JPH06262803A - 露光装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】発光素子からの光の光量と形状をの均一にし、
発光素子配列精度を高めることができる露光装置を提供
する。 【構成】透明なガラス基板２１上には真空室２４が形成
され、その中には熱電子を放出するカソード電極２５が
設けられている。ガラス基板２１上のカソード電極２５
と対向する部位には、カソード電極２５からの熱電子が
衝突することにより発光する発光素子列が設けられてい
る。発光素子列の各発光素子は、アノード電極と蛍光体
３２とから構成され、各発光素子の周囲にはグリッド電
極３３が配設されている。そして、ガラス基板２１とグ
リッド電極３３、蛍光体３２（アノード電極）との間に
は、透明絶縁層３４およびマスク層３５が設けられてい
る。マスク層３５は、蛍光体３２と相対向する部位に蛍
光体３２の発光形状よりも小さいアパーチャ（開口部）
３５ａを有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえば、発光素子と
して蛍光体を用いた露光装置（固体走査ヘッド）、およ
び、それを用いた電子写真式プリンタ、デジタル式複写
機、ファクシミリ装置などの画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】露光装置として固体走査ヘッドを用いた
画像形成装置（電子写真式プリンタなど）は、一般的に
小形化が容易であるというメリットがあり、近年、固体
走査ヘッドおよびこれを用いた画像形成装置の開発が盛
んである。

【０００３】固体走査ヘッドには、発光素子として蛍光
体を用いたもの、あるいは、端面発光形ＥＬ（エレクト
ロ・ルミネッセンス）素子、プラズマイメージバー、発
光ダイオード、イオンフロー、液晶素子などを発光素子
として用いたものが開発されている。

【０００４】また、このような固体走査ヘッドを露光装
置として複数用いることにより、複数色の画像を得、こ
れを重ね合わせることによりカラー画像を形成する画像
形成装置の開発も盛んである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、固体走査ヘッ
ドは、多数の発光素子をライン状に配列して構成されて
いるため、個々の発光素子の発光光量がそれぞれ異なる
という欠点がある。このため、この種の固体走査ヘッド
を用いた画像形成装置の出力画像には、濃度むらが生じ
るという問題があった。この光量ばらつきを補正するた
め、電気的に各発光素子の発光光量に応じて、発光時間
を調整するなどの対策が考案されているが、光量ばらつ
きが大きいと、回路が複雑になったり、補正しきれない
などの問題があった。

【０００６】また、固体走査ヘッドは、個々の発光素子
が同一形状ではない、発光素子の配列精度が悪いなどの
欠点もあり、固体走査ヘッドを複数用い、複数色の色重
ねを行なう電子写真式カラープリンタ、デジタル式カラ
ー複写機、カラーファクシミリ装置は、正確な色重ねが
行なえず、カラー画像の画質が劣化するという問題があ
った。さらに、光量ばらつきの補正を行うための電気的
な発光時間の調整も、副走査方向の露光位置を狂わせる
ことになり、正確な色重ねの妨げとなっていた。

【０００７】すなわち、固体走査ヘッドには、多数の発
光素子の発光光量が一定でない、多数の発光素子の発光
形状が同一でない、色重ねを伴う画像形成装置に用いる
には多数の発光素子の配列精度が悪いなどの課題があっ
た。

【０００８】そこで、本発明は、発光素子からの光の光
量と形状を均一にし、発光素子配列精度を高めることが
できる露光装置を提供することを目的とする。

【０００９】また、本発明は、むらのない良好な画像を
得ることができる画像形成装置を提供することを目的と
する。

【００１０】さらに、本発明は、色重ね精度のよい良好
なカラー画像を得ることができる画像形成装置を提供す
ることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の露光装置は、真
空室の一部を構成する透明な基体と、前記真空室内に設
けられ熱電子を放出するカソード電極と、前記基体上に
設けられ前記カソード電極から放出される熱電子が衝突
することにより発光する発光素子と、この発光素子から
発光された光のうちの一部を遮光する遮光部材と、この
遮光部材で一部が遮光された前記発光素子からの光を被
露光部に集光させる光学手段とを具備している。

【００１２】また、本発明の露光装置は、真空室の一部
を構成する透明な基体と、前記真空室内に設けられ熱電
子を放出するカソード電極と、前記基体上に設けられ所
定形状の開口部を複数有する遮光部材と、前記基体およ
び前記遮光部材上に設けられ絶縁性を有する透明部材
と、前記遮光部材の各開口部にそれぞれ対応して前記透
明部材上に設けられ、前記カソード電極から放出される
熱電子が衝突することにより発光し、その発光形状が前
記遮光部材の開口部よりも大きい複数の発光素子と、こ
の各発光素子からの光のうち前記遮光部材の開口部を通
過した光を被露光部に集光させる光学手段とを具備して
いる。

