JP3559402B2 - Optical printer head - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子写真プリンタ等の露光装置として組み込まれる光プリンタヘッドの改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、光プリンタヘッドの光学系として非球面レンズを用いることが提案されており、かかる非球面レンズはビームのすそ引きが少なく、隣接する発光素子からの光の干渉による影響を受けにくい特性を有していることから、解像度が高く、高精度の重ね合わせが必要なカラーグラフィック等の用途に適したものとして注目されている。
【0003】
このような従来の光プリンタヘッドは、例えば、ガラスやセラミック等から成るベースプレート上に、複数個の発光素子が一定のピッチで配列された発光素子アレイを複数個、直線状に配列実装させるとともに、前記発光素子アレイ上に複数個の非球面レンズを配設した構造を有しており、前記各発光素子アレイの各発光素子を外部からの印画信号に対応させて個々に選択的に発光させるとともに、該発光素子の発した光(ビーム)を非球面レンズを介して外部の感光体に結像させ、感光体面に所定の潜像を形成することによって光プリンタヘッドとして機能する。
【0004】
尚、前記発光素子アレイとしては、例えば、同一サイズの発光ダイオード素子(以下、LEDと略記する)を64個、直線状に配列させて成るLEDアレイ等が用いられ、かかるLEDアレイを用いてA4サイズ、300dpiの光プリンタヘッドを形成する場合には、40個のLEDアレイをその各々が前述した非球面レンズと1対1に対応するようにしてベースプレート上に載置させることにより光プリンタヘッドが構成される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来の光プリンタヘッドにおいては、光学系として用いられる非球面レンズが所定の収差を有しており、該レンズの周辺域を透過するビームの輪郭が前記収差によって若干、ぼやける傾向がある。このため、各発光素子アレイの両端域に位置する発光素子からのビームの強度が中央域に位置する発光素子からのものよりも弱くなってしまい、その結果、感光体上に照射されるビームの強度、大きさにバラツキを生じて印画の濃度むらが形成される欠点を有している。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記欠点に鑑み案出されたもので、ベースプレート上に、多数の発光素子が直線状に配列された発光素子アレイを複数個、列状に配置させるとともに、これら発光素子アレイ上に該アレイと1対1に対応する複数個の非球面レンズを配設させて成る光プリンタヘッドであって、前記各発光素子アレイの両端域に位置する発光素子の長さを中央域に位置する発光素子よりも長くなし、且つ該発光素子アレイと前記非球面レンズとの間に前記発光素子の長さに対応させて曲率を両端部で大きく、中央部で小さくなるように変化させたシリンドリカルレンズを配置したことを特徴とする。
【0007】
【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。
【0008】
図1は本発明の光プリンタヘッドの一形態を示す縦断面図、図2は図1の光プリンタヘッドの横断面図であり、1はベースプレート、2は発光素子アレイ、2aは発光素子、3は非球面レンズ、4はシリンドリカルレンズである。
【0009】
前記ベースプレート1は透光性を有する絶縁材料、例えば石英やサファイア、結晶化ガラス、ホウケイ酸ガラス等から成り、その下面には複数個の発光素子アレイ2やこれら発光素子アレイ2に外部電源からの電力を供給するための配線導体(図示せず)等が取着されている。
【0010】
前記複数個の発光素子アレイ2はその各々が、四角形状を成す多数の発光素子2aを一定のピッチで直線状に配列させて成り、該各発光素子2aを印画信号に対応させて個々に選択的に発光させ、該発光した光(ビーム)を後述するシリンドリカルレンズ4及び非球面レンズ3を介して外部の感光体Pに照射させることによって感光体Pに所定の潜像を形成する。
【0011】
このような発光素子アレイ2は、発光素子2aとしてGaAsP系、GaAlAs系のLED等を用い、例えばGaAsP系LEDの場合は、まずGaAsの基板を炉中にて高温に加熱するとともにAsH3 (アルシン)とPH3 (ホスヒン)とGa(ガリウム)を適量に含むガスを接触させて基板表面にn型半導体のGaAsP(ガリウム−砒素−リン)の単結晶を成長させ、次にGaAsP単結晶表面にSi3 H4 (窒化珪素)の窓付膜を被着させるとともに該窓部にZn(亜鉛)のガスをさらし、n型半導体のGaAsP単結晶の一部にZnを拡散させてp型半導体を形成し、pn接合をもたすことによって形成される。
【0012】
尚、前記発光素子アレイ2はA4サイズ、300dpiの光プリンタヘッドを形成する場合、64個の発光素子2aを一単位とした発光素子アレイ2を40個、その発光面がベースプレート1の下面と対向するようにしてベースプレート1上に配列させ、これらをフリップチップ実装すること、具体的には、発光素子アレイ2の発光面と同一面に形成される多数の端子電極をベースプレート1上の配線導体に対し半田等のロウ材を介して電気的・機械的に接続させることによってベースプレート1の下面に取着される。
