JPH0825304B2

JPH0825304B2 - 端面発光型ｅｌプリンタ

Info

Publication number: JPH0825304B2
Application number: JP5456489A
Authority: JP
Inventors: 泰夫松本
Original assignee: Tec Corp
Current assignee: Tec Corp
Priority date: 1989-03-07
Filing date: 1989-03-07
Publication date: 1996-03-13
Anticipated expiration: 2011-03-13
Also published as: JPH02233268A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、端面発光型EL素子をアレイ化したラインヘ
ツドを有する端面発光型ELプリンタに関するものであ
る。

従来の技術近年、電子写真方式のプリンタの発展などに伴い、各
種発光素子が開発された。このような発光素子の一つに
EL（エレクトロルミネセンス）素子が存するが、これは
不足しがちな発光輝度の改善が望まれていた。そこで、
上面が発光する従来のELに比して100倍程の発光輝度を
示す端面発光型ELが開発された。これは、薄膜状の活性
層を誘電体層で囲んで光導波路を形成したもので、活性
層の端面から極扁平な光が照射されるようになってお
り、その輝度の高さからプリンタヘツドなどへの利用が
期待されている。

そこで、特開昭63−103288号公報に開示されている装
置を端面発光型ELプリンタの従来例として第７図ないし
第９図に基づいて説明する。まず、この端面発光型ELプ
リンタ１の端面発光型EL素子２の構造を第７図に例示す
る。この端面発光型EL素子２は、活性元素を含む硫化亜
鉛等からなる薄膜状の活性層３を上下から誘電体層4,5
で囲み、これら誘電体層4,5の上下面に平板電極6,7を形
成したものである。そこで、この端面発光型ELプリンタ
１では、第９図に例示するように、上記構造の端面発光
型EL素子２を薄膜技術などでアレイ状に連設してライン
ヘツド８を形成し、このラインヘッド８の前方にシリン
ドリカルレンズ９と等倍正立投影レンズアレイ10とを設
けて感光体11に対向配置させている。

このような構成において、この端面発光型ELプリンタ
１では、各端面発光型EL素子２の扁平な発光端面12から
出射された扁平な光を、シリンドリカルレンズ９で正方
形に近く補正する。そして、この光を等倍正立投影レン
ズアレイ10で収束して感光体11上に静電潜像を形成し、
電子写真方式による印刷を行なう。

現在、上述のような端面発光型EL素子２からなるライ
ンヘッド８を使用したカラープリンタが要望されてお
り、その一つとして光硬化する三原色のマイクロカプセ
ルが無数に塗布形成されたサイカラーフィルムを使用す
るカラープリンタへの応用が期待されている。

このようなサイカラーフィルムを使用するカラープリ
ンタとしては、Datequest社の「Research Newsletter」
EPIS Code;Newsletters 1988−４に開示されている大日
本スクリーン社のものが存する。

そこで、このカラープリンタを第10図に基づいて説明
する。このカラープリンタ13では、三原色のカラーフィ
ルタ14〜16と液晶のイメージフィルタ17〜19とが回転自
在な同軸の円盤20,21に放射上に設けられ、光源22の光
軸上に所定のフィルタ14〜16,17〜19を配置できるよう
になっている。一方、上記したようなサイカラーフィル
ム23はガイドローラ（図示せず）や押圧ローラ24により
水平に張架されており、同様に押圧ローラ25等により張
架された受容紙26に押圧されている。そして、前記円盤
21の前方には反射ミラー27が配置され、各フィルタ14〜
16,17〜19を通過した画像光が前記サイカラーフィルム2
3に順次照射されるようになっている。

このような構成において、このカラープリンタ13で
は、カラーフィルタ14〜16の一つが光源22の光軸上に配
置され、これを通過したカラー光が対応するイメージフ
ィルタ17〜19に照射される。この時、イメージフィルタ
17〜19には液晶により光透過性の画像が形成されている
ので、サイカラーフィルム23には所定カラーの画像光が
照射される。このサイカラーフィルム23のマイクロカプ
セル（図示せず）は光硬化性になっており、例えば、シ
アンのマイクロカプセルは赤色光の照射により硬化す
る。そこで、三原色の画像光が順次重ねて照射されたサ
イカラーフィルム23が押圧ローラ24等により搬送されて
受容紙26に押圧される。この時、サイカラーフィルム23
上の未硬化のマイクロカプセルが破裂してカラーインク
が噴出し、受容紙26上の発色剤と反応してカラー画像が
形成される。

