JP3111453B2 - 光プリントヘッド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、電子写真プロセスを利用した光プリンタ
ー等において、感光体等への書き込み手段として使用す
る光プリントヘッドに関するものである。

［従来の技術およびその問題点］ 近年、電子写真プロセスを利用した光プリンター等が
開発され、感光体等への書き込み手段として、レーザー
や発光ダイオード（LED）やEL素子等を使用した光プリ
ントヘッドの他に、液晶シャッタアレイ，磁気光学効果
素子を用いた光シャッタアレイ,PLZT等の電気光学効果
を有する透光性電気光学材料で構成された光シャッタア
レイを利用したものが検討されるようになった。

ここで、光プリントヘッドに利用する光シャッタアレ
イとしては、従来、PLZT等の電気光学効果を有する透光
性電気光学材料で構成された板状体の表面に電極パター
ンを形成した、いわゆる平面電極型のものが知られてい
た。

しかし、このような平面電極型の光シャッタアレイに
おいて、各光シャッタを十分に駆動させるためには、各
光シャッタに高電圧を印加しなければならず、その駆動
に使用するドライバーICの耐電圧性の点から、ラインド
ライブ機構そのものの構成が困難になり、さらに光シャ
ッタの数を多くして画素密度を高めることも困難になる
等の問題があった。

このため、最近では、特開昭60−159722号公報等に示
されるように、ダイシングソー等による精密切削加工に
よって各光シャッタを立体的に形成し、光路を挟むその
対向面に電極を設けた、いわゆる平行電界型の光シャッ
タアレイが提案されるようになった。

しかし、上記のようにダイシングソー等を用いて精密
切削加工し、各光シャッタを立体的に形成するには時間
及び工数がかかり、また各光シャッタに印加する電圧を
低くするため、その切削加工を深く行った場合には、光
シャッタに損傷が生じ易く、歩留まりが悪くなると共
に、各光シャッタの加工エッジ部に切削加工による加工
歪みが残留し、このため、電界を印加しない状態におい
ても、光シャッタから漏れ光が生じてS/N比が低下し、
画像のコントラストが悪くなる等の問題もあった。

また、このような従来の光シャッタアレイにおいて
は、その光の入射側と出射側にそれぞれ偏光板で構成さ
れた偏光子と検光子とを設け、偏光子を通して光シャッ
タアレイに光を導き