JP4240986B2 - Optical print head - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、画像を露光/非露光により感光性記録媒体に記録する、シャッターを用いた光プリントヘッドに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
例えば、図25及び図26は、特開平8−300731号公報に示された従来の光プリントヘッドの構成を示す説明図である。図25は、従来の光プリントヘッドを横から見た説明図であり、図26は同従来の光プリントヘッドを上から見た説明図である。この従来の光プリントヘッドは可視光領域に広く露光量を持った光源ランプ101とその周囲を囲み、軸外し放物面鏡102に向かって必要な露光光のみを通過させるスリット103、更にその周囲に位置する円筒形の回転カラーフィルタ104からなる。回転カラーフィルタ104は赤色光を透過する赤色カラーフィルタ104r、緑色光を透過する緑色カラーフィルタ104g及び図示しない青色光を透過する青色カラーフィルタからなり、光源ランプ101、スリット103の周囲をモータなどによって回転するように構成されている。
【0003】
軸外し放物面鏡102で縦横方向に平行光を作り出し、平面反射鏡105で白黒液晶シャッターアレイ106への入射角が垂直、かつ、白黒液晶シャッターアレイ106への主走査方向における入射光量が、概略均一になるように調整されている。ここで白黒液晶シャッターアレイ106の液晶セルとしてはスーパーツイステッドネマティック型、ツイスト角240°、セルギャップ5μmを用いている。画像データによって開閉した白黒液晶シャッターアレイ106を通過した光は、図示していないが重ね合わせの手段である色毎の出射角度を変えるプリズムや回折格子を通過し、集光レンズ107に至り、集光されて感光記録媒体108上に結像される。
【0004】
しかしながら、特開平8−300731号公報に示された従来の光プリントヘッドは、軸外し放物面鏡102により平行光を作り出し、その平行光を平面反射鏡105で反射させる構成のため、光路長を長く必要とするため光学系が大きくなり、必然的に光プリントヘッドが大きくなってしまうという問題があった。また、光源ランプ101の光を回転カラーフィルタ104により赤、緑、青色光に変換する構成であるため、回転カラーフィルタ104の回転手段を必要とし、装置の大型化及びコストが高くなるという問題があった。
【0005】
上述のような問題を解消するため、例えば、特開平7−256928号公報に示される光プリントヘッドが提案されている。図27は、特開平7−256928号公報に示された従来の光プリントヘッドの構成を示す斜視図である。図27において、ハロゲンランプ点光源201からの白色光はカラー液晶シャッター202により、赤、緑、青色の光に分離され、時間をずらして連続的にアクリルロッド203の端面に照射される。アクリルロッド203は光の出射面を除いてアルミなどが蒸着された反射箔で覆われており、ロッド端面から入射した光を効率的に線状光に変える働きを持つ。従って、白黒液晶シャッターアレイ205には赤、緑、青色の線状光が時間をずらして連続的に照射される。
【0006】
その際、白黒液晶シャッターアレイ205内には赤、緑、青色に対応した3列の画素列があるが、それぞれ指定されたカラー光のみ透過可能であるように駆動される。例えば、赤色の線状光が照射されるときには、赤色に対応した1画素列のみ透過可能で、他の2列の画素列は暗状態に保たれる。そして、白黒液晶シャッターアレイ205で変調された赤、緑、青の各線状光は集束性レンズアレイ204によって、感光記録媒体206上に結像される。このとき、感光記録媒体206は白黒液晶シャッターアレイ205に対する相対的な移動により、赤、緑、青色の各線状光は感光記録媒体206上の同一場所で順次露光されることになり、色ずれのない記録画像が得られる。
【0007】
このように構成される特開平7−256928号公報に示される従来の光プリントヘッドによれば、ハロゲンランプ点光源201と点状光源を線状光に変換するアクリルロッド203との間に、赤、緑、青色のフィルターが付着した小型のカラー液晶シャッター202を配置しており、また、集束性レンズアレイ204上で形成された線画像を感光記録媒体上206へ結像するため、ハロゲンランプ点光源201から感光記録媒体206上にカラー光を照射する光学系の小型化、低コスト化が可能である。
【0008】
しかしながら、特開平7−256928号公報に示される従来の光プリントヘッドでは、主走査方向の各画素の露光量差が大きいという問題があった。すなわち、ハロゲンランプ点光源201に近い方は光強度が強いため露光量が多く、遠い方は光強度が弱いため露光量が低下してしまい、その差が大きすぎるという問題があった。また、アクリルロッド203から射出される光が拡散してしまうため、白黒液晶シャッターアレイ205に入射する光には斜光成分が多く含まれるという問題があった。また、カラー液晶シャッター202を用いているため、光プリントヘッドが高価であるという問題もあった。
【0009】
【特許文献1】
特開平8−300731号公報
【特許文献2】
特開平7−256928号公報
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、従来の光プリントヘッドでは液晶シャッター透過光量均一とした場合には装置サイズが大きくなるという問題があった。また、装置サイズを小型化した場合には、液晶シャッターに入射する光強度にばらつきが生じ、主走査方向の露光量差が大きくなり、均一な濃度の画像が得られないという問題があった。また、光源光を色分離するために回転カラーフィルタやカラー液晶シャッターを用いているため、光プリントヘッドが高価であるという問題があった。
【0011】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、小型、安価かつ主走査方向の各位置での露光量差が少なく、均一な濃度の画像が形成できる光プリントヘッドを得ることを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る光プリントヘッドは、画像情報に応じて開閉するシャッターと、主走査方向を長手方向とする透明な導光体と、前記導光体の長手方向端部に設けられた光源と、前記導光体を覆うカバーとを備えると共に、前記導光体の断面形状を凸型に形成し、前記凸型断面の長辺側の導光体表面に光拡散領域を形成して光拡散面とし、前記凸型断面の短辺側の導光体表面を光射出面とするものである。
【0013】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
図1は、本実施の形態1における光プリントヘッドの構成を示す分解図である。図2は、同光プリントヘッドの透明ロッド部の構成を示す斜視図である。図3は、同光プリントヘッドの側面断面図であり、紙面に垂直な方向が主走査方向となる。
【0014】
図1において、7は3色のLED、赤色LED8a、緑色LED8b、青色LED8cを搭載した光源ユニットであり、主走査方向を長手とするガラスやアクリル材から成る透明ロッド9の端部に接するように配置される。また、1は前記透明ロッド9の光射出面13から射出された光を、画像データに基づいて選択的に透過/遮蔽し、集束性レンズアレイ14を介して感光記録媒体2上に露光/非露光するドライバIC1bが実装された白黒液晶シャッターである。本実施の形態1では、液晶セルとしてツイステッドネマティック(TN)型液晶を用いている。前記白黒液晶シャッター1は、前記透明ロッド9の光射出面13と密接するように配置され、かつ、前記光射出面13の副走査方向幅Wの中心軸と、前記白黒液晶シャッター1の開口素子1aにおける副走査方向長さLの中心軸が一致するように配置される。また、10は前記透明ロッド9における前記光射出面13以外の面を覆うカバーであり、その内面の反射率が高くなるような部材、例えば白色樹脂や、アルミニウム、ステンレスから構成される。そして、前記光射出面13と前記カバー10の底面との位置関係は、前記光射出面13が前記カバー10の底面よりも0〜0.1mm程度突き出るように構成されている。
【0015】
図2において、前記透明ロッド9は副走査方向断面が凸型に形成されている。前記凸型断面形状の長辺を有する光拡散面11上には光を拡散させる反射性塗料、例えば白色塗料を印刷した光拡散領域に相当する光拡散層12が形成されており、前記光拡散面11に対向する光射出面13から光が射出するように構成されている。前記透明ロッド9の構造を断面から見ると、光拡散面11を含む部分Aと、光射出面13を含む部分Bに分けられ、上記LED8a、8b、8cは、前記透明ロッド9の端面16−1上の前記A部に接する位置になるように、前記光源ユニット7に搭載されている。
【0016】
図2において、前記光拡散層12の形状は、前記透明ロッド9における各位置で、前記光拡散面11に対向する面である光射出面13から射出する光が概略均一となるように形成されている。ここでは、光拡散層12の形状は、光源ユニット7から遠くなるほど光強度が弱まるため、光源ユニット7から遠くなる方向に大きくなる三角形に形成されている。
【0017】
なお、図1において光プリントヘッドの筐体は省いて示しているが、図3に示すように、前記白黒液晶シャッター1、集束性レンズアレイ14、光源ユニット7及び透明ロッド9らを筐体15内に収納したものを光プリントヘッドと称するものとする。
また、前記光プリントヘッドは感光記録媒体2に対し、図示しない駆動手段により相対的に移動可能に構成される。
