JPH0427976A - 光プリンタ - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、−次元的に配列されたＬＥＤ、ＥＬ（エレク
トロルミネッセンス〉、レーザー等の発光素子のアレイ
からの光強度信号を感光ドラム等の記録面上に伝達、結
像する光プリンタに関する。

［従来の技術］ 以下、ＬＥＤプリンタを例にとり説明する。

従来のＬＥＤプリンタは、ＬＥＤアレイから感光ドラム
面までの光量伝達のために、屈折率分布型レンズを多数
配列したレンズアレイ（以下ＳＬＡと略称する）を使用
していた。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、ＳＬＡを用いた場合、ＬＥＤアレイと感
光ドラムとの間の結像距離が少なくとも１５ｍｍ程度必
要であり、装置の小型化にはこの寸法が一つの限界にな
っていた。

また、ＬＥＤ　（又は他の光源）からの発光は指向性が
極めて広い、いわゆるＬａｍｂｅｒｔｉａｎ分布に近い
形をしているが、ＳＬＡを用いて伝達できる光の入射口
径角はこれよりも非常に小さく、多くの光を無駄にして
いた。

［問題点を解決する手段］ 上記問題点を解決する本発明の光プリンタは、多数の発
光素子を一次元的に配列してなる発光素子アレイと、こ
の発光素子アレイと記録面との間に配置した多数の微小
孔を一次元的に配列形成してなる微小孔アレイ板とを備
える。

微小孔アレイ板の各微小孔と発光素子はｌ対ｌに対向し
て近接又は接触して配置し、前記各発光素子から射出し
た光の大部分が各微小孔内に導光されるようにする。

各微小孔の断面は、各発光素子から離れるに従いその断
面積が大となるようにテーパー形状を成しているととも
に、このテーパー壁面上に反射膜を設けて、各微小孔内
に導光された光の少なくとも一部が前記反射膜で反射さ
れるようにする。

さらに各微小孔に対応させて、記録面側にそれぞれ微小
レンズを配置する。

この微小レンズは、例えば微小孔を基板の片面側に開口
しない行き止まり孔としてこの先端壁面を略半球状の曲
面と成すとともに、この孔内空間に基板よりも高屈折率
の透明材料を充填して構成することができる。

［作用］ 各発光素子から射出された光が各微小孔部に導光される
とともに、斜め方向に射出された光が、各微小孔部のテ
ーパー側壁面で反射されて上方（記録面側）へ伝達され
、さらにその先に配置された各微小レンズで集光される
ため光のロスが低く抑えられ、発光素子からの射出光の
利用効率が大幅に向上する。

また、光学系が各発光素子に対応して形成されているた
め、光学系が極めて小型になり、装置を従来に比べて大
幅に小さくできる。

［実施例］ 以下本発明を図面に示した実施例に基づいて詳細に説明
する。

第１図（イ）は本発明の１つの実施例を示す縦断面図で
あり、同図（ロ）は同横断面図である。

図面において１０は、基板１１に多数個のＬＥＤ素子１
２を一次元的に配列して構成したＬＥＤアレイであり、
プリンタの感光面２に対向して配置される。

このＬＥＤアレイ１０の発光面側に密着して微小孔アレ
イ板２０を固定する。

この微小孔アレイ板２０は、ガラス、合成樹脂等の透明
材料からなる平板状の基板２１に、多数の微小孔２２を
一次元的に配列形成したものであり、その配列ピッチＰ
は、ＬＥＤアレイｌＯにおけるＬＥＤ素子１２の配列間
隔と同一としである。

この微小孔２２は、基板２１の片面側にのみ開口して他
端は基板の肉厚内で終わる行き止まり孔となっており、
その開口端（図で下側）をＬＥＤアレイ１０の各ＬＥＤ
素子１２に合わせて配置する。

また、微小孔２２の内周側壁は、その開口端から奥に向
けて、即ちＬＥＤ素子１２から離れるに従い、その孔径
が次第に大となるようなテーパー形状を成している。

上記のテーパー側壁部２３の表面には反射膜２４がコー
ティングしである。

微小孔２２のテーパー側壁部２３に続く行き止まり先端
部２５は、略半球状の曲面形状とするとともに反射膜を
施さずにおき、且つ孔２２内空間に基板２１よりも屈折
率が高い樹脂等の透明材を充填し、これにより上記先端
部２５に凸レンズ機能をもたせている。

次に上記装置の作用について第２図を用いて説明する。

ＬＥＤ素子１２から発した光の大部分は微小孔２２内に
導光され、ＬＥＤから斜め方向に発光した光も横方口に
発光した光も共に、孔２２のテーパー側壁２３上の反射
膜２４で上方に反射される。

孔２２の先端部２５に達した光は、該部分の凸レンズ作
用により孔の軸心寄りに屈折される。

このようにして屈折された光は、基板２１０表面から射
出し、感光ドラムの感光面９の位置で集光する。

ところで、上述したような、入り口から奥に向けて次第
に内径が拡大していてしかも先端が滑らかな球面状を成
す行き止まり孔を、平板材に通常の孔明は加工方法で形
成することはほとんど不可能である。

