JPH02241763A - 発光素子アレイ並びにこれを用いた光プリンタおよびイメージスキャナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、文字、図形などの２次元で表示される画情報
を光学情報と（、て読取り、該光学情報を電気、信号に
変換して出ツノするイメージスキャナ、および画情報を
示す電気信号を光学情報に変換し１、該光学情報に括づ
いて２次元で表示される画像を結僅する光プリンタ、な
らびにその発光源とし、て用いられる発光素子アレイに
係り、特に、読取り解（１度および書込み分解能を向上
させたイメージスキャナ、光プリンタ、ならびにその発
光源とし、て用いられる発光素−ｙアレイに関するもの
である。

（従来の技術） Ｉｔ技術の光プリンタに関して（Ｊ、たとえばサンヨー
・テクニカル・！／ビ１−ψポリ、−ム１８．１９８１
３年８月号第２号（ＳＡＮＹＯＴＥＣＩＩＮＩＣＡＩＲ
ＥＶＩＦＪ　ＶＯＣｌ２　ＮＯ，２ＡＩＪＧ、１９８６
）第８５頁カラ第９１頁において論じられている。

先プリンタにおいては、感光体である回転ドラムに一様
な電荷を与え、この感光体表面にＬＥＤ先を結像させる
。ＬＥＤ先が当たった部分は電荷が失われるので感光体
表面に静電潜像が形成さね、その後、該静電潜像にトナ
ーを付着よせ、転写器によって記録紙に像を写しとる。

このような従来技術の先プリンタ１ごおいては、画情報
の１ドツトと発光源アレイであるＬ　Ｅ　Ｄの１素子と
が集束性ロッドレンズアレイ（セルフォックレンズ）に
よって１対１に対応付けられているため、書込まれる画
像の分解能は発光源アレイの集積度に依存していた。

一方、原稿等に描かれた画情報に光を照射し、その反射
光の強弱を光センサで読取る装置には、（ｉ）原稿全体
に均一に光を照射し１、その反射光の強弱をマトリック
ス状に配列された多数の光セ：／すで読取る装置、（２
）原稿にスポット光を順次照射し、そのスポット光照射
部分からの反射光の強弱を光センサ゛で読取る装置、の
２つの形態があった。

これらの読取り装置の読取り解像度は、それぞれ前２（
１）の形態の装置にお１．）では読取りセンセの集積度
に、前記（２）の形態の装置においてはスポット光を照
射する発光素Ｉの集積度に依存していた。

（発明が解決１７ようとする課題） Ｊ二を己１．たように、従来技術においては、読取り解
像度および書込み分解能が発光源アレイあるいは光セン
サの集積度に依存していたため、解像度あるいは分解能
を向−卜させるためにはその集積度を向１−させなけれ
ばならなかったい ところが、周知のように、発光源アレイ、先センサ等の
′４１導体装置の集積度を向上させることは８易なこと
ではなく、その向１−の度合にも限界があり、十分な解
像度あるいは分解能がｊｕられる装置を実現することは
囃しかった。

本発明の目的は、以上に述べた問題点を解決し５、読取
り分解能および結像分解能を向上させたイメージスキャ
ナ、先プリンタ、ならびにその発光源として用いられる
発光素子アレイを提供することである。

（課題を解決するだめの手段） 前記の問題点を解決するために、本発明は、発光素ｒア
レイ並びにこわを用いた光プリンタおよびイメージスキ
ャナにおいて、以下のような１段を訝じた点に特徴があ
る。

（１）発光素・子アレイにおいては、ｍ行×ｎ列に配列
された複数の発光素子と、該複数の発光素子からの照射
光の任意の面でのスポット光が、予定の順序にしたがっ
て一列に配列されるように、それそ゛れの発光素子から
の照射光を偏向する偏向手段とを具備し、た。

