JPH0617550Y2 - 発光ダイオードプリントヘッド - Google Patents

発光ダイオードプリントヘッド

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JPH0617550Y2
JPH0617550Y2 JP1988169815U JP16981588U JPH0617550Y2 JP H0617550 Y2 JPH0617550 Y2 JP H0617550Y2 JP 1988169815 U JP1988169815 U JP 1988169815U JP 16981588 U JP16981588 U JP 16981588U JP H0617550 Y2 JPH0617550 Y2 JP H0617550Y2
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JP
Japan
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led
light
dots
array
light emitting
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JP1988169815U
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幸夫 中村
広 遠山
裕雅 菅野
巳生 千葉
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、屈折率分布型レンズを使用した発光ダイオー
ド(以下、LEDという)プリントヘッドに関し、特に
LEDの大きさ及び配列ピッチに関するものである。
〔従来の技術〕
第2図はLEDプリントヘッドを使用したLEDプリン
タの基本構成図である。同図において、1は複数(例え
ば、128ドット)のLED(図示せず)を配列したL
EDアレイである。2はLEDアレイ1を備えたセラミ
ック基板であり、このセラミック基板2はヒートシンク
4を備えたアルミナ基板3上に備えられている。また、
5は屈折率分布型レンズを複数配列したロッドレンズア
レイであり、このロッドレンズアレイ5はLEDアレイ
1からの光Lを被照射面である感光ドラム6上に正立等
倍結像させる。
実際の画像形成に際しては電子写真プロセスとして知ら
れる工程が実行される。即ち、感光ドラム6の表面を予
め一様帯電する帯電工程、光Lにより画像を露光し静電
像を形成する露光工程、トナーによる現像工程、用紙へ
のトナー像の転写工程、さらに転写トナーを用紙に定着
させる定着工程が実行されて画像が形成される。
第3図はロッドレンズアレイ5のMTF(Modulation T
ransfer Function、レスポンス関数の絶対値)と空間周
波数の関係を示す特性図であり、日本板硝子(株)のセ
ルフォック レンズ アレイ技術資料(Cat.SLA.VOL.3 p
rinted 1987.10の11頁)に掲載されたものである。MT
Fは、格子ピッチが等ピッチで格子間隔が等間隔の矩形
波格子パターンの像をスリットスキャン又はCCDイメ
ージセンサで受光し、この受光光量のレベルから次式に
基づき算出されたものである。
MTE=(Max−Min)/(Max+Min)×100ここで、Max
は光量レベルの極大値、Minは光量レベルの極小値であ
る。
そして、MTFは光学系による画像の再現能力を示すパ
ラメータであり、100%に近い程原画に忠実な像が得
られることを示している。例えば、第3図におけるTC
14.7(品番)の場合には空間周波数8(lp/mm)
[lpはラインピッチを示す]でMTFは約50%、空
間周波数12(lp/mm)でMTFは約30%である。
第4図は従来のLEDアレイ1のLED1aの配列を示
す説明図である。1チップのLEDアレイ1には、12
8ドット又は64ドットのLED1aが配列されてお
り、LED1aの配列方向の幅(より厳密に言えば、L
ED発光部の幅)をW11、隣接する2つのLED12
の間隔をW12、LED1aの配列ピッチをP12とし
たときに、 W11=W12=P12/2 の関係が成立するように配列されている。
第5図は第4図のLED1aを24ドット/mmとした場
合、即ちピッチP12=42μm、幅W11=21μ
m、間隔W12=21μmとした場合のロッドレンズア
レイ5の透過光量レベルをシミュレーションにより求め
た光量分布図である。同図においては、縦軸に光量、横
軸にLED1aの位置を示し、曲線Aは偶数番目のLE
D1aを発光させ、奇数番目のLED1aを非発光とし
た場合の、透過光の合成光量を示している。
〔考案が解決しようとする課題〕
ところで、電子写真プロセスにおいて鮮明な画像を得る
ためには、感光ドラム6に照射される光のMTFが50
%以上必要である。しかしながら、上記従来例において
は、LED1aのドット密度が24ドット/mmの場合に
MTFは約30%となり、この場合に印字を行なうとL
ED1aからの光に対応する印字ドットがにじんでドッ
ト同士の間隔が明瞭にならず、シャープさに欠けた印字
になり、時として文字につぶれが生じる等の問題があっ
た。
そして、ロッドレンズアレイの種類をいかに変えてもM
TF50%以上とならず、空間周波数が8lp/mm以上
(どっと密度16ドット/mm以上)の場合には、MTF
を50%以上にすることができなかった。
そこで、本考案は上記したような従来技術の課題を解決
するためになされたもので、その目的とするところは、
境界の明瞭な印字ドットを照射することができLEDプ
リントヘッドを提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本考案に係るLEDプリントヘッドは、所定ピッチに配
列された複数のLEDを有するLEDアレイと、上記L
EDからの光を被照射面上に正立等倍結像される屈折率
分布型レンズを複数配列したロッドレンズアレイとを有
