JP2002144625A

JP2002144625A - 光書込みヘッドおよびロッドレンズ・アレイと発光素子アレイとの配置方法

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Publication number: JP2002144625A
Application number: JP2000347754A
Authority: JP
Inventors: Hideya Ogi; 秀也小木; Minoru Toyama; 實遠山
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 2000-11-15
Filing date: 2000-11-15
Publication date: 2002-05-22
Anticipated expiration: 2020-11-15
Also published as: JP4538945B2

Abstract

(57)【要約】【課題】発光素子アレイ・チップを千鳥配列した光書
込みヘッドにおいて、光量伝達率を落とすことなく、チ
ップ間の繋ぎ目での印画スジを発生し難くした光書込み
ヘッドを提供する。【解決手段】ロッドレンズ３０が上下２列に俵積みさ
れた構造のロッドレンズ・アレイ３２に対し、発光素子
アレイ・チップ３４を千鳥配列して構成された発光素子
アレイを配置する際に、ロッドレンズ径の整数倍または
（整数＋１／２）倍が発光素子アレイ・チップの有効長
に概略等しくなるようにし、および、発光素子アレイ・
チップの繋ぎ目が、ロッドレンズ・アレイの長手方向に
おいて、ロッドレンズ・アレイの上列のロッドレンズと
下列のロッドレンズとが接する位置に概略来るようにす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光プリンタの光書
込みヘッド、特に、発光素子アレイ・チップを千鳥配列
して構成した発光素子アレイを用いた光書込みヘッドに
関する。本発明は、さらに、光書込みヘッドを構成する
ロッドレンズ・アレイと発光素子アレイとの配置方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】光プリンタの書込みヘッド（光書込みヘ
ッド）は、感光ドラムに光を露光させるための光源であ
り、発光素子アレイよりなる発光点列を有している。光
書込みヘッドを備える光プリンタの原理図を図１に示
す。円筒形の感光ドラム２の表面に、アモルファスＳｉ
等の光導電性を持つ材料（感光体）の被膜が形成されて
いる。このドラムは印刷速度に対応した速度で回転して
いる。回転しているドラムの感光体表面を、帯電器４で
一様に帯電させる。そして、光書込みヘッド６で、印字
するドットイメージの光を感光体上に照射し、光の当た
ったところの帯電を中和する。続いて、現像器８で感光
体上の帯電状態にしたがって、トナーを感光体上につけ
る。そして、転写器１０でカセット１２中から送られて
きた用紙１４上に、トナーを転写する。用紙は、定着器
１６にて熱等を加えられ定着され、スタッカ１８に送ら
れる。一方、転写の終了したドラムは、消去ランプ２０
で帯電が全面にわたって中和され、清掃器２２で残った
トナーが除去される。

【０００３】光書込みヘッド６の構造を図２に示す。光
書込みヘッドは発光素子アレイ２４とロッドレンズ・ア
レイ２６で構成され、レンズの焦点が感光ドラム２上に
結ぶようになっている。ロッドレンズ・アレイは、例え
ばロッドレンズを２列に俵積みして構成される。

【０００４】一方、発光素子アレイは、複数個の発光素
子アレイ・チップを一方向に配列して構成されるが、図
３（Ａ）に示すように、複数個のチップ２８をチップ端
を突き合わせて直線状に配列するとチップ端で発光素子
２９の配列ピッチを一定にするのが困難な場合がある。
これを避けるために、図３（Ｂ）に示すように、チップ
端の一部を重ねて、いわゆる千鳥状に配列して、チップ
の繋ぎ目部分で発光素子の配列ピッチを一定にしてい
る。なお、繋ぎ目部分とは、一方の発光素子アレイ・チ
ップのチップ端での一番端の発光素子と、他方の発光素
子アレイ・チップのチップ端での一番端の発光素子と
が、１配列ピッチおいて並んでいる部分を言うものとす
る。図３（Ｂ）に、繋ぎ目部分を点線で囲んで示す。

