JP2009137285A - プリントヘッド及びこれを採用した画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構成が容易で製造コストを抑制することができるプリントヘッド及びこれを採用した画像形成装置を提供すること。
【解決手段】感光媒体に各画素ごとに光を選択的に照射するプリントヘッドにおいて、光を出射する照明ユニット１０と、印加された電圧に応じて照明ユニットから入射された光を画素単位に透過させたり遮断する液晶層２６と、液晶層を透過した光を感光媒体に集束させたり発散させるように、液晶ポリマーで形成されたマイクロレンズアレイ２８とを備えるようにした。マイクロレンズアレイ２８は、液晶層に接する第１面２８ａが平面に形成され、第１面とは反対側の第２面２８ｂに感光媒体の幅方向に配列された複数個の凸レンズセル２７を備えることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、プリントヘッド及びこれを採用した画像形成装置に係り、さらに詳細には、液晶ポリマーマイクロレンズアレイを利用したプリントヘッド及びこれを採用した画像形成装置に関する。

一般的に、電子写真方式の画像形成装置は、先ず、感光媒体にレーザビームを走査して感光媒体を感光させることによって静電潜像を形成する。そして、感光媒体に隣接するように離隔配置された現像ローラと上記感光媒体との間にトナーを供給し、電気的性質により感光媒体の画像形成部に選択的にトナーが付着されるようにする。

このように、電子写真方式の画像形成装置は、レーザビームを感光媒体に走査するためのレーザ走査装置を要する。かかるレーザ走査装置は、高度に精密な光学的配置が要求され、また、高価であるという短所がある。従って、上記のようなレーザ走査装置を代替できる装置が求められていた。

そして、上記レーザ走査装置が排除された画像形成装置を具現するための従来の一つの方法として、図１に図示されているような構造を有するプリントヘッドが開示された。

図１を参照すれば、従来のプリントヘッドは、複数の半導体発光素子（以下、ＬＥＤという。ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ。）によって構成されたＬＥＤアレイ１と、このＬＥＤアレイ１を構成する各ＬＥＤから照明（発光）された光を集束させて感光媒体にＬＥＤそれぞれに対して一対一で対応する像を結ぶようにするセルフォック（ＳＥＬＦＯＣ）レンズアレイ５とを備える。ここで、ＳＥＬＦＯＣレンズ（登録商標）は、イオン交換法、例えばＳｉＯ_２とＡｇとの間のイオン交換によって動作する一種の屈折率分布型レンズ（ＧＲＩＮ ｌｅｎｓ：Ｇｒａｄｉｅｎｔ Ｉｎｄｅｘ ｌｅｎｓ）である。

上記プリントヘッドは、メインコントローラーから入力される画像信号によって、駆動チップ３を介して、ＬＥＤアレイ１を構成する各ＬＥＤを独立的に所定の電流レベルでオン（ｏｎ）／オフ（ｏｆｆ）駆動している。このとき、オン駆動状態のＬＥＤから発光された光が、ＳＥＬＦＯＣレンズアレイ５によって集束されて上記感光媒体に照射されることにより、上記感光媒体には潜像（ｌａｔｅｎｔ ｉｍａｇｅ）７が形成されることになる。

また、上記レーザ走査装置が排除された画像形成装置を具現するための従来の他の方法として、液晶シャッタを有するプリンタヘッドが開示されている（例えば、特許文献１参照、発明の名称：Ｐｒｉｎｔ ｈｅａｄ ｗｉｔｈ ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｓｈｕｔｔｅｒ。）。

特許文献１に開示されたプリントヘッドは、白色光源、または赤色、青色、緑色の光源を利用するものであり、各色相別に液晶シャッタ部が備えられており、印加される電圧に応じて感光フィルムのそれぞれの当該位置に赤色、青色、緑色の光を透過させる構造を有する。上記液晶シャッタ部を透過した光は、反射体を介してＳＥＬＦＯＣレンズアレイを通過して、更にプリズムを経由した後、感光フィルムに照射されて画像を形成する。