発明が解決しようとする課題第７図ないし第９図に例示した端面発光型ELプリンタ
１は、端面発光型EL素子２を連設したラインヘッド８を
使用することで装置の小型化を達成している。だが、こ
の端面発光型ELプリンタ１では、感光体11上にドット光
を収束するためにシリンドリカルレンズ９と等倍正立投
影レンズアレイ10とを使用しており、走査光の解像度が
低下している。つまり、端面発光型EL素子２をアレイ化
する場合、その素子密度を40個/mm程度に集積すること
ができるが、等倍正立投影レンズアレイ10の解像度が12
〜16dot/mm程度であるため、端面発光型ELプリンタ１の
高解像度化が阻害されている。また、この端面発光型EL
プリンタ１はカラー画像の形成は想定していない。

一方、第10図に例示したカラープリンタ13は、サイカ
ラーフィルム23を利用することで簡易にカラー画像を形
成できるが、三原色の画像光を得るために、円盤20,21
にカラーフィルタ14〜16やイメージフィルタ17〜19を取
付けた光学系を要しており、装置が複雑で大型化してい
る。

例えば、前述の端面発光型EL素子２からなるラインヘ
ッド８を利用してサイカラーフィルムを使用する小型の
カラープリンタ（図示せず）を形成することは可能であ
るが、上述のように等倍正立投影レンズアレイ10を使用
した結像光学系は解像度が低いため、画像に色ずれなど
が発生しやすく、高性能なカラープリンタを得ることは
困難である。

課題を解決するための手段請求項１記載の発明は、長方形状の発光端面を有する
端面発光型EL素子をその長手方向に連設したラインヘツ
ドを設け、このラインヘッドに対して感光体を相対的に
副走査移動させる端面発光型ELプリンタにおいて、端面
発光型EL素子の発光端面の長手方向の長さをａ（mm）、
これと直角な幅をｂ（mm）、ラインヘッドの各端面発光
型EL素子の配列ピッチをｃ（mm）、発光端面と感光体と
の間隔をd₀（mm）、発光端面から発せられた光の発光端
面長手方向の拡開角をθａ（rad）、これと直角な方向
の拡開角をθｂ（rad）としたとき、間隔d₀（mm）が、かつ、かつ、を満たす。

請求項２及び３記載の発明は、ラインヘッドの発光面
と感光体との間に、平板状の透光性部材を配設する。

請求項４及び５記載の発明は、ラインヘッドの発光面
と感光体との間にプリズムを配置する。

作用各種条件に基づいてラインヘッドを形成する端面発光
型EL素子の発光端面と感光体との距離を規制したことに
より、機械誤差などのために発光端面と感光体との距離
が10μｍ程変動してもドット光の径の変化は10％以下と
なり、さらに、隣接するドット光どうしの重複もドット
光の径の半分以下となる。

実施例請求項１記載の発明の実施例を第１図ないし第３図に
基づいて説明する。まず、第２図に例示するように、こ
の端面発光型ELプリンタであるカラープリンタ28では、
端面発光型EL素子２からなる三個のラインヘッド29〜31
が、ガイドローラ32間に張設されたサイカラーフィルム
23に順次対向配置されている。なお、各ラインヘッド29
〜31の端面発光型EL素子２は、活性層３がサマリウム添
加硫化亜鉛、テルビウム添加硫化亜鉛、セリウム添加硫
化ストロンチウムから形成されており、各々赤、緑、青
に発光する。なお、この他の構造は第10図に例示したカ
ラープリンタ13と同様になっている。

このような構成において、このカラープリンタ28で
は、各ラインヘッド29〜31により順次搬送されるサイカ
ラーフィルム23に各カラーの画像光が照射され、以下は
前述のカラープリンタ13と同様に、サイカラーフィルム
23が受容紙26に押圧されてカラー画像が転写形成され
る。