するLEDプリントヘッドにおいて、上記LEDの配列
方向における上記LEDの幅をWとし、上記LEDの配
列ピッチをPとしたときに、 W≦0.9×P/2 の関係を有するよう構成したことを特徴としている。
〔作用〕
本考案においては、LEDの幅Wが、0.9×P/2以
下になるように構成し、LEDのドット密度が、例えば
16ドット/mm〜24ドット/mmと高密度の場合であっ
ても、ロッドレンズアレイの透過光のMTFを50%以
上としている。
〔実施例〕
以下に本考案を図示の実施例に基づいて説明する。
第1図は本考案に係るLEDプリントヘッドののLED
配列を示す説明図である。同図において、11はLED
アレイ、11aはLEDアレイ11に等ピッチで複数
(図では、7ドットのみを示す)配列されたLEDであ
る。このLEDアレイ11は、第2図の場合と同様に基
板上に備えられている。また、LEDアレイ11の前方
には第2図と同様に屈折率分布型レンズを複数配列した
ロッドレンズアレイが備えられており、このロッドレン
ズアレイはLEDアレイからの光を被照射面に正立等倍
結像させる。
ところで、第4図で既に説明したように、ドット密度が
16ドット/mm以上の高密度のLEDアレイについて
は、LEDアレイに配列されたLEDの幅がLEDの配
列ピッチの1/2に等しい従来の構造によっては、MT
F50%以上が得られず、印字ドットを鮮明にすること
ができなかった。
そこで、この問題を解消すべく検討を加えた結果、LE
Dの幅をLEDの配列ピッチの1/2よりさらに小さく
する程、MTFの向上が観測された。そして、LEDの
幅をどの程度小さく設定すれば、ドットいつ度16ドッ
ト/mm以上の高密度のLEDアレイに対しても十分大き
なMTFが得られるかを求めたところ次の結論が得られ
た。
即ち、LED11aの幅をWとし、LED11aは配列
ピッチをPとしたときに、少なくともW≦0.9×P/
2の要件が満足されれば、MTF50%以上が確保され
るという結論がシミュレーションにより得られた。
以下に、シミュレーションの内容を第6図乃至第8図を
用いて説明する。
ここで、第6図はLEDのドット密度を24ドット/m
m、LED幅W=18μm、ピッチP=42μm、LE
D間隔W=24μmとしたときの光量分布図である。
同図は、縦軸に光量、横軸にLEDの位置を示し、曲線
Bは偶数番目のLEDを発光させ、奇数番目のLEDを
非発光とした場合の、透過光の合成光量を示している。
また、第7図はドット密度を12ドット/mmとしたとき
のLED発光径とMTFの関係図、第8図はドット密度
を24ドット/mmとしたときのLED発光径とMTFの
関係図である。尚、シミュレーションにおいてはドット
を円形と仮定しているためLED発光径の表現を用いる
が、これは上記実施例におけるLEDの幅Wに相当する
ものである。
先ず、シミュレーションの方法は、LEDから発せられ
ロッドレンズアレイを透過した後の光をガウス分布と仮
定し、その強度分布I(x,y)を I(x,y)=(2w/πr)×exp{−2(x
)/r} (wは発光出力(mW)、rはスポット径、x及びyは
座標位置)より求め、得られた強度分布の極大値と極小
値よりMTFを算出した。
これにより、第6図に示すように、第5図に比べ光量分
布の極第値と極小値の差が大きくなる傾向が得られ、M
TFの向上を図ることができるとの結果が得られた。
第7図はLEDの配列ピッチPが84.6μm(ドット
密度12ドット/mmに相当)の場合を示しており、この
ようにドットが低密度の場合には、W≦P/2の要件を
満たすまでもなくMTF50%以上を確保できる。
第8図はLEDの配列ピッチPが42.3μm(ドット
密度24ドット/mmに相当)の場合を示しており、この
ようにドットが高密度の場合には、W=P/2のときに
MTFが約41%と低く、MTF50%以上を確保する
には最低でP/2の約0.94倍(第8図より読取る)
以下の発光径とする必要があることを示している。
以上の結果より、少なくともLEDの幅WをP/2の
0.9倍以下とすれば、ドットが高密度の場合でも、M
TFが十分大きくなり鮮明なドットが得られることが明
らかになった。尚、ここで0.9倍としたのは、ロッド
レンズアレイによっては特性が相違すること、シミュレ
ーションによる誤差等の要因を考慮したものである。
また、LED11aの発光径は小さい程、MTFを向上
させることができるが、製造技術上10μm以下の発光
部の製造が困難であること、発光径た小さい場合には電
流がその部分に集中しLEDの信頼性を低下させるこ
と、印字線が細くなり過ぎて印字線と白地部の比率が極
端に崩れ印字品質をかえって損なうこと、そして発光出
力が小さくなり過ぎること等の制約により、LEDの幅
WはP/2の0.8倍程度以上であることが望ましい。
〔考案の効果〕
以上説明したように、本考案によれば、LEDの幅Wを
0.9×P/2以下としてMTFを十分大きくしたの
で、印字ドットがにじんでドット同士の間隔が不明瞭に
なったり、文字がつぶれたりすることはなく、鮮明な画
像を得ることができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本考案に係るLEDプリントヘッドののLED
配列を示す説明図、 第2図はLEDプリントヘッドを使用したLEDプリン
タの基本構成図、 第3図はロッドレンズアレイ5のMTFと空間周波数の
関係を示す特性図、 第4図は従来のLEDプリントヘッドのLED配列を示
す説明図、 第5図は第4図のLEDを24ドット/mmとした場合の
透過光量レベルを求めた光量分布図、 第6図は本実施例の光量分布図、 第7図はドット密度を12ドット/mmとしたときのLE
D発光径とMTFの関係図、 第8図はドット密度を24ドット/mmとしたときのLE
D発光径とMTFの関係図である。 1,11……LEDアレイ、 1a,11a……LED、 5……ロッドレンズアレイ。