米国特許第６，８２５，８６５号明細書

しかし、図１に示された従来のプリントヘッドは、入力画像信号によってＬＥＤをオン／オフ駆動し、感光媒体に潜像イメージ７を形成する際に、各ＬＥＤの発光点において光量偏差が存在する。従って、これを補正するために、メイン走査方向に各ラインを走査するたびに各発光点の光量が均一となるように、既定の各発光点に該当する電流レベルを参考にして、各発光点をオン／オフ駆動することになる。その結果、駆動回路の構成が複雑になるという問題があった。

また、全てが黒色のラインを走査した後に白色のラインを走査する場合のように、入力画像信号によって瞬間的に消耗電流量の差が大きくなる場合には、サージ（ｓｕｒｇｅ）効果が発生して、回路の損傷を招く恐れがあるという問題もあった。

一方、特許文献１に開示された、液晶シャッタを利用した従来のプリントヘッドは、光路確保（光路の形成）及びフォーカシングのためにＳＥＬＦＯＣレンズアレイとプリズムとを使用するので、機構的構成及び光学的構成が複雑であるという問題があった。また、ＳＥＬＦＯＣレンズが高価であるために、プリントヘッドの製造コストが上昇する要因にもなっていた。

そこで、本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、構成が容易で製造コストを抑制することができるプリントヘッド及びこれを採用した画像形成装置を提供することにある。

また、本発明は、液晶ポリマーからなるマイクロレンズアレイを利用して集光効率が向上されたプリントヘッド及びこれを採用した画像形成装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、感光媒体に各画素ごとに光を選択的に照射するプリントヘッドにおいて、光を出射する照明ユニットと、印加された電圧に応じて上記照明ユニットから入射された光を画素単位に透過させたり遮断する液晶層と、上記液晶層を透過した光を感光媒体に集束させたり発散させるように、液晶ポリマーで形成されたマイクロレンズアレイと、を備えることを特徴とするプリントヘッドが提供される。

このような本発明にかかるプリントヘッドによれば、液晶ポリマーを用いてマイクロレンズアレイを形成するので、製造が容易で、かつ生産コストを低減させることができる。上記液晶ポリマーは、複屈折率（異方性）を有し、偏光による屈折率差を利用して光を集束させたり発散させることができるため、上記液晶ポリマーで形成されたマイクロレンズアレイは、入射光の偏光状態によって異なる屈折率を有する複屈折特性を有する。

このとき、上記マイクロレンズアレイは、上記感光媒体の幅方向に配列された複数個の凸レンズセルを備えるように構成されるのがよい。

また、上記マイクロレンズアレイは、上記液晶層に接する第１面が平面に形成され、上記第１面とは反対側の第２面に複数個の凸レンズセルを備えるように構成されるのがよい。上記第１面を平面に形成することにより、上記マイクロレンズアレイに液晶を均一に配向することができ、上記液晶層の液晶特性を向上させることができる。

また、上記マイクロレンズアレイの一面には、第１配向膜が設けられるのがよい。上記第１配向膜を設けることにより、上記マイクロレンズアレイが良好な液晶配列状態を有するように形成され、かかる良好な液晶配列特性によって、液晶ポリマーの異方性に基づいた光の集束及び発散の性能を向上させることができる。また、上記液晶層の上記照明ユニットと対向する面には、第２配向膜を備えるように構成されるのがよい。上記第１配向膜及び上記第２配向膜を設けることにより、液晶の整列状態が均一になり、各画素間の液晶配列偏差が少なくなるといった効果を奏する。

また、上記マイクロレンズアレイの上記液晶層と対向しない側には、紫外線硬化ポリマー層を設けるのがよい。

ここで、上記照明ユニットは、光を照射する光源と、上記光源から照射された光を平行光にするコリメーティングレンズとを備えるのがよい。

あるいは、上記照明ユニットは、第１カラー光を照射する第１光源と、第２カラー光を照射する第２光源と、第３カラー光を照射する第３光源と、上記第１カラー光を透過させて第２カラー光を反射させる第１ダイクロイックフィルタと、上記第１カラー光を透過させて第３カラー光を反射させる第２ダイクロイックフィルタとを備え、上記第１カラー光、上記第２カラー光及び上記第３カラー光が上記感光媒体の同じライン上に潜像を形成するように構成されることもできる。かかる構成とすることにより、本発明にかかるプリントヘッドは、複数個のカラー光源を利用してカラー画像を形成することができる。このとき、上記第１ダイクロイックフィルタと上記第２ダイクロイックフィルタは、上記第１カラー光の経路上に互いに平行せずに配されるのがよい。これにより、構造が単純になり、また、照明ユニット１０の体積を小さくすることができる。

