JP4231583B2 - Optical print head - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数個の発光素子を用いて記録媒体に画像等を記録する光プリントヘッドに関する。
【0002】
【従来の技術】
図5は、蛍光発光管を光源とした光プリントヘッド101の構造の一例を模式的に示す図である。この光プリントヘッド101は、蛍光プリンタの書き込みヘッドとして図示しない筐体の内部に設けられている。筐体の内部には光プリントヘッド101に対面して銀塩シート20(銀塩ペーパー又は銀塩印画紙)が配置され、この銀塩シート20と光プリントヘッド101は副走査方向(図中左右方向)に沿って相対的に移動できるように構成されている。
【0003】
光プリントヘッド101は、3つの蛍光発光管100R,100G,100Bを有している。各蛍光発光管は、それぞれ赤(R)、緑(G)、青(B)の各色のドット状の光を各陽極から照射する。各陽極30(R,G,B)は、図5において紙面に垂直な方向に沿って所定間隔で一列又は千鳥状に並んだ多数の発光ドットである。各蛍光発光管100は発光ドットの並び方向を主走査方向としており、3つの蛍光発光管100R,100G,100Bは銀塩シート20の副走査方向に沿って並んでいる。各蛍光発光管100の外には、各蛍光発光管ごとに、等倍率結像素子40と各色に対応した色フィルタ50R,50G,50Bがそれぞれ設けられている。各蛍光発光管100R,100G,100Bの発光ドットから出た光は、それぞれ等倍率結像素子40と色フィルタ50R,50G,50Bを通過して銀塩シート20に照射される。
【0004】
色画像を赤(R)、緑(G)、青(B)の各色のデータに色分解し、各蛍光発光管100R,100G,100Bを対応する色のデータで駆動する。これに同期して光プリントヘッド101と銀塩シート20を相対的に副走査方向(図5中左右方向)に沿って移動させ、各蛍光発光管100R,100G,100Bから各色のドット状の光を銀塩シート20に照射する。これによって形成された潜像を現像すれば、元の色画像が銀塩シート20上に再現される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
前述した光プリントヘッドは、印画紙に対して移動するための大きな空間が必要であり、小型化が困難である。
【0006】
また、各蛍光発光管からくる3色のドット状の光を印画紙上で正確に位置合わせする必要があるが、高解像度、長尺化するに従って等倍率結像素子の光学的ひずみの影響を受け、全幅にわたって同一に合わせることが困難となる。即ち、等倍率結像素子は、棒状のレンズを多数集積したものであるが、そのレンズの配列の乱れによって発光パターンの直線性やトータルピッチが異なってしまい、個体差がある。
【0007】
各蛍光発光管ごとに設けられた等倍率結像素子には個体差があるので、図6に示すように各蛍光発光管の発光ドット(陽極30R,30G,30B)が所定の精度で均一に並設されていても、これを透過して印画紙(銀塩シート20)上に結像する各発光ドットの位置は所期の通りにはならない。このため、色分解した画像信号によって各色の蛍光発光管を所定のタイミングで駆動し、印画紙上で各色のドット状の光を重ねて元の画像を再現しようとしても、図6中に示すように各光ドットは印画紙上で一致しにくくなる。
【0008】
また、従来の光プリントヘッドでは、光プリントヘッドと印画紙の相対移動時の速度ムラによって光ドットの重なりがずれてしまい、色ずれが発生するとともに、ドットがシャープにならずにぼやけてしまうという問題もあった。
【0009】
本発明は、複数の光源からの光を記録媒体上に結像させて画像を形成する光プリントヘッドにおいて、各光源からの光を記録媒体上で正確に重ねて色ずれやぼけのない鮮明な画像を形成できる光プリントヘッドを提供することを目的としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載された光プリントヘッドは、複数の光源(蛍光発光管1,2,13)からの光を記録媒体上に結像させて像を形成する光プリントヘッドにおいて、所定の方向に光を照射する第一の光源(蛍光発光管1)と、前記第1の光源に対向する方向に光を照射する第2の光源(蛍光発光管2)と、前記第1及び第2の光源に直交する方向に光を照射する第3の光源(蛍光発光管13)からなる群から選択された少なくとも2つの光源と、共通に使用される1つの等倍結像素子(12)と、三角柱形状であり、その2面が前記少なくとも2つの光源からの特定波長の光を選択的に反射するとともに他の波長の光は透過させるダイクロイックミラーとされ、前記少なくとも2つの光源からの各光が内部で光路長が同一とならないように配置され、前記少なくとも2つの光源からの各光を光軸を一致させて前記等倍結像素子に導入するダイクロイック光学素子(10)と、
前記ダイクロイック光学素子の前記ダイクロイックミラーに近接して設けられた三角柱状の光学部材であって、前記少なくとも2つの光源からの各光が前記ダイクロイック光学素子及び前記光学部材の中をそれぞれ通過する光路長が実質的に同一となるように屈折率と寸法が定められた光学部材(11)と、を有し、前記複数の光源からの各光を記録媒体上の略同一位置に重ねて結像させることを特徴とする。
【0014】
請求項2に記載された光プリントヘッドは、請求項1記載の光プリントヘッドにおいて、前記各光源(蛍光発光管1,2,13)から前記ダイクロイック光学素子(10)に導入される光以外の光を吸収するように前記ダイクロイック光学素子の近傍に光吸収部材(光吸収膜20)を配置したことを特徴としている。
【0015】
請求項3に記載された光プリントヘッドは、請求項1記載の光プリントヘッドにおいて、前記複数の光源(蛍光発光管1,2,13)の内、少なくとも1つの光源が光学フィルタ(フィルタR,G,B)との組み合わせからなることを特徴としている。
【0016】
請求項4に記載された光プリントヘッドは、請求項1記載の光プリントヘッドにおいて、前記各光源が、特定波長の光を透過する光学フィルタ(フィルタR,G,B)と蛍光発光管(蛍光発光管1,2,13)との組み合わせからなる単色光源であることを特徴としている。
【0019】
