を有している。すなわち、発光部材１１は、Ｙ軸方向に沿って基板１３上に配列された複数の発光部を有している。各ＬＥＤ素子は、＋Ｘ方向に光を射出する。
【００３３】
例えば、Ａ４幅（２１０ｍｍ）の記録紙に対応可能で、書き込み密度が６００ｄｐｉの場合、約４２．３μｍ間隔で４９６０個のＬＥＤ素子が必要である。このとき、１００個のＬＥＤ素子を有するＬＥＤアレイを用いると、５０個のＬＥＤアレイが基板１３上に実装されることになる。
【００３４】
また、例えば、Ａ３幅（２９７ｍｍ）の記録紙に対応可能で、書き込み密度が１２００ｄｐｉの場合、約２１．２μｍ間隔で１４００９個のＬＥＤ素子が必要である。このとき、１００個のＬＥＤ素子を有するＬＥＤアレイを用いると、１４１個のＬＥＤアレイが基板１３上に実装されることになる。
【００３５】
駆動装置１２は、一例として図４に示されるように、複数のＬＥＤアレイに対応して複数の駆動用ＩＣチップを有している。該複数の駆動用ＩＣチップは、Ｙ軸方向に沿って配列されている。各駆動用ＩＣチップには、複数の駆動用トランジスタが集積されており、ＬＥＤ素子ひとつに駆動用トランジスタひとつが対応している。
【００３６】
図２に戻り、結像光学系２０は、光源１０の＋Ｘ側に配置されている。この結像光学系２０の斜視図が図５に示され、ＸＺ断面図が図６に示されている。結像光学系２０は、樹脂成型品である。
【００３７】
結像光学系２０は、−Ｘ側に入射面を有している。この入射面は、一例として図７に示されるように、Ｙ軸方向に沿って所定のピッチ（以下では、「入射面ピッチ」ともいう。）で形成された複数の入射光学面を有している。ここでは、入射面ピッチは０．８ｍｍである。
【００３８】
また、結像光学系２０は、＋Ｚ側に射出面を有している。この射出面は、一例として図８に示されるように、Ｙ軸方向に沿って所定のピッチ（以下では、「射出面ピッチ」ともいう。）で形成された複数の射出光学面を有している。ここでは、射出面ピッチは０．８ｍｍである。
【００３９】
入射面の複数の入射光学面と、射出面の複数の射出光学面は、Ｙ軸方向に関してずれ（位相ずれ）がないように形成されている。すなわち、Ｙ軸方向に関して同じ位置にある一の入射光学面と一の射出光学面は対となっている。
【００４０】
また、結像光学系２０は、入射面を介した光の光路を射出面に向かう方向に折り曲げるためのプリズム面を有している（図９参照）。なお、ＸＺ面内で、プリズム面に平行な軸方向をα軸方向とし、該α軸方向に直交する軸方向をβ軸方向とする（図９参照）。
【００４１】
β軸方向からみたプリズム面が図１０に示され、α軸方向からみたプリズム面が図１１に示されている。
【００４２】
プリズム面は、ＹＺ面及びＸＹ面のいずれに対しても４５°傾斜した面である。また、プリズム面は、α軸方向に延びるＶ字形状の溝が所定のピッチ（以下では、「プリズム面ピッチ」ともいう。）で形成されている。すなわち、Ｙ軸方向に沿って複数のプリズムが配置されているのと同等である。そして、各プリズムの頂角は９０°である。ここでは、プリズム面ピッチは０．１ｍｍである。
【００４３】
そこで、光源１０から射出された光は、結像光学系２０の入射面、プリズム面、及び射出面を介して感光体ドラム１Ｋの表面に照射される（図１２参照）。
【００４４】
図１３は、入射面と射出面が紙面左右方向に対向するように一部をＹ軸方向の軸まわりに回動させた図である。プリズム面に入射した光線は２回全反射される。これにより、プリズム面に入射した光線は、Ｙ軸方向については、プリズム面に入射する角度と同じ角度（図１３では、角度θ）でプリズム面から射出される。このような光学系は、再帰反射光学系とも呼ばれている。このように構成することで、配列方向（ここでは、Ｙ軸方向）については正立結像をさせることができ、その結果、物体上のある１点からでた光は、複数の入射光学面を通過して、略１点に結像させることができる。この場合は、明るい結像が可能となる。
【００４５】
また、ＸＺ平面については、図１２に示されるように、プリズム面での全反射で光路を９０度折り曲げながら、入射面と出射面の２面で結像させる、通常の結像光学系としている。このように、配列方向に直交する方向については倒立結像となる。
【００４６】
ところで、仮に、プリズム面ピッチが、入射面ピッチ及び射出面ピッチと同じ０．８ｍｍの場合について図１４を用いて説明する。図１４は、図１３と同様に入射面と射出面が紙面左右方向に対向するように一部をＹ軸方向の軸まわりに回動させた図である。
