JPH0411062B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は像投影装置に関し、特にノンインパク
ト式プリンタに適した像の投影装置に関する。

従来技術 近年、コンピユータ、フアクシミリ、ワードプ
ロセツサ等の情報処理機器の普及は目ざましく、
その出力装置のひとつであるプリンタに対して高
速・高画質・安価−小型等の要求が高まつてい
る。プリンタにおける記録方式はインパクト方式
とノンインパクト方式に大別されるが従来、デー
タが英数字字体で処理されていたのに対し日本語
情報処理の進展に伴い、漢字出力の比率が増すに
連れてインパクト方式からノンインパクト方式へ
移行しつつある。

ノンインパクト方式プリンタの内、高画質のも
のとして電子写真記録方式がある。この方式に用
いる像投影装置は、大形のレーザ発振機と走査用
の多角形回転ミラーと変調器を必要とし、レーザ
光をミラーで走査する方式がよく知られている
が、これらの光学系の占有空間が大きいため機械
全体が大形化すること、各部材及び装置がそれぞ
れ高価であること等の欠点があつた。

かかる大形の像投影装置に代わるものとして、
発光ダイオード（LED）、光フアイバ・チユーブ
（OFT）、半導体レーザ等を用いた小形の像投影
装置が最近提案されており、その中に、光スイツ
チング素子としてアレイ状に並べた液晶セルを用
いてシヤツタを形成し、電気信号に応じて開閉す
ることに像を投影するものがある。

かかるシヤツタアレイを用いた像投影装置を第
１図に示す。この図において、像投影装置１は多
数の液晶セルを用いたシヤツタアレイ１１とラン
プ１２とから成り、シヤツタアレイ１１は、第２
図ａ及びｂに示すような開口列を備え、これらの
開口は画像を示す電気信号を発生する信号発生部
１３からの信号によつて選択的に開閉する。一方
ランプ１２は常に点灯しているので像投影装置１
からは画像信号に対応した光像となつて感光体２
に投影される。感光体２は帯電装置３で帯電され
ており、前記光像により表面に潜像が形成され、
現像器４によつて現像され、転写用放電器５の助
力の下で用紙７に転写され、定着ローラ８によつ
て定着される。一方感光体２はクリーナ６によつ
て清掃される。

液晶シヤツタアレイ１１に関しては特開昭56−
93568号公報に示されており、この公報では、液
晶シヤツタアレイを通して感光体を露光するため
の光源として蛍光ランプが用いられている。これ
は蛍光ランプは蛍光体の種類を変えることによつ
て発光する色を選択することが容易なこともある
が、液晶シヤツタアレイを長手方向に均一に照射
するような輝度分布を有する最も適当な光源であ
るからである。

しかしながら、蛍光ランプの長手方向の輝度分
布はランプ中央付近では良好に均一であるが端部
に近づくにつれて徐々に輝度は低下する欠点があ
る。従つて液晶シヤツタアレイの有効長に比べ実
際に使用可能な蛍光ランプの全長は約200mm以上
も長いものが必要であつた。そのためランプも含
めた液晶シヤツタアレイを用いる装置は前述の大
形の像投影装置に比べてコンパクトであるべきと
ころ、ランプの長手方向においては記録有効長よ
り不必要に長くなる欠点があつた。

光シヤツタアレイを有する像投影装置の詳細な
構成を第３図ａ及びｂに示し、上記欠点について
さらに詳しく説明する。第３図ａ及びｂにおいて
ランプ１２から発した光が光シヤツタアレイ１１
で選択的に変調され光像信号となり、この光像信
号は結像レンズ１５によつて感光体２上に結像さ
れる。ランプ１２は微小なシヤツタ開口部を照明
するために、第１に輝度が高くなければならず、
円筒レンズ１４等で光束をシヤツタ開口部に収束
させて用いられる。この円筒レンズ１４は、第４
図に示すように、円筒状のもの、半円筒のもの、
２垂半円筒のもの、その他種々のものがある。