また、上記照明ユニットは、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、無機ＥＬ、有機ＥＬ、蛍光ランプ及びキセノンランプのうちから選択されたいずれか一つを備えるのがよい。また、上記液晶層は、強誘電性液晶または常誘電性液晶からなるのがよい。

上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、潜像が形成される感光媒体と、光を出射する照明ユニット、印加された電圧に応じて上記照明ユニットから入射された光を画素単位に透過させたり遮断する液晶層及び上記液晶層を透過した光を感光媒体に集束させたり発散させるように液晶ポリマーで形成されたマイクロレンズアレイを備えるプリントヘッドと、上記感光媒体に現像剤を供給して上記潜像に対応する画像を形成する現像ユニットと、上記感光媒体に形成された画像を印刷媒体に転写する転写ユニットと、上記印刷媒体に転写された画像を定着させる定着ユニットと、を備えることを特徴とする画像形成装置が提供される。

このような本発明にかかる画像形成装置によれば、液晶ポリマーを用いてマイクロレンズアレイを形成するので、製造が容易で、かつ生産コストを低減させることができる。上記液晶ポリマーは、複屈折率（異方性）を有し、偏光による屈折率差を利用して光を集束させたり発散させることができるため、上記液晶ポリマーで形成されたマイクロレンズアレイは、入射光の偏光状態によって異なる屈折率を有する複屈折特性を有する。

以上説明したように本発明によれば、光を感光媒体に集束させる手段として、液晶ポリマーからなるマイクロレンズアレイを用いたことにより、構造が容易で製造コストを抑制することができるプリントヘッド及びこれを採用した画像形成装置を提供できるものである。特に、高価なＳＥＬＦＯＣレンズを代替した場合に、製造コストを低減させることができる。

また、本発明によれば、プリントヘッドは、液晶層と、液晶ポリマーからなるマイクロレンズアレイとを具備する。そして、上記液晶層は、電圧による光透過量を通した階調表現及び偏光を制御する光シャッタとしての役割を果たすことができる。また、マイクロレンズアレイは、レンズとしての役割を果たすことができる。このように、液晶の性能とレンズの性能とを独立的に具現し、液晶層での液晶配列の変化によってマイクロレンズアレイでの液晶ポリマーの配列に影響を及ぼさないようにすることができる。これにより、マイクロレンズアレイは安定したレンズの機能を果たすことができる。

また、本発明によれば、液晶層の上下両方の側に配向膜を具備するようにしたことにより、液晶の整列状態が均一に維持され、各画素間の液晶整列状態の偏差を減少させることができる。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図２は、本発明の第１または第２の実施形態にかかるプリントヘッドが、感光媒体に対して隣接して配された構造を示す斜視図である。

プリントヘッド１５は、光を照明する（出射する）照明ユニット１０と、照明ユニット１０から照射された（発光された）光を感光媒体５０の各画素に選択的に照射して感光媒体５０に潜像を形成する光シャッタユニット２０とを備える。

照明ユニット１０は、単一波長の単一チップ面光源、または単一線形光源を備えることができる。単一チップの面光源としては、発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ：Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、無機ＥＬ（ＥＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）、または有機ＥＬなどを用いることができる。単一線形光源は、白色光を照明する（発光する）蛍光ランプ（ＣＣＦＬ：Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｌａｍｐ）やキセノンランプのような白色光源と、カラーフィルタとを備えて構成されることができる。また、照明ユニット１０は、互いに異なるカラー光を照射する複数個の光源を備えることができる。複数個のカラー光源を備える場合、カラー光源の順次的な照明により（カラー光源から順次カラー光を発光させることにより）、カラー画像を形成することができる。

図３は、本発明の第１または第２の実施形態にかかるプリントヘッドの光シャッタユニットの構成を示した断面図である。

光シャッタユニット２０は、照明ユニット１０から照射された光を画素単位でｏｎ−ｏｆｆ制御して入射光を透過させたり遮断する液晶層２６と、液晶層２６を通過した（透過した）光を感光媒体５０に集束させるマイクロレンズアレイ２８とを備える。