【００４７】
ここで、Ｙ軸方向に関して同じ位置にある入射光学面の端部と射出光学面の端部とを結ぶ仮想平面を通過する光線ａを考えると、この光線ａは、感光体ドラム１Ｋにおける所望の位置とは異なる位置に到達し、いわゆるゴースト光となる。これは、プリズム面上でのＹ軸方向に関する光線の位置ずれにより、光線ａが入射した入射光学面と、光線ａを射出した射出光学面とが対になっていないことによる。
【００４８】
次に、種々のシミュレーションを行った結果について説明する。ここでは、各ＬＥＤ素子から射出される光の中心波長を６２０ｎｍとした。そして、結像光学系２０における入射面から物点までの距離を２．４ｍｍ、射出面から像面までの距離を２．４ｍｍ、入射面からプリズム面の中心までの距離を２．５ｍｍ、プリズム面の中心から射出面までの距離を２．５ｍｍとした。また、入射面の直前に、入射光束の幅をＺ軸方向に関して規制するアパーチャ部材を設け、その開口幅を１．４ｍｍとした。また、入射面ピッチ及び射出面ピッチは０．８ｍｍである。なお、物点は、入射面の中心に配置している。
【００４９】
各入射光学面は、次の（１）式及び次の（２）式で表現される。
【００５０】
【数１】
2014021346.tif 000003
【００５１】
上記（１）式及び（２）式における各係数の値が図１５に示されている。すなわち、各入射光学面は、面の中心を通り、Ｙ軸方向に直交する断面形状が非円弧形状であり、Ｚ軸方向に直交する断面形状が円弧形状であり、Ｚ軸方向に関する位置に応じて円弧形状の曲率半径が変化する面としている。なお、各射出光学面の形状は、入射光学面の形状と同一としている。
【００５２】
また、結像光学系２０の材質は樹脂であり、Ｎｄ＝１．５３０４８、νｄ＝５５．７８、Ｎ（６２０ｎｍ）＝１．５２９０３とした。
【００５３】
プリズム面ピッチが０．８ｍｍの場合のシミュレーション結果が図１６に示され、プリズム面ピッチが０．４ｍｍの場合のシミュレーション結果が図１７に示されている。また、プリズム面ピッチが０．２ｍｍの場合のシミュレーション結果が図１８に示され、プリズム面ピッチが０．１ｍｍの場合のシミュレーション結果が図１９に示されている。なお、図１６〜図１９では、結像位置をＸ＝０、Ｙ＝０としている。そして、図１６〜図１９における信号領域は、Ｘ＝−０．４ｍｍ〜＋０．４ｍｍ、Ｙ＝−０．４ｍｍ〜＋０．４ｍｍで囲まれる領域であり、ゴースト領域は、Ｘ＝＋０．４ｍｍ〜＋１．２ｍｍ、Ｙ＝−０．４ｍｍ〜＋０．４ｍｍで囲まれる領域である。また、図１６〜１９では、光強度を２０倍にして表示している。
【００５４】
そして、図２０には、シミュレーションから得られた、プリズム面ピッチと信号領域での光量及びゴースト領域での光量との関係が示されている。なお、図２０では、物点の発光領域での光量を１としている。以下では、ゴースト領域での光量÷信号領域での光量を「ゴースト比率」ともいう。
【００５５】
シミュレーション結果によると、プリズム面ピッチが０．８ｍｍの場合は、多くのゴースト光が発生しているが、プリズム面ピッチが０．４ｍｍ以下の場合は、ゴースト光が抑制され、信号光の光量が増大している。このように、プリズム面ピッチを入射光学面ピッチよりも小さくすることにより、ゴースト光を抑制しつつ、所望の位置に結像する光量を増大させることが可能である。
【００５６】
なお、プリズム面ピッチが小さくなりすぎると、回折光が発生し、それによって光量損失が生じる。そのため、プリズム面ピッチは、入射する光の波長の２０倍以上であることが好ましい。
【００５７】
ところで、隣接する２つの入射光学面の境界付近を通る光線、及び隣接する２つの射出光学面の境界付近を通る光線は、ゴースト光になりやすい。そこで、各境界付近を、光を散乱させる機能を有する散乱面、あるいは光を吸収（遮光）する機能を有する吸収面とすることにより（図２１及び図２２参照）、ゴースト光の発生をさらに抑制することができる。なお、各境界付近で散乱された光は像面に到達するが、集光することはないため、問題はない。図２２は、図１３と同様に入射面と射出面が紙面左右方向に対向するように一部をＹ軸方向の軸まわりに回動させた図である。
【００５８】
この場合、入射光学面及び射出光学面は、散乱面あるいは吸収面に対して、凸形状になるようにするのが良い。これにより、入射光学面及び射出光学面と散乱面あるいは吸収面との境界に不要な段差を発生させることがなくなり、該境界で信号光の一部が「ケラレ」るのを防止することができる。
