JP2005199477A

JP2005199477A - 発光装置

Info

Publication number: JP2005199477A
Application number: JP2004005949A
Authority: JP
Inventors: Tomoyoshi Nishimura; 友良西村
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2004-01-13
Filing date: 2004-01-13
Publication date: 2005-07-28
Also published as: US7242029B2; US20050151143A1

Abstract

【課題】感光材料の被照射面に対して発光面をより接近させても、主走査方向の均一な光量分布を維持することができる発光装置を提供する。
【解決手段】イエロー用発光素子アレイ２６は、基板２８上に、大型及び小型の発光素子３１，３２をマトリックス状に配列したものである。大型発光素子３１は発光面が約１ｍｍ四方程度のチップであり、各大型発光素子３１の間には、結線等のスペースを確保するために、約０．５ｍｍ程度の隙間Ｎ１が空く。小型発光素子３２は、発光面の大きさが大型発光素子３１の隙間Ｎ１とほぼ対応する約０．５ｍｍ四方程度のチップであり、隙間Ｎ１とほぼ対応する位置に配置される。各発光素子３１，３２が、主走査方向においてオーバーラップする部分が無くなるので、イエロー用発光素子アレイ２６の発光面と感熱記録紙１２の記録面とを接近させても、主走査方向の光量分布にムラが生じることはない。
【選択図】図３

Description

本発明は、多数の発光素子が配列された発光素子アレイを備え、この発光素子アレイと相対的に移動する感光材料に対して光を照射する発光装置に関するものである。

感光材料に対して光を照射する発光装置として、感熱プリンタに用いられる光定着器が知られている。この光定着器は、サーマルヘッドの加熱により画像が熱記録された感熱記録紙に対して、定着光を照射して感熱発色層を光定着する。光定着器は、感光材料である感熱記録紙の搬送路上に配置され、感熱記録紙を副走査方向に搬送させながらその記録面の全面に定着光を照射して光定着を施す。被照射エリアとなる記録面の全面を均一に光定着するためには、光定着器の主走査方向（感熱記録紙の幅方向）の光量分布が均一であることが必要である。

光定着器の光源として、複数の発光素子（例えば、ＬＥＤ）を配列した発光素子アレイが公知である（下記特許文献１参照）。発光素子アレイの光量分布を均一にするためには、発光面内に隙間なく発光素子が敷き詰められるのが理想的である。しかし、各発光素子毎に、基板の配線パターンとの結線などを行うためのスペースを確保する必要があるため、現実的には、隣接する発光素子の間には、隙間が生じてしまう。この隙間は、光量分布のばらつきとなって現れる。この光量分布のばらつきは、発光素子アレイの発光面と、感熱記録紙の記録面との間隔を離せば、光の拡散作用によって解消される。しかし、間隔が広いと、それだけ照射効率及びエネルギー効率が低下するとともに、光の拡散が大きくなり光量自体も低下するため、定着時間が長時間化してしまう。

下記特許文献１には、図６に示すような発光素子アレイ１００が記載されており、この発光素子アレイ１００では、素子の幅が約１ｍｍ程度の発光素子１０２，１０４を用い、主走査方向に沿った第１素子ライン内の隣接する各発光素子１０２の隙間（約０．５ｍｍ）に対応する位置に、隣接する第２素子ライン内の各発光素子１０４が配置されるように、各発光素子を千鳥状に配列している。こうすることで、前記隙間を減らし、理想的な配列に近づけている。この配列によれば、発光素子アレイ１００の発光面と感熱記録紙１０６の記録面との間隔Ｌを約２０ｍｍ程度まで接近させても、主走査方向における均一な光量分布が維持されることが実験により検証されている。

特開２００３−１４５８１２号公報

間隔Ｌは、小さければ小さいほどよいが、上記配列では、間隔Ｌをそれ以上狭く（例えば、約１０ｍｍ程度）すると、第１素子ライン内の発光素子と第２素子ライン内の発光素子とが主走査方向でオーバーラップする部分における光量ムラが顕在化するため、それ以上間隔Ｌを狭めることができなかった。