【００１３】また、本発明の露光装置は、真空室の一部
を構成する透明な基体と、前記真空室内に設けられ熱電
子を放出するカソード電極と、前記基体上に設けられ所
定形状の開口部を複数有する絶縁性の遮光部材と、この
遮光部材の各開口部にそれぞれ対応して前記基体上に設
けられ、前記カソード電極から放出される熱電子が衝突
することにより発光し、その発光形状が前記遮光部材の
開口部よりも大きい複数の発光素子と、この各発光素子
からの光のうち前記遮光部材の開口部を通過した光を被
露光部に集光させる光学手段とを具備している。

【００１４】また、本発明の露光装置は、真空室の一部
を構成する透明な基体と、前記真空室内に設けられ熱電
子を放出するカソード電極と、前記基体上に設けられ前
記カソード電極から放出される熱電子が衝突することに
より発光する発光素子と、前記真空室外に設けられ、前
記発光素子の形状よりも小さい開口部を有し、前記発光
素子からの光の一部を遮光する遮光部材と、この遮光部
材の前記開口部を通過した光を被露光部に集光させる光
学手段とを具備している。

【００１５】また、本発明の画像形成装置は、感光体
と、この感光体を帯電させるための帯電手段と、真空室
の一部を構成する透明な基体、前記真空室内に設けられ
熱電子を放出するカソード電極、前記基体上に設けられ
前記カソード電極から放出される熱電子が衝突すること
により発光する複数の発光素子、この各発光素子から発
光された光のうちの一部を遮光する遮光部材、および、
この遮光部材で一部が遮光された前記各発光素子からの
光を前記感光体上に集光させる光学手段からなり、画像
情報に応じて前記各発光素子を選択的に発光させること
により、前記帯電された感光体上に潜像を形成する露光
装置と、この露光装置によって形成された前記感光体上
の潜像を現像する現像手段とを具備している。

【００１６】また、本発明の画像形成装置は、感光体
と、この感光体を帯電させるための帯電手段と、真空室
の一部を構成する透明な基体、前記真空室内に設けられ
熱電子を放出するカソード電極、前記基体上に設けられ
前記カソード電極から放出される熱電子が衝突すること
により発光する複数の発光素子、この各発光素子から発
光された光のうちの一部を遮光する遮光部材、および、
この遮光部材で一部が遮光された前記各発光素子からの
光を前記感光体上に集光させる光学手段からなり、画像
情報に応じて前記各発光素子を選択的に発光させること
により、前記帯電された感光体上に潜像を形成する複数
の露光装置と、この各露光装置によって形成された前記
感光体上の潜像を現像する複数の現像手段とを具備して
いる。

【００１７】さらに、本発明の画像形成装置は、感光体
と、この感光体を帯電させるための帯電手段と、真空室
の一部を構成する透明な基体、前記真空室内に設けられ
熱電子を放出するカソード電極、前記基体上に設けられ
前記カソード電極から放出される熱電子が衝突すること
により発光する複数の発光素子、この各発光素子から発
光された光のうちの一部を遮光する遮光部材、および、
この遮光部材で一部が遮光された前記各発光素子からの
光を前記感光体上に集光させる光学手段からなり、画像
情報に応じて前記各発光素子を選択的に発光させること
により、前記帯電された感光体上に潜像を形成する露光
装置と、この露光装置によって形成された前記感光体上
の潜像を現像する現像手段とからなる画像形成ユニット
を複数具備し、前記複数の画像形成ユニットでそれぞれ
形成された複数の画像を重ね合わせることにより、複数
色の画像を形成することを特徴とする。

【００１８】

【作用】本発明の露光装置によれば、発光素子から発光
された光のうちの一部を遮光する遮光部材を付加するこ
とにより、発光素子からの光を一定の量（大きさ、形）
だけ通過させることができるので、光量の均一化、形状
の均一化、発光素子配列精度の向上を図ることができ
る。

【００１９】また、本発明の画像形成装置によれば、上
記したような光量ばらつきのない発光形状が均一な露光
装置を用いることにより、むらのない良好な画像を得る
ことができる。

【００２０】さらに、本発明の画像形成装置によれば、
上記したような発光素子配列精度が高い露光装置を複数
用いることにより、正確な色重ねが行なえ、色重ね精度
のよい良好なカラー画像を得ることができる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００２２】図１は、本発明に係る露光装置として固体
走査ヘッドを用いた電子写真式プリンタの作像部を概略
的に示すものである。図において、１は像担持体として
の感光体ドラムで、図示矢印方向に一定の速度で回転す
るようになっている。感光体ドラム１の周囲部には、そ
の回転方向に沿って順次、帯電用帯電器２、固体走査ヘ
ッド３、現像器４、転写ローラ５、除電ランプ６、およ
び、クリーナ７が配設されている。

【００２３】しかして、画像形成時には、感光体ドラム
１が回転され、帯電用帯電器２を通過する際、その表面
が一様に帯電される。固体走査ヘッド３は、多数の発光
素子がライン状に配列されたもので、たとえば、図示し
ないスキャナあるいは外部から送られてくる画像データ
にしたがって、選択的に発光させ、その光をレンズで集
光し、帯電された感光体ドラム１上を走査露光する。