【００５９】
また、入射光学面では、Ｚ軸方向に関して、入射光学面の中心から離れた位置を通過する光線は、よりゴースト光になりやすい。そこで、図２１に示されるように、Ｚ軸方向に関して、入射光学面の中心から離れるにつれて、散乱面あるいは吸収面の幅（Ｙ軸方向の寸法）が増大するのが好ましい。これにより、更に、ゴースト光を抑制することができる。
【００６０】
そして、Ｚ軸方向に関して、入射光学面の中心から離れるにつれて、散乱面あるいは吸収面の幅を増大させるためには、散乱面もしくは吸収面のＹ軸方向に直交する断面形状を、曲線形状（より好ましくは円弧形状）にするのが良い。この場合は、結像光学系２０を製造する際の加工の難易度を低下させることができ、コストアップを抑制できるだけでなく、安定した品質のものを提供することができる。
【００６１】
また、散乱面あるいは吸収面は、Ｚ軸方向に直交する断面形状を曲線形状にすることも可能であるが、結像光学系２０を製造する際の加工の難易度が上昇し、コストアップになるおそれがある。そこで、散乱面あるいは吸収面は、Ｚ軸方向に直交する断面形状を直線にするのが好ましい。
【００６２】
また、隣接する２つの入射光学面の境界付近を通る光線がゴースト光になりやすい理由として、プリズム面でのＹ軸方向に関する光線の位置ずれがある。この光線の位置ずれにより、入射光学面と対になっていない射出光学面を通過すると、ゴースト光となってしまう。上記散乱面あるいは吸収面を設けることにより、プリズム面でのＹ軸方向に関する光線の位置ずれが発生しても、該光線が入射光学面と対になっていない射出光学面を通過するのを抑制できる。
【００６３】
プリズム面でのＹ軸方向に関する光線の位置ずれは、プリズム面ピッチと等しい量だけ発生する。この光線の位置ずれは、内側に発生する場合と外側に発生する場合とがあり、内側に発生する場合はゴースト光にならないが、外側に発生する場合はゴースト光になる。そこで、確率的に考えて、散乱面あるいは吸収面における幅の最小値を、プリズム面ピッチの半分以上とすることで、ゴースト光の発生を効果的に抑制することができる。
【００６４】
なお、散乱面あるいは吸収面の幅の最小値を大きくすると、ゴースト光の発生は抑制できるが、大きくなりすぎると、信号光の光量が減少してしまう。プリズム面でのＹ軸方向に関する光線の位置ずれは、プリズム面ピッチと等しい量しか発生しないため、散乱面あるいは吸収面の幅の最小値はプリズム面ピッチと略等しくするのが好ましい。但し、製造誤差によって、入射光学面とプリズム面との間に相対的な位置ずれが発生するおそれがある場合は、散乱面あるいは吸収面の幅の最小値はプリズム面ピッチの２倍以下とするのが良い。これにより、信号光の光量低下を最小限に抑えるとともに、ゴースト光の発生を効果的に抑制することができる。
【００６５】
本実施形態では、隣接する２つの入射光学面の境界付近、及び隣接する２つの射出光学面の境界付近を、光を散乱させる機能を有する散乱面とした。以下では、便宜上、隣接する２つの入射光学面の境界付近の散乱面を「入射散乱面」ともいい、隣接する２つの射出光学面の境界付近の散乱面を「射出散乱面」ともいう。
【００６６】
入射散乱面は、Ｚ軸方向に直交する断面形状が平面形状、Ｙ軸方向に直交する断面形状が円弧形状となるシリンダ面である。Ｘ軸方向に関して、散乱面の面頂点は、入射光学面の面頂点に対して、＋０．０５ｍｍの位置に設定されている。また、入射散乱面のシリンダ形状における曲率半径は１．７２４ｍｍである。このとき、散乱面の幅の最小値は約０．０７ｍｍとなる。
射出散乱面の形状は、入射散乱面の形状と同様である。
【００６７】
図２３には、散乱面が有る場合と無い場合とについて、プリズム面ピッチが０．１ｍｍのときの、信号領域の光量、ゴースト領域の光量、及びゴースト比率（Ｂ／Ａ）が示されている。これによると、散乱面を設けることで、ゴースト比率を１／４程度に低減することができた。
【００６８】
以上説明したように、本実施形態に係る各プリントヘッドによると、光源１０及び結像光学系２０などを有している。
光源１０は、Ｙ軸方向に沿って等間隔に配置された複数のＬＥＤ素子を有している。
【００６９】
