JP4574063B2 - 結像素子アレイおよび光書込ユニットおよび画像形成装置 - Google Patents
結像素子アレイおよび光書込ユニットおよび画像形成装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、結像素子アレイおよび光書込ユニットおよび画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
結像素子アレイは、結像機能を持つ光学素子を１列に配列一体化したものとして知られ、従来から、棒状の屈折率分布レンズ（ロッドレンズ）を配列したもの（ロッドレンズアレイ）や、「レンズとルーフミラーの組合せによる結像素子」を配列したもの等が知られている。
【０００３】
図１に示すのは「三角柱状をなす透明体の１つの柱面に、光学的に等価なレンズ面１−１、１−２、１−３、・・を柱芯方向（三角柱の柱としての長手方向）へ１列に配列形成して第１のレンズアレイとし、別の１つの柱面に、光学的に等価なレンズ面２−１，２−２，２−３、・・を、第１のレンズアレイの各レンズ面１−１等と対応させて柱芯方向へ配列形成して第２のレンズアレイとし、残る１つの柱面に、互いに等価なルーフプリズム３−１、３−２、３−３・・を、その稜線を柱心方向に直交させて柱芯方向へ、第１および第２のレンズアレイの各レンズ面と対応的に形成してルーフプリズムアレイとし、第１および第２のレンズアレイとルーフプリズムアレイの、各々対応するレンズとルーフプリズムを１単位の結像素子とし、複数単位の結像素子が柱芯方向へアレイ配列するようにしてなる結像素子アレイ」である。
【０００４】
図１の結像素子アレイの場合、ｎ＝１、２、３、・・として、レンズ面１−ｎ、２−ｎとルーフプリズム３−ｎとが「１単位の結像素子」をなす。
各単位の結像素子において、光は、第１のレンズアレイのレンズ面１−ｎから入射し、ルーフプリズム３−ｎで反射され、第２のレンズアレイのレンズ面２−ｎから射出する。そして、レンズ面１−ｎと２−ｎとの合成の結像作用により結像する。
【０００５】
一般に、図１に示すような結像素子アレイにはゴースト光、即ち「本来結像すべきでない位置に集光する光」が存在する不具合がある。
この「ゴースト光」を、図２を参照して説明する。結像素子アレイは、実際には図１に示したように３次元的な構造を持つが、図２においては説明の都合上、入射側のレンズアレイ（第１のレンズアレイ）と射出側のレンズアレイ（第２のレンズアレイ）とを仮想的に重ね合せ、入射する光が「ルーフプリズムアレイで１８０度折り曲げられ、入射方向に向かって射出する」ような光路を取るように描いてある。
【０００６】
図２において「レンズＡ」とあるのは、第１のレンズアレイのレンズ面１−ｎと、第２のレンズアレイのレンズ面２−ｎとを重ね合せたものを示し、「レンズＢ」とあるのは、レンズ面１−ｎ、２−ｎの各同じ側(右側)に隣接する２面のレンズ面を重ね合わせたものを示す。
【０００７】
ゴースト光の光路には、図２(ａ)、（ｂ）に示す２通りの光路が考えられる。
図２(ａ)に示すのは、レンズＡから入射した光が、レンズＡに対応するルーフプリズムＡに入射せず、隣接するルーフプリズムＢに入射して反射され、レンズＢから射出してゴースト光となる場合である。
【０００８】
図２（ｂ）に示すのは、レンズＡから入射し、レンズＡに対応するルーフプリズムＡに入射するが、反射された光がレンズＡに隣接するレンズＢから射出してゴースト光となる場合である。
これら図２(ａ)、（ｂ）に示すゴースト光は「本来結像すべきでない位置」に結像し、結像素子アレイの結像性能を劣化させる。
【０００９】
この問題に対処する方策として、特公平５−５３２４５号公報は、図３（ａ）に示すように、入射側の各レンズ面間と各ルーフプリズム間に溝状の「スリットＳＬ」を形成し、入射側の任意のレンズ面から入射した光が隣接する（射出側）レンズ面に向う光路を遮る方法を開示している。
【００１０】
図３の結像素子アレイでは、入射側のレンズ面相互はスリットにより分離されているので、図２（ａ）に示したゴースト光は防止できる。しかし、図３（ｂ）に示すように、射出側のレンズ面間には「スリットＳＬの形成されていない幅：ｔ（スリット部における結像素子アレイの肉厚）の領域」があるので、この部分に入射する光の通過は防ぐことができない。このため、図２（ｂ）に示すゴースト光を完全に防止することはできない。
【００１１】
また、上記特公平５−５３２４５公報の結像素子アレイは、スリットの壁面には何の処理も施されていない。
図２に倣って描かれた図４に示すように、レンズＡ（入射側）が光源（発光位置）の正面にあるとき、換言すれば、光源がレンズＡ（入射側）の光軸近傍にあるときには、レンズＡに入射する光は、レンズＡに対応するルーフプリズムＡにより反射され、レンズＡ（射出側）から射出するので問題はないが、例えば、上記光源から出てレンズＡに隣接するレンズＢ（入射側）に入射する光の光路のうちには、ルーフプリズムＢには直接入射せず、もしくは直接入射したとしてもその後で、スリットＳＬの壁面に当る光路が存在する。
【００１２】
このようにスリットの壁面に当った光は、壁面に何らの処理をしていないと、スリットＳＬの壁面で反射し、レンズＢ（射出側）を抜け、ゴースト光として本来の結像位置でない位置に集光してしまう。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
この発明はゴースト光の影響を有効に軽減した結像素子アレイの実現を課題とする。この発明はまた、ゴースト光の影響を有効に軽減した結像素子アレイを用いる光書込ユニットの実現、さらにはこの光書込ユニットを用いる画像形成装置の実現を課題とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この発明の結像素子アレイは「三角柱状をなす透明体の１つの柱面に、光学的に等価なレンズ面を柱芯方向へ１列に配列形成して第１のレンズアレイとし、別の１つの柱面に、光学的に等価なレンズ面を、第１のレンズアレイの各レンズ面と対応させて柱芯方向へ配列形成して第２のレンズアレイとし、残る１つの柱面に、互いに等価なルーフプリズムを、その稜線を柱心方向に直交させて柱芯方向へ、第１および第２のレンズアレイの各レンズ面と対応的に形成してルーフプリズムアレイとし、第１および第２のレンズアレイとルーフプリズムアレイの、各々対応するレンズ面とルーフプリズムとを１単位の結像素子とし、複数単位の結像素子が柱芯方向へアレイ配列するようにしてなる結像素子アレイ」である。
【００１５】
このように、この発明の結像素子アレイは大まかな形態としては「三角柱状」である。この三角柱における各稜部は、面取りされていても良いし、滑らかに丸められていてもよい。
【００１６】
「柱芯方向」とは三角柱の中心軸の方向である。
請求項１記載の結像素子アレイは以下の点を特徴とする。
即ち、各結像素子単位のレンズ面対（第１および第２のレンズアレイの、互いに対応するレンズ面の対）を互いに分離するため、各レンズ面対間に、第１および第２のレンズアレイにより挟まれる三角柱の稜（面取りされていても良いし、丸められていても良い）からルーフプリズムアレイの形成された面へ向って、柱芯方向に直交的に切れ込むように「断面矩形形状のスリット」が形成される。
【００１７】
各スリットの底部とルーフプリズムの稜線との距離：Ｄ、レンズ面対の間隔：Ｐ、スリットの幅：Ｗが、条件：
Ｐ／２＜Ｄ＜Ｐ／２＋０．７√（Ｗ） （１）
を満足する。そして、スリット壁面には「スリット壁面における内部反射を低減する処置」が施されている。
【００１８】
「内部反射を低減する処置」は、各スリットの壁面に施された光吸収処置でも良いし（請求項２）、各スリットの壁面に施された「光拡散処置」でも良い（請求項３）。
【００１９】
上記請求項１または２または３記載の結像素子アレイにおいて、スリット幅：Ｗは、レンズ面対の間隔：Ｐに対して、条件：
Ｗ＜０．２Ｐ （２）
を満足することが好ましい（請求項４）。
【００２０】
この場合、第１および第２のレンズアレイにおける各レンズ面の「柱芯方向に直交する方向のレンズ径：ＡＰｙ」は、レンズ面対の間隔：Ｐ、光源から入射側のレンズアレイまでの距離：Ｌ１に対して
０．８Ｐ＜ＡＰｙ＜０．２Ｌ１ （３）
の範囲に設定するのが良い（請求項５）。
【００２１】
上記請求項１〜５の任意の１に記載の結像素子アレイの「ルーフプリズムアレイにおける各ルーフプリズムの連結部」は、平坦な面とすることができる（請求項６）。
上記請求項１〜６の任意の１に記載の結像素子アレイは「樹脂材料により一体成形されたもの」とすることができる（請求項７）。
【００２２】
この発明の「光書込ユニット」は、発光部アレイと、結像素子アレイとを有する（請求項８）。
「発光部アレイ」は、微小な発光部をアレイ配列してなる。
【００２３】
発光部アレイとしては、例えば、ＬＥＤが１方向に等間隔で一列に並んだＬＥＤアレイ（１インチ当り３００個のＬＥＤが並んだ３００ｄｐｉのＬＥＤアレイや、６００ｄｐｉのＬＥＤアレイが良く知られている）や、有機ＥＬ素子を用いたＥＬアレイ等があり、微小な光源部を、一列もしくは複数列に配列することができる。また、別の形態の発光部アレイとして「ハロゲン光源と、その前方に各画素毎に開閉制御できるシャッタアレイを配置した光シャッタアレイ」を用いることもできる。
【００２４】
「結像素子アレイ」は、発光素子アレイの各発光部からの光を書込み面上に結像させる結像光学系で、請求項１〜７の任意の１に記載のものが用いられる。
【００２５】
この発明の画像形成装置は、感光媒体に光書込ユニットによる画像書込みを行い、画像形成する画像形成装置であって、光書込ユニットとして請求項８記載のものを用いることを特徴とする（請求項９）。感光媒体としては、銀塩フィルムや「光書込みにより発色する発色印画紙」、光導電性の感光体等を用いることができる。
【００２６】
請求項１０記載の結像素子アレイは「三角柱状をなす透明体の１つの柱面に、光学的に等価なレンズ面を柱芯方向へ１列に配列形成して第１のレンズアレイとし、別の１つの柱面に光学的に等価なレンズ面を、第１のレンズアレイの各レンズ面と対応させて上記柱芯方向に配列形成して第２のレンズアレイとし、残る１つの柱面に、互いに等価なルーフプリズムを、その稜線を柱心方向に直交させて柱芯方向へ、第１および第２のレンズアレイの各レンズ面と対応的に形成してルーフプリズムアレイとし、第１および第２のレンズアレイとルーフプリズムアレイの、各々対応するレンズ面とルーフプリズムを１単位の結像素子として、複数単位の結像素子が柱芯方向へアレイ配列するようにしてなる結像素子アレイにおいて、結像素子単位間のレンズ面対を互いに分離するため、各レンズ面対間に、第１および第２のレンズアレイにより挟まれる三角柱の稜からルーフプリズムアレイの形成された面へ向って、柱芯方向に直交的に切れ込むように断面矩形形状のスリットを形成し、各スリットの底部とルーフプリズムの稜線との距離：Ｄ、レンズ面対の間隔：Ｐ、スリットの幅：Ｗが、条件：
Ｐ／２＜Ｄ＜Ｐ／２＋０．７√（Ｗ） （１）
を満足するようにし、各スリット壁面における内部反射を低減する処置を施し、且つ、第１のレンズアレイの形成された面および／または第２のレンズアレイが形成された面とルーフプリズムアレイの形成された面とのコーナー部に、機械的強度を確保するためのリブを、柱芯方向に形成したことを特徴とする。
【００２７】