【００２４】この露光により、光の当たった感光体ドラ
ム１の表面の電位が変化し、画像データに応じた静電潜
像が形成される。この形成された感光体ドラム１上の静
電潜像は、現像器４を通過する際にトナーが付着される
ことにより現像され、可視像となる。

【００２５】一方、転写紙（図示しない）は、図示しな
い給紙部から転写ベルト８によって転写ローラ５の部分
に搬送されており、現像器４で現像された感光体ドラム
１上の可視像（トナー像）は、転写ローラ５によって転
写紙上に転写される。トナー像が転写された転写紙は、
図示しない定着部に搬送され、転写紙上のトナー像は、
加熱および加圧されることにより、転写紙にしっかりと
定着される。

【００２６】転写後の感光体ドラム１は、除電ランプ６
によって除電され、その後、転写されずに感光体ドラム
１上に残ったトナーは、クリーナ７によってクリーニン
グされ、再び帯電用帯電器２に達する。

【００２７】このように、電子写真式プリンタは、上記
したプロセスを繰り返すことによって、連続的にプリン
ト動作を行なうようになっている。

【００２８】図２は、図１に示した電子写真式プリンタ
の作像部に、更にもう一組の帯電用帯電器と固体走査ヘ
ッドと現像器を追加し、マルチカラーの画像を形成する
ようにした電子写真式プリンタの作像部を概略的に示す
ものであり、以下、その作像プロセスを簡単に説明す
る。

【００２９】感光体ドラム１は、図１と同様に矢印方向
に一定速度で回転している。まず、第１の帯電用帯電器
２1 を通過する際、感光体ドラム１の表面は第１の電位
に帯電される。この帯電された感光体ドラム１は、第１
の固体走査ヘッド３1 によって、第１の画像情報に基づ
き第１の露光パターンで露光され、第１の潜像が形成さ
れる。この感光体ドラム１上に形成された第１の潜像
は、第１の色のトナーが入っている第１の現像器４1 に
よって現像され、第１の色で第１の画像情報に応じたト
ナー像が形成される。

【００３０】次に、第２の帯電用帯電器２2 によって、
感光体ドラム１の表面は第２の電位に帯電される。この
帯電された感光体ドラム１は、第２の固体走査ヘッド３
2 によって、第２の画像情報に基づき第２の露光パター
ンで露光され、第２の潜像が形成される。この感光体ド
ラム１上に形成された第２の潜像は、第２の色のトナー
が入っている第２の現像器４2 によって現像され、第２
の色で第２の画像情報に応じたトナー像が形成される。

【００３１】このようにして、感光体ドラム１上には、
色の異なる２つのトナー像が重なって形成される。そし
て、転写ローラ５によって、この２色のトナー像が一括
して転写紙上に転写される。

【００３２】以上、２つの固体走査ヘッドを用いたマル
チカラーの画像を形成する電子写真式プリンタの動作に
ついて簡単に説明した。

【００３３】ここで、得られる画像の精度と固体走査ヘ
ッドとの関係について簡単に説明する。たとえば、第１
の色で主走査方向（固体走査ヘッドの長手方向）に１ド
ット相当の第１の直線を形成し、第２の色でも同様に主
走査方向に１ドット相当の第２の直線を形成したとす
る。露光のタイミングを制御し、第１および第２の直線
を重ね、第３の色の１ドット相当の直線を得ようとした
場合、固体走査ヘッドの発光素子の配列精度が大きな問
題となる。

【００３４】すなわち、正確な１ドットの第３の色の直
線画像を得るためには、少なくとも固体走査ヘッド３1
の発光素子の配列と固体走査ヘッド３2 の発光素子の配
列とが正確に一致していることが必要である。

【００３５】なお、ここでは、固体走査ヘッドを２つ用
いた例を示したが、固体走査ヘッドを２つ以上用いるこ
とにより、２色以上の画像を重ねる画像形成装置につい
ても同様である。

【００３６】図３は、図１に示した電子写真式プリンタ
の作像部（作像ユニット）を、たとえば、４つ用いた電
子写真式カラープリンタの作像部を概略的に示すもので
あり、図面に対し右から順次、イエロウの画像を形成す
る第１の作像ユニット９Ｙ、マゼンタの画像を形成する
第２の作像ユニット９Ｍ、シアンの画像を形成する第３
の作像ユニット９Ｃ、ブラックの画像を形成する第４の
作像ユニット９Ｂが並設されている。