液晶層２６は、印加電圧によって液晶配列が変わり、液晶配列によって光の透過率が調節されて、光シャッタとしての機能を果たす。また、液晶層２６には、各画素を電圧駆動するために、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）素子を使用することができる。液晶層２６は、強誘電性液晶（ｆｅｒｒｏ−ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ）または常誘電性液晶（ｐａｒａ−ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ）によって形成されることができる。強誘電性液晶を使用すれば、動作速度が速いという利点がある。

マイクロレンズアレイ２８は、液晶ポリマー（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｐｏｌｙｍｅｒ）によって形成されることができる。液晶ポリマーは、複屈折率（異方性）を有するため、偏光による屈折率差を利用して光を集束させたり発散させることができる。本発明では、液晶ポリマーを利用してマイクロレンズアレイを形成するので、製造が容易で、かつ生産コストを低減させることができる。

マイクロレンズアレイ２８の液晶層２６と対向する第１面２８ａは平面になっており、第１面２８ａの反対側の第２面２８ｂには、複数の凸レンズセル２７を有することができる。複数個の凸レンズセル２７は、感光媒体５０の幅方向ｗ（図２）に配列される。第１面２８ａが平面であるとき、第１面２８ａに液晶を均一に配向することができ、液晶特性を向上させることができる。

マイクロレンズアレイ２８の一面には、第１配向膜３０を設けることができる。第１配向膜３０は、液晶層２６を整列するためのものであり、例えばマイクロレンズアレイ２８の第２面２８ｂに第１配向膜３０を具備することができる。

マイクロレンズアレイ２８は、第１配向膜３０上に液晶ポリマー層を積層して形成することができる。

また、第１配向膜３０は以下のように形成することができる。例えば、紫外線硬化ポリマー層３２でレンズ形状を形成した後、その上にポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）のような物質でフィルムを形成し、ウェット摩擦法を介して一方向にラビングして配向膜を形成することができる。または、紫外線硬化ポリマー層３２でレンズ形状を形成した後、その上に感光ポリマー層（Ｐｈｏｔｏｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｌａｙｅｒ）を形成し、紫外線を露光してフォトパターンを形成することによって、配向膜を形成することも可能である。または、紫外線硬化ポリマー層３２上に、ナノインプリンティング・リソグラフィを介して化学的組成が互いに異なるパターンを一方向に形成して配向膜を形成することもできる。

そして、上記のように形成された第１配向膜３０の上に、液晶ポリマーを積層してマイクロレンズアレイ２８を形成する。第１配向膜３０により、マイクロレンズアレイ２８が良好な配列状態を有するように形成され、かかる良好な液晶配列特性によって、液晶ポリマーの異方性に基づいた光の集束及び発散の性能を向上させることができる。

また、マイクロレンズアレイ２８の上に液晶層２６が形成されるとき、マイクロレンズアレイ２８の第１面２８ａは平面になっているため、液晶が均一に整列されることができる。

液晶層２６の上には、第２配向膜２４がさらに備えられるようにすることができる。すなわち、液晶層２６は、照明ユニット１０と対向する面に第２配向膜２４を備えることができる。第１配向膜３０及び第２配向膜２４を備えるようにした場合、液晶の整列状態が均一になり、各画素間の液晶配列偏差が少なくなるといった利点がある。

そして、第１透明電極３４に、上述したようにレンズ形状を有する紫外線硬化ポリマー層３２、第１配向膜３０、マイクロレンズアレイ２８を順次に積層し、更に、上側にも第２配向膜２４と第２透明電極２２とを載せた後、液晶をマイクロレンズアレイ２８と第２配向膜２４との間にドロップして充填する。このようにして、第１配向膜３０と第２配向膜２４との間で、液晶は均一に配列さることができる。

次に、本発明の第１の実施形態にかかるプリントヘッドの動作について説明する。図４は、本発明の第１の実施形態にかかるプリントヘッドの動作を説明するための断面図である。

図４を参照すれば、第１透明電極３４の下面に、第１ポラライザ３６が、第２透明電極２２の上面に、第２ポラライザ２１が備えられる。第１ポラライザ３６及び第２ポラライザ２１は、互いに直交する偏光方向を有する。第１透明電極３４及び第２透明電極２２は、画素別にそれぞれ独立的に電圧を印加する。