【0018】
次に動作について説明する。
感光記録媒体2に対して、光プリントヘッドが所定の位置(印画開始位置)に来ると、まず、赤色LED8aが点灯し、赤色LED8aから出た赤色光は透明ロッド9内に入射する。このときの透明ロッド9内へ入射する光の挙動を図4及び図5に基づいて説明する。
図4は、光プリントヘッドの光源ユニット7と透明ロッド9の部分の主走査方向断面における光の挙動を示す説明図であり、矢印線が光の進行方向を示している。図4において、紙面に垂直な方向が副走査方向となる。図5は、同光プリントヘッドの透明ロッド9の副走査方向断面における光の挙動を示す説明図であり、矢印線が光の進行方向を示している。図5において、紙面に垂直な方向が主走査方向となる。
【0019】
まず、図4を用いて説明する。光源ユニット7と前記透明ロッド9は接しているだけであるので、前記光源ユニット7と前記透明ロッド9の間には空気層が介在する。赤色LED8aから透明ロッド9に入射する光の入射角をθ0(図示せず)、屈折角をθ1、透明ロッド9の屈折率をnとすると、スネルの法則から、以下の(1)式が成立する。
sinθ1=sinθ0/n ‥‥(1)
ここで、透明ロッド9の屈折率nを1.5とすれば、透明ロッド9内に入射する光の屈折角θ1は最大で約41.8°となる。カバー10は前記透明ロッド9と接するように覆っているだけであるので、前記カバー10と前記透明ロッド9との間には空気層が介在し、このときの透明ロッド9と空気層との界面における全反射の臨界角θcも約41.8°となり、透明ロッド9内に入射した後、前記透明ロッド9と前記空気層の界面に達した光のうち、ほとんどの光は全反射して透明ロッド9内を光源ユニット7とは反対方向に伝播していき、主走査方向に行き渡る。入射角がθcを超える光は透明ロッド9外へ射出されるが、カバー10により反射され、再び透明ロッド9内へ戻る。
【0020】
上記透明ロッド9内を伝播していく光のうち、光拡散面11上に設けられた光拡散層12に当たった光は乱反射し、前記光拡散面11に対向する面に設けられた光射出面13に達した光のうち、入射角が上記臨界角θc以下の光は前記光射出面13から射出され、白黒液晶シャッター1の開口素子1aへ入射される。前記光射出面13への入射角が前記臨界角θcを越える光は全反射により透明ロッド9内に戻される。前記光拡散層12に当たった光のうち、前記透明ロッド9内の光射出面13以外の面へ入射し、入射角が前記臨界角θcを越える光は全反射し、前記臨界角θc以下の光は前記透明ロッド9外へ射出する。前記透明ロッド9内の光射出面13以外の面から射出した光、例えば、透明ロッド9の光源ユニット7からの光入射面に対向する透明ロッド端面16−2から射出された光は、カバー10により反射され再び透明ロッド9内へ入射する。
【0021】
次に、白黒液晶シャッター1の開口素子1aへ入射する光の挙動について図5に基づいて説明する。透明ロッド9は断面形状が凸型をしており、図5において前記透明ロッド9の断面は、光拡散面11を含む部分Aと光射出面13を含むB部に分けられる。光拡散面11上の光拡散層12に当たった光は拡散し、前記拡散した光は前記光拡散面11を含むA部内へ進む光と、光射出面13を含むB部内へ進む光に分けられる。ここで、前記A部内へ向かった光は、上述のように、カバー10との界面において、その入射角が臨界角θcよりも大きい光は全反射し、臨界角θcよりも小さい入射角を持つ光は透明ロッド9から射出されるが、カバー10に反射されて透明ロッド9内へ戻される。
【0022】
一方、前記B部内へ向かう光は、透明ロッド9の断面形状が凸型をしているため、その光路幅が前記A部よりも狭くなっており、そのため前記光射出面13方向へ向かう光のうち、前記B部の側面c面、d面に当たる光の多くは全反射して光射出面13へ進む。よって、従来の方形の透明ロッドを用いた場合と比較して、光射出面13から射出する光の密度(光束)が増加し、かつ、光射出面13から射出される光の副走査方向への拡散の程度が小さくなる。また、前記B部の側面c面、d面に当たる光の内、全反射しない光は透明ロッド9から射出されるが、カバー10により反射され、透明ロッド9内に戻される。
【0023】
透明ロッド9の光射出面13から射出された赤色光は、白黒液晶シャッター1により開口素子1aから画像データに従って露光すべき画素位置に透過され、当該透過された赤色光は集束性レンズアレイ14により集光された後、感光記録媒体2上に露光され、上記画像データに応じた画像が結像される。このため、上述のように、透明ロッド9の光射出面13から射出される光の密度を高くするほど、白黒液晶シャッター1の開口素子1aへ入射する光量は大きくなり、光強度のロスの少ない光プリントヘッドを得ることができる。
【0024】
次に、上記赤色LED8aを消灯し、緑色LED8bを点灯する。また、これと同時に白黒液晶シャッター1を、画像データに従って透過/遮蔽する。すると同様に、緑色光が感光記録媒体2上に露光され、結像される。続いて、同様に青色LED8cによる露光が行われ、結像される。
【0025】
図6は、透明ロッドの断面形状を凸型に形成し、前記凸型断面形状の長辺を有する光拡散面上に光拡散層を設け、前記光拡散面に対向する面を光射出面とした本実施の形態1における光プリントヘッドと、透明ロッド断面形状が四角形である従来の光プリントヘッドの、主走査方向の光強度測定実験の結果をグラフ化した説明図である。図6において、縦軸は相対光強度を、横軸は光源ユニットから主走査方向への距離を示し、実線は透明ロッド断面形状が凸型である本実施の形態1における光プリントヘッドの主走査方向の光強度測定結果を示し、破線は透明ロッド断面形状が四角形である従来の光プリントヘッドの主走査方向の光強度測定結果を示す。
【0026】
図6に示す測定結果において、実験条件の違いは透明ロッド断面形状のみであり、前記白黒液晶シャッター1の開口素子1aにおける副走査方向長さLは0.1mm、臨界角θcは約41.8°である。透明ロッド断面形状が凸型である光ヘッドは、図5に示すA部高さが1.5mm、同B部高さが2mm、光射出面幅Wが1mmである。その他の実験条件は全て同じである。
【0027】
該実験の結果、透明ロッド断面形状が四角形である従来の光プリントヘッドにおける主走査方向の光強度測定値の平均を基準とした相対変動(ばらつき)は約19%、同じく透明ロッド断面形状が凸型に形成した本実施の形態1における光プリントヘッドでは約7%であり、明らかに透明ロッド断面形状が凸型である本実施の形態1における光プリントヘッドの方が主走査方向の光強度の均一性が優れていることがわかる。また、光強度についても、透明ロッド断面形状が四角形である従来の光プリントヘッドにおける主走査方向の平均光強度に対して、透明ロッド断面形状が凸型である本実施の形態1における光プリントヘッドの主走査方向の平均光強度では約33%光強度が高くなるという結果が得られた。
【0028】
ここで、前記白黒液晶シャッター1の開口素子1aにおける副走査方向長さLと、前記透明ロッド9の光射出面13の幅Wと光射出面13の高さtとの関係について説明する。前記透明ロッド9と空気層との界面における全反射の臨界角θcとすると、以下の(2)式が成立するように構成する。
t>(W−L)/2tanθc ‥‥(2)
図7は、前記白黒液晶シャッター1の開口素子1aに入射する光の挙動を示す説明図である。前記白黒液晶シャッター1の開口素子1aに、より多くの光を入射させるには、前記透明ロッド9のB部の側面c面、d面に全反射した光が前記開口素子1aに入射されればよい。このときの条件として、前記反射光の前記開口素子1aの端部における入射角θλが、前記透明ロッド9の光射出面13における界面の臨界角θc未満であり、かつ光射出面13の前記開口素子1a以外の部分((W−L)/2)と前記B部の高さtとの比がtanθλである必要がある。この条件を満たすのが(2)式である。
【0029】
以上のように、透明ロッド9の断面形状を凸型に形成し、前記凸型断面形状の長辺を有する光拡散面11上に光拡散層12を設け、前記光拡散面11に対向する面を光射出面13とすることで、光射出面13から射出される光の密度(光束)を増加させることができ、かつ、光射出面13から射出される光の副走査方向への拡散の程度を小さくできるため、光強度が大きくかつ主走査方向の光強度均一性が優れた光プリントヘッドを得ることが可能である。その結果、濃度むらの少ない、高画質な印画像を得ることができる。
【0030】
また、透明ロッド9の光射出面13以外の面を覆うカバー10の底面よりも、光射出面13が0〜0.1mm程度突き出るように構成し、光射出面13が白黒液晶シャッター1の開口素子部1aへ密接するように構成することにより、光射出面13と白黒液晶シャッター1との間に余分な空気層が介在しないため、光射出面13から射出された光が空気層により拡散されることが無い、すなわち白黒液晶シャッター1の開口素子部1aへ入射する光の光強度のロスを少なくすることができる。
【0031】
また、比較的高価なカラー液晶シャッターを使用せず、カラーLEDランプを使用するので、さらに安価な光プリントヘッドを得ることができる。
【0032】
また、透明ロッド9の断面形状を凸型に形成し、前記透明ロッド9の端面16−1上の、前記凸型断面形状の長辺を有する光拡散面11を含む上面部分Aに接するように、複数のカラーLED8a、8b、8cを配列することにより、前記透明ロッド9の高さ(厚み)を薄くすることができるため、薄型及び小型の光プリントヘッドを得ることができる。
【0033】