結像光学系２０は、Ｘ軸方向に平行な光軸を有し、Ｙ軸方向に沿って第１のピッチ（入射光学面ピッチ）で形成された複数の入射光学面を有する入射面と、Ｚ軸方向に平行な光軸を有し、Ｙ軸方向に沿って第３のピッチ（射出光学面ピッチ）で形成された複数の射出光学面を有する射出面と、Ｙ軸方向に沿って第２のピッチ（プリズム面ピッチ）で形成された複数の溝を有し、入射面を介した光の光路を射出面に向かう方向に折り曲げるためのプリズム面とを備えている。
【００７０】
そして、入射光学面ピッチを０．８ｍｍ、射出光学面ピッチを０．８ｍｍ、プリズム面ピッチを０．１ｍｍとしている。
【００７１】
この場合、ゴースト光の発生を抑止しつつ、光利用効率を向上させることができる。その結果、光源の発光光量を小さく抑えることができ、発熱及び消費電力を低減させることが可能となる。
【００７２】
また、隣接する２つの入射光学面の境界付近、及び隣接する２つの射出光学面の境界付近を、光を散乱させる機能を有する散乱面としているため、更にゴースト光の発生を抑止することができる。
【００７３】
そこで、カラープリンタ２０００は、消費電力を低減しつつも、安定した品質の画像を形成することができる。
【００７４】
なお、上記実施形態では、結像光学系２０として、入射面と射出面とプリズム面とが集積化されている１つの光学素子を用いる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、上記入射面を有する光学素子と、上記射出面を有する光学素子と、上記プリズム面を有する光学素子とを、結像光学系２０として用いても良い。
【００７５】
また、上記実施形態では、プリズム面が、ＹＺ面及びＸＹ面のいずれに対しても４５°傾斜した面である場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、プリズム面が、ＸＹ面に対しても４５°よりも大きく傾斜した面であっても良い。
【００７６】
また、上記実施形態において、プリズム面に代えて、ミラーコートされた反射面を用いても良い。
【００７７】
なお、上記実施形態では、入射散乱面と射出散乱面の両方が設けられる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、入射散乱面及び射出散乱面のいずれかが設けられても良い。
【００７８】
また、上記実施形態において、ＬＥＤ素子に代えて、有機ＥＬ素子を用いても良い。
また、上記実施形態では、複数のＬＥＤ素子がＹ軸方向に沿って一列に並んでいる場合について説明したが、これに限定されるものではない。
【００７９】
また、上記光源に代えて複数の受光素子を有する受光器を用いることにより、画像読取装置を実現することができる。この場合は、光利用効率が高いため、各受光素子での光量を従来よりも増大させることができる。その結果、画像を読み取る際のＳ／Ｎ比が向上し、読取画質を向上させることができる。
【符号の説明】
【００８０】
１０…光源、１１…発光部材、１２…駆動装置、１３…基板、２０…結像光学系、２０１…中間転写ベルト、２０２…搬送ベルト、２０３…２次転写ローラ、２０４…定着器、２０９…プリンタ制御装置、２０００…カラープリンタ（画像形成装置）、１Ｋ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｙ…感光体ドラム（像担持体）、２Ｋ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｙ…帯電器、３Ｋ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｙ…プリントヘッド、４Ｋ，４Ｃ，４Ｍ，４Ｙ…現像器（現像装置）、５Ｋ，５Ｃ，５Ｍ，５Ｙ…転写ローラ、６Ｋ，６Ｃ，６Ｍ，６Ｙ…クリーニングユニット。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８１】
【特許文献１】特開２０００−１０８４０５号公報
【特許文献２】特開２０００−１０８４０３号公報
【特許文献３】特開平０４−３３６５５９号公報
【特許文献４】特開昭６３−２２５２１８号公報
【特許文献５】特開平１０−１５３７５１号公報
【特許文献６】特許第４５７４０６３号公報
