JPH0825303B2 - 光書き込みヘツド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、列状に配置した発光素子によって感光体上
に静電潜像を書き込む光書き込みヘッドに関する。

「従来の技術」 第９図は、発光素子を列状に配置した光書き込みヘッ
ド１を有し、これによって感光体２上に静電潜像を書き
込む従来の静電記録装置の側面図である。

感光ドラム３の外周面には感光体２が層状に形成され
ている。この感光ドラム３は矢印４方向に回転するよう
図示しない駆動装置に連結されている。この感光ドラム
３の周面には、感光体２の表面をクリーニングするクリ
ーナ６、感光体２を帯電させるチャージコロトロン７、
感光体２に静電潜像を形成あるいは書き込む光書き込み
ヘッド１と集光レンズ10、現像器８、およびトナーを記
録用紙11に転写する転写コロトロン９が配置されてい
る。

この従来の光書き込みヘッドを、第10図および第11図
に示した。第10図は光書き込みヘッドの横断面図、第11
図はその部分平面図である。

図において、透明な隔壁12を有する、内部を真空にし
た密封ケース13内には、アノード電極パタン14が形成さ
れ、その一端の上面に螢光体が塗布されている。この螢
光体を発光素子15と呼ぶものとする。透明隔壁12の直下
にはフィラメントからなるカソード16が設けられてい
る。

このカソード16がここを流れる電流によって加熱され
ると、ここから熱電子が飛び出す。カソード16を接地し
てアノード電極14に正電圧が印加されると、この熱電子
が発光素子15に衝突してこれを発光させる。第11図に示
すように、アノード電極14は、等間隔に平行に千鳥状に
引き出されている。

多数のアノード電極14の相互間は電気的に絶縁されて
おり、アノード電極１個１個について所定の正電圧を選
択的に印加する回路を設ければ、これによって発光素子
15が発光し、第９図に示した感光体２に静電潜像の書き
込みを行うことができる。

このような光書き込みヘッドは、例えば特開昭59−49
148号公報、特開昭59−46740号公報に記載されている。

「発明が解決しようとする問題点」 ところが、このような従来の光書き込みヘッドは、発
光素子を列状に配置するために、発光素子相互間に一定
の間隔をとらなければならなかった。これは、発光素子
を載せた各アノード電極間の電気的絶縁を確保するため
に、どうしても必要な間隔である。このため、発光素子
と発光素子の間に非発光部が存在し、画質の向上を妨げ
る原因となっていた。

一方このような構成の光書き込みヘッドは、各発光素
子をそれぞれ独立に点滅制御するので、発光素子の数と
同数の駆動素子とその駆動用の回路を必要としていた。
これは、装置全体のコストダウンを妨げる原因となって
いた。

また光書き込みヘッドとしては、多数の発光素子を一
方向に連結したり、千鳥状に配列したものであったが、
特開昭59−49148号公報に示されているように、これら
の発光素子として発光ダイオードを用いると光書き込み
ヘッド自体が高価になる上に、個々の発光ダイオードの
発光特性のバラツキによって発光分布が不均一になると
い欠点があった。また、光シャッターアレイを用いた発
光素子を使用した場合にも同様の欠点があった。

