JPH0647299B2 - プリンタ用光源 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は光プリンタに用いられるプリンタ用光源に係
り、特に、光源が所定ピッチで並設された多数のドット
状陽極を備えた蛍光発光装置であり、多数の光集束性レ
ンズを密に配列したレンズ系を介して、各ドット状陽極
からの光を感光面上に到達させるように構成したプリン
タ用光源の改良に関するものである。

［従来の技術］ 近年、各種の光源を利用した光プリンタが提案されるよ
うになっている。第３図は一般的な光プリンタの構造を
一例として模式的に示したものであり、図中１は記録媒
体としての感光ドラムである。感光ドラム１は図中時計
回り方向に回転し、帯電器２によって表面を帯電させら
れる。帯電器の隣部、感光ドラム１の回転方向先方に
は、ドット状の光を照射する光源３と、光源３からの光
を感光ドラム１の感光面に導く光学素子４とが設けられ
ている。帯電した感光ドラム１の感光面には、この光学
素子４を介して光源３からドット状の光が照射されて文
字・図形等の潜像が形成され、この潜像は現像器５によ
って現像される。カセット６に収納された転写用紙７
は、感光ドラム１の感光面と転写用加熱器８との間を通
って送られるようになっており、現像された感光ドラム
１の感光面の文字・図形等が該転写用紙７に連続的に感
熱転写されていくように構成されている。なお、図中９
は転写済みの文字等を消すための消去ランプであり、１
０は感光ドラム１の表面を清掃するためのクリーニング
プレードである。

前記光プリンタの光源としては、ＬＥＤや蛍光発光管等
を用いることができるが、一般にこれらの光源において
は、多数の発光ドットが所定ピッチで配設された構成に
なっている。例えば、第４図に模式的に示すように、こ
れらの光源では、所定の配設ピッチｍで同一陽極導体上
に並設された平行４辺形状の発光ドットＦを有する複数
の発光素子列（図中左右方向の発光ドットＦの列）が互
いに平行に設けられており、隣接している各発光素子列
の各発光ドットＦが列の長手方向に対してそれぞれ傾斜
して並ぶようになっている。そして、これらの各発光ド
ットＦから前記光学系を介して照射されるドット光は、
発光素子列の長手方向と平行な感光ドラム１上の一直線
上の位置に、とぎれることなく連続して到達できるよう
になっている。

また、前記光プリンタの光源３に並設される光学素子４
としては、光源の種類等に応じて、光集束性レンズの集
合体すなわちセルフォックレンズアレイ（以下、ＳＬＡ
と略称する。）や球面レンズ、ファイバープレート等が
用いられる。光集束性レンズは微小な円柱系のガラスフ
ァイバであり、屈折率が連続的に変化しているため、フ
ァイバ自体に自己集束性があり、一般のレンズと等価な
作用を持っている。第４図は、このような光集束性レン
ズ１１（以下、集束レンズ１１と呼ぶ。）よりなるＳＬ
Ａと、多数の発光ドットＦを有する光源との従来の位置
関係を模式的に示している。

［発明が解決しようとする問題点］ 単一の集束レンズ１１は、第５図(a)に示すように、楕
球を半分にしたような光量分布をもっている。ＳＬＡは
このような集束レンズ１１の集合体であり、ＳＬＡが作
る像は、１本１本の集束レンズ１１の作る像が重なりあ
ってできている。従って、ＳＬＡの光量は各集束レンズ
１１の光量の和になるため、第５図(b)に示すように、
ＳＬＡの作る像には波状の光量ムラが生じることにな
る。

この光量ムラは集束レンズ１１の配列ピッチ（レンズ径
Ｄ）と単一の集束レンズ１１が作る像の半径Ｘ_０の比、
および列数Ｎ（第４図ではＮ＝２）に依存する。従っ
て、光源に設けられた各発光ドットＦの光量が均一に保
たれていても、ＳＬＡ自体が持っている光量分布の特性
によって、感光面に結像するドット状の光の光量にはム
ラが生じてしまう。

