JP2014174184A - 結像素子、プリントヘッド、画像形成装置及び画像読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型で光学面を容易に清浄に保つことができる結像素子を提供する。
【解決手段】 結像素子２０は、入射面２１、反射面２２、プリズム面２３、射出面２４などを有している。Ｙ軸方向に沿って、入射面２１は、第１のピッチで形成された複数の入射光学面を有し、反射面２２は、第３のピッチで形成された複数の射出光学面を有し、プリズム面２３は、第２のピッチで形成されたプリズムを有している。射出面２４は１つの平面で構成され、射出面２４のみがハウジング４０から露出している。
【選択図】図２８

Description

本発明は、結像素子、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、複数の光学面を有する結像素子、該結像素子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。

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。

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。

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）。

近年、画像形成装置の小型化及び画像品質の向上が要求されており、従来のプリントヘッドでは、汚れに対する考慮が不十分であり、該プリントヘッドを用いた画像形成装置では、小型化と画像品質の向上を両立させるのは困難であった。

本発明は、光が入射される入射面と、光が射出される射出面と、前記入射面と前記射出面の間の光路上に配置され、長手方向に沿って形成された複数のプリズムを有するプリズム面と、前記入射面と前記射出面の間の光路上に配置され、前記長手方向に沿って形成された複数の反射光学面を有する反射面とを備え、前記入射面及び前記射出面の一方が、前記長手方向に沿って形成された複数のレンズ面を有し、他方は１つの平面あるいは１つのレンズ面で構成され、前記複数のレンズ面及び前記複数の反射光学面は、少なくとも前記長手方向にパワーを有する結像素子である。

本発明の結像素子によれば、小型で光学面を容易に清浄に保つことができる。

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。 プリントヘッドの構成を説明するための図である。 プリントヘッドの光源を説明するための図である。 発光部材を説明するための図（その１）である。 発光部材を説明するための図（その２）である。 発光部材を説明するための図（その３）である。 結像素子のＸＺ断面図である。 結像素子の斜視図（その１）である。 結像素子の斜視図（その２）である。 入射光学面を説明するための図である。 反射光学面を説明するための図である。 プリズム面の作用を説明するための図である。 プリズム面の形状を説明するための図（その１）である。 プリズム面の形状を説明するための図（その２）である。 発光部材から射出された光の光路を説明するための図である。 結像素子を通過する光の光路を説明するための図である。 比較例の結像素子を通過する光の光路を説明するための図である。 散乱面あるいは吸収面を説明するための図である。 散乱面の効果を説明するための図である。 支持部材の側面板を説明するための図である。 側面板におけるヘッド支持部を説明するための図である。 プリントヘッド３Ｋがヘッド支持部に支持されている状態を説明するための図である。 プリントヘッド３Ｋ及び感光体ドラム１Ｋが支持部材に支持されている状態を説明するための図（その１）である。 プリントヘッド３Ｋ及び感光体ドラム１Ｋが支持部材に支持されている状態を説明するための図（その２）である。 結像素子の比較例を説明するための図である。 光線ｔを説明するための図である。 清掃機構を説明するための図（その１）である。 清掃機構を説明するための図（その２）である。 結像素子の変形例を説明するための図（その１）である。 結像素子の変形例を説明するための図（その２）である。 カラープリンタの変形例を説明するための図である。 画像読取装置を説明するための図である。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図２８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。

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。

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。

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、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路、及びプリントヘッド毎の書き込み制御部などを有している。

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。

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。

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。

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。

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。ここでは、各感光体ドラムの表面がそれぞれ被露光面である。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。

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。

各プリントヘッドは、プリンタ制御装置２０９によって制御される。各プリントヘッドは、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。

各感光体ドラムにおける潜像の移動方向は「副方向」と呼ばれ、各感光体ドラムにおける副方向に直交する方向は「主方向」と呼ばれている。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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個別に移動させる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。