【００３７】転写紙は、給紙カセット１０から給紙ロー
ラ１１によって供給され、転写ベルト８によって図面に
対し右から左（第１の作像ユニット９Ｙから第４の作像
ユニット９Ｂ）へと搬送される。この搬送される転写紙
には、まず、第１の作像ユニット９Ｙの転写ローラ５に
おいて第１の作像ユニット９Ｙの固体走査ヘッド３で形
成されたイエロウの画像（トナー像）が転写され、次に
第２の作像ユニット９Ｍの転写ローラ５では、第２の作
像ユニット９Ｍの固体走査ヘッド３で形成されたマゼン
タの画像が、第３の作像ユニット９Ｃの転写ローラ５で
は、第３の作像ユニット９Ｃの固体走査ヘッド３で形成
されたシアンの画像が、第４の作像ユニット９Ｂの転写
ローラ５では、第４の作像ユニット９Ｂの固体走査ヘッ
ド３で形成されたブラックの画像が、それぞれ転写され
る。

【００３８】このように、４色分のトナー像が転写紙に
転写された後、その転写紙が定着ユニット１２を通過す
る際に４色分のトナー像が転写紙に定着される。

【００３９】このような構造をした電子写真式カラープ
リンタでは、正確な色重ねを行なうための必要条件とし
て、４つの固体走査ヘッドの発光素子の配列が正確でな
くてはならないことは図２の説明で述べた通りである。

【００４０】次に、固体走査ヘッドの構成について詳細
に説明する。

【００４１】図４は、固体走査ヘッドの構成を一部切欠
して模式的に示す斜視図である。図において、２１は長
尺状の透明なガラス基板（基体）で、このガラス基板２
１上は、サイドガラス２２およびカバーガラス２３によ
って気密に囲まれており、この囲まれている空間は、高
真空（たとえば、１０^-8Ｔｏｒｒ以下）に維持されて、
真空室２４となっている。真空室２４内の単尺方向ほぼ
中心部には、長尺方向に沿って電子放射性物質が塗布さ
れた１本のワイヤ状のカソード電極（フィラメント）２
５が張設されている。

【００４２】ガラス基板２１上のカソード電極２５と対
向する部位で、発光点に相当する箇所には、たとえば、
真空蒸着によって形成されたアルミニウム薄膜配線から
なるアノード電極と一体となった蛍光体ドットを多数配
列してなる発光素子列２６が設けられている。発光素子
列２６の両側には、アノード電極の電位を制御して発光
素子の点灯、非点灯を決定するための駆動用ＩＣ２７が
配設されている。

【００４３】発光素子列２６からの光は、ガラス基板２
１を透過し、ガラス基板２１の下方近傍に配置されてい
る光学手段としてのセルフォックレンズ２８によって集
光され、その下方に位置する感光体ドラム１を露光する
ようになっている。

【００４４】図５は、図４の発光素子列２６の部分を拡
大して示すものである。図に示すように、１つの発光素
子２６ａは、一対のアノード電極３１と蛍光体３２とか
ら構成されていて、２列の千鳥配置となっている。各発
光素子２６ａの周囲には、それぞれグリッド電極３３が
配設されている。アノード電極３１およびグリッド電極
３３は、たとえば、真空蒸着によって形成されたアルミ
ニウム薄膜である。蛍光体３２は、たとえば、厚膜印刷
（スクリーン印刷）法、あるいは、フォトリソ法、リフ
トオフ法などの電着法によって、一対のアノード電極３
１間にアノード電極３１を覆う形で形成されている。

【００４５】アノード電極３１、グリッド電極３３と蛍
光体３２との位置関係は、図５に示すように、各ドット
（発光素子２６ａ）ごとにまちまちである。すなわち、
アノード電極３１に対して右にずれたものや左にずれた
もの、あるいは図の手前にずれているものや奥側にずれ
たものなど、様々な位置関係になっている。

【００４６】なお、本実施例で使用される蛍光体３２
は、たとえば、高速発光応答性と高輝度発光特性を持つ
ＺｎＯである。また、アノード電極３１から延びている
リード線３１ａは、駆動用ＩＣ２７とワイヤボンディン
グなどで電気的に接続されている。

【００４７】次に、図６を用いて、発光素子２６ａの発
光原理と感光体ドラム１上での配光パターンについて簡
単に説明する。図６（ａ）は、蛍光体３２の中心部をカ
ソード電極２５の方向（ガラス基板２１の長尺方向）に
沿って切った断面図である。カソード電極２５の両端に
は、たとえば、周波数が１００ＫＨz の５ボルト程度の
交流電圧が印加されており、この電圧によってカソード
電極２５は加熱される。カソード電極２５は、加熱され
ることにより熱電子Ｅを放出する。

【００４８】一方、発光する発光素子２６ａのアノード
電極３１には、カソード電極２５の中心電位に対し、３
０ボルト程度の直流電圧が駆動用ＩＣ２７によって供給
される。この電位差によって、カソード電極２５から放
出された熱電子Ｅは、アノード電極３１の方向に加速
し、蛍光体３２に衝突する。この熱電子Ｅの衝突によ
り、蛍光体３２は発光する。発光した光のうち、ガラス
基板２１を透過したものがセルフォックレンズ２８によ
って集光され、感光体ドラム１を露光する。

