(57)【要約】【課題】  温度変化等を原因とする、露光光源である発光ユニットの光量分布変動を防止し、安定した写真画質を出力できる露光装置を提供することである。【解決手段】  透明部材よりなる長方形の導光体６ａとＬＥＤユニット９とを有し、前記導光体６ａの短辺より入射する前記ＬＥＤユニット９からの入射光を、前記導光体６ａの長辺よりライン状の出力光とする発光ユニット３を備えた露光装置としての光プリンタヘッド２０に於いて、前記発光ユニット３は前記導光体６ａと前記ＬＥＤユニット９とを位置決め保持するヘッドカバー４を有し、該ヘッドカバー４は前記導光体６ａを収納する第１凹部と、導光体６ａの入射面を形成する短辺と前記ＬＥＤユニット９との間に所定の空気層を形成するための第２凹部を有する構成とした。【選択図】      図１
2005169876.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明部材よりなる長方形の導光体と発光素子とを有し、前記導光体の短辺より入射する前記発光素子からの入射光を、前記導光体の長辺よりライン状の出力光とする発光装置を備えた露光装置に於いて、前記発光装置は前記導光体と前記発光素子とを位置決め保持する支持部材を有し、該支持部材は前記導光体の入射面を形成する短辺と、前記発光素子との間に所定の空気層を形成するための間隙形成手段を有することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記支持部材は前記導光体を収納する長方形の第１凹部と、該第１凹部の一方の短辺側に形成され、前記第１凹部の短辺の幅より狭い幅を有する第２凹部を有し、前記第１凹部に導光体を位置決め収納し、前記第２凹部に前記発光素子の実装基板を位置決め収納することにより、前記第２凹部を間隙形成手段として前記導光体の短辺と、前記発光素子との間に所定の空気層を形成することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項３】
前記発光素子の実装基板は、前記第２凹部の側面に接着剤によって固着することにより、前記第２凹部に位置決め収納されることを特徴とする請求項２記載の露光装置。
【請求項４】
前記支持部材は前記第２凹部の側面に前記実装基板と係合する溝を形成し、前記実装基板は前記第２凹部の前記溝に沿って挿入されることにより、前記第２凹部に位置決め収納されることを特徴とする請求項２記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像を出力する露光装置に関し、特に、ライン露光によって画像を出力するデジタル露光装置の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、デジタル露光装置は、様々な形態の方式が開発されている。その一つに、ライン状の画素列を有する液晶シャッタ（以下ＬＣＳと略す）と、赤色（以下Ｒと略す）、緑色（以下Ｇと略す）、青色（以下Ｂと略す）の各発光ダイオード（以下ＬＥＤと略す）を露光光源として、感光部材に画像を露光し記憶する光プリンタヘッドが提案されている（例えば特許文献１参照）。以下、従来の光プリンタヘッドを図面に基づいて説明する。
【０００３】
図６は従来の光プリンタヘッドの縦断面図である。図６に於いて、１は光プリンタヘッド、２はフレーム体、３は発光装置としての発光ユニット、４は前記発光ユニット３を支持する支持部材としてのヘッドカバーである。前記フレーム体２は光が通過する開口部２ａを備えたベース部２ｂと、該ベース部２ｂの上側に形成されたＬＣＳ収納凹部２ｃと、該ＬＣＳ収納凹部２ｃの対向する２つの壁面の一方の壁面には弾性体保持部２ｄ、他方の壁面には調整用ネジ穴２ｅが設けられ、さらに前記ベース部２ｂの下側で前記開口部２ａに対応した位置にレンズアレイ収納部２ｆが設けられている。
【０００４】
５はライン状の画素列（図示せず）を有するＬＣＳであり、前記フレーム体２のＬＣＳ収納凹部２ｃに収納される。該ＬＣＳ５を構成するガラス基板５ａの一方の辺には、前記弾性体保持部２ｄに保持された弾性体である板バネ２ｇが当接し、ガラス基板５ａの他方の辺には前記調整用ネジ穴２ｅにねじ込まれた２本の調整用ネジ２ｈが当接している。尚前記板バネ２ｇと調整用ネジ２ｈとによりＬＣＳ５の位置を調整する位置調整機構が構成される。２ｉは小径のレンズ群がライン状に配列されたレンズアレイであり、前記レンズアレイ収納部２ｆに位置決め保持されている。ここで、正確な露光を実現するには、前記ＬＣＳ５のライン状の画素列と、レンズアレイ２ｉの中心が上下方向で一致していなければならないが、前記板バネ２ｇと２本の調整ネジ用２ｈとによるＬＣＳ５の位置調整機構により、ＬＣＳ５をレンズアレイ２ｉに対して位置調整することが出来る。
