JPH02235658A - 電子写真式記録装置およびその記録ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電子写真式記録装置およびその記録ヘッドに
係り、特に，従来よりも高分解能を得ながら記録ヘッド
を小型化するのに好適な集光光学系に関するものである
。

［従来の技術］ 現在、一般に用いられているＬＥＤアレイプリンタの光
学系は、自己集束型のファイバガラスを多数並べて一本
のレンズの働きをさせるものであり、等倍の正立像の場
合のみ記録用光学系として成立する．このレンズは、セ
ルフォックレンズとして知られており，光プリンタに利
用されるものは、例えば．日本板硝子株式会社のＳＬＡ
２０というタイプである．通常レンズの等価Ｆ値（口径
比）に換算して１．０の極めて明るいレンズで、ＬＥＤ
の発光出力を感光面に効率良く伝達できる．この種の従
来技術を示す例としては、『イメージング』Ｐ１６４　
：丹野清彦：写真工業出版社：昭和６３年発行がある． ［発明が解決しようとする課Ｍ］ 上記従来の電子写真式記録装置は、一般に，セルフオッ
クレンズを用いて光学系を構成していた．この方式では
、発光点から出た光を隣合う自己集束型のガラスファイ
バで受け、出射光を感光面上に結像する． ところがｌｙルフオックレンズは、ファイバ半径方向の
屈折率を正確に制御しながら急激に変えるには限界があ
るので、等価焦点距離を極端に短くはできない． したがって，ファイバの入射面と発光器との間およびフ
ァイバの射出面と感光面との間が長くなり、発光面から
感光面までの間隔は、例えば２〇一程度必要となる．こ
の制限は、装置小型化の障害となっていた。その際の感
光面の移動許容量は約０．１ｍ程度である。

また、細くすると屈折率を正確に制御することが更に困
難になるから、製造可能なセルフォックレンズの細さに
は限界があった． その結果、一本のセルフォックレンズで複数の発光素子
からの光を伝達することになり、発光している素子から
の光が、本来は発光していない素子の領域で迷光となり
、分解能を低下させていた。

特に．隣合う複数のセルフォックレンズの境界部分に位
置する発光素子からの光は、部分的に別々のセルフオッ
クレンズに入射し、屈折されて出射するので、お互いの
結像点のわずかなずれにより、他の像点側にずれたりし
て，各結像点の区別が不可能になり、光学系の解像度の
限界を低下させる。

この傾向は、発光素子のピッチを非常に小さくし繰密な
記録を得ようとする場合，ｗｉ著に現れる。

このように、セルフォックレンズでは、高解像度化すな
わち分解能向上への配慮が十分ではなく、解像度を現状
の３　０　０　ｄ　ｐ　ｉ　　（ｄｏｔｓ　ｐｅｒ　ｉ
ｎｃｈ）〜４００ｄＰｉからそれ以北に高めることは非
常に困難であった。

本発明の目的は、高分解能を得ながら小型化した記録ヘ
ッドとこの記録ヘッドを搭載した電子写真式記録装置を
提供することである． ［ａｌ題を解決するための手段］ 本発明は、上記目的を達成するために、記録すべき情報
に応じてそれぞれが点滅する複数個の光源と、その各光
源に１個ずつ対応して配置され前記各光源の像を電子写
真式感光面に結像させる集光光学系とからなる電子写真
式記録装置の記録ヘッドを提案するものである． 前記集光光学系は、フレネルレンズまたは単レンズを含
む． 前記集光光学系は、屈折率をそれほど厳密には制御して
いないセルフォックレンズを含むこともできる。

前記集光光学系は、グレーティングレンズを採用しても
良い， 本発明は、また、記録すべき情報に応じてそれぞれが点
滅する複数個の光源と、この光源ｎ個に１個ずつ対応し
て配置されたフレネルレンズまたは単レンズを含み前記
各光源の像を電子写真式感光面に結像させる集光光学系
とからなる電子写真式記録装置の記録ヘッドを提案する
ものである．いずれの場合も、各光源の光が他の光源の
担当領域で迷光にならない友うに各光源と集光光学系と
の間の空間に隔壁を設けることができる．この場合、前
記隔壁は、光源には接触せず集光光学系には接触するよ
うに設置することが可能である． 前記隔壁の側面には，迷光をより完全に抑えるために、
吸光性の材料を用いることが望ましい。

前記隔壁を設ける代わりに、各光源を前記集光光学系の
表面に埋め込むことも可能である．上記いずれの場合も
、前記集光光学系を，拡大結像光学系にすることもでき
る。

前記光源と集光光学系とは，スペーサまたは前記隔壁を
介して一体的に固定すると、より小型の記録ヘッドを実
現できる． これらの記録ヘッドは，具体的には、ＬＥＤプリンタや
ファクシミリに適用すると、高分解能が得られる。