【０００５】また、以下の説明において、発光素子アレ
イ・チップの“有効長”とは、配列された発光素子の数
に、配列ピッチを乗算した値を言うものとする。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の光書込
みヘッドを用いてハーフ・トーンを印字した場合、千鳥
配列された発光素子アレイ・チップの繋ぎ目部分に印刷
スジを生じ易い。重なり度のある程度大きなロッドレン
ズ・アレイを用いることで、この問題の緩和が期待でき
るが、反面光量伝達率が落ちてしまい。印字速度が上が
らなくなってしまう。なお、重なり度とは、ロッドレン
ズの配列周期Ｄ₀ に対する、ロッドレンズが作る像の視
野半径Ｘ₀ （Ｘ₀ ／Ｄ₀ ）で定義される。

【０００７】それは、以下の理由による。すなわち、ロ
ッドレンズ・アレイには、配列方向に周期的（ロッドレ
ンズ配列周期またはその半分を周期とする）な光量およ
び解像力の変動がある。この変動の仕方は、ロッドレン
ズ・アレイの配列方向（または長手方向）と直交する方
向の位置によって異なっているため、ロッドレンズ・ア
レイに対向させて発光素子アレイ・チップを千鳥配列し
た場合、その繋ぎ目部分で光量および解像力が不連続に
変化するからである。

【０００８】本発明の目的は、発光素子アレイ・チップ
を千鳥配列した光書込みヘッドにおいて、光量伝達率を
落とすことなく、チップ間の繋ぎ目での印刷スジを発生
し難くした光書込みヘッドを提供することにある。

【０００９】本発明の他の目的は、上記のような光書込
みヘッドを実現するための、ロッドレンズ・アレイと発
光素子アレイとの配置方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】ロッドレンズが上下２列
に俵積みされた構造のロッドレンズ・アレイに対し、発
光素子アレイ・チップを千鳥配列して構成された発光素
子アレイを配置する際に、ロッドレンズの配列周期の整
数倍または（整数＋１／２）倍が発光素子アレイ・チッ
プの有効長に概略等しくなるようにし、および、発光素
子アレイ・チップの繋ぎ目が、ロッドレンズ・アレイの
長手方向において、ロッドレンズ・アレイの上列のロッ
ドレンズと下列のロッドレンズとが接する位置に概略来
るようにする。

【００１１】このようにすると、千鳥配列の発光素子ア
レイ・チップの繋ぎ目が、ロッドレンズ・アレイの上列
または下列のロッドレンズの接する位置に来るおそれは
ないので、チップ間の繋ぎ目で印刷スジが生じることは
ない。また、この方法によれば、重なり度の大きなロッ
ドレンズ・アレイを用いないので、光量伝達率が低下す
ることがない。

【００１２】

【発明の実施の形態】図４に、ロッドレンズ３０を上列
と下列の２列に俵積みしたロッドレンズ・アレイ２６を
示す。図４において、上列と下列のロッドレンズが接す
る点をレンズの配列方向に結んだ線をＸ軸とし、下列の
隣接する２個のロッドレンズが接する点をＸ軸と垂直方
向に引いた線をＹ軸とする。

【００１３】なお、図４では示さないが、ロッドレンズ
・アレイは、２枚のフレーム板の間にロッドレンズが規
則正しく精密に配列され、ロッドレンズ間隙は、フレア
ー光を除去するために、黒色樹脂で充たされている。

【００１４】ロッドレンズの直径をＤ、長さをＺ、共役
長（物体像面間距離）をＴＣ、作動距離（レンズ端面か
ら物体あるいは像面までの距離）をＬ_O 、レンズ光軸上
の屈折率をＮ_O 、２次の屈折率分布定数をｇとした場
合、各ロッドレンズは、波長７４０ｎｍにおいて、Ｄ＝
０．５６３ｍｍ，ＴＣ＝９．１ｍｍ，ｚ＝４．４５ｍ
ｍ，Ｌ_O ＝２．３３ｍｍ，Ｎ_O ＝１．６２７，ｇ＝０．
８４３ｍｍ^-1であるとする。