【００４９】このように、駆動用ＩＣ２７によって電圧
が印加されたアノード電極３１上の蛍光体３２のみが発
光するので、駆動用ＩＣ２７に画像データを入力するこ
とにより、画像データに応じて選択的に蛍光体３２を発
光させることができる。

【００５０】グリッド電極３３は、発光素子２６ａ同士
の干渉（クロストーク）を防ぐためのものである。すな
わち、グリッド電極３３に対して、常に３５ボルト程度
の直流電圧が印加することにより、常にカソード電極２
５からグリッド電極３３への熱電子Ｅの流れを作り、隣
接の蛍光体３２が発光状態か非発光状態かに関わりな
く、一定の光量を得るためのものである。

【００５１】図６（ｂ）は、発光素子２６ａからの光が
セルフォックレンズ２８で集光され、感光体ドラム１を
露光した場合の感光体ドラム１上での配光パターンを相
対輝度で表したグラフである。このグラフから、蛍光体
３２のエッジ部分の輝度が中心部に比べ高いことがわか
る。このグラフは、前述の２列の発光素子列２６のうち
の１列の様子を表したものであるが、実際には、位相の
ずれたもう１列の発光素子列も同様の配光パターンを有
している。

【００５２】このような配光パターンを持った固体走査
ヘッドで、たとえば、ハーフトーンの画像を出力しよう
とした場合、２列の発光素子列の配光パターンのエッジ
部の輝度が高い部分が重なり、均一な輝度が得られない
ことが容易に推察できる。実際に、このような固体走査
ヘッドでハーフトーンの画像を出力すると、縦筋状の濃
度むらが出力されることがわかっている。

【００５３】次に、図７を用いて、発光形状について説
明する。図７（ａ）は、ある発光素子２６ａのアノード
電極３１と蛍光体３２との位置関係を示した図である。
先に説明したように、アノード電極３１は真空蒸着によ
り形成されたアルミニウム薄膜であり、蛍光体３２は、
このアルミニウム薄膜上に厚膜印刷（スクリーン印刷）
法、あるいは、フォトリソ法、リフトオフ法などの電着
法によって形成されるものである。

【００５４】したがって、それぞれの工程が異なるた
め、相互の位置を正確に合わせるのは非常に困難であ
る。図７（ａ）は、蛍光体３２が少し左にずれて形成さ
れている例である。また、蛍光体３２の粒子は比較的粗
い（５μｍ以上）ため、アルミニウム薄膜のように正確
なパターンを形成するのは困難である。図７（ａ）の例
では、正方形のエッジ部分が崩れたパターンになってい
る。

【００５５】さて、このような蛍光体３２とアノード電
極３１との組合わせによる発光素子２６ａの感光体ドラ
ム１に対する発光形状を観察すると、図７（ｂ）に示す
ような形状となる。これは、蛍光体３２からの光がアル
ミニウム薄膜であるアノード電極３１に遮られ、蛍光体
３２の形状が一部欠けるためである。

【００５６】このように蛍光体３２から感光体ドラム１
への光は、発光素子２６ａごとに種々の形状をしてお
り、また、面積も一定ではない。この発光形状と面積の
不均一性も、出力画像の画質に悪影響を与える。すなわ
ち、発光素子２６ａごとの発光形状と面積の違いは、固
体走査ヘッドとしては光量ばらつきとなり、特にハーフ
トン画像にむらを生じさせる。

【００５７】また、発光素子２６ａごとの発光形状の不
均一性は、発光素子配列精度の劣化にもつながり、特
に、図２および図３に示したような色重ねを伴う画像形
成装置の画質を劣化させる。

【００５８】このような欠点を無くすためには、たとえ
ば、図８に示すように、蛍光体３２の発光形状がガラス
基板２１の長尺方向にも規制されるよう、蛍光体３２を
アノード電極３１で囲むようにすればよい。しかし、こ
のような構造は、高解像度の固体走査ヘッドには不向き
である。

【００５９】たとえば、図８に示すように、アノード電
極３１とグリッド電極３３のパターン幅を２５μｍで形
成したとすると、主走査方向の発光素子と発光素子との
間には１２５μｍのギャップが必要となる。たとえば、
３００ＤＰＩの固体走査ヘッドを、このような２列の発
光素子列で構成したとすると、可能な発光素子の大きさ
（蛍光体３２の幅）は、２ドット分のピッチが１６９．
３μｍであることから、最大４４．３μｍとなる。さら
に、４００ＤＰＩの固体走査ヘッドで考えると、可能な
発光素子の大きさ（蛍光体３２の幅）は、最大２μｍと
なり、充分な発光面積を得ることができない。