本発明は、感光材料の被照射面に対して発光面をより接近させても、主走査方向の均一な光量分布を維持することができる発光装置を提供することを目的とする。

上記問題点を解決するために、本発明の発光装置は、複数の発光素子を配列した発光素子アレイを備えており、前記感光材料の幅と直交する方向に相対移動させながら、その被照射エリアの全面に光を照射する発光装置において、前記発光素子アレイは、発光面積が大きな大型発光素子と、この大型発光素子よりも発光面積が小さい小型発光素子とからなり、前記大型発光素子を前記感光材料の幅方向に沿って１列に並べたメイン発光ラインを少なくとも１ライン持っており、このメイン発光ラインの近傍には、当該ライン内の大型発光素子間に生じる複数の隙間に対応する各位置に、少なくとも１個の前記小型発光素子から構成され、主走査方向の幅が前記隙間の大きさにほぼ相当する大きさのサブ発光部が設けられていることを特徴とする。

また、本発明の別の発光装置は、配列された複数の発光素子を１セットにした光源モジュールを、複数個並べた発光素子アレイを備えており、前記感光材料の幅と直交する方向に相対移動させながら、その被照射エリアの全面に光を照射する発光装置において、前記発光素子アレイは、発光素子の配列数が多く発光面積が大きい大型光源モジュールと、この大型光源モジュールよりも発光素子の配列数が少なく発光面積が小さい小型光源モジュールとからなり、前記大型光源モジュールを前記感光材料の幅方向に沿って１列に並べたメイン発光ラインを少なくとも１ライン持っており、このメイン発光ラインの近傍には、当該ライン内の大型光源モジュール間に生じる複数の隙間に対応する各位置に、少なくとも１個の前記小型光源モジュールから構成され、主走査方向の幅が前記隙間の大きさにほぼ相当する大きさのサブ発光部が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、複数の大型発光素子又は大型発光素子モジュールが主走査方向に配列されたメイン発光ラインの近傍で、かつ、このメイン発光ライン内に生じる隙間に対応する位置に、主走査方向の幅が前記隙間に相当する大きさを持ち、少なくとも１個の小型発光素子又は小型発光素子モジュールからなるサブ発光部を設けたから、従来と比較して、感光材料の被照射面に対して発光面をより接近させても、主走査方向の均一な光量分布を維持することができる発光装置を提供することができる。発光素子アレイと感熱記録紙との間隔が小さくなるので、定着光の照射効率及びエネルギー効率を向上させることができるとともに、光量も上がるので、定着時間を短縮することができる。

図１は、第一の実施形態の光定着器を備えた感熱プリンタ１０の構成を示す概略図である。感熱プリンタ１０には、長尺の感熱記録紙１２をロール状に巻いた記録紙ロール１３がセットされる。感熱プリンタ１０は、この記録紙ロール１３から感熱記録紙１２を引き出して、感熱記録紙１２の幅方向と直交する副走査方向に搬送させながら、プリントを行い、プリント後、プリント済み部分をカッタ３５によって所定サイズのシートにカットして、排紙口３６からプリンタ外へ排出する。

給紙ローラ１４は、この記録紙ロール１３の外周面と当接して、感熱記録紙１２の先端を搬送路に引き出す。搬送ローラ対１６は、搬送路に引き出された感熱記録紙１２を挟み込んで、給紙方向及び巻戻方向の両方向に感熱記録紙１２を往復搬送する。これら給紙ローラ１４及び搬送ローラ対１６は、駆動モータ（図示せず）によって駆動される。

感熱記録紙１２は、支持体と、その上に層設されたシアン感熱発色層、マゼンタ感熱発色層、及びイエロー感熱発色層から成る。最上層となるイエロー感熱発色層は熱感度が最も高く、小さな熱エネルギーでイエローに発色する。最下層となるシアン感熱発色層は熱感度が最も低く、大きな熱エネルギーでシアンに発色する。また、イエロー感熱発色層は、４２０ｎｍの近紫外線が照射されたとき発色能力を失う。マゼンタ感熱発色層は、イエロー感熱発色層とシアン感熱発色層との中間程度の熱エネルギーでマゼンタに発色し、３６５ｎｍの紫外線が照射されたとき発色能力を失う。なお、上記発色層に加えてブラック感熱発色層を設け、４層構造にしても良い。