また、従来のプリンタ用光源では、斜めに並んだ各発光
ドットＦの上端から下端までを１組とすれば、組ごと
に、ＳＬＡの各集束レンズ１１に対する位置関係が異っ
ている。例えば第４図に示すように、発光ドットＦ１〜
Ｆ８の組と、発光ドットＦ９〜Ｆ１６の組とは集束レン
ズ１１に対する配設位置が異っており、一般に発光ドッ
トＦと集束レンズ１１の配設位置関係には規則性がな
い。即ち、従来は、発光素子列上の発光ドットＦの配設
ピッチｍとレンズ径Ｄとの間には、特定の寸法上の関係
が設定されていなかった。従って、第６図に示すよう
に、斜めに並んだ発光ドットＦ（例えばＦ９〜Ｆ１６）
の各組内において結像面での各ドット光の光量が不均一
であるばかりでなく、各組ごとの発光ドットＦ（例えば
発光ドットＦ９〜Ｆ１６の組と同Ｆ１〜Ｆ８の組）の結
像面での光量分布の形状も均一でないという問題点があ
った。これは一般に、ＳＬＡの中心付近に位置している
発光ドットＦから照射される光は多数の集束レンズ１１
に入射するが、集束レンズ１１には最大入射角（開口
角）が決っているので、ＳＬＡの端に位置している発光
ドットＦから照射される光は中心付近に比較して小数の
１本の集束レンズ１１にしか入射できないからである。

斜めに並んだ各発光ドットＦは、それぞれ別々の発光素
子列に属している。斜めに並んだ発光ドットＦの組内で
各ドット光の光量に不揃いがあっても、各組ごとに光量
分布の形状が同一で規則性があれば、各発光素子列ごと
に発光ドットＦの発光状態を補正することによって、感
光面に到達する各発光ドットＦからの光量が均一となる
ようにすることができる。ところが従来は、前述したよ
うな問題点があるため、このような発光状態の補正を行
うことができなかった。従って、感光面に一定幅の潜像
を形成することができず、従来のプリンタ用光源を用い
た光プリンタの印字品位は必ずしも高いものとは言えな
かった。

［発明の目的］ 感光面に到達する各発光ドット光の光量を均一にするこ
とによって、各発光ドット光によって形成される潜像の
状態を均一化することができるため、高品位の印字を実
現することができるプリンタ用光源を提供することを目
的としている。

［発明の構成］ 本発明のプリンタ用光源は、所定の間隔をおいて基板上
に互いに平行に並設した複数の帯状陽極導体と、前記帯
状陽極導体上に被着した蛍光体層と、前記帯状陽極導体
の長手方向に対して傾斜するように形成されたスリット
を有する複数の制御電極と、光集束性レンズを多数密に
配列してなるレンズ系とを備え、前記制御電極のスリッ
トと前記帯状陽極導体上の蛍光体層で形状が規制される
複数のドット状陽極が前記スリットごとに傾斜発光素子
列を構成し、前記各ドット状陽極からの光が前記レンズ
系を介して感光面上に連続して到達するようにしたプリ
ンタ用光源において、前記各傾斜発光素子列の前記光集
束性レンズに対する位置関係が同一となるように前記傾
斜発光素子列間のピッチｍに対して前記光集束性レンズ
の直径をｍ／ｎ（ｎは整数）とし、前記各光集束性レン
ズを通過した前記各傾斜発光素子列からの光が前記各ド
ット状陽極ごとに均一な光量を示すように前記ドット状
陽極の点灯条件を前記各陽極導体ごとに補正したことを
特徴としている。

［作 用］ 本発明のプリンタ用光源では、傾斜発光素子列の配設ピ
ッチをｍとすると、ＳＬＡを構成する光集束性レンズの
直径はｍ／ｎ（ｎは整数）に設定してあるので、斜めに
並んだドット状陽極の組である傾斜発光素子列のどの組
についても、光集束性レンズに対する位置関係を同一に
することができる。従って、傾斜発光素子列の各組ごと
に、各発光ドットの光量分布の形状を同一とすることが
できるので、帯状陽極導体ごとにドット状陽極の発光状
態を補正することによって、感光面に到達する各ドット
状陽極からの光量を均一化することができる。