【０００５】
６は前記発光ユニット３に含まれる導光ユニットであり、透明部材によって成る直方体状の導光体６ａと、該導光体６ａを囲う反射板６ｂ等によって構成される。該導光ユニット６は前記ヘッドカバー４に形成される第１凹部４ａ内に収納されることにより、導光ユニット６の下面に形成された発光窓６ｃが前記フレーム体２の開口部２ａに位置決めされる。３ａは黒色フィルムであり、導光ユニット６をヘッドカバー４に固定し、且つ、導光ユニット６からの光漏れを遮断する機能を有する。７は柔軟性接続部材（以下ＦＰＣと略す）であり、前記ＬＣＳ５及び後述するＬＥＤユニットを外部回路（図示せず）と電気的に接続する機能を有し、前記ＬＣＳ５を構成するガラス基板５ａに前記板バネ２ｇが当接する付近より導出され、フレーム体２の下面側で折り返されて上面側に配置される。
【０００６】
８はＵ字状の押さえバネであり、前記フレーム体２及びヘッドカバー４に各エレメントを収納した後、前記フレーム２とヘッドカバー４とを係合させ、前記押さえバネ８のバネ力によって固定することにより前記光プリンタヘッド１が完成する。ここで、後述するＬＥＤユニットから発せられた光は、導光ユニット６の内部に入射して横方向に長く光るライン光（矢印Ａ）に変換され、このライン光がＬＣＳ５の画素列を通過して光変調され、更に、この光変調されたライン光は開口部２ａからレンズアレイ２ｉに入射し、該レンズアレイ２ｉによってレンズアレイ２ｉの下面側に配置された感光部材１５に画像を結像し
露光が行われる。
【０００７】
次に図７（ａ）に基づいて従来の光プリンタヘッド１の発光ユニット３の構造を中心に説明する。図７（ａ）は従来の光プリンタヘッド１の上面図であり、ヘッドカバー４に張られた黒色フィルム３ａを取り除き、発光ユニット３の構造を分かり易く示している。図７（ａ）に於いて、ヘッドカバー４は第１凹部４ａを有し、導光ユニット６を収納する。導光ユニット６は、前述した如く、直方体状の導光体６ａと、該導光体６ａを囲う反射板６ｂ等で構成されるが、ここでは説明の都合上反射板６ｂを取り外しているので、導光体６ａが直接露出している。該導光体６ａの一方の短辺には、ＲＧＢの３色のＬＥＤによって構成されるＬＥＤユニット９が配設され、また、導光体６ａの他方の短辺には弾性を有するスペーサ部材６ｄが配設される。
【０００８】
また、導光体６ａの他方の短辺とスペーサ部材６ｄの間には、全反射ミラー６ｇが配置されている。ここで、ヘッドカバー４の第１凹部４ａに、前記導光体６ａとＬＥＤユニット９とスペーサ部材６ｄと全反射ミラー６ｇとを収納すると、スペーサ部材６ｄが圧縮されその反力で導光体６ａがＬＥＤユニット９側に（すなわち矢印Ｂ方向に）押し付けられる。この結果、導光体６ａとＬＥＤユニット９は近接し、導光体６ａの短辺とＬＥＤユニット９が密着する。尚、発光ユニット３は、ヘッドカバー４と、導光ユニット６と、ＬＥＤユニット９等によって構成される。また、６ｆは強散乱性材料を用いた反射膜であり、導光体６ａの上面にライン状にスクリーン印刷されている。２ｊは光プリンタヘッド１を支持する支持部であり、後述する光プリンタに組み込まれる際に用いられる。
【０００９】
次に、上記光プリンタヘッド１を搭載した従来の光プリンタの構成を図７（ｂ）に基づいて説明する。図７（ｂ）に於いて、１０は従来の光プリンタであり、外ケース１１内に前記光プリンタヘッド１と、制御回路を有する制御基板１２とを収納し、外ケース１１の下部には矢印Ｃ方向に引き出し可能な感光体カセット１３を有し、該感光体カセット１３の感光体最上部１３ａが、光プリンタヘッド１の下部に位置している。光プリンタヘッド１は、該光プリンタヘッド１を矢印Ｃ方向に往復移動可能にする２本の丸棒状のガイド部材１４ａ、１４ｂによって支持され、また、前記ＦＰＣ７によって制御基板１２と電気的に接続される。また、光プリンタヘッド１は移動方向（矢印Ｃ方向）に対して側方部分に形成している支持部２ｊ、２ｋを有し、前記ガイド部材１４ａ、１４ｂ上に沿って移動可能な構造となっている。
【００１０】
次に、この従来の光プリンタ１０の動作を同じく図７（ｂ）に基づいて説明する。制御基板１２がＦＰＣ７を介して光プリンタヘッド１の発光ユニット３とＬＣＳ５に制御信号を出力すると、発光ユニット３はＲＧＢの３色光を順次発光し、ＬＣＳ５は制御基板１２からの画像データに基づいて図示していないがライン状の画素列を選択的にＯＮ／ＯＦＦ制御し、そのライン状の画素列の真下に位置する前記レンズアレイ２ｉを介して感光体カセット１３の感光体最上部１３ａに１ライン分の画像を結像し露光する。次に制御基板１２は、図示していないが走査モータを駆動して光プリンタヘッド１を矢印Ｃ方向に１ライン分移動させ、その後、制御基板１２は発光ユニット３とＬＣＳ５を制御して次のラインの露光動作を行い、感光体カセット１３の感光体最上部１３ａに次のラインの画像を露光し、以下同様な動作により、感光体カセット１３の感光体最上部１３ａに１画面分の画像を露光するものである。