請求項１１記載の結像素子アレイは「三角柱状をなす透明体の１つの柱面に、光学的に等価なレンズ面を柱芯方向へ１列に配列形成して第１のレンズアレイとし、別の１つの柱面に光学的に等価なレンズ面を、第１のレンズアレイの各レンズ面と対応させて柱芯方向に配列形成して第２のレンズアレイとし、残る１つの柱面に、互いに等価なルーフプリズムを、その稜線を柱心方向に直交させて柱芯方向へ、第１および第２のレンズアレイの各レンズ面と対応的に形成してルーフプリズムアレイとし、第１および第２のレンズアレイとルーフプリズムアレイの、各々対応するレンズ面とルーフプリズムを１単位の結像素子として、複数単位の結像素子が柱芯方向へアレイ配列するようにしてなる結像素子アレイにおいて、結像素子単位間のレンズ面対を互いに分離するため、各レンズ面対間に、第１および第２のレンズアレイにより挟まれる三角柱の稜からルーフプリズムアレイの形成された面へ向って、柱芯方向に直交的に切れ込むように断面矩形形状のスリットを形成し、各スリットの底部とルーフプリズムの稜線との距離：Ｄ、レンズ面対の間隔：Ｐ、スリットの幅：Ｗが、条件：
Ｐ／２＜Ｄ＜Ｐ／２＋０．７√（Ｗ） （１）
を満足するようにし、各スリット壁面における内部反射を低減する処置を施し、且つ、第１のレンズアレイの形成された面および／または第２のレンズアレイの形成された面の、レンズ面以外の部分に、光吸収処理および／または光散乱処理を施してなることを特徴とする。
【００２８】
この請求項１１記載の結像素子アレイにおいて「第１のレンズアレイの形成された面および／または第２のレンズアレイが形成された面とルーフプリズムアレイの形成された面とのコーナー部に、機械的強度を確保するためのリブを柱芯方向に形成」することができる（請求項１２）。
【００２９】
即ち、前述した請求項１〜７記載の結像素子アレイにおいては、三角柱における各稜部は「面取り」されていても良いし「滑らかに丸め」られていてもよいのであるが、上記請求項１０、１２記載の結像素子アレイのように、三角柱の稜部のうち、ルーフプリズムアレイの形成された面と（第１および／または第２の）レンズアレイの形成された面とのなす稜部、即ち、これらの面のなすコーナー部に「結像素子アレイの機械的強度（物理的強度）を確保するためのリブ」を形成することもできる。
【００３０】
また、請求項１１、１２記載の結像素子アレイのように、第１のレンズアレイの形成された面および／または第２のレンズアレイの形成された面の、レンズ面以外の部分に、光吸収処理および／または光散乱処理を施すことにより、上記レンズ面以外の部分を通る光がフレア光として本来の結像に影響するのを有効に軽減もしくは防止することができる。
【００３１】
勿論、請求項１０〜１２の任意の１に記載の結像素子アレイにおいても、内部反射を低減する処置として「各スリットの壁面に光吸収処置を施す」ことも、「各スリットの壁面に光拡散処置を施す」こともでき、スリットの幅：Ｗが、レンズ面対の間隔：Ｐに対して、条件：
Ｗ＜０．２Ｐ （２）
を満足することが好ましく、この場合、第１および第２のレンズアレイにおける各レンズ面の、柱芯方向に直交する方向のレンズ径：ＡＰｙを、レンズ面対の間隔：Ｐ、光源から入射側のレンズアレイまでの距離：Ｌ１に対して、
０．８Ｐ＜ＡＰｙ＜０．２Ｌ１ （３）
の範囲に設定するのが良い。
【００３２】
請求項１０〜１２の任意の１に記載の結像素子アレイにおいても「ルーフプリズムアレイにおける各ルーフプリズムの連結部を平坦な面とする」ことができ、樹脂材料による一体成形で形成することができる。
【００３３】
微小な発光部をアレイ配列してなる発光部アレイと、この発光部アレイからの光を書込み面上に結像させる結像素子アレイとを有する光書込ユニットにおいて、結像素子アレイとして請求項１０〜１２の任意の１に記載のものを用いることができ、このような光書込ユニットを用いて、感光媒体に画像書込みを行い、画像形成する画像形成装置を構成することができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態を説明する。
図５は、結像素子アレイの実施の形態を説明するための図である。繁雑を避けるため、混同の虞がないと思われるものについては、図１、図３におけると同一の符号を用いた。
【００３５】
図５の（ａ）は結像素子アレイの部分斜視図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は入射側のレンズアレイから見た正面図である。特公平５−５３２４５号公報記載の結像素子アレイでは、図３に即して説明したように、入射側のレンズアレイとルーフプリズムアレイとで挟まれる稜部から射出側のレンズアレイが形成された柱面に向って切れこむようにスリットＳＬを形成しているが、この発明の結像素子アレイでは、図５（ａ）に示すように、各結像素子単位のレンズ面対を互いに分離するための「断面矩形形状のスリットＳＬ」が各レンズ面対間に、第１のレンズアレイ（入射側のレンズ面１−１、１−２、・・のアレイ）および第２のレンズアレイ（射出側のレンズ面２−１、２−２、・・のアレイ）により挟まれる三角柱の稜から、ルーフプリズムアレイの形成された面へ向って、柱芯方向に直交的に切れ込むように形成されている。
【００３６】
各スリットＳＬの底部（底面）とルーフプリズムの稜線との距離：Ｄ（図５の（ｂ）参照）、レンズ面対の間隔：Ｐ、スリットの幅：Ｗ（同図（ｃ）参照）は、条件：
Ｐ／２＜Ｄ＜Ｐ／２＋０．７√（Ｗ） （１）
を満足するように設定される。
【００３７】
形成されたスリットＳＬの壁面は「反射を抑える処置」を施されている。
上記結像素子アレイは「一体成形法」により製作することができる。
【００３８】
図３に示した「従来の結像素子アレイ」では、図３（ｂ）における距離：Ｌ３（入射光束の主光線がルーフプリズム３−１で反射されたのち、射出側のレンズ面から射出するまでの光路長）が短い場合には、相対的にスリットの形成されない領域幅：ｔも小さくなる必要があり、結像素子アレイの強度の面で問題があるが、図５に示す「この発明の結像素子アレイ」では、図５（ｂ）に示す距離：Ｌ２、Ｌ３の如何に係わらず、各スリットＳＬの底部とルーフプリズムの稜線との距離：Ｄの値を変える必要がないので、結合素子アレイの強度上有利である。
【００３９】
各スリットＳＬの壁面は「反射を抑える処置」を施されているので、壁面での反射光の影響はないが、図２に倣って描かれた図６に示すように、発光位置から出てレンズＢに入射し、対応するルーフプリズムＢで反射され「スリット底面とルーフプリズムの谷底の部分」との間を通り、レンズＡから射出する光と、レンズＢに入射し「スリット底面とルーフプリズムの谷底の間」の部分を抜け、ルーフプリズムＣで反射されてレンズＣから射出する光がゴースト光として作用する場合がある。
【００４０】
発明者らは、画像形成装置を用い、図６に示す種類のゴースト光が「正規の結像光に対し、積分光量比で５〜６％程度まで」であれば、画像上に影響がないことを確認した。
【００４１】
そこで、スリットの形状をパラメータとして変化させてシミュレーションを行い、上記積分光量比が許容範囲を満たすためのスリットの形状を求めた。
スリットの形状とゴースト光との関係に関するシミュレーション結果を図７に示す。光源としてはＬＥＤを想定し「ランバート分布に従う発光源」としてシミュレーションを行った。
【００４２】
シミュレーションは、図５（ｂ）、（ｃ）に示す各種のパラメータ：Ｌ１（光源から入射側レンズアレイのレンズ面に至る距離）、Ｌ２（入射側のレンズ面とルーフミラープリズムの稜線との間の光軸上の距離）、Ｌ３（射出側のレンズ面とルーフプリズムの稜線との光軸上の距離）、Ｌ４（射出側レンズアレイのレンズ面から像面までの距離）、Ｐ（各結像素子におけるレンズ面対の間隔）、ＡＰｘ（入射側および射出側のレンズ面の、柱芯方向のレンズ径）、ＡＰｙ（入射側および射出側のレンズ面の、柱芯に直交する方向のレンズ径）を以下の値に設定して行った。
【００４３】
シミュレーションのパラメータ
Ｌ１，Ｌ４ ８ｍｍ
Ｌ２，Ｌ３ １．４５ｍｍ
Ｐ ０．８ｍｍ
ＡＰｘ ０．７ｍｍ
ＡＰｙ １．０ｍｍ
また、入射像に対して射出像が１．０２５倍となるように、各レンズ面の曲率：Ｒを最適化した。
【００４４】
図７に、スリットの幅：Ｗを、０．５、１．０、２．０、３．０ｍｍとしたときの、積分光量比（縦軸）と距離：Ｄ（スリットの底面からプリズムの稜線までの距離）の関係を示す。
【００４５】
図６に示す種類のゴースト光が画像に影響しない条件は「正規の結像光に対し、積分光量比で５〜６％程度まで」であるから、積分光量比が約６％となる上記距離：Ｄを求める。積分光量比を６％とすると、Ｗ＝０．５ｍｍのときＤ＝０．５６ｍｍ、Ｗ＝１．０ｍｍのときＤ＝０．６２ｍｍ、Ｗ＝２．０ｍｍのときＤ＝０．７２ｍｍ、Ｗ＝３．０ｍｍのときＤ＝０．７９ｍｍであるので、スリットの幅：Ｗが、これらの値以下ならば、結像素子アレイとして十分な性能を得ることができる。
【００４６】
図７から、距離：Ｄとスリットの幅：Ｗの関係を求めると、次式の如くなる。
【００４７】
Ｄ＜Ｐ／２＋０．７×√Ｗ （１Ａ）
従って、スリットの形状（幅：Ｗ、距離：Ｄ）が、この式を満足すれば、ゴースト光の影響を除去できる。
【００４８】
式（１Ａ）は、シミュレーションのパラメータを変えても成立つことを確認した。
一例として、上記パラメータにおいてＰ＝１．０ｍｍ、Ｗ＝０．１ｍｍ（ＡＰｘ＝０．９ｍｍ）に変えた場合、Ｄ＝０．７ｍｍのときの積分光量比は４％（画像にゴースト光が影響しない）、Ｄ＝０．８０ｍｍのときは９％（画像にゴースト光が影響する）となる。
【００４９】
別の例として、上記パラメータにおいてＬ１、Ｌ４を１０ｍｍ、Ｗ＝０．１ｍｍに変えた場合、積分光量比は、Ｄ＝０．６ｍｍのとき４％（画像にゴースト光が影響しない）、Ｄ＝０．６５ｍｍのとき７％（画像にゴースト光が影響する）となる。
【００５０】
従って、これらの場合にも「上記式（１Ａ）が、図６に示す種類のゴースト光が画像に影響しない条件を適切に与える」ことが確かめられた。
【００５１】
即ち、上記式（１Ａ）を満足するスリットを形成することにより、十分な性能の結像素子アレイを実現できる。距離：Ｄが小さくなり、Ｄ＝Ｐ／２となると、結像素子アレイは、個々の結像素子単位に分離してしまい、結像素子アレイとして一体的に形成することができない。従って、距離：Ｄが満足する条件は、前記式（１）、即ち、
Ｐ／２＜Ｄ＜Ｐ／２＋０．７×√Ｗ （１）
であることになる。
【００５２】
結像素子アレイにスリットＳＬを形成したのみでは、スリットＳＬの壁面に当る光の殆どが壁面で全反射してしまう。
この発明の結像素子アレイではスリットの壁面に「反射を抑える処置」を施すことにより、スリット壁面での全反射光がゴースト光として作用するのを有効に軽減もしくは防止する。
【００５３】
「反射を抑える処置」としては種々の方法が考えられるが、図８（ａ）に示すようにスリットＳＬの壁面全体に黒もしくは、それに準ずる色の塗料を塗布する「光吸収処置」が好適である。黒い物質は、可視光領域の光を吸収するが、結像素子アレイ用の光源として一般的に用いられるＬＥＤは放射光が可視光であるので、スリットＳＬの壁面に当る光は、図８（ａ）に示す如く「吸収膜８の塗料」に吸収され、壁面での反射は抑制される。
【００５４】
また、別の例として、壁面に塗布するのではなく「スリット間に黒もしくはそれに準ずる色の部材、例えばシリコーンゴム等を挿入する」ことで壁面での反射を低減させることも可能である。スリット間に上記部材を挿入する場合は、結像素子アレイのスリットの面と部材の面との境界を密着させる必要がある。
【００５５】
