(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースプレート上に、多数の発光素子が直線状に配列された発光素子アレイを複数個、列状に配置させるとともに、これら発光素子アレイ上に該アレイと１対１に対応する複数個の非球面レンズを配設して成る光プリンタヘッドであって、
前記各発光素子アレイの両端域に位置する発光素子の長さを中央域に位置する発光素子よりも長くなし、且つ該発光素子アレイと前記非球面レンズとの間に前記発光素子の長さに対応させて曲率を両端部で大きく、中央部で小さくなるように変化させたシリンドリカルレンズを配置したことを特徴とする光プリンタヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子写真プリンタ等の露光装置として組み込ま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として非球面レンズを用いることが提案されており、かかる非球面レンズはビームのすそ引きが少なく、隣接する発光素子からの光の干渉による影響を受けにくい特性を有していることから、解像度が高く、高精度の重ね合わせが必要なカラーグラフィック等の用途に適したものとして注目されている。
【０００３】
このような従来の光プリンタヘッドは、例えば、ガラスやセラミック等から成るベースプレート上に、複数個の発光素子が一定のピッチで配列された発光素子アレイを複数個、直線状に配列実装させるとともに、前記発光素子アレイ上に複数個の非球面レンズを配設した構造を有しており、前記各発光素子アレイの各発光素子を外部からの印画信号に対応させて個々に選択的に発光させるとともに、該発光素子の発した光（ビーム）を非球面レンズを介して外部の感光体に結像させ、感光体面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。
【０００４】
尚、前記発光素子アレイとしては、例えば、同一サイズの発光ダイオード素子（以下、ＬＥＤと略記する）を６４個、直線状に配列させて成るＬＥＤアレイ等が用いられ、かかるＬＥＤアレイを用いてＡ４サイズ、３００ｄｐｉの光プリンタヘッドを形成する場合には、４０個のＬＥＤアレイをその各々が前述した非球面レンズと１対１に対応するようにしてベースプレート上に載置させることにより光プリンタヘッドが構成される。
【０００５】
【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、光学系として用いられる非球面レンズが所定の収差を有しており、該レンズの周辺域を透過するビームの輪郭が前記収差によって若干、ぼやける傾向がある。このため、各発光素子アレイの両端域に位置する発光素子からのビームの強度が中央域に位置する発光素子からのものよりも弱くなってしまい、その結果、感光体上に照射されるビームの強度、大きさにバラツキを生じて印画の濃度むらが形成される欠点を有している。
【０００６】
【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、ベースプレート上に、多数の発光素子が直線状に配列された発光素子アレイを複数個、列状に配置させるとともに、これら発光素子アレイ上に該アレイと１対１に対応する複数個の非球面レンズを配設させて成る光プリンタヘッドであって、前記各発光素子アレイの両端域に位置する発光素子の長さを中央域に位置する発光素子よりも長くなし、且つ該発光素子アレイと前記非球面レンズとの間に前記発光素子の長さに対応させて曲率を両端部で大きく、中央部で小さくなるように変化させたシリンドリカルレンズを配置したことを特徴とする。
【０００７】
【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。
【０００８】
図１は本発明の光プリンタヘッドの一形態を示す縦断面図、図２は図１の光プリンタヘッドの横断面図であり、１はベースプレート、２は発光素子アレイ、２ａは発光素子、３は非球面レンズ、４はシリンドリカルレンズである。
【０００９】
前記ベースプレート１は透光性を有する絶縁材料、例えば石英やサファイア、結晶化ガラス、ホウケイ酸ガラス等から成り、その下面には複数個の発光素子アレイ２やこれら発光素子アレイ２に外部電源からの電力を供給するための配線導体（図示せず）等が取着されている。
【００１０】
前記複数個の発光素子アレイ２はその各々が、四角形状を成す多数の発光素子２ａを一定のピッチで直線状に配列させて成り、該各発光素子２ａを印画信号に対応させて個々に選択的に発光させ、該発光した光（ビーム）を後述するシリンドリカルレンズ４及び非球面レンズ３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に所定の潜像を形成する。
【００１１】
このような発光素子アレイ２は、発光素子２ａとしてＧａＡｓＰ系、ＧａＡｌＡｓ系のＬＥＤ等を用い、例えばＧａＡｓＰ系ＬＥＤの場合は、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ＧａＡｓＰ（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】
尚、前記発光素子アレイ２はＡ４サイズ、３００ｄｐｉの光プリンタヘッドを形成する場合、６４個の発光素子２ａを一単位とした発光素子アレイ２を４０個、その発光面がベースプレート１の下面と対向するようにしてベースプレート１上に配列させ、これらをフリップチップ実装すること、具体的には、発光素子アレイ２の発光面と同一面に形成される多数の端子電極をベースプレート１上の配線導体に対し半田等のロウ材を介して電気的・機械的に接続させることによってベースプレート１の下面に取着される。
【００１３】
一方、前記発光素子アレイ２が配列実装されるベースプレート１の上面側には複数個の非球面レンズ３が、該非球面レンズ３と発光素子アレイ２とが１対１に対応するようにして併設固定されている。
【００１４】
前記複数個の非球面レンズ３は各発光素子２ａの発する光を所定の倍率で拡大し、これを感光体面Ｐに照射・結像させるためのものであり、液晶ポリマー等から成るレンズプレート５等によって支持され、該レンズプレート５の厚み方向に設けられた光透過用の穴５ａを塞ぐようにしてレンズプレート５上に接着固定される。
【００１５】
尚、前記非球面レンズ３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る。