【００１５】このようなロッドレンズ・アレイについ
て、図４に示すＸ軸方向の位置ＡとＢとの範囲で、Ｘ軸
方向の光量変化を、Ｙ軸方向位置ｙ＝０，０．０５，
０．１０ｍｍの３通りについて計算した結果を、図５
（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示す。なお、ＡはＸ＝０の位
置を、ＢはＸ軸方向にロッドレンズの半径の位置を示し
ている。図５から、Ｙ軸方向にずれるにつれて、Ａ，Ｂ
の位置での光量差が大きくなり、ｙ＝０．１０ｍｍで
は、約１０％の差になっていることが分かる。

【００１６】このロッドレンズ・アレイに対して発光素
子アレイ・チップを千鳥に配列して（レンズ・アレイの
センターから各列０．１ｍｍの位置）繋ぎ目がＡまたは
Ｂ位置に来た場合、そこで上記１０％分不連続な変化を
することになってしまう。

【００１７】さらに図５から、Ａ，Ｂの中間位置では、
ｙの値に拘わらず光量の変化は小さいことが分かる。

【００１８】同様の観点での計算を、波長７８０ｎｍに
おいて、Ｄ＝０．８８ｍｍ，ＴＣ＝１５．３ｍｍ，Ｚ＝
６．９３ｍｍ，Ｌ_O ＝４．２０ｍｍ，Ｎ_O ＝１．６２
５，ｇ＝０．５３１ｍｍ^-1，ｈ₄ ＝０．８，ｈ₆ ＝−
３．１１２，ｈ₈ ＝９．２０５のロッドレンズ・アレイ
のＭＴＦ（空間周波数２４Ｌ_p ／ｍｍ）について行った
結果を、図６に示す。

【００１９】図６（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、ＴＣのず
れ（ΔＴＣ）が、それぞれ、ΔＴＣ＝０，−０．１，＋
０．１ｍｍでＹ軸方向位置ｙ＝０、０．０５、０．１０
ｍｍでの値を示している。

【００２０】なお、ｈ₄ ，ｈ₆ ，ｈ₈ は、高次の屈折率
分布定数である。また、ＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ
ＴｒａｎｓｆｅｒＦｕｎｃｔｉｏｎ）は、ロッドレ
ンズ・アレイの画像伝送特性を表す画像の質を評価する
指標であり、次式にて算出される。

【００２１】

【数１】

【００２２】ここで、ｉ（ｗ）ｍａｘ，ｉ（ｗ）ｍｉｎ
は空間周波数ｗ（Ｌ_P ／ｍｍ）における応答の極大値，
極小値である。ＭＴＦが、１００％に近い程、解像力が
大きい、すなわち原画に忠実な像が形成されているわけ
である。

【００２３】図６から、ロッドレンズ・アレイがベスト
ＴＣ位置（ＭＴＦが最大となるＴＣ）で使用される場合
にはほとんど問題にならないが、実使用上避けられない
と思われる０．１ｍｍ程度のＴＣずれでも「Ｙ方向位置
によるＭＴＦ変化」に対する影響は大きく、ｙ＝０．１
０ｍｍの場合にはＡ，Ｂ位置でＭＴＦ差が２０％近くに
も及んでいる。上記と同様に、千鳥配列した発光素子ア
レイ・チップの繋ぎ目がＡまたはＢの位置に来た場合、
不連続な変化をしてしまう。