【0013】
一方、前記発光素子アレイ2が配列実装されるベースプレート1の上面側には複数個の非球面レンズ3が、該非球面レンズ3と発光素子アレイ2とが1対1に対応するようにして併設固定されている。
【0014】
前記複数個の非球面レンズ3は各発光素子2aの発する光を所定の倍率で拡大し、これを感光体面Pに照射・結像させるためのものであり、液晶ポリマー等から成るレンズプレート5等によって支持され、該レンズプレート5の厚み方向に設けられた光透過用の穴5aを塞ぐようにしてレンズプレート5上に接着固定される。
【0015】
尚、前記非球面レンズ3は、アクリル樹脂やポリカーボネイト樹脂等の透明樹脂を射出成形したり、或いはガラス等の透光性無機物を加熱プレス成形することによって所定形状に加工される。
【0016】
また前記ベースプレート1及び複数個の非球面レンズ3を有するレンズプレート5はハウジング部材6に固定させることによって各発光素子アレイ2と各非球面レンズ3とが所定の間隔を隔てて1対1に対応するように併設されている。
【0017】
前記ハウジング部材6はその上部に第1の基準面6aを、下部に第2の基準面6bを有しており、ハウジング部材6の第1基準面6aにレンズプレート5の下面外周部を、ハウジング部材6の第2基準面6bにベースプレート1の上面外周部を各々、当接固定させることによって各発光素子アレイ2と各非球面レンズ3とは間に所定の距離を隔てて1対1に対応するようになっている。
【0018】
そして前述した各発光素子アレイ2は、図3に示すように、各発光素子アレイ2の両端域に位置する発光素子2aの長さL1(発光素子2aの配列方向と直交する方向にかかる寸法)が中央域に位置する発光素子2aの長さL2よりも長くなるように設定されており、更に、このような発光素子アレイ2と非球面レンズ3との間には、発光素子2aの長さに対応させて曲率(曲率半径の逆数)を変化させた平凸型のシリンドリカルレンズ4が配置されている。
【0019】
前記発光素子アレイ2は、例えば、64個の発光素子2aを用いて300dpiの線密度で発光素子アレイ2を形成する場合、中央域に位置する発光素子2aの長さL2を50μmに、また両端域に位置する発光素子2aの長さL1を55〜60μmの範囲内にそれぞれ設定する。このような発光素子アレイ2の各発光素子2aに電流密度を等しくなすようにして電力を印加すると、ベースプレート1を介してシリンドリカルレンズ4に入射する発光素子アレイ2からのビームの長さは各発光素子2aの長さに応じてそれぞれ異なる。
【0020】
また一方、このようなビームが透過するシリンドリカルレンズ4は、発光素子2aからのビームをシリンドリカルレンズ4の曲率に応じて発光素子2aの長さ方向(副走査方向)にのみ集光・縮小させるためのもので、図4に示すように、シリンドリカルレンズ4の曲率は、発光素子2aの長さと同様に、その両端部で大きく、また中央部で小さくなるように変化しているため、シリンドリカルレンズ4を透過して非球面レンズ3に入射する発光素子アレイ2からのビームはその大きさを全て等しくなすことができる。しかも、発光素子アレイ2からのビームの集光率はその両端域で高くなっていることから、該集光したビームの強度も発光素子アレイ2の両端域で高い。このため、非球面レンズ3の周辺域を透過するビームの輪郭がレンズ3の収差によって若干ぼやけたとしても、各発光素子2aの長さ及びシリンドリカルレンズ4の曲率を適宜設定しておくことにより、非球面レンズ3を介して感光体P上に照射される全てのビームの強度、大きさをほぼ等しく揃えることができ、これによってビームぼけの発生を有効に防止するとともに、濃度むらの無い良好な印画を形成することが可能となる。
【0021】
尚、このような発光素子2aの長さは、非球面レンズ3のレンズ特性によって適宜、設定されるものであり、例えば、収差による影響が両端に向かって次第に強く表れる非球面レンズ3の場合には、両端域に位置する発光素子2aの長さを両端に向かって2〜5μmずつ長くなるように設定し、シリンドリカルレンズ4の曲率もこれに応じて変化させるようにすれば良い。
【0022】
また、このようなシリンドリカルレンズ4は、アクリル樹脂やポリカーボネイト樹脂等の透明樹脂を射出成形したり、或いはガラス等の透光性無機物を加熱プレス成形することによって所定形状に加工され、更にこれらを発光素子アレイ2の真上に位置するベースプレート1の上面にエポキシ系接着剤,アクリル系接着剤等を用いて接着固定することによりベースプレート1上に実装される。このとき、シリンドリカルレンズ4はベースプレート1によって支持されるため、別途レンズプレート等を用いる必要はなく、シリンドリカルレンズ4の位置合わせや光プリンタヘッドの構成が比較的簡単である。
【0023】
かくして上述した光プリンタヘッドは、各発光素子アレイ2の各発光素子2aを印画信号に対応させて個々に選択的に発光させるとともに、該発光素子2aの発する光(ビーム)をシリンドリカルレンズ4及び非球面レンズ3を介して外部の感光体Pに結像させ、感光体Pに所定の潜像を形成することによって光プリンタヘッドとして機能する。
