JPH10181080A - 光プリンタヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】感光体上に形成される発光ドットの大きさ，強
度にバラツキを生じて印画の濃度むらが発生していた。 【解決手段】複数個の発光素子が直線状に配列されてな
る第１アレイ３Ａ及び第２アレイ３Ｂと、ハーフミラー
１とから成り、前記第１アレイ３Ａの各発光素子の光を
ハーフミラー１中を透過させ、第２アレイ３Ｂの各発光
素子の光をハーフミラー１で反射させて結像面上に第１
アレイ３Ａの各発光素子の光と第２アレイ３Ｂの各発光
素子の光とが交互に配列するように照射させることによ
って結像面に潜像を形成する光プリンタヘッドであっ
て、前記第１アレイ３Ａとハーフミラー１との間に、該
第１アレイ３Ａからの光を副走査方向に集光させるシリ
ンドリカルレンズ４を配置させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子写真方式を採用
した画像形成装置等の露光装置として用いられる光プリ
ンタヘッドの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、光プリンタヘッドの光学系にハー
フミラーを用いて感光体上に形成される発光ドットの配
列密度を高密度化することが提案されており、解像度の
高い、微細な画像表現が必要とされるカラープリンタ等
の用途に適したものとして注目されている。かかる従来
の光プリンタヘッドは、例えば、複数個の発光素子を直
線状に配列してなる２つの発光素子アレイ間に板状のハ
ーフミラーを配置させた構造を有しており、これら２つ
の発光素子アレイの各発光素子を外部からの画像信号に
基づいて個々に選択的に発光させ、一方のアレイの発光
素子の光を前記ハーフミラーを介して透過させるととも
に他方のアレイの発光素子の光を前記ハーフミラーで反
射させ、これらの光を感光体上に１ライン上に交互に配
列するようにして照射させることによって感光体に所定
の潜像を形成するようになっている。

【０００３】尚、前記発光素子アレイとしては、多数の
発光ダイオード素子（以下、ＬＥＤと略記する）を直線
状に配列させたＬＥＤアレイ等が用いられ、６００ｄｐ
ｉの光プリンタヘッドを構成する場合には、例えば６４
個のＬＥＤからなるＬＥＤアレイチップを４０個、直線
状に並べた２つの発光素子アレイをハーフミラーの両側
にそれぞれ配置させることによって光プリンタヘッドが
構成される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の光プリンタヘッドにおいては、一方の発光素子アレ
イの発光素子からの光が板状のハーフミラーを透過した
際、該透過した光が非点収差や散乱等の影響によって若
干、周囲に広がる傾向がある。このため、一方の発光素
子アレイからの光の太さ，強度が他方の発光素子アレイ
からのものと相違してしまい、図４に示す如く、感光体
上に形成される発光ドットの大きさ，強度にバラツキを
生じて印画の濃度むらが発生するという欠点を有してい
た。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記欠点に鑑み
案出されたもので、複数個の発光素子が直線状に配列さ
れてなる第１アレイ及び第２アレイと、ハーフミラーと
から成り、前記第１アレイの各発光素子の光をハーフミ
ラー中を透過させ、第２アレイの各発光素子の光をハー
フミラーで反射させて結像面上に第１アレイの各発光素
子の光と第２アレイの各発光素子の光とが交互に配列す
るように照射させることによって結像面に潜像を形成す
る光プリンタヘッドであって、前記第１アレイとハーフ
ミラーとの間に、該第１アレイからの光を副走査方向に
集光させるシリンドリカルレンズを配置させたことを特
徴とするものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に基づい
て詳細に説明する。図１は本発明の光プリンタヘッドが
組み込まれる画像形成装置の基本構成を示す斜視図、図
２は本発明の光プリンタヘッドの一形態を示す断面図で
あり、１はハーフミラー、３Ａは第１アレイ、３Ｂは第
２アレイ、４はシリンドリカルレンズである。