照明ユニット１０から発光された光は、第１ポラライザ３６を介して第１偏光の光が透過されて液晶層２６に入射される。そして、第１透明電極３４及び第２透明電極２２によって印加された電圧の大きさによって、液晶層２６を透過する光量が調節され、画像の階調が表現される。また、液晶の配列状態によって、液晶を通過した後の光の偏光状態が変わる。液晶層２６を透過した光は、マイクロレンズアレイ２８によって、集束されたり発散される。

マイクロレンズアレイ２８は、入射光の偏光状態によって異なる屈折率を有する複屈折特性を有する。例えば、第１偏光方向に対して正常屈折率を有し、第２偏光方向に対して異常屈折率を有する。マイクロレンズアレイ２８は、紫外線硬化ポリマー層３２との屈折率差によって光を集束させたり発散させることによって、レンズの機能を果たすことができる。例えば、正常屈折率を有する第１偏光の光は、マイクロレンズアレイ２８を通過して発散され、感光媒体５０に結像されない。一方、異常屈折率を有する第２偏光の光は、マイクロレンズアレイ２８を通過して集束され、感光媒体５０に結像される。そして、第２ポラライザ２１で第２偏光の光のみが透過されて感光媒体５０に結像されることにより、感光媒体５０に潜像が形成される。すなわち、感光媒体５０の幅方向ｗ（図２）の一ラインに同時に潜像が形成され、次に感光媒体５０が図２に示されたｄ方向に移動し、その後感光媒体５０の次のラインに同時に潜像が形成されるといった方式で、全体潜像が形成される。

一方、複数個のカラー光源を利用してカラー画像を形成することも可能である。図５は、本発明の第２の実施形態にかかるプリントヘッドの構造を概略的に示した図面であり、照明ユニット１０が複数個の光源を有する例を図示したものである。

照明ユニット１０は、第１カラー光Ｌ_１を照射する第１光源１０ａ、第２カラー光Ｌ_２を照射する第２光源１０ｂ、第３カラー光Ｌ_３を照射する第３光源１０ｃを備えることができる。第１光源１０ａ、第２光源１０ｂ及び、第３光源１０ｃは、それぞれ異なる基板１１上に設けられる。このとき、各光源から発光された光を平行光にするコリメーティングレンズ１２を各光源の光の進行方向側（後ろ）に設けることができる。第１光源１０ａ、第２光源１０ｂ及び、第３光源１０ｃには、感光媒体５０の幅方向に長く形成された形態の光源を使うことができる。例えば、第１光源１０ａ、第２光源１０ｂ及び、第３光源１０ｃは、単一チップの赤色面光源、緑色面光源、青色面光源によって構成されることができる。

そして、第１カラー光Ｌ１、第２カラー光Ｌ２及び、第３カラー光Ｌ３が感光媒体５０の同じ一ラインに潜像を形成するように、第１カラー光Ｌ_１を透過させて第２カラー光Ｌ_２を反射させる第１ダイクロイックフィルタ１３と、第１カラー光Ｌ_１を透過させて第３カラー光Ｌ_３を反射させる第２ダイクロイックフィルタ１４とが設けられる。第１ダイクロイックフィルタ１３及び第２ダイクロイックフィルタ１４は、第１光源１０ａ、第２光源１０ｂ及び、第３光源１０ｃの配置によって多様な位置に配されることができる。第１ダイクロイックフィルタ１３及び第２ダイクロイックフィルタ１４の位置を適切に調節し、第１カラー光Ｌ１、第２カラー光Ｌ２及び、第３カラー光Ｌ３が第１ダイクロイックフィルタ１３及び第２ダイクロイックフィルタ１４を介して一光路に進行させられることができる。このとき、互いに異なる方向から入射される光が同一光路上を進むようにするために、第１ダイクロイックフィルタ１３と第２ダイクロイックフィルタ１４とは、第１カラー光の経路上に互いに平行とならないように配されるのがよい。