請求項5に記載された光プリントヘッドは、請求項1記載の光プリントヘッドにおいて、前記各光源が、それぞれ異なる発光色を有することを特徴としている。
【0020】
請求項6に記載された光プリントヘッドは、請求項1記載の光プリントヘッドにおいて、前記各光源が、少なくとも1つの異なる発光色を含むことを特徴としている。
【0021】
【発明の実施の形態】
本発明の光プリントヘッドは、複数個の光源を用いているが、記録媒体上に像を形成するための等倍結像レンズアレイ(セルフォックレンズアレイ)は各光源に共通のものが1個(1組)のみである。そして、特殊な光学素子を用いて、各光源からの光を光軸を一致させた状態でこの等倍結像レンズアレイに導入し、記録媒体上の同一位置に重ねて露光し、像を合成するものである。以下の2つの実施例では、複数の光源が発光色が互いに異なる場合であって、光学素子としてはダイクロイック光学素子(ミラー、フィルタ等)を用いる場合を示す。光源の数は2個ないし3個である。
【0022】
図1に示す第1の例の光プリントヘッドは、所定の方向に光を照射する第1の光源としての第1蛍光発光管1と、第1蛍光発光管1に対面し、前記第1蛍光発光管1からの光に平行で反対向きの方向に光を照射する第2の光源としての第2蛍光発光管2を有している。
【0023】
本例の蛍光発光管1,2は、ガラス製の陽極基板3に箱型の容器部4を封着してなる外囲器5を備えている。外囲器5内の陽極基板3上には、透光性の陽極導体と、陽極導体の上に被着された蛍光体からなる陽極6(R,G,B)が形成されている。陽極6は、図1において紙面に垂直な方向に沿って所定間隔で一列又は千鳥状(図では一列)に並んだ多数の発光ドットである。各蛍光発光管1,2は発光ドットの並び方向を主走査方向としており、2つの蛍光発光管1,2は記録媒体7の副走査方向に沿って並んでいる。
【0024】
第1蛍光発光管1は、発光スペクトルの幅が広く、青色〜赤色領域の発光色を有した酸化亜鉛系蛍光体であるZnO:Zn蛍光体を使用している。これにGのフィルタ8を用いて緑色の発光色を得ている。また、フィルタを青にすれば青色の発光色が得られる。
【0025】
第2蛍光発光管2は、記録媒体7としての銀塩シートにおいて赤色に感光する感光層(例えばシアン層)の感度特性からみて、ZnO:Zn蛍光体では赤領域におけるエネルギーが不足であることから、(Zn,Cd)S系蛍光体である(Zn1-x ,Cdx )S:Ag,Cl蛍光体を用いている。この蛍光体は、x値が0.75〜0.80でピーク波長が650〜660nm近辺のReddish Orange色として蛍光表示管では広く用いられている蛍光体である。これにRのフィルタ9を用いて赤色の発光色を得ている。
【0026】
2つの蛍光発光管1,2(各フィルタ8,9を含む)の間には、光学素子10と光学部材11があり、これらを通って光軸が重なった各蛍光発光管1,2からの光は、共通の等倍結像素子(セルフォックレンズアレイ)12に入射する。本例の光学素子10は、三角柱形状(プリズム状)で2面がダイクロイックミラー(フィルター)とされたダイクロイック光学素子で構成される。本例の等倍結像素子12(セルフォックレンズアレイ)は、屈折率分布型レンズを複数本配列集積して全体で1個の連続した等倍率実像を形成する光学系である。即ち、レンズ内の屈折率の連続的な変化に伴い、光は一定の周期で蛇行して球面レンズに類似の働きをし、解像度の高い精密な正立等倍実像を再現するものである。
【0027】
図1に示すように、第1蛍光発光管1から出た緑色(又は青色)のドット状の光は、波長別の選択的な反射機能と透過機能を有するダイクロイック光学素子10の第1反射面10aに反射され、下方90°に光路を変更される。第1蛍光発光管1から出た緑色(又は青色)以外の他の色成分はこの反射面10aを透過することにより分離される。
【0028】
図1に示すように、第2蛍光発光管2から出た赤色のドット状の光は、波長別の選択的な反射機能を有するダイクロイック光学素子10の第2反射面10bに反射されて下方90°に光路を変更され、第1反射面10aを透過する。赤以外の波長の光はこの第2反射面10bで反射されずに透過する。本例の第2蛍光発光管2は赤色発光蛍光体と赤フィルタ9により赤色の光を放出するので、この第2反射面10bは全反射ミラーでもよい。
【0029】
そして、第1及び第2蛍光発光管1,2からの色の異なるドット光は、共通の等倍結像素子12に光軸を一致させて入射し、重ねられた状態で記録媒体7上の同一位置に結像する。よって、得られる像は従来よりも鮮明になる。
【0030】
図1に示すように、プリズムのような三角柱状の光学部材11が、前記光学素子10の第1蛍光発光管1側に近接して設けられている。第1蛍光発光管1から出た光は、この光学部材11を通過しダイクロイック光学素子10の第1反射面10aで反射され、光学部材11を透過して外に出る。第2蛍光発光管2から出た光は、ダイクロイック光学素子10を通過してから光学部材11を通過して外に出る。各蛍光発光管1,2から出た光が、ダイクロイック光学素子10内を通過した距離と、光学部材11を通過した距離は、互いに異なっている。しかしながら、本例では、光学部材11の屈折率と寸法を適宜に定めてあるので、両蛍光発光管から出た光の光路長は実質的に同一となっている。即ち、2つの蛍光発光管1,2の等倍結像素子12に対する配置は同じではないが、両蛍光発光管1,2と等倍結像素子12の光路長は同じである。即ち、両蛍光発光管1,2からの光の結像位置(焦点位置)は同じになり、両者ともに記録媒体7上に同一の状態でドット光を結像させることができる。
【0031】
上述したように、2つの蛍光発光管1,2の焦点位置を一致させて記録媒体7上に設定するには、光学素子10及び光学部材11に対する一方の蛍光発光管の位置を決めた後、他方の蛍光発光管の位置を光路に沿って前後上下左右移動させ、焦点が重なる位置を見いだせばよい。
【0032】
色画像を赤(R)、緑(G)(又は青)の2色のデータに色分解し、各蛍光発光管を対応する色のデータで駆動する。これに同期して光プリントヘッドと記録媒体7を相対的に副走査方向(図1中左右方向)に沿って移動させ、各蛍光発光管から各色のドット状の光を記録媒体上の同一位置に照射する。これによって形成された潜像を現像すれば、元の色画像が記録媒体上に再現される。
【0033】