搬送ローラ対１６の送り方向の下流には、サーマルヘッド２０が配置されている。サーマルヘッド２０は、多数の発熱素子を主走査方向に沿ってライン状に配列した発熱素子アレイ２２を備えている。サーマルヘッド２０は、この発熱素子アレイ２２を感熱記録紙１２の記録面（表面）に圧接させた状態で、各感熱発色層を順次加熱することにより、各色の画像を面順次に熱記録する。

このサーマルヘッド２０と対向する位置には、プラテンローラ２１が配置されており、サーマルヘッド２０によって押圧された感熱記録紙１２を裏面から支持する。プラテンローラ２１は、図示しないシフト機構によってサーマルヘッド２０に接近して感熱記録紙１２を挟持するニップ位置と、サーマルヘッド２０から退避して、サーマルヘッド２０との間に隙間を空ける退避位置との間で可動である。初期状態では、プラテンローラ２１は退避位置にあり、この状態で給紙が行われる。

給紙された感熱記録紙１２は、その記録エリアの全面がサーマルヘッド２０を通過するまで給紙方向に搬送される。そして、搬送ローラ対１６によって巻戻方向に搬送されながら、サーマルヘッド２０によって熱記録が行われる。

サーマルヘッド２０の給紙方向の下流には、光定着器２５が配置されている。光定着器２５は、発光ピークの波長が約４２０ｎｍの近紫外線であるイエロー定着光を放射してイエロー感熱発色層を定着させるためのイエロー用発光素子アレイ２６と、発光ピークの波長が約３６５ｎｍの紫外線を放射してマゼンタ感熱発色層を定着させるためのマゼンタ用発光素子アレイ２７を備える。１色の画像の熱記録が行われた感熱記録紙１２は、給紙方向に搬送されて光定着器２５に送られる。光定着器２５は、その発光面の下を通過する感熱記録紙１２に対して、記録した色に応じた定着光を照射して、光定着を施す。

図２に示すように、イエロー用発光素子アレイ２６は、基板２８上に、発光面積が異なる大型及び小型の２種類の発光素子３１，３２をマトリックス状に配列したものである。各発光素子３１，３２としては、リード部を持たないチップ型の発光素子であるＬＥＤチップが使用される。メイン発光ライン３３は、主走査方向に沿って複数の大型発光素子３１を一列に配列したラインである。サブ発光ライン３４は、主走査方向に沿って複数の小型発光素子３２を一列に配列したラインである。

図３（Ｂ）に示すように、大型発光素子３１は、従来使用されていた発光素子と同じ大きさであり、発光面が約１ｍｍ四方程度のチップである。メイン発光ライン３３内の各大型発光素子３１の間には、結線等のスペースを確保するために、約０．５ｍｍ程度の隙間Ｎ１が空く。サブ発光ライン３４を構成する各小型発光素子３２は、その発光面積が大型発光素子３１よりも小さく、その主走査方向の幅が、大型発光素子３１の隙間Ｎ１の大きさにほぼ相当する約０．５ｍｍ四方程度のチップであり、複数の隙間Ｎ１と対応する各位置に配置される。各小型発光素子３２は、複数の隙間Ｎ１によって生じる、メイン発光ライン３３の主走査方向の光量分布のムラを補正するためのサブ発光部として機能する。

このため、大きさが同じ発光素子を千鳥配置した従来例のように、隣接するラインを構成する各発光素子が主走査方向においてオーバーラップする部分が少なくなる。これにより、図３（Ｃ）に示すように、イエロー用発光素子アレイ２６の発光面と感熱記録紙１２の記録面との間隔Ｌが約１０ｍｍ程度となるまで、イエロー用発光素子アレイ２６の発光面と感熱記録紙１２の記録面とを接近させても、図３（Ａ）に示すように、主走査方向の光量分布のムラが顕在化することはなく、主走査方向の均一な光量分布を維持することができる。

なお、本例では、メイン発光ライン３３を１ライン設けた例で説明しているが、複数ライン設けてもよい。サブ発光ライン３４は、各メイン発光ライン３３毎に設けられるので、メイン発光ライン３３が複数ラインある場合には、それに応じた数だけ、サブ発光ライン３４が設けられる。この場合には、メイン発光ライン３３と、サブ発光ライン３４とを交互に配列することが好ましい。