［実施例］ 本発明の一実施例を第１図及び第２図によって説明す
る。

第１図(b)に模式的に示すように、本実施例の光源にお
いては、所定の配設ピッチｍで同一陽極導体上に並設さ
れた平行４辺形状の多数の発光ドットｆをドット状陽極
として有しており、これら発光ドットｆからなる複数列
の発光素子列（図中、発光ドットｆの横方向の列）が互
いに平行に設けられている。そして、各発光素子列の間
で隣接している各発光ドットｆが列の長手方向に対して
それぞれ所定の角度をもって傾斜して並び、８個のドッ
ト状陽極である発光ドットｆ１〜ｆ８によって傾斜発光
素子列が構成されるようになっている。そして、これら
傾斜発光素子列の各組の各発光ドットｆから後述するＳ
ＬＡを介して照射されるドット光は、前記発光素子列の
長手方向（陽極導体の長手方向）と平行な感光面上の一
直線上の位置に、途切れることなく連続して到達できる
ようになっている。

次に、前記光源と発光面の間に設けられるＳＬＡについ
て説明する。第１図(b)に模式的に示すように、このＳ
ＬＡは円柱形の光集束性レンズ１２（以下、集束レンズ
１２と呼ぶ。）を２列にして束ねた構成になっている。
集束レンズ１２の直径Ｄ、即ちＳＬＡにおけるレンズピ
ッチは、前記光源における発光ドットｆの配設ピッチｍ
に等しく設定してある。つまり本実施例は、発光ドット
ｆの配設ピッチｍ、即ち、前記発光素子列方向について
の前記各傾斜発光素子列の配設ピッチｍに対して、集束
レンズの直径Ｄをｍ／ｎ（ｎは整数）とし、一例として
ｎ＝１とした場合を示したものである。

発光ドットｆの配設ピッチｍと集束レンズ１２の直径Ｄ
との関係を前述のように例えばＤ＝ｍに定めると、第１
図(b)に示すように、図中上下の２段に重ねられている
集束レンズ１２の中央寄りの接点を通り直径方向に、発
光ドットｆの傾斜発光素子列の１組が通過するように、
光源とＳＬＡの配設位置関係を設定することにすれば、
傾斜発光素子列のどの組についても、集束レンズ１２に
対する位置関係が同じになる。従って、この状態で発光
ドットｆを光らせ、ＳＬＡを介して感光面上にドット光
を照射させれば、第１図(a)に示すように、各組（例え
ば発光ドットｆ１〜ｆ８）内でのドット光の光量にはば
らつきがあるが、傾斜発光素子列の各組どうしで比べる
と、ドット光の光量分布のパターンは全く同形となる。
即ち、同じ発光素子列（即ち、同じ陽極導体）に属する
発光ドットｆのドット光は、傾斜発光素子列の組が異っ
ても光量は同じなので、発光素子列（即ち、同じ陽極導
体）ごとに発光状態を変化させてやれば、感光面に到達
する全てのドット光の光量を均一にすることができる。

次に、前述した発光素子列ごとに発光状態を変化させる
ことの具体的な例について説明する。なお、前記光源の
具体例として、本実施例では第２図に示すような蛍光発
光管１３をとりあげ、まず、その構造について説明す
る。

同図に示すように、基板１４上には、複数本の帯状の陽
極導体１５が一定間隔で平行に配設されており、その上
方には該陽極導体１５の配列方向と斜めに交差する方向
に複数の帯状の制御電極１６が所定間隔で互いに平行に
配設されている。

各制御電極１６は平板部材から成り、その中央には、陽
極導体１５を所定の角度で斜めに横切る方向に所定幅の
スリット１７が穿設されている。各陽極導体１５上に
は、前記制御電極１６のスリット１７と対面する箇所お
よびその近傍に、配設ピッチｍで蛍光体層１８が被着さ
れて発光素子列としての陽極Ａ（Ａ１〜Ａ８）を構成し
ている。そして、前記スリット１７に沿ってそれぞれ斜
めに配列された前記各蛍光体層１８の発光部分が、発光
ドットであるドット状陽極１９の傾斜発光素子列を構成
している。