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。

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、結像素子２０、ハウジング４０などを有している。なお、図２は、プリントヘッド３Ｋの縦断面図である。

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。Ｙ軸方向は主方向と同じである。

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。

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＋Ｚ側の面上に実装されている。ここでは、基板１３として、いわゆるガラス布エポキシを基材とするプリント基板が用いられている。

発光部材１１は、一例として図４に示されるように、複数の有機ＥＬアレイチップを有している。該複数の有機ＥＬアレイチップは、Ｙ軸方向に沿って配列されている。そして、各有機ＥＬアレイチップは、Ｙ軸方向に沿って配列された複数の有機ＥＬ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。各有機ＥＬ素子は、＋Ｚ方向に光を射出する。なお、複数の発光部は、千鳥配列されていても良い。

ここで、Ｙ軸方向に関して、各有機ＥＬアレイチップにおける互いに隣接する２つの有機ＥＬ素子の中心間距離をＰｉとする。また、互いに隣接する２つの有機ＥＬアレイチップにおいて、隙間を挟んで隣接する２つの有機ＥＬ素子の中心間距離をＰｔとする（図５参照）。ここでは、Ｐｔ＝Ｐｉとなるように、複数の有機ＥＬアレイチップが基板１３上に実装されている。

有機ＥＬアレイチップの数は、感光体ドラム１Ｋにおける画像形成領域のＹ軸方向に関する長さ、すなわち画像書込幅に対応している。例えば、Ａ４幅（２１０ｍｍ）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９９０６個の有機ＥＬ素子が必要である。このとき、１０００個の有機ＥＬ素子を有する有機ＥＬアレイチップを用いると、１０個の有機ＥＬアレイチップが基板１３上に実装されることになる。

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１４０１０個の有機ＥＬ素子が必要である。このとき、１０００個の有機ＥＬ素子を有する有機ＥＬアレイチップを用いると、１５個の有機ＥＬアレイチップが基板１３上に実装されることになる。

駆動装置１２は、一例として図４に示されるように、複数の有機ＥＬアレイチップ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、有機ＥＬ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。

ここで、一例として図６に示されるように、画像書込幅をＷとし、発光部材１１におけるＹ軸方向の両端に位置する２つの有機ＥＬ素子の中心間距離をＤとすると、プリントヘッド３Ｋの取り付け誤差や、位置調整用マージンなどを考慮して、Ｄ＞Ｗとなるように設定されている。

例えば、Ｗが２９７ｍｍの場合、ＤがＷよりも５ｍｍ以上大きくなるように、すなわち、Ｄが３０２ｍｍ以上となるように、有機ＥＬアレイチップの個数が設定される。

図２に戻り、結像素子２０は、光源１０の＋Ｚ側に配置されている。この結像素子２０は、等倍の結像素子である。また、結像素子２０は、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＭＭＡ系の樹脂成型品である。結像素子２０のＸＺ断面図が図７に示されている。また、結像素子２０の斜視図が図８及び図９に示されている。結像素子２０は、入射面２１、反射面２２、プリズム面２３、射出面２４などを有している。

入射面２１は、一例として図１０に示されるように、Ｙ軸方向（長手方向）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（レンズ面）を有している。ここでは、入射面ピッチは０．８ｍｍである。各入射光学面は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向にパワーを有している。

反射面２２は、一例として図１１に示されるように、Ｙ軸方向（長手方向）に沿って所定のピッチ（以下では、「反射面ピッチ」ともいう。）で形成された複数の反射光学面を有している。ここでは、反射面ピッチは０．８ｍｍである。各反射光学面は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向にパワーを有している。

入射面２１の複数の入射光学面と、反射面２２の複数の反射光学面は、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反射光学面は対となっている。

プリズム面２３は、入射面２１を介した光の光路を反射面２２に向かう方向に折り曲げる（図１２参照）。なお、ＸＺ面内で、プリズム面２３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１２参照）。

