JP2002192763A - 光プリンタヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】比較的簡素な構成で発光輝度を調整することが
できる安価な光プリンタヘッドを提供する。 【解決手段】回路基板１上に多数の発光素子５を取着さ
せるとともに、これら発光素子５上にロッドレンズアレ
イ７を配設してなる光プリンタヘッドであって、前記発
光素子５はその発光波長分布中に強度の異なる２個以上
の発光ピークを有しており、かつこれら発光素子５とロ
ッドレンズアレイ７との間、もしくはロッドレンズアレ
イ７上に、前記発光ピークのうち少なくとも１個に対応
した波長帯域の光を選択的に透過させる光学フィルタ８
を配設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真式プリン
タ等の露光手段として用いられる光プリンタヘッドに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電子写真プリンタ等の露光手
段としてＬＥＤ（Light Emitting Diode）アレイヘッド
等の光プリンタヘッドが用いられている。

【０００３】かかる従来のＬＥＤアレイヘッドとして
は、例えば図５に示す如く、多数の回路導体が所定パタ
ーンに被着されている回路基板１１の上面に、複数個の
ＬＥＤアレイチップ１２を一列状に搭載し、これらＬＥ
Ｄアレイチップ１２上の所定位置にロッドレンズアレイ
１４を配設した構造のものが知られており、前記ＬＥＤ
アレイチップ１２の上面に設けられている多数のＬＥＤ
１３を外部からの画像データに基づいて個々に選択的に
発光させるとともに、該発光した光をロッドレンズアレ
イ１４を介して外部の感光体に照射させ、感光体に所定
の潜像を形成することによって電子写真プリンタ等の露
光手段として機能する。

【０００４】そして、感光体に形成された潜像は、その
後、現像のプロセスを経てトナー像となり、このトナー
像を記録紙に転写・定着させることによって記録紙に所
定の画像が記録されることとなる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したＬ
ＥＤアレイヘッドからの光が照射される感光体の感度
は、感光体の表面に被着されている感光層の材質やその
成膜状態等に起因して感光体毎に異なっているのが一般
的であり、このような感光体の表面に良好な潜像を形成
するにはＬＥＤアレイヘッド全体の発光輝度を感光体の
感度に応じて調整する必要があった。

【０００６】しかしながら、上述の調整を行うには、各
ＬＥＤ１３に印加される電力の大きさを補正データ等を
使って加減しなければならず、その場合、ＬＥＤアレイ
ヘッドを発光・駆動させるのに複数の電源回路やこれら
電源の中から感光体の感度に応じた電源を選択する選択
回路等を別途、設ける必要があり、ＬＥＤアレイヘッド
の構成が複雑化して製造コストの上昇を招く上に、その
データ処理に比較的長時間を要し、高速記録に供するこ
とが困難になる欠点を有していた。

【０００７】本発明は上記欠点に鑑み案出されたもの
で、その目的は、比較的簡素な構成で発光輝度を調整す
ることができる安価な光プリンタヘッドを提供すること
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の光プリンタヘッ
ドは、回路基板上に多数の発光素子を取着させるととも
に、これら発光素子上にロッドレンズアレイを配設して
なる光プリンタヘッドであって、前記発光素子はその発
光波長分布中に強度の異なる２個以上の発光ピークを有
しており、かつこれら発光素子とロッドレンズアレイと
の間、もしくはロッドレンズアレイ上に、前記発光ピー
クのうち少なくとも１個に対応した波長帯域の光を選択
的に透過させる光学フィルタを配したことを特徴とする
ものである。

【０００９】本発明の光プリンタヘッドによれば、発光
素子の発光波長分布中に存在する強度の異なる２個以上
の発光ピークのうち、少なくとも１個に対応した波長帯
域の光が選択的に透過されるように光路上に光学フィル
タを配したことから、かかる光学フィルタとして、感光
体の感度特性に応じたものを選択することにより、複雑
な制御回路を付加することなく、光プリンタヘッド全体
の発光輝度を調整することができ、感光体に良好な潜像
を形成することが可能となる。