（２）回転ドラムの表面に一様な電荷を与え、該回転ド
ラムの表面に光を照射して該回転ドラムの表面に静電潜
像を形成し、該静電潜像に基づいた像を記録紙に写し５
とる光プリンタにおいて、回転ドラムの表面に光を照射
する手段として前記（１）の発光素子アレイを用い、該
発光素子アレイを構成する２次元配列の次数の発光素子
から順次放射される光を−・列に走査１．ながら照ＩＪ
Ｊすることによって、前記静電潜像の一列分を描画する
ようにした。

（３）画情報にスポット光イブ順次照射１−、モの反射
光を検出することによ＞’Ｃ前記画情報を電気何月に変
換し、これ庖出力するイメージスキャＦにおいて、画情
報にスポット光を照射する手段として前記発光素子アレ
イを用い、該発光素子アレイを構成する複数の発光素子
から順次放射される光を一列に走査しながら画情報に照
射することによって、画情報の一列を検出するようにし
た。

（作用） 、［、記した構成の発光素子アレイによれば、ｍ行Ｘｆ
ｉ列に配列された複数の発光素子からの光を、偏向手段
によって任意のｈ向へ偏向することができる。したがっ
て、そのスポット光を予定の順序に１７たがって、前記
複数の発光素子の配列ピッチよりも（σいピッチで・−
列に並べれば、該発光素子アレイを先プリンタあるいは
イメージスキャナ用の光照射手段と１．、て用いた場合
嘉こ、以下のような作用効【が達成さねＺ）。

（１）前記発光素子ア１．・・イを光プリンタ用の光照
射手段として用いる場合、プリントしたい一列分の画情
報信号を前記ｍ行Ｘｆｉ列に配列された複数の発光素子
に予定の規則にしたがって振り分け、それぞれの発光素
子のスポット光を前記予定の規ｆｉｌとは逆の規則にし
たが−Ｊて、前記複数の発光素子の配列ピッチよりも短
いピッチで一列に並べれば、当該発光素子アレイによる
任意の面でのスポット光列のビッナを短くすることがで
きるので、プリント像の分解能が向［する。

（２）前記発光素子アレイをイメージスキャナ川の光照
射手段とし、て用いる場合、該発光素子アレイによるス
ポット光を一列に走査しｔよがら画情報に照射するよう
にすれば、そのスポット光のピッチを十分に短くするこ
とができるので、読取り時の解像度が白子する。

（実施例） 以下に、図面を参照して４′発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明の基本概念を説明するための図であり
、ここでは、特に本発明を光プリンタに適用した場合の
概念を、従来技術との比較によって説明する。

同図（ａ）は、予定のタイミングにしたがってシリアル
に入力される画像信号を示しており、上段が本発明によ
る画像信号、手段が従来技術による画像信号を示してい
る。

同図に示したように、本発明においては、従来の１つの
画像信号Ａ　を３つの画像信号へ、１゜ａｎ２”　ｎ３
に分割し、より細分化されたデータとして人力するよう
に構成されている。

同図（１））の左図は、本発明を適用した光プリンタの
発光、素子アレイ３０の構造を示１．た図であり、該発
光素子アレイ３０は３行×ｎ列でマトリックス状ＩＪ配
Ｊｌｌされた多肢の発光素子１２によって構成されてい
る。

マトリックス内に示された符号ａ１１＝　ａｎ３は前記
画像信号と対応しており、１１ｉ記シリアルに入力され
た画像信しは、図示し２ない信号切り換え装置１７よっ
て第１列目の１行目、２１１目、３行目、第２列［Ｉの
１行目、２行目、３行［１・・・といった規則にしたが
ってそれぞれの発光素子に振り分けられ、それぞれの発
光素子は自身に割り当てらた画像信号に植づいて発光す
る。