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】所定ピッチに配列された複数の発光ダイオ
    ードを有する発光ダイオードアレイと、 上記発光ダイオードからの光を被照射面上に正立等倍結
    像させる屈折率分布型レンズを複数配列したロッドレン
    ズアレイとを有する発光ダイオードプリントヘッドにお
    いて、 上記発光ダイオードの配列方向における上記発光ダイオ
    ードの幅をWとし、 上記発光ダイオードの配列ピッチをPとしたときに、 W≦0.9×P/2 の関係を有するよう構成したことを特徴とする発光ダイ
    オードプリントヘッド。
JP1988169815U 1988-12-28 1988-12-28 発光ダイオードプリントヘッド Expired - Lifetime JPH0617550Y2 (ja)

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JPH0288751U JPH0288751U (ja) 1990-07-13
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP4461782B2 (ja) * 2003-11-21 2010-05-12 東芝ライテック株式会社 照明器具

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JPS6015622A (ja) * 1983-07-08 1985-01-26 Fuji Xerox Co Ltd 光情報の書込み装置
JPS60114890A (ja) * 1983-11-25 1985-06-21 Canon Inc 光プリンタ
JPS6140175A (ja) * 1984-07-31 1986-02-26 Sanyo Electric Co Ltd 光プリンタ用発光ダイオ−ド
JPS62231970A (ja) * 1986-04-01 1987-10-12 Fuji Xerox Co Ltd 光書込み装置

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