ここで、このカラープリンタ29では、ガイドローラ32
間に張設されたサイカラーフィルム23の表面とラインヘ
ッド29〜31の端面発光型EL素子２との間隔が厳密に規制
されている。つまり、第１図に例示するように、発光端
面12の長手方向の長さをａ（mm）、これと直角な幅をｂ
（mm）、ラインヘッド29〜31の各端面発光型EL素子２の
配列ピッチをｃ（mm）、発光端面12から発せられた光の
発光端面長手方向の拡開角をθａ（rad）、これと直角
な方向の拡開角をθｂ（rad）とした時、発光端面と感
光体との間隔d₀（mm）が、かつ、かつ、を満たすようになっている。そこで、このことを以下に
おいて説明する。

まず、本実施例のカラープリンタ28では、レンズアレ
イ等を使用することなくラインヘッド29〜31が直接サイ
カラーフィルム23を走査するので、光学系による解像度
の低下は生じない。このため、端面発光型EL素子２の発
光端面12とサイカラーフィルム23の受光面とは近接して
いるが、このように光路長が短い場合は、距離の変化に
対してドット光の径の変化が極めて大きい。そこで、発
光端面12とサイカラーフィルム23とが近接しすぎるとド
ット光は収縮するが、このドット光の径変化の許容値は
10％程度である。

また、発光端面12とサイカラーフィルム23とが離反し
すぎると各ドット光が拡開されて隣接するドット光どう
しが重複することになるが、この重複の許容値はドット
光の径の半分程である。また、機械精度を向上させるこ
となどにより、発光端面12とサイカラーフィルム23の受
光面との距離変化を低下させることはできるが、この場
合でも10μｍ程度の距離変化が発生する。

そこで、発光端面12とサイカラーフィルム23の受光面
との距離ｄ（mm）を特定するため、ドット光の径Ｗを概
算する。まず、第３図に例示するように、光の強度分布
がガウス分布となる距離において光強度が中心位置に対
して1/eとなる位置を求め、ここに照射される光の角度
を光の拡開角θとする。そこで、受光面上での中心位置
の光強度をP₀、中心位置から距離χ（mm）の位置の光強
度Ｐ（χ）は、となる。そこで、これより距離ｄにより変化しない全光
量Ｉを求めると、従って、上記二式より、そこで、サイカラーフィルム23の閾値Ｐthからドット
光の径Ｗを求めると、この式によるとドット光の径Ｗが閾値Ｐthにより変化
する。ここで、ドット光の径Ｗは距離ｄの変動に対して
変化量が小さいことが望ましいが、これは距離ｄが極値
を持つことで実現される。すなわち、なので、そこで、閾値Ｐthは、と定まり、この場合のドット光の径W₀は、さらに、発光端面12は大きさｌを有するので、従って、ドット光の径Ｗは、そこで、発光端面12とサイカラーフィルム23との間隔
の設計値をd₀とし、この値を中心に受光面が±Δｄ変動
する場合のドット光の径Ｗの変化は、となる。つまり、上述の式よりドット光の径Ｗの変化率
Δを求めると、ここで、前述したように発光端面12とサイカラーフィ
ルム23の受光面との距離変化は10μｍ程度なのでΔｄ＝
0.01（mm）である。そこで、ドット光の径Ｗの変化を10
％以下にする条件式としては、なお、実際には発光端面12は上下左右に長さを有する
面なので、長さｌは、発光端面12の長手方向の長さａ及
びこれと直角な幅ｂとなり、これら方向における照射光
の拡開角もθａ、θｂとなる。従って、上記条件式は端
面発光型EL素子２の発光端面12の長手方向については、となり、これと直角な幅方向については、となる。

また、発光端面12の長手方向の長さがａなので、この
方向のドット光の径W₀は、さらに、隣接するドット光の重複をドット光の径Ｗの
半分以下にするためには、連続する端面発光型EL素子２
のピッチをｃとすると、なので、となる。