【００２４】さらに図６から、Ａ，Ｂの中間位置では、
ｙの値に拘わらずＭＴＦの変化は小さいことが分かる。

【００２５】Ｘ軸方向のＡ，Ｂ位置は、一般的には、ロ
ッドレンズ・アレイの上列および下列のそれぞれにおい
て、ロッドレンズが接する位置である。

【００２６】したがって、発光素子アレイの有効長とロ
ッドレンズ・アレイのロッドレンズ径の関係を考慮しな
い場合、あるいは、それを考慮していても、ロッドレン
ズ・アレイと発光素子アレイとの長手方向位置合わせを
しない場合、千鳥配列の発光素子アレイ・チップの繋ぎ
目が、ロッドレンズ・アレイの長手方向におけるロッド
レンズの接する位置に来る可能性がある。

【００２７】図７（Ａ）では、直径Ｄが０．７５ｍｍの
ロッドレンズ３０を２列俵積みに配列したロッドレンズ
・アレイ３２と、１２００ｄｐｉ・２５６ドット（有効
長５．４ｍｍ）の発光素子アレイ・チップ３４を千鳥状
に配列した発光素子アレイとの位置関係であって、ロッ
ドレンズ径との関係を考慮しない、すなわち発光素子ア
レイ・チップの有効長をロッドレンズ径の整数倍または
（整数＋１／２）倍にしていない例を示す。発光素子ア
レイ・チップの繋ぎ目部分が、矢印Ｃで示すロッドレン
ズ・アレイの上列のロッドレンズの接する位置に来てい
る。このように発光素子アレイ・チップの繋ぎ目部分が
ロッドレンズ・アレイのＣ位置にくると、繋ぎ目部分
で、光量およびＭＴＦが不連続に変化するので、印刷の
際、スジを生じる。

【００２８】なお、図７（Ａ）において、４０，４２は
フレーム板を、４４は黒色樹脂を示している。

【００２９】図７（Ｂ）では、ロッドレンズ径の整数倍
に発光素子アレイ・チップの有効長が等しくなるよう
に、ロッドレンズ径を考慮して、ロッドレンズ径を０．
９ｍｍにしているが（ロッドレンズ径の６倍が発光素子
アレイ・チップの有効長５．４ｍｍとなる）、発光素子
アレイ・チップの配列において、長手方向の位置関係を
考慮していない例を示している。発光素子アレイ・チッ
プの繋ぎ目部分が、ロッドレンズ・アレイのＥ，Ｆ位置
にきており、繋ぎ目部分で、光量およびＭＴＦが不連続
に変化するので、印刷の際、スジが生じる。

【００３０】これに対し、本発明では、ロッドレンズ径
および発光素子アレイ・チップの長手方向の配列位置を
考慮する。すなわち、ロッドレンズ径の整数倍または
（整数＋１／２）倍が、発光素子アレイ・チップの有効
長に概略等しくなるようにし、および、千鳥配列の発光
素子アレイ・チップの繋ぎ目が、上列ロッドレンズと下
列ロッドレンズとの接する位置に概略来るようにする。
この位置は、図４に示したＡ，Ｂの中間位置に相当して
いる。

【００３１】図８（Ａ）は、ロッドレンズ径Ｄが０．６
ｍｍの場合の例を示す。ロッドレンズ径Ｄの９倍が発光
素子アレイ・チップの有効長５．４ｍｍとなっている。
そして、千鳥配列の発光素子アレイ・チップの繋ぎ目
が、２列俵積みの上列ロッドレンズと下列ロッドレンズ
との接する位置ａ，ｂに来ている。

【００３２】図８（Ｂ）は、ロッドレンズ径Ｄが０．９
ｍｍの場合の例を示す。ロッドレンズ径Ｄの６倍が発光
素子アレイ・チップの有効長５．４ｍｍとなっている。
そして、千鳥配列の発光素子アレイ・チップの繋ぎ目
が、２列俵積みの上列ロッドレンズと下列ロッドレンズ
との接する位置ｃ，ｄに来ている。