上述した構造では、３つの光源に対して２つのダイクロイックフィルタを具備しているが、３つの光源に対して３つのダイクロイックフィルタを具備することも可能である。３つの光源に対して３つのダイクロイックフィルタを具備する場合は、３つの光源を同時に照射して３つのカラーラインを同時に形成することができる。このような場合には、各光源に対して液晶層とマイクロレンズアレイとをそれぞれ備えるようにしなければならない。これに対し、２つのダイクロイックフィルタを使用する場合、３つのダイクロイックフィルタを使用する場合と比較すると、構造が単純であり照明ユニット１０の体積を小さくすることができる。２つのダイクロイックフィルタを使用して複数個の光源から出てきたカラー光を同じ一光路に進めるようにする場合には、各光源を順次に駆動する。そしてこの場合には、各光源に対して液晶層とマイクロレンズアレイとを共通して使用することができる。

次に、上述した本発明の第１または第２の実施の形態にかかるプリントヘッドを具備した画像形成装置について説明する。図６は、本発明の第１または第２の実施形態にかかるプリントヘッドを採用した画像形成装置を示した概略的な図面である。

図６を参照すれば、本発明の第１または第２の実施形態によるプリントヘッドを採用した画像形成装置は、感光媒体５０と、感光媒体５０に潜像を形成するプリントヘッド１５と、感光媒体５０に現像剤Ｔを供給して上記潜像に対応する画像を形成する現像ユニット１２０と、感光媒体５０に形成された画像を印刷媒体に転写する転写ユニット１１７と、上記印刷媒体に転写された画像を定着させる定着ユニット１１９とを備える。

感光媒体５０、プリントヘッド１５、現像ユニット１２０、転写ユニット１１７及び、定着ユニット１１９は、キャビネット１１０内部に配設される。

プリントヘッド１５は、感光媒体５０の各画素に対して、印刷しようとする画像に対応する潜像を形成する。ここで、プリントヘッド１５の構成は、図２〜図５を参照して説明した第１または第２の実施形態によるプリントヘッドと実質的に同一であるので、その詳細な説明は省略する。

現像ユニット１２０は、コンテナ１２５の内部に現像剤Ｔを収容しており、現像剤Ｔを撹拌器１２７、供給ローラ１２４及び現像ローラ１２１を介して感光媒体５０に供給し、感光媒体５０の潜像に画像を形成することができる。現像ローラ１２１の外周には、供給される現像剤の容量を規正する規制ブレード１２３が設けられる。このように構成された現像ユニット１２０から現像ローラ１２１を介して移送される現像剤Ｔは、規制ブレード１２３と現像ローラ１２１との間を通過しつつ、現像ローラ１２１に一定の厚さの現像剤層を形成する。かかる現像ユニット１２０の内部には、現像に寄与した後でクリーニングブレード１１２によって収去された廃現像剤Ｗが収容される廃現像剤収容部１２９が設けられる。

上記のように、現像ユニット１２０を介して感光媒体５０に形成された画像は、感光媒体５０と転写ユニット１１７との間に給紙される印刷用紙Ｓに転写され、定着ユニット１１９を介して印刷用紙Ｓに定着される。

また、この画像形成装置は、第１給紙カセット１３１または第２給紙カセット１３５から給紙された用紙Ｓに対して画像を印刷するものであり、用紙Ｓの給紙経路１４１と排紙経路１４５とを有する。ここで、給紙経路１４１上には、用紙Ｓを１枚ずつピックアップするピックアップローラ１３２，１３６と、ピックアップローラ１３２によりピックアップされた用紙Ｓの供給をガイドするフィードローラ１３３と、給紙される用紙Ｓの所望する位置に画像を現像するために用紙を整列するレジストレーションローラ１４２とを備える。排紙経路１４５上には、定着ユニット１１９と、複数の排紙ローラ１４７とが設けられている。

従って、第１給紙カセット１３１または第２給紙カセット１３５から供給され、給紙経路１４１を介して給紙された印刷用紙Ｓには、感光媒体５０で形成された画像が転写ユニット１１７を介して転写され、定着ユニット１１９を介して定着される。このように、印刷が完了した用紙Ｓは、排紙経路１４５を介し、キャビネット１１０の上部に設けられた積載部１５０に積載されることによって、印刷プロセスが完了する。