なお、前記信号切り換え装置の構成は、当業者には容易
に理解されるものであるので、その図小および説明は省
略する。

また、本実施例においては、前記のようにして画像信号
が割り当てられたそれぞれの列の発光素子から放射され
る３つの画像信号”ｎｌ、ａｎ２’ａｎ３による照射光
、すなわち、従来技術においては１つの画像信号Ａ　　
＋、：相当する照射光が、任意の照射面において９０°
回転され、かつ３つの照射光によるスポット光のピッチ
が、同図（ｂ）右図に示すように、前シこ発光素子アレ
イ３０内の発光素子の１ピッチ幅Ｐに相当する幅まで縮
小されるように偏向されて照射される。

同図（ｅ）は、このような操作をすべての列に対して行
い、すべてのスポット光のピッチを狭めて、そのデータ
を一列状、。すなわちプリンタによる１ライン分の走査
方向に配列した模様を示している。

このようにすれば、従来技術と同一のスペースに、従来
技術の３倍のスポット光を画像信号と１２で照射するこ
とができるようになるので、プリンタの分解能が従来技
術の場合に比べて３倍に向１−１、たことになる。

なお、上記した説明においては、発光素子アレイ３０が
３行×ｎ列のマトリックス状に配列された発光素子によ
って構成されるものとして説明し。

だが、本発明はこれのみに限定されるものではなく、発
光素子を印行ＸＱ列に配列して発光素子アＬ・イ３０を
構成すれば、プリンタの分解能が従来技術の場合に比べ
てｍ倍に向上することになる。

また、発光素子アレイ３０内でのシリアルデータの配列
方法は、第１図（ｂ）に示した方法に限らず、たとえば
第５図に示したように、前記シリアルに人力された画像
信号が第１行目の１列目、２列目、３列目、第２行目の
１列目、２列目、３列目・・・といった規則でそれぞれ
の発光素子に割り当てられるようにし５ても良い。ただ
し、発光素子アレイ３０内でのシリアルデータの配列方
法を変えるならば、それに応じて光の偏向方法も変える
必要がある。

本実施例によれば、ｍｄＸｆｉ列に配列された度数の発
光素子からの光を、偏向手段によって任意の方向へ偏向
することができるので、シリアルに入力される画像信号
を予定の規則にしたがって該複数の発光素子に振り５）
け、それぞれの発光素子のスポット光を前記予定の規則
とは逆の規則にし。

たがって、前記複数の発光素子の配列ピッチよりも短い
ピッチで一列に並べれば、単位面積当たりに照射される
スポット光の数を増加させることができるようになり、
書込ろ分解能が向上ｊ゛る。

第２図は、本発明を適用した先プリンタの主要部の構成
を示した図である。

同図において、発光源３０は、周知のプロセス技術によ
って発光素子１２−１〜１２−ｊ（ｊ−３×ｎ）を３行
×ｎ列のマトリックス状に配列した半導体装置であり、
該発光素子からの光は、ホログラムによって構成される
偏向素子１０で偵向されて感光ドラム９の表面に照射さ
れる。

このとき、発光素子１２−１からの光はスポット光゛１
５として、発光素子１２−２からの光ＩＪススポット光
５の左隣にスポット光１６とし５て、また、発光素１２
−３からの光はスポット光１６の左隣にスポット光１７
としてそれぞれ感光ドラム９の表面に照射される。

このとき、３つのスポット光１５〜１７のそれぞれの間
隔は、該３つのスポット光の占める幅が前記発光素子の
幅とほぼ同じになるように設定古れている。

また、発光素ｊ’　１２−１　＝　１２−３と偏向素子
１０との間には、互いに隣接する発光素子からの光が他
の部分に照射２５０ないようにするために、遮光板１１
で互いの光の通路を区切った導光路４０が設置されてい
る。

該導光路４０は、例えば以下のようにして作製すること
ができる。

第６図は紫外線が照ｑ・オされると、その領域の屈折率
が低下するキャスト・フィルム＜ＣＡＳＴ　［’１１．
Ｍ　）６０を用いて前記導光路４０を製造する場合の製
造方法を説明するための図である。