第２の、アレイの長手方向における輝度分布が
均一でなければならない。この輝度分布の均一性
とは、ひとつひとつのシヤツタ開口に均一な光が
到達することを意味し、開口とはほぼ同じ大きさ
すなわち数10ミクロンから１mm程度の小さな範囲
での小さなばらつきが問題となり、そのような大
きさの暗点や輝点さえ存在してはならないことを
意味する。

従来このような輝度分布を満たす光源として蛍
光ランプが広く使用されてきたが、蛍光ランプの
輝度分布は先に述べたごとく両端部での落ち込み
が激しく中央部分のみが有効部として利用されて
いるのが現状であり、また、ガラス管内壁の蛍光
物質の塗布ムラによる輝度ムラが発生していた。

第５図は口金部を除くガラス管部の全長が400
mmある複写機用蛍光ランプ（緑色）の輝度分布の
例であるが、両端のそれぞれ約100mmは輝度の落
ちが激しくこの傾向は使用時間に従つてさらに強
くなる。したがつて蛍光ランプを像投影装置の光
源に用いる場合は、光シヤツタアレイの有効長よ
り200mm以上の長さのランプが必要であり、それ
だけ像投影装置全体が大きくならざるを得ないと
いう問題があつた。例えばA4用（幅210mm）の光
信号出力装置では有効出力幅の約２倍の大きさと
ならざるを得なかつた。

蛍光ランプとは別に、白熱ランプを用いること
も考えられ、公知の白熱ランプにおいても上記蛍
光ランプのように細長いものが幾つかある。例え
ば、複写機の原稿の照明に用いられるハロゲンラ
ンプがその１つの例である。これを第６図に示
す。図示のように、この白熱ランプでは、フイラ
メント１６がコイル状であつたり、各コイルを支
持し振動を防止するアンカー部材１８が各所に設
けられているため、これらが投影面に結像され照
度ムラが発生したり、また輝点が分散しているた
め輝点ムラが発生したりして、輝度分布の均一性
の要求を満たすものではなかつた。

発明の目的 本発明の目的はこのような問題点を解決し、光
スイツチング手段としての光シヤツタアレイを有
する像投影装置を大幅に小型化することにある。
本発明の更に別の目的は像投影装置を用いる電子
写真式プリンタを小型化しその利用範囲を広げる
ことにある。

発明の構成 かかる目的を達成するため、本発明によれば、
少なくとも照明手段と電気信号に応じて開閉する
光スイツチング素子アレイとを備え、前記光スイ
ツチング素子アレイの光スイツチング素子が画像
信号によつて開閉することによつて像を投影する
ようになつた像投影装置であつて、前記照明手段
が、細長いガラス管とその内部に配置した直線状
単線フイラメントと該フイラメントに張力を与え
る手段とから成り、前記直線状単線フイラメント
の長さを前記光スイツチング素子アレイの有効長
よりも長くした白熱ランプであることを特徴とす
る像投影装置が提供される。

実施例 本発明の像投影装置は、蛍光ランプ１２が別の
照明手段に置換えられる点を除いて、第１図の像
投影装置１あるいは第３図は像投影装置１と同じ
構成であり、基本的には、第１図に示すように、
照明手段と光スイツチング手段とから成り、必要
に応じて、第３図に示すように円筒レンズ１４等
の光集束手段を設けてもよく、この場合、円筒レ
ンズ１４も第４図に示されるような各種のレンズ
を用いることができる。また、光スイツチング手
段としての光シヤツタアレイは、液晶セルがその
代表例であるが、他の光スイツチング手段であつ
てもよく、要は、電気信号に応じて光の透過また
は反射をオン・オフするものであればよい。

以下図面を用いて本発明による像投影装置の照
明手段について述べる。第７図は、本発明を理解
する上で参考となる照明手段の例を示しており、
このランプ２０は、細長いガラス管２１とその内
部に配置した直線状の単線フイラメント２２とを
有し、このフイラメント２２の両側にはリード２
３，２３が接続され、ガラス管２１の両端には口
金２４，２４が設けられている。一般に直線状単
線フイラメント２２の材料はタングステンが最適
であるが、通電すると発光する材料であれば他の
材料であつてもよい。また、フイラメントの配化
等を防止するため、管２１の内部にはアルゴンガ
ス等の不活性ガスを封入するのが好ましく、また
ハロゲンガスを封入するのも好ましい。