【0024】
尚、本発明は上述の実施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、改良等が可能であり、例えば、上述した形態において隣接する非球面レンズ3間に遮蔽部材7を配置させても良く、このような遮蔽部材7を用いることによって隣接する発光素子アレイ2からのビームによりゴースト像が形成されるのを有効に防止することができる。
【0025】
また上述した形態においては発光素子アレイとしてLEDアレイを用いたLEDプリンタヘッドを例に説明したが、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等の光プリンタヘッドにも適用可能である。
【0026】
【発明の効果】
本発明の光プリンタヘッドによれば、各発光素子アレイの両端域に位置する発光素子の長さを中央域に位置する発光素子よりも長くなし、発光素子アレイと非球面レンズとの間に発光素子の長さに対応させて曲率を両端部で大きく、中央部で小さくなるように変化させたシリンドリカルレンズを配置したことから、非球面レンズを介して感光体上に照射される全てのビームの強度、大きさをほぼ等しく揃えることができ、これによってビームぼけの発生を有効に防止して濃度むらの無い良好な印画を形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光プリンタヘッドの一形態を示す縦断面図である。
【図2】図1の光プリンタヘッドの横断面図である。
【図3】発光素子アレイ2を構成する各発光素子2aの長さを示した模式図である。
【図4】発光素子アレイ2からのビームがシリンドリカルレンズ4を透過する様子を模式的に示す斜視図である。
【符号の説明】
1・・・ベースプレート
2・・・発光素子アレイ
2a・・発光素子
3・・・非球面レンズ
4・・・シリンドリカルレンズ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an improvement in an optical printer head incorporated as an exposure device such as an electrophotographic printer.
[0002]
[Prior art]
In recent years, it has been proposed to use an aspherical lens as an optical system of an optical printer head. Such an aspherical lens has a characteristic that it has a small beam tail and is hardly affected by light interference from an adjacent light emitting element. Therefore, it has been drawing attention as being suitable for applications such as color graphics that require high resolution and high-precision superposition.
[0003]
Such a conventional optical printer head, for example, on a base plate made of glass, ceramics and the like, a plurality of light emitting element arrays in which a plurality of light emitting elements are arranged at a fixed pitch, while linearly arranged and mounted, It has a structure in which a plurality of aspherical lenses are arranged on the light emitting element array, and each light emitting element of each light emitting element array selectively emits light corresponding to an external printing signal. The light (beam) emitted from the light emitting element is imaged on an external photoconductor via an aspherical lens, and a predetermined latent image is formed on the photoconductor surface to function as an optical printer head.