［作用］ 本発明においては、基本的には、ＬＥＤアレイの発光素
子一つに対し集束光学素子一つを配置する構成を採用し
ているので、感光面におけるドットの解像度は、ＬＥＤ
アレイのピッチと等しくなる。したがって，本記録ヘッ
ドでは、最高でＬＥＤアレイのピッチの解像度が得られ
る。

しかも，感光面の移動許容量が従来と比較して４倍程度
拡大する。また、感光面の移動許容量を従来と同じに規
制すると．１０００ｄｐｉ以上の高い分解能が得られる
。

［実施例］ 次に、図面を参照して、本発明の実施例を説明する． 第１図は．本発明によるＬＥＤプリンタ用記録ヘッドの
一実施例を示す図である。図において、１はＬＥＤ基板
、２はＬＥＤ発光面，３は隔壁，４は集光光学素子基板
、５は集光光学素子、６は電子写真系の感光ドラム７の
感光面である。

この場合、隔壁３は、両端をＬＥＤ基板１と集光光学素
子基板４とに接触させてこれらの面に垂直に設置してあ
るが、例えばＬＥＤの放熱のために、ＬＥＤ基板側に、
少しの間隙を確保して配置してもよい．また、隔壁３は
、一様な厚さである必要はなく、例えば、光の集束と合
わせて内部空間を円錐台形に区切る形状にすることもで
きる．迷光をより完全に抑えるには，隔壁の表面に吸光
性を持たせることが望ましい． 一方、集束光学素子５は、マイクロフレネルレンズであ
るが，単レンズに代えることができる．本発明では，基
本的に、ＬＥＤ発光面２と集光光学素子とが１対１で対
応しているので、屈折率分布が必ずしも正確ではなく細
いセルフオツクレンズを用いることも可能である． なお、第１図実施例では，発光面積が感光面上のドット
の面積よりも小さいから，発光面をＬＥＤアレイのピッ
チと同じ大きさに拡大結像するように．ＬＥＤ発光面２
と集光光学素子５との間の距離Ｌ１および集光光学素子
５と感光゜面６との間の距ｆｉＬ２を定めてある。

また、集光光学系には、フレネルレンズや単レンズに代
えて、グレーティングレンズを採用しても良い．この場
合は、焦点位置を合せ込むために，レンズのピッチを変
える。

実際の集光光学素子基板４は、例えば０．　４ｍ＋と非
常に薄く，マイクロフレネルレンズ５とＬＥＤ発光面２
との距離も短くできるから、従来と比較して、迷光が非
常に少なくなる．そこで、ＬＥｌ〕発光面ｎ個に対して
フレネルレンズまたは単レンズ１個対応させることも可
能である。

構造をより単純にするには、隔壁３を設ける代わりに、
集光光学素子基板４の各ＬＥＤ発光面２に対応する部分
を切り欠いた形状とし、その底に集光光学素子５を形成
して、各Ｌ，　Ｅ　Ｄ発光面２を集光光学素子基板４の
表面にはめ込んだようにすることもできる， さ゛〔、実際の集光光学系は収差を含み、しかも製造誤
差や使用経時変化によりＬ１およびＬ２が一定ではない
．そこで、第２図により、集光光学系に対する感光面の
移動（ずれ）許容量を考串してみる．ＬＥＤ発光面２か
ら出た光は、結像面に点像を結び、その後は拡散光とな
る．この関係は、ＬＥＤ発光面上のすべての点光源につ
いて成り立つので、感光面６が集光光学素子５のアレイ
面から結像面までの領域にある場合は、感光面６に感光
領域は、発光面２のピッチの幅に限定される。

ところが、感光面６がさらに離れると、ＬＥＤ発光面２
からの出射光は、ピッチ幅の領域とその外側の領域とに
分かれる。それぞれの領域への照射量を工。ｔ　ＩＩと
し、光利用効率として次式を定義する．ただし、表示は
％で表す。

光利用効率η＝Ｉ，／（Ｉ。＋Ｉ，） 集光光学素子５と感光面６との間の距離Ｓの増大に伴う
利用効率ηの変化を第３図により説明する．感光面が領
域Ａの範囲では、ピッチ幅領域外の光量工，はＯとなる
ので、光利用効率ηは１００％となる。これに対し，感
光面６が領域Ａｔｌ−越えると、Ｉ１≠０となり、光利
用効率ηは低下し始める．感光面６の移動許容量Ｗは、
光利用効率η，を定めると、η≧η，という条件で求め
られる．具体的数値の例を示すと、ＬＥＤアレイのピッ
チを８　０　ｐ　ｍ　，発光面２の幅を４８，ｕｍ，Ｌ
ＥＤアレイ而と集光光学素子アレイ面との距離Ｌ１を１
２８μｍ，集光光学素子アレイ面と感光面との距離Ｌ，
ｌｅ２ｉ３μｍ，集光光学素子の焦点距離を８０μｍ，
ピッチを８０μｍとし、光利用効率η，を６５％とした
場合，感光面移動許容量Ｗは約４００μｍにもなり、上
記従来例のＯ．ｌｍｍすなわち１００μｍと比較して、
約４倍の許容量が得られる。