本実施の形態1において、光拡散層12は光を拡散させる反射性塗料(ここでは白色塗料)を印刷したものであったが、光を拡散できればこれに限られず、透明ロッド9の光拡散面11上に微小な凹凸や鋸歯形状を形成するものでもよい。前記微小な凹凸や鋸歯形状が形成される領域の形状は、この場合も光源ユニット7から遠くなる方向に大きくなる三角形に形成することにより、同様の効果が得られる。またさらに、この光拡散層12の形状は、光射出面13から射出する光を概略均一にできればこれに限られず、図8に示すように階段状や曲線等を用いてもよい。これは以下の実施の形態においても同様である。
【0034】
また、本実施の形態1において、光プリントヘッドが感光記録媒体2に対して相対的に移動するように構成したが、感光記録媒体2が光プリントヘッドに対して相対移動するように構成してもよい。これは以下の実施の形態においても同様である。
【0035】
また、本実施の形態1において、光源としてLEDを用いる例を示したが、これには限らず、例えばEL(Electro Luminescence)発光素子などを用いても、同様の効果を得ることができる。これは以下の実施の形態においても同様である。
【0036】
また、本実施の形態1において、光源に赤色LED、緑色LED、青色LEDを使用し、液晶シャッターとして白黒液晶シャッターを使用した例を示したが、多少高価になるが、例えば光源に白色光を使用し、液晶シャッターとしてカラー液晶シャッターを使用しても同様の効果を得ることができる。これも以下の実施の形態においても同様である。
【0037】
また、本実施の形態1において、白黒液晶シャッターは主走査方向に1列(1色分)の画素が並んでいるものを使用した例を示したが、例えば、従来例(特開7−256928号公報)と同様な3列(3色分)の画素を有するものを使用しても同様の効果を得ることができ、かつより高速な印画が可能な光プリントヘッドを得ることができる。これも以下の実施の形態においても同様である。
【0038】
また、本実施の形態1において、白黒液晶シャッターから透過された光を集光する集束性レンズアレイを使用した例を示したが、例えば、上記白黒液晶シャッターアレイと感光記録媒体との距離を短くすることにより光の拡散を防止し、上記集束性レンズアレイを削除した構成にしても良い。これも以下の実施の形態においても同様である。
【0039】
また、本実施の形態1において、LEDの光を照射する順が、赤色LED、緑色LED、青色LEDの順である例を示したが、どのような順であっても同様の効果を得ることができる。これも以下の実施の形態においても同様である。
【0040】
また、本実施の形態1において、白黒液晶シャッター1はツイステッドネマティック液晶を用いたTN型液晶シャッターであったが、シャッター機能があればこれに限られず、例えば超ねじれネマティック液晶を用いたSTN型液晶シャッターでもよいし、液晶を用いないシャッターでもよい。これも以下の実施の形態においても同様である。
【0041】
また、本実施の形態1において、透明ロッド9の光拡散面及び光射出面以外の面は、これらの面に対して垂直あるいは水平に形成する場合について説明したが、光拡散面より光射出面を狭くして、光射出面から射出される光強度を強くすることができればこれに限られず、光拡散面及び光射出面以外の面を傾斜させたり、カーブを描いて凸型を形成してもよい。これも以下の実施の形態においても同様である。
【0042】
実施の形態2.
上記実施の形態1では、透明ロッド9の片側端面に光源ユニットを設けた場合について説明したが、本実施の形態2では、透明ロッドの両端面に光源ユニットを設ける場合について説明する。
【0043】
図9は、本実施の形態2における光プリントヘッドの光源ユニットと透明ロッドの主走査方向断面図であり、紙面に垂直な方向が副走査方向となる。図10は、同光プリントヘッドの透明ロッドの構成を示す斜視図である。
【0044】
図9に示すように、前記透明ロッド9aの両端面16−1a、16−2aに光源ユニット7を設ける。これにより、光強度の強い光プリントヘッドを得ることができる。そしてこの場合、図10に示すように、光拡散面11a上の光拡散層12aの形状を、透明ロッド9aの両端面から遠くなるに従って光拡散層12aの面積が大きくなるような形状とし、前記光拡散層12aの面積が透明ロッド9aの中央部で最大となるような形状にする。これにより、前記透明ロッド9aにおける各位置で、光射出面13aから射出する光が概略均一となる。
その他の構成、動作については、上記実施の形態1と同様のため、説明は省略する。
【0045】
したがって、前記透明ロッド9の両端面16−1a、16−2aに光源ユニット7を設け、光拡散面11a上の光拡散層12aの形状を、透明ロッド9aの両端面から遠くなるに従って光拡散層12aの面積が大きくなるような形状とすることにより、上記実施の形態1と同様の効果を有するとともに、それに加え、光強度が大きな光プリントヘッドを得ることができるため、印画時間が短く、高速印画が可能な光プリントヘッドを得ることができる。
【0046】
実施の形態3.
上記実施の形態1では、透明ロッド9の光拡散面11を含む部分Aの副走査方向の幅が均一である場合について説明したが、本実施の形態3では、前記光源ユニットから遠くなるに従い、前記A部の幅を小さくする場合について説明する。
【0047】
図11は、本実施の形態3における光プリントヘッドの透明ロッドの構成を示す斜視図である。図12は、同透明ロッドの光拡散面を含む部分Aの上断面図である。
図11に示すように、本実施の形態3における透明ロッド9bの形状は、前記光源ユニット7から遠くなるに従い、前記透明ロッド9bのA部の断面幅が小さくなるように構成されている。例えば図12に示すように、前記透明ロッド9bのA部を上面から見ると、テーパ角αを持った先細り形状になっている。
【0048】
以下に動作について説明する。
LED8a、8b、8cの点灯動作及び感光記録媒体2に対する露光動作は、上記実施の形態1に同じであるため、ここでは説明を省略する。ここでは透明ロッド9b内の光の挙動について説明する。透明ロッド9b内へ入射した光の主走査方向の挙動は、前記透明ロッド9b内の主走査方向断面方向については、図4と同様の挙動を示し、前記透明ロッド9bとカバー10との間の空気層の界面に達した光は全て全反射し、透明ロッド9b内を光源ユニット7とは反対方向に伝播していき、主走査方向に行き渡る。
【0049】
透明ロッド9b内に入射した光の内、副走査方向へ拡がる光の挙動を、図12に基づいて説明する。
前記副走査方向へ拡がる光の内、前記透明ロッド9bとカバー10との間の空気層の界面に達し、かつ、カバー10との界面において入射角が臨界角θc以上であれば、全反射を繰り返し、透明ロッド9b内を主走査方向へ伝播する。ここで、透明ロッド9bのA部の副走査方向形状は、テーパ角αを持った主走査方向へ先細りしている形状であるため、前記全反射した光のn回目の入射における入射角θnは、最初の入射角θoとすると、
θn=θo−nα ‥‥(3)
となり、θn>θcを満たす光は全反射し、それ以外の光はカバー10により反射されて、再び透明ロッド9b内へ戻される。前記主走査方向へ伝播する光は、反射、全反射を繰り返した後、最終的に光拡散層12bに当たり拡散される。前記拡散された光は、上記実施の形態1と同様の挙動を示し、光射出面13bより射出される。
その他の構成、動作については、上記実施の形態1と同様のため、説明は省略する。
【0050】
以上のように、光源ユニット7から遠くなるに従い、透明ロッド9bの光拡散面11bを有するA部の幅方向断面積を小さくすることにより、光源ユニット7から遠い位置においても、透明ロッド9b内の光の光束(密度)が増加するため、光射出面13bより射出される光強度を増加することができ、光強度が大きくかつ主走査方向の光強度均一性がより優れた光プリントヘッドを得ることが可能である。その結果、濃度むらの無い、より高画質な印画像を得ることができる。
【0051】
実施の形態4.
上記実施の形態3では、透明ロッドの片側端面に光源ユニットを設けた場合について説明したが、本実施の形態4では、透明ロッドの両端面に光源ユニットを設ける場合について説明する。
【0052】
図13は、本実施の形態4における光プリントヘッドの透明ロッドの構成を示す斜視図である。
【0053】
図13に示すように、本実施の形態4における透明ロッド9cの形状を、光拡散面11cを含むA部の副走査方向の幅が、両端面で最大、かつ、中央部で最小となるように形成する。また、光拡散面11c上の光拡散層12cの形状を、透明ロッド9cの両端面から遠くなるに従って、その面積が大きくなるような形状とし、前記光拡散層12cの面積が透明ロッド9cの中央部で最大となるような形状にする。そして、図13に示すような透明ロッド9cの両端面16−1c、16−2cに図示しない光源ユニット7を設ける。これにより、光強度を強くすることができるとともに、前記透明ロッド9cにおける各位置で、光射出面13cから射出する光を概略均一とできる。
その他の構成、動作については、上記実施の形態3と同様のため、説明は省略する。
【0054】
したがって、前記透明ロッド9cの両端面16−1c、16−2cに光源ユニット7を設け、透明ロッド9cの形状を、光拡散面11cを含むA部の副走査方向の幅が、両端面で最大、かつ、中央部で最小となるような形状とし、光拡散面11c上の光拡散層12cの形状を、透明ロッド9cの両端面から遠くなるに従って光拡散層12cの面積が大きくなるような形状とすることにより、上記実施の形態3と同様の効果を有するとともに、それに加え、より光強度を大きくすることができ、印画時間が短く、高速印画が可能な光プリントヘッドを得ることができる。
【0055】
実施の形態5.
