JP4071293B2 - 光プリンタ装置 - Google Patents
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Description
この発明は、発光ダイオード(以下、LEDという)を光源とする光を感光体に対して相対移動しながら所定のタイミングで照射し画像を形成する光プリンタ装置に関し、特にはライン走査型の光プリンタ装置におけるLEDの実装構造に関する。
背景技術
デジタル処理されディスプレイに表示された画像を、感光体シート上にプリントするビデオプリンタが普及してきている。ビデオプリンタのプリント方式にはサーマル方式、インクジェット方式、レーザービーム走査方式、液晶シャッタ方式等がある。中でも光源からの光を液晶シャッタより露光タイミングを制御して感光体を露光して画像を形成する光プリンタ方式は小型、軽量に適していることから注目されている。このような光プリンタ方式の従来例として特開平2−287527号公報又は特開平2−169270号公報に記載されたものがある。
次に、第9図を用いて上記従来例について説明する。第9図において、ケーシング11の内部には感光体である自己処理型フィルムFを多数枚収納したフィルムパックFPを収納するフィルム装填部12が形成され、このフィルム装填部12の開口部13に隣接して、前記フィルム装填部12内に装填されたフィルムパックFPから所定の1枚のフィルムFを挟持して引き出すリムドライブローラ対14a、14bと露光記録後のフィルムFを現像処理するしごきローラ対15a、15bとからなる搬送ローラ16が配設されている。
この場合、リムドライブローラ対14a、14bとしごきローラ対15a、15b間には前記フィルムFに画像を形成する露光記録部17が配設される。この露光記録部17はハロゲンランプ等の光源18を含み、この光源18からの光が光ファイバーバンドル19、画像の副走査方向に平行に配設されR、G、Bの3色からなるカラーフィルタ(図示せず)、液晶ライトバルブ20および屈折率分布形レンズアレー21を介してフィルムFを露光するように構成されている。
液晶ライトバルブ21の上下両面部にはその偏向方向が平行状態に配置された偏光板が配設される。一方、偏光板の内側には第1のガラス基板が配設され、この第1ガラス基板の一面部には真空蒸着法によりR、G、Bの3色の色素の薄膜を付けられた前記カラーフィルタ(図示せず)が形成され、その他面部には透明電極が前記カラーフィルタ(図示せず)に沿って、換言すれば、副走査方向に沿って線状に配置された複数の画素電極が形成されている。
前記画素電極と第2のガラス基板間にはツイステッドネマチック液晶等の液晶が封止されている。この場合、前記第2ガラス基板と液晶の境界面には第2ガラス基板側に真空蒸着法により透明電極であるコモン電極が形成されている。前記第2ガラス基板の他面部側には前記偏光板が配設され、この偏光板を通過した光は前記した屈折率分布形レンズアレー21を介してフィルムFを露光するように構成されている。
しかしながら、このような従来の技術では、光源としてハロゲンランプ等の白色光源を使用していたので、光源からの光を3色光に分離するためのカラーフィルタを使用しなければならず、光の利用効率が低下するという欠点を有していた。また、カラーフィルタを装置内に備えるために装置が大型化するという欠点も有していた。
従って、本発明は、このような従来の光プリンタ装置の欠点のない、カラーフィルタを備えなくとも良いために、小型で光利用効率の良い光プリンタ装置を提供することを目的としている。
また、本発明は、さらにLED素子の光利用効率を最大とするように実装することが可能な光プリンタ装置を提供することを目的としている。
発明の開示