本発明は以上の点に着目してなされたもので、発光素
子相互間が密着して配列されているのと同様の動作を行
うことのできる、光書き込みヘッドを提供するものであ
る。

また、駆動回路の簡素化を行い、そのコストの低減を
図ることのできる光書き込みヘッドを提供することを目
的とするものである。

「問題点を解決するための手段」 本発明では、（イ）同一幅の帯状のアノード電極をこ
れらの幅と等しい間隔で平行に複数本配置した第１のア
ノード電極群部と、この第１のアノード電極群部のそれ
ぞれの電極の同一側の端部と１対１に対応して電気的に
接続されるとともに第１のアノード電極群部の電極のそ
れぞれの隙間の延長した位置とちょうど重なるようにこ
れらの隙間と等しい幅の帯状のアノード電極を互いに平
行に複数本配設してなる第２のアノード電極群部とが、
同一平面上に形成してなるアノード電極群と、（ロ）こ
のアノード電極群と対向する位置に配置された電子放出
用のカソード電極と、（ハ）アノード電極群とカソード
電極の中間的な平面位置に第１のアノード電極群部と第
２のアノード電極群部のそれぞれを構成する帯状のアノ
ード電極を２つずつの発光部に分割するようにこれら帯
状のアノード電極と直交する形で４組並設して４つの領
域を形成し、カソード電極から放出される電子の前記し
た領域の通過を制御するグリッド電極と、（ニ）１ライ
ン分のシリアルな画信号を２つの領域に順次割り振った
後の歯抜け状態の画信号の組のうち、電子を通過状態に
制御するよう選択されたグリッド電極に対応する歯抜け
状態の画信号の印字、非印字の各信号状態に対応させ
て、アノード電極のそれぞれを電子を吸引する電位と吸
引しない電位のいずれか一方に設定する画信号対応電位
設定手段と、（ホ）アノード電極の表面に形成され電子
の衝突によってその部位を発光させる発光層と、（ヘ）
感光体表面の移動速度に対応させて画信号対応電位設定
手段の設定対象となるグリッド電極を選択するグリッド
電極選択手段とを光書き込みヘッドに具備させる。

すなわち本発明の光書き込みヘッドでは、途中で電極
の幅に相当する量だけ平行にずれて配置された帯状のア
ノード電極を複数互いに平行に配置したアノード電極群
を用意し、これを構成するそれぞれの帯状の直線部分と
しての第１および第２のアノード電極群部をそれぞれ２
つずつの領域に分断するように合計４組のグリッド電極
を設けている。そして、それぞれ２個の発光素子によっ
て同一箇所に２回書き込みが行えるようにしている。

「実施例」 （ブロックの説明） 第１図は本発明の光書き込みヘッドの実施例を説明す
るのに先立ってその理解を助けるための他の光書き込み
ヘッドの一例を示すブロック図である。

図において、アノード電極21はこの光書き込みヘッド
の長手方向に対して傾斜して等間隔で多数配列されてい
る。この各アノード電極21の、それぞれ２個所、ハッチ
ングで示した部分に発光素子22、22′が設けられてい
る。

この光書き込みヘッドの横断面図を第２図に示す。

密封ケース23の上面には透明隔壁24が設けられ、その
表面には反射防止膜25がコーティングされている。ま
た、密封ケース23の内部にはフィラメント状のカソード
26が２本設けられている。アノード電極21の上に形成さ
れた２つの発光素子22、22′は３本の内壁27によって仕
切られている。この３本の内壁27は低融点ガラス等から
成り、中央にスリット28を有する２枚のグリッド29、2
9′を支持している。第１図を見てわかるように、この
グリッド29、29′のスリット28からちょうど、発光素子
22、22′が透視できるようになっている。

この発光素子22、22′の光は透明隔壁24を通りロッド
レンズ31によって感光体32上に集束され、ここに結像す
る。

再び第１図にもどって、この光書き込みヘッドの駆動
回路の説明をする。

図では、アノード電極21を４本だけ示したが、これら
の各アノード電極にそれぞれ１個ずつ駆動用の電界効果
トランジスタ36が接続されている。これらは、セレクタ
37から入力する画信号が黒ドットの印字に相当する内容
の信号である場合、オンとなりアノード電極21を接地電
位にする。アノード電極21がカソード26（第２図）と同
じ接地電位になると、発光素子22、22′が消燈し、感光
体32の除電が行われない。そこで、その部分に現像によ
ってトナーが付着する。これで黒ドットの印字がされ
る。セレクタ37（第１図）はこのような画信号を２つの
シリアルパラレル変換回路38、38′（Ｓ−Ｐ変換回路）
から受け入れて各電界効果トランジスタ36に供給する回
路である。

このＳ−Ｐ変換回路38、38′は、シフトレジスタ等に
よって構成され、シリアルに入力する画信号を所定のタ
イミングで一定量ずつパラレルに出力する回路である。

各Ｓ−Ｐ変換回路38、38′には、アノード電極21と同
数の画信号が格納される。そして、書き込むべき１列分
の静電潜像の画信号をD1、D2、D3、D4、D5……とする
と、Ｓ−Ｐ変換回路38にはD1、D3、D5……というように
奇数番目の画信号が格納される。この格納すべき画信号
の選択は、タイミング制御回路42からのクロック信号に
もとづいて行われる。