なお、本例では、両蛍光発光管の発光ドット配置の座標は共通になっている。各蛍光発光管のドット配置が千鳥状であっても、その配置パターンは2つの管で共通にできる。
【0034】
本発明の実施の形態の第2の例を図2を参照して説明する。
図2に示す第2の例の光プリントヘッドは、所定の方向に光を照射する第1の光源としての第1蛍光発光管1と、第1蛍光発光管1に対面し、前記第1蛍光発光管1からの光に平行で反対向きの方向に光を照射する第2の光源としての第2蛍光発光管2と、第1及び第2の蛍光発光管からの光に直交する方向に光を照射する第3の光源としての第3蛍光発光管13とを有している。
【0035】
第1蛍光発光管1は、ZnO:Zn蛍光体と青(B)フィルタ14を有し、青色の発光ドットを照射する。第2蛍光発光管2は、ZnO:Zn蛍光体と緑(G)フィルタ8を有し、緑色の発光ドットを照射する。第3蛍光発光管13は、(Zn,Cd)S蛍光体と赤(R)フィルタ9を有し、赤色の発光ドットを照射する。蛍光発光管としての構造は第1の例と同一である。
【0036】
3つの蛍光発光管1,2,13(各フィルタを含む)の間には、1個の光学素子10と2個の光学部材11a,11bがあり、これらを通って光軸が重ねられた3つの蛍光発光管1,2,13からの光は、共通の等倍結像素子12(セルフォックレンズアレイ)に入射する。本例の等倍結像素子12と光学素子10と光学部材11は、3個の蛍光発光管1,2,13に適用するための設計的な事項を除き、実質的には第1の例と同様のものであり、略同様の機能・効果を発揮する。
【0037】
図2に示すように、第1蛍光発光管1から出た青色のドット状の光は、第1の光学部材11aを透過した後、波長別の選択的な反射機能と透過機能を有するダイクロイック光学素子10の第1反射面10aに反射され、下方90°に光路を変更される。青以外の波長の光はこの第1反射面10aで反射されずに透過する。
【0038】
図2に示すように、第2蛍光発光管2から出た緑色のドット状の光は、波長別の選択的な反射機能を有するダイクロイック光学素子10の第2反射面10bに反射されて下方90°に光路を変更され、第1反射面10aから出射し、第1の光学部材11aを透過する。緑以外の波長の光はこの第2反射面10bで反射されずに透過する。
【0039】
図2に示すように、第3蛍光発光管13から出た赤色のドット状の光は、第2光学部材11bを透過し、ダイクロイック光学素子10の第2反射面10bを透過し、第1反射面10aを透過し、さらに第1光学部材11aを透過する。
【0040】
そして、第1、第2及び第3の蛍光発光管1,2,13からの青、緑、赤の各色のドット光は、共通の等倍結像素子12に光軸を一致させて入射し、重ねられた状態で記録媒体7上の同一位置に結像する。
【0041】
図8はR,G,B光がレンズを透過し、印画紙上で形成される像を示す。
印画紙上に形成される像(結像)の状態は、
▲1▼は1列の光源を3本用いたときの結像時の結像例である。
▲2▼は千鳥配置された列の光源を3本組み合わせた時の結像例である。
▲3▼は1列の光源と千鳥配列の光源を組み合わせたときの結像例である。
となる。
光軸(X)を一致させるというのはセルフォックレンズアレイのレンズセンターを発光パターンセンターに平行に合わせることである。
また同一位置に重ねるというのは▲1▼▲2▼の場合のようにRGBの同一パターンが重なることを言い、また▲3▼の場合はRGBパタンのX座標が同一でY方向の座標が概ね一致している(光軸付近で少なくとも同一パターンが触れているか、または千鳥配置された所定の発光パタン領域で重なるか、領域内に存在している状態である)ことである。
図中空間的にRGBが浮いている図になっているがRGBの重なりの状態をわかりやすく説明するためで、同一平面状(印画紙上)で像が形成されている。
【0042】
本例においても、第1の例と同様に、適当な光学的機能を有する第1及び第2の光学部材11a,11bを採用しているので、3つの蛍光発光管1,2,13から等倍結像素子12に至る光路長は略同一になっている。即ち、3つの蛍光発光管1,2,13の等倍結像素子12に対する配置は同じではないが、各蛍光発光管1,2,13からの光の結像位置(焦点位置)は同じになり、いずれの蛍光発光管も記録媒体7上の同一位置に同一の状態でドット光を結像させることができる。
【0043】
光学部材10,11a,11bは硼硅酸クラウンガラス(BK7:ドイツのショットグラスベルケ登録商標)からできており、一般的な屈折率は1.52であり、蛍光発光管で使用されるソーダガラスとほぼ同等の屈折率をもつ(光学部材と蛍光発光管と接合する場合、屈折率が同じだと、接合面での屈折が生じにくく、光の減衰等を防ぐことができる)。図7に発光素子それぞれの光路を示す。実線は光学部材10と11a、11bが装着されたときの光路で、破線は11a、11bが装着されない時の光路を示す。蛍光発光管13の光路では光学部材11a,11bが装着されていないと図中左右の光路がそれぞれ光学部材10を通過する距離が異なり屈折率の影響で、A,Bと異なる位置に焦点位置を持ってしまい、正確に像を結ぶことができない。
【0044】
蛍光発光管2の光路でも同様に光学部材11aがないとD,Cと異なる位置に焦点位置を持ってしまう。したがって光学部材11a,11bは光路上を通るどの光も同一位置に焦点を結ぶ働きをもつ。
【0045】
光学部材10、11a,11bの蛍光発光管からの光路入射部分および合成された光が出射される光路部分を除いた部分は光吸収膜20が形成されている。この膜はアクリル系黒色塗料によって形成されているが、光を吸収してくれる材料であればなんでもよい。
この光吸収膜20は、例えば、図7の蛍光発光管13からの光のうち10bで反射されたG光を吸収する。この光吸収膜20がないと、G光が11bの内面で反射してコントラストを低下させてしまう。
【0046】
図中ダイクロイック素子10はRGBの波長を選択的に反射、透過するので、基本的には色フィルタ(光学フィルタ)はいらないが、選択された波長以外の波長の漏れもみられることから感光色の純度を上げたいときには色フィルタが有効である。たとえば印画紙に露光する場合、一例として、ある印画紙のRGBそれぞれの感光領域はR:580〜750nm、G:500〜580nm、B:350〜500nmにあり、各色の境界波長500nm、580nm付近で分光する場合に色フィルタが有効になる。上記波長で分光できる有効な色フィルタには富士写真フィルムよりR:SC42、G:BPM53、B:BPN45(何れも型番)などが販売されている。