【００６０】以上、固体走査ヘッドの持つ問題点につい
て述べた。次に、これらの問題を解決する本発明の固体
走査ヘッドの構成について詳細に説明する。

【００６１】図９（ａ）は、感光体ドラム１に一定の発
光形状で一定の光量の露光を行なうための固体走査ヘッ
ドの一例であり、蛍光体３２の中心部をカソード電極２
５の方向（ガラス基板２１の長尺方向）に沿って切った
断面図である。図６（ａ）に示した従来の断面図と異な
る箇所は、ガラス基板２１とグッリド電極３３、蛍光体
３２（アノード電極３１）との間に透明絶縁層（透明部
材）３４および遮光パターンを形成したマスク層（遮光
部材）３５を設けた点である。

【００６２】マスク層３５は、各蛍光体３２とそれぞれ
相対向する部位に蛍光体３２よりも小さいアパーチャ
（光の通過する穴：開口部）３５ａを有していて、たと
えば、アルミニウム薄膜で形成されており、真空蒸着法
などによって精度よく形成できる。また、透明絶縁層３
４は、アノード電極３１やグリッド電極３３とマスク層
３５との絶縁性を保つためのもので、たとえば、ＳｉＯ
2 などの絶縁性と透明性とを兼ね備えた材料を使用すれ
ばよい。

【００６３】次に、このような構造の固体走査ヘッドを
用いた場合の感光体ドラム１上での相対輝度について、
図９（ｂ）に示すグラフを用いて説明する。感光体ドラ
ム１上での相対輝度分布は、図９（ｂ）のグラフに示す
ように山なりの分布となる。これは、マスク層３５のア
パーチャ３５ａが蛍光体３２の発光形状よりも小さく、
蛍光体３２のエッジ部分からの光がアパーチャ３５ａ周
辺のマスク層３５によって遮光されるためである。

【００６４】すなわち、図６（ｂ）に示したような輝度
分布から、輝度の高い蛍光体３２のエッジ部からの光の
影響を取り除いた輝度分布となる。

【００６５】次に、図１０を用いてマスク層３５のアパ
ーチャ３５ａと発光形状との関係について説明する。図
１０（ａ）に示すように、本実施例におけるマスク層３
５のアパーチャ３５ａは円形で、蛍光体３２の発光形状
よりも小さく形成されている。したがって、ガラス基板
２１を透過する光、すなわち、最終的に得られる発光形
状は、図９（ｂ）に示すように、マスク層３５のアパー
チャ３５ａと同じ円形となる。このため、マスク層３５
のアパーチャ３５ａを精度よく、同一形状とすることに
よって、発光形状を均一にすることができる。

【００６６】なお、本実施例では、マスク層３５のアパ
ーチャ３５ａを円形としているが、必ずしも円形でなく
ともよい。たとえば、楕円や正方形、あるいは、長方形
などの形状であってもよい。

【００６７】次に、図１１ないし図１３を用いて固体走
査ヘッドの発光素子列部の製造方法について説明する。

【００６８】図１１は、マスク層３５（遮光パターン）
を示したものであり、図示のように発光させたい箇所に
アパーチャ３５ａを設けておく。まず、このようなマス
ク層３５をガラス基板２１上に、真空蒸着法などによ
り、たとえば、アルミニウムなどの材質で精度よく形成
する。

【００６９】次に、図１２に示すような透明絶縁層（Ｓ
ｉＯ2 ）３４をマスク層３５の上から形成する。この透
明絶縁層３４も、たとえば、真空蒸着法などによって形
成する。

【００７０】さらに、この透明絶縁層３５の上から、図
１３に示すように、一対のアノード電極３１とグリッド
電極３３のパターンを、先に形成したマスク層３５のア
パーチャ３５ａに合わせて、たとえば、アルミニウムで
真空蒸着法などを用いて精度よく形成する。

【００７１】最後に、一対のアノード電極３１のパター
ン間の上にアノード電極３１を覆う形で蛍光体３２を形
成することにより、図９（ａ）に示すような断面の発光
素子ができる。

【００７２】なお、蛍光体３２の形成は、マスク層３５
のアパーチャ３５ａよりも大きく、グリッド電極３３に
接触しない程度の精度で形成すればよく、たとえば、厚
膜印刷（スクリーン印刷）法や電着法を用いて形成すれ
ばよい。

【００７３】図１４（ａ）は、本発明の他の実施例を示
すものであり、図９（ａ）と同様に、蛍光体３２の中心
部をカソード電極２５の方向（ガラス基板２１の長尺方
向）に沿って切った断面図である。この実施例では、マ
スク層３５に絶縁性を有する材料、たとえば、窒化珪素
（Ｓｉ3 Ｎ4 ）やボロンリン（ＢＰ）の薄膜を用いるこ
とにより、図９（ａ）のような透明絶縁層３４を必要と
しない例である。

【００７４】なお、マスク層３５の遮光パターンは図９
（ａ）の場合と同様である。また、この場合の感光体ド
ラム１上での相対輝度は、図１４（ｂ）のようになり、
図９（ｂ）と同様である。