遅延回路（DL）39は、上記すべての画信号D1、D2、D3
を１回格納し、次の列の画信号が入力するときこれをＳ
−Ｐ変換回路38′へ向けて出力する回路である。Ｓ−Ｐ
変換回路38′はこの１回分遅延された信号のうち、D2、
D4……というように偶数番目の画信号のみを格納する。

一方、グリッド29、29′にも同数の駆動用の電界効果
トランジスタ41が接続されている。この２つの電界効果
トランジスタ41は常に一方がオンのとき他方がオフとな
るように動作する。そして、いずれか一方のグリッド29
（29′）に交互に負電圧が印加される。これによってそ
のグリッドの直下の発光素子22（22′）のいずれか一方
に向かう電子が反発されてその発光素子は発光しない。

従って、この光書き込みヘッドにおいては、１本の連
続したアノード電極21に正電圧が印加されていても、こ
れに設けられた２つの発光素子22、22′のいずれか一方
のみが発光するよう動作する。

タイミング発生回路42は、画信号のＳ−Ｐ変換回路3
8、38′への転送、セレクタ37の切り換え動作、および
グリッド29、29′の制御電圧の印加のタイミングを制御
する回路である。この回路は基準クロック信号CKを受け
入れ、これを適当に分周して各部に供給する既知の分周
回路等で構成される。

（回路動作の説明） 第３図はこの例の光書き込みヘッドの動作原理を説明
するための要部拡大図である。

図には、上下方向から中央に向かってそれぞれ交互に
４本ずつアノード電極21が設けられている。各アノード
電極上には発光素子22がそれぞれ設けられている。

これで、発光素子22が２列平行に配置されたことにな
るが、これを列方向に直行する方向（図の矢印46の方
向）から見ると、発光素子22が互いにほとんどすき間な
く配列されているようにみえる。そして、まず、上段の
発光素子22が発光してこれに対面している感光体に静電
潜像の書き込みを行う。次に感光体が発光素子に対して
相対移動し、図の直線47が下段の発光素子22に対面した
ときに、下段の発光素子22による静電潜像の書き込みを
行うようにする。

このようにすれば、互いに密接して配列された発光素
子によって静電潜像の書き込みを行ったと同様の結果が
得られる。各アノード電極21をこのようにそれぞれ独立
させて、これらに個々に駆動回路を接続するようにして
もよいが、第１図に示したように、１つのアノード電極
21で２つの発光素子22、22′を交互に発光させるように
すると、駆動回路の駆動素子数を半減させることができ
る。

第１図の場合、第３図に示した上段の各発光素子とそ
の斜め下に位置する下段の各発光素子のアノード電極を
共通化している。

（静電潜像の書き込み） 第４図は、第１図の光書き込みヘッドの静電潜像の書
き込み動作を説明するための説明図である。各発光素子
の位置関係は第３図のものと等しいと仮定する。

図において、Ａ、Ｂと記入したブロックは、第１図の
ヘッドを矢印方向から見て、その右方の発光素子22′を
Ａ、左方の発光素子22をＢというように見たものであ
る。発光素子ＡとＢの間はちょうど発光素子の幅だけ開
いている。感光体は第４図の矢印51方向に移動するもの
とする。

また、この発光素子Ａ、Ｂの上方に、ここへ入力する
信号のタイミングを縦方向に時間軸をとって表わした。

タイミングパルス52、52′は、それぞれ発光素子Ａ、
Ｂに書き込みを行わせるためにグリッドに印加する電圧
である。これは、グリッドが正電圧になるときをオンと
なるよう表示した。また、からは画信号を表わし、
は１列目、は２列目というように５列目までのもの
を図示した。すなわち、この例では、各発光素子Ａ、Ｂ
はそれぞれ５回ずつの書き込みを行い、全体として５列
分の静電潜像の書き込みが行われる。また、図のａ〜ｅ
は、１列ずつ書き込みが行われた直後の感光体上の静電
潜像の内容を順に示している。例えば−Ａという表示
は、この位置に、発光素子Ａによって列目の静電潜像
の書き込みが行われたことを示す。２列の発光素子Ａ、
Ｂによって同位置に重ねて書き込みが行われると、発光
素子ＡとＢとはこの図面に垂直な方向すなわち列方向に
互いに１画素ずつずれているので、全体として１列分の
静電潜像がすき間なく書き込まれたことになる。