【0047】
上述したように、3つの蛍光発光管1,2,13の焦点が重なる位置を一致させて記録媒体7上に設定するには、光学素子10及び光学部材11a,11bに対する一つの蛍光発光管の位置を決めた後、残りの蛍光発光管の位置を光路に沿って前後上下左右移動させ、焦点が重なる位置を見いだせばよい。
【0048】
本例では、色画像を赤(R)、緑(G)、青(B)の3色のデータに色分解し、各蛍光発光管を対応する色のデータで駆動する。これに同期して光プリントヘッドと記録媒体7を相対的に副走査方向(図2中左右方向)に沿って移動させ、各蛍光発光管1,2,13から各色のドット状の光を記録媒体7上の同一位置に照射する。これによって形成された潜像を現像すれば、元のフルカラーの色画像(潜像)が記録媒体上に形成される。
【0049】
本例によれば、図4に示すように、ダイクロイックミラーやハーフミラー等の光学素子10(10a,10b)を用いて、3つの蛍光発光管から照射されるR,G,Bの各色の発光ドットを光軸を一致させて共通の等倍結像素子12に入射させて記録媒体7上に結像させることができる。従って、等倍結像素子12に個体差があっても、図4に示すように記録媒体7上に結像する各発光ドットの位置は前記個体差を含んだ上で一定になる。このため、色ずれ等の問題は生じない。
【0050】
なお、本例では、第1及び第2蛍光発光管の発光ドットの形状と配置のパターンは共通になっている。各蛍光発光管のドット配置が千鳥状であっても、その配置パターンは2つの管で共通にできる。しかしながら、第3蛍光発光管13の発光ドットパターンは、第1及び第2蛍光発光管1,2の発光ドットパターンに対して、互いに鏡像の関係になる。従って、本例では、蛍光発光管の陽極のドットパターンが千鳥配列や複数配列のものである場合には、第1及び第2用のパターンと、第3用のパターンの2種類を用意する必要がある。あるいは、3つとも同一ドットパターンとし、同一構造の蛍光発光管のいずれか一方の組(第1及び第2用か、又は第3用)を、ドット列の長手方向に1ドット分シフトさせ、ドットが重なるようにし、画像データはずらした方向に応じて1ドット分シフトさせるようにすればよい。
【0051】
この場合には、1発光ドット分無効とする(つまり、有効画像形成領域が1発光ドット分減少させる)か、または、予め1発光ドット分余分な発光ドットを設けた各蛍光発光管に共通なドットパターンを形成しておき、その余分な発光ドットを選択的に使用することにより、無効となる発光ドットをなくすようにすればよい。
【0052】
第2の例の変形例として、第2の例において、第1及び第2の蛍光発光管1,2のいずれか一方と、第3の蛍光発光管13とを組み合わせてもよい。具体的な構成は前記両実施例に準じる。
【0053】
以上説明した各例においては、ダイクロイック光学素子として、図3(▲2▼)に示すようなプリズム状の素子を用いたが、図3(▲1▼)に示すようなフィルタ状のダイクロイック素子(ダイクロイックフィルタ)を用いてもよい。
【0054】
本発明の各例においては、光源として、蛍光発光管を用いたが、他の発光素子(電界放出型表示素子、発光ダイオード、プラズマディスプレイパネル、無機及び有機エレクトロルミネッセンス素子、液晶シャッター+バックライト光源、PLZTシャッター+バックライト光源)、または前記各発光素子を組み合わせた複合光源などを用いてもよい。
また、本発明の各例においては、光源として、発光スペクトルの幅が広く、青色〜赤色領域の発光色を有するZnO:Zn蛍光体を使用した蛍光発光管や、赤色領域の発光色を有する(Zn,Cd)S系蛍光体を使用した蛍光発光管を用いたが、青色・緑色・赤色を各々有する単色光源を用いてもよい。また、青色・緑色・赤色の内、2色の発光色を有する光源や、3色の発光色を有する白色光源、及びそれらを組合わせた光源を使用してもよい。
【0055】
更にまた、本発明の各例においては、等倍結像素子として、セルフォックレンズアレイを用いたが、プラスチックレンズアレイやルーフミラーレンズアレイなどを用いてもよい。
【0056】
ダイクロイックフィルターは非金属膜干渉フィルタの一種で可視光の一部の波長範囲の光を反射し、残りを透過するフィルターである。
詳しくは色彩科学ハンドブック(日本色彩学会編、東京大学出版会)の783ページ〜860ページに記載されている。
【0057】
図3において、▲2▼は実施例2の光学素子の構成である。10,11a,11bはガラス(BK7)からなる材料で形成されている。また10は10aと10bのダイクロイックフィルタが形成されている。10のフィルタが形成された面にそれぞれ11a,11bがバルサム(透明接着剤)で接着されている。
10aのフィルタは上方から入った光はR,B光を透過しG光を反射する。右側面から入射する光はG光を反射し、R,B光を透過する。また10bのフィルタは上方から入った光はR,G光を透過しB光を反射する。左側面から入射する光はB光を反射し、R,G光を透過する。
したがってR光は10a,10bを透過し、レンズに入射する。G光は10aで反射し下方へ光路を曲げ10bを通過してレンズに入射する。B光は10bで反射して下方へ光路を曲げレンズに入射する。
【0058】
実施例1の場合は11bが無く、上方からの入射がないものと考えればよい。また10aがダイクロイックフィルタで構成されているが、全反射ミラーでもよい。
【0059】
図3において、▲1▼は▲2▼の構成を平板状のガラスにダイクロイックフィルタを形成し光学素子としたものである。ダイクロイックフィルタの構成としては▲2▼と同様で10aのフィルタは上方から入った光はR,B光を透過しG光を反射する。右側面から入射する光はG光を反射し、R,B光を透過する。また10bのフィルタは上方から入った光はR,G光を透過しB光を反射する。左側面から入射する光はB光を反射し、R,G光を透過する。
したがってR光は10a,10bを透過し、レンズに入射する。G光は10aで反射し下方へ光路を曲げ10bを通過してレンズに入射する。B光は10bで反射して下方へ光路を曲げレンズに入射する。
【0060】
以上説明した本発明の各例は、蛍光発光管を光源とした光プリントヘッドに適用できる。この光プリントヘッドは、カラープリンタ等の蛍光プリンタの書き込みヘッドとして使用することができる。