【００１１】
以上のように、この従来の露光装置としての光プリンタヘッド１は、ライン状の画素列を有するＬＣＳ５とライン光を出力する発光ユニット３によって、小型で比較的高画質な画像を露光できるので、その応用範囲は広く、据え置き型光プリンタや携帯型光プリンタ等、様々な用途のプリンタとして製品化が可能である。
【００１２】
【特許文献１】国際公開番号ＷＯ０３／０７８１７０号公報（特許請求の範囲、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献１の光プリンタヘッドは、周囲温度の変化や機械的な衝撃、又は経時変化等により、発光ユニット３からのライン光の光量分布が変動する問題あり、以下この問題を順を追って具体的に説明する。最初に発光ユニット３から出力されるライン光について図８（ａ）に基づいて説明する。図８（ａ）は従来の光プリンタヘッド１の発光ユニット３を側面から図式化したものであり、導光体６ａの一方の短辺にＬＥＤユニット９が密着して配置され、他方の短辺には全反射ミラー６ｇが配置されている。また、導光体６ａの上面にはライン状の強散乱性の反射膜６ｆが印刷され、更に、導光体６ａの周囲には弱散乱性の反射板６ｂが配置されている。また、導光体６ｂの下面に配置される反射板６ｂは、ライン状にくり抜かれて発光窓６ｃが形成される。尚、このライン状の発光窓６ｃは、前記ライン状の反射膜６ｆの真下に配置されている。
【００１４】
ここで、ＬＥＤユニット９から発せられる出力光Ｒ０は、導光体６ａの短辺から導光体６ａ内部に入射し反射膜６ｆに到達すると、反射膜６ｆは様々な角度に光を拡散する強散乱性を有するので、出力光Ｒ０は図示するように様々な角度で拡散され、その一部の光は反射膜６ｆの真下に配置されている発光窓６ｃからライン光Ｒ１ａ〜Ｒ１ｃとなって出力される。尚、ＬＥＤユニット９からは、いろいろな角度で出力光が発せられ導光体６ａ内部に入射されるが、これらの出力光についても、その入射角によって導光体６ａ内の内壁や全反射ミラー６ｇや反射板６ｂ等によって反射を繰り返し、反射膜６ｆに到達した光は出力光Ｒ０と同様に拡散されて、その一部は発光窓６ｃからライン光となって出力される。すなわち、ライン光とは発光ユニット３の導光体６ａの長辺に沿ってライン状に出力する出力光として定義される。
【００１５】
次に図８（ｂ）は、上記で示した発光ユニット３の導光体６ａから出力されるライン光の光量分布特性の一例を示している。図８（ｂ）に於いて、Ｘ軸は発光ユニット６のライン光の長さを現しており、左端がＬＥＤユニット９側、すなわち、導光体入射側であり、右端が導光体入射対向側である。Ｙ軸はライン光のそれぞれの位置に於ける光強度を現している。ここで、特性Ｄは光プリンタヘッド１を組み立てた直後の光量分布特性の一例であり、光量分布は位置によって多少の変動はあるが、ほぼフラットな特性を示している。特性Ｅは、例えば、光プリンタヘッド１の組み立て後、該光プリンタヘッド１を６０℃の高温環境で４日間放置し、その後光量測定を実施した特性の一例である。
【００１６】
すなわち、この一例では高温放置後の光量分布が、導光体入射側の光量は増加し導光体入射対向側の光量は減少するという不具合が生じている。このように、光プリンタヘッド１の光量分布は温度変化等の様々な要因で変動する場合があり、この光量分布の変動が生じると、感光体カセットの１３に記録される画像に露光ムラが生じ、例えば、記録面の左側が明る過ぎ、記録面の右側が暗くなると言った画質的に重大な問題が発生する。
【００１７】
この光量分布特性の変動原因について、本出願人は調査を行い原因究明を実施したので以下説明する。図９（ａ）は、従来の光プリンタヘッド１の発光ユニット３を上面側から図式化したものであり、導光体６ａ、該導光体６ａを囲む反射板６ｂ及びＬＥＤユニット９によって構成される。尚、ＬＥＤユニット９は実際にはＲＧＢの３色のＬＥＤによって構成されるが、ここでは説明を簡単にするためにＬＥＤを一つとして図式化した。ここで、導光体６ａとＬＥＤユニット９は密着しており、ＬＥＤユニット９から発せられた出力光は、ＬＥＤチップ９ｘを覆う透明のモールド部材９ｙを通過後、空気層を通過することなく、導光体６ａに入射される。すなわち、モールド部材９ｙと導光体６ａの材質は共に