スリットの壁面での内部反射を抑える方法として、壁面で吸収させる代わりに図８（ｂ）に示すように「壁面を粗く」してもよい。スリットＳＬの壁面を粗い面とすると、壁面に当った光は乱反射し、正反射する光を低減させる。乱反射光の殆どは結像素子アレイ内部へ反射されたり、スリットＳＬの壁面からスリット間へ散乱されるので「レンズ面から射出してゴースト光となる」ものは少ない。
【００５６】
また、スリットの壁面を粗面とすると共に、前記「光吸収処置」を施すことにより、スリット壁面での内部反射を更に有効に低減することも可能である。
【００５７】
図９は「スリットの幅：Ｗと結像光の積分光量との関係」を示す。
縦軸は結像光の積分光量、横軸はスリットの幅：Ｗを示す。図９から分かるように、スリットの幅：Ｗが大きくなるに連れ、結像光の積分光量は徐々に減少する。従って、十分な積分光量を得る為にはスリットの幅が狭い方がよい。
【００５８】
式（１）とともに、式（２）即ち、
Ｗ＜０．２Ｐ （２）
を満足させると、スリットを入れても「スリットを入れなかったときの約７割以上の積分光量」を確保できる。
【００５９】
（２）式に従って、スリットの幅：Ｗを決定すると、レンズ面の配列方向におけるレンズ径：ＡＰｘは以下のようになる。
【００６０】
ＡＰｘ＝Ｐ−Ｗ≧０．８×Ｐ
このとき、配列方向と直交する方向のレンズ径：ＡＰｙは特に規制されるものではないが、結像素子アレイとして十分な光量を確保するためには「ＡＰｙはＡＰｘよりも大きい」ことが望ましい。即ち、
ＡＰｙ＞ＡＰｘ
しかし、レンズの性能面から見て、レンズ径：ＡＰｙを広げすぎると、結像位置におけるビームスポット像が大きくなり、結像力が低下してしまう。レンズ径：ＡＰｙの値を、条件：
ＡＰｙ＜０．２×Ｌ１
を満足するように規制すれば、レンズ面配列方向のビームスポット径に対して、この方向に直交する方向のビームスポット径の大きさを１．５倍以下に抑えることができる。上記ビームスポット径は「ビームスポットの最大光強度を１としたとき、１／ｅ２の光強度におけるビームスポット幅」で定義されるものである。
発明者らは、ビームスポット径の上記比率は画像形成装置で画像を出力した場合において、画質に影響しないことを確認した。
【００６１】
即ち、以上の関係から、結像素子アレイとして、ＡＰｙは以下の式：
０．８Ｐ＜ＡＰｙ＜０．２Ｌ１ （３）
を満足することがより好ましい。
【００６２】
この発明の結像素子アレイのように、第１および第２のレンズアレイにおける各レンズ面対間にスリットを形成する構成では、図１０（ａ）に示すように、スリットの形成された部分で「結像素子アレイの肉厚：ｔ０」が薄くなるが、図１０（ｂ）に示すように、スリットＳＬの底面の裏側にあるルーフプリズムアレイの谷の部分３−１０Ａ（ルーフプリズムの連結部）を「平坦に底上げ」することにより、結像光には影響を及ぼさずにスリット部の肉厚：ｔ’を厚くできる。
【００６３】
また、ゴースト光の多くはルーフプリズムアレイの谷底部分（稜線と稜線の中間部分）の近傍において反射されるので、図１０（ｂ）の如き底上げ形態を実施することにより、ゴースト光をさらに低減させることもできる。
【００６４】
たとえば、前述の「シミュレーションのパラメータ」の条件下で、Ｄ＝０．６ｍｍ、Ｗ＝０．１ｍｍとして、上記「谷部の底上げ」をしないとき、積分光量比は５％であったが、ルーフプリズムの谷底から０．０５ｍｍの底上げを行うことにより、正規の結合光は殆ど変わらずに積分光量比を１％まで低下させることができた。ただし「平坦に底上げ」することにより、図１０(ｂ)に示すように「底上げで形成された平坦な面３−１０Ａ」で反射光が発生することがあるため、底上げした平坦な面には「吸収膜を塗布したり面を粗くするなど、反射率を低減させる処置」を施すことが好ましい。
【００６５】
さらに、底上げした平坦な面を、図１０（ｃ）に示すように、２つの平面３−１１Ａ、３−１２Ａで互いにテーパを持たせて形成することにより、（矢印で示すように）平面３―１１Ａ、３−１２Ａでの反射光を結像素子アレイの外へ逃がすことも可能である。
【００６６】
なお、上記の「底上げ」を行う場合、底上げされた平坦部の「ルーフプリズム配列方向の幅（図１０（ｃ）のように、平坦部がテーパを成す場合には、平坦部の最小幅）」をＫとすると、前述の距離：Ｄの下限値を「（Ｐ―Ｋ）／２」まで小さくすることができる。Ｋ≦Ｗとすると、上記下限値を「（Ｐ―Ｗ）／２」まで小さくすることができる。
【００６７】
図１１は、従来から知られた「結像素子アレイを用いる光書込ユニット」を示している。図１１の光書込ユニットは、発光部アレイ１１０として「ＬＥＤアレイ」、結像素子アレイ１２０として「ロッドレンズアレイ」を用いている。
【００６８】
ＬＥＤアレイ１１０は、ＬＥＤ１１１Ａを多数、１方向に等間隔で一列に配列し、駆動ドライバ１１１Ｂにより各ＬＥＤ１１１Ａの点滅を制御するようにしたものであり、現在良く用いられているものとして、１インチ当り３００個のＬＥＤが並んだ３００ｄｐｉのＬＥＤアレイや６００ｄｐｉのＬＥＤアレイがある。
【００６９】
また、ロッドレンズアレイ１２０は、図１１（ｃ）に示すように、屈折率分布型のロッドレンズ１２０Ａを「俵積み状態にアレイ配列し、隙間に不透明部材１２０Ｂを充填し、側板１２０Ｃで一体化した」ものである。
【００７０】
図１１の光書込ユニットは、ＬＥＤアレイ１１０とロッドレンズアレイ１２０とを、図１１（ｂ）に示すように保持具１３１、１３２で保持し、全体を固定部材１３０により一体的に固定してユニットとしたものである。このような光書込ユニットでは、ロットレンズの整列のばらつきで「結像光の位置や大きさがばらつく」ことが知られている。
【００７１】
図１２は「光書込ユニット」の実施の１形態を示している。発光部アレイは、図１１に即して説明したＬＥＤアレイ１１０であり、結像素子アレイ２００は、図５や図１０に即して説明した「この発明の結像素子アレイ」である。図１２の図面に直交する方向が、結像素子アレイ２００の「柱芯方向」で、ＬＥＤアレイ１１０の各ＬＥＤも図面に直交する方向に配列されている。
【００７２】
ＬＥＤアレイ１１０は、断面Ｌ字上の保持部材３５０に嵌装固定される。結像素子アレイ２００は支持部材３００に一体的に支持される。支持部材３００は、保持部材３５０に図の如く係合され、保持具３６０により保持部材３５０に固定される。
【００７３】
この発明の結像素子アレイ２００は一体物であるのでロットレンズアレイより結像性能が良く、ゴースト光の影響のない良好な光書込ユニットを実現できる。
前述したように、発光部アレイとしては、ＬＥＤアレイ１１０の他に、有機ＥＬ素子を用いたＥＬアレイや「ハロゲン光源と、その前方に各画素毎に開閉制御できるシャッタアレイを配置した光シャッタアレイ」を用いることもできる。
【００７４】
図１３に画像形成装置の実施の１形態を示す。
この画像形成装置は、「感光媒体」としての光導電性の感光体５００の周りに、帯電ユニット５１０、光書込ユニット５２０、現像ユニット５３０、転写ユニット５４０、クリーニングユニット５６０等を有し、帯電ユニット５１０で帯電させた感光体５００に光書込ユニット５２０で画像を書込んで静電潜像を形成し、静電潜像を現像ユニット５３０で現像してトナー画像を得、このトナー画像を転写ユニット５４０により記録紙Ｓ（図の左方へ搬送される）上に転写し、定着ユニット５５０により記録紙Ｓ上に定着する。
【００７５】
光書込ユニット５２０として、この発明の光書込ユニット（例えば、図１２に示すもの）を用いることにより、画像の濃度むらが十分に低減された良好な画像を得ることができる。
【００７６】
図１４に示す結像素子アレイ１０Ａは、請求項１０記載の結像素子アレイの実施の１形態である。繁雑を避けるため、混同の虞がないと思われるものについては、図５におけると同一の符号を付した。
結像素子アレイ１０Ａは、三角柱状をなす透明体の１つの柱面に、光学的に等価なレンズ面１−ｎ（ｎ＝１、２、・・）を柱芯方向へ１列に配列形成して第１のレンズアレイとし、別の１つの柱面に光学的に等価なレンズ面２−ｎ（ｎ＝１、２、・・）を、第１のレンズアレイの各レンズ面１−ｎと対応させて柱芯方向（図面に直交する方向）に配列形成して第２のレンズアレイとし、残る１つの柱面に、互いに等価なルーフプリズム３−ｎ（ｎ＝１、２、・・）を、その稜線を柱心方向に直交させて柱芯方向へ、第１および第２のレンズアレイの各レンズ面１−ｎ、２−ｎと対応的に形成してルーフプリズムアレイとし、第１および第２のレンズアレイとルーフプリズムアレイの、各々対応するレンズ面とルーフプリズムを１単位の結像素子として、複数単位の結像素子が柱芯方向へアレイ配列するようにしてなる結像素子アレイにおいて、結像素子単位間のレンズ面対を互いに分離するため、各レンズ面対間に、第１および第２のレンズアレイにより挟まれる三角柱の稜からルーフプリズムアレイの形成された面へ向って、柱芯方向に直交的に切れ込むように断面矩形形状のスリットを形成し、各スリットの底部とルーフプリズムの稜線との距離：Ｄ、レンズ面対の間隔：Ｐ、スリットの幅：Ｗが、条件：
Ｐ／２＜Ｄ＜Ｐ／２＋０．７√（Ｗ） （１）
を満足するようにし、各スリット壁面における内部反射を低減する処置を施し、且つ、第１のレンズアレイの形成された面および第２のレンズアレイが形成された面とルーフプリズムアレイの形成された面とのコーナー部ＣＮ１、ＣＮ２に、機械的強度を確保するためのリブ１０Ｌ１、１０Ｌ２を、柱芯方向に形成したものである。
【００７７】
図１５の結像素子アレイ１０Ｂも、請求項１０記載の結像素子アレイの実施の１形態である。この図においても、繁雑を避けるため、混同の虞がないと思われるものについては、図５におけると同一の符号を付した。
結像素子アレイ１０Ｂは、三角柱状をなす透明体の１つの柱面に、光学的に等価なレンズ面１−ｎ（ｎ＝１、２、・・）を柱芯方向へ１列に配列形成して第１のレンズアレイとし、別の１つの柱面に光学的に等価なレンズ面２−ｎ（ｎ＝１、２、・・）を、第１のレンズアレイの各レンズ面１−ｎと対応させて柱芯方向（図面に直交する方向）に配列形成して第２のレンズアレイとし、残る１つの柱面に、互いに等価なルーフプリズム３−ｎ（ｎ＝１、２、・・）を、その稜線を柱心方向に直交させて柱芯方向へ、第１および第２のレンズアレイの各レンズ面１−ｎ、２−ｎと対応的に形成してルーフプリズムアレイとし、第１および第２のレンズアレイとルーフプリズムアレイの、各々対応するレンズ面とルーフプリズムを１単位の結像素子として、複数単位の結像素子が柱芯方向へアレイ配列するようにしてなる結像素子アレイにおいて、結像素子単位間のレンズ面対を互いに分離するため、各レンズ面対間に、第１および第２のレンズアレイにより挟まれる三角柱の稜からルーフプリズムアレイの形成された面へ向って、柱芯方向に直交的に切れ込むように断面矩形形状のスリットを形成し、各スリットの底部とルーフプリズムの稜線との距離：Ｄ、レンズ面対の間隔：Ｐ、スリットの幅：Ｗが、条件：
Ｐ／２＜Ｄ＜Ｐ／２＋０．７√（Ｗ） （１）
を満足するようにし、各スリット壁面における内部反射を低減する処置を施し、且つ、第１のレンズアレイの形成された面および第２のレンズアレイが形成された面とルーフプリズムアレイの形成された面とのコーナー部ＣＮ３、ＣＮ４に、機械的強度を確保するためのリブ１０Ｌ３、１０Ｌ４を、柱芯方向に形成したものである。
【００７８】
これら、結像素子アレイ１０Ａ、１０Ｂにおける上記リブ１０Ｌ１、１０Ｌ２、１０Ｌ３、１０Ｌ４は、図１４、図１５の図面に直交する方向へ、結像素子アレイの「単位の結像素子」の配列方向にわたって一体に形成され、結像素子アレイ１０Ａ、１０Ｂの機械的強度（物理的強度）を確保する。