ここで、図の動作を順を追って説明する。

まず始めに、アノード電極21（第１図）に、発光素子
22′が書き込みを行うべきＳ−Ｐ変換回路38内の画信号
によって、選択的に正電圧を印加する。このとき、発光
素子22の上方のグリッド29には負電圧を印加しておく。
これで、感光体の第１列に発光素子Ａによって列目の
静電潜像が書き込まれる（同図ａ）。

次に、列目の画信号がＳ−Ｐ変換回路38に格納さ
れ、列目の画信号は遅延回路39からＳ−Ｐ変換回路3
8′に格納される。

そして、発光素子Ａが続いて列目の静電潜像の書き
込みを行う（同図ｂ）。このとき、感光体はちょうど１
列分矢印51方向に相対移動している。

さらに感光体が１列分矢印51方向に相対移動した後、
こんどは発光素子ＢがＳ−Ｐ変換回路38′に格納された
画信号によって静電潜像の書き込みを行う。このときこ
の発光素子Ｂの直下には、−Ａと表示した静電潜像が
来ている。発光素子Ｂの書き込み動作のときは、セレク
タ37が切り換えられ、グリッド29′に負電圧が印加され
る。こうして、列目全体の書き込みが完了する（同図
ｃ）。

この次のタイミングで、感光体が移動する前に、発光
素子Ａによって列目の静電潜像の書き込みを行う（同
図ｃ）。再び感光体を相対移動させて、先に説明した要
領で発光素子Ｂの書き込みが完了する（同図ｄ）。この
ような動作を繰り返していくと、同図ｅの状態を経て順
次５列分の静電潜像の書き込みを行うことができる。

以上のようにすれば、このヘッドによって、実質的に
すき間なく配列された発光素子によって静電潜像の書き
込みが行われたと同様の結果を得る。しかも、２個ずつ
発光素子を載せたアノード電極を用いているので、これ
らを駆動する電界効果トランジスタ36の数は、１列分の
静電潜像の書き込みに要する発光素子の数の半分でよい
ことになる。

なお、このような動作を得るためには上記発光素子の
列間隔は発光素子の幅のほぼ整数倍であることが好まし
い。

第５図と第６図に、１本のアノード電極に４個の発光
素子を載せた光書き込みヘッドの他の例を示す。第５図
はその横断面図、第６図はその要部の平面図である。

密封ケース23はやや広幅となり、１本のアノード電極
21上に４個の発光素子22が設けられ、その上に４本のグ
リッド29が配置されている。その他の部分は第１図と第
２図で説明したものと同様であり、重複する説明は省略
する。

ここで、発光素子22は４列構成となっており、その列
方向のピッチはちょうど発光素子22の幅の４倍となるよ
うに選定されている。また列間隔は、発光素子22の幅の
ほぼ整数倍とする。この場合約10パーセント程度の誤差
はさしつかえない。このような理由から、この列数をｍ
とし、発光素子の列方向のピッチをＰとし、ｎを自然数
とすると、列間隔は下式のようにして選定するとよいこ
とがわかる。

Ｐ・（ｎ−0.1）/m＜Ｄ ＜Ｐ・（ｎ＋0.1）/m なお、このようなヘッドを駆動するためには、第７図
のように、Ｓ−Ｐ変換回路38を４個設け、遅延回路39に
よってそれぞれ所定時間遅延して画信号処理のタイミン
グをとる。

この動作は第４図で説明したものと同様であるため省
略するが、この実施例によれば、セレクタ37の端子数
や、図示しない駆動用の電界効果トランジスタの素子数
を従来の４分の１にすることができる。

このように、共通のアノード電極を用いて、いくつか
の発光素子を時分割的に発光させると、螢光体の温度上
昇が小さくなる。従って、アノード電極の電位をより高
くすることができ、発光素子の瞬間的な輝度を上げるこ
とができる。