初めに、光の１ｍ折率を低くするための物質６１が一様
に注入されたキャストフィルム６０内の、光の屈折率を
高くしたい部分の表面にマスクバタ−ン６２を形成し、
その表向から紫外光６３庖照射する［同図（ａ）］。

続いて、前記マスクパターン６２取り除いた後に、紫外
光が照射されないために、キャストフィルム６０内に定
着しなかった前記注入物質６１を取り除く。このように
すると、紫外光が照射された部分では前記注入物質６１
がキャストフィルム６０内に定着してその屈折率が低く
なるために、同図（ｌｉ）に示したように、低屈折率の
部分６０ａと高屈折率の部分６０ｂとが交互に並んだ膜
が得られる。

このとき、低屈折率の部分６０ａが前記遮光板１１とし
て機能し、高屈折率の部分６０ｂが光の通路として機能
する。

続いて、その両面に遮光ａ６６．６７を接着ｔ、５て前
記導光路４０の一列分が完成し［同図（Ｃ）］、該膜を
多段に重ね合わせることによって、前記導光路４０が完
成する〔同図（ｄ）］。

に記のようにして導光路４０が完成したならば、その両
端に、それぞれ前記発光素子アレイ３０およびホログラ
ム１０を適宜の手段で接着する［同図（Ｃ）］、このと
き、発発光素子アレイ０およびホログラム１０のそれぞ
れに、位置合せマーク６８．６９を予め設けておけば、
その位置合せを簡単に行うことができるようになる。

また、ホログラム１０は、周知のＥＢ（電子ビーム）描
画装置を用いれば、極めて容易に作製することができる
ので、その作製方法の説明は省略する。なお、本実施例
においては、−列に並んだホログラムを１ユニツトとす
れば、行方向に配列されたｎ個のユニットはすべて同一
形状とすることができるので、１つの一１ニットのホロ
グラムをＥＢ描両装置で作製すれば、他のユニットは通
常の印刷技術によって簡単に複製することができる。

本実施例によれば、感光ドラム９の表面でのスポット光
のピッチが、発光素子を１列に配列した従来技術に比べ
て１／３になるので、結像分解能が３倍になって高分解
能の光プリンタを提供することができるようになる。

なお、−１，、記した実施例においても、前記同様、発
光素子の行方向への配列をｍ行にすれば、その分解能を
従来技術のｍ倍にすることができる。

また、１゛記した実施例においては、偏向素子１０がホ
ログラムであるものとして説明したが、発光素子からの
光を偏向することができるのであれば、たとえば光学レ
ンズのようなものであっても良い。

さらに、上２１．た実施例においては、発光素子１２−
１〜１２−」とホログラム１０との間に導光路４０を設
置するものとして説明したが、導光路４０庖設置するこ
となく、発光素子１２−１−・−１２−ｊとホログラム
１０とは密着させるようにしても良い。

第３図は、本発明の発光素子アレイを適用した高精細イ
メージスキャナの構成を示した図である。

同図において、発光素子アレイ３０は、前記第２図に関
して説明した発光素子アレイと同等のものであり、主走
査方向（Ｘ方向）に配列された３つの発光素子ａ、ｂ、
ｃを副走査方向（Ｙ方向）にｎ行配列することによって
構成されている。

発光素子アレイ３０には、前記発光素子の主走査方向お
よび副走査方向への発光タイミングを予定の周期にした
がって制御する発光素子アレ・ｆ制御回路２１が接続さ
れている。

発光素Ｔ・アレイ３０の長手方向の両側には、受光器１
９Ｌ、１９Ｒが設置されている。

該受光器１９Ｌ、１９Ｒは同期検出回路２２に接続され
、該同期検出回路２２は前記発光素子アレイ制御回路２
１および増幅器２３に接続されている。

このような構成を有する高精細イメージスキャナにおい
て、発光素子アレイ制御回路２１が二次元に配列された
発光素子を１　ａ−１ｂ−Ｉ　Ｃ５２ａ、２ｂ−ｎａＳ
ｎｂｓ　ｒｘｅの順に発光させるような制御信号Ｓ１を
発光素子アレイ３０に出力すると、第１図の説明から明
らかなように、発光素子によるスポット光が原稿２０上
を副走査方向に走査される。