【０００７】前記ハーフミラー１は、断面が直角三角形
をなすように形成されているガラス基体１ａの斜面部に
ＺｎＳ，ＴｉＯ₂ ，ＣｅＯ₂ 、Ａｌ、Ａｇ等の反射膜１
ｂを薄く被着させて成り、この反射膜１ｂが被着されて
いる側（以下、表面側という）より照射される光を後述
する非球面レンズ６側に反射させ、かつ反対側（以下、
裏面側という）より照射される光を非球面レンズ６側に
透過させる作用を為す。ここで前記ガラス基体１ａを断
面三角形状となしておくのは、その一辺で後述する第１
アレイ３Ａやシリンドリカルレンズ４を支持するととも
に、これらの各部材とハーフミラー１とを所定の位置関
係に保つためであり、実際にハーフミラーとして機能す
る箇所は反射膜１ｂが被着される斜面部のみである。

【０００８】尚、前記ハーフミラー１は、まず、円筒状
に形成されているガラス管の内部に三角柱状をなす鉄製
の金型を配置させ、この状態でガラス管に熱を印加して
ガラスを金型の外形と同様の形状に加熱成形した後、そ
の斜面部に従来周知のスパッタリング法，ＣＶＤ法等に
よってＺｎＳ，ＴｉＯ₂ ，ＣｅＯ₂ 等を光の波長の１／
４の厚み、例えば光の波長が７４０ｎｍであれば１８５
０Åの厚みに被着させることによって製作される。

【０００９】また、前記ハーフミラー１の裏面側には複
数個の発光素子を直線状に配列してなる第１アレイ３Ａ
が、また表面側には前記第１アレイ３Ａと同数の発光素
子を直線状に配列してなる第２アレイ３Ｂがそれぞれ配
置されている。

【００１０】前記第１アレイ３Ａ及び第２アレイ３Ｂ
は、石英やサファイア，結晶化ガラス，ホウケイ酸ガラ
ス等から成る第１基板２Ａ及び第２基板２Ｂ上にそれぞ
れ搭載されており、各アレイ３Ａ，３Ｂの発光素子を画
像信号に基づいて個々に選択的に発光させ、第１アレイ
３Ａの発光素子の光をハーフミラー１を透過させるとと
もに、第２アレイ３Ｂの発光素子の光をハーフミラー１
で反射させ、これら透過光及び反射光を後述する非球面
レンズ６を介して外部の感光体Ｐに照射させることによ
って感光体Ｐ上に潜像を形成する作用を為す。このと
き、前記第１アレイ３Ａ及び第２アレイ３Ｂは、全ての
発光素子を発光させた際に第１アレイ３Ａの発光素子の
光と第２アレイ３Ｂの発光素子の光とが１ライン上に交
互に配列するように配置されているため、感光体Ｐ上に
形成される発光ドットの配列密度は１個の発光素子アレ
イにより光プリンタヘッドを構成する場合に比べて２倍
の密度となり、解像度の高い、微細な画像表現に供する
ものとなる。

【００１１】尚、前記第１アレイ３Ａや第２アレイ３Ｂ
を構成する発光素子としてはＬＥＤ等が適用され、例え
ばＧａＡｓＰ系のＬＥＤの場合には、まずＧａＡｓの基
板を炉中にて高温に加熱するとともにＡｓＨ₃ （アルシ
ン）とＰＨ₃ （ホスヒン）とＧａ（ガリウム）を適量に
含むガスを接触させて基板表面にｎ型半導体のＧａＡｓ
Ｐ（ガリウム−砒素−リン）の単結晶を成長させ、次に
ＧａＡｓＰ単結晶表面にＳｉ₃ Ｈ₄ （窒化珪素）の窓付
膜を被着させるとともに該窓部にＺｎ（亜鉛）のガスを
さらし、ｎ型半導体のＧａＡｓＰ単結晶の一部にＺｎを
拡散させてｐ型半導体を形成し、ｐｎ接合をもたすこと
によって形成される。