第８図は、本発明の実施例を示しており、本実
施例では第７図の照明手段としてのランプ２０に
おいて、フイラメント２２の端部にばね２５が設
けられている。このばねはフイラメント２２に張
力を与えるもので、これにより、フイラメント２
２を弛みなく保持できる。特に、点灯中の熱によ
つてフイラメント２２が延びても、ばね２５によ
つて張力が与えられているので、たるみなくフイ
ラメントを緊張状態に維持する。張力付与手段と
してのばね２５がない場合には、点灯中の熱によ
つて少しではあるがフイラメント２２の位置がず
れ、この位置ずれがシヤツタアレイ上で照度を変
化させてしまう。すなわち、ばね２５は点灯中に
おけるフイラメント２２の位置誤差を防ぎ、シヤ
ツタアレイ上での照度変化を防いで光量むらを防
止する。このばね２５は、リードの一部を兼ねる
ようにしてよく、例えば５〜25mm程度にする。

白熱ランプでは発光部は微小なフイラメントで
あり、管壁内面全体が発光する蛍光ランプに比べ
一般に発光部自体の輝度は高い。反面、光源の大
きさが微小な場合光学系における光源の位置設定
を正確に行う必要がある。単線フイラメントラン
プでは、フイラメントの径は所望の輝度に依存す
るが、タングステンフイラメントの場合A4サイ
ズ（210mm幅）用で10〜100Wの範囲ではおよそ20
〜200μｍの範囲にすることができる。このよう
にフイラメントの径が細いためにシヤツタ開口部
に光照射する際にシヤツタアレイの幅方向の照度
分布の均一性を得るためには注意が必要である。
特に円筒レンズ等でシヤツタ開口部にランプの光
を集光し光束を効率よく利用しようとする場合、
フイラメントの位置の微小な誤差によりシヤツタ
アレイ上での照度が大きく変化し、アレイ方向の
照度分布にも影響を及ぼす。

かかる問題は、前記したように、ランプの点灯
中においてフイラメント２２の張力を与える手段
としてのばね２５によつて解決できる。そして、
ランプのガラス管表面をフロスト加工することも
付加的ではあるが、解決策となる。ガラス管表面
のフロスト加工は例えばフツ化水素溶液で処理し
て、管表面を数ミクロンから数百ミクロン程度の
粗さの微小粗面とすることにより得られる。フロ
スト処理されたランプ管表面はフイラメントから
の光を受けて二次光源としてはたらき、見掛上発
光部を太く広げたのと同等の効果を持つ。その結
果円筒レンズに対する最適設定位置が広くなり、
位置決めが容易になり、位置決めがラフであつて
もシヤツタ開口上の照度分布もアレイの長手方向
及び幅方向ともに一様にすることができる。

第９図は本発明による直線状単線フイラメント
ランプ２０の輝度分布の例を示す図で口金２４，
２４を除くガラス管２１の長さが250mmの場合の
測定結果である。図から明らかなように直線状単
線フイラメントランプでは両端部での輝度の落ち
方が急峻であり蛍光ランプ（第５図）に比べ落ち
る部分の長さが短く、両端10〜15mmである。結局
単線フイラメントランプに必要な長さは口金２４
も含め、均一輝度の得られる長さすなわち光シヤ
ツタアレイの有効長より50〜60mm程度長くなるだ
けである。また単線フイラメントランプは管径に
おいても蛍光ランプの３分の１以下に小さくする
ことができ、像投影装置全体を従来のものに比べ
大幅にコンパクトにできる。