上記実施の形態1では、透明ロッド9の光拡散面11を含む部分Aの厚さが均一である場合について説明したが、本実施の形態5では、前記光源ユニットから遠くなるに従い、前記A部の厚さを薄くする場合について説明する。
【0056】
図14は、本実施の形態5における光プリントヘッドの透明ロッドの構成を示す斜視図である。図15は、カバーで覆われた状態の同透明ロッドの主走査方向断面図である。
【0057】
図14に示すように、本実施の形態5における透明ロッド9dの形状を、前記光源ユニット7から遠くなるに従い、前記透明ロッド9dのA部の厚さが薄くなるように構成する。例えば図15に示すように、前記透明ロッド9dのA部を主走査方向断面で見ると、光源ユニット7から遠くなるほど厚さが薄くなる形状となっている。これにより、透明ロッド9dは、実施形態3に示す透明ロッド9bと同様に、光源ユニット7から遠くなるに従い、光拡散面11dを有するA部の厚み方向の断面積が小さくなっているため、光源ユニット7から遠い位置においても、透明ロッド9d内の光の光束(密度)が増加することになる。また、上記実施の形態1においては、光拡散層12dに直接当たらなかった光も、本実施の形態5における光プリントヘッドでは、図15の破線で示すように、光源ユニット7から遠い位置においても直接光拡散層12dに当たることになる。これにより、上記実施の形態1ではカバーに反射していた光が、本実施の形態5ではよりロスの少ない光拡散層12dで拡散されるため、上記実施の形態1と比較してロスが少なくなる。
その他の構成、動作については、上記実施の形態1と同様のため、説明は省略する。
【0058】
したがって、透明ロッド9dの形状を、前記光源ユニット7から遠くなるに従い、前記透明ロッド9dのA部の厚さ方向断面積を小さくすることにより、光源ユニット7から遠い位置においても、透明ロッド9d内の光の光束(密度)が増加するため、光射出面13dより射出される光強度を増加することができ、光強度が大きくかつ主走査方向の光強度均一性がより優れた光プリントヘッドを得ることが可能である。その結果、濃度むらの無い、より高画質な印画像を得ることができる。
【0059】
実施の形態6.
上記実施の形態5では、透明ロッドの片側側面に光源ユニットを設けた場合について説明したが、本実施の形態6では、透明ロッドの両端面に光源ユニットを設ける場合について説明する。
【0060】
図16は、本実施の形態6における光プリントヘッドの透明ロッドの構成を示す斜視図である。
【0061】
図16に示すように、本実施の形態6における透明ロッド9eの形状を、光拡散面11eを含むA部の厚さが、両端面で最大、かつ、中央部で最小となるように形成する。また、光拡散面11e上の光拡散層12eの形状を、透明ロッド9eの両端面から遠くなるに従って、その面積が大きくなるような形状とし、前記光拡散層12eの面積が透明ロッド9eの中央部で最大となるような形状にする。そして、図16に示すような透明ロッド9eの両端面16−1e、16−2eに図示しない光源ユニット7を設ける。これにより、光強度を強くすることができるとともに、前記透明ロッド9eにおける各位置で、光射出面13eから射出する光を概略均一とできる。
その他の構成、動作については、上記実施の形態5と同様のため、説明は省略する。
【0062】
したがって、前記透明ロッド9eの両端面16−1e、16−2eに光源ユニット7を設け、本実施の形態6における透明ロッド9eの形状を、光拡散面11eを含むA部の厚さが、両端面で最大、かつ、中央部で最小となるように形成し、光拡散面11e上の光拡散層12eの形状を、透明ロッド9eの両端面から遠くなるに従って、その面積が大きくなるような形状とし、前記光拡散層12eの面積が透明ロッド9eの中央部で最大となるような形状とすることにより、上記実施の形態5と同様の効果を有するとともに、それに加え、より光強度を大きくすることができ、印画時間が短く、高速印画が可能な光プリントヘッドを得ることができる。
【0063】
実施の形態7.
上記実施の形態1では、透明ロッド9の光拡散面11を含む部分Aの副走査方向の幅、厚さの両方が均一である場合について説明したが、本実施の形態7では、前記光源ユニットから遠くなるに従い、前記A部の幅を小さくし、厚さを薄くする場合について説明する。
【0064】
図17は、本実施の形態7における光プリントヘッドの透明ロッドの構成を示す斜視図である。図18は、透明ロッド9fの端面16−2f側から見た側面図である。
【0065】
図17に示すように、本実施の形態7における透明ロッド9fの形状を、前記光源ユニット7から遠くなるに従い、前記透明ロッド9fのA部の副走査方向幅が小さくなるように、かつ、前記透明ロッド9fのA部の厚さが薄くなるように構成する。これにより、透明ロッド9fは、実施形態3及び5に示す透明ロッド以上に、光源ユニット7から遠くなるに従い、光拡散面11fを有するA部の幅方向及び厚み方向の両方向において断面積が小さくなっているため、光源ユニット7から遠い位置においても、透明ロッド9f内の光の光束(密度)が増加することになる。
その他の構成、動作については、上記実施の形態1と同様のため、説明は省略する。
【0066】
したがって、透明ロッド9fの形状を、前記光源ユニット7から遠くなるに従い、前記透明ロッド9fのA部の幅方向及び厚み方向の両方向において断面積を小さくすることにより、光源ユニット7から遠い位置においても、透明ロッド9f内の光の光束(密度)が増加するため、光射出面13fより射出される光強度を増加することができ、光強度が大きくかつ主走査方向の光強度均一性がより優れた光プリントヘッドを得ることが可能である。その結果、濃度むらの無い、より高画質な印画像を得ることができる。
【0067】
実施の形態8.
上記実施の形態7では、透明ロッドの片側側面に光源ユニットを設けた場合について説明したが、本実施の形態8では、透明ロッドの両端面に光源ユニットを設ける場合について説明する。
【0068】
図19は、本実施の形態8における光プリントヘッドの透明ロッドの構成を示す斜視図である。
【0069】
図19に示すように、本実施の形態8における透明ロッド9gの形状を、光拡散面11gを含むA部の副走査方向の幅形状が両端面16−1g、16−2gで最大、かつ、中央部で最小となり、さらに、光拡散面11gを含むA部の厚みが、両端面16−1g、16−2gで最大、かつ、中央部で最小となるように形成する。また、光拡散面11g上の光拡散層12gの形状を、透明ロッド9gの両端面から遠くなるに従ってその面積が大きくなるような形状とし、前記光拡散層12gの面積が透明ロッド9gの中央部で最大となるような形状にする。そして、図19に示すような透明ロッド9gの両端面16−1g、16−2gに図示しない光源ユニット7を設ける。これにより、光強度を強くすることができるとともに、前記透明ロッド9gにおける各位置で、光射出面13gから射出する光を概略均一とできる。
その他の構成、動作については、上記実施の形態7と同様のため、説明は省略する。
【0070】
したがって、前記透明ロッド9gの両端面16−1g、16−2gに光源ユニット7を設け、本実施の形態8における透明ロッド9gの形状を、光拡散面11gを含むA部の副走査方向の幅形状が両端面16−1g、16−2gで最大、かつ、中央部で最小となり、さらに、光拡散面11gを含むA部の厚みが、両端面16−1g、16−2gで最大、かつ、中央部で最小となるように形成し、光拡散面11g上の光拡散層12gの形状を、透明ロッド9gの両端面から遠くなるに従ってその面積が大きくなるような形状とし、前記光拡散層12gの面積が透明ロッド9gの中央部で最大となるような形状とすることにより、上記実施の形態7と同様の効果を有するとともに、それに加え、より光強度を大きくすることができ、印画時間が短く、高速印画が可能な光プリントヘッドを得ることができる。
【0071】
実施の形態9.
上記実施の形態1では、透明ロッド9の光射出面13を含む部分Bの幅が均一である場合について説明したが、本実施の形態9では、前記光源ユニットから遠くなるに従い、前記B部の幅を大きくする場合について説明する。
【0072】
図20は、本実施の形態9における光プリントヘッドの透明ロッドの構成を示す斜視図である。図21は、カバーで覆われた状態の同透明ロッドの光射出面13h側から見た構成図である。
【0073】
図20、図21に示すように、本実施の形態9における透明ロッド9hの形状を、前記光源ユニット7から遠くなるに従い、前記透明ロッド9hのB部の幅が広くなるように、すなわち、前記光射出面13hの面積幅が広くなるように構成する。これにより、前記光源ユニット7から遠くなる位置においても、前記光射出面13hから射出される光束は比較的多くなる。
その他の構成、動作については、上記実施の形態1と同様のため、説明は省略する。
【0074】
したがって、透明ロッド9hの形状を、前記光源ユニット7から遠くなるに従い、前記光射出面13hの面積幅が広くなるように構成することにより、前記光源ユニット7から遠くなる位置においても、前記光射出面13hから射出される光束は比較的多くなるため、前記透明ロッド9hから射出される主走査方向の光量の差を小さくすることができ、均一な濃度の画像が形成できる光プリントヘッドを得ることができる。
【0075】
実施の形態10.