次に、前記制御電極１６の上方には、フィラメント状陰
極２０が張設されている。２１は前面板、２２は側面板
であって、前記基板１４と共に密封容器を形成し、その
内部は真空に保たれている。

そして、前記密封容器外に導出された制御電極端子２３
等の各電極は、図示しないドライバ回路に接続されてお
り、前記各陽極導体１５を時分割パルス信号で走査し、
該走査に同期した正の表示パルス信号を所望の制御電極
１６に印加して、任意のドット状陽極１９を選択的に発
光させることができるように構成されている。そして、
発光させたくないドット状陽極１９の蛍光体層１８にも
フィラメント状陰極２０からの電子が射突して、いわゆ
る、もれ発光をおこしてしまうことがあるが、これを防
止するため、発光させたくないドット状陽極１９を区画
している制御電極１６には、負の電圧が印加されるよう
に構成されている。

さて、以上のような構造の蛍光発光管１３とＳＬＡにお
いて、次のように条件を定める。即ち、発光素子列であ
る陽極Ａは８本（図示の通り。）、斜め方向に隣接して
いるドット状陽極間の間隔を陽極Ａの長手方向に関して
測定したピッチｐは８５μｍ、各陽極Ａ上のドット状陽
極１９の配設ピッチｍ（即ち制御電極１６の配設ピッチ
であり、且つ傾斜発光素子列の発光素子列方向のピッ
チ）は0.88mm、集束レンズ１２の直径Ｄ（即ち集束レン
ズ１２の配設ピッチ）は0.68mm、ＳＬＡの列数は前述の
通り２列、各集束レンズ１２の像の半径を1.50mm、とす
る。

このような条件下で蛍光発光管１３を発光駆動させる
と、ＳＬＡを介して感光面上に到達する光は、前述した
ように、第１図(a)に示すような光量分布のパターンを
示す。

さて、各陽極Ａ１〜Ａ８ごとで定まっている各ドット状
陽極１９の発光状態を変化させるためには、まずドット
状陽極１９の面積を、各陽極Ａ１〜Ａ８ごとに適宜に変
更すればよい。即ち、相対光量の低い陽極Ａ（例えば陽
極Ａ１，Ａ８）は光量が増加するようにドット状陽極１
９の面積を大きくし、反対に相対光量の大きい陽極Ａ
（例えば陽極Ａ３，Ａ６）はこれを小さくすればよい。
本例の場合、各陽極Ａが有する各ドット状陽極１９の発
光面積を表のＢ欄に示す値にすれば、各ドット状陽極１
９が、感光面に照射するドット光の光量はすべて均一に
なる。例えば、制御電極１６のスリット１７の幅を８５
μｍと決め、陽極Ａの長手方向に関する各ドット状陽極
１９の幅を８５μｍに固定した場合、陽極導体１５に被
着させる蛍光体層１８の幅に変化をつけて、陽極Ａの長
手方向と直交する方向に関するドット状陽極１９の幅を
表のＣ欄に示すように調整すれば、感光面におけるドッ
ト光の光量分布を均一にすることができる。

また、ドット状陽極１９の発光面積を陽極Ａ１〜Ａ８ご
とに調整するためには、蛍光体層１８の被着幅は一定と
し、スリット１７の幅を一定にせず、対向する陽極Ａに
応じて適宜にその寸法を変えるようにしても良い。

次に、陽極Ａに印加される陽極電圧を高くすれば、当該
陽極Ａのドット状陽極１９の光量は増加する。そこで、
表のＤ欄に示すように陽極Ａ１〜Ａ８ごとに印加する電
圧を補正すれば、各ドット状陽極１９が感光面に照射す
るドット光の光量を均一にすることができる。

次に、制御電極１６に印加する印字信号のパルス幅や、
陽極Ａの走査信号のパルス幅を長くすれば、特定の陽極
Ａのドット状陽極１９を他より長い時間発光させること
ができる。そこで、表のＥ欄に示すように、印字信号や
走査信号のパルス幅に補正を加えれば、同様の結果が得
られる。