本発明は、感光体と、この感光体を露光するため光を放射する光源と、この光源を収納し前記感光体に対して相対移動しながら所定のタイミングで前記感光体を露光することで、前記感光体上に画像を形成する光プリンタ装置において、前記光源を発光ダイオード(LED)により構成したことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の係る光プリンタ装置の要部の断面図を示したものである。第2図は、本発明に基づき基板上に実装されたLED素子の斜視図を示す。第3図は第2図の実施例の変形例を示す。第4図は、本発明に基づき基板上に実装されたLED素子を遮光部材で遮光した状態を示す。第5図は本実施例に使用したLEDの発光の指向性を示す図である。第6図は、本発明に基づきLED素子を遮光部材で遮光する第2の実施例を示したものである。第7図は、本発明に基づく遮光部材の変形例を示したものである。第8図は、第1図に示した本発明の実施例を遮光部材で遮光した状態を示したものである。
発明を実施するための最良の形態
発明をより詳細に説述するために、添付の図面に従ってこれを説明する。
第1図は、本発明に係る光プリンタ装置の要部の斜視図である。100は光ヘッドであり、光学系の各部材を収納し、感光紙500に対して矢印B1方向に走査される。200はヘッド位置検出手段であり、300はヘッド送り手段である。次に、本実施例の光プリンタ装置の各部の構成について詳細に説明する。
まず、光ヘッド100について説明する。110はLEDを実装したLED実装用基板である。LED実装用基板110の詳細な構造については図2と図3により説明する。LED実装用基板には、赤色(R)と、緑色(G)と、青色(B)のLEDが、実装されている。R、G、BのLEDはこの順序で感光紙500の感光面510に垂直な方向(B5−B6方向)に、感光面510から離れた方向(B5方向)から近づく方向(B6方向)へ、順に配置されている。
150は放物面鏡であり、LED実装基板110に実装されたLEDから放射状に照射された光を、感光紙500の幅方向(B4−B5方向)に対して平行な光となるように反射する。160はシリンドリカルレンズであり、放物面鏡150により反射された平行光を感光面510に垂直な方向(B5−B6方向)においてのみ集光する。シリンドリカルレンズ160の焦点は、ほぼ感光紙面510上となっている。170は反射鏡であり、放物面鏡150により反射され、シリンドリカルレンズ160を透過してきた、感光面510に平行な光を感光面510に垂直な方向(B5−B6方向)に反射する。180は液晶シャッタであり、1本の走査電極と640本の信号電極により、感光紙500の幅方向(B3−B4方向)に640個の画素を形成している。
次にヘッド位置検出機構について説明する。ヘッド位置検出機構200は、基板230に固定されたフォトインタラプタよりなる位置センサ210、220と、このフォトインタラプタ210、220をスイッチングする遮光板240よりなる。遮光板240は、光ヘッド100と一体に作られている。そして、遮光板240の、光ヘッド100の移動方向(B1−B2方向)における長さは、光ヘッド100の移動ストロークに等く設定されている。
次に、ヘッド送り手段300の構成について説明する。310は直流モータである。320はロータリエンコーダであり、フィン321とフォトインタラプタ323よりなる。フィン321は、円形形状であり、その中心は直流モータ310の回転軸に固定され、直流モータ310の回転と共に回転する。フィン321は、その回転軸を中心に放射状であり円周方向に等間隔に設けられた多数の開口322を有している。フォトインタラプタ340は、間隔をおいて対向配置された図示しない発光素子と受光素子よりなり、装置が動作状態のときは常に発光素子から光が発せられ、受光素子はその光を受光し電気信号として検出する。フィン321は、フォトインタラプタ340の発光素子と受光素子との間に配置され、フィン330の回転により開口322がフォトインタラプタ340の前記発光素子と受光素子の間の光を断続する。そして、この光の断続に同期してパルス状の電気信号が出力され直流モータ310の回転角度位置が検出される。
直流モータ310の回転は、ウオームギア350とギア361、362、363にり減速され、プーリ371、372とワイヤ373により直線の往復運動に変換される。そして、ワイヤ373は、光ヘッド100をその走査方向に移動させるために、光ヘッド100の側面に突出して設けられたワイヤ固定部101に固定されている。このように、光ヘッド100は、ヘッド送り機構300とヘッド位置検出機構200により、精度よく非常に低速度で移動することが可能となっている。