しかしながら、以下に説明するような方法によれば容易
に製作できる。

第３図に示すように、まず石英ガラスや＃７０５９ガラ
ス（フーニング社製）等の平板ガラス基板３０にエツチ
ングマスクとしての金属膜３１をコーティングし、この
膜３１に周知のフォトリングラフィ技術を用いて平面視
が「製形」の開口３２を一定間隔で一列に設けるととも
に、この列と平行に、　「製形」の鋭角端同士を対向さ
せた形で対称的にもう一列の開口列を形成する。

上記の二列を一組として、同一の基板３０に適宜数の開
口列の組を形成してお（。

上記のようなパターンマスクを施したガラス基板を弗酸
系のガラスエツチング液に浸すと、ガラスがマスク膜３
１の開口３２を通してほぼ等方向にエツチングされ、適
宜時間の後、図中破線で示すように、対向する「製形」
同士が融合した平面視の輪郭が「８の字形」を成す−様
な深さの溝３３が形成される。　そして溝３３の底壁の
周縁は滑らかな曲面を成している。

次いで、マスク膜３１を除去した後、溝３３の全底壁面
のうち、溝幅が最も狭い中央から両性側へ向けて溝幅が
次第に拡大している部分に、アルミ等の反射膜２４をコ
ーティングする。

こうして得た溝付き基板の２枚を、屈折率がガラス基板
３０よりも高い透明な液状樹脂材（例えば紫外線硬化性
樹脂）に浸し、両板を溝３３同士を対向させて合わせ、
取り出し後樹脂材を硬化させることにより接着する。

この後接合板を、第３図に一点鎖線で示す切断線３４の
位置で分割切断すれば、前述した微小孔アレイ板２０が
得られる。

以上本発明を一つの実施例について説明したが、実施例
以外に種々の変更が可能であることは言うまでもない。

例えば、実施例では微小孔２２の先端にレンズ部分を一
体的に形成したが、微小孔部のみを上述のような方法で
作り、微小レンズアレイは、例えばイオン交換方法等地
の方法により別基板に作製して、後で両者を接着しても
構わない。

このときは、接着剤の屈折率は特に高い必要はないし、
また微小孔内に充填されている必要もない。

さらに、微小孔の先端部は、正確な半球状である必要は
なく、長円、楕円形状等になっていても構わない。

また切断面は、高精度なスラインングマシン等を用いれ
ば平坦な光学面が得られるが、切断面として充分な光学
面が得られない場合には、ガラス基板と屈折率のほぼ等
しい透明樹脂フィルムをコーティングすることにより、
平坦な光学面が得られる。

［発明の効果］ 本発明の光プリンタは、発光素子から斜め方向、横方向
に射出した光も、孔部のテーパー側壁反射面で上方に反
射され感光面に導かれるので、従来装置に比べ光量の伝
達効率を極めて高くでき、感光面上で高い光強度が得ら
れる。従って発光時間が短くて済み、印字の高速化が可
能になるとともに、消費電力を低減することができる。

また、本発明の光プリンタは、一つ一つの発光素子に対
して微小な結像光学系を備えているため、結像のための
必要光路長が２ないし３ｍｍ程度と極めて短くでき、光
学系の小型化が可能であるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示し、　（イ）は縦断面図
、　（ロ）は横断面図、第２図は第１図（ロ）の要部を
拡大して示す断面図、第３図は本発明で使用する微小孔
アレイ板の好適な製作方法を説明する平面図及び断面図
である。 ２・・感光面（記録面） １０・・発光素子アレイ １２・・発光素子 ２０・・微小孔アレイ板 ２２・・微小孔 ２４・・反射膜 ３０・・基板ガラス ３２・・開口 ３４・・切断線 １１・・基板 ２１・・基板ガラス ２３・・テーパー側壁 ２５・・集光レンズ部 ３１・・マスク膜 ３３・・エツチング溝 第 図 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）多数の発光素子を一次元的に配列してなる発光素
   子アレイと、この発光素子アレイと記録面との間に配置
   した多数の微小孔を一次元的に配列形成してなる微小孔
   アレイ板とを備え、 前記微小孔アレイ板の各微小孔と前記発光素子は１対１
   に対向して近接又は接触して配置して、前記各発光素子
   から射出した光の大部分が前記各微小孔内に導光される
   ようにし、且つ前記各微小孔の断面は、各発光素子から
   離れるに従いその断面積が大となるようにテーパー形状
   を成しているとともに、このテーパー壁面上に反射膜を
   設けて、前記各微小孔内に導光された光の少なくとも一
   部が前記反射膜で反射されるようにし、さらに前記各微
   小孔に対応させて、記録面側にそれぞれ微小レンズを配
   置したことを特徴とする光プリンタ。
2. （２）請求項第１項において、前記微小レンズは、前記
   微小孔を基板の片面側に開口しない行き止まり孔として
   この先端壁面を略半球状の曲面と成すとともに、この孔
   内に基板よりも高屈折率の透明材料を充填することによ
   り形成されている光プリンタ。