透明樹脂であり、その屈折率は約１．６とほぼ等しいので、ＬＥＤチップ９ｘから出た出力光はほとんど屈折することなく導光体６ａに入射される。
【００１８】
ここで、図９（ａ）で示すように、ＬＥＤユニット９からの出力光は指向性はあるものの、様々な入射角で導光体６ａに入射され、入射した光は導光体６ａ内の内壁等で反射しながら右方向に伝達され、前述したライン光（図示せず）として出力される。この出力光の中で、ＬＥＤチップ９ｘから最も広がって導光体６ａに入射する出力光Ｒ２について、図９（ｂ）に基づいて説明する。図９（ｂ）は図式化した発光ユニット３のＬＥＤユニット９付近の拡大図である。ここで、出力光Ｒ２はＬＥＤチップ９ｘより発せられて、導光体６ａに入射角５５度で入射すると仮定する。このとき、前述した如く、出力光Ｒ２はほとんど屈折せずに導光体６ａ内を通過するので、出力光Ｒ２は９０度−５５度＝３５度の入射角で導光体６ａの内壁に到達する。
【００１９】
ここで、屈折の法則として良く知られているスネルの法則を適応すると、出力光Ｒ２が導光体６ａの内壁を全反射する角度θｒは、ｓｉｎθｒ＝ｎｏ／ｎｉで定義されるので、導光体６ａの屈折率ｎｉを１．６、空気の屈折率ｎｏを１とすると、θｒ＝３８．７度となる。よって、出力光Ｒ２の導光体６ａから空気層への入射角が３８．７度以上であれば、出力光Ｒ２は導光体６ａの内壁で全反射するが、入射角が３８．７度以下であると出力光Ｒ２は内壁で屈折して空気層に放出される。ここで、前述した如く、出力光Ｒ２が導光体６ａに入射角５５度で入射したとすると、この出力光Ｒ２は屈折せずにそのまま入射角３５度で空気層に入射するので、この角度は３８．７度より小さく、すなわち、出力光Ｒ２は図示するように内壁で反射することなく、屈折して外部の空気層へ放出される。
【００２０】
しかし、導光体６ａの周辺には、前述した如く反射板６ｂが存在するので、空気層へ放出された出力光Ｒ２は、反射板６ｂによって反射され出力光Ｒ３となって再び導光体６ａ内に戻されるので、出力光Ｒ２が失われることはほとんどなく、他の入射光と同様に導光体６ａ内を右方向に伝達しライン光として活用される。すなわち、ＬＥＤユニット９から発せられる出力光のうち、導光体６ａ内を入射角３８．７度以上で伝達される光は導光体６ａの内壁で全反射して伝達され、一方、入射角３８．７度以下の光は、一旦空気層に出てから反射板６ｂで反射して導光体６ａ内に戻り伝達されることになる。
【００２１】
次に、図１０に基づいて、この従来の光プリンタヘッド１の不具合について説明する。図１０は図９（ｂ）と同様に図式化した発光ユニット３のＬＥＤユニット９付近の拡大図である。ここで、導光体６ａを囲む反射板６ｂは温度変化や経時変化等によって、わずかながら変形する現象が見られた。例えば、図１０に示すように、反射板６ｂの先端付近が広がる方向に変形すると、ＬＥＤユニット９から発せられた出力光の中で、前述したように最も広がって出力される出力光Ｒ２は、反射板６ｂで反射するときに、この反射板６ｂが変形しているために反射角に変化が生じる。よって、反射板６ｂで反射した光を出力光Ｒ３ａとすると、該出力光Ｒ３ａは異なる入射角で導光体６ａの内部に戻ることになる。尚、図１０に於いて、破線の出力光Ｒ３が反射板６ｂが変形していない場合を示し、実線の出力光Ｒ３ａが反射板６ｂが変形したときの一例を示している。
【００２２】
以上のことから、反射板６ｂに変形が生じると、導光体６ａ内に入射した出力光Ｒ２の導光体６ａ内での挙動に変化が生じるので、結果として、温度変化や経時変化等で、発光ユニット３の光量分布特性が変動することになる。尚、反射板６ｂは、実際には弱散乱性反射板が用いられるので、その反射光は反射角度が少しずつ異なった光となって導光体６ａの内部に戻されるが、ここでは説明の便宜上、その反射特性は省略した。また、ＬＥＤユニット９から発せられる出力光の中で、どの程度の割合の出力光が反射板６ｂの変形の影響を受けるかは、ＬＥＤユニット９と導光体６ａの微妙な位置関係等、様々な要因があって一概に断定することは出来ない。よって、当然のことではあるが、図８（ｂ）の特性
Ｅは一例に過ぎず、様々な要因により光量分布特性にはバラツキがある。
【００２３】
本発明の目的は上記課題を解決し、温度変化、機械的衝撃、経時変化等を原因とする、露光光源である発光装置の光量分布変動を防止し、安定した写真画質を出力できる露光装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記課題を解決するために、本発明の露光装置は、下記記載の構成を採用する。
【００２５】