次に本装置の動作と感光紙への画像の形成方法について説明する。LED110は、R、G、Bの順序で上から順番に発光する。光は感光紙500の幅方向(B3−B4方向)に広がりながら放物面鏡150に至る(放物面鏡150からは図に示すような帯状の光R、G、Bが反射される)。LED実装基板110より感光紙500の幅方向に広がりながら放射された光は、放物面鏡150により、感光紙500の幅方向に対して平行な光線とされ、入射と反対方向に反射されシリンドリカルレンズ160に至る。
シリンドリカルレンズ160は、放物面鏡150からの光を感光紙面510に垂直な方向(B5−B6方向)においてのみ集光する。そして、シリンドリカルレンズ160により集光された光は平板の反射鏡170によりほぼ90度だけ方向を変えられ感光紙500の感光面510に垂直な光となる。そして最後に液晶シャッタ15を通り感光紙500を露光する。
感光紙500に照射された光は、シリンドリカルレンズ160により、ほぼ感光紙500の感光面510上に所定の大きさに結像するように集光されている。感光面510上に所定の大きさで結像した光は、走査方向(B1方向)から順にR、G、Bの光となっている。
光書き込みは、光ヘッド100が感光紙上を一定速度で移動し、ヘッド位置検出機構200により、書き込み開始位置が検出されると、まず、RのLEDが所定の時間だけ発光し、感光紙500を所定の領域だけ露光する。次に、GのLEDが同じ時間だけ発光し、感光紙500を同じ幅の領域だけ露光する。同様に、BのLEDが同じ時間だけ発光し、R及びGの露光幅と同じ幅の領域だけ露光する。このように、光ヘッドを感光紙500に対して一定速度で移動させながら、この動作を周期的に連続に繰り返り返すことで、感光面510上の同一の領域をR、G、Bの3色の光が露光し、カラー画像を形成する。
また、R、G、Bの3色それぞれの露光時間を液晶シャッタ2により制御することで階調制御が行われ、フルカラーの画像を得ることが可能となっている。そして、全画像データの書き込みが終了し、位置センサ210がオフとなる位置で、光ヘッド100の走査は終了し、再びヘッド待避位置に戻される。
次に、LEDのLED実装基板110への実装の詳細を、図2及び図3を用いて説明する。LED実装基板110の実装面111には、赤色(R)のLED120、121と緑色(G)のLED122、123及び青色(B)のLED124、125の合計6つのLEDが、軸(B5−B6)に対称に2列に(図1では感光紙500の幅方向に2列)、それぞれの列において、矢印B6の方から順にR、G、Bの配列で実装されている。
それぞれのLED120〜125は、ほぼ長方体の形状であり、その1つの面が発光面120a、121a、122a、123a、124a、125aとなっている。そして、このそれぞれの発光面の中央には電極120b、121b、122b、123b、124b、125bが設けられ、この発光面と対向する反対側の面にも、図示しない他方の電極が設けられている。LED120〜125は、これらの対向する2つの電極間に所定の電圧が印可されると、発光する。この光は、ほとんどそれぞれの発光面120a〜125bから放射状に放出される。
LED実装基板110の表面には、1つの共通電極112と6つの信号電極113、114、115、116、117、118が設けられている。LED120〜125は、電極120b〜125bに対向する電極を共通電極112に、導電性接着剤(例えば銀ペースト)により接着固定されている。そして、電極120b〜125bは、金線などからなるワイヤ130により、信号電極113〜118に電気的に接続されている。そして、上述したように、画像データに基づき印画紙500を所定のタイミングで露光するように、電圧が印加され、LEDを発光させる。
