JPH0522907Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、フアクシミリ、デジタル複写機、ま
たはインテリジエントコヒアなどの光プリンタ、
特に予め帯電した感光体表面に画像信号を順次印
加された光書込み用光源からの光を照射させ、こ
れにより形成された静電潜像を現像して可視像を
得るタイプのプリンタの光シヤツタに関するもの
である。

従来の技術 従来、この種のプリンタに使用される光書き込
み用光源としてはレーザ、LEDアレイ、OFT及
び液晶またはPLZTを利用する光シヤツタが知ら
れている。

しかしながらレーザはガルバノミラーまたは回
転多面鏡等の可動部材の使用が不可避でコスト高
及び信頼性の点で問題がある。またLEDアレイ
は結晶チツプを使用するため、チツプの歩留り及
びチツプ間の光学的なつなぎに問題がある。さら
にOFTはこれ自体が大型なためプリンタの小型
化及び高電圧を必要とする点でコスト的に問題が
ある。

これらの問題を解決するために最近光シヤツタ
が注目されている。

光シヤツタは光の通過と遮断とを外部からの記
録信号に応じて切換えるものであり、従来より最
も一般的に使用されているものとして音響光学素
子及び液晶素子があげられる。

考案が解決しようとする問題点 音響光学素子は液体、非晶体、結晶体の内部に
超音波振動波を起こし、その振動波による周期的
な屈折率変化を利用し回折格子の役割をさせるも
のである。従つてこの素子に超音波を入力させた
とき回折格子となり、回折光が生じ、入力しない
ときには回折光は生じない。

しかし、上記素子では回折光を利用するため、
光の利用効率が低いという大きな欠点を有する。
また液晶素子を用いたものは、互いに偏光方向を
直角にした一対の偏光板の間に液晶を入れ、これ
に電圧を加えるか否かによつて分子の配列を変え
て光を通過させたり、遮断させたりする方法であ
り、この方法では偏向板を利用しているため、自
然光に対しては透過率が低く、光の利用効率が悪
い。また液晶自体の応答性が遅く高速プリンタに
適さないといつた欠点を有する。

問題点を解決するための手段及び作用 本考案は上記のことにかんがみなされたもの
で、従来の光シヤツタの欠点を解決することがで
きる新規な光シヤツタを提供しようとするもので
ある。

まず本考案に係る光シヤツタの原理となる部分
について説明する。

第１図Ａにおいて、１は基板２上に設けられた
発熱体である。３は基板２とわずかな距離を離し
て基板２と平行に設定されている平板であり、そ
の間に透明液体４が封入されている。透明液体４
が発熱体１によつて加熱されていない状態にあつ
ては液体は至るところ均一な温度で一様な液相で
あるため屈折率も均一となる。この状態にて透明
液体４に入射光入口５より光Ｌを入射すれば、光
Ｌは透明液体４を直線的に透過し、透過光出口６
より射出する。

しかるに第１図Ｂに示すように、発熱体１に電
気エネルギを印加することにより熱的パルスを発
生させ、それにより透明液体４の一部を急激に加
熱した場合、その部分の液体４は気化して気泡７
を生じる。気泡７は蒸気相であるため、その屈折
率は透明液体４より小さくなる。このため、光は
気泡７との境界面で反射したり、また反射しなか
つた光は屈折する。一般に気泡７は球状または楕
円球状に近い形であるため、液体４中の気泡７は
凹レンズと同等の効果を示し、気泡を透過した光
は拡散する方向に屈折し、液体４を封入している
発熱体基板２と平板３に吸収され、透過光出口６
からは光が出てこなくなる。このように透明液体
４を加熱して液体中に気泡７を生じさせることに
より光の透過をスイツチングさせることができ
る。

本考案はこのような原理を応用したものであ
る。このような光のスイツチング法にあつては、
透明液体４として水を主体とした安価な液体を使
用することができる。また上記液体４は少なくと
も記録幅以上の長さを持つ２枚の平板よりなるス
リツト開口空間内に封入される。２枚の平板のう
ち一方は発熱体１を有しているものであり、それ
は従来から広く感熱記録の分野において用いられ
ている感熱印字ヘツド（つまりサーマルヘツド）
を適用できる。

それらは作成方法、発熱抵抗体の差異により厚
膜ヘツド、薄膜ヘツド、半導体ヘツドに分類され
るが、本考案においては、全てが使用可能であ
る。ただし、高速の記録を行なうときは薄膜ヘツ
ドが望ましい。もう一方の平板は耐熱ガラスが使
用可能である。

以上のような材料は安価であるし、構成も単純
であるため、大きな寸法のものも楽に得ることが
できる。従つてある程度の大きさとなる光シヤツ
タヘツドも低コストで製造することが可能であ
る。さらに光のスイツチングを行なうのに、特殊
なトランスジユーサも必要としないし光を偏光さ
せる必要や単色光である必要もない。