つぎに、上述のようにして求めた条件式に基づいてラ
インヘッド8₁〜8₃の各値からドット光の各条件を算出し
てみる。

第１図において、発光端面12の長手方向の長さａが0.
05（mm）、これと直角な幅ｂが0.001（mm）、配列ピッ
チｃが0.064（mm）、素子配列方向の拡開角θａが0.78
（rad）、これと直角な幅方向の拡開角θｂが0.44（ra
d）とし、上記条件式により発光端面12とサイカラーフ
ィルム23の受光面との間隔d₀＝50（μｍ）＝0.05mmとす
る。

そこで、上記条件において発光端面12とサイカラーフ
ィルム23の間隔d₀が±10（μｍ）変動した場合のドット
光の径Ｗの変化の条件式を計算すると、符号＋の場合、長手方向では、0.042≦0.1 幅方向では、0.025≦0.1 符号−の場合、長手方向では、0.037≦0.1 幅方向では、0.022≦0.1 となった。つまり、ドット光の径Ｗの変化が10％以下で
ある。

さらに、ドット光の重複の条件式を計算すると、 0.060≦ｃとなった。ここで、素子の配列ピッチｃは0.064（mm）
なので、ドット光の重複は半分以下になっている。

つぎに、請求項２及び３記載の発明の実施例を第４図
に基づいて説明する。この端面発光型ELプリンタである
カラープリンタ33は、白色光を発する三個のラインヘッ
ド8₁〜8₃の発光面とサイカラーフィルム23の受光面との
間に、平板状の三原色のカラーフィルタ34〜36が配置さ
れている。このカラープリンタ33では、前記カラーフィ
ルタ34〜36の厚さは30μｍで屈折率は1.5であり、発光
端面12とサイカラーフィルム23の受光面との間隔は50μ
ｍとなっている。なお、この他の構造は第２図に例示し
たカラープリンタ28と同様になっている。

このような構成において、このカラープリンタ33は、
前述のカラープリンタ28と同様に機能する。

このカラープリンタ33では、発光端面12とサイカラー
フィルム23との間にカラーフィルタ34〜36が位置するた
め、実際の間隔d₀と光学距離d₀′とに差が存する。ここ
ではカラーフィルタ34〜36内の光路長Ｌはその厚さと同
一なので、光学距離d₀′は、となる。そこで、このd₀′の値に基づき、前述のカラー
プリンタ28と同様に条件式を計算すると、符号＋の場合、長手方向では、0.067≦0.1 幅方向では、0.025≦0.1 符号−の場合、長手方向では、0.057≦0.1 幅方向では、0.022≦0.1 となって、ドット光の径Ｗの変化が10％以下である。さ
らに、ドット光の重複は、 0.053≦0.064 となって、ドット光の重複はその径Ｗの半分以下であ
る。

なお、本実施例のカラープリンタ33では、ラインヘッ
ド8₁〜8₃の発光面とサイカラーフィルム23との間にカラ
ーフィルタ34〜36を配置したことにより、同一構造ライ
ンヘッド8₁〜8₃から三原色の走査光学系を得ている。

さらに、請求項４及び５記載の発明を第５図及び第６
図に基づいて説明する。この端面発光型ELプリンタであ
るカラープリンタ37は、三個のラインヘッド8₁〜8₃が傾
斜した状態に配置され、これらの発光面にプリズムでも
ある三原色のカラーフィルタ38〜40が各々取付けられて
いる。ここで、これらのカラーフィルタ38〜40は頂角30
゜の三角柱状に形成されて屈折率が1.5であり、入射光
を18.59゜曲折する。また、このカラーフィルタ38〜40
内の光路長Ｌは30μｍ、このカラーフィルタ38〜40から
サイカラーフィルム23の受光面までの光路長Ｌ′も30μ
ｍとなっている。なお、この他の構造は前述のカラープ
リンタ28,33と同様になっている。

このような構成において、このカラープリンタ33は、
前述のカラープリンタ28,33と同様に機能する。

そして、このカラープリンタ37における光学距離d₀′
は、となる。そこで、このd₀′の値に基づいて条件式を計算
すると、符号＋の場合、長手方向では、0.042≦0.1 幅方向では、0.025≦0.1 符号−の場合、長手方向では、0.037≦0.1 幅方向では、0.022≦0.1 となって、ドット光の径Ｗの変化が10％以下である。さ
らに、ドット光の重複は、 0.053≦0.064 となって、ドット光の重複はその径Ｗの半分以下であ
る。