【0061】
本発明の各例では、複数の蛍光発光管から照射された発光色の異なるドット光を、ダイクロイック光学素子を用いて共通の等倍結像素子に導き、光軸を一致させた状態で記録媒体上に直接重ねて露光し、像を形成している。しかも、光学部材を用いることによって各色のドット光の光路長を実質的に一致させている。このため、色ずれやぼけのない鮮明な画像を形成できる。
【0062】
【発明の効果】
本発明によれば、次のような効果が得られる。
▲1▼複数の光源を1本の光学素子(レンズ)で共有することによって装置全体を小型化できた。
▲2▼複数の光源の光路が1本の光学素子(レンズ)に入射する際に同一光路を通って合成されるため、光学素子(レンズ)に光学的な歪みがあっても従来のようなドット光の位置合わせの問題(ドット光の位置ずれ)が生じず、また得られる像が鮮明になる。
▲3▼複数の光源からの光を光学的に合成する構成であるため、ドット光の位置合わせが簡単になり、光学素子(レンズ)の使用本数が減り、コストを低減できた。
▲4▼複数の光源からの光を光学素子(レンズ)で光学的に合成する構成であるため、従来空間的に離れて配置されていた発光色の異なる光源をコンパクトにまとめることができ、データ回路の遅延処理およびヘッドの移動空間を減らすことができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の第1の例を示す断面図である。
【図2】本発明の実施の形態の第2の例を示す断面図である。
【図3】本発明の実施の形態における光学素子の構造例を示す図である。
【図4】本発明の実施の形態の第2の例における効果を示す斜視図である。
【図5】従来の光プリントヘッドの構造の一例を模式的に示す図である。
【図6】従来の光プリントヘッドにおける問題点を模式的に示す斜視図である。
【図7】第2の例における各発光素子のぞれぞれの光路を示す断面図である。
【図8】本発明の実施の形態において、R,G,B光がレンズを透過して印画紙上で像を形成している状態を模式的に示した図である。
【符号の説明】
1,2,13 光源としての蛍光発光管
10 光学素子
11 光学部材
12 等倍結像素子
20 光吸収部材としての光吸収膜[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical print head that records an image or the like on a recording medium using a plurality of light emitting elements.
[0002]
[Prior art]
FIG. 5 is a diagram schematically illustrating an example of the structure of the
[0003]
The
[0004]
The color image is color-separated into red (R), green (G), and blue (B) data, and the
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The optical print head described above requires a large space for moving with respect to the photographic paper and is difficult to reduce in size.
[0006]
In addition, it is necessary to accurately align the three-color dot-shaped light coming from each fluorescent light emitting tube on the photographic paper. However, as the resolution increases and the length increases, it is affected by the optical distortion of the equal magnification imaging element. , It becomes difficult to match the same over the entire width. That is, the equal-magnification imaging element is an element in which a large number of rod-shaped lenses are integrated, but the linearity and total pitch of the light emission pattern differ due to the disorder of the arrangement of the lenses, and there are individual differences.
[0007]
Since there are individual differences in the equal-magnification imaging elements provided for each fluorescent light emitting tube, the light emitting dots (
[0008]
In addition, in the conventional optical print head, the overlapping of the optical dots is shifted due to speed unevenness when the optical print head and the photographic paper are moved relative to each other, color shift occurs, and the dots are blurred without being sharp. There was also a problem.
[0009]