このとき、該発光素子アし・イ制御回路２１からは、前
記発光素子の発光タイミングを示ずタイミング信号Ｓ２
が同期検出回路２２（：出力される。

原稿２０上に描かれている図形、文字等の」二を前記ス
ポット光が走査すると、該スポット光が照射された部分
の濃淡に応じて該スポット光が反射され、該反射光が受
光器１９Ｌ、１９Ｒによって検出される。

前記受光器１９Ｒ，１９Ｌによって検出された検出信号
Ｓ３は同期検出回路２２に人力され、該同期検出回路２
２では、該検出信号Ｓ３を前記タイミング信号Ｓ２にし
たがってサンプリングし、そのサンプリング値を示す信
号を各発光素子ごどの検出信号Ｓ４として増幅器２３に
出力する。

なお、増幅器２３の後段に接続される回路等は従来技術
のそれと同様であるので、その図示おＪ：び動作説明は
省略する。

本実施例によれば、原稿２０］二でのスポット光のピッ
チが、発光素子を１列に配列した従来技術に比べて１／
３になるので、読取り解像度が３倍になって高精細イメ
ージスキャナを提供することができるようになる。

なお、本実施例では、土庄聞方向に発光素子を３行にわ
たって配列し、解像度を３倍にするものとし、て説明し
たが、前記他の実施例と同様に、発光素子の配列をｍ行
にすわば、その解像度は０１倍になる。

ところで、受光器１９Ｒ，１９Ｌが大きくなると、それ
に伴ってγデ遊容量も大きくなるために高速スキャニン
グが難（７，くなる。そこで、本実施例では第４図に示
すように、受光器１９Ｒ（１９Ｌ）の受光部分を１９−
１〜１９−ｓ（ｓ＜ｎ）に分割し、前記発光素子の発光
位置に応じて、該受光部分１９−１〜１９−８の１個も
（７くは複数個を選択的に切り換えて使用するようにし
ている。

たとえば、発光素子１ａ〜３ｃが発光し２ている場合は
７．受光部分選択手段４０内のスイッチ４０−１のみを
閉成して受光部分１９−１のみによって該発光による反
射光を検出し、たとえば発光素子３ａ〜５ｃが発光して
いる場合はス、イッチ４〇−２のみを閉成して受光部分
１９−２のみによって該発光による反射光を検出するよ
うにする。

受光部分選択手段４０は前記同期検出回路２２内に組み
込まれ、スイッチ４０−１〜４０−８の切り換えは、前
記発光素子アレイ制御回路２１から出力されるタイミン
グ信号Ｓ２に基づいて行われる。なお、タイミング信号
Ｓ２に基づくスイッチ４０−１〜４０−ｓの切り換え方
法は、当業者には容易に理解されるものであるので、そ
の説明は省略する。

なお、上記した説明においては、受光部分１９−１〜１
９−６の１＠のみによって反射光を検出するものとして
説明したが、複数個の受光部分が選択されるようにして
も良い。

このようにすれば、例えば−度に選択される受光部分の
個数がｒ個であるとすると、その浮遊容量がＶ　／　Ｓ
になるので、高速スキャンが可能になる。

（発明の効果） 上記したように、本発明によりば、以下のような効果が
達成される。

（１）本発明の発光素子アレイによれば、ｍ行×ｎ列に
配列された複数の発光素子からの光を１、偏向手段によ
って任意の方向へ偏向することができるので、発光素子
ＩＪよるスポット光を前記複数の発光素子の配列ピッチ
よりも短いピッチで配列することができ、単位面積当た
りに照射されるスポット光の数を増加させることができ
るようになる。