本考案に係る光シヤツタは一連の発熱体を有す
る基板と、それとわずかな距離を保つてスリツト
を形成する耐熱性平板及びスリツト開口空間内に
封入される透明液体とから構成され、上記発熱体
に通電する手段を有している。記録信号に対応し
た電気エネルギを発熱体に通電することにより熱
的パルスを発生させ、液体が瞬時に気化し、気泡
を生ずる構成となつている。そして透明液体を封
入する封入体の光の透過部以外の部材の内壁面に
反射防止処理を施す。

なおこのとき、発生体１から発生した気泡の大
きさが、光の透過部の上下方向の幅程度に成長し
たときに透明流体を封入した封入体の入射光入口
と入射光出口１２との距離を越えてしまうと、光
が流体部を通過しないため、気泡が光の透過部と
して作用してしまつて光が遮断されなくなる。

気泡は略球状に成長するので、入射光の透過、
遮断を確実に行なうためには、透明流体への入射
光入口と、透明透過出口との距離が発生した気泡
の大きさに比べて大きくならなければならない。

実施例 本考案の具体的な実施例を第２図以下に基づい
て説明する。

発熱体基板２は一般の薄膜ヘツドの基本構造と
類似したものであり、これの構成はアルミナ基板
２ａの片面に蓄熱層８としてSiO₂層を、その上
に発熱体層９としてTa₂Ｎ層をスパツタリングに
て積層し、さらにその上に電極層１０としてアル
ミニウムを蒸着する。電極層１０は所定パターン
に選択エツチングされ、信号電極１１と共通電極
１２に分離される。発熱体１は長辺100μｍ、短
辺60μｍとなるように100μｍピツチにて総数20個
配置されている。上記基板２の表面にはさらに保
護層１３としてSiO₂、防水層１４としてTa₂N₅
が順次積層されている。個々の発熱体１から引き
出されている信号電極１１はドライバ回路（図示
せず）に接続され、共通電極１２は接地されてい
る。

一方スリツトを形成するためのもう一方の平板
３は耐熱性平板ガラスである。パイレツクス（商
品名：コーニング社）が用いられており、この平
板３は発熱体基板２に対して80μｍのスリツト開
口距離を有して接着剤にて接合してある。そして
そのスリツト開口空間内には透明液体４として予
め不溶性粒子をフイルタで過した水が封入して
ある。なおこの透明液体４としては、上記水以外
に、多価アルコール、例えばエチレングリコー
ル、プロピレングリコール、トリメチレングリコ
ールの水溶液及び四塩化炭素やｎ−ヘプタン等の
有機剤がある。

上記平板３の一部を、気泡発生や液体温度変化
による体積変化を吸収するために可撓性壁で構成
してある。なお体積変化の吸収法はこれに限つた
ものではなく、透明液体４を完全に封入するので
はなく、一部を開放する方法でもよい。また気泡
が生じることにより反射拡散した光を効率よく吸
収するために、入射光入口５及び透過光出口６以
外は黒色塗装膜１６が施されている。１７はふた
板である。

上記構成における作用を第４図に基づいて説明
する。

右方からの平行光束１５を図に示すように入射
させる。この状態において発熱体１に通電されて
いないとすれば、透明液体４は一様な液相である
ため、平行光束１５はそのまま直進し、透過光出
口６より射出される。しかし、発熱体１に記録信
号に対応した電気エネルギが印加されると、発熱
体１にて発生する熱パルスによつて気泡７が生
じ、透明液体４中に２つの相、すなわち、液相と
気相が存在し、屈折率の不連続部分が生じ、第１
図に示した原理に従つて透明液体４中を伝送され
る光はその境界面で反射し、または反射せずに透
過した光は光路は曲げられ、周囲に拡散し、吸収
されて透過光出口６より射出されない。そしてこ
のとき、透明流体を封入した封入体の内壁面を黒
色にして反射防止処理を施したことにより、上記
のように拡散した光を封入体の内壁面にて効率よ
く吸収できる。気泡の発生から収縮までの時間は
印加するパルス幅によつて異なるが、その値は
5μsec〜20ｍsecの範囲内で可変可能であり、広範
囲なプリンタ速度に適用可能である。

本実施例での発熱体１の形状は光の進行方向に
長い長方形の形をしたものを一列に平行、等間隔
に配列した例を示したが、これに限つたものでは
なく、円形や楕円形、または台形などの多角形で
あつてもよい。また一列ではなく、複数列設ける
ことにより、それらを交互に作用させ、実質的に
気泡の持続時間を延長させることにより、低速か
ら高速までのプリンタに適用可能となるものであ
る。