The present invention relates to an optical print head that forms an image by forming images of light from a plurality of light sources on a recording medium, and accurately superimposes the light from each light source on the recording medium without causing color shift or blur. An object of the present invention is to provide an optical print head capable of forming an image.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
Claim1Is an optical print head that forms an image by imaging light from a plurality of light sources (
A triangular prism-shaped optical member provided in the vicinity of the dichroic mirror of the dichroic optical element, wherein each light from the at least two light sources passes through the dichroic optical element and the optical member, respectively. An optical member (11) having a refractive index and a dimension determined so that they are substantially the same;And each of the light beams from the plurality of light sources is imaged by being superimposed at substantially the same position on the recording medium.
[0014]
Claim2The optical printhead described in claim1In the above-described optical print head, the light sources (fluorescent light-
[0015]
Claim3The optical printhead described in claim1The mounted optical print head is characterized in that at least one of the plurality of light sources (fluorescent
[0016]
Claim4The optical printhead described in claim1In the above-described optical print head, each light source is a monochromatic light source composed of a combination of an optical filter (filters R, G, B) that transmits light of a specific wavelength and a fluorescent light emitting tube (fluorescent
[0019]
Claim5The optical printhead described in claim1In the above-described optical print head, each of the light sources has a different emission color.
[0020]
Claim6The optical printhead described in claim1In the above-described optical print head, each of the light sources includes at least one different emission color.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The optical print head of the present invention uses a plurality of light sources, but a single magnification lens array (selfoc lens array) for forming an image on a recording medium is common to each light source. (1 set) only. Then, using special optical elements, light from each light source is introduced into this equal-magnification imaging lens array in a state where the optical axes coincide with each other, and is exposed at the same position on the recording medium to synthesize an image. To do. In the following two examples, a case where a plurality of light sources have different emission colors and a dichroic optical element (mirror, filter, etc.) is used as an optical element is shown. The number of light sources is two to three.