β軸方向からみたプリズム面２３が図１３に示され、α軸方向からみたプリズム面２３が図１４に示されている。

プリズム面２３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２３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（長手方向）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。

射出面２４は、反射面２２で反射された光が射出される面である。この射出面２４は１つの平面で構成されている。

そこで、光源１０から射出された光は、結像素子２０の入射面２１、プリズム面２３、反射面２２及び射出面２４を介して感光体ドラム１Ｋの表面に照射される（図１５参照）。ここでは、複数の入射光学面のうちの一の入射光学面を通過する主光線は、Ｙ軸方向に直交する面に正射影したとき、入射面２１に入射する際と射出面２４から射出される際との角度差が０°である。

図１６は、結像素子２０内における光路をわかりやすくするため、ＹＺ断面とＸＹ断面を混在させた図である。プリズム面２３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２３に入射した光線は、Ｙ軸方向については、プリズム面２３に入射する角度と同じ角度（図１６では、角度θ）でプリズム面２３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点から射出された複数の光線は、異なる入射光学面に入射しても、略１点に集めることができる。この場合は、明るい結像が可能となる。

また、ＸＺ平面については、図１５に示されるように、プリズム面２３及び反射面２２で光路を２回折り曲げながら、入射面２１と反射面２２の２面で結像させる、通常の結像素子としている。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。

ここで、仮に、プリズム面ピッチが、入射面ピッチ及び反射面ピッチと同じ０．８ｍｍの場合について図１７を用いて説明する。図１７は、図１６と同様に、結像素子２０内における光路をわかりやすくするため、ＹＺ断面とＸＹ断面を混在させた図である。

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反射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２３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を反射した反射光学面とが対となっていないことによる。

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１８参照）、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。

この場合、入射光学面及び反射光学面は、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、入射光学面及び反射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。

また、入射光学面では、Ｘ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１８に示されるように、Ｘ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。

そして、Ｘ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、結像素子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。

また、散乱面あるいは吸収面は、Ｘ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、結像素子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、Ｘ軸方向に直交する断面形状を直線にするのが好ましい。

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２３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反射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２３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反射光学面を通過するのを抑制できる。

プリズム面２３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。

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２３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２３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。

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つの反射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つの反射光学面の境界付近の散乱面を「反射散乱面」ともいう。

入射散乱面は、Ｘ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。Ｚ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。

反射散乱面の形状は、入射散乱面の形状と同様である。

図１９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。

図２に戻り、ハウジング４０には、基板１３と結像素子２０が、所望の位置及び姿勢となるように調整され、位置決め固定されている。そして、結像素子２０における射出面２４のみが露出されている。

プリントヘッド３Ｋ及び感光体ドラム１Ｋは、支持部材によって支持されている。この支持部材は、２枚の側面板（側面板Ａ及び側面板Ｂという）、１枚の中央板、及び連結板などを有している。支持部材は、少なくともｂ軸方向に関して、プリントヘッド３Ｋよりも大きな剛性を有している。

連結板は、Ｙ軸方向を長手方向とする部材である。側面板Ａ、側面板Ｂ、及び中央板は、面がＹ軸方向に直交している。

側面板Ａは、連結板の−Ｙ側端部に固定されている。側面板Ｂは、連結板の＋Ｙ側端部に固定されている。中央板は、Ｙ軸方向に関して側面板Ａと側面板Ｂの中間位置に配置され、連結板に固定されている。

各側面板は、感光体ドラム１Ｋの回転軸を支持するための開口をドラム支持部として有するとともに、プリントヘッド３Ｋを支持するためのヘッド支持部を有している（図２０参照）。中央板は、プリントヘッド３Ｋを支持するためのヘッド支持部を有している。すなわち、プリントヘッド３Ｋは、３箇所で支持部材に支持されている。