【００７５】図１５（ａ）は、本発明の更に他の実施例
を示すものであり、図９（ａ）と同様に、蛍光体３２の
中心部をカソード電極２５の方向（ガラス基板２１の長
尺方向）に沿って切った断面図である。この実施例で
は、マスク層３５をヘッド外部、つまりガラス基板２１
の下面に設けたものである。このように、蛍光体３２に
対応する箇所に精度よくマスク層３５のアパーチャ３５
ａを設け、図９や図１４の場合と同様に、蛍光体３２の
エッジ部からの光をカットすれば、同様の効果が得られ
る。

【００７６】なお、この場合、マスク層３５は遮光性の
みを有していればよく、導電性でも絶縁性でもよい。ま
た、マスク層３５の遮光パターンは図９（ａ）の場合と
同様である。また、この場合の感光体ドラム１上での相
対輝度は、図１５（ｂ）のようになり、図９（ｂ）と同
様である。

【００７７】これらの図９や図１４、図１５に示した構
造の固体走査ヘッドを図１に示した構造の電子写真式プ
リンタの露光装置として用いることにより、むらのない
良好な画像を得ることができる。

【００７８】また、これらの図９や図１４、図１５に示
した構造の固体走査ヘッドを図２や図３に示した構造の
電子写真式カラープリンタの露光装置として用いれば、
むらのない良好な画像のみならず、色重ねの正確なカラ
ー画像を得ることができる。

【００７９】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、発
光素子から発光された光のうちの一部を遮光する遮光部
材を付加することにより、発光素子からの光を一定の量
（大きさ、形）だけ通過させることができるので、光量
の均一化、形状の均一化、発光素子配列精度の向上を図
ることができる露光装置を提供できる。

【００８０】また、本発明によれば、上記したような光
量ばらつきのない発光形状が均一な露光装置を用いるこ
とにより、むらのない良好な画像を得ることができる画
像形成装置を提供できる。

【００８１】さらに、本発明によれば、上記したような
発光素子配列精度が高い露光装置を複数用いることによ
り、正確な色重ねが行なえ、色重ね精度のよい良好なカ
ラー画像を得ることができる画像形成装置を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】露光装置として固体走査ヘッドを用いた電子写
真式プリンタの作像部を概略的に示す構成図。

【図２】２つの固体走査ヘッドを用いたマルチカラー電
子写真式プリンタの作像部を概略的に示す構成図。

【図３】４つの作像ユニットを用いた電子写真式カラー
プリンタの作像部を概略的に示す構成図。

【図４】固体走査ヘッドの構成を一部切欠して模式的に
示す斜視図。

【図５】固体走査ヘッドの発光素子列の部分を拡大して
示す斜視図。

【図６】従来の固体走査ヘッドの要部断面図と該固体走
査ヘッドによる感光体ドラム上での光量分布の関係を説
明するための図。

【図７】従来の固体走査ヘッドのアノード電極と蛍光体
との位置関係と発光形状との関係を説明するための図。

【図８】アノード電極パターンを改良した場合の発光面
積を説明するための図。

【図９】本発明の一実施例に係る固体走査ヘッドの要部
断面図と該固体走査ヘッドによる感光体ドラム上での光
量分布の関係を説明するための図。

【図１０】同実施例における固体走査ヘッドの蛍光体と
マスク層のアパーチャとの位置関係と発光形状との関係
を説明するための図。

【図１１】同実施例における固体走査ヘッドのマスク層
の構成例を示す図。

【図１２】同実施例における固体走査ヘッドの透明絶縁
層の構成例を示す図。

【図１３】同実施例における固体走査ヘッドのマスク層
のアパーチャとアノード電極、グリッド電極との位置関
係を示す図。

【図１４】本発明の他の実施例に係る固体走査ヘッドの
要部断面図と該固体走査ヘッドによる感光体ドラム上で
の光量分布の関係を説明するための図。

【図１５】本発明の更に他の実施例に係る固体走査ヘッ
ドの要部断面図と該固体走査ヘッドによる感光体ドラム
上での光量分布の関係を説明するための図。

【符号の説明】

１……感光体ドラム（像担持体）、２，２1 ，２2 ……
帯電用帯電器、３，３1 ，３2 ……固体走査ヘッド（露
光装置）、４，４1 ，４2 ……現像器、５……転写ロー
ラ、７……クリーナ、８……転写ベルト、９Ｙ，９Ｍ，
９Ｃ，９Ｂ……作像ユニット（画像形成ユニット）、１
０……給紙カセット、１１……給紙ローラ、１２……定
着ユニット、２１……ガラス基板（基体）、２４……真
空室、２５……カソード電極、２６……発光素子列、２
６ａ……発光素子、２８……セルフォックレンズ（光学
手段）、３１……アノード電極、３２……蛍光体、３３
……グリッド電極、３４……透明絶縁層（透明部材）、
３５……マスク層（遮光部材）、３５ａ……アパーチャ
（開口部）、Ｅ……熱電子。