＋２１　　本発明の発光素子アレイを光プリンタ用の光
照射手段と１２で用いれば、任意の面でのスポット光列
のピッチを短くすることができるので、プリント像の分
解能が向１−する。

（３本発明の発光Ｊｌ”ア！７・イをイメージスキャナ
用の光照射手段とし、て用い４］ば、そのスポット光の
ピッチを十分に短くすることができるので、読取り時の
解像度が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本概念を説明するための図である。 第２図は本発明を適用し、た光ブリンクの主要部の構成
を示した図である。 第３図は本発明を適用１．た高精細イメージセ〕／サの
構成を示した図である。 第４図は受光器の構成を説明するための図である。 第５図は発光素子アレイ内でのデータ配列方法を説明す
るための図である。 第６図は導光路の作製方法を説明するための図である。 ９・・・感光ドラム、１０・・・ホログラム、１２−１
〜１２〜ｊ・・・発光素子、３０・・・発光素子アレイ
、１９Ｒ，１９Ｌ・・・受光器、２０・・・原稿、２１
・・・発光素子アレイ制御回路、２２・・同期検出回路
、２３・・・増幅器、４０・・・導光路

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）ｍ行×ｎ列に配列された複数の発光素子と、該複
   数の発光素子からの照射光の任意の面でのスポット光が
   、予定の順序にしたがって一列に配列されるように、そ
   れぞれの発光素子からの照射光を偏向する偏向手段とを
   具備したことを特徴とする発光素子アレイ。
2. （２）一列分の画情報に応じた画情報信号を前記ｍ行×
   ｎ列に配列された複数の発光素子に予定の規則にしたが
   って振り分ける手段をさらに具備し、前記偏向手段は、
   それぞれの発光素子から前記画情報信号に応じて順次放
   射される光の任意の面でのスポット光が、元の画情報と
   同じ配列となるように前記照射光を偏向することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の発光素子アレイ。
3. （３）前記照射光の任意の面でのスポット光のピッチは
   、発光素子の配列ピッチよりも十分に短いことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項または第２光記載の発光素子
   アレイ。
4. （４）前記偏向手段はホログラムであることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載
   の発光素子アレイ。
5. （５）前記発光素子と偏向手段との間には、それぞれの
   発光素子から放射された光が、偏向手段上の、該発光素
   子からの光を偏向する部分のみに照射されるようにする
   光通路が設置されていることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項ないし第４項のいずれかに記載の発光素子アレ
   イ。
6. （６）回転ドラムと、該回転ドラムの表面に一様な電荷
   を与える帯電手段と、該回転ドラムの表面に光を照射し
   て、該回転ドラムの表面に静電潜像を形成する光照射手
   段とを具備し、該静電潜像に基づく像を記録紙に写しと
   る光プリンタにおいて、該光照射手段は、前記特許請求
   の範囲第１項ないし第５項のいずれかに記載の発光素子
   アレイであって、該発光素子アレイを構成する複数の発
   光素子から順次放射される光を一列に走査しながら照射
   することによって、前記静電潜像の一列分を描画するこ
   とを特徴とする光プリンタ。
7. （７）画情報にスポット光を順次照射する光照射手段と
   、その反射光を検出する受光素子とを具備し、その検出
   信号に基づいて前記画情報を電気信号に変換して出力す
   るイメージスキャナにおいて、該光照射手段は、前記特
   許請求の範囲第１項ないし第５項記載の発光素子アレイ
   であって、該発光素子アレイを構成する複数の発光素子
   から順次放射される光を一列に走査しながら照射し、そ
   の反射光を検出することによって画情報の一列を検出す
   ることを特徴とするイメージスキャナ。
8. （８）前記受光素子は複数の部分に分割され、前記順次
   照射される発光素子アレイによるスポット光位置に応じ
   て、前記受光部分の１個もしくは複数個を選択的に使用
   することを特徴とする特許請求の範囲第７項記載のイメ
   ージスキャナ。