[0022]
The optical print head of the first example shown in FIG. 1 faces a first fluorescent light-emitting
[0023]
The fluorescent light-emitting
[0024]
The first fluorescent light-emitting
[0025]
The second fluorescent light-emitting
[0026]
Between the two fluorescent
[0027]
As shown in FIG. 1, the green (or blue) dot-like light emitted from the first fluorescent light-emitting
[0028]
As shown in FIG. 1, the red dot-like light emitted from the second fluorescent
[0029]
Then, the dot lights having different colors from the first and second fluorescent
[0030]
As shown in FIG. 1, a triangular prism-shaped
[0031]
As described above, in order to set the focal positions of the two fluorescent light-emitting
[0032]
The color image is separated into red (R) and green (G) (or blue) data, and each fluorescent light-emitting tube is driven with the corresponding color data. In synchronization with this, the optical print head and the
[0033]
In this example, the coordinates of the luminous dot arrangement of both fluorescent luminous tubes are common. Even if the dot arrangement of each fluorescent light emitting tube is staggered, the arrangement pattern can be shared by the two tubes.
[0034]
A second example of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The optical print head of the second example shown in FIG. 2 faces the first fluorescent light-emitting
[0035]
The first fluorescent light-emitting
[0036]
Between the three fluorescent
[0037]
As shown in FIG. 2, after the blue dot-like light emitted from the first fluorescent
[0038]
As shown in FIG. 2, the green dot-like light emitted from the second fluorescent
[0039]
As shown in FIG. 2, the red dot-like light emitted from the third fluorescent light-emitting
[0040]
Then, the blue, green, and red dot light from the first, second, and third fluorescent light-emitting
[0041]
FIG. 8 shows an image formed on the photographic paper through which the R, G, B light passes through the lens.
The state of the image (image formation) formed on the photographic paper is
(1) is an image formation example at the time of image formation when three light sources in one row are used.
(2) is an example of image formation when three light sources in a staggered array are combined.
(3) is an example of image formation when a single row of light sources and a staggered array of light sources are combined.
It becomes.
Matching the optical axis (X) means aligning the lens center of the SELFOC lens array in parallel with the light emission pattern center.
In addition, overlapping at the same position means that the same RGB pattern overlaps as in (1) and (2), and in (3), the X coordinate of the RGB pattern is the same and the coordinate in the Y direction is almost the same. It is in agreement (at least the same pattern is touched in the vicinity of the optical axis, or overlaps with a predetermined light emission pattern area arranged in a staggered manner, or exists in the area).
In the figure, RGB is a floating figure, but the image is formed in the same plane (on the photographic paper) for easy understanding of the overlapping state of RGB.
[0042]
Also in this example, as in the first example, the first and second
[0043]
The
[0044]
Similarly, in the optical path of the fluorescent
[0045]
A
For example, the
[0046]
In the figure, the
[0047]
As described above, in order to set the positions where the focal points of the three fluorescent light-emitting
[0048]
In this example, the color image is color-separated into data of three colors of red (R), green (G), and blue (B), and each fluorescent light emitting tube is driven with data of the corresponding color. In synchronization with this, the optical print head and the
[0049]
According to this example, as shown in FIG. 4, light emission of R, G, and B colors emitted from three fluorescent light emitting tubes using an optical element 10 (10a, 10b) such as a dichroic mirror or a half mirror. It is possible to form an image on the
[0050]
In this example, the shape and arrangement pattern of the light emitting dots of the first and second fluorescent light emitting tubes are common. Even if the dot arrangement of each fluorescent light emitting tube is staggered, the arrangement pattern can be shared by the two tubes. However, the light emitting dot pattern of the third fluorescent
[0051]
In this case, one light emitting dot is invalidated (that is, the effective image forming area is reduced by one light emitting dot), or common to each fluorescent light emitting tube provided with an extra light emitting dot by one light emitting dot in advance. A dot pattern is formed and the unnecessary light emitting dots are selectively used to eliminate invalid light emitting dots.
[0052]
As a modification of the second example, in the second example, any one of the first and second fluorescent light-emitting
[0053]
In each example described above, a prism-like element as shown in FIG. 3 (2) is used as the dichroic optical element, but a filter-like dichroic element (1) shown in FIG. 3 (1) is used. A dichroic filter) may be used.
[0054]
In each example of the present invention, a fluorescent light-emitting tube is used as a light source. However, other light-emitting elements (field emission display elements, light-emitting diodes, plasma display panels, inorganic and organic electroluminescence elements, liquid crystal shutters + backlight light sources) , PLZT shutter + backlight light source), or a composite light source in which the light-emitting elements are combined.
In each example of the present invention, the light source has a fluorescent emission tube having a wide emission spectrum and a blue to red region emission color, and a red light emission color. Although a fluorescent light emitting tube using a Zn, Cd) S-based phosphor is used, a monochromatic light source having each of blue, green, and red may be used. Moreover, you may use the light source which has two luminescent colors among blue, green, and red, the white light source which has three luminescent colors, and the light source which combined them.
[0055]
Furthermore, in each example of the present invention, the SELFOC lens array is used as the equal magnification imaging element, but a plastic lens array, a roof mirror lens array, or the like may be used.
[0056]
A dichroic filter is a kind of non-metal film interference filter that reflects light in a part of the wavelength range of visible light and transmits the rest.
Details are described in pages 783 to 860 of the Color Science Handbook (edited by the Japan Society for Color Science, University of Tokyo Press).