【００１２】そして、前記第１アレイ３Ａ及び第２アレ
イ３Ｂは、前述のようにして製作されるＬＥＤアレイチ
ップを複数個、直線状に配列させることによって各基板
２Ａ，２Ｂ上に実装され、例えば、Ａ４サイズ、６００
ｄｐｉの光プリンタヘッドを構成する場合には、６４個
のＬＥＤを一単位としたＬＥＤアレイチップを４０個ず
つ、各基板２Ａ，２Ｂ上に配列させることによって実装
される。更にこのような第１，第２アレイが実装された
基板２Ａ，２Ｂは、第１基板２Ａをガラス基体１ａの一
辺に、また第２基板２Ｂを断面三角形状のプラスチック
製フレーム５にそれぞれ取着させることによってハーフ
ミラー１から所定の距離だけ離れた位置に配置されるこ
ととなる。

【００１３】そして更に、前記第１アレイ３Ａとハーフ
ミラー１との間には、所定の曲率をもった平凸型のシリ
ンドリカルレンズ４が第１アレイ３Ａと略平行に配置さ
れている。

【００１４】前記シリンドリカルレンズ４はその中を透
過する光を該レンズ４の曲率に応じて長さ方向（副走査
方向）に集光・縮小させる作用（集光率：１．５〜２．
０倍）を為し、第１アレイ３Ａからの光がハーフミラー
１に入射する前にこれを副走査方向に集光させて光の強
度を高めておくことができる。このため、第１アレイ３
Ａの発光素子からの光がハーフミラー１を透過する際、
該透過した光が非点収差や散乱等の影響によって若干、
周囲に広がったとしても、シリンドリカルレンズ４の曲
率を適当な大きさに設定しておくことにより、感光体Ｐ
上に照射される全ての発光ドットの大きさ，強度をほぼ
等しく揃えることができ、これによって濃度むらの無い
良好な印画を形成することが可能となる。

【００１５】尚、このようなシリンドリカルレンズ４の
曲率は、ハーフミラー１に光を照射させた際の光の透過
特性によって適宜、設定されるもので、例えば、光を透
過させた際の光の広がりが大きい場合には曲率を大き
く、また光の広がりが小さい場合には曲率を小さくなす
ように設定する。

【００１６】また、前記シリンドリカルレンズ４は、ア
クリル樹脂やポリカーボネイト樹脂等の透明樹脂を射出
成形したり、或いはガラス等の透光性無機物を加熱プレ
ス成形することによって所定形状に加工され、更にこれ
を第１アレイ３Ａとハーフミラー１との間、具体的には
ハーフミラー１の裏面側に位置するガラス基体１ａの内
側にエポキシ系接着剤，アクリル系接着剤等を用いて接
着固定することにより取着される。この場合、シリンド
リカルレンズ４はガラス基体１ａによって支持されるた
め、別途レンズプレート等を用いる必要はない。

【００１７】また更に、前記ハーフミラー１の表面側
で、前記透過光及び反射光の光路上には非球面レンズ６
が配置される。

【００１８】前記非球面レンズ６は各アレイ３Ａ，３Ｂ
の発光素子が発する光を所定の倍率で拡大もしくは縮小
し、これを感光体面Ｐに照射・結像させるためのもので
あり、アクリル樹脂やポリカーボネイト樹脂等の透明樹
脂を射出成形したり、或いはガラス等の透光性無機物を
加熱プレス成形することによって製作され、液晶ポリマ
ー等から成るレンズプレート（図示せず）にて支持され
る。この場合、各アレイ３Ａ，３Ｂの各発光素子からの
光は同一の非球面レンズ６を透過するようになっている
ため、各アレイ毎に非球面レンズ６を配置させる必要は
なく、光プリンタヘッドの部品点数が少なくて済む。