上記実施の形態9では、透明ロッドの片側側面に光源ユニットを設けた場合について説明したが、本実施の形態10では、透明ロッドの両端面に光源ユニットを設ける場合について説明する。
【0076】
図22は、本実施の形態10における光プリントヘッドの透明ロッドの構成を示す斜視図である。
【0077】
図22に示すように、本実施の形態10における透明ロッド9iの形状を、光射出面13iを含むB部の副走査方向の幅が、両端面で最小、かつ、中央部で最大となるように形成する。また、光射出面11i上の光拡散層12iの形状を、透明ロッド9iの両端面から遠くなるに従って、その面積が大きくなるような形状とし、前記光拡散層12iの面積が透明ロッド9iの中央部で最大となるような形状にする。そして、図22に示すような透明ロッド9iの両端面16−1i、16−2iに図示しない光源ユニット7を設ける。これにより、光強度を強くすることができるとともに、前記透明ロッド9iにおける各位置で、光射出面13iから射出する光を概略均一とできる。
その他の構成、動作については、上記実施の形態7と同様のため、説明は省略する。
【0078】
したがって、前記透明ロッド9iの両端面16−1i、16−2iに光源ユニット7を設け、本実施の形態10における透明ロッド9iの形状を、光射出面13iを含むB部の副走査方向の幅が、両端面で最小、かつ、中央部で最大となるように形成し、光射出面11i上の光拡散層12iの形状を、透明ロッド9iの両端面から遠くなるに従って、その面積が大きくなるような形状とし、前記光拡散層12iの面積が透明ロッド9iの中央部で最大となるような形状とすることにより、上記実施の形態9と同様の効果を有するとともに、それに加え、より光強度を大きくすることができ、印画時間が短く、高速印画が可能な光プリントヘッドを得ることができる。
【0079】
実施の形態11.
上記実施の形態1では、透明ロッド9の光拡散面11を含む部分Aの副走査方向の幅、厚さの両方が均一であり、透明ロッド9の光射出面13を含む部分Bの幅が均一である場合について説明したが、本実施の形態11では、前記光源ユニットから遠くなるに従い、前記A部の幅を小さくし、厚さを薄くし、前記B部の幅を大きくする場合について説明する。
【0080】
図23は、本実施の形態11における光プリントヘッドの透明ロッドの構成を示す斜視図である。
【0081】
図23に示すように、本実施の形態11における透明ロッド9jの形状を、前記光源ユニット7から遠くなるに従い、前記透明ロッド9jのA部の副走査方向幅が小さくなるように、かつ、前記透明ロッド9jのA部の厚さが薄くなるように構成する。これにより、透明ロッド9jは、実施形態7に示す透明ロッドと同様に、光源ユニット7から遠くなるに従い、光拡散面11jを有するA部の幅方向及び厚み方向の両方向において断面積が小さくなっているため、光源ユニット7から遠い位置においても、透明ロッド9j内の光の光束(密度)が増加する。また、本実施の形態11における透明ロッド9jの形状を、前記光源ユニット7から遠くなるに従い、前記光射出面13jの面積幅が広くなるように構成する。これにより、前記光源ユニット7から遠くなる位置においても、前記光射出面13jから射出される光束は比較的多くなる。
その他の構成、動作については、上記実施の形態1と同様のため、説明は省略する。
【0082】
したがって、透明ロッド9jの形状を、前記光源ユニット7から遠くなるに従い、前記透明ロッド9jのA部の副走査方向幅が小さくなるように、かつ、前記透明ロッド9jのA部の厚さが薄くなるように構成し、また、前記光射出面13jの面積幅が広くなるように構成することにより、光源ユニット7から遠い位置においても、透明ロッド9j内の光の光束(密度)が増加し、また、前記光射出面13jから射出される光束は比較的多くなるため、光射出面13jより射出される光強度を増加することができ、また、前記透明ロッド9jから射出される主走査方向の光量の差を小さくすることができ、光強度が大きくかつ主走査方向の光強度均一性がより優れた光プリントヘッドを得ることが可能である。その結果、濃度むらの無い、より高画質な印画像を得ることができる。
【0083】
本実施の形態11では、透明ロッド9jの形状を、前記光源ユニット7から遠くなるに従い、前記透明ロッド9jのA部の副走査方向幅が小さくなるように、かつ、前記透明ロッド9jのA部の厚さが薄くなるように構成する場合について説明したが、前記A部の幅方向の断面積、または厚み方向の断面積のどちらか一方が、光源ユニット7から遠くなるに従い、小さくなるように構成されていても同様の効果が得られる。
【0084】
実施の形態12.
上記実施の形態11では、透明ロッドの片側側面に光源ユニットを設けた場合について説明したが、本実施の形態12では、透明ロッドの両端面に光源ユニットを設ける場合について説明する。
【0085】
図24は、本実施の形態12における光プリントヘッドの透明ロッドの構成を示す斜視図である。
【0086】
図24に示すように、本実施の形態12における透明ロッド9kの形状を、光拡散面11kを含むA部の副走査方向の幅形状が両端面16−1k、16−2kで最大、かつ、中央部で最小となり、さらに、光拡散面11kを含むA部の厚みが、両端面16−1k、16−2kで最大、かつ、中央部で最小となるように形成する。また、透明ロッド9kの形状を、光射出面13kを含むB部の副走査方向の幅が、両端面で最小、かつ、中央部で最大となるように形成する。そして、光拡散面11k上の光拡散層12kの形状を、透明ロッド9kの両端面から遠くなるに従ってその面積が大きくなるような形状とし、前記光拡散層12kの面積が透明ロッド9kの中央部で最大となるような形状にする。そして、図24に示すような透明ロッド9kの両端面16−1k、16−2kに図示しない光源ユニット7を設ける。これにより、光強度を強くすることができるとともに、前記透明ロッド9kにおける各位置で、光射出面13kから射出する光を概略均一とできる。
その他の構成、動作については、上記実施の形態11と同様のため、説明は省略する。
【0087】
したがって、前記透明ロッド9kの両端面16−1k、16−2kに光源ユニット7を設け、透明ロッド9kの形状を、光拡散面11kを含むA部の副走査方向の幅形状が両端面16−1k、16−2kで最大、かつ、中央部で最小となり、さらに、光拡散面11kを含むA部の厚みが、両端面16−1k、16−2kで最大、かつ、中央部で最小となるように形成し、また、透明ロッド9kの形状を、光射出面13kを含むB部の副走査方向の幅が、両端面で最小、かつ、中央部で最大となるように形成し、そして、光拡散面11k上の光拡散層12kの形状を、透明ロッド9kの両端面から遠くなるに従ってその面積が大きくなるような形状とし、前記光拡散層12kの面積が透明ロッド9kの中央部で最大となるような形状にすることにより、上記実施の形態11と同様の効果を有するとともに、それに加え、より光強度を大きくすることができ、印画時間が短く、高速印画が可能な光プリントヘッドを得ることができる。
【0088】
本実施の形態12では、前記透明ロッド9kの両端面16−1k、16−2kに光源ユニット7を設け、透明ロッド9kの形状を、光拡散面11kを含むA部の副走査方向の幅形状が両端面16−1k、16−2kで最大、かつ、中央部で最小となり、さらに、光拡散面11kを含むA部の厚みが、両端面16−1k、16−2kで最大、かつ、中央部で最小となるように形成する場合について説明したが、前記A部の幅方向の断面積、または厚み方向の断面積のどちらか一方が、光源ユニット7から遠くなるに従い、小さくなるように構成されていても同様の効果が得られる。
【0089】
【発明の効果】
以上のように、この発明の光プリントヘッドによれば、画像情報に応じて開閉するシャッターと、主走査方向を長手方向とする透明な導光体と、前記導光体の長手方向端部に設けられた光源と、前記導光体を覆うカバーとを備えると共に、前記導光体の断面形状を凸型に形成し、前記凸型断面の長辺側の導光体表面に光拡散領域を形成して光拡散面とし、前記凸型断面の短辺側の導光体表面を光射出面とすることにより、小型、安価かつ主走査方向の各位置での露光量差が少なく、均一な濃度の画像が形成できる光プリントヘッドを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施の形態1における光プリントヘッドの構成を示す分解図
【図2】 光プリントヘッドの透明ロッド部の構成を示す斜視図
【図3】 光プリントヘッドの側面断面図
【図4】 光プリントヘッドの光源ユニット7と透明ロッド9の部分の主走査方向断面における光の挙動を示す説明図
【図5】 光プリントヘッドの透明ロッド9の副走査方向断面における光の挙動を示す説明図
【図6】 本実施の形態1における光プリントヘッドと従来の光プリントヘッドの、主走査方向の光強度測定実験の結果をグラフ化した説明図
【図7】 白黒液晶シャッター1の開口素子1aに入射する光の挙動を示す説明図
【図8】 光拡散層12の他の例を示す説明図
【図9】 実施の形態2における光プリントヘッドの光源ユニットと透明ロッドの主走査方向断面図
【図10】 光プリントヘッドの透明ロッドの構成を示す斜視図
【図11】 実施の形態3における光プリントヘッドの透明ロッドの構成を示す斜視図
【図12】 透明ロッドの光拡散面を含む部分Aの上断面図
【図13】 実施の形態4における光プリントヘッドの透明ロッドの構成を示す斜視図
【図14】 実施の形態5における光プリントヘッドの透明ロッドの構成を示す斜視図
【図15】 カバーで覆われた状態の透明ロッドの主走査方向断面図
【図16】 実施の形態6における光プリントヘッドの透明ロッドの構成を示す斜視図
【図17】 実施の形態7における光プリントヘッドの透明ロッドの構成を示す斜視図
【図18】 透明ロッド9fの端面16−2f側から見た側面図
【図19】 実施の形態8における光プリントヘッドの透明ロッドの構成を示す斜視図
【図20】 実施の形態9における光プリントヘッドの透明ロッドの構成を示す斜視図
【図21】 カバーで覆われた状態の透明ロッドの光射出面13h側から見た構成図
【図22】 実施の形態10における光プリントヘッドの透明ロッドの構成を示す斜視図
【図23】 実施の形態11における光プリントヘッドの透明ロッドの構成を示す斜視図
【図24】 実施の形態12における光プリントヘッドの透明ロッドの構成を示す斜視図
【図25】 従来の光プリントヘッドの構成を示す説明図
【図26】 従来の光プリントヘッドの構成を示す説明図
【図27】 従来の光プリントヘッドの構成を示す斜視図
【符号の説明】
1 白黒液晶シャッター
1a 開口素子
1b ドライバIC
2 感光記録媒体
7 光源ユニット
8a 赤色LED
8b 緑色LED
8c 青色LED
9、9a〜9k 透明ロッド
10、10a、10b、10d、10h カバー
11、11a〜11k 光拡散面
12、12a〜12k 光拡散層
13、13a〜13k 光放出面
14 集束性レンズアレイ
15 筐体
16−1、16−1a〜16−1k、16−2、16−2a〜16−2k 透明ロッド端面[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical print head using a shutter for recording an image on a photosensitive recording medium by exposure / non-exposure.