【００７９】
リブ１０Ｌ１、１０Ｌ２のうちの一方、リブ１０Ｌ３、１０Ｌ４のうちの一方は、省略しても良い。
【００８０】
結像素子アレイ１０Ａ、１０Ｂにおける「スリット」や「スリット壁面における内部反射を低減する処置」、さらには「光吸収処置」、「光拡散処置」、スリット幅：Ｗとレンズ面対の間隔：Ｐの関係、レンズ径：ＡＰｙと、上記間隔：Ｐ、光源から入射側のレンズ面までの距離：Ｌ１との関係等は、請求項２〜６の任意の１に記載の結像素子アレイのものと同様で良く、具体的には、図５、図８、図１０に即して説明したものを適宜利用でき、また樹脂材料により一体整形することもできる。
【００８１】
結像素子アレイによる結像に影響する光は、上記ゴースト光の他にフレア光がある。このようなフレア光の影響を軽減あるいは防止するには、レンズ面以外の部分からの光の出入りを防止するアパーチャが有効である。
【００８２】
即ち、三角柱状をなす透明体の１つの柱面に、光学的に等価なレンズ面を柱芯方向へ１列に配列形成して第１のレンズアレイとし、別の１つの柱面に光学的に等価なレンズ面を、第１のレンズアレイの各レンズ面と対応させて柱芯方向に配列形成して第２のレンズアレイとし、残る１つの柱面に、互いに等価なルーフプリズムを、その稜線を柱心方向に直交させて柱芯方向へ、第１および第２のレンズアレイの各レンズ面と対応的に形成してルーフプリズムアレイとし、第１および第２のレンズアレイとルーフプリズムアレイの、各々対応するレンズ面とルーフプリズムを１単位の結像素子として、複数単位の結像素子が柱芯方向へアレイ配列するようにしてなる結像素子アレイにおいて、結像素子単位間のレンズ面対を互いに分離するため、各レンズ面対間に、第１および第２のレンズアレイにより挟まれる三角柱の稜からルーフプリズムアレイの形成された面へ向って、柱芯方向に直交的に切れ込むように断面矩形形状のスリットを形成し、各スリットの底部とルーフプリズムの稜線との距離：Ｄ、レンズ面対の間隔：Ｐ、スリットの幅：Ｗが、条件：
Ｐ／２＜Ｄ＜Ｐ／２＋０．７√（Ｗ） （１）
を満足するようにし、各スリット壁面における内部反射を低減する処置を施し、第１のレンズアレイの形成された面および／または第２のレンズアレイの形成された面のレンズ面以外の部分に「光吸収処理および／または光散乱処理」を施して上記アパーチャとすることができる（請求項１１）。
【００８３】
光吸収処理としては「黒やそれに準ずる色のインク等の、光吸収物質の塗布あるいは印刷、貼付」、光散乱処理としては「面粗し処理、拡散微粒子を含む材質の塗布・印刷・貼付等」を挙げることができる。光吸収処理と光拡散処理とを施す（例えば、面粗し処理と黒インクの塗布）こともできる。
【００８４】
図１６は、請求項１２記載の結像素子アレイの、実施の１形態を示している。
結像素子アレイ１０Ａ１は、図１４に示した結像素子アレイ１０Ａにおいて、入射側のレンズ面１−ｎの配列している面と、この面に続くリブ１０Ｌ１の片側面に、光吸収処理（インク等の光吸収物質の塗布あるいは印刷、貼付等）および／または光散乱処理（面粗し処理、拡散微粒子を含む材質の塗布・印刷・貼付等）を施し（符号１０Ｐで示す部分が処理された部分を示す）て、第１レンズ面側から結像素子アレイ１０Ａ１に入射してフレア光となる光を、有効に減衰させることにより、フレア光の影響を有効に軽減もしくは防止している。
【００８５】
図１７には、請求項１２記載の結像素子アレイの、実施の別形態を２例示している。図１７（ａ）の結像素子アレイ１０Ｂ１は、図１５に示した結像素子アレイ１０Ｂにおいて、入射側のレンズ面１−ｎの配列している面と、この面に続くリブ１０Ｌ３の片側面に、光減衰処理（インク等の光吸収物質の塗布あるいは印刷、貼付等）および／または光散乱処理（面粗し処理、拡散微粒子を含む材質の塗布・印刷・貼付等）を施し（符号１０Ｐ１で示す部分が処理された部分を示す）て、第１レンズ面側から結像素子アレイ１０Ｂ１に入射してフレア光となる光を、有効に減衰させることにより、フレア光の影響を有効に軽減もしくは防止している。
【００８６】
図１７（ｂ）の結像素子アレイ１０Ｂ２は、図１５に示した結像素子アレイ１０Ｂにおいて、入射側のレンズ面１−ｎの配列している面と、射出側のレンズ面２−ｎの配列している面、ルーフプリズム３−ｎの配列している面の、これらレンズ面、ルーフプリズム部を除く部分に、光減衰処理（インク等の光吸収物質の塗布あるいは印刷、貼付等）および／または光散乱処理（面粗し処理、拡散微粒子を含む材質の塗布・印刷・貼付等）を施し（符号１０Ｐ１、１０Ｐ２、１０Ｐ３、１０Ｐ４で示す部分が処理された部分を示す）て、入射側のレンズ面側から結像素子アレイ１０Ｂ２に入射してフレア光となる光、射出側のレンズ面から射出してフレア光となる光を共に有効に減衰させることにより、フレア光の影響を有効に軽減もしくは防止している。
【００８７】
なお、図１６、１７（ａ）の実施の形態においても、射出側のレンズ面２−ｎの配列された面（およびこれに続くリブの面）に光減衰処理および／または光散乱処理を施すことができるし、あるいは、これらの実施の形態において、入射側および射出側のレンズ面、ルーフプリズムを除く全ての部分に、図１７（ｂ）の如く、光減衰処理および／または光散乱処理を施すことができることは言うまでもない。
【００８８】
図１４〜１７に示す、各結像素子アレイ１０Ａ、１０Ｂ、１０Ａ１、１０Ｂ１、１０Ｂ２を用いて、図１２に示した如き光書込ユニットを構成できることは言うまでもなく、またこのような光書込ユニットを用いて、図１３に示すごとき画像形成装置を構成できることも明らかである。
【００８９】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明によれば新規な結像素子アレイ、光書込ユニット、画像形成装置を実現できる。
この発明の結像素子アレイは上述の如く「ゴースト光を有効に軽減させる」ことができ、従ってこの結像素子アレイを用いる光書込ユニットは「ゴースト光の影響を有効に軽減して良好な画像書込みを行う」ことができる。
【００９０】
そして、この発明の画像形成装置は、この発明の光書込ユニットを用いることにより、良好な画像形成を行うことができる。
【００９１】
また、請求項１０〜１２記載の結像素子アレイは機械強度に優れ、請求項１１、１２記載の結像素子アレイはフレア光の影響の軽減効果に優れている。
【００９２】
なお、図１４〜図１７に示した場合のように、リブを設けることや、光吸収処理および／または光散乱処理を施すことは「各結像素子単位のレンズ部間にスリット・光吸収手段を設けない場合」にも、機械強度を確保し、フレア光の影響を軽減・除去する上で有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の結像素子アレイを説明するための図である。
【図２】図１の結像素子アレイで発生するゴースト光を説明するための図である。
【図３】ゴースト光の発生の防止を意図して提案された結像素子アレイを説明するための図である。
【図４】図３の結像素子アレイの、スリットの側面での反射で発生するゴースト光を説明するための図である。
【図５】この発明の結像素子アレイの実施の１形態を説明するための図である。
【図６】この発明の結像素子アレイで有効に低減させようとするゴースト光を説明するための図である。
【図７】式（１）を説明するための図である。
【図８】この発明の結像素子アレイのスリット壁面における内部反射を低減する処置を説明するための図である。
【図９】スリットの幅：Ｗと正規の結像光の積分光量との関係を示す図である。
【図１０】ルーフプリズムアレイにおける谷底部分の底上げを説明するための図である。
【図１１】従来から知られた光書込ユニットを説明するための図である。
【図１２】光書込ユニットの実施の１形態を説明するための図である。
【図１３】画像形成装置の実施の１形態を説明するための図である。
【図１４】請求項１０記載の結像素子アレイの実施の１形態を説明するための図である。
【図１５】請求項１０記載の結像素子アレイの実施の別形態を説明するための図である。
【図１６】請求項１２記載の結像素子アレイの実施の１形態を説明するための図である。
【図１７】請求項１２記載の結像素子アレイの実施の別形態を説明するための図である。
【符号の説明】
１−１，１−２、・・入射側のレンズ面
２−１，２−２、・・射出側のレンズ面
３−１、３−２、・・ルーフプリズム
ＳＬ スリット
【発明の属する技術分野】
この発明は、結像素子アレイおよび光書込ユニットおよび画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
結像素子アレイは、結像機能を持つ光学素子を１列に配列一体化したものとして知られ、従来から、棒状の屈折率分布レンズ（ロッドレンズ）を配列したもの（ロッドレンズアレイ）や、「レンズとルーフミラーの組合せによる結像素子」を配列したもの等が知られている。
【０００３】
図１に示すのは「三角柱状をなす透明体の１つの柱面に、光学的に等価なレンズ面１−１、１−２、１−３、・・を柱芯方向（三角柱の柱としての長手方向）へ１列に配列形成して第１のレンズアレイとし、別の１つの柱面に、光学的に等価なレンズ面２−１，２−２，２−３、・・を、第１のレンズアレイの各レンズ面１−１等と対応させて柱芯方向へ配列形成して第２のレンズアレイとし、残る１つの柱面に、互いに等価なルーフプリズム３−１、３−２、３−３・・を、その稜線を柱心方向に直交させて柱芯方向へ、第１および第２のレンズアレイの各レンズ面と対応的に形成してルーフプリズムアレイとし、第１および第２のレンズアレイとルーフプリズムアレイの、各々対応するレンズとルーフプリズムを１単位の結像素子とし、複数単位の結像素子が柱芯方向へアレイ配列するようにしてなる結像素子アレイ」である。
【０００４】
図１の結像素子アレイの場合、ｎ＝１、２、３、・・として、レンズ面１−ｎ、２−ｎとルーフプリズム３−ｎとが「１単位の結像素子」をなす。
各単位の結像素子において、光は、第１のレンズアレイのレンズ面１−ｎから入射し、ルーフプリズム３−ｎで反射され、第２のレンズアレイのレンズ面２−ｎから射出する。そして、レンズ面１−ｎと２−ｎとの合成の結像作用により結像する。
【０００５】
一般に、図１に示すような結像素子アレイにはゴースト光、即ち「本来結像すべきでない位置に集光する光」が存在する不具合がある。
この「ゴースト光」を、図２を参照して説明する。結像素子アレイは、実際には図１に示したように３次元的な構造を持つが、図２においては説明の都合上、入射側のレンズアレイ（第１のレンズアレイ）と射出側のレンズアレイ（第２のレンズアレイ）とを仮想的に重ね合せ、入射する光が「ルーフプリズムアレイで１８０度折り曲げられ、入射方向に向かって射出する」ような光路を取るように描いてある。
【０００６】
図２において「レンズＡ」とあるのは、第１のレンズアレイのレンズ面１−ｎと、第２のレンズアレイのレンズ面２−ｎとを重ね合せたものを示し、「レンズＢ」とあるのは、レンズ面１−ｎ、２−ｎの各同じ側(右側)に隣接する２面のレンズ面を重ね合わせたものを示す。
【０００７】
ゴースト光の光路には、図２(ａ)、（ｂ）に示す２通りの光路が考えられる。
図２(ａ)に示すのは、レンズＡから入射した光が、レンズＡに対応するルーフプリズムＡに入射せず、隣接するルーフプリズムＢに入射して反射され、レンズＢから射出してゴースト光となる場合である。
【０００８】