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年8月22日(2012.8.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明は、一の軸方向に沿って第１のピッチで形成された複数の光学面を有する入射面と、前記入射面を介した光の光路上に配置され、前記一の軸方向に沿って第２のピッチで形成された複数の溝を有するプリズム面と、前記プリズム面を介した光の光路上に配置され、前記一の軸方向に沿って第３のピッチで形成された複数の光学面を有する射出面とを含み、前記一の軸方向に関して同じ位置にある前記入射面における一の光学面と前記射出面における一の光学面は対になっており、前記入射面における前記一の光学面の前記一の軸方向の一側端部と前記射出面における前記一の光学面の前記一側端部とが含まれる仮想平面を用い、点光源から射出され前記入射面における前記一の光学面に入射した光束のうち、前記仮想平面を通過した光線は、前記プリズム面で反射された後、再度前記仮想平面を通過して前記射出面における前記一の光学面に向かう結像光学系である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一の軸方向に沿って第１のピッチで形成された複数の光学面を有する入射面と、
前記入射面を介した光の光路上に配置され、前記一の軸方向に沿って第２のピッチで形成された複数の溝を有するプリズム面と、
前記プリズム面を介した光の光路上に配置され、前記一の軸方向に沿って第３のピッチで形成された複数の光学面を有する射出面とを含み、
前記一の軸方向に関して同じ位置にある前記入射面における一の光学面と前記射出面における一の光学面は対になっており、
前記入射面における前記一の光学面の前記一の軸方向の一側端部と前記射出面における前記一の光学面の前記一側端部とが含まれる仮想平面を用い、
点光源から射出され前記入射面における前記一の光学面に入射した光束のうち、前記仮想平面を通過した光線は、前記プリズム面で反射された後、再度前記仮想平面を通過して前記射出面における前記一の光学面に向かう結像光学系。
【請求項２】
前記第２のピッチは、前記第１のピッチ及び前記第３のピッチよりも短いことを特徴とする請求項１に記載の結像光学系。
【請求項３】
点光源から射出された光束は、前記入射面における複数の光学面に入射し、前記射出面における複数の光学面から射出された後、略１点に集光することを特徴とする請求項１又は２に記載の結像光学系。
【請求項４】
前記第１のピッチと前記第３のピッチは、等しいことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の結像光学系。
【請求項５】
前記第２のピッチは、前記第１のピッチの１／２倍以下であり、かつ、入射光の波長の２０倍以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の結像光学系。
【請求項６】
前記入射面及び前記射出面の少なくとも一方における隣接する２つの光学面の間に設けられ、入射光を散乱させる散乱面あるいは入射光を吸収する吸収面を更に含み、
前記光学面は、前記散乱面あるいは前記吸収面に対して凸形状であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の結像光学系。
【請求項７】
前記散乱面あるいは前記吸収面は、前記一の軸方向に直交する断面が曲線であることを特徴とする請求項６に記載の結像光学系。
【請求項８】
前記散乱面あるいは前記吸収面の前記一の軸方向の寸法は、前記一の軸方向及び前記光学面の光軸方向のいずれにも直交する第２軸方向に関して、前記光学面の中心が最も狭く、該中心から離れるにつれて広くなることを特徴とする請求項６又は７に記載の結像光学系。
【請求項９】
前記散乱面あるいは前記吸収面の前記一の軸方向の寸法の最小値は、前記第２のピッチの１／２倍以上で、かつ２倍以下であることを特徴とする請求項８に記載の結像光学系。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の結像光学系と、
前記結像光学系における一の軸方向に沿って配置された複数の発光部を有する光源とを備えるプリントヘッド。
【請求項１１】
像担持体と、
前記像担持体上に静電潜像を形成する請求項１０に記載のプリントヘッドと、
前記静電潜像を顕像化させる現像装置と、を備える画像形成装置。
【請求項１２】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の結像光学系と、
前記結像光学系における一の軸方向に沿って配置された複数の受光素子を有し、前記結像光学系を介した光を受光する受光器と、を備える画像読取装置。