[0004]
As the light emitting element array, for example, an LED array in which 64 light emitting diode elements (hereinafter abbreviated as LEDs) of the same size are linearly arranged is used. When an optical printer head having a size of 300 dpi is formed, an optical printer head is formed by mounting 40 LED arrays on a base plate such that each of the LED arrays corresponds to the aspherical lens described above on a one-to-one basis. Be composed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in this conventional optical printer head, the aspheric lens used as the optical system has a predetermined aberration, and the contour of the beam transmitted through the peripheral area of the lens tends to be slightly blurred due to the aberration. . For this reason, the intensity of the beam from the light emitting elements located at both end areas of each light emitting element array becomes weaker than that from the light emitting element located at the central area, and as a result, the intensity of the beam irradiated on the photoconductor is reduced. There is a disadvantage that unevenness in strength and size is caused to cause unevenness in the density of a print.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been devised in view of the above-described drawbacks.A plurality of light-emitting element arrays in which a large number of light-emitting elements are linearly arranged are arranged in a row on a base plate. What is claimed is: 1. An optical printer head comprising a plurality of aspherical lenses arranged one-to-one with an array, wherein light-emitting elements located at both end areas of each of the light-emitting element arrays are positioned at a central area. A cylindrical lens which is not longer than the element, and whose curvature is changed between the light emitting element array and the aspherical lens so as to be larger at both ends and smaller at the center corresponding to the length of the light emitting element. It is characterized by being arranged.
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0008]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing one embodiment of the optical printer head of the present invention, FIG. 2 is a transverse sectional view of the optical printer head of FIG. 1, 1 is a base plate, 2 is a light emitting element array, 2a is a light emitting element, 3 Denotes an aspherical lens, and 4 denotes a cylindrical lens.
[0009]
The
[0010]
Each of the plurality of light
[0011]
Such a light
[0012]
When forming an A4 size, 300 dpi optical printer head, the light
[0013]
On the other hand, on the upper surface side of the
[0014]
The plurality of
[0015]
The
[0016]
The
[0017]
The
[0018]
As shown in FIG. 3, each of the light emitting
[0019]
When forming the light emitting
[0020]
On the other hand, the
[0021]
The length of the
[0022]
Further, such a
[0023]
Thus, the above-described optical printer head selectively emits each of the
[0024]
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes and improvements can be made without departing from the gist of the present invention. The shielding
[0025]
In the above embodiment, an LED printer head using an LED array as the light emitting element array has been described as an example. However, the present invention can be applied to optical printer heads such as an EL head, a plasma dot head, a liquid crystal shutter head, a fluorescent head, and a PLZT. is there.
[0026]
【The invention's effect】
According to the optical printer head of the present invention, the length of the light emitting elements located at both end areas of each light emitting element array is not longer than that of the light emitting element located at the center area, and light is emitted between the light emitting element array and the aspherical lens. Since a cylindrical lens whose curvature was changed to be large at both ends and small at the center corresponding to the length of the element was arranged, all beams irradiated on the photoreceptor via the aspherical lens were The intensity and the size can be made substantially equal, thereby effectively preventing the occurrence of beam blur and forming a good print without density unevenness.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing one embodiment of an optical printer head of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the optical printer head of FIG.
FIG. 3 is a schematic diagram showing the length of each light emitting
FIG. 4 is a perspective view schematically showing a state in which a beam from a light emitting
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記各発光素子アレイの両端域に位置する発光素子の長さを中央域に位置する発光素子よりも長くなし、且つ該発光素子アレイと前記非球面レンズとの間に前記発光素子の長さに対応させて曲率を両端部で大きく、中央部で小さくなるように変化させたシリンドリカルレンズを配置したことを特徴とする光プリンタヘッド。A plurality of light-emitting element arrays in which a large number of light-emitting elements are linearly arranged on a base plate, and a plurality of aspherical lenses corresponding to the arrays one-to-one on these light-emitting element arrays. An optical printer head comprising:
The length of the light emitting elements located at both end areas of each of the light emitting element arrays is not longer than that of the light emitting elements located at the central area, and the length of the light emitting elements is between the light emitting element array and the aspherical lens. An optical printer head comprising a cylindrical lens in which the curvature is changed so as to be larger at both ends and smaller at the center .
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