図２（ｂ）に示すのは、レンズＡから入射し、レンズＡに対応するルーフプリズムＡに入射するが、反射された光がレンズＡに隣接するレンズＢから射出してゴースト光となる場合である。
これら図２(ａ)、（ｂ）に示すゴースト光は「本来結像すべきでない位置」に結像し、結像素子アレイの結像性能を劣化させる。
【０００９】
この問題に対処する方策として、特公平５−５３２４５号公報は、図３（ａ）に示すように、入射側の各レンズ面間と各ルーフプリズム間に溝状の「スリットＳＬ」を形成し、入射側の任意のレンズ面から入射した光が隣接する（射出側）レンズ面に向う光路を遮る方法を開示している。
【００１０】
図３の結像素子アレイでは、入射側のレンズ面相互はスリットにより分離されているので、図２（ａ）に示したゴースト光は防止できる。しかし、図３（ｂ）に示すように、射出側のレンズ面間には「スリットＳＬの形成されていない幅：ｔ（スリット部における結像素子アレイの肉厚）の領域」があるので、この部分に入射する光の通過は防ぐことができない。このため、図２（ｂ）に示すゴースト光を完全に防止することはできない。
【００１１】
また、上記特公平５−５３２４５公報の結像素子アレイは、スリットの壁面には何の処理も施されていない。
図２に倣って描かれた図４に示すように、レンズＡ（入射側）が光源（発光位置）の正面にあるとき、換言すれば、光源がレンズＡ（入射側）の光軸近傍にあるときには、レンズＡに入射する光は、レンズＡに対応するルーフプリズムＡにより反射され、レンズＡ（射出側）から射出するので問題はないが、例えば、上記光源から出てレンズＡに隣接するレンズＢ（入射側）に入射する光の光路のうちには、ルーフプリズムＢには直接入射せず、もしくは直接入射したとしてもその後で、スリットＳＬの壁面に当る光路が存在する。
【００１２】
このようにスリットの壁面に当った光は、壁面に何らの処理をしていないと、スリットＳＬの壁面で反射し、レンズＢ（射出側）を抜け、ゴースト光として本来の結像位置でない位置に集光してしまう。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
この発明はゴースト光の影響を有効に軽減した結像素子アレイの実現を課題とする。この発明はまた、ゴースト光の影響を有効に軽減した結像素子アレイを用いる光書込ユニットの実現、さらにはこの光書込ユニットを用いる画像形成装置の実現を課題とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この発明の結像素子アレイは「三角柱状をなす透明体の１つの柱面に、光学的に等価なレンズ面を柱芯方向へ１列に配列形成して第１のレンズアレイとし、別の１つの柱面に、光学的に等価なレンズ面を、第１のレンズアレイの各レンズ面と対応させて柱芯方向へ配列形成して第２のレンズアレイとし、残る１つの柱面に、互いに等価なルーフプリズムを、その稜線を柱心方向に直交させて柱芯方向へ、第１および第２のレンズアレイの各レンズ面と対応的に形成してルーフプリズムアレイとし、第１および第２のレンズアレイとルーフプリズムアレイの、各々対応するレンズ面とルーフプリズムとを１単位の結像素子とし、複数単位の結像素子が柱芯方向へアレイ配列するようにしてなる結像素子アレイ」である。
【００１５】
このように、この発明の結像素子アレイは大まかな形態としては「三角柱状」である。この三角柱における各稜部は、面取りされていても良いし、滑らかに丸められていてもよい。
【００１６】
「柱芯方向」とは三角柱の中心軸の方向である。
請求項１記載の結像素子アレイは以下の点を特徴とする。
即ち、各結像素子単位のレンズ面対（第１および第２のレンズアレイの、互いに対応するレンズ面の対）を互いに分離するため、各レンズ面対間に、第１および第２のレンズアレイにより挟まれる三角柱の稜（面取りされていても良いし、丸められていても良い）からルーフプリズムアレイの形成された面へ向って、柱芯方向に直交的に切れ込むように「断面矩形形状のスリット」が形成される。
【００１７】
各スリットの底部とルーフプリズムの稜線との距離：Ｄ、レンズ面対の間隔：Ｐ、スリットの幅：Ｗが、条件：
Ｐ／２＜Ｄ＜Ｐ／２＋０．７√（Ｗ） （１）
を満足する。そして、スリット壁面には「スリット壁面における内部反射を低減する処置」が施されている。
【００１８】
「内部反射を低減する処置」は、各スリットの壁面に施された光吸収処置でも良いし（請求項２）、各スリットの壁面に施された「光拡散処置」でも良い（請求項３）。
【００１９】
上記請求項１または２または３記載の結像素子アレイにおいて、スリット幅：Ｗは、レンズ面対の間隔：Ｐに対して、条件：
Ｗ＜０．２Ｐ （２）
を満足することが好ましい（請求項４）。
【００２０】
この場合、第１および第２のレンズアレイにおける各レンズ面の「柱芯方向に直交する方向のレンズ径：ＡＰｙ」は、レンズ面対の間隔：Ｐ、光源から入射側のレンズアレイまでの距離：Ｌ１に対して
０．８Ｐ＜ＡＰｙ＜０．２Ｌ１ （３）
の範囲に設定するのが良い（請求項５）。
【００２１】
上記請求項１〜５の任意の１に記載の結像素子アレイの「ルーフプリズムアレイにおける各ルーフプリズムの連結部」は、平坦な面とすることができる（請求項６）。
上記請求項１〜６の任意の１に記載の結像素子アレイは「樹脂材料により一体成形されたもの」とすることができる（請求項７）。
【００２２】
この発明の「光書込ユニット」は、発光部アレイと、結像素子アレイとを有する（請求項８）。
「発光部アレイ」は、微小な発光部をアレイ配列してなる。
【００２３】
発光部アレイとしては、例えば、ＬＥＤが１方向に等間隔で一列に並んだＬＥＤアレイ（１インチ当り３００個のＬＥＤが並んだ３００ｄｐｉのＬＥＤアレイや、６００ｄｐｉのＬＥＤアレイが良く知られている）や、有機ＥＬ素子を用いたＥＬアレイ等があり、微小な光源部を、一列もしくは複数列に配列することができる。また、別の形態の発光部アレイとして「ハロゲン光源と、その前方に各画素毎に開閉制御できるシャッタアレイを配置した光シャッタアレイ」を用いることもできる。
【００２４】
「結像素子アレイ」は、発光素子アレイの各発光部からの光を書込み面上に結像させる結像光学系で、請求項１〜７の任意の１に記載のものが用いられる。
【００２５】
この発明の画像形成装置は、感光媒体に光書込ユニットによる画像書込みを行い、画像形成する画像形成装置であって、光書込ユニットとして請求項８記載のものを用いることを特徴とする（請求項９）。感光媒体としては、銀塩フィルムや「光書込みにより発色する発色印画紙」、光導電性の感光体等を用いることができる。
【００２６】
請求項１０記載の結像素子アレイは「三角柱状をなす透明体の１つの柱面に、光学的に等価なレンズ面を柱芯方向へ１列に配列形成して第１のレンズアレイとし、別の１つの柱面に光学的に等価なレンズ面を、第１のレンズアレイの各レンズ面と対応させて上記柱芯方向に配列形成して第２のレンズアレイとし、残る１つの柱面に、互いに等価なルーフプリズムを、その稜線を柱心方向に直交させて柱芯方向へ、第１および第２のレンズアレイの各レンズ面と対応的に形成してルーフプリズムアレイとし、第１および第２のレンズアレイとルーフプリズムアレイの、各々対応するレンズ面とルーフプリズムを１単位の結像素子として、複数単位の結像素子が柱芯方向へアレイ配列するようにしてなる結像素子アレイにおいて、結像素子単位間のレンズ面対を互いに分離するため、各レンズ面対間に、第１および第２のレンズアレイにより挟まれる三角柱の稜からルーフプリズムアレイの形成された面へ向って、柱芯方向に直交的に切れ込むように断面矩形形状のスリットを形成し、各スリットの底部とルーフプリズムの稜線との距離：Ｄ、レンズ面対の間隔：Ｐ、スリットの幅：Ｗが、条件：
Ｐ／２＜Ｄ＜Ｐ／２＋０．７√（Ｗ） （１）
を満足するようにし、各スリット壁面における内部反射を低減する処置を施し、且つ、第１のレンズアレイの形成された面および／または第２のレンズアレイが形成された面とルーフプリズムアレイの形成された面とのコーナー部に、機械的強度を確保するためのリブを、柱芯方向に形成したことを特徴とする。
【００２７】
請求項１１記載の結像素子アレイは「三角柱状をなす透明体の１つの柱面に、光学的に等価なレンズ面を柱芯方向へ１列に配列形成して第１のレンズアレイとし、別の１つの柱面に光学的に等価なレンズ面を、第１のレンズアレイの各レンズ面と対応させて柱芯方向に配列形成して第２のレンズアレイとし、残る１つの柱面に、互いに等価なルーフプリズムを、その稜線を柱心方向に直交させて柱芯方向へ、第１および第２のレンズアレイの各レンズ面と対応的に形成してルーフプリズムアレイとし、第１および第２のレンズアレイとルーフプリズムアレイの、各々対応するレンズ面とルーフプリズムを１単位の結像素子として、複数単位の結像素子が柱芯方向へアレイ配列するようにしてなる結像素子アレイにおいて、結像素子単位間のレンズ面対を互いに分離するため、各レンズ面対間に、第１および第２のレンズアレイにより挟まれる三角柱の稜からルーフプリズムアレイの形成された面へ向って、柱芯方向に直交的に切れ込むように断面矩形形状のスリットを形成し、各スリットの底部とルーフプリズムの稜線との距離：Ｄ、レンズ面対の間隔：Ｐ、スリットの幅：Ｗが、条件：
Ｐ／２＜Ｄ＜Ｐ／２＋０．７√（Ｗ） （１）
を満足するようにし、各スリット壁面における内部反射を低減する処置を施し、且つ、第１のレンズアレイの形成された面および／または第２のレンズアレイの形成された面の、レンズ面以外の部分に、光吸収処理および／または光散乱処理を施してなることを特徴とする。
【００２８】
この請求項１１記載の結像素子アレイにおいて「第１のレンズアレイの形成された面および／または第２のレンズアレイが形成された面とルーフプリズムアレイの形成された面とのコーナー部に、機械的強度を確保するためのリブを柱芯方向に形成」することができる（請求項１２）。
【００２９】
即ち、前述した請求項１〜７記載の結像素子アレイにおいては、三角柱における各稜部は「面取り」されていても良いし「滑らかに丸め」られていてもよいのであるが、上記請求項１０、１２記載の結像素子アレイのように、三角柱の稜部のうち、ルーフプリズムアレイの形成された面と（第１および／または第２の）レンズアレイの形成された面とのなす稜部、即ち、これらの面のなすコーナー部に「結像素子アレイの機械的強度（物理的強度）を確保するためのリブ」を形成することもできる。
【００３０】
また、請求項１１、１２記載の結像素子アレイのように、第１のレンズアレイの形成された面および／または第２のレンズアレイの形成された面の、レンズ面以外の部分に、光吸収処理および／または光散乱処理を施すことにより、上記レンズ面以外の部分を通る光がフレア光として本来の結像に影響するのを有効に軽減もしくは防止することができる。
【００３１】
勿論、請求項１０〜１２の任意の１に記載の結像素子アレイにおいても、内部反射を低減する処置として「各スリットの壁面に光吸収処置を施す」ことも、「各スリットの壁面に光拡散処置を施す」こともでき、スリットの幅：Ｗが、レンズ面対の間隔：Ｐに対して、条件：
Ｗ＜０．２Ｐ （２）
を満足することが好ましく、この場合、第１および第２のレンズアレイにおける各レンズ面の、柱芯方向に直交する方向のレンズ径：ＡＰｙを、レンズ面対の間隔：Ｐ、光源から入射側のレンズアレイまでの距離：Ｌ１に対して、
０．８Ｐ＜ＡＰｙ＜０．２Ｌ１ （３）
の範囲に設定するのが良い。
【００３２】
請求項１０〜１２の任意の１に記載の結像素子アレイにおいても「ルーフプリズムアレイにおける各ルーフプリズムの連結部を平坦な面とする」ことができ、樹脂材料による一体成形で形成することができる。