次に本発明の像投影装置の具体的な試作につい
て述べる。この試作例では、第７図または第８図
のランプ２０が、第３図ａのランプ１２に置換え
られた。また、液晶シヤツタアレイ１１は、ネマ
チツク液晶に光学活性物質を添加して成る液晶材
料を透明電極間に封入して１mm当り10個のピツチ
を持つ開口が形成されたものであり、レンズ１４
は直径13mmのアクリル樹脂ロツドレンズである。
液晶シヤツタアレイ１１から40mmの位置にフイラ
メント２２が位置するように直線状単線フイラメ
ントランプ２０を設置した。前記直線状単線フイ
ラメントランプ２０は直径60μｍ、長さ225mmの
タングステンフイラメントを、外径８mmのガラス
管内に封入して作成した白熱ランプで、50Hz40ボ
ルトの電圧を印加したとき1Aの電流が流れた。
このとき液晶シヤツタアレイ１１から出る光をセ
ルフオツクスレンズ（登録商標：集光性光伝送
体）により、表面温度1000ボルトに帯電され且つ
線速50mm／secで移動するSe−Te感光体上に導
き、液晶シヤツタ１１の開および閉動作時の感光
体表面電位を測定したところそれぞれ350ボルト
および750ボルトであつた。このようにして作成
された静電潜像を700ボルトの現像バイアスが印
加された一成分現像装置で現像し、その像を普通
紙上に転写・定着した。得られた画像の濃度を測
定したところ1.3の値が得られた。

発明の効果 以上述べたように、本発明の像投影装置によれ
ば、照明手段としての白熱ランプの内部に配置さ
れているのは直線状単線フイラメントであるの
で、照明有効範囲が極めて長くでき、ランプ全体
の長さを光スイツチング素子アレイの有効長に近
くでき、しかも、その直線状単線フイラメントの
長さが光スイツチング素子アレイの有効長よりも
長く且つこのフイラメントには張力が与えられて
いるので、必要な照明範囲が確実にカバーされ、
小型の光源で且つ点灯中の細いフイラメントの加
熱に伴う延びによる微小な位置ずれが防止できて
光量むらをなくすので、光スイツチ素子アレイの
全域にわたつて均一な照度を得ることができ、画
像濃度むらのない、従来のものに比べ大幅に小型
の像投影装置が実現できる。その結果、本発明の
像投影装置を用いたプリンタ装置もコンパクトな
ものとすることができる。のみならず、このよう
なプリンタでは電子写真複写装置の露光光学系を
除いて共通の電子写真画像記録系を用いることが
できるので、原稿の露光光学系に代わる像投影装
置がコンパクトになることになり、設計上からも
製造上からも複写装置からプリンタ装置への変換
が容易に行える。また本発明の像投影装置は大幅
に小型化されたために、複写機における露光光学
系を残したまま電子写真画像記録系の一部に追加
して組み込むことが容易となり、複写機とプリン
タの両機能を兼ね備えた画像記録装置の作成を容
易に可能とする。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ノンインパクトプリンタの概略構成
図、第２図ａ及びｂはシヤツタアレイの配列を示
す平面図、第３図ａ及びｂは従来の像投影装置の
側面図及び斜視図、第４図は各種円筒レンズを示
す斜視図、第５図は蛍光ランプの管長さに対する
輝度を示すグラフ、第６図は従来の白熱ランプの
正面図、第７図は本発明を理解する上の参考例と
しての白熱ランプの正面図、第８図は本発明の実
施例による白熱ランプの正面図、第９図は本発明
による白熱ランプの管長さに対する輝度を示すグ
ラフである。 １……像投影装置、２……感光体、４……現像
器、１１……光シヤツタアレイ（光スイツチング
手段）、１２……蛍光ランプ、１４……円筒レン
ズ、２０……本発明による白熱ランプ、２１……
ガラス管、２２……直線状単線フイラメント、２
４……口金、２５……ばね。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも照明手段と電気信号に応じて開閉
   する光スイツチング素子アレイとを備え、前記光
   スイツチング素子アレイの光スイツチング素子が
   画像信号によつて開閉することによつて像を投影
   するようになつた像投影装置において、前記照明
   手段が、細長いガラス管とその内部に配置した直
   線状単線フイラメントと該フイラメントに張力を
   与える手段とから成り、前記直線状単線フイラメ
   ントの長さを前記光スイツチング素子アレイの有
   効長よりも長くした白熱ランプであることを特徴
   とする像投影装置。 ２ 照明手段のガラス管面がフロスト加工されて
   いる特許請求の範囲第１項記載の像投影装置。