[0002]
[Prior art]
For example, FIG. 25 and FIG. 26 are explanatory views showing the configuration of a conventional optical print head disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 8-300731. FIG. 25 is an explanatory view of the conventional optical print head viewed from the side, and FIG. 26 is an explanatory view of the conventional optical print head viewed from above. This conventional optical print head surrounds a light source lamp 101 having a wide exposure amount in the visible light region and the periphery thereof, and a slit 103 for passing only necessary exposure light toward an off-axis parabolic mirror 102, and the periphery thereof. Is formed of a cylindrical rotating color filter 104 located at the center. The rotating color filter 104 includes a red color filter 104r that transmits red light, a green color filter 104g that transmits green light, and a blue color filter that transmits blue light (not shown), and the periphery of the light source lamp 101 and the slit 103 is driven by a motor or the like. It is configured to rotate.
[0003]
The off-axis parabolic mirror 102 creates parallel light in the vertical and horizontal directions, the plane reflecting mirror 105 has a vertical incident angle to the monochrome liquid crystal shutter array 106, and the incident light quantity in the main scanning direction to the monochrome liquid crystal shutter array 106 is It is adjusted to be roughly uniform. Here, as the liquid crystal cell of the monochrome liquid crystal shutter array 106, a super twisted nematic type, a twist angle of 240 °, and a cell gap of 5 μm are used. The light that has passed through the monochrome liquid crystal shutter array 106 that is opened and closed according to the image data passes through a prism or diffraction grating that changes the emission angle for each color, which is not shown in the figure, but reaches the condenser lens 107 and is collected. The light is imaged on the photosensitive recording medium 108.
[0004]
However, the conventional optical print head disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 8-300731 generates parallel light by the off-axis parabolic mirror 102 and reflects the parallel light by the plane reflecting mirror 105. Therefore, there is a problem that the optical system becomes large and the optical print head becomes inevitably large. In addition, since the light from the light source lamp 101 is converted into red, green, and blue light by the rotating color filter 104, a rotating unit for the rotating color filter 104 is required, which increases the size and cost of the apparatus. there were.
[0005]
In order to solve the above problems, for example, an optical print head disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-256869 has been proposed. FIG. 27 is a perspective view showing the configuration of a conventional optical print head disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 7-2566928. In FIG. 27, white light from the halogen lamp point light source 201 is separated into red, green, and blue light by the color liquid crystal shutter 202 and is continuously irradiated onto the end face of the acrylic rod 203 at different times. The acrylic rod 203 is covered with a reflective foil deposited with aluminum or the like except for the light exit surface, and has a function of efficiently converting light incident from the end surface of the rod into linear light. Accordingly, the black and white liquid crystal shutter array 205 is continuously irradiated with red, green, and blue linear light at different times.
[0006]
At this time, there are three pixel columns corresponding to red, green, and blue in the monochrome liquid crystal shutter array 205, but each is driven so that only designated color light can be transmitted. For example, when red linear light is irradiated, only one pixel column corresponding to red can be transmitted, and the other two pixel columns are kept in a dark state. The red, green, and blue linear lights modulated by the monochrome liquid crystal shutter array 205 are imaged on the photosensitive recording medium 206 by the converging lens array 204. At this time, the photosensitive recording medium 206 is moved relative to the black-and-white liquid crystal shutter array 205, so that the red, green, and blue linear lights are sequentially exposed at the same place on the photosensitive recording medium 206. No recorded image is obtained.
[0007]
According to the conventional optical print head disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-256828, the red light is placed between the halogen lamp point light source 201 and the acrylic rod 203 that converts the point light source into linear light. A small color liquid crystal shutter 202 with green and blue filters attached, and a halogen lamp point for forming a line image formed on the converging lens array 204 on a photosensitive recording medium 206. It is possible to reduce the size and cost of an optical system that emits color light from the light source 201 onto the photosensitive recording medium 206.
[0008]
However, the conventional optical print head disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-256928 has a problem that the exposure amount difference of each pixel in the main scanning direction is large. That is, there is a problem that the closer to the halogen lamp point light source 201, the higher the light intensity, and the larger the exposure amount, and the farther the light intensity is weak, the lower the exposure amount, so that the difference is too large. In addition, since the light emitted from the acrylic rod 203 is diffused, the light incident on the black and white liquid crystal shutter array 205 includes a large amount of oblique light components. Further, since the color liquid crystal shutter 202 is used, there is a problem that the optical print head is expensive.
[0009]
[Patent Document 1]
JP-A-8-300731
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 7-256828
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the conventional optical print head has a problem that the apparatus size becomes large when the amount of light transmitted through the liquid crystal shutter is uniform. Further, when the apparatus size is reduced, there is a problem in that the intensity of light incident on the liquid crystal shutter varies, the exposure amount difference in the main scanning direction increases, and an image having a uniform density cannot be obtained. In addition, since a rotating color filter and a color liquid crystal shutter are used for color separation of the light source light, there is a problem that the optical print head is expensive.
[0011]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides an optical print head that is small, inexpensive, has a small difference in exposure amount at each position in the main scanning direction, and can form an image having a uniform density. For the purpose.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
An optical print head according to the present invention includes a shutter that opens and closes according to image information, a transparent light guide whose longitudinal direction is the main scanning direction, a light source provided at a longitudinal end of the light guide, And a cover that covers the light guide, and the light guide has a cross-sectional shape that is convex, and a light diffusion region is formed on the surface of the light guide on the long side of the convex cross-section. The light guide surface on the short side of the convex cross section is the light exit surface.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is an exploded view showing the configuration of the optical print head according to the first embodiment. FIG. 2 is a perspective view showing a configuration of a transparent rod portion of the optical print head. FIG. 3 is a side sectional view of the optical print head, and the direction perpendicular to the paper surface is the main scanning direction.
[0014]
In FIG. 1,
[0015]
In FIG. 2, the
[0016]
In FIG. 2, the
[0017]
Although the optical print head casing is omitted in FIG. 1, as shown in FIG. 3, the monochrome
The optical print head is configured to be movable relative to the
[0018]
Next, the operation will be described.