マゼンタ用発光素子アレイ２７も、イエロー用発光素子アレイ２６と同様の構成であるので、説明を省略する。

以下、上記構成による作用について説明する。感熱記録紙１２が給紙されると、感熱記録紙１２を巻戻し方向に搬送させながら、サーマルヘッド２０によってイエロー画像が熱記録される。この熱記録後、イエロー用発光素子アレイ２６が点灯して、給紙方向に搬送される感熱記録紙１２に対して、イエローの光定着がなされる。イエロー用発光素子アレイ２６と、感熱記録紙１２との間隔Ｌは、約１０ｍｍ程度であり、従来と比較して短い。したがって、照度が上がるため、定着時間を短くすることができる。また、間隔Ｌが短いので、照射効率やエネルギー効率のロスも少ない。もちろん、主走査方向の光量ムラはないので、定着ムラが生じることはない。

イエローの光定着が終了すると、感熱記録紙１２を再び巻戻方向に搬送しながら、サーマルヘッド２０によってマゼンタ画像の熱記録が行われる。マゼンタの熱記録が終了すると、マゼンタ用発光素子アレイ２７を点灯させ、感熱記録紙１２を給紙方向に搬送させながら、マゼンタの光定着を行う。マゼンタ用発光素子アレイ２７も、イエロー用発光素子アレイ２６と同様の構成であるので、効率よく、主走査方向に均一な光定着が行われる。マゼンタの光定着が終了した後、シアン画像の熱記録が行われ、その後、カッタ３５によってプリント済みの部分がカットされて、排紙される。

図４は、本発明の第二の実施形態を示す説明図である。光定着器４８はイエロー用及びマゼンタ用の各発光素子アレイ４９、５１を備えている。イエロー用発光素子アレイ４９は、各基板２８上に、サイズが異なる大型及び小型の２種類の発光素子モジュール５３，５４を取り付けたものである。大型発光素子モジュール５３は、ケース５６に、５個のイエロー用発光素子４４を一列に配列したものである。この大型発光素子モジュール５３を、各発光素子４４の配列方向が主走査方向と一致するように、複数個配列してメイン発光ライン５７が構成される。メイン発光ライン５７には、隣接する各大型発光素子モジュール５３間に、結線等を行うためのスペースとして、隙間Ｎ２が空く。

小型発光素子モジュール５４は、大型発光素子モジュール５３と同様に、ケース５８に、複数の発光素子４４を一列に配列したものであり、大型発光素子モジュール５３が５個の発光素子４４を持つのに対して、３つの発光素子４４を持つ。この小型発光素子モジュール５４を、各発光素子４４の配列方向が主走査方向と一致するように、複数個配列してサブ発光ライン５８が構成される。各小型発光素子モジュール５４は、その主走査方向の幅が隙間Ｎ２にほぼ相当するサイズを持っており、複数の隙間Ｎ２に対応する各位置に配置され、前記サブ発光部として機能する。なお、１個の大型発光素子モジュール５３内の発光素子４４の配列数を５個としているが、これは一例であり、また、小型発光素子モジュール５４の配列数も、隙間Ｎ２の大きさに応じて適宜決定される。

小型発光素子モジュール５４は、大型発光素子モジュール５３の隙間を埋めるように配置されており、大型発光素子モジュール５３とのオーバーラップが少ない。このため、主走査方向に均一な光量分布を得ることができる。マゼンタ用発光素子アレイ５１についても、イエロー用発光素子アレイ４９と同様の構成であるので、説明を省略する。

この第二の実施形態では、複数の発光素子が一体化されたモジュールを最小単位としており、各発光素子を最小単位としている第一の実施形態と比較すると、発光素子間の隙間が多くなる。したがって、発光素子アレイと感熱記録紙の間隔を第一の実施形態と同じ間隔としたのでは、主走査方向に沿って均一な光量分布を得られず、第一の実施形態と比較して、間隔を大きく空けざるを得ない。しかし、同じサイズの複数の発光素子モジュールを単に千鳥状に配列する場合と比較すれば、オーバーラップが少なくなる分、主走査方向の均一な光量分布を維持したまま、発光面を感熱記録紙に接近させることができる。これにより、照射効率及びエネルギー効率が向上するとともに、定着時間の短縮も見込める。