【００１０】従って、光プリンタヘッドの構成、並びに
電気的制御が簡素化され、安価でかつ高速記録に適した
光プリンタヘッドを得ることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に基づい
て詳細に説明する。図１は本発明の光プリンタヘッドを
ＬＥＤアレイヘッドに適用した実施形態を示す分解斜視
図、図２は図１のＬＥＤアレイヘッドの断面図、図３は
図２の要部拡大図であり、１は回路基板、４は発光素子
アレイチップとしてのＬＥＤアレイチップ、５は発光素
子としてのＬＥＤ、７はロッドレンズアレイ、８は光学
フィルタである。

【００１２】前記回路基板１は、ガラス布エポキシ樹脂
やガラス，セラミック等から成る絶縁基板２の上面に、
複数個の回路導体３を所定パターンに被着させた構造を
有し、その上面にはＬＥＤアレイチップ４等が搭載さ
れ、これらを支持する支持母材として機能する。

【００１３】また前記回路基板１の上面に被着されてい
る複数個の回路導体３は、ＬＥＤアレイチップ４等に電
源電力を供給したり、図示しないドライバーＩＣに電気
信号を供給したりするためのものであり、銀や銅等の金
属を含む導電材料により所定パターンをなすように被着
・形成される。

【００１４】尚、前記回路基板１は、例えば絶縁基板２
がガラス布エポキシ樹脂から成る場合、まずガラス糸を
用いて形成したガラス布基材に液状のエポキシ樹脂を含
浸させて硬化し、これを所定の矩形状に切断・加工する
ことによって絶縁基板２を形成し、得られた絶縁基板２
の上面に所定の導電ペーストを従来周知のスクリーン印
刷等によって所定パターンに印刷・塗布し、これを高温
で焼き付けて回路導体３を形成することにより製作され
る。

【００１５】また前記回路基板１の上面には、複数個の
ＬＥＤアレイチップ４が主走査方向に一列状に並んで搭
載される。

【００１６】前記ＬＥＤアレイチップ４は、その上面に
例えば６００ｄｐｉ(dot per inch)の密度で主走査方向
に直線状に配列する多数のＬＥＤ５を有しており、これ
らＬＥＤ５はｎ型半導体層とｐ型半導体層とを積層した
構造を有し、両半導体層間にｐｎ接合が設けてあるた
め、回路基板１の回路導体３等を介して電源電力が印加
されると、ＬＥＤ５のｐｎ接合付近で電子と正孔とが再
結合を起こし、ＬＥＤ５が所定の輝度で発光するように
なっている。

【００１７】また、これらのＬＥＤ５は、図４に示す如
く、その発光波長分布中に強度の異なる２個の発光ピー
クを有しており、本実施形態においては、波長帯域６６
０ｎｍ〜７００ｎｍに第1の発光ピークが、また波長帯
域７１０ｎｍ〜７５０ｎｍに第２の発光ピークが存在
し、その強度（ピーク値）は第1の発光ピークが１．８
μＷに、第2の発光ピークが２．０μＷに設定されてい
る。

【００１８】尚、前記ＬＥＤ５としては、例えばＧａＡ
ｌＡｓ系やＧａＡｓＰ系のＬＥＤ等が好適に使用され、
かかるＬＥＤ５を有するＬＥＤアレイチップ４は従来周
知の半導体製造技術を採用し、材質の異なる複数の化合
物半導体層、例えばＧａＡｓ層とＧａＡｌＡｓ層とを積
層することによって強度の異なる複数の発光ピークを有
したＬＥＤ５が形成され、得られたＬＥＤアレイチップ
４を回路基板上面の所定位置に載置・固定し、該チップ
４の端子と対応する回路導体３とを金属細線等で個々に
ボンディングすることにより回路基板１上に搭載され
る。

【００１９】そして、これらのＬＥＤアレイチップ４が
搭載された回路基板１上には、上部にロッドレンズアレ
イ７を取着させたハウジング９が載置される。

【００２０】前記ハウジング９は、例えば液晶ポリマー
やポリフェニレンサルファイド，ポリカーボネイト等に
よって所定形状をなすように形成され、上述のＬＥＤア
レイチップ４を回路基板１との間に収容するとともに、
その上部に設けられている枠体９ａ内でロッドレンズア
レイ７を保持する作用を為す。