以上説明した実施例ではＳＬＡの集束レンズは２列であ
ったが、第７図に示すように、光源の大きさ等に合せて
３列またはそれ以上の構成としても前記実施例と同様の
作用効果が得られる。

［発明の効果］ 本発明のプリンタ用光源は、傾斜発光素子列の各組がＳ
ＬＡに対して同一の配置となり、さらにＳＬＡの特定の
光量分布に合せて、光源であるドット状陽極の発光状態
を陽極導体ごとに調整してあるので、感光面に到達する
各ドット状陽極からの光量が均一になり、感光面に形成
される潜像の状態が均一になる。従って本発明のプリン
タ用光源を用いれば、蛍光表示管の原理を応用した光プ
リンタにおいて高い印字品位を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図(a)は発光ドットの発光状態に補正を加える前の
一実施例のプリンタ用光源によって、感光面上に照射さ
れたドット光の相対光量の分布を示す図で、相対光量を
示す丸印に発光ドットｆと同一の符号を付し、同図(b)
に示す各発光ドットｆとの対応がつくようにした図、第
１図(b)は同実施例における各発光ドットとＳＬＡの配
設位置関係を示す模式図、第２図は同実施例において光
源として用いられる蛍光発光管の中央部分を省略した平
面図、第３図を一般的な光プリンタの構成を示す模式
図、第４図は従来の光プリンタにおける光源の発光ドッ
トとＳＬＡの配設位置関係を示す模式図、第５図(a)は
光集束性レンズの光量分布を模式的に示す図、同図(b)
はＳＬＡの光量分布のムラを示す図、第６図は従来の光
源とＳＬＡによって感光面上に照射されたドット光の相
対光量を示す図で、相対光量を示す丸印の一部に各発光
ドットｆと同一の符号を付して第４図に示す各発光ドッ
トｆとの対応をつけた図、図７図(a)は本発明の他の実
施例におけるドット状陽極の光量分布を示す図で、ドッ
ト状陽極の発光状態に補正を加える前の図、第７図(b)
は同じく他の実施例を示す図であって、３列構成のＳＬ
Ａと各ドット状陽極との配設位置関係を示す模式図であ
る。 ｆ……発光ドット、１２……光集束性レンズ（集束レン
ズ）、Ａ（Ａ１〜Ａ８）……発光素子列としての陽極、
ｍ……発光ドットの配設ピッチ。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０２Ｂ 27/00 Ｊ 9120−2Ｋ Ｈ０４Ｎ 1/036 Ａ 8721−5Ｃ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定の間隔をおいて基板上に互いに平行に
   並設した複数の帯状陽極導体と、前記帯状陽極導体上に
   被着した蛍光体層と、前記帯状陽極導体の長手方向に対
   して傾斜するように形成されたスリットを有する複数の
   制御電極と、光集束性レンズを多数密に配列してなるレ
   ンズ系とを備え、前記制御電極のスリットと前記帯状陽
   極導体上の蛍光体層で形状が規制される複数のドット状
   陽極が前記スリットごとに傾斜発光素子列を構成し、前
   記各ドット状陽極からの光が前記レンズ系を介して感光
   面上に連続して到達しうるようにしたプリンタ用光源に
   おいて、 前記各傾斜発光素子列の前記光集束性レンズに対する位
   置関係が同一となるように前記傾斜発光素子列間のピッ
   チｍに対して前記光集束性レンズの直径をｍ／ｎ（ｎは
   整数）とし、 前記各光集束性レンズを通過した前記各傾斜発光素子列
   からの光が前記各ドット状陽極ごとに均一な光量を示す
   ように前記ドット状陽極の点灯条件を前記各陽極導体ご
   とに補正したことを特徴とするプリンタ用光源。
2. 【請求項２】前記点灯条件がドット状陽極の発光面積で
   ある特許請求の範囲第１項記載のプリンタ用光源。
3. 【請求項３】前記点灯条件がドット状陽極の陽極電圧で
   ある特許請求の範囲第１項記載のプリンタ用光源。
4. 【請求項４】前記点灯条件がドット状陽極の点灯時間で
   ある特許請求の範囲第１項記載のプリンタ用光源。