【００３３】以上より明らかなように、ロッドレンズ径
（ロッドレンズ間に隙間を空けた配列の場合は配列周
期）、およびロッドレンズ・アレイと発光素子アレイと
の配置を考慮すれば、発光素子アレイ・チップの繋ぎ目
が、ロッドレンズ・アレイの上列または下列のロッドレ
ンズの接する位置に来るおそれはない。また、千鳥配列
の発光素子アレイ・チップの繋ぎ目が、２列俵積みの上
列ロッドレンズと下列ロッドレンズとの接する位置にあ
れば、図５および図６に基づいて前述したように、この
位置ではＹ軸方向における光量およびＭＴＦの変化は小
さい。したがって、発光素子アレイ・チップの繋ぎ目が
この位置に来れば、印刷の際、スジが生じることがな
い。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、２列に千鳥配列された
発光素子アレイ・チップ間の繋ぎ目での、不連続な光量
および解像力の変化がなくなるため、光量伝達率を落と
すことなく、チップ間の繋ぎ目での印画スジの発生し難
い光書込みヘッド、およびロッドレンズ・アレイと発光
素子アレイとの配置方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】光プリンタヘッドを備える光プリンタの原理を
示す図である。

【図２】光書込みヘッドの構造を示す図である。

【図３】発光素子アレイ・チップの配列を示す図であ
る。

【図４】上下２列に俵積みしたロッドレンズ・アレイを
示す図である。

【図５】図４に示すＸ軸方向の位置ＡとＢとの範囲で、
Ｘ軸方向の光量変化を、Ｙ軸方向位置ｙ＝０，０．０
５，０．１０ｍｍの３通りについて計算した結果を示す
図である。

【図６】ＴＣのずれΔＴＣが、それぞれ、０，−０．
１，＋０．１ｍｍでｙ＝０、０．０５、０．１０ｍｍで
のＭＴＦの計算例を示す図である。

【図７】ロッドレンズ・アレイと発光素子アレイとの不
適切な配置の例を示す図である。

【図８】ロッドレンズ・アレイと発光素子アレイとの適
切な配置の例を示す図である。

【符号の説明】

２感光ドラム４帯電器６光書込みヘッド８現像器１０転写器１２カセット１４用紙１６定着器１８スタッカ２０消去ランプ２２清掃器２４発光素子アレイ２６，３２ロッドレンズ・アレイ３０ロッドレンズ３４発光素子アレイ・チップ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ロッドレンズが上下２列に俵積み配列され
て構成されたロッドレンズ・アレイと、前記ロッドレンズ・アレイに対向して配置され、発光素
子が直線状に並べられた発光素子アレイ・チップが千鳥
配列されて構成された発光素子アレイとを備える光書込
みヘッドにおいて、前記ロッドレンズの配列周期の整数倍、または（整数＋
１／２）倍が、前記発光素子アレイ・チップの有効長に
概略等しくなるようにし、前記千鳥配列された発光素子アレイの繋ぎ目が、前記ロ
ッドレンズ・アレイの長手方向において、前記ロッドレ
ンズ・アレイの上列のロッドレンズと下列のロッドレン
ズとが接する位置に概略来るように、前記発光素子アレ
イを配置することを特徴とする光書込みヘッド。
【請求項２】ロッドレンズが上下２列に俵積み配列され
て構成されたロッドレンズ・アレイに対向して、発光素
子が直線状に並べられた発光素子アレイ・チップが千鳥
配列されて構成された発光素子アレイを配置する方法に
おいて、前記ロッドレンズの配列周期の整数倍、または（整数＋
１／２）倍が、前記発光素子アレイ・チップの有効長に
概略等しくなるようにし、前記千鳥配列された発光素子アレイの繋ぎ目が、前記ロ
ッドレンズ・アレイの長手方向において、前記ロッドレ
ンズ・アレイの上列のロッドレンズと下列のロッドレン
ズとが接する位置に概略来るように配置することを特徴
とする配置方法。