When the optical print head comes to a predetermined position (printing start position) with respect to the
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the behavior of light in the cross section in the main scanning direction of the
[0019]
First, it demonstrates using FIG. Since the
sinθ 1 = Sinθ 0 / N (1)
Here, if the refractive index n of the
[0020]
Of the light propagating through the
[0021]
Next, the behavior of light incident on the aperture element 1a of the monochrome
[0022]
On the other hand, since the cross-sectional shape of the
[0023]
The red light emitted from the
[0024]
Next, the
[0025]
FIG. 6 is a cross-sectional view of a transparent rod formed into a convex shape, a light diffusion layer is provided on a light diffusion surface having a long side of the convex cross-sectional shape, and a surface facing the light diffusion surface is defined as a light emission surface. It is explanatory drawing which made the result of the light intensity measurement experiment of the main scanning direction of the optical print head in this
[0026]
In the measurement results shown in FIG. 6, the only difference in the experimental conditions is in the transparent rod cross-sectional shape, the length L in the sub-scanning direction of the aperture element 1a of the monochrome
[0027]
As a result of the experiment, the relative variation (variation) based on the average of the light intensity measurement values in the main scanning direction in the conventional optical print head having a square cross section of the transparent rod is about 19%, and the cross section of the transparent rod is also convex. The optical print head according to the first embodiment formed in the mold is about 7%, and the optical print head according to the first embodiment in which the transparent rod has a convex sectional shape has a light intensity in the main scanning direction. It can be seen that the uniformity is excellent. Further, regarding the light intensity, the optical print head according to the first embodiment in which the transparent rod cross-sectional shape is convex with respect to the average light intensity in the main scanning direction of the conventional optical print head having a square transparent rod cross-sectional shape. As a result, the average light intensity in the main scanning direction was about 33% higher.
[0028]
Here, the relationship between the sub scanning direction length L of the aperture element 1a of the monochrome
t> (W−L) / 2 tan θc (2)
FIG. 7 is an explanatory diagram showing the behavior of light incident on the aperture element 1 a of the monochrome
[0029]
As described above, the cross-sectional shape of the
[0030]
Further, the
[0031]
Further, since a color LED lamp is used without using a relatively expensive color liquid crystal shutter, a further inexpensive optical print head can be obtained.
[0032]
Moreover, the cross-sectional shape of the
[0033]
In the first embodiment, the
[0034]
Further, in the first embodiment, the optical print head is configured to move relative to the
[0035]
In the first embodiment, an example in which an LED is used as a light source has been described. However, the present invention is not limited to this, and the same effect can be obtained by using, for example, an EL (Electro Luminescence) light emitting element. The same applies to the following embodiments.
[0036]
In the first embodiment, an example in which a red LED, a green LED, and a blue LED are used as a light source and a black and white liquid crystal shutter is used as a liquid crystal shutter is shown. The same effect can be obtained even if a color liquid crystal shutter is used as the liquid crystal shutter. The same applies to the following embodiments.
[0037]
In the first embodiment, an example in which a monochrome liquid crystal shutter is used in which one row (one color) of pixels is arranged in the main scanning direction is shown. For example, a conventional example (Japanese Patent Laid-Open No. 7-256828) is shown. The same effect can be obtained even when a pixel having three rows (three colors) of pixels similar to that in Japanese Patent Publication No. 1) is obtained, and an optical print head capable of printing at higher speed can be obtained. The same applies to the following embodiments.
[0038]
In the first embodiment, an example in which a converging lens array that collects light transmitted from a monochrome liquid crystal shutter is used has been described. For example, the distance between the monochrome liquid crystal shutter array and the photosensitive recording medium is shortened. By doing so, it is possible to prevent the light from diffusing and to eliminate the focusing lens array. The same applies to the following embodiments.
[0039]
Moreover, in this
[0040]
In the first embodiment, the monochrome
[0041]
In the first embodiment, the case where the surfaces other than the light diffusion surface and the light emission surface of the
[0042]
In the first embodiment, the case where the light source unit is provided on one end face of the
[0043]
FIG. 9 is a cross-sectional view in the main scanning direction of the light source unit and the transparent rod of the optical print head in the second embodiment, and the direction perpendicular to the paper surface is the sub-scanning direction. FIG. 10 is a perspective view showing a configuration of a transparent rod of the optical print head.
[0044]
As shown in FIG. 9, the
Since other configurations and operations are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.
[0045]
Therefore, the
[0046]
Embodiment 3 FIG.
In the first embodiment, the case where the width in the sub-scanning direction of the portion A including the
[0047]
FIG. 11 is a perspective view showing the configuration of the transparent rod of the optical print head according to the third embodiment. FIG. 12 is a top sectional view of a portion A including the light diffusion surface of the transparent rod.
As shown in FIG. 11, the shape of the
[0048]
The operation will be described below.
Since the lighting operation of the
[0049]
The behavior of light that spreads in the sub-scanning direction among the light incident on the
If the light spreading in the sub-scanning direction reaches the interface of the air layer between the
θn = θo−nα (3)
Thus, the light satisfying θn> θc is totally reflected, and the other light is reflected by the
Since other configurations and operations are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.
[0050]
As described above, as the distance from the
[0051]
Embodiment 4 FIG.
In the third embodiment, the case where the light source unit is provided on one end face of the transparent rod has been described. In the fourth embodiment, the case where the light source unit is provided on both end faces of the transparent rod will be described.
[0052]
FIG. 13 is a perspective view showing the configuration of the transparent rod of the optical print head according to the fourth embodiment.
[0053]
As shown in FIG. 13, the shape of the transparent rod 9c in the fourth embodiment is such that the width in the sub-scanning direction of the A portion including the light diffusion surface 11c is maximum at both end surfaces and minimum at the center portion. To form. Further, the shape of the
Other configurations and operations are the same as those in the third embodiment, and a description thereof will be omitted.
[0054]
Accordingly, the
[0055]
Embodiment 5 FIG.
In the first embodiment, the case where the thickness of the portion A including the
[0056]
FIG. 14 is a perspective view showing the configuration of the transparent rod of the optical print head in the fifth embodiment. FIG. 15 is a cross-sectional view in the main scanning direction of the transparent rod covered with a cover.
[0057]
As shown in FIG. 14, the shape of the
Since other configurations and operations are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.
[0058]
Accordingly, as the shape of the
[0059]
Embodiment 6 FIG.
Although the case where the light source unit is provided on one side surface of the transparent rod has been described in the fifth embodiment, the case where the light source unit is provided on both end surfaces of the transparent rod will be described in the sixth embodiment.
[0060]
FIG. 16 is a perspective view showing the configuration of the transparent rod of the optical print head according to the sixth embodiment.
[0061]
As shown in FIG. 16, the shape of the
Other configurations and operations are the same as those in the fifth embodiment, and a description thereof will be omitted.
[0062]
Therefore, the
[0063]
In the first embodiment, the case where both the width and the thickness in the sub-scanning direction of the portion A including the
[0064]
FIG. 17 is a perspective view showing the configuration of the transparent rod of the optical print head according to the seventh embodiment. FIG. 18 is a side view of the transparent rod 9f as viewed from the end face 16-2f side.
[0065]
As shown in FIG. 17, the shape of the transparent rod 9f in the seventh embodiment is such that the width in the sub-scanning direction of the portion A of the transparent rod 9f decreases as the distance from the
Since other configurations and operations are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.
[0066]
Therefore, as the shape of the transparent rod 9f becomes farther from the
[0067]
Although the case where the light source unit is provided on one side surface of the transparent rod has been described in the seventh embodiment, the case where the light source unit is provided on both end faces of the transparent rod will be described in the eighth embodiment.
[0068]
FIG. 19 is a perspective view showing the configuration of the transparent rod of the optical print head according to the eighth embodiment.
[0069]
As shown in FIG. 19, the shape of the transparent rod 9g in the eighth embodiment is such that the width shape in the sub-scanning direction of the A part including the
Other configurations and operations are the same as those in the seventh embodiment, and a description thereof will be omitted.
[0070]
Therefore, the
[0071]
In the first embodiment, the case where the width of the portion B including the
[0072]
FIG. 20 is a perspective view showing the configuration of the transparent rod of the optical print head according to the ninth embodiment. FIG. 21 is a configuration diagram of the transparent rod in a state covered with a cover as viewed from the
[0073]
As shown in FIGS. 20 and 21, the shape of the transparent rod 9h in the ninth embodiment is set so that the width of the B portion of the transparent rod 9h increases as the distance from the
Since other configurations and operations are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.
[0074]
Accordingly, the shape of the transparent rod 9h is configured such that the area width of the
[0075]
In the ninth embodiment, the case where the light source unit is provided on one side surface of the transparent rod has been described. In the
[0076]
FIG. 22 is a perspective view showing the configuration of the transparent rod of the optical print head according to the tenth embodiment.
[0077]
As shown in FIG. 22, the shape of the transparent rod 9i in the tenth embodiment is such that the width in the sub-scanning direction of the portion B including the light exit surface 13i is the minimum at both end surfaces and the maximum at the center portion. To form. In addition, the shape of the
Other configurations and operations are the same as those in the seventh embodiment, and a description thereof will be omitted.
[0078]
Therefore, the
[0079]
In the first embodiment, the width and thickness of the portion A including the
[0080]
FIG. 23 is a perspective view showing the configuration of the transparent rod of the optical print head according to the eleventh embodiment.