本発明の露光装置は、透明部材よりなる長方形の導光体と発光素子とを有し、前記導光体の短辺より入射する前記発光素子からの入射光を、前記導光体の長辺よりライン状の出力光とする発光装置を備えた露光装置に於いて、前記発光装置は前記導光体と前記発光素子とを位置決め保持する支持部材を有し、該支持部材は前記導光体の入射面を形成する短辺と、前記発光素子との間に所定の空気層を形成するための間隙形成手段を有することを特徴とする。
【００２６】
本発明の露光装置により、導光体の入射面と発光素子との間に間隙形成手段によって空気層を形成したので、導光体への入射光が屈折して入射され、この結果、導光体端部の大部分の光が全反射で伝達されるので、光量分布特性が安定し、温度変化等の影響を受けない画質の安定した露光装置を実現出来る。
【００２７】
また、前記支持部材は前記導光体を収納する長方形の第１凹部と、該第１凹部の一方の短辺側に形成され、前記第１凹部の短辺の幅より狭い幅を有する第２凹部を有し、前記第１凹部に導光体を位置決め収納し、前記第２凹部に前記発光素子の実装基板を位置決め収納することにより、前記第２凹部を間隙形成手段として前記導光体の短辺と、前記発光素子との間に所定の空気層を形成することを特徴とする。
【００２８】
これにより、間隙形成手段は、第１凹部の短辺の幅より狭い幅を有する第２凹部に発光素子の実装基板を位置決め収納することによって実現出来るので、所定の空気層の形成が容易で、加工や組み立て性に優れ、且つ、安定した高画質の露光装置を提供出来る。
【００２９】
また、前記発光素子の実装基板は、前記第２凹部の側面に接着剤によって固着することにより、前記第２凹部に位置決め収納されることを特徴とする。
【００３０】
これにより、発光素子の実装基板は第２凹部の側面に接着剤によって固着されるので、支持部材の構造が簡単で加工性に優れたコストの安い露光装置を提供出来る。
【００３１】
また、前記支持部材は前記第２凹部の側面に前記実装基板と係合する溝を形成し、前記実装基板は前記第２凹部の前記溝に沿って挿入されることにより、前記第２凹部に位置決め収納されることを特徴とする。
【００３２】
これにより、前記発光素子の実装基板は、第２凹部の側面に設けられた溝によって位置決め収納されるので、組み立て性に優れ、安定した空気層を確保でき、信頼性の高い露光装置を提供出来る。
【発明の効果】
【００３３】
上記の如く本発明によれば、温度変化等を原因とする発光装置の光量分布変動を抑え、安定した写真画質を出力できる露光装置を提供することである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下図面により本発明の実施の形態を詳述する。図１は本発明の露光装置としての光プリンタヘッドの上面図である。図２は本発明の露光装置としての光プリンタヘッドの拡大斜視図である。図３は本発明の光プリンタヘッドの発光ユニットの出力光の状態を示す為に発光ユニットの一部を図式化した拡大図である。図４は本発明の光プリンタヘッドのＬＥＤユニットの実装基板の回路図である。図５は本発明の実施例２に於ける露光装置としての光プリンタヘッドの拡大斜視図である。
【実施例１】
【００３５】
本発明の露光装置としての光プリンタヘッドの構成を図１に基づいて説明する。尚、本発明の光プリンタヘッドは、従来例として示した図６と図７（ａ）の光プリンタヘッド１と基本構造は同じであるので、従来例と同一要素には同一番号を付し重複する説明は一部省略する。図１に於いて、２０は本発明の露光装置としての光プリンタヘッドである。発光装置としての発光ユニット３は支持部材としてのヘッドカバー４と、導光ユニット６、ＬＥＤユニット９によって構成される。ヘッドカバー４は光プリンタヘッド２０の上面を覆い、内蔵するＬＣＳ５（図６参照）を上面より保持している。また、該ヘッドカバー４は、前記導光ユニット６を収納する長方形の第１凹部４ａと、前記ＬＥＤユニット９を収納する間隙形成手段としての第２凹部４ｂとを有している。
【００３６】
第２凹部４ｂは、前記第１凹部４ａの一方の短辺側に形成され、該第２凹部４ｂの長辺の幅は第１凹部４ａの短辺の幅より狭い幅で形成されている。導光ユニット６は透明部材によって成る長方形の導光体６ａと、該導光体６ａを囲う反射板６ｂ（図６参照）と、導光体６ａの他方の短辺に接する全反射ミラー６ｇと、スペーサ部材６ｄ等によって構成される。尚、図１では説明の都合上、反射板６ｂは取り外し導光体６ａが直接露出するように示している。ここで、第１凹部４ａに導光体６ａとスペーサ部材６ｄと全反射ミラー６ｇが収納されると、スペーサ部材６ｄは圧縮され、その反力で導光体６ａがＬＥＤユニット９側に（すなわち矢印Ｂの方向に）押し付けられ位置決めされる。しかし、導光体６ａの図面上左側の短辺は、前記第１凹部４ａの短辺の一部と当接するので、導光体６ａが第２凹部４ｂに入り込むことは出来ない。そして導光体６ａは一方の長辺が２本の導光体固定ネジ１６で押圧され、導光体６ａの他方の長辺が第１凹部４ａの導光体受け部４ｆ（図２参照）に当接して固定されている。ＬＥＤユニット９は、ＲＧＢの３色の光をそれぞれ出力する発光素子としての３つのＬＥＤ９ａ〜９ｃと、該ＬＥＤ９ａ〜９ｃを実装する実装基板９ｅ等によって構成され、前述した如く第２凹部４ｂに収納される。