【００１９】かくして上述した光プリンタヘッドは、第
１アレイ３Ａ及び第２アレイ３Ｂの各発光素子を外部か
らの画像信号に基づいて個々に選択的に発光させ、第１
アレイ３Ａからの光をハーフミラー１を介して非球面レ
ンズ６側に透過させるとともに、第２アレイ３Ｂからの
光をハーフミラー１で非球面レンズ６側に反射させ、前
記透過光による発光ドットと前記反射光による発光ドッ
トとが１ライン上に交互に配列するようにして光を非球
面レンズ６を介して照射させ、感光体Ｐ上に所定の潜像
を形成することによって光プリンタヘッドとして機能す
る。

【００２０】尚、本発明は上述の実施形態に限定される
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において
種々の変更、改良等が可能であり、例えば、上述した形
態においては断面三角形状のガラス基体１ａの一部を用
いてハーフミラー１を構成したり、或いは第１基板２Ａ
を支持させたりしたが、これに代えて、図３に示す如
く、三角柱状に形成した液晶ポリマー等からなるフレー
ム７に平板状のハーフミラー１’や第１アレイ３Ａが取
着された基板２Ａを取り付けるようにしても良い。この
場合、上述した作用効果に加えて光プリンタヘッドを簡
単かつ安価に組み立てることができるようになる。また
このとき、前記フレーム７の熱膨張率を１×１０^-6〜８
×１０^-6１／℃に設定しておけばフレーム７の熱膨張率
がハーフミラー１’の基体や基板２Ａを形成するガラス
の熱膨張率に近づくことから、外部から熱が印加された
際等にこれらの各部材間に大きな位置ずれ等が発生する
ことはない。尚、このようなフレーム７を用いて光プリ
ンタヘッドを構成する場合には、シリンドリカルレンズ
４は第１基板２Ａの一主面上に第１アレイ３Ａと向かい
合うようにして配置させる。

【００２１】また上述した形態においてはＬＥＤアレイ
チップを用いたＬＥＤヘッドを例にとって説明したが、
本発明をＥＬヘッドやプラズマドットヘッド，液晶シャ
ッタヘッド，蛍光ヘッド，ＰＬＺＴ等の光プリンタヘッ
ドに適用する場合であっても同様の効果が得られる。

【００２２】

【発明の効果】本発明の光プリンタヘッドによれば、ハ
ーフミラーと該ミラーを透過する第１アレイとの間にシ
リンドリカルレンズを配置させたことから、第１アレイ
の発光素子の光がハーフミラーに入射する前に光を副走
査方向に集光させて光の強度を高めておくことができ
る。このため、第１アレイの発光素子の光がハーフミラ
ーを透過する際、該透過した光が若干、周囲に広がって
も、シリンドリカルレンズの曲率を適当な大きさに設定
しておくことにより結像面上に照射される全ての発光ド
ットの大きさ，強度をほぼ等しく揃えることができ、こ
れによって濃度むらの無い良好な印画を形成することが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光プリンタヘッドが組み込まれる画像
形成装置の基本構成を示す斜視図である。

【図２】本発明の光プリンタヘッドの一形態を示す断面
図である。

【図３】本発明の光プリンタヘッドの他の形態における
組立て工程を説明するための斜視図である。

【図４】従来例の課題を説明するための模式図である。

【符号の説明】

１・・・ハーフミラー ３Ａ・・第１アレイ ３Ｂ・・第２アレイ ４・・・シリンドリカルレンズ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数個の発光素子が直線状に配列されてな
   る第１アレイ及び第２アレイと、ハーフミラーとから成
   り、 前記第１アレイの各発光素子の光をハーフミラー中を透
   過させ、第２アレイの各発光素子の光をハーフミラーで
   反射させて結像面上に第１アレイの各発光素子の光と第
   ２アレイの各発光素子の光とが交互に配列するように照
   射させることによって結像面に潜像を形成する光プリン
   タヘッドであって、 前記第１アレイとハーフミラーとの間に、該第１アレイ
   からの光を副走査方向に集光させるシリンドリカルレン
   ズを配置させたことを特徴とする光プリンタヘッド。