なお、上記実施形態では、いずれも、サブ発光部を、１個の小型発光素子又は１個の小型発光素子モジュールによって構成した例で説明しているが、図５に示すように、サブ発光部を、メイン発光ラインに生じる隙間Ｎ１，Ｎ２の各大きさに応じて、複数の小型発光素子又は複数の小型発光素子モジュールで構成してもよい。

例えば、図５（Ａ）に示す発光素子アレイ７１は、大型発光素子７２の隙間Ｎ１に対応するサブ発光部７３を、２つの小型発光素子７４から構成した例であり、図５（Ｂ）に示す発光素子アレイ８１は、サブ発光部８２を、４つの小型発光素子８３から構成した例である。また、図５（Ｃ）に示す発光素子アレイ９１は、大型発光素子モジュール９２の隙間Ｎ２に対応するサブ発光部９３を、２つの小型発光素子モジュール９４から構成した例である。

上記実施形態では、本発明の発光装置を、感熱プリンタに用いられる光定着器に適用した例で説明したが、本発明の適用範囲はこれに限られず、例えば、本発明を、感光性を有するプリント基板のパターン形成に用いられる照明装置など、各種の発光装置に適用することが可能である。発光素子が放射する光の波長は、それらの各種の用途に応じて適宜選択される。

本発明の定着器を備えた感熱式プリンタの構成を示す概略図である。第一実施形態による光定着器の構成を示す説明図である。イエロー用発光素子アレイについての説明図であり、（Ａ）はイエロー用発光素子アレイによる照度分布、（Ｂ）はイエロー用発光素子アレイにおける大型、小型発光素子の配列、及び（Ｃ）はイエロー用発光素子アレイと感熱記録紙との間隔Ｌを示す。第二実施形態による光定着器の構成を示す説明図である。サブ発光部を、複数の小型発光素子又は小型発光素子モジュールで構成した発光素子アレイの説明図である。従来技術による発光素子アレイについての説明図であり、（Ａ）は発光素子アレイによる照度分布、（Ｂ）は発光素子アレイにおける発光素子の配列、及び（Ｃ）は発光素子アレイと感熱記録紙との間隔Ｌを示す。

符号の説明

１０感熱式プリンタ
１２感熱記録紙
２５，４８光定着器
２６，４９イエロー用発光素子アレイ
２７，５１マゼンタ用発光素子アレイ
３１大型発光素子
３２小型発光素子
３３，５７メイン発光ライン
３４，５８サブ発光ライン
５３大型発光素子モジュール
５４小型発光素子モジュール

Claims

複数の発光素子を配列した発光素子アレイを備えており、前記感光材料の幅と直交する方向に相対移動させながら、その被照射エリアの全面に光を照射する発光装置において、
前記発光素子アレイは、発光面積が大きな大型発光素子と、この大型発光素子よりも発光面積が小さい小型発光素子とからなり、前記大型発光素子を前記感光材料の幅方向に沿って１列に並べたメイン発光ラインを少なくとも１ライン持っており、このメイン発光ラインの近傍には、当該ライン内の大型発光素子間に生じる複数の隙間に対応する各位置に、少なくとも１個の前記小型発光素子から構成され、主走査方向の幅が前記隙間の大きさにほぼ相当する大きさのサブ発光部が設けられていることを特徴とする発光装置。
配列された複数の発光素子を１セットにした光源モジュールを、複数個並べた発光素子アレイを備えており、前記感光材料の幅と直交する方向に相対移動させながら、その被照射エリアの全面に光を照射する発光装置において、
前記発光素子アレイは、発光素子の配列数が多く発光面積が大きい大型光源モジュールと、この大型光源モジュールよりも発光素子の配列数が少なく発光面積が小さい小型光源モジュールとからなり、前記大型光源モジュールを前記感光材料の幅方向に沿って１列に並べたメイン発光ラインを少なくとも１ライン持っており、このメイン発光ラインの近傍には、当該ライン内の大型光源モジュール間に生じる複数の隙間に対応する各位置に、少なくとも１個の前記小型光源モジュールから構成され、主走査方向の幅が前記隙間の大きさにほぼ相当する大きさのサブ発光部が設けられていることを特徴とする発光装置。