本発明の実施の形態にかかるプリントヘッドは、液晶層と、液晶ポリマーからなるマイクロレンズアレイとを具備する。上記液晶層は、電圧による光透過量を通した階調表現及び偏光を制御する光シャッタの役割を果たす。また、マイクロレンズアレイは、レンズの役割を果たす。このように、液晶の性能とレンズの性能とを独立的に具現し、液晶層での液晶配列の変化によって、マイクロレンズアレイでの液晶ポリマーの配列に影響を及ぼさないようにする。それにより、マイクロレンズアレイが安定したレンズの機能を果たすことができる。

そして、本発明の実施の形態によれば、液晶層に対して上下両方の側に配向膜を具備するようにしたことにより、液晶の整列状態が均一に維持されるため、各画素間の液晶整列状態の偏差を減少させることができる。

本発明の実施の形態による画像形成装置は、液晶ポリマーからなるマイクロレンズアレイを具備したプリントヘッドを採用して、高価なＳＥＬＦＯＣレンズを代替できるので、製造コストを低減させることができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、プリントヘッド及びこれを採用した画像形成装置に適用可能であり、例えば、画像形成関連の技術分野に効果的に適用することが可能である。

従来のプリントヘッドの構造を概略的に示した斜視図である。 本発明の第１または第２の実施形態にかかるプリントヘッドが、感光媒体に対して隣接して配された構造を示す斜視図である。 同実施形態にかかるプリントヘッドの光シャッタユニットの構成を示した断面図である。 本発明の第１の実施形態にかかるプリントヘッドの動作を説明するための断面図である。 本発明の第２の実施形態にかかるプリントヘッドの構造を概略的に示した図面である。 本発明の第１または第２の実施の形態にかかるプリントヘッドを具備した画像形成装置を示した図である。

符号の説明

１ ＬＥＤアレイ
３ 駆動チップ
５ ＳＥＬＦＯＣレンズアレイ
７ 潜像イメージ
１０ 照明ユニット
１０ａ 第１光源
１０ｂ 第２光源
１０ｃ 第３光源
１１ 基板
１２ コリメーティングレンズ
１３ 第１ダイクロイックフィルタ
１４ 第２ダイクロイックフィルタ
１５ プリントヘッド
２０ 光シャッタユニット
２１ 第２ポラライザ
２２ 第２透明電極
２４ 第２配向膜
２６ 液晶層
２７ 凸レンズ
２８ マイクロレンズアレイ
２８ａ 第１面
２８ｂ 第２面
３０ 第１配向膜
３２ 硬化ポリマー層
３４ 第１透明電極
３６ 第１ポラライザ
５０ 感光媒体
１１０ キャビネット
１１２ クリーニングブレード
１１７ 転写ユニット
１１９ 定着ユニット
１２０ 現像ユニット
１２１ 現像ローラ
１２３ 規制ブレード
１２４ 供給ローラ
１２５ コンテナ
１２７ 撹拌器
１２９ 廃現像剤収容部
１３１ 第１給紙カセット
１３２ ピックアップローラ
１３３ フィードローラ
１３５ 第２給紙カセット
１３６ ピクアップローラ
１４１ 給紙経路
１４５ 排紙経路
１４７ 排紙ローラ
１５０ 積載部
Ｌ_１ 第１カラー光
Ｌ_２ 第２カラー光
Ｌ_３ 第３カラー光
Ｓ 印刷用紙
Ｔ 現像剤
Ｗ 廃現像剤
ｗ 幅方向

Claims (22)