[0057]
In FIG. 3, (2) is the configuration of the optical element of Example 2. 10, 11a and 11b are formed of a material made of glass (BK7). 10 is formed with
In the
Accordingly, the R light passes through 10a and 10b and enters the lens. The G light is reflected by 10a, bends the optical path downward, passes through 10b, and enters the lens. The B light is reflected by 10b, bends the optical path downward, and enters the lens.
[0058]
In the case of Example 1, it may be considered that there is no 11b and there is no incidence from above. Moreover, although 10a is comprised with the dichroic filter, a total reflection mirror may be sufficient.
[0059]
In FIG. 3, (1) is the same as (2) in that an optical element is formed by forming a dichroic filter on flat glass. The configuration of the dichroic filter is the same as that of (2). In the
Accordingly, the R light passes through 10a and 10b and enters the lens. The G light is reflected by 10a, bends the optical path downward, passes through 10b, and enters the lens. The B light is reflected by 10b, bends the optical path downward, and enters the lens.
[0060]
Each example of the present invention described above can be applied to an optical print head using a fluorescent tube as a light source. This optical print head can be used as a writing head of a fluorescent printer such as a color printer.
[0061]
In each example of the present invention, dot light of different emission colors irradiated from a plurality of fluorescent light emission tubes is guided to a common equal magnification imaging element using a dichroic optical element, and the recording medium is in a state where the optical axes are aligned. The image is formed by exposing the image directly on the top. Moreover, the optical path lengths of the dot lights of the respective colors are substantially matched by using the optical member. For this reason, it is possible to form a clear image free from color shift and blur.
[0062]
【The invention's effect】
According to the present invention, the following effects can be obtained.
(1) By sharing a plurality of light sources with one optical element (lens), the entire apparatus can be reduced in size.
(2) Since the optical paths of a plurality of light sources are combined through the same optical path when they enter one optical element (lens), even if there is optical distortion in the optical element (lens), The problem of dot light alignment (dot light misalignment) does not occur, and the obtained image becomes clear.
(3) Since the light from a plurality of light sources is optically synthesized, the alignment of dot light is simplified, the number of optical elements (lenses) used is reduced, and the cost can be reduced.
(4) Since the light from a plurality of light sources is optically combined by an optical element (lens), it is possible to compactly combine light sources with different emission colors that were conventionally arranged spatially, The delay processing of the circuit and the moving space of the head could be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first example of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a second example of the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing an example of the structure of an optical element according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a perspective view showing an effect in the second example of the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram schematically showing an example of the structure of a conventional optical print head.
FIG. 6 is a perspective view schematically showing a problem in a conventional optical print head.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing an optical path of each light emitting element in a second example.
FIG. 8 is a diagram schematically showing a state in which R, G, B light is transmitted through a lens to form an image on a photographic paper in the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1, 2, 13 Fluorescent tube as light source
10 Optical elements
11 Optical members
12-magnification imaging element
20 Light Absorbing Film as Light Absorbing Member
Claims (6)
所定の方向に光を照射する第一の光源と、前記第1の光源に対向する方向に光を照射する第2の光源と、前記第1及び第2の光源に直交する方向に光を照射する第3の光源からなる群から選択された少なくとも2つの光源と、
共通に使用される1つの等倍結像素子と、
三角柱形状であり、その2面が前記少なくとも2つの光源からの特定波長の光を選択的に反射するとともに他の波長の光は透過させるダイクロイックミラーとされ、前記少なくとも2つの光源からの各光が内部で光路長が同一とならないように配置され、前記少なくとも2つの光源からの各光を光軸を一致させて前記等倍結像素子に導入するダイクロイック光学素子と、
前記ダイクロイック光学素子の前記ダイクロイックミラーに近接して設けられた三角柱状の光学部材であって、前記少なくとも2つの光源からの各光が前記ダイクロイック光学素子及び前記光学部材の中をそれぞれ通過する光路長が実質的に同一となるように屈折率と寸法が定められた光学部材と、
を有し、
前記複数の光源からの各光を記録媒体上の略同一位置に重ねて結像させることを特徴とする光プリントヘッド。In an optical print head that forms an image by imaging light from a plurality of light sources on a recording medium,
Irradiating light in a direction orthogonal to the first and second light sources, a first light source that irradiates light in a predetermined direction, a second light source that irradiates light in a direction opposite to the first light source, and At least two light sources selected from the group consisting of :
One common magnification imaging element used in common;
It has a triangular prism shape, and its two surfaces are dichroic mirrors that selectively reflect light of a specific wavelength from the at least two light sources and transmit light of other wavelengths, and each light from the at least two light sources A dichroic optical element which is arranged so that the optical path lengths are not the same inside, and introduces each light from the at least two light sources into the equal-magnification imaging element with the optical axes aligned,
A triangular prism-shaped optical member provided in the vicinity of the dichroic mirror of the dichroic optical element, wherein each light from the at least two light sources passes through the dichroic optical element and the optical member, respectively. An optical member having a refractive index and a dimension determined so that they are substantially the same,
Have
An optical print head characterized in that each light from the plurality of light sources forms an image by being superimposed at substantially the same position on a recording medium.
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