なお、本実施例のカラープリンタ37では、ラインヘッ
ド8₁〜8₃の発光面にプリズムでもあるカラーフィルタ38
〜40を取付けたので、各ラインヘッド8₁〜8₃を傾斜させ
ることができ、カラープリンタ37の小型化や他部品（図
示せず）の配置の簡略化等に寄与することが期待され
る。

発明の効果本発明は、上述のように端面発光型EL素子の発光端面
の長手方向の長さをａ（mm）、これと直角な幅をｂ（m
m）、ラインヘッドの各端面発光型EL素子の配列ピッチ
をｃ（mm）、発光端面と感光体との間隔をd₀（mm）、発
光端面から発せられた光の発光端面長手方向の拡開角を
θａ（rad）、これと直角な方向の拡開角をθｂ（rad）
としたとき、間隔d₀（mm）が、かつ、かつ、を満たすことにより、機械誤差などのために発光端面と
感光体との距離が10μｍ程変動してもドット光の径の変
化は10％以下となり、さらに、隣接するドット光どうし
の重複もドット光の径の半分以下となり、解像度が高く
印刷品質が良好な画像を印刷することができ、色ずれが
発生しにくく高性能なカラープリンタを形成することが
可能である等の効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は請求項１記載の発明の実施例にかかるラインヘ
ッドと感光体との斜視図、第２図はカラープリンタの斜
視図、第３図は光強度の説明図、第４図は請求項２及び
３記載の発明のカラープリンタの斜視図、第５図は請求
項４及び５記載の発明のカラープリンタの斜視図、第６
図は要部の側面図、第７図は端面発光型EL素子の斜視
図、第８図は従来例の側面図、第９図は平面図、第10図
はカラープリンタの説明図である。２……端面発光型EL素子、8₁〜8₃,29〜31……ラインヘ
ッド、12……発光端面、23……感光体、28,33,37……端
面発光型ELプリンタ、34〜36,38〜40……カラーフィル
タ、38〜40……プリズム、ａ……発光端面の長手方向の
長さ、ｂ……発光端面の幅、ｃ……配列ピッチ、d₀,
d₀′……間隔、Ｌ……光路長、θa,θｂ……拡開角

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】長方形状の発光端面を有する端面発光型EL
素子をその長手方向に連設したラインヘツドを設け、こ
のラインヘッドに対して感光体を相対的に副走査移動さ
せる端面発光型ELプリンタにおいて、前記端面発光型EL
素子の発光端面の長手方向の長さをａ（mm）、これと直
角な幅をｂ（mm）、前記ラインヘッドの各端面発光型EL
素子の配列ピッチをｃ（mm）、前記発光端面と前記感光
体との間隔をd₀（mm）、前記発光端面から発せられた光
の前記発光端面長手方向の拡開角をθａ（rad）、これ
と直角な方向の拡開角をθｂ（rad）としたとき、前記
間隔d₀（mm）が、かつ、かつ、を満たすことを特徴とする端面発光型ELプリンタ。
【請求項２】ラインヘッドの発光面と感光体との間に平
板状の透光性部材を配設したことを特徴とする請求項１
記載の端面発光型ELプリンタ。
【請求項３】透光性部材の屈折率をｎ、前記透光性部材
中の光路長をＬ（mm）、発光端面と前記感光体との光学
距離をd₀′（mm）とすると、かつ、かつ、かつ、を満たすことを特徴とする請求項２記載の端面発光型EL
プリンタ。
【請求項４】ラインヘッドの発光面と感光体との間にプ
リズムを配置したことを特徴とする請求項１記載の端面
発光型ELプリンタ。
【請求項５】プリズムの屈折率をｎ、前記透光性部材中
の光路長をＬ（mm）、発光端面と前記感光体との光学距
離をd₀′（mm）とすると、かつ、かつ、かつ、を満たすことを特徴とする請求項４記載の端面発光型EL
プリンタ。