1. 感光媒体に各画素ごとに光を選択的に照射するプリントヘッドにおいて、
   光を出射する照明ユニットと、
   印加された電圧に応じて前記照明ユニットから入射された光を画素単位に透過させたり遮断する液晶層と、
   前記液晶層を透過した光を感光媒体に集束させたり発散させるように、液晶ポリマーで形成されたマイクロレンズアレイと、
   を備えることを特徴とするプリントヘッド。
2. 前記マイクロレンズアレイは、前記感光媒体の幅方向に配列された複数個の凸レンズセルを備えることを特徴とする請求項１に記載のプリントヘッド。
3. 前記マイクロレンズアレイは、前記液晶層に接する第１面が平面に形成され、前記第１面とは反対側の第２面に複数個の凸レンズセルを備えることを特徴とする請求項１に記載のプリントヘッド。
4. 前記マイクロレンズアレイの一面に、第１配向膜を備えることを特徴とする請求項１に記載のプリントヘッド。
5. 前記液晶層の前記照明ユニットと対向する面に、第２配向膜を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のプリントヘッド。
6. 前記マイクロレンズアレイの前記液晶層と対向しない側に、紫外線硬化ポリマー層を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のプリントヘッド。
7. 前記照明ユニットは、光を照射する光源と、前記光源から照射された光を平行光にするコリメーティングレンズとを備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のプリントヘッド。
8. 前記照明ユニットは、
   第１カラー光を照射する第１光源と、
   第２カラー光を照射する第２光源と、
   第３カラー光を照射する第３光源と、
   前記第１カラー光を透過させて第２カラー光を反射させる第１ダイクロイックフィルタと、
   前記第１カラー光を透過させて第３カラー光を反射させる第２ダイクロイックフィルタとを備え、
   前記第１カラー光、前記第２カラー光及び前記第３カラー光が前記感光媒体の同じライン上に潜像を形成することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のプリントヘッド。
9. 前記第１ダイクロイックフィルタと前記第２ダイクロイックフィルタとが、前記第１カラー光の経路上に互いに平行せずに配されることを特徴とする請求項８に記載のプリントヘッド。
10. 前記照明ユニットは、発光ダイオード、有機発光ダイオード、無機ＥＬ、有機ＥＬ、蛍光ランプ及びキセノンランプのうちから選択されたいずれか一つを備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のプリントヘッド。
11. 前記液晶層は、強誘電性液晶または常誘電性液晶からなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のプリントヘッド。
12. 潜像が形成される感光媒体と、
    光を出射する照明ユニット、印加された電圧に応じて前記照明ユニットから入射された光を画素単位に透過させたり遮断する液晶層及び、前記液晶層を透過した光を感光媒体に集束させたり発散させるように、液晶ポリマーで形成されたマイクロレンズアレイを備えるプリントヘッドと、
    前記感光媒体に現像剤を供給して前記潜像に対応する画像を形成する現像ユニットと、
    前記感光媒体に形成された画像を印刷媒体に転写する転写ユニットと、
    前記印刷媒体に転写された画像を定着させる定着ユニットと、
    を備えることを特徴とする画像形成装置。
13. 前記マイクロレンズアレイは、前記感光媒体の幅方向に配列された複数個の凸レンズセルを備えることを特徴とする請求項１２に記載の画像形成装置。
14. 前記マイクロレンズアレイは、前記液晶層に接する第１面が平面に形成され、前記第１面とは反対側の第２面に複数個の凸レンズセルを備えることを特徴とする請求項１２に記載の画像形成装置。
15. 前記マイクロレンズアレイの一面に、第１配向膜を備えることを特徴とする請求項１２に記載の画像形成装置。
16. 前記液晶層の前記照明ユニットと対向する面に、第２配向膜を備えることを特徴とする請求項１２〜１５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
17. 前記マイクロレンズアレイの前記液晶層と対向しない側に、紫外線硬化ポリマー層を備えることを特徴とする請求項１２〜１５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
18. 前記照明ユニットは、光を照射する光源と、前記光源から照射された光を平行光にするコリメーティングレンズとを備えることを特徴とする請求項１２〜１５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
19. 前記照明ユニットは、
    第１カラー光を照射する第１光源と、
    第２カラー光を照射する第２光源と、
    第３カラー光を照射する第３光源と、
    前記第１カラー光を透過させて第２カラー光を反射させる第１ダイクロイックフィルタと、
    前記第１カラー光を透過させて第３カラー光を反射させる第２ダイクロイックフィルタとを備え、
    前記第１カラー光、前記第２カラー光及び前記第３カラー光が前記感光媒体の同じライン上に潜像を形成することを特徴とする請求項１２〜１５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
20. 前記第１ダイクロイックフィルタと前記第２ダイクロイックフィルタとが、前記第１カ
    ラー光の経路上に互いに平行せずに配されることを特徴とする請求項１９に記載の画像形成装置。
21. 前記照明ユニットは、発光ダイオード、有機発光ダイオード、無機ＥＬ、有機ＥＬ、蛍光ランプ及びキセノンランプのうちから選択されたいずれか一つを備えることを特徴とする請求項１２〜１５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
22. 前記液晶層は、強誘電性液晶または常誘電性液晶からなることを特徴とする請求項１２〜１５のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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