図1で説明したように、LED120〜125の発光面120a〜125aから放射された光は、感光紙500の感光面510上にR、G、Bのラインを形成する。このR、G、Bのラインは、その全域において光量のムラがないようにしなくてはならない。図2に示すLEDの配置では、LEDを軸(B5−B6)に対称に配置し、更にLEDと基板とを接続するワイヤの引き出し方向も、軸(B5−B6)に対称としている。このため、LEDから放射された光は、軸(B5−B6)に対称となり、前記R、G、Bのラインはその長さ方向すなわち感光紙500の幅方向において、ほぼ同じ光量となる。
図3は、LED120〜125のLED実装基板110への実装配置の他の例を示す図である。信号電極112〜117は、基板の4つの方向に設けられ、ワイヤ130が接続されている。しかし、図2と同じく、軸(B5−B6)に対して対称となっているために、図2の実施例と同じ効果を有する。
次に、図4は本発明に係るLEDの実装の別の実施例を示すものである。図4(a)は実装された状態のLED素子の上面図であり、図4(b)は図4(a)の矢印Aの方向の側面図、図4(c)は図1(a)の矢印Bの方向の側面図である。図4において、LED実装基板110の上にはほぼ赤色(R)のLED12rとほぼ緑色(G)のLED12gとほぼ青色(B)のLED12bが所定の間隔で配列されている。それぞれのLED12r、12g、12bはほぼ直方体であり、その1つの面が発光主面12ra、12ga、12baとなっている。そしてそれぞれの発光主面の中央には電極12r1、12g1、12b1が設けられ、この発光面と対向する反対側の面にも図示しない他方の電極が設けられている。
基板110の表面には、1つの共通電極13と3つの信号電極14r、14g、14bが設けられている。LED12r、12g、12bは、発光面と対向する面に設けられた図示しない電極を共通電極13に導電接着剤により接着固定されている。発光面の電極12r1、12g1、12b1は、金線などからなるリードワイヤ15により、それぞれ信号電極14r、14g、14bに電気的に接続されている。基台11の上にはLED12r、12g、12bの発光主面に隣接する側面12rb、12gb、12bbを被覆するように黒色等の遮光性樹脂よりなる遮光充填部材16が充填されている。本例における遮光充填部材16の充填はリードワイヤ15の接続の後に液状の遮光充填部材16の塗布、ジャブ漬け等により行うことができる。遮光充填部材16の材質である遮光性樹脂は熱硬化性の樹脂であることが製造上好ましい。
図示しない光源駆動回路から共通電極13および信号電極14r、14g、14bを介してLED12r、12g、12bの対向する3つの電極に所定の電圧が印加されると発光面12ra、12ga、12baおよび側面12rb、12gb、12bbが個別に又は複数個が同時に発光する。
図5は本例における赤色のLED12rからの実際の発光の指向性を示す図である。図5に示すように本実施例においては、充填された遮光充填部材16によりLED12rの側面12rbが遮蔽されているので、側面12rbの発光は阻止され、外部に向かって発光面主面12raからの発光が放射状に射出され、LED12rの発光の指向性は改善され、発光面から下の成分はなくなるので、図1(b)に示すように発光はほとんど1次光(s1)のみとなり、前記2次光(s2)の発生はリードワイヤ15の反射を除きほとんど阻止される。これは他のLED12g、12bについても同様である。
特に、第4図に示したLED12r、12g、12bの配列において実装基板110から各LEDの発光面12ra、12ga、12baまでの高さが一致又は略一致していれば、各発光面からの射出される光が他のLED又はその周辺の充填部材16により反射されることを完全になくし、図4(c)に示すように2次光の発生をリードワイヤ15の反射を除き完全に阻止することができる。なお、リードワイヤ15は細いので、この反射による2次光の発光量はで発光主面からの1次光の発光量に比較してかなり小さい。