【００１６】
また前記ベースプレート１及び複数個の非球面レンズ３を有するレンズプレート５はハウジング部材６に固定させることによって各発光素子アレイ２と各非球面レンズ３とが所定の間隔を隔てて１対１に対応するように併設されている。
【００１７】
前記ハウジング部材６はその上部に第１の基準面６ａを、下部に第２の基準面６ｂを有しており、ハウジング部材６の第１基準面６ａにレンズプレート５の下面外周部を、ハウジング部材６の第２基準面６ｂにベースプレート１の上面外周部を各々、当接固定させることによって各発光素子アレイ２と各非球面レンズ３とは間に所定の距離を隔てて１対１に対応するようになっている。
【００１８】
そして前述した各発光素子アレイ２は、図３に示すように、各発光素子アレイ２の両端域に位置する発光素子２ａの長さＬ１（発光素子２ａの配列方向と直交する方向にかかる寸法）が中央域に位置する発光素子２ａの長さＬ２よりも長くなるように設定されており、更に、このような発光素子アレイ２と非球面レンズ３との間には、発光素子２ａの長さに対応させて曲率（曲率半径の逆数）を変化させた平凸型のシリンドリカルレンズ４が配置されている。
【００１９】
前記発光素子アレイ２は、例えば、６４個の発光素子２ａを用いて３００ｄｐｉの線密度で発光素子アレイ２を形成する場合、中央域に位置する発光素子２ａの長さＬ２を５０μｍに、また両端域に位置する発光素子２ａの長さＬ１を５５〜６０μｍの範囲内にそれぞれ設定する。このような発光素子アレイ２の各発光素子２ａに電流密度を等しくなすようにして電力を印加すると、ベースプレート１を介してシリンドリカルレンズ４に入射する発光素子アレイ２からのビームの長さは各発光素子２ａの長さに応じてそれぞれ異なる。
【００２０】
また一方、このようなビームが透過するシリンドリカルレンズ４は、発光素子２ａからのビームをシリンドリカルレンズ４の曲率に応じて発光素子２ａの長さ方向（副走査方向）にのみ集光・縮小させるためのもので、図４に示すように、シリンドリカルレンズ４の曲率は、発光素子２ａの長さと同様に、その両端部で大きく、また中央部で小さくなるように変化しているため、シリンドリカルレンズ４を透過して非球面レンズ３に入射する発光素子アレイ２からのビームはその大きさを全て等しくなすことができる。しかも、発光素子アレイ２からのビームの集光率はその両端域で高くなっていることから、該集光したビームの強度も発光素子アレイ２の両端域で高い。このため、非球面レンズ３の周辺域を透過するビームの輪郭がレンズ３の収差によって若干ぼやけたとしても、各発光素子２ａの長さ及びシリンドリカルレンズ４の曲率を適宜設定しておくことにより、非球面レンズ３を介して感光体Ｐ上に照射される全てのビームの強度、大きさをほぼ等しく揃えることができ、これによってビームぼけの発生を有効に防止するとともに、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。
【００２１】
尚、このような発光素子２ａの長さは、非球面レンズ３のレンズ特性によって適宜、設定されるものであり、例えば、収差による影響が両端に向かって次第に強く表れる非球面レンズ３の場合には、両端域に位置する発光素子２ａの長さを両端に向かって２〜５μｍずつ長くなるように設定し、シリンドリカルレンズ４の曲率もこれに応じて変化させるようにすれば良い。
【００２２】
また、このような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、更にこれらを発光素子アレイ２の真上に位置するベースプレート１の上面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ベースプレート１上に実装される。このとき、シリンドリカルレンズ４はベースプレート１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く、シリンドリカルレンズ４の位置合わせや光プリンタヘッドの構成が比較的簡単である。
【００２３】
かくして上述した光プリンタヘッドは、各発光素子アレイ２の各発光素子２ａを印画信号に対応させて個々に選択的に発光させるとともに、該発光素子２ａの発する光（ビーム）をシリンドリカルレンズ４及び非球面レンズ３を介して外部の感光体Ｐに結像させ、感光体Ｐ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。
【００２４】
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隣接する非球面レンズ３間に遮蔽部材７を配置させても良く、このような遮蔽部材７を用いることによって隣接する発光素子アレイ２からのビームによりゴースト像が形成されるのを有効に防止することができる。
【００２５】
また上述した形態においては発光素子アレイとしてＬＥＤアレイを用いたＬＥＤプリンタヘッドを例に説明したが、ＥＬヘッド、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も適用可能である。
【００２６】
【発明の効果】
本発明の光プリンタヘッドによれば、各発光素子アレイの両端域に位置する発光素子の長さを中央域に位置する発光素子よりも長くなし、発光素子アレイと非球面レンズとの間に発光素子の長さに対応させて曲率を両端部で大きく、中央部で小さくなるように変化させたシリンドリカルレンズを配置したことから、非球面レンズを介して感光体上に照射される全てのビームの強度、大きさをほぼ等しく揃えることができ、これによってビームぼけの発生を有効に防止し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の一形態を示す縦断面図である。
【図２】図１の光プリンタヘッドの横断面図である。
【図３】発光素子アレイ２を構成する各発光素子２ａの長さを示した模式図である。
【図４】発光素子アレイ２からのビームがシリンドリカルレンズ４を透過する様子を模式的に示す斜視図である。
【符号の説明】
１・・・ベースプレート
２・・・発光素子アレイ
２ａ・・発光素子
３・・・非球面レンズ
４・・・シリンドリカルレンズ
【図１】
0003559402.tif 000002
【図２】
0003559402.tif 000003
【図３】
0003559402.tif 000004
【図４】
0003559402.tif 000005