【００３７】
次に、図１の第２凹部４ｂ付近の詳細構造を図２の拡大斜視図によって示し説明する。図２に於いて、導光体６ａはヘッドカバー４に形成される第１凹部４ａに収納され、位置決め保持されるが、前述した如く、導光体６ａの短辺６ｅは第１凹部４ａの短辺４ｃと当接するので、導光体６ａは第２凹部４ｂに入り込むことなく位置決め保持される。ＬＥＤユニット９のＬＥＤ９ａ〜９ｃは実装基板９ｅに半田等によって表面実装され、実装基板９ｅは、第２凹部４ｂの側面４ｄに接着剤９ｆによって固着され、位置決め収納される。この結果、ＬＥＤ９ａ〜９ｃは、導光体６ａの短辺６ｅと向き合って配置され、ＬＥＤ９ａ〜９ｃより発せられるそれぞれの出力光は、導光体６ａの短辺６ｅを入射面として導光体６ａ内に入射される。
【００３８】
ここで、第２凹部４ｂの短辺の幅であるＬ１は、実装基板９ｅの厚みとＬＥＤ９ａ〜９ｃの部品高さの合計値より広く設定されるので、ＬＥＤ９ａ〜９ｃの先端部と導光体６ａの短辺６ｅとの間には間隙が設けられ、この結果、ＬＥＤ９ａ〜９ｃと導光体６ａの短辺６ｅとの間に所定の空気層が形成される。尚、本発明の実施例では、第２凹部４ｂは第１凹部４ａの短辺４ｃに対して一方向にずれて形成されており、この結果、導光体６ａの短辺６ｅの左右どちらか一方の角だけが第１凹部の短辺４ｃと接する構造となっている。しかし、この配置構造に限定されることはなく、図示しないが、第２凹部４ｂは第１凹部４
ａの短辺４ｃの中央付近に形成されても良い。ここで、第２凹部４ｂが第１凹部４ａの短辺４ｃの中央付近に形成されると、導光体６ａの短辺６ｅは左右両方の角で第１凹部４ａの短辺４ｃと当接することが出来る。
【００３９】
尚、９ｄは保護ダイオードであり、静電気に弱いＧ光を発光するＬＥＤ９ｂとＢ光を発光するＬＥＤ９ｃを静電気から守る機能を有しており、実装基板９ｅにＬＥＤ９ａ〜９ｃと共に実装される。また、本発明の光プリンタヘッド２０は、感光部材上を走査させる走査モータ等を備えた光プリンタに組み込まれて機能するが、該光プリンタの構成と動作は、従来例の図７（ｂ）で示した光プリンタ１０と同等であるので説明は省略する。
【００４０】
次に、図３に基づいて本発明の主要な目的である発光ユニット３からの光量分布特性が如何にして温度変化等に対して安定化されるかを説明する。図３は、本発明の光プリンタヘッド２０の発光ユニット３の一部を図式化したものであり、導光体６ａと該導光体６ａを囲む反射板６ｂ、及びＬＥＤユニット９の関係を示している。図示するように、本発明の発光ユニット３は導光体６ａとＬＥＤユニット９の間に間隙が形成され空気層が存在する。ここで、ＬＥＤユニット９のＬＥＤチップ９ｘから垂直に対して大きな角度で発せられた光を出力光Ｒ４とすると、ＬＥＤユニット９と導光体６ａの間には空気層があるので、モールド部材９ｙから放出される出力光Ｒ４は更に外側に屈折する出力光Ｒ５となり、導光体６ａの短辺６ｅには届かず導光体６ａの外側に拡散する。すなわち、ＬＥＤユニット９と導光体６ａとの間に間隙が設けられたことにより、導光体６ａに入射できる出力光の入射角度が実質的に狭められたことになる。
【００４１】
次に、ＬＥＤユニット９から導光体６ａに入射できる最も大きい角度で放出される出力光を出力光Ｒ１０とする。出力光Ｒ１０が導光体６ａの短辺６ｅに入射する入射角θｉを一例として６０度と仮定する。入射した出力光Ｒ１０は導光体６ａ内部に入って屈折するが、その屈折角度θｏは前述したスネルの法則を適応すると、ｓｉｎθｏ＝（ｎｉ／ｎｏ）ｓｉｎθｉで定義されるので、屈折角θｏ＝３２．８度となる。よって、導光体６ａに入射した光は、屈折角３２．８度の出力光Ｒ１１となって導光体６ａ内を進行する。
【００４２】
そして、出力光Ｒ１１は図示するように、導光体６ａの長辺側の内壁に入射角＝９０−３２．８＝５７．２度で入射する。この入射角５７．２度は、前述した全反射の条件である３８．７度以上を満足しているので、出力光Ｒ１１は内壁で全反射し、出力光Ｒ１２となって再び導光体６ａ内部を進行する。すなわち、出力光Ｒ１０のように、大きな入射角で導光体６ａに入射する光であっても、屈折率１の空気層を経て屈折率が約１．６の導光体６ａに入射されるので、導光体６ａ内で屈折して屈折角の小さい出力光となり、この結果、少なくとも導光体６ａの端部で反射する光の大部分は全反射条件が成立していると考えられる。