次に、第4図で説明した施例の1つの変形例を第6図を用いて説明する。第6図(a)は実装されたLED素子の上面図であり、第6図(b)は第6図(a)の矢印Aの方向の側面図、第6図(c)は第6図(a)の矢印Bの方向の側面図である。第6図において、LED実装基板110、LED12r、12g、12b、共通電極13、信号電極14およびリードワイヤ15に関する構成は第4図に示した実施例の場合と同様である。図6に示すように、略直方体の形状をなす黒色等の遮光性樹脂よりなる遮光充填部材16が発光面に隣接する側面12rb、12gb、12bbを充填、被覆するように形成されている。発光上面12ra、12ga、12baおよび充填された遮光充填部材16の上を充填、被覆するように透光性樹脂17が形成されている。これらの遮光充填部材16および透光性樹脂17の形成は、リードワイヤ15の接続の後に、モールド型に順次、液化状態の遮光充填部材16および透光性樹脂17の材料を注入して成型することにより行うことができる。
本例においては、LEDの発光上面12ra、12ga、12baおよびワイヤ15が透光性樹脂17により保護されているので、光学装置への取付けその他の取扱いの際にこれらの部分が損傷することが防止される。又、本例の光源は、図4に示した実施例の光源と同様の理由により、同様の性能上の長所を有する。
本実施例の他の変形例として、第4図又は第6図に示す構成から、LED12r、12g、12bのうちの2個を省き、いずれか1個のみとし、信号電極14も1個のみとした構成のものがある。この例の場合はモノクロ情報用の光学装置の光源として使用することができる。
本実施例のもう1つの変形例につき図面を用いて説明する。第7図は第4図又は第6図に示し実施例における遮光充填部材16に代わる側光遮蔽手段としてのマスク部材18を示す斜視図である。マスク部材18は独立して形成された、黒色等遮光性の絶縁材よりなる固形のマスクである。マスク部材18はLEDの高さとほぼ等しい厚さの略直方体の板状をなし、その材料は例えばゴム、樹脂等であり、予めLEDを収納する方形の通穴18bが成型加工等により設けられている。このマスク部材18は第4図又は第6図に示した遮光充填部材16に置きる変わることができるものである。その組み付け方法について説明すれば、第4図又は第6図に示す共通電極13に導電接着剤(および必要に応じて、マスク固定用接着剤)を塗布し、マスク部材18の通孔18bにLED12r、12g、12bを挿入したものを、共通電極13の上に載置し、発光上面と対向する面に設けられた電極を共通電極13に導電接着剤により接着固定する。
次に、発光主面の電極12r1、12g1、12b1は、金線などからなるリードワイヤ15により、それぞれ信号電極14r、14g、14bに電気的に接続する。その後必要に応じ、更に、発光上面12ra、12ga、12baとマスク部材19およびワイヤ15を被覆するように透光性樹脂17が塗布等により充填される。本例の光源1は、マスク部材18がLEDの側面を遮蔽し、第4図に示した実施例の光源と同様の理由により、同様の性能上の長所を有する。また、組立の際にはマスク部材18により、LEDの位置決めが行われるので、組立作業が容易となり、位置精度も向上する。
以下第8図に基づいて本発明の好適な他の実施例について説明する。第8図(a)は実装されたLEDの上面図、第8図(b)は第8図(a)の矢印Aの方向の側面図であり、第8図(c)は第8図(a)の矢印Bの方向の側面図である。第8図に示すように、LED実装基板110にはRのLED121r、122r、GのLED121g、122g、およびBのLED121b、122bの合計6個のLEDがB5−B6で示す軸に対象に2列に、それぞれの列において、B6方向にR、G、Bの順序で配列されている。
それぞれのLEDはほぼ直方体で、第4図に示したLEDと同様の形状であり、それぞれ発光上面121ra、122ra、121ga、122ga、121ba、122baおよび側面121rb、122rb、121gb、122gb、121bb、122bbを備えている。そしてそれぞれの発光上面の中央には電極81r、82r、81g、82g、81b、82bが設けられ、この発光上面と対向する反対側の面にも、図示しない他方の電極が設けられている。