[0081]
As shown in FIG. 23, the shape of the transparent rod 9j according to the eleventh embodiment is such that the width in the sub-scanning direction of the portion A of the transparent rod 9j decreases as the distance from the
Since other configurations and operations are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.
[0082]
Accordingly, as the shape of the transparent rod 9j becomes farther from the
[0083]
In the eleventh embodiment, as the shape of the transparent rod 9j becomes farther from the
[0084]
In the eleventh embodiment, the case where the light source unit is provided on one side surface of the transparent rod has been described, but in the
[0085]
FIG. 24 is a perspective view showing the configuration of the transparent rod of the optical print head according to the twelfth embodiment.
[0086]
As shown in FIG. 24, the shape of the
Other configurations and operations are the same as those in the eleventh embodiment, and a description thereof will be omitted.
[0087]
Accordingly, the
[0088]
In the twelfth embodiment, the
[0089]
【The invention's effect】
As described above, according to the optical print head of the present invention, the shutter that opens and closes according to the image information, the transparent light guide whose longitudinal direction is the main scanning direction, and the longitudinal end of the light guide A light source provided and a cover covering the light guide, and the light guide is formed in a convex cross-sectional shape, and a light diffusion region is provided on the light guide surface on the long side of the convex cross-section. By forming a light diffusing surface and using the light guide surface on the short side of the convex cross section as a light emitting surface, it is compact, inexpensive, and has a uniform difference in exposure amount at each position in the main scanning direction. An optical print head capable of forming a density image can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded view showing a configuration of an optical print head according to a first embodiment.
FIG. 2 is a perspective view showing a configuration of a transparent rod portion of an optical print head.
FIG. 3 is a side sectional view of an optical print head.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing light behavior in a cross section in the main scanning direction of the
FIG. 5 is an explanatory view showing the behavior of light in the sub-scanning direction cross section of the
FIG. 6 is an explanatory diagram that graphs the results of a light intensity measurement experiment in the main scanning direction of the optical print head in the first embodiment and a conventional optical print head.
7 is an explanatory diagram showing the behavior of light incident on the aperture element 1a of the black and white
FIG. 8 is an explanatory diagram showing another example of the
9 is a cross-sectional view in the main scanning direction of a light source unit and a transparent rod of an optical print head according to
FIG. 10 is a perspective view showing a configuration of a transparent rod of an optical print head.
FIG. 11 is a perspective view showing a configuration of a transparent rod of an optical print head in a third embodiment.
FIG. 12 is a top sectional view of a portion A including a light diffusing surface of a transparent rod.
FIG. 13 is a perspective view showing a configuration of a transparent rod of an optical print head according to a fourth embodiment.
14 is a perspective view showing a configuration of a transparent rod of an optical print head in a fifth embodiment. FIG.
FIG. 15 is a cross-sectional view in the main scanning direction of the transparent rod covered with a cover.
FIG. 16 is a perspective view showing a configuration of a transparent rod of an optical print head according to a sixth embodiment.
17 is a perspective view showing a configuration of a transparent rod of an optical print head according to a seventh embodiment. FIG.
FIG. 18 is a side view of the transparent rod 9f as viewed from the end face 16-2f side.
FIG. 19 is a perspective view showing a configuration of a transparent rod of an optical print head in an eighth embodiment.
FIG. 20 is a perspective view showing a configuration of a transparent rod of an optical print head according to a ninth embodiment.
FIG. 21 is a structural view of a transparent rod covered with a cover, as viewed from the
22 is a perspective view showing a configuration of a transparent rod of an optical print head according to a tenth embodiment. FIG.
FIG. 23 is a perspective view showing a configuration of a transparent rod of an optical print head in an eleventh embodiment.
24 is a perspective view showing a configuration of a transparent rod of an optical print head in
FIG. 25 is an explanatory diagram showing a configuration of a conventional optical print head.
FIG. 26 is an explanatory diagram showing a configuration of a conventional optical print head.
FIG. 27 is a perspective view showing a configuration of a conventional optical print head.
[Explanation of symbols]
1 Black and white LCD shutter
1a Aperture element
1b Driver IC
2 Photosensitive recording media
7 Light source unit
8a Red LED
8b Green LED
8c Blue LED
9, 9a-9k Transparent rod
10, 10a, 10b, 10d, 10h cover
11, 11a-11k Light diffusing surface
12, 12a-12k Light diffusion layer
13, 13a-13k Light emission surface
14 Focusing lens array
15 housing
16-1, 16-1a to 16-1k, 16-2, 16-2a to 16-2k End surface of transparent rod
Claims (9)
画像情報に応じて光を透過または遮光する開口素子が設けられたシャッターと、
内面が光を反射する反射部材で構成されたカバーと、
断面形状が凸型の透明部材で形成され、この凸型の長辺側の表面を光拡散面とし、短辺側の表面を光射出面として、前記光射出面は前記シャッターの前記開口素子と密接されるとともに、短辺の長さをW、前記シャッターの前記開口素子が短辺に接する長さをL、前記透明部材の臨界角をθ c 、前記凸型の凸部の高さをtとした場合、t>(W−L)/2 tan θ c の関係を満たし、かつ、前記透明部材の内部に入射されて前記光拡散面により拡散された前記光源の光のうち、前記透明部材の内部で全反射されて前記凸部に入射される光と、全反射されなかった光が前記カバーの反射部材により反射された光とを前記凸部で収束させて、前記光射出面から前記シャッターの前記開口素子に射出する導光体と、
を備えた光プリントヘッド。 A light source that emits light;
A shutter provided with an aperture element that transmits or blocks light according to image information;
A cover formed of a reflective member whose inner surface reflects light;
The cross-sectional shape is formed of a convex transparent member, the surface on the long side of the convex is a light diffusion surface, the surface on the short side is a light emission surface, and the light emission surface is the opening element of the shutter. The length of the short side is W, the length of the opening element of the shutter in contact with the short side is L, the critical angle of the transparent member is θ c , and the height of the convex convex portion is t The transparent member among the light of the light source that satisfies the relationship of t> (W−L) / 2 tan θ c and is incident on the inside of the transparent member and diffused by the light diffusion surface. The light that is totally reflected inside and incident on the convex portion and the light that is not totally reflected reflected by the reflecting member of the cover are converged by the convex portion, and the light exit surface A light guide that exits to the aperture element of the shutter;
Optical print head with a.
前記光拡散面を含む領域を、前記光源から遠くなるに従って幅が狭くなるように形成する請求項1または請求項2記載の光プリントヘッド。 The convex section of the light guide, and a region including the light diffusing surface, divided into a region including the light exit surface,
3. The optical print head according to claim 1, wherein the region including the light diffusion surface is formed so as to become narrower as the distance from the light source increases.
前記光拡散面を含む領域を、前記光源から遠くなるに従って厚さが薄くなるように形成する請求項1または請求項2記載の光プリントヘッド。 The convex section of the light guide, and a region including the light diffusing surface, divided into a region including the light exit surface,
Claim 1 or claim 2 optical print head according to form a region including the light diffusing surface, so that the thickness becomes thinner with increasing distance from the light source.
前記光射出面を含む領域を、前記光源から遠くなるに従って幅が広くなるように形成する請求項1または請求項2記載の光プリントヘッド。 The convex section of the light guide, and a region including the light diffusing surface, divided into a region including the light exit surface,
Claim 1 or claim 2 optical print head according to region including the light exit surface is formed such that the width with increasing distance from the light source is widened.
前記導光体の長手方向両端部に光源を有し、
前記導光体の光拡散面を含む領域を、前記導光体両端部で幅が最大となり、前記導光体中央部で幅が最小となるように形成する請求項1または請求項2記載の光プリントヘッド。 The convex section of the light guide, and a region including the light diffusing surface, divided into a region including the light exit surface,
Having light sources at both longitudinal ends of the light guide;
The region including the light diffusing surface of the light guide, wherein the width light guide end portions is maximized, according to claim 1 or claim 2, wherein a width in the light guide central portion is formed so as to minimize Optical print head.
前記導光体の長手方向両端部に光源を有し、
前記導光体の光拡散面を含む領域を、前記導光体両端部で厚さが最大となり、前記導光体中央部で厚さが最小となるように形成する請求項1または請求項2記載の光プリントヘッド。 The convex section of the light guide, and a region including the light diffusing surface, divided into a region including the light exit surface,
Having light sources at both longitudinal ends of the light guide;
Wherein a region containing a light diffusing surface of the light guide body, the thickness of light guide body both end portions is maximized, according to claim 1 or claim 2 thickness in the light guide central portion is formed so as to minimize The optical printhead described.
前記導光体の長手方向両端部に光源を有し、
前記導光体の光射出面を含む領域を、前記導光体両端部で幅が最小となり、前記導光体中央部で幅が最大となるように形成する請求項1または請求項2記載の光プリントヘッド。 The convex section of the light guide, and a region including the light diffusing surface, divided into a region including the light exit surface,
Having light sources at both longitudinal ends of the light guide;
The region including the light emitting surface of the light guide, the width is minimized at the light guide end portions, according to claim 1 or claim 2, wherein a width in the light guide central portion is formed so as to maximize Optical print head.
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