【００４３】
よって、導光体６ａを囲う反射板６ｂの先端部分が、図示するように温度変化等で変形したとしても、ＬＥＤユニット９から発せられた出力光Ｒ１０は、少なくとも導光体６ａの端部では大部分が全反射するので、導光体６ａ内を進行する出力光に大きな影響を及ぼすことはなく、この結果、発光ユニット３から出力されるライン光の光量分布特性は変動することなく安定する。尚、本出願人は導光体６ａとＬＥＤユニット９のＬＥＤ９ａ〜９ｃの間に間隙を設けて検証実験を行い、光量分布特性の安定化を確認した。
【００４４】
次に図４に基づいてＬＥＤユニット９の回路構成を説明する。ＬＥＤユニット９は、前述した如く、実装基板９ｅ上にＬＥＤ９ａ〜９ｃと保護ダイオード９ｄが表面実装されている。ここで、Ｒ光を発光するＬＥＤ９ａのアノードは共通端子Ｔ１に接続され、カソードは端子Ｔ２に接続される。Ｇ光を発光するＬＥＤ９ｂのアノードは、共通端子Ｔ１に接続され、カソードは端子Ｔ３に接続される。また、Ｂ光を発光するＬＥＤ９ｃのアノード
は共通端子Ｔ１に接続され、カソードは端子Ｔ４に接続される。また、保護ダイオード９ｄは内部に二つのダイオードを有しており、一つの保護ダイオード９ｄは、Ｇ光を発光するＬＥＤ９ｂのアノードとカソードに逆向きに接続され、他の一つの保護ダイオード９ｄはＢ光を発光するＬＥＤ９ｃのアノードとカソードに逆向きに接続される。
【００４５】
すなわち、保護ダイオード９ｄが接続されることにより、ＬＥＤ９ｂ、９ｃのカソード側にプラスの静電気が印加されたとき、保護ダイオード９ｄのアノードからカソードへ静電気による電流をリークさせ、ＬＥＤ９ｂ、９ｃを静電気から保護する。尚、ＬＥＤ９ｂ、９ｃに保護ダイオード９ｄが接続される理由は、Ｇ光を発光するＬＥＤやＢ光を発光するＬＥＤは一般的に窒化ガリウム系化合物半導体が用いられるが、この半導体が静電気に対して弱い特性を有していることによる。また、保護ダイオード９ｄは一般的に高速タイプのスイッチングダイオードが用いられるが、ツェナーダイオードでも良い。また、実装基板９ｅに設けられた共通端子Ｔ１と端子Ｔ２〜Ｔ４は、図示しないが光プリンタヘッド２０に接続されるＦＰＣ７の先端に電気的に接続され、外部から駆動電流が供給されてＬＥＤ９ａ〜９ｃが点灯する。
【００４６】
以上のように本発明の光プリンタヘッドは、ヘッドカバー４の第１凹部の一方の短辺側に、間隙形成手段としての第２凹部４ｂが形成され、該第２凹部にＬＥＤユニット９が位置決め収納されることによって、ＬＥＤ９ａ〜９ｃと導光体６ａの入射面である短辺との間に所定の空気層が形成されるので、ＬＥＤ９ａ〜９ｃより導光体６ａに入射できる出力光の角度が実質的に狭められ、また、導光体６ａに入射した入射光は、空気層からの入射となるので導光体６ａ内部で屈折する。この結果、導光体６ａに入射する大部分の入射光は少なくとも導光体６ａの端部付近では全反射条件を満たすことになり、反射板６ｂの先端部分が、温度変化や機械的な衝撃、又は経時変化等で反り等が発生して形状が変化したとしても、発光ユニット３から出力されるライン光の光量分布特性に大きな影響を及ぼすことがないので、安定した写真画質を出力できる露光装置を提供出来る。
【実施例２】
【００４７】
次に、本発明の露光装置の実施例２を図５に基づいて説明する、尚、実施例２は実施例１の光プリンタヘッド２０と基本構造は同等であるので、実施例１と同一要素には同一番号を付し重複する説明は一部省略する。図５に於いて、３０は本発明の実施例２の露光装置としての光プリンタヘッドである。光プリンタヘッド３０のヘッドカバー４は、間隙形成手段としての第２凹部４ｂの側面４ｄの両端に、前記ＬＥＤ９ａ〜９ｃを実装する実装基板９ｅの先端部と係合する溝４ｅが設けられている。これにより、実装基板９ｅは溝４ｅに沿って挿入されることにより、第２凹部４ｂの側面４ｄに密着して位置決め収納される。この結果、ＬＥＤ９ａ〜９ｃは、導光体６ａの短辺６ｅと向き合って配置され、ＬＥＤ９ａ〜９ｃより発せられるそれぞれの出力光は、導光体６ａの短辺６ｅを入射面として導光体６ａ内に入射される。また、第２凹部４ｂの短辺の幅であるＬ１は、実装基板９ｅの厚みとＬＥＤ９ａ〜９ｃの部品高さの合計値より広く設定されるので、ＬＥＤ９ａ〜９ｃの先端部と導光体６ａの短辺６ｅとの間には間隙が設けられ、この結果、ＬＥＤ９ａ〜９ｃと導光体６ａの短辺６ｅとの間に所定の空気層が形成される。
【００４８】