各ヘッド支持部は、Ｚ軸方向に直交する第１支持部と、Ｘ軸方向に直交する第２支持部とを有している（図２１参照）。

そして、プリントヘッド３Ｋは、一例として図２２に示されるように、各ヘッド支持部の第１支持部に突き当てられるとともに、各ヘッド支持部の第２支持部に載置されている。なお、プリントヘッド３Ｋは、不図示の板ばねなどによって、＋Ｚ方向及び−Ｘ方向への押圧力が付加されている。

図２３及び図２４には、プリントヘッド３Ｋ及び感光体ドラム１Ｋが、側面板によって支持されている状態が示されている。

カラープリンタ２０００の内部にはトナーが存在しているため、トナーがプリントヘッドに付着するおそれがある。そして、結像素子の光学面にトナーが付着すると、出力画像に白い筋があらわれ、画像を劣化させる場合がある。そこで、結像素子の光学面をブラシなどで清掃する必要がある。複数の光学面から構成される面にトナーが付着すると、清掃を行っても、光学面と光学面との間にトナーが残留しやすい。一方、本実施形態では、１つの平面から構成される面のみが露出されているため、該露出面にトナーが付着しても、清掃によって容易にトナーを除去することができる。すなわち、出力画像の劣化を抑制することができる。

また、本実施形態では、１つの入射面と１つの反射面とで、結像機能と光路の折りたたみ機能とが両立されており、プリントヘッドの光学系をコンパクトにすることができる。また、入射光は必要最小限の数の光学面しか介していないため、光量ロスを小さくすることができる。

ところで、プリントヘッドの大きさについて、基板１３と平行な方向に関する長さは小さくしやすいが、基板１３と直交する方向の長さは、光源１０と結像素子２０との間隔を確保する必要があるため、小さくするのは困難である。

一例として図２５に示されるように、結像素子２０に代えて、基板１３に平行な方向に光を射出する結像素子を用いると、プリントヘッド３ＫにおけるＸ軸方向の長さが大きくなる。感光体ドラム１Ｋの周方向には、帯電器、現像器等の部品が配置されるため、プリントヘッド３Ｋを配置するためのスペースは小さい。図２５に示されるように、プリントヘッド３Ｋの長さが感光体ドラムの周方向に大きくなると、プリントヘッド３Ｋの配置が困難となったり、カラープリンタ２０００が大型化する。

本実施形態では、結像素子２０は、基板１３に直交する方向に光を射出する。この場合は、プリントヘッド３Ｋは、Ｚ軸方向に関する長さは大きくなるが、Ｘ軸方向に関する長さを小さくすることができる。そこで、感光体ドラム１Ｋの周方向における狭いスペースにもプリントヘッド３Ｋを配置することができる。その結果、カラープリンタ２０００を小型化できる。

ここで、図２６に示されるように、光源１０から射出される光における主光線tを考え、該主光線tをＸＺ平面に正射影したとき、結像素子２０に入射する際のＺ軸方向に対する角度（角度1とする。図２６では０度）と、結像素子２０から射出される際のＺ軸方向に対する角度（角度２とする。図２６では０度）との差を考える。角度１と角度２の差が４５度以下であれば、プリントヘッド３ＫにおけるＸ軸方向の長さをＺ軸方向の長さよりも小さくすることができる。角度１と角度２の差を０°とするのが最も好ましい。本実施形態では、角度１と角度２の差が０°であるため、プリントヘッド３ＫにおけるＸ軸方向の長さを小さくすることができ、カラープリンタ２０００の小型化を図ることができる。

各プリントヘッドには、結像素子２０の射出面２４を清掃するための清掃機構が設けられている。図２７には、該清掃機構の一例として清掃機構５０が示されている。この清掃機構５０は、ブラシ５１、シャフト５２、駆動装置５３などを有している。ブラシ５１はシャフト５２の端部（ここでは、＋Ｘ側端部）に取り付けられている。駆動装置５３は、プリンタ制御装置２０９の指示に基づいて、シャフト５２をＸ軸方向に関してスライドさせる。

プリンタ制御装置２０９は、プリントヘッドが使用されているときは、プリントヘッドから射出される光と干渉しない位置にブラシ５１を待機させておく。プリンタ制御装置２０９は、射出面２４を清掃する際は、駆動装置５３を介してシャフト５２をＸ軸方向に関してスライドさせて、ブラシ５１で射出面２４を清掃する（図２８参照）。なお、駆動装置５３は、ハウジング４０に取り付けられていても良いし、前記支持部材に取り付けられていても良い。

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、結像素子２０、ハウジング４０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有機ＥＬ素子を有している。

結像素子２０は、入射面２１、反射面２２、プリズム面２３、射出面２４などを有しており、射出面２４のみがハウジング４０から露出している。射出面２４は１つの平面で構成されているため、トナー等が付着しても容易に取り除くことができる。

入射面２１は、Ｙ軸方向に沿って入射光学面ピッチ（第１のピッチ）０．８ｍｍで形成された複数の入射光学面を有している。反射面２２は、Ｙ軸方向に沿って反射光学面ピッチ（第３のピッチ）０．８ｍｍで形成された複数の射出光学面を有している。入射面２１及び反射面２２は、Ｘ軸方向とＹ軸方向にパワーを有している。プリズム面２３は、Ｙ軸方向に沿ってプリズム面ピッチ（第２のピッチ）０．１ｍｍで形成された複数のプリズムを有している。この場合、結像素子２０を小型化するとともに、光利用効率を向上させることができる。

また、光源１０からの光は、入射面２１、プリズム面２３、反射面２２、射出面２４を介して被露光面に照射される。この場合は、被露光面に照射される光を小さく絞ることができる。

そこで、各プリントヘッドは、小型化を図るとともに、高品質の潜像を安定して形成することができる。そして、その結果として、カラープリンタ２０００は、小型化を図るとともに、高品質の画像を安定して形成することができる。

なお、上記実施形態では、プリズム面２３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２３が、ＹＺ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。

また、上記実施形態において、前記有機ＥＬ素子に代えて、ＬＥＤ素子を用いても良い。

また、上記実施形態では、複数の有機ＥＬ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く、複数列であっても良い。

また、上記実施形態では、射出面２４が１つの平面で構成される場合について説明したが、これに限らず、射出面２４が１つのレンズ面で構成されても良い。

また、上記実施形態において、前記結像素子２０に代えて、図２９及び図３０に示される結像素子２０Ａを用いても良い。この結像素子２０Ａでは、反射面２２はＹ軸方向にのみパワーを有している。そして、射出面２４は１つのレンズ面で構成され、Ｘ軸方向にのみパワーを有している。なお、入射面２１がＹ軸方向にのみパワーを有し、射出面２４が１つのレンズ面で構成され、Ｘ軸方向にのみパワーを有しても良い。

また、上記実施形態では、プリズム面２３における複数のプリズムの配列方向と反射面２２における複数の反射光学面の配列方向とが平行とな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。

また、上記実施形態では、画像形成装置として４つの感光体ドラムを有するカラープリンタについて説明したが、これに限定されるものではない。例えば、１つの感光体ドラムを有するプリンタであっても良い。また、更に補助色を用いるカラープリンタであっても良い。

図３１には、上記カラープリンタ２０００に対して、光沢感を向上させるため、透明色を追加したカラープリンタが示されている。感光体ドラム１Ｔ、帯電器２Ｔ、プリントヘッド３Ｔ、現像器４Ｔ、転写ローラ５Ｔ、クリーニングユニット６Ｔが、透明色に対応する画像形成ユニットである。

また、上記実施形態では、トナー像が感光体ドラムから中間転写ベルトを介して記録紙に転写される画像形成装置について説明したが、これに限定されるものではなく、トナー像が感光体ドラムから記録紙に直接転写される画像形成装置であっても良い。

また、上記光源１０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（図３２参照）。

この場合は、入射面が１つの平面で構成され、射出面がＹ軸方向に沿って射出光学面ピッチ（第１のピッチ）で形成された複数の射出光学面を有する。そして、この場合も、１つの平面から構成される面のみが露出されているため、該露出面に異物が付着しても、清掃によって容易に異物を除去することができる。また、１つの反射面と１つの射出面とで、結像機能と光路の折りたたみ機能とが両立されており、画像読取装置の光学系をコンパクトにすることができる。また、入射光は必要最小限の数の光学面しか介していないため、光量ロスを小さくすることができる。すなわち、光利用効率が高いため、各受光素子での受光光量を従来よりも増大させることができる。その結果、画像読取装置では、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。

また、像面からの光は、入射面、反射面、プリズム面、射出面を介して受光器で受光される。この場合は、受光器で受光される光を小さく絞ることができる。

１０…光源、１１…発光部材、１２…駆動装置、１３…基板、２０…結像素子、２０Ａ…結像素子、２１…入射面、２２…反射面、２３…プリズム面、２４…射出面、４０…ハウジング、５０…清掃機構、５１…ブラシ、５２…シャフト、５３…駆動装置、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。

特開２０００−１０８４０５号公報 特開２０００−１０８４０３号公報 特開平０４−３３６５５９号公報 特開昭６３−２２５２１８号公報 特開平１０−１５３７５１号公報 特許第４５７４０６３号公報

Claims (10)

1. 光が入射される入射面と、
   光が射出される射出面と、
   前記入射面と前記射出面の間の光路上に配置され、長手方向に沿って形成された複数のプリズムを有するプリズム面と、
   前記入射面と前記射出面の間の光路上に配置され、前記長手方向に沿って形成された複数の反射光学面を有する反射面とを備え、
   前記入射面及び前記射出面の一方が、前記長手方向に沿って形成された複数のレンズ面を有し、他方は１つの平面あるいは１つのレンズ面で構成され、前記複数のレンズ面及び前記複数の反射光学面は、少なくとも前記長手方向にパワーを有する結像素子。
2. 前記結像系は、前記入射面が複数のレンズ面を有し、前記射出面が１つの平面あるいは１つのレンズ面で構成され、
   前記プリズム面は、前記入射面と前記反射面との間の光路上に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の結像素子。
3. 前記結像系は、前記入射面が１つの平面あるいは１つのレンズ面で構成され、前記射出面が複数のレンズ面を有し、
   前記プリズム面は、前記反射面と前記射出面との間の光路上に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の結像素子。
4. 前記複数のレンズ面のうちの一のレンズ面を通過する主光線は、
   前記長手方向に直交する面に正射影したとき、前記入射面に入射する際と前記射出面から射出される際との角度差が４５°以下である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素子。
5. 前記複数のレンズ面の配列ピッチと前記複数の反射光学面の配列ピッチは等しく、
   前記複数のプリズムの配列ピッチは前記複数のレンズ面の配列ピッチよりも小さい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素子。
6. 前記複数のレンズ面における一のレンズ面と前記反射面の一の反射光学面は対になっており、
   前記一のレンズ面の前記長手方向の一側端部と前記一の反射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一のレンズ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一の反射光学面に向かう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素子。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の結像素子と、
   前記結像素子における長手方向に沿って配置された複数の発光部を有する光源と、
   前記結像素子及び前記光源が収容されるハウジングとを備え、
   前記結像素子における１つの平面あるいは１つのレンズ面で構成されている面が露出しているプリントヘッド。
8. 像担持体と、
   前記像担持体を露光する請求項７に記載のプリントヘッドとを備える画像形成装置。
9. 前記プリントヘッドの結像素子の表面を清掃する清掃機構を備えることを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
10. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の結像素子と、
    前記結像素子における長手方向に沿って配置された複数の受光素子を有し、前記結像素子を介した光を受光する受光器と、
    前記結像素子及び前記受光器が収容されるハウジングとを備え、
    前記結像素子における１つの平面あるいは１つのレンズ面で構成されている面が露出している画像読取装置。