【００２１】また前記ハウジング９の枠体９ａ内で保持
されているロッドレンズアレイ７は、正立等倍型のレン
ズであり、直線状に配列されたガラスもしくはプラスチ
ック製の多数の棒状レンズ７ａ、或いは、千鳥状に配列
されたガラスもしくはプラスチック製の多数の棒状レン
ズ７ａを含んで構成されている。

【００２２】前記ロッドレンズアレイ７は、ＬＥＤアレ
イチップ４の発光面上に位置しており、ＬＥＤアレイチ
ップ４のＬＥＤ５が光を発すると、これらの光を等倍で
外部の感光体に照射・結像させる作用を為す。

【００２３】尚、前記ロッドレンズアレイ７は、ハウジ
ング９の枠体９ａ内に嵌挿された上、エポキシ樹脂等を
主成分とする接着剤等によってハウジング９の所定位置
に固定される。

【００２４】そして前記ロッドレンズアレイ７には、そ
の上面側に、先に述べたＬＥＤ５の２個の発光ピークの
うち一方の発光ピークに対応した波長帯域の光を選択的
に透過させる光学フィルタ８が取着される。

【００２５】かかる光学フィルタ８としては、色ガラ
ス、エッジフィルタ、ダイクロイック、干渉フィルタ等
を厚み０．３ｍｍ〜５．０ｍｍ程度の薄板状に加工して
成り、そのフィルタ特性は感光体の感度特性に応じたも
の、具体的には、上述したＬＥＤ５の複数個の発光ピー
クの中から潜像の形成に適した発光ピークに対応する波
長帯域の光のみを選択的に透過させ、他の発光ピークに
対応する波長帯域の光を遮断もしくは吸収するようなフ
ィルタ特性を備えたものが用いられる。

【００２６】本実施形態においては、第2の発光ピーク
に対応した波長帯域の光のみを透過させるようなフィル
タ特性（透過波長帯域：７１０ｎｍ〜７５０ｎｍ）を有
した光学フィルタ８を使用して図４中の第1の発光ピー
クに対応する波長帯域をカットし、これによって光学フ
ィルタ８を透過する光量を全体の６０％〜４０％に低減
させている。

【００２７】このように、ＬＥＤ５の発光波長分布中に
存在する強度の異なる２個以上の発光ピークのうち、少
なくとも１個に対応した波長帯域の光が選択的に透過さ
れるようにＬＥＤ５の発する光の光路上に光学フィルタ
８を配したことから、かかる光学フィルタ８として、感
光体の感度特性に応じたものを選択することにより、複
雑な制御回路を付加することなく、ＬＥＤアレイヘッド
全体の発光輝度を感光体の感度に合わせて調整すること
ができ、感光体に良好な潜像を形成することが可能とな
る。

【００２８】従って、ＬＥＤアレイヘッドの構成、並び
に電気的制御が大幅に簡素化され、安価でかつ高速記録
に適したＬＥＤアレイヘッドを得ることができる。

【００２９】しかもこの場合、光学フィルタ８として用
いられる色ガラスは、ソーダライムガラスや無アルカリ
ガラス，石英ガラス等により形成されており、その硬度
はモース硬度で６〜９と極めて硬く、耐食性にも優れて
いるため、ロッドレンズアレイ７を安価なプラスチック
製の棒状レンズで構成する場合に、感光体表面の残留ト
ナーがＬＥＤアレイヘッド側に飛散してロッドレンズア
レイ７上の光学フィルタ８に汚れが付着しても、この汚
れをアセトン等の有機溶剤を染み込ませた布で拭き取る
とき、光学フィルタ８の表面が有機溶剤との接触や布と
の摩擦により浸食されたり、傷ついたりすることは殆ど
なく、ロッドレンズアレイ７の光学的特性を長期にわた
って良好に維持することもできる。

【００３０】尚、前記光学フィルタ８は、ロッドレンズ
アレイ７の上面にエポキシ系等の透明（光透過率８５％
以上）な接着剤１０を用いて接着・固定することにより
ロッドレンズアレイ７上に取着される。また前記光学フ
ィルタ８の固定に使用する接着剤１０として、パーフル
オロ樹脂、フルオロアルケニルビニルエーテルの環化重
合体やフルオロジメチルジオキソールとテトラフルオロ
エチレンの共重合体等のフッ素樹脂（厚み：０．０１μ
ｍ〜２０μｍ）を使用すれば、ＬＥＤ５の光が光学フィ
ルタ８の下面で反射することは少なくなり、ＬＥＤ５の
光を感光体に対して良好に照射させることができる利点
もある。従って光学フィルタ８の固定に使用する接着剤
１０としてフッ素樹脂を使用することが好ましい。