実装基板110の表面には1つの共通電極130と6個の信号電極141r、142r、141g、142g、141b、142bが設けられている。LED121r、122r、121g、122g、121b、122bは発光上面の電極81r、82r、81g、82g、81b、82bに対向する電極を共通電極130に導電接着剤により接着固定されている。そして電極81r、82r、81g、82g、81b、82bは金線などからなるリードワイヤ15により信号電極141r、142r、141g、142g、141b、142bに電気的に接続されている。基台110の上には、図2に示した実施例と同様にして、LEDの側面121rb〜122bbを被覆するように黒色等の遮光性樹脂よりなる遮光充填部材16が充填され、更に、発光上面121ra〜122baおよび充填された遮光充填部材16の上を被覆するように透光性樹脂17が充填されている。リードワイヤ15も遮光充填部材16および透光性樹脂17により被覆、保護される。
第8図に示すように本実施例においては、LED121r〜122bおよびワイヤ15を含めB5−B6で示す軸に関しぼぼ対象の構造をなしている。各LEDはこれらの対向する2つの電極間に所定の電圧が印可されると発光するが、図2に示した実施例と同様の原理により、本実施例の光源1においてはLEDの発光上面121ra〜122baのみから1次光の発光がなされ、リードワイヤ15での反射を除き2次光の射出は行われない。
Claims (10)
- 赤色の光を放射する発光ダイオード(LED)と、緑色の光を放射する発光ダイオード(LED)と、青色の光を放射する発光ダイオード(LED)とを備えた光源が収納され、感光体に対して走査方向に相対移動しながら所定のタイミングで前記感光体へ露光することで、前記感光体上に画像を形成させる光ヘッドを備えた光プリンタ装置において、
前記光ヘッドは、前記感光体上に露光された光が、赤色、緑色及び青色の各色のラインをそれぞれ形成するライン走査型であり、前記光源の各色のLEDは、それぞれ軸線に対して該軸線を含む同一面内で対称に間隔をおいて配置された2個の同一色のLEDからなるLED対を有し、前記光源は、各色のLED対が、前記ラインの長さ方向及び前記光ヘッドの前記走査方向に垂直な方向に前記軸線を沿わせて配列されていることを特徴とする光プリンタ装置。 - 前記LEDの上面からの電源用リード線の引き出し方向が前記ラインの中心に対し対称であることを特徴とする請求の範囲第1項に記載の光プリンタ装置。
- 前記各色のLED対を構成するLEDの上面からの電源用リード線の引き出し方向が、真ん中のLED対は前記ラインの長さ方向に引き出され、上側に配置されたLED対は上方に引き出され、下側に配置されたLED対は下側に引き出されていることを特徴とする請求の範囲第1項に記載の光プリンタ装置。
- 前記LEDが、実装基板のほぼ中央に設けられた1つの共通電極とその周囲にLEDの個数分だけ設けられた信号電極とに電気的に接続されていることを特徴とする請求の範囲第2項に記載の光プリンタ装置。
- 前記LEDを実装基板上に実装し、LEDの側面より放射される光を遮蔽するための側光遮蔽手段を設けたことを特徴とする請求の範囲第1項に記載の光プリンタ装置。
- 前記側光遮蔽手段は前記LEDの側面に充填された遮光性樹脂であることを特徴とする請求の範囲第5項に記載の光プリンタ装置。
- 前記遮光性樹脂は熱硬化性樹脂であることを特徴とする請求の範囲第6項に記載の光プリンタ装置。
- 前記LEDは側面を遮光性樹脂で充填された後に発光上面を透光性樹脂によって充填されていることを特徴とする請求の範囲第4項に記載の光プリンタ装置。
- 前記複数のLEDは、各LEDの基台より発光上面迄の高さが略一致していることを特徴とする請求の範囲第5項に記載の光プリンタ装置。
- 前記LEDからの放射状に照射された光を平行な光となるように反射する放物面鏡と、前記放物面鏡により反射された平行光を前記ラインに垂直な方向にのみ集光するシリンドリカルレンズと、前記シリンドリカルレンズを透過した光の方向を変えるための反射鏡と、前記反射鏡と前記感光体との間にあり、前記反射鏡で反射された光を前記感光体に対し遮蔽又は通過させる液晶シャッタとを備えたことを特徴とする請求の範囲第1項に記載の光プリンタ装置。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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