【００３３】
微小な発光部をアレイ配列してなる発光部アレイと、この発光部アレイからの光を書込み面上に結像させる結像素子アレイとを有する光書込ユニットにおいて、結像素子アレイとして請求項１０〜１２の任意の１に記載のものを用いることができ、このような光書込ユニットを用いて、感光媒体に画像書込みを行い、画像形成する画像形成装置を構成することができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態を説明する。
図５は、結像素子アレイの実施の形態を説明するための図である。繁雑を避けるため、混同の虞がないと思われるものについては、図１、図３におけると同一の符号を用いた。
【００３５】
図５の（ａ）は結像素子アレイの部分斜視図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は入射側のレンズアレイから見た正面図である。特公平５−５３２４５号公報記載の結像素子アレイでは、図３に即して説明したように、入射側のレンズアレイとルーフプリズムアレイとで挟まれる稜部から射出側のレンズアレイが形成された柱面に向って切れこむようにスリットＳＬを形成しているが、この発明の結像素子アレイでは、図５（ａ）に示すように、各結像素子単位のレンズ面対を互いに分離するための「断面矩形形状のスリットＳＬ」が各レンズ面対間に、第１のレンズアレイ（入射側のレンズ面１−１、１−２、・・のアレイ）および第２のレンズアレイ（射出側のレンズ面２−１、２−２、・・のアレイ）により挟まれる三角柱の稜から、ルーフプリズムアレイの形成された面へ向って、柱芯方向に直交的に切れ込むように形成されている。
【００３６】
各スリットＳＬの底部（底面）とルーフプリズムの稜線との距離：Ｄ（図５の（ｂ）参照）、レンズ面対の間隔：Ｐ、スリットの幅：Ｗ（同図（ｃ）参照）は、条件：
Ｐ／２＜Ｄ＜Ｐ／２＋０．７√（Ｗ） （１）
を満足するように設定される。
【００３７】
形成されたスリットＳＬの壁面は「反射を抑える処置」を施されている。
上記結像素子アレイは「一体成形法」により製作することができる。
【００３８】
図３に示した「従来の結像素子アレイ」では、図３（ｂ）における距離：Ｌ３（入射光束の主光線がルーフプリズム３−１で反射されたのち、射出側のレンズ面から射出するまでの光路長）が短い場合には、相対的にスリットの形成されない領域幅：ｔも小さくなる必要があり、結像素子アレイの強度の面で問題があるが、図５に示す「この発明の結像素子アレイ」では、図５（ｂ）に示す距離：Ｌ２、Ｌ３の如何に係わらず、各スリットＳＬの底部とルーフプリズムの稜線との距離：Ｄの値を変える必要がないので、結合素子アレイの強度上有利である。
【００３９】
各スリットＳＬの壁面は「反射を抑える処置」を施されているので、壁面での反射光の影響はないが、図２に倣って描かれた図６に示すように、発光位置から出てレンズＢに入射し、対応するルーフプリズムＢで反射され「スリット底面とルーフプリズムの谷底の部分」との間を通り、レンズＡから射出する光と、レンズＢに入射し「スリット底面とルーフプリズムの谷底の間」の部分を抜け、ルーフプリズムＣで反射されてレンズＣから射出する光がゴースト光として作用する場合がある。
【００４０】
発明者らは、画像形成装置を用い、図６に示す種類のゴースト光が「正規の結像光に対し、積分光量比で５〜６％程度まで」であれば、画像上に影響がないことを確認した。
【００４１】
そこで、スリットの形状をパラメータとして変化させてシミュレーションを行い、上記積分光量比が許容範囲を満たすためのスリットの形状を求めた。
スリットの形状とゴースト光との関係に関するシミュレーション結果を図７に示す。光源としてはＬＥＤを想定し「ランバート分布に従う発光源」としてシミュレーションを行った。
【００４２】
シミュレーションは、図５（ｂ）、（ｃ）に示す各種のパラメータ：Ｌ１（光源から入射側レンズアレイのレンズ面に至る距離）、Ｌ２（入射側のレンズ面とルーフミラープリズムの稜線との間の光軸上の距離）、Ｌ３（射出側のレンズ面とルーフプリズムの稜線との光軸上の距離）、Ｌ４（射出側レンズアレイのレンズ面から像面までの距離）、Ｐ（各結像素子におけるレンズ面対の間隔）、ＡＰｘ（入射側および射出側のレンズ面の、柱芯方向のレンズ径）、ＡＰｙ（入射側および射出側のレンズ面の、柱芯に直交する方向のレンズ径）を以下の値に設定して行った。
【００４３】
シミュレーションのパラメータ
Ｌ１，Ｌ４ ８ｍｍ
Ｌ２，Ｌ３ １．４５ｍｍ
Ｐ ０．８ｍｍ
ＡＰｘ ０．７ｍｍ
ＡＰｙ １．０ｍｍ
また、入射像に対して射出像が１．０２５倍となるように、各レンズ面の曲率：Ｒを最適化した。
【００４４】
図７に、スリットの幅：Ｗを、０．５、１．０、２．０、３．０ｍｍとしたときの、積分光量比（縦軸）と距離：Ｄ（スリットの底面からプリズムの稜線までの距離）の関係を示す。
【００４５】
図６に示す種類のゴースト光が画像に影響しない条件は「正規の結像光に対し、積分光量比で５〜６％程度まで」であるから、積分光量比が約６％となる上記距離：Ｄを求める。積分光量比を６％とすると、Ｗ＝０．５ｍｍのときＤ＝０．５６ｍｍ、Ｗ＝１．０ｍｍのときＤ＝０．６２ｍｍ、Ｗ＝２．０ｍｍのときＤ＝０．７２ｍｍ、Ｗ＝３．０ｍｍのときＤ＝０．７９ｍｍであるので、スリットの幅：Ｗが、これらの値以下ならば、結像素子アレイとして十分な性能を得ることができる。
【００４６】
図７から、距離：Ｄとスリットの幅：Ｗの関係を求めると、次式の如くなる。
【００４７】
Ｄ＜Ｐ／２＋０．７×√Ｗ （１Ａ）
従って、スリットの形状（幅：Ｗ、距離：Ｄ）が、この式を満足すれば、ゴースト光の影響を除去できる。
【００４８】
式（１Ａ）は、シミュレーションのパラメータを変えても成立つことを確認した。
一例として、上記パラメータにおいてＰ＝１．０ｍｍ、Ｗ＝０．１ｍｍ（ＡＰｘ＝０．９ｍｍ）に変えた場合、Ｄ＝０．７ｍｍのときの積分光量比は４％（画像にゴースト光が影響しない）、Ｄ＝０．８０ｍｍのときは９％（画像にゴースト光が影響する）となる。
【００４９】
別の例として、上記パラメータにおいてＬ１、Ｌ４を１０ｍｍ、Ｗ＝０．１ｍｍに変えた場合、積分光量比は、Ｄ＝０．６ｍｍのとき４％（画像にゴースト光が影響しない）、Ｄ＝０．６５ｍｍのとき７％（画像にゴースト光が影響する）となる。
【００５０】
従って、これらの場合にも「上記式（１Ａ）が、図６に示す種類のゴースト光が画像に影響しない条件を適切に与える」ことが確かめられた。
【００５１】
即ち、上記式（１Ａ）を満足するスリットを形成することにより、十分な性能の結像素子アレイを実現できる。距離：Ｄが小さくなり、Ｄ＝Ｐ／２となると、結像素子アレイは、個々の結像素子単位に分離してしまい、結像素子アレイとして一体的に形成することができない。従って、距離：Ｄが満足する条件は、前記式（１）、即ち、
Ｐ／２＜Ｄ＜Ｐ／２＋０．７×√Ｗ （１）
であることになる。
【００５２】
結像素子アレイにスリットＳＬを形成したのみでは、スリットＳＬの壁面に当る光の殆どが壁面で全反射してしまう。
この発明の結像素子アレイではスリットの壁面に「反射を抑える処置」を施すことにより、スリット壁面での全反射光がゴースト光として作用するのを有効に軽減もしくは防止する。
【００５３】
「反射を抑える処置」としては種々の方法が考えられるが、図８（ａ）に示すようにスリットＳＬの壁面全体に黒もしくは、それに準ずる色の塗料を塗布する「光吸収処置」が好適である。黒い物質は、可視光領域の光を吸収するが、結像素子アレイ用の光源として一般的に用いられるＬＥＤは放射光が可視光であるので、スリットＳＬの壁面に当る光は、図８（ａ）に示す如く「吸収膜８の塗料」に吸収され、壁面での反射は抑制される。
【００５４】
また、別の例として、壁面に塗布するのではなく「スリット間に黒もしくはそれに準ずる色の部材、例えばシリコーンゴム等を挿入する」ことで壁面での反射を低減させることも可能である。スリット間に上記部材を挿入する場合は、結像素子アレイのスリットの面と部材の面との境界を密着させる必要がある。
【００５５】
スリットの壁面での内部反射を抑える方法として、壁面で吸収させる代わりに図８（ｂ）に示すように「壁面を粗く」してもよい。スリットＳＬの壁面を粗い面とすると、壁面に当った光は乱反射し、正反射する光を低減させる。乱反射光の殆どは結像素子アレイ内部へ反射されたり、スリットＳＬの壁面からスリット間へ散乱されるので「レンズ面から射出してゴースト光となる」ものは少ない。
【００５６】
また、スリットの壁面を粗面とすると共に、前記「光吸収処置」を施すことにより、スリット壁面での内部反射を更に有効に低減することも可能である。
【００５７】
図９は「スリットの幅：Ｗと結像光の積分光量との関係」を示す。
縦軸は結像光の積分光量、横軸はスリットの幅：Ｗを示す。図９から分かるように、スリットの幅：Ｗが大きくなるに連れ、結像光の積分光量は徐々に減少する。従って、十分な積分光量を得る為にはスリットの幅が狭い方がよい。
【００５８】
式（１）とともに、式（２）即ち、
Ｗ＜０．２Ｐ （２）
を満足させると、スリットを入れても「スリットを入れなかったときの約７割以上の積分光量」を確保できる。
【００５９】
（２）式に従って、スリットの幅：Ｗを決定すると、レンズ面の配列方向におけるレンズ径：ＡＰｘは以下のようになる。
【００６０】
ＡＰｘ＝Ｐ−Ｗ≧０．８×Ｐ
このとき、配列方向と直交する方向のレンズ径：ＡＰｙは特に規制されるものではないが、結像素子アレイとして十分な光量を確保するためには「ＡＰｙはＡＰｘよりも大きい」ことが望ましい。即ち、
ＡＰｙ＞ＡＰｘ
しかし、レンズの性能面から見て、レンズ径：ＡＰｙを広げすぎると、結像位置におけるビームスポット像が大きくなり、結像力が低下してしまう。レンズ径：ＡＰｙの値を、条件：
ＡＰｙ＜０．２×Ｌ１
を満足するように規制すれば、レンズ面配列方向のビームスポット径に対して、この方向に直交する方向のビームスポット径の大きさを１．５倍以下に抑えることができる。上記ビームスポット径は「ビームスポットの最大光強度を１としたとき、１／ｅ２の光強度におけるビームスポット幅」で定義されるものである。
発明者らは、ビームスポット径の上記比率は画像形成装置で画像を出力した場合において、画質に影響しないことを確認した。
【００６１】
即ち、以上の関係から、結像素子アレイとして、ＡＰｙは以下の式：
０．８Ｐ＜ＡＰｙ＜０．２Ｌ１ （３）
を満足することがより好ましい。
【００６２】
この発明の結像素子アレイのように、第１および第２のレンズアレイにおける各レンズ面対間にスリットを形成する構成では、図１０（ａ）に示すように、スリットの形成された部分で「結像素子アレイの肉厚：ｔ０」が薄くなるが、図１０（ｂ）に示すように、スリットＳＬの底面の裏側にあるルーフプリズムアレイの谷の部分３−１０Ａ（ルーフプリズムの連結部）を「平坦に底上げ」することにより、結像光には影響を及ぼさずにスリット部の肉厚：ｔ’を厚くできる。
【００６３】
また、ゴースト光の多くはルーフプリズムアレイの谷底部分（稜線と稜線の中間部分）の近傍において反射されるので、図１０（ｂ）の如き底上げ形態を実施することにより、ゴースト光をさらに低減させることもできる。
【００６４】