一般的な状況下にあつては、第２図に示す実施
例において、入射光入口５と透過光出口６までの
距離は10〜30mm、発熱体１のピツチは50〜100μ
ｍ、スリツト間隔は50〜100μｍである。また発
熱体１への印加電圧は５〜30V程度である。そし
てこのときの１ドツト当りの消費エネルギは約
100〜3000ergであり、一般に用いられているサー
マルヘツドの消費電力の数百分の一から数分の一
程度であり、低消費電力を達成することが可能と
なる。

光の遮断を透過率で表現すれば、気泡が生じる
ことにより光の透過率は初期値の0.1〜0.3まで低
下した。これは記録信号の光書き込み用光源とし
て充分利用できる値である。

なお光シヤツタヘツドの入射光入口５や透過光
出口６面にスリツト状または記録ドツトに対応し
た小窓を有するマスクを設けてもよい。また上記
実施例の光シヤツタヘツドはスリツト開口空間内
に透明液体４を封入したものであるが、これに限
つたものではなく、各発熱体１を含む独立したノ
ズル内に透明液体４を封入したものであつてもよ
い。さらにまた、ヘツドの一部または全面をペル
チエ素子などによる冷却または面状発熱体による
加熱を行ない、透明液体４を常に一定温度に制御
することにより気泡発生の安定化を行なつてもよ
い。

次に本考案に係る光シヤツタヘツドの利用の一
態様を説明する。

第５図は本考案に係る光シヤツタヘツドを用い
た記録装置を説明する必要な部分のみを略示した
もので、図中１０１は光導電性の感光体、１０２
はチヤージヤ、１０３は露光装置、１０４は現像
装置、１０５は転写チヤージヤ、１０６はクリー
ニング装置、１０７は除電チヤージヤをそれぞれ
示している。

上記感光体１０１はドラム状に形成されて矢印
方向へ回転可能である。露光装置１０３は光源１
０３Ａ、光シヤツタヘツド１０３Ｂ、集束性光伝
送体アレイ１０３Ｃにより構成される。光源１０
３Ａは平行光束を光シヤツタヘツドの入射光入口
５に照射する。集束性光伝送体アレイ１０３Ｃは
周知のセルフオツク（商品名）をアレイ配列した
ものである。光シヤツタヘツドにおける発熱体配
列方向は図面に垂直な方向である。記録すべき記
録信号は図示しないドライバ回路を介して光シヤ
ツタヘツドに印加される。すると、この記録信号
に従つて光シヤツタヘツド内の液体中に気泡が発
生し、光の透過、遮断が行なわれる。この結果感
光体１０１上には記録信号に応じた画像露光が行
なわれる。

なお集束性光伝送体アレイ１０３Ｃを用いるこ
となく、光シヤツタヘツドを感光体表面近くに近
接させることにより、ヘツドの透過光出口６から
射出する光で直接的に感光体を画像露光してもよ
い。

考案の効果 本考案によれば、次のような効果を奏すること
ができる。

(1) 特殊な材料を用いないで、簡単な構造で長尺
で安価で製造可能である。

(2) 液相と気相という大きな変化の差を利用する
ため、光の利用効率が大きく、いろいろな光源
及び感材に利用できる。

(3) 高密度に発熱体を実装できるため、高分解能
が達成できる。

(4) 印加電圧のパルス幅によつて低速から高速ま
で適用できる。

(5) また本発明によれば、透明液体を封入した封
入体の光の透過部以外の部材の内壁面に反射防
止処理を施したことにより、透明液体内に生じ
た気泡により散乱した光を封入体の内壁面にて
効率よく吸収することができ、光の遮断を良好
に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ，Ｂは本考案に係る光シヤツタヘツド
の原理を説明するための断面図、第２図は本考案
の一実施例を示す分解斜視図、第３図は第２図に
示す発熱体基板の−線に沿う断面図、第４図
は光の透過、遮断の作用を説明するための概略的
な断面図、第５図は本考案に係る光シヤツタヘツ
ドの利用の一態様を説明するための正面図であ
る。 １は発熱体、２は発熱体基板、３は平板、４は
透明液体、５は入射光入口、６は透過光出口、７
は気泡、８は蓄熱層、９は発電体層、１０は電
極、１１は信号電極、１２は共通電極、１５は
光、１６は黒色塗装膜、１７はふた板。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 光ドツト像を感光体に露光することにより、画
   像を形成する電子写真方式のプリンタに使用され
   る光シヤツタヘツド装置において、光透過部材に
   透明液体を用い、この透明液体を封入する封入体
   内壁面に、上記透明液体に記録信号に対応した熱
   エネルギによつて気泡を発生せしめる発熱体を設
   けると共に、上記透明流体を封入する封入体の光
   の透過部以外の部材の内壁面に反射防止処理を施
   したことを特徴とする光シヤツタヘツド装置にお
   ける光シヤツタ。