以上のように本発明の実施例２の光プリンタヘッド３０は、ヘッドカバー４の第２凹部４ｂの側面４ｄに実装基板９ｅと係合する溝４ｅを形成し、実装基板９ｅは第２凹部４ｂの溝４ｅに沿って挿入されることにより、前記第２凹部４ｂに位置決め収納される。これにより、ＬＥＤ９ａ〜９ｃと導光体６ａの短辺６ｅとの間に所定の空気層が形成されるので、ＬＥＤ９ａ〜９ｃより導光体６ａに入射できる出力光の角度が実質的に狭められ、また、導光体６ａに入射した入射光は、空気層からの入射となるので導光体６ａ内部で屈折する。この結果、導光体６ａに入射する大部分の入射光は少なくとも導光体６ａの端部付近では全反射条件を満たすことになり、反射板６ｂの先端部分が、温度変化や機械的な衝
撃、又は経時変化等で反り等が発生して形状が変化したとしても、光量分布特性に大きな影響を及ぼすことがないので、安定した写真画質を出力できる露光装置を提供出来る。また、本発明の実施例２は第２凹部４ｂに設けられる溝４ｅの加工が必要であるが、実装基板９ｅの位置決めのために接着剤が必要無いので、組み立て作業が簡素化され、また、何らかの原因で接着剤が剥がれてＬＥＤ９ａ〜９ｃと導光体６ａとの間の間隙が無くなると言った問題を防ぐことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の露光装置としての光プリンタヘッドの上面図である。
【図２】本発明の露光装置としての光プリンタヘッドの拡大斜視図である。
【図３】本発明の光プリンタヘッドの発光ユニットの出力光の状態を示す為に発光ユニットの一部を図式化した拡大図である。
【図４】本発明の光プリンタヘッドのＬＥＤユニットの実装基板の回路図である。
【図５】本発明の実施例２に於ける露光装置としての光プリンタヘッドの拡大斜視図である。
【図６】従来の光プリンタヘッドの縦断面図である。
【図７（ａ）】従来の光プリンタヘッドの上面図である。
【図７（ｂ）】従来の光プリンタヘッドを搭載した従来の光プリンタの斜視図である。
【図８（ａ）】ライン光を説明する為に従来の発光ユニットを図式化した側面図である。
【図８（ｂ）】従来の光プリンタヘッドの光量分布特性図である。
【図９（ａ）】従来の光プリンタヘッドの発光ユニットの出力光の状態を示す為に発光ユニットを図式化した上面図である。
【図９（ｂ）】従来の光プリンタヘッドの発光ユニットの一部を図式化した拡大図である。
【図１０】従来の光プリンタヘッドの出力光の不具合を示す為に発光ユニットの一部を図式化した拡大図である。
【符号の説明】
【００５０】
１、２０、３０  光プリンタヘッド
２  フレーム体
２ａ  開口部
２ｂ  ベース部
２ｃ  ＬＣＳ収納凹部
２ｄ  弾性体保持部
２ｅ  調整用ネジ穴
２ｆ  レンズアレイ収納部
２ｇ  板バネ
２ｈ  調整用ネジ
２ｉ  レンズアレイ
２ｊ、２ｋ  支持部
３  発光ユニット
３ａ  黒色フィルム
４  ヘッドカバー
４ａ  第１凹部
４ｂ  第２凹部
４ｃ、６ｅ  短辺
４ｄ  側面
４ｅ  溝
４ｆ  導光体受け部
５  ＬＣＳ
５ａ  ガラス基板
６  導光ユニット
６ａ  導光体
６ｂ  反射板
６ｃ  発光窓
６ｄ  スペーサ部材
６ｆ  反射膜
６ｇ  全反射ミラー
７  ＦＰＣ
８  押さえバネ
９  ＬＥＤユニット
９ａ〜９ｃ  ＬＥＤ
９ｄ  保護ダイオード
９ｅ  実装基板
９ｆ  接着剤
１０  光プリンタ
１１  外ケース
１２  制御基板
１３  感光体カセット
１３ａ  感光体最上部
１４ａ、１４ｂ  ガイド部材
１５  感光部材
１６  導光体固定ネジ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７（ａ）】
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【図７（ｂ）】
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【図８（ａ）】
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【図８（ｂ）】
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【図９（ａ）】
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【図９（ｂ）】
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【図１０】
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