たとえば、前述の「シミュレーションのパラメータ」の条件下で、Ｄ＝０．６ｍｍ、Ｗ＝０．１ｍｍとして、上記「谷部の底上げ」をしないとき、積分光量比は５％であったが、ルーフプリズムの谷底から０．０５ｍｍの底上げを行うことにより、正規の結合光は殆ど変わらずに積分光量比を１％まで低下させることができた。ただし「平坦に底上げ」することにより、図１０(ｂ)に示すように「底上げで形成された平坦な面３−１０Ａ」で反射光が発生することがあるため、底上げした平坦な面には「吸収膜を塗布したり面を粗くするなど、反射率を低減させる処置」を施すことが好ましい。
【００６５】
さらに、底上げした平坦な面を、図１０（ｃ）に示すように、２つの平面３−１１Ａ、３−１２Ａで互いにテーパを持たせて形成することにより、（矢印で示すように）平面３―１１Ａ、３−１２Ａでの反射光を結像素子アレイの外へ逃がすことも可能である。
【００６６】
なお、上記の「底上げ」を行う場合、底上げされた平坦部の「ルーフプリズム配列方向の幅（図１０（ｃ）のように、平坦部がテーパを成す場合には、平坦部の最小幅）」をＫとすると、前述の距離：Ｄの下限値を「（Ｐ―Ｋ）／２」まで小さくすることができる。Ｋ≦Ｗとすると、上記下限値を「（Ｐ―Ｗ）／２」まで小さくすることができる。
【００６７】
図１１は、従来から知られた「結像素子アレイを用いる光書込ユニット」を示している。図１１の光書込ユニットは、発光部アレイ１１０として「ＬＥＤアレイ」、結像素子アレイ１２０として「ロッドレンズアレイ」を用いている。
【００６８】
ＬＥＤアレイ１１０は、ＬＥＤ１１１Ａを多数、１方向に等間隔で一列に配列し、駆動ドライバ１１１Ｂにより各ＬＥＤ１１１Ａの点滅を制御するようにしたものであり、現在良く用いられているものとして、１インチ当り３００個のＬＥＤが並んだ３００ｄｐｉのＬＥＤアレイや６００ｄｐｉのＬＥＤアレイがある。
【００６９】
また、ロッドレンズアレイ１２０は、図１１（ｃ）に示すように、屈折率分布型のロッドレンズ１２０Ａを「俵積み状態にアレイ配列し、隙間に不透明部材１２０Ｂを充填し、側板１２０Ｃで一体化した」ものである。
【００７０】
図１１の光書込ユニットは、ＬＥＤアレイ１１０とロッドレンズアレイ１２０とを、図１１（ｂ）に示すように保持具１３１、１３２で保持し、全体を固定部材１３０により一体的に固定してユニットとしたものである。このような光書込ユニットでは、ロットレンズの整列のばらつきで「結像光の位置や大きさがばらつく」ことが知られている。
【００７１】
図１２は「光書込ユニット」の実施の１形態を示している。発光部アレイは、図１１に即して説明したＬＥＤアレイ１１０であり、結像素子アレイ２００は、図５や図１０に即して説明した「この発明の結像素子アレイ」である。図１２の図面に直交する方向が、結像素子アレイ２００の「柱芯方向」で、ＬＥＤアレイ１１０の各ＬＥＤも図面に直交する方向に配列されている。
【００７２】
ＬＥＤアレイ１１０は、断面Ｌ字上の保持部材３５０に嵌装固定される。結像素子アレイ２００は支持部材３００に一体的に支持される。支持部材３００は、保持部材３５０に図の如く係合され、保持具３６０により保持部材３５０に固定される。
【００７３】
この発明の結像素子アレイ２００は一体物であるのでロットレンズアレイより結像性能が良く、ゴースト光の影響のない良好な光書込ユニットを実現できる。
前述したように、発光部アレイとしては、ＬＥＤアレイ１１０の他に、有機ＥＬ素子を用いたＥＬアレイや「ハロゲン光源と、その前方に各画素毎に開閉制御できるシャッタアレイを配置した光シャッタアレイ」を用いることもできる。
【００７４】
図１３に画像形成装置の実施の１形態を示す。
この画像形成装置は、「感光媒体」としての光導電性の感光体５００の周りに、帯電ユニット５１０、光書込ユニット５２０、現像ユニット５３０、転写ユニット５４０、クリーニングユニット５６０等を有し、帯電ユニット５１０で帯電させた感光体５００に光書込ユニット５２０で画像を書込んで静電潜像を形成し、静電潜像を現像ユニット５３０で現像してトナー画像を得、このトナー画像を転写ユニット５４０により記録紙Ｓ（図の左方へ搬送される）上に転写し、定着ユニット５５０により記録紙Ｓ上に定着する。
【００７５】
光書込ユニット５２０として、この発明の光書込ユニット（例えば、図１２に示すもの）を用いることにより、画像の濃度むらが十分に低減された良好な画像を得ることができる。
【００７６】
図１４に示す結像素子アレイ１０Ａは、請求項１０記載の結像素子アレイの実施の１形態である。繁雑を避けるため、混同の虞がないと思われるものについては、図５におけると同一の符号を付した。
結像素子アレイ１０Ａは、三角柱状をなす透明体の１つの柱面に、光学的に等価なレンズ面１−ｎ（ｎ＝１、２、・・）を柱芯方向へ１列に配列形成して第１のレンズアレイとし、別の１つの柱面に光学的に等価なレンズ面２−ｎ（ｎ＝１、２、・・）を、第１のレンズアレイの各レンズ面１−ｎと対応させて柱芯方向（図面に直交する方向）に配列形成して第２のレンズアレイとし、残る１つの柱面に、互いに等価なルーフプリズム３−ｎ（ｎ＝１、２、・・）を、その稜線を柱心方向に直交させて柱芯方向へ、第１および第２のレンズアレイの各レンズ面１−ｎ、２−ｎと対応的に形成してルーフプリズムアレイとし、第１および第２のレンズアレイとルーフプリズムアレイの、各々対応するレンズ面とルーフプリズムを１単位の結像素子として、複数単位の結像素子が柱芯方向へアレイ配列するようにしてなる結像素子アレイにおいて、結像素子単位間のレンズ面対を互いに分離するため、各レンズ面対間に、第１および第２のレンズアレイにより挟まれる三角柱の稜からルーフプリズムアレイの形成された面へ向って、柱芯方向に直交的に切れ込むように断面矩形形状のスリットを形成し、各スリットの底部とルーフプリズムの稜線との距離：Ｄ、レンズ面対の間隔：Ｐ、スリットの幅：Ｗが、条件：
Ｐ／２＜Ｄ＜Ｐ／２＋０．７√（Ｗ） （１）
を満足するようにし、各スリット壁面における内部反射を低減する処置を施し、且つ、第１のレンズアレイの形成された面および第２のレンズアレイが形成された面とルーフプリズムアレイの形成された面とのコーナー部ＣＮ１、ＣＮ２に、機械的強度を確保するためのリブ１０Ｌ１、１０Ｌ２を、柱芯方向に形成したものである。
【００７７】
図１５の結像素子アレイ１０Ｂも、請求項１０記載の結像素子アレイの実施の１形態である。この図においても、繁雑を避けるため、混同の虞がないと思われるものについては、図５におけると同一の符号を付した。
結像素子アレイ１０Ｂは、三角柱状をなす透明体の１つの柱面に、光学的に等価なレンズ面１−ｎ（ｎ＝１、２、・・）を柱芯方向へ１列に配列形成して第１のレンズアレイとし、別の１つの柱面に光学的に等価なレンズ面２−ｎ（ｎ＝１、２、・・）を、第１のレンズアレイの各レンズ面１−ｎと対応させて柱芯方向（図面に直交する方向）に配列形成して第２のレンズアレイとし、残る１つの柱面に、互いに等価なルーフプリズム３−ｎ（ｎ＝１、２、・・）を、その稜線を柱心方向に直交させて柱芯方向へ、第１および第２のレンズアレイの各レンズ面１−ｎ、２−ｎと対応的に形成してルーフプリズムアレイとし、第１および第２のレンズアレイとルーフプリズムアレイの、各々対応するレンズ面とルーフプリズムを１単位の結像素子として、複数単位の結像素子が柱芯方向へアレイ配列するようにしてなる結像素子アレイにおいて、結像素子単位間のレンズ面対を互いに分離するため、各レンズ面対間に、第１および第２のレンズアレイにより挟まれる三角柱の稜からルーフプリズムアレイの形成された面へ向って、柱芯方向に直交的に切れ込むように断面矩形形状のスリットを形成し、各スリットの底部とルーフプリズムの稜線との距離：Ｄ、レンズ面対の間隔：Ｐ、スリットの幅：Ｗが、条件：
Ｐ／２＜Ｄ＜Ｐ／２＋０．７√（Ｗ） （１）
を満足するようにし、各スリット壁面における内部反射を低減する処置を施し、且つ、第１のレンズアレイの形成された面および第２のレンズアレイが形成された面とルーフプリズムアレイの形成された面とのコーナー部ＣＮ３、ＣＮ４に、機械的強度を確保するためのリブ１０Ｌ３、１０Ｌ４を、柱芯方向に形成したものである。
【００７８】
これら、結像素子アレイ１０Ａ、１０Ｂにおける上記リブ１０Ｌ１、１０Ｌ２、１０Ｌ３、１０Ｌ４は、図１４、図１５の図面に直交する方向へ、結像素子アレイの「単位の結像素子」の配列方向にわたって一体に形成され、結像素子アレイ１０Ａ、１０Ｂの機械的強度（物理的強度）を確保する。
【００７９】
リブ１０Ｌ１、１０Ｌ２のうちの一方、リブ１０Ｌ３、１０Ｌ４のうちの一方は、省略しても良い。
【００８０】
結像素子アレイ１０Ａ、１０Ｂにおける「スリット」や「スリット壁面における内部反射を低減する処置」、さらには「光吸収処置」、「光拡散処置」、スリット幅：Ｗとレンズ面対の間隔：Ｐの関係、レンズ径：ＡＰｙと、上記間隔：Ｐ、光源から入射側のレンズ面までの距離：Ｌ１との関係等は、請求項２〜６の任意の１に記載の結像素子アレイのものと同様で良く、具体的には、図５、図８、図１０に即して説明したものを適宜利用でき、また樹脂材料により一体整形することもできる。
【００８１】
結像素子アレイによる結像に影響する光は、上記ゴースト光の他にフレア光がある。このようなフレア光の影響を軽減あるいは防止するには、レンズ面以外の部分からの光の出入りを防止するアパーチャが有効である。
【００８２】
即ち、三角柱状をなす透明体の１つの柱面に、光学的に等価なレンズ面を柱芯方向へ１列に配列形成して第１のレンズアレイとし、別の１つの柱面に光学的に等価なレンズ面を、第１のレンズアレイの各レンズ面と対応させて柱芯方向に配列形成して第２のレンズアレイとし、残る１つの柱面に、互いに等価なルーフプリズムを、その稜線を柱心方向に直交させて柱芯方向へ、第１および第２のレンズアレイの各レンズ面と対応的に形成してルーフプリズムアレイとし、第１および第２のレンズアレイとルーフプリズムアレイの、各々対応するレンズ面とルーフプリズムを１単位の結像素子として、複数単位の結像素子が柱芯方向へアレイ配列するようにしてなる結像素子アレイにおいて、結像素子単位間のレンズ面対を互いに分離するため、各レンズ面対間に、第１および第２のレンズアレイにより挟まれる三角柱の稜からルーフプリズムアレイの形成された面へ向って、柱芯方向に直交的に切れ込むように断面矩形形状のスリットを形成し、各スリットの底部とルーフプリズムの稜線との距離：Ｄ、レンズ面対の間隔：Ｐ、スリットの幅：Ｗが、条件：
Ｐ／２＜Ｄ＜Ｐ／２＋０．７√（Ｗ） （１）
を満足するようにし、各スリット壁面における内部反射を低減する処置を施し、第１のレンズアレイの形成された面および／または第２のレンズアレイの形成された面のレンズ面以外の部分に「光吸収処理および／または光散乱処理」を施して上記アパーチャとすることができる（請求項１１）。
【００８３】
光吸収処理としては「黒やそれに準ずる色のインク等の、光吸収物質の塗布あるいは印刷、貼付」、光散乱処理としては「面粗し処理、拡散微粒子を含む材質の塗布・印刷・貼付等」を挙げることができる。光吸収処理と光拡散処理とを施す（例えば、面粗し処理と黒インクの塗布）こともできる。
【００８４】
図１６は、請求項１２記載の結像素子アレイの、実施の１形態を示している。
結像素子アレイ１０Ａ１は、図１４に示した結像素子アレイ１０Ａにおいて、入射側のレンズ面１−ｎの配列している面と、この面に続くリブ１０Ｌ１の片側面に、光吸収処理（インク等の光吸収物質の塗布あるいは印刷、貼付等）および／または光散乱処理（面粗し処理、拡散微粒子を含む材質の塗布・印刷・貼付等）を施し（符号１０Ｐで示す部分が処理された部分を示す）て、第１レンズ面側から結像素子アレイ１０Ａ１に入射してフレア光となる光を、有効に減衰させることにより、フレア光の影響を有効に軽減もしくは防止している。