第８図は本発明の一実施例の光書き込みヘッドの要部
を表わしたものである。本実施例では、発光素子22を４
列配置し、その各２列は全く同一の配列のものとする。

このように、全く同一の配列の発光素子を設けた場
合、それぞれの発光素子によって同一部分に２回静電潜
像の書き込みを行うことができる。

このように、１個の発光素子を用いて１回で静電潜像
を書き込むよりも、２個の発光素子を用いて２回同一個
所に書き込みを行うようにすると、発光素子の面積を従
来のものよりも小面積とすることができ、より解像度を
高めることができる。また、実施例の光書き込みヘッド
では螢光体の蛍光によって発光させることにしたので、
特開昭59−49148号公報との関連で従来技術の問題点と
して指摘したような欠点を持たないばかりでなく、装置
自体をコンパクトに製造することができるというメリッ
トがある。

「発明の効果」 以上説明した本発明の光書き込みヘッドは、発光素子
の間の非発光部分をなくすことができ、画質および解像
度を向上させることができる。さらに、アノード電極の
共通化によって、駆動用の素子数を減少させることもで
きる。

すなわち本発明では複数組のグリッド電極の指定選択
によって複数のアノード電極上の発光領域を分割して制
御するので、発光素子ごとに専用の発光駆動用素子を用
いなくても、アノード電極の数の発光駆動用素子を共用
することができる上に、高解像度の画像書き込みができ
るという効果がある。

また、本発明ではグリッド電極によって電子の衝突を
オン・オフ制御して発光層の発光の有無を制御している
ので、それぞれの単位領域の発光の強さがばらつかず、
露光の均一化された高品位の画像を得ることができると
いう効果もある。

更に本発明によれば、同一主走査位置の２個の発光素
子を用いて２回同一箇所に書き込みを行うようにすれ
ば、書き込みを行う光量を倍増させることができるの
で、発光素子の面積を従来のものよりも小面積とするこ
とができ、より解像度を高めたり、より高速度の記録を
行うことができる。また、本発明では同一箇所に２回の
書き込みを行うか１回の書き込みを行うかの制御を行う
ことで、中間調の再現も可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第７図は本発明の実施例の理解を助けるための
図面であって、このうち第１は光書き込みヘッドの一例
を示すブロック図、第２図はその光書き込みヘッドの横
断面図、第３図はその原理を説明するヘッドの要部平面
図、第４図はその動作説明図、第５図は他の例を示す横
断面図、第６図はその要部平面図、第７図はその駆動用
の回路のブロック図、第８図は本発明の実施例の要部平
面図、第９図は従来の静電記録装置の横断面図、第10図
はその光書き込みヘッドの横断面図、第11図はその部分
平面図である。 22……発光素子、 29……グリッド。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】同一幅の帯状のアノード電極をこれらの幅
   と等しい間隔で平行に複数本配置した第１のアノード電
   極群部と、この第１のアノード電極群部のそれぞれの電
   極の同一側の端部と１対１に対応して電気的に接続され
   るとともに第１のアノード電極群部の電極のそれぞれの
   隙間の延長した位置とちょうど重なるようにこれらの隙
   間と等しい幅の帯状のアノード電極を互いに平行に複数
   本配設してなる第２のアノード電極群部とが、同一平面
   上に形成してなるアノード電極群と、 このアノード電極群と対向する位置に配置された電子放
   出用のカソード電極と、 前記アノード電極群とカソード電極の中間的な平面位置
   に前記第１のアノード電極群部と第２のアノード電極群
   部のそれぞれを構成する帯状のアノード電極を２つずつ
   の発光部に分割するようにこれらの帯状のアノード電極
   と直交する形で４組並設して４つの領域を形成し、カソ
   ード電極から放出される電子の前記領域の通過を制御す
   るグリッド電極と、 １ライン分のシリアルな画信号を２つの領域に順次割り
   振った後の歯抜け状態の画信号の組のうち、電子を通過
   状態に制御するよう選択されたグリッド電極に対応する
   歯抜け状態の画信号の印字、非印字の各信号状態に対応
   させて、アノード電極のそれぞれを電子を吸引する電位
   と吸引しない電位のいずれか一方に設定する画信号対応
   電位設定手段と、 アノード電極の表面に形成され電子の衝突によってその
   部位を発光させる発光層と、 感光体表面の移動速度に対応させて画信号対応電位設定
   手段の設定対象となるグリッド電極を選択するグリッド
   電極選択手段 とを具備することを特徴とする光書き込みヘッド。