【００３１】かくして上述したＬＥＤアレイヘッドは、
ＬＥＤアレイチップ４のＬＥＤ５を外部からの画像デー
タに基づいて個々に選択的に発光させるとともに、該発
光した光をロッドレンズアレイ７及び光学フィルタ８を
介して外部の感光体に照射・結像させ、感光体に所定の
潜像を形成することによってＬＥＤアレイヘッドとして
機能する。

【００３２】そして、感光体に形成された潜像は、その
後、現像のプロセスを経てトナー像となり、このトナー
像を記録紙に転写・定着させることによって記録紙に所
定の画像が記録されることとなる。

【００３３】尚、本発明は上述の形態に限定されるもの
ではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々
の変更、改良等が可能である。

【００３４】例えば上述の実施形態においては光学フィ
ルタ８をロッドレンズアレイ７の上面に取着させるよう
にしたが、光学フィルタ８はＬＥＤ５の発する光の光路
上に位置させてあればその取り付け位置はどこでも良
く、例えば光学フィルタ８をロッドレンズアレイ７の下
面（ＬＥＤ５側）に取着させたり、ＬＥＤアレイチップ
４とロッドレンズアレイ７との間の領域にロッドレンズ
アレイ７とは非接触の状態で配置させるようにしても良
い。

【００３５】また上述の実施形態においては、発光素子
として、発光波長分布中に２個の発光ピークをもったＬ
ＥＤ５を用いるようにしたが、これに代えて３個以上の
発光ピークをもったＬＥＤ等を用いるようにしても良
く、その場合、３種類以上の化合物半導体によりＬＥＤ
が形成されることとなる。

【００３６】更に上述の実施形態においてはＬＥＤアレ
イヘッドを例にとって説明したが、それ以外の光プリン
タヘッド、例えば、ＥＬヘッド、プラズマドットヘッ
ド、液晶シャッタヘッド、蛍光ヘッド、ＰＬＺＴ等にも
本発明は適用可能である。

【００３７】

【発明の効果】本発明の光プリンタヘッドによれば、発
光素子の発光波長分布中に存在する強度の異なる２個以
上の発光ピークのうち、少なくとも１個に対応した波長
帯域の光が選択的に透過されるように光路上に光学フィ
ルタを配したことから、かかる光学フィルタとして、感
光体の感度特性に応じたものを選択することにより、複
雑な制御回路を付加することなく、光プリンタヘッド全
体の発光輝度を調整することができ、感光体に良好な潜
像を形成することが可能となる。

【００３８】従って、光プリンタヘッドの構成、並びに
電気的制御が簡素化され、安価でかつ高速記録に適した
光プリンタヘッドを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光プリンタヘッドをＬＥＤアレイヘッ
ドに適用した実施形態を示す分解斜視図である。

【図２】図１のＬＥＤアレイヘッドの断面図である。

【図３】図２の要部拡大図である。

【図４】図１、図2のＬＥＤアレイヘッドに搭載される
ＬＥＤ５の発光波長分布を示す線図である。

【図５】従来の光プリンタヘッドの断面図である。

【符号の説明】

１・・・回路基板、４・・・発光素子アレイチップ（Ｌ
ＥＤアレイチップ）、５３・・・発光素子（ＬＥＤ）、
７・・・ロッドレンズアレイ、８・・・光学フィルタ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回路基板上に多数の発光素子を取着させる
   とともに、これら発光素子上にロッドレンズアレイを配
   設してなる光プリンタヘッドであって、 前記発光素子はその発光波長分布中に強度の異なる２個
   以上の発光ピークを有しており、かつこれら発光素子と
   ロッドレンズアレイとの間、もしくはロッドレンズアレ
   イ上に、前記発光ピークのうち少なくとも１個に対応し
   た波長帯域の光を選択的に透過させる光学フィルタを配
   したことを特徴とする光プリンタヘッド。