フロントページの続き (72)発明者 井出 直朗 神奈川県川崎市幸区柳町70番地 東芝イン テリジェントテクノロジ株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空室の一部を構成する透明な基体と、 前記真空室内に設けられ熱電子を放出するカソード電極
   と、 前記基体上に設けられ前記カソード電極から放出される
   熱電子が衝突することにより発光する発光素子と、 この発光素子から発光された光のうちの一部を遮光する
   遮光部材と、 この遮光部材で一部が遮光された前記発光素子からの光
   を被露光部に集光させる光学手段とを具備したことを特
   徴とする露光装置。
2. 【請求項２】 真空室の一部を構成する透明な基体と、 前記真空室内に設けられ熱電子を放出するカソード電極
   と、 前記基体上に設けられ所定形状の開口部を複数有する遮
   光部材と、 前記基体および前記遮光部材上に設けられ絶縁性を有す
   る透明部材と、 前記遮光部材の各開口部にそれぞれ対応して前記透明部
   材上に設けられ、前記カソード電極から放出される熱電
   子が衝突することにより発光し、その発光形状が前記遮
   光部材の開口部よりも大きい複数の発光素子と、 この各発光素子からの光のうち前記遮光部材の開口部を
   通過した光を被露光部に集光させる光学手段とを具備し
   たことを特徴とする露光装置。
3. 【請求項３】 真空室の一部を構成する透明な基体と、 前記真空室内に設けられ熱電子を放出するカソード電極
   と、 前記基体上に設けられ所定形状の開口部を複数有する絶
   縁性の遮光部材と、 この遮光部材の各開口部にそれぞれ対応して前記基体上
   に設けられ、前記カソード電極から放出される熱電子が
   衝突することにより発光し、その発光形状が前記遮光部
   材の開口部よりも大きい複数の発光素子と、 この各発光素子からの光のうち前記遮光部材の開口部を
   通過した光を被露光部に集光させる光学手段とを具備し
   たことを特徴とする露光装置。
4. 【請求項４】 真空室の一部を構成する透明な基体と、 前記真空室内に設けられ熱電子を放出するカソード電極
   と、 前記基体上に設けられ前記カソード電極から放出される
   熱電子が衝突することにより発光する発光素子と、 前記真空室外に設けられ、前記発光素子の形状よりも小
   さい開口部を有し、前記発光素子からの光の一部を遮光
   する遮光部材と、 この遮光部材の前記開口部を通過した光を被露光部に集
   光させる光学手段とを具備したことを特徴とする露光装
   置。
5. 【請求項５】 感光体と、 この感光体を帯電させるための帯電手段と、 真空室の一部を構成する透明な基体と、前記真空室内に
   設けられ熱電子を放出するカソード電極と、前記基体上
   に設けられ前記カソード電極から放出される熱電子が衝
   突することにより発光する複数の発光素子と、この各発
   光素子から発光された光のうちの一部を遮光する遮光部
   材と、この遮光部材で一部が遮光された前記各発光素子
   からの光を前記感光体上に集光させる光学手段とからな
   り、画像情報に応じて前記各発光素子を選択的に発光さ
   せることにより、前記帯電された感光体上に潜像を形成
   する露光装置と、 この露光装置によって形成された前記感光体上の潜像を
   現像する現像手段とを具備したことを特徴とする画像形
   成装置。
6. 【請求項６】 感光体と、 この感光体を帯電させるための帯電手段と、 真空室の一部を構成する透明な基体と、前記真空室内に
   設けられ熱電子を放出するカソード電極と、前記基体上
   に設けられ前記カソード電極から放出される熱電子が衝
   突することにより発光する複数の発光素子と、この各発
   光素子から発光された光のうちの一部を遮光する遮光部
   材と、この遮光部材で一部が遮光された前記各発光素子
   からの光を前記感光体上に集光させる光学手段とからな
   り、画像情報に応じて前記各発光素子を選択的に発光さ
   せることにより、前記帯電された感光体上に潜像を形成
   する複数の露光装置と、 この各露光装置によって形成された前記感光体上の潜像
   を現像する複数の現像手段とを具備したことを特徴とす
   る画像形成装置。
7. 【請求項７】 感光体と、 この感光体を帯電させるための帯電手段と、 真空室の一部を構成する透明な基体と、前記真空室内に
   設けられ熱電子を放出するカソード電極と、前記基体上
   に設けられ前記カソード電極から放出される熱電子が衝
   突することにより発光する複数の発光素子と、この各発
   光素子から発光された光のうちの一部を遮光する遮光部
   材と、この遮光部材で一部が遮光された前記各発光素子
   からの光を前記感光体上に集光させる光学手段とからな
   り、画像情報に応じて前記各発光素子を選択的に発光さ
   せることにより、前記帯電された感光体上に潜像を形成
   する露光装置と、 この露光装置によって形成された前記感光体上の潜像を
   現像する現像手段とからなる画像形成ユニットを複数具
   備し、 前記複数の画像形成ユニットでそれぞれ形成された複数
   の画像を重ね合わせることにより、複数色の画像を形成
   することを特徴とする画像形成装置。