もし、従来例と同様に、許容量を１００μｍに規制すれ
ば、１０００ｄｐｉ以上の分解能が得られる， 第４図は、隔壁３とスペーサ８とを介在させて、Ｌ　Ｅ
　Ｄアレイと集光光学素子アレイとを一体的に固定した
実施例を示す図である．図のＬＥＤアレイと隔壁３と集
光光学素子アレイとは，半導体のプロセス技術により均
一な品質で大量生産可能である． このように、一体化すると、前記具体的数値を入れた場
合、ＬＥＤ基板１の裏面から感光面６までの距離が高々
２ａｍとなり、従来の１７〜２０ｍｎ＋程度と比較して
，大幅に小型軽量化される。しかも、従来と同じ分解能
でよいならば，感光面移動許容量は約４倍と大きい．ま
た，感光面移動許容量を従来と同じに規制すると、分解
能を−ヒげることかでき、１０００ｄｐｉ以上の精細な
記録結果が得られる。

上記各記録ヘッドをＬＥＤプリンタやファクシミリに適
用すると，高分解能で小型の製品が得られる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、高分解能で小型の記録ヘッドとこの記
録ヘッドを搭載した電子写真式記録装置が得られる．

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるＬＥＤプリンタ用記録ヘッドの基
本的構成の位置例を示す図、第２図は第１図実施例にお
ける感光面移動許容量を説明する図、第３図は感光面と
集光光学素子アレイ面との間の距離に対する光利用効率
の関係を示す図、第４図はＬＥＤアレイと隔壁と集光光
学素子アレイとを一体化して構成した記録ヘッドの実施
例を示す図である． １・・・ＬＥＤ基板、 ２・・・ＬＥＤ発光面、 ３・・・隔壁、 ４・・・集光光学素子基板、 ５・・一集光光学素子、 ６・・・感光面、 ７・・・感光ドラム、 ８・・・スペーサ。 代理人　　鵜　　沼　　辰　　之 第２ 図 ７心ｉ允闘ラム 屓『醪ＪＩＦ！ ＼ ト且→一−リー門 Ｗ：ムｖ：Ｊｌ移動許容重 クｌ＋’光ぷり用唆力牢のｖＦ各１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、記録すべき情報に応じてそれぞれが点滅する複数個
   の光源と、 前記各光源に１個ずつ対応して配置され前記各光源の像
   を電子写真式感光面に結像させる集光光学系と からなる電子写真式記録装置の記録ヘッド。 ２、請求項１に記載の記録ヘッドにおいて、前記集光光
   学系が、フレネルレンズまたは単レンズを含むことを特
   徴とする電子写真式記録装置の記録ヘッド。 ３、請求項１に記載の記録ヘッドにおいて、前記集光光
   学系が、セルフォックレンズを含むことを特徴とする電
   子写真式記録装置の記録ヘッド。 ４、請求項１に記載の記録ヘッドにおいて、前記集光光
   学系が、グレーティングレンズを含むことを特徴とする
   電子写真式記録装置の記録ヘッド。 ５、記録すべき情報に応じてそれぞれが点滅する複数個
   の光源と、 前記光源ｎ個に１個ずつ対応して配置されたフレネルレ
   ンズまたは単レンズを含み前記各光源の像を電子写真式
   感光面に結像させる集光光学系と からなる電子写真式記録装置の記録ヘッド。 ６、請求項１〜５のいずれか一項に記載の記録ヘッドに
   おいて、 各光源の光が他の光源の担当領域で迷光にならないよう
   に前記各光源と前記集光光学系との間の空間に隔壁を設
   けたことを特徴とする電子写真式記録装置の記録ヘッド
   。 ７、請求項６に記載の記録ヘッドにおいて、前記光源に
   は接触せず前記集光光学系には接触するように前記隔壁
   を設置したことを特徴とする電子写真式記録装置の記録
   ヘッド。 ８、請求項６または７に記載の記録ヘッドにおいて、 前記隔壁の側面に吸光性を持たせたことを特徴とする電
   子写真式記録装置の記録ヘッド。 ９、請求項１〜５のいずれか一項に記載の記録ヘッドに
   おいて、 前記各光源を前記集光光学系の表面にはめ込んだことを
   特徴とする電子写真式記録装置の記録ヘッド。 １０、請求項１〜９のいずれか一項に記載の記録ヘッド
   において、 前記集光光学系が、前記光源を拡大結像する光学系であ
   ることを特徴とする電子写真式記録装置の記録ヘッド。 １１、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の記録ヘッ
   ドにおいて、 前記光源と前記集光光学系とが、スペーサまたは前記隔
   壁を介して一体的に固定されていることを特徴とする電
   子写真式記録装置の記録ヘッド。 １２、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の記録ヘッ
   ドを備えたことを特徴とするＬＥＤプリンタ。 １３、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の記録ヘッ
   ドを備えたことを特徴とするファクシミリ。