【００８５】
図１７には、請求項１２記載の結像素子アレイの、実施の別形態を２例示している。図１７（ａ）の結像素子アレイ１０Ｂ１は、図１５に示した結像素子アレイ１０Ｂにおいて、入射側のレンズ面１−ｎの配列している面と、この面に続くリブ１０Ｌ３の片側面に、光減衰処理（インク等の光吸収物質の塗布あるいは印刷、貼付等）および／または光散乱処理（面粗し処理、拡散微粒子を含む材質の塗布・印刷・貼付等）を施し（符号１０Ｐ１で示す部分が処理された部分を示す）て、第１レンズ面側から結像素子アレイ１０Ｂ１に入射してフレア光となる光を、有効に減衰させることにより、フレア光の影響を有効に軽減もしくは防止している。
【００８６】
図１７（ｂ）の結像素子アレイ１０Ｂ２は、図１５に示した結像素子アレイ１０Ｂにおいて、入射側のレンズ面１−ｎの配列している面と、射出側のレンズ面２−ｎの配列している面、ルーフプリズム３−ｎの配列している面の、これらレンズ面、ルーフプリズム部を除く部分に、光減衰処理（インク等の光吸収物質の塗布あるいは印刷、貼付等）および／または光散乱処理（面粗し処理、拡散微粒子を含む材質の塗布・印刷・貼付等）を施し（符号１０Ｐ１、１０Ｐ２、１０Ｐ３、１０Ｐ４で示す部分が処理された部分を示す）て、入射側のレンズ面側から結像素子アレイ１０Ｂ２に入射してフレア光となる光、射出側のレンズ面から射出してフレア光となる光を共に有効に減衰させることにより、フレア光の影響を有効に軽減もしくは防止している。
【００８７】
なお、図１６、１７（ａ）の実施の形態においても、射出側のレンズ面２−ｎの配列された面（およびこれに続くリブの面）に光減衰処理および／または光散乱処理を施すことができるし、あるいは、これらの実施の形態において、入射側および射出側のレンズ面、ルーフプリズムを除く全ての部分に、図１７（ｂ）の如く、光減衰処理および／または光散乱処理を施すことができることは言うまでもない。
【００８８】
図１４〜１７に示す、各結像素子アレイ１０Ａ、１０Ｂ、１０Ａ１、１０Ｂ１、１０Ｂ２を用いて、図１２に示した如き光書込ユニットを構成できることは言うまでもなく、またこのような光書込ユニットを用いて、図１３に示すごとき画像形成装置を構成できることも明らかである。
【００８９】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明によれば新規な結像素子アレイ、光書込ユニット、画像形成装置を実現できる。
この発明の結像素子アレイは上述の如く「ゴースト光を有効に軽減させる」ことができ、従ってこの結像素子アレイを用いる光書込ユニットは「ゴースト光の影響を有効に軽減して良好な画像書込みを行う」ことができる。
【００９０】
そして、この発明の画像形成装置は、この発明の光書込ユニットを用いることにより、良好な画像形成を行うことができる。
【００９１】
また、請求項１０〜１２記載の結像素子アレイは機械強度に優れ、請求項１１、１２記載の結像素子アレイはフレア光の影響の軽減効果に優れている。
【００９２】
なお、図１４〜図１７に示した場合のように、リブを設けることや、光吸収処理および／または光散乱処理を施すことは「各結像素子単位のレンズ部間にスリット・光吸収手段を設けない場合」にも、機械強度を確保し、フレア光の影響を軽減・除去する上で有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の結像素子アレイを説明するための図である。
【図２】図１の結像素子アレイで発生するゴースト光を説明するための図である。
【図３】ゴースト光の発生の防止を意図して提案された結像素子アレイを説明するための図である。
【図４】図３の結像素子アレイの、スリットの側面での反射で発生するゴースト光を説明するための図である。
【図５】この発明の結像素子アレイの実施の１形態を説明するための図である。
【図６】この発明の結像素子アレイで有効に低減させようとするゴースト光を説明するための図である。
【図７】式（１）を説明するための図である。
【図８】この発明の結像素子アレイのスリット壁面における内部反射を低減する処置を説明するための図である。
【図９】スリットの幅：Ｗと正規の結像光の積分光量との関係を示す図である。
【図１０】ルーフプリズムアレイにおける谷底部分の底上げを説明するための図である。
【図１１】従来から知られた光書込ユニットを説明するための図である。
【図１２】光書込ユニットの実施の１形態を説明するための図である。
【図１３】画像形成装置の実施の１形態を説明するための図である。
【図１４】請求項１０記載の結像素子アレイの実施の１形態を説明するための図である。
【図１５】請求項１０記載の結像素子アレイの実施の別形態を説明するための図である。
【図１６】請求項１２記載の結像素子アレイの実施の１形態を説明するための図である。
【図１７】請求項１２記載の結像素子アレイの実施の別形態を説明するための図である。
【符号の説明】
１−１，１−２、・・入射側のレンズ面
２−１，２−２、・・射出側のレンズ面
３−１、３−２、・・ルーフプリズム
ＳＬ スリット
Claims (12)
- 三角柱状をなす透明体の１つの柱面に、光学的に等価なレンズ面を柱芯方向へ１列に配列形成して第１のレンズアレイとし、別の１つの柱面に光学的に等価なレンズ面を、上記第１のレンズアレイの各レンズ面と対応させて上記柱芯方向に配列形成して第２のレンズアレイとし、残る１つの柱面に、互いに等価なルーフプリズムを、その稜線を柱心方向に直交させて上記柱芯方向へ、上記第１および第２のレンズアレイの各レンズ面と対応的に形成してルーフプリズムアレイとし、上記第１および第２のレンズアレイとルーフプリズムアレイの、各々対応するレンズ面とルーフプリズムを１単位の結像素子として、複数単位の結像素子が上記柱芯方向へアレイ配列するようにしてなる結像素子アレイにおいて、
結像素子単位間のレンズ面対を互いに分離するため、上記各レンズ面対間に、第１および第２のレンズアレイにより挟まれる三角柱の稜からルーフプリズムアレイの形成された面へ向って、上記柱芯方向に直交的に切れ込むように断面矩形形状のスリットを形成し、
上記各スリットの底部とルーフプリズムの稜線との距離：Ｄ、レンズ面対の間隔：Ｐ、スリットの幅：Ｗが、条件：
Ｐ／２＜Ｄ＜Ｐ／２＋０．７√（Ｗ） （１）
を満足するようにし、各スリット壁面における内部反射を低減する処置を施したことを特徴とする結像素子アレイ。 - 請求項１記載の結像素子アレイにおいて、
内部反射を低減する処置として、各スリットの壁面に光吸収処置を施したことを特徴とする結像素子アレイ。 - 請求項１記載の結像素子アレイにおいて、
内部反射を低減する処置として、各スリットの壁面に光拡散処置を施したことを特徴とする結像素子アレイ。 - 請求項１または２または３記載の結像素子アレイにおいて、
スリットの幅：Ｗが、レンズ面対の間隔：Ｐに対して、条件：
Ｗ＜０．２Ｐ （２）
を満足することを特徴とする結像素子アレイ。 - 請求項４記載の結像素子アレイにおいて、
第１および第２のレンズアレイにおける各レンズ面の、柱芯方向に直交する方向のレンズ径：ＡＰｙを、レンズ面対の間隔：Ｐ、光源から入射側のレンズアレイまでの距離：Ｌ１に対して、
０．８Ｐ＜ＡＰｙ＜０．２Ｌ１ （３）
の範囲に設定したことを特徴とする結像素子アレイ。 - 請求項１〜５の任意の１に記載の結像素子アレイにおいて、
ルーフプリズムアレイにおける各ルーフプリズムの連結部を平坦な面としたことを特徴とする結像素子アレイ。 - 請求項１〜６の任意の１に記載の結像素子アレイにおいて、
樹脂材料により一体成形されたものであることを特徴とする結像素子アレイ。 - 微小な発光部をアレイ配列してなる発光部アレイと、
この発光部アレイからの光を書込み面上に結像させる結像素子アレイとを有する光書込ユニットにおいて、
結像素子アレイとして請求項１〜７の任意の１に記載のものを用いたことを特徴とする光書込ユニット。 - 感光媒体に光書込ユニットによる画像書込みを行い、画像形成する画像形成装置において、光書込ユニットとして請求項８記載のものを用いることを特徴とする画像形成装置。
- 三角柱状をなす透明体の１つの柱面に、光学的に等価なレンズ面を柱芯方向へ１列に配列形成して第１のレンズアレイとし、別の１つの柱面に光学的に等価なレンズ面を、上記第１のレンズアレイの各レンズ面と対応させて上記柱芯方向に配列形成して第２のレンズアレイとし、残る１つの柱面に、互いに等価なルーフプリズムを、その稜線を柱心方向に直交させて上記柱芯方向へ、上記第１および第２のレンズアレイの各レンズ面と対応的に形成してルーフプリズムアレイとし、上記第１および第２のレンズアレイとルーフプリズムアレイの、各々対応するレンズ面とルーフプリズムを１単位の結像素子として、複数単位の結像素子が上記柱芯方向へアレイ配列するようにしてなる結像素子アレイにおいて、
結像素子単位間のレンズ面対を互いに分離するため、上記各レンズ面対間に、第１および第２のレンズアレイにより挟まれる三角柱の稜からルーフプリズムアレイの形成された面へ向って、上記柱芯方向に直交的に切れ込むように断面矩形形状のスリットを形成し、
上記各スリットの底部とルーフプリズムの稜線との距離：Ｄ、レンズ面対の間隔：Ｐ、スリットの幅：Ｗが、条件：
Ｐ／２＜Ｄ＜Ｐ／２＋０．７√（Ｗ） （１）
を満足するようにし、各スリット壁面における内部反射を低減する処置を施し、第１のレンズアレイの形成された面および／または第２のレンズアレイが形成された面とルーフプリズムアレイの形成された面とのコーナー部に、機械的強度を確保するためのリブを、上記柱芯方向に形成したことを特徴とする結像素子アレイ。 - 三角柱状をなす透明体の１つの柱面に、光学的に等価なレンズ面を柱芯方向へ１列に配列形成して第１のレンズアレイとし、別の１つの柱面に光学的に等価なレンズ面を、上記第１のレンズアレイの各レンズ面と対応させて上記柱芯方向に配列形成して第２のレンズアレイとし、残る１つの柱面に、互いに等価なルーフプリズムを、その稜線を柱心方向に直交させて上記柱芯方向へ、上記第１および第２のレンズアレイの各レンズ面と対応的に形成してルーフプリズムアレイとし、上記第１および第２のレンズアレイとルーフプリズムアレイの、各々対応するレンズ面とルーフプリズムを１単位の結像素子として、複数単位の結像素子が上記柱芯方向へアレイ配列するようにしてなる結像素子アレイにおいて、
結像素子単位間のレンズ面対を互いに分離するため、上記各レンズ面対間に、第１および第２のレンズアレイにより挟まれる三角柱の稜からルーフプリズムアレイの形成された面へ向って、上記柱芯方向に直交的に切れ込むように断面矩形形状のスリットを形成し、
上記各スリットの底部とルーフプリズムの稜線との距離：Ｄ、レンズ面対の間隔：Ｐ、スリットの幅：Ｗが、条件：
Ｐ／２＜Ｄ＜Ｐ／２＋０．７√（Ｗ） （１）
を満足するようにし、各スリット壁面における内部反射を低減する処置を施し、第１のレンズアレイの形成された面および／または第２のレンズアレイの形成された面の、レンズ面以外の部分に、光吸収処理および／または光散乱処理を施してなることを特徴とする結像素子アレイ。 - 請求項１１記載の結像素子アレイにおいて、
第１のレンズアレイの形成された面および／または第２のレンズアレイが形成された面とルーフプリズムアレイの形成された面とのコーナー部に、機械的強度を確保するためのリブを柱芯方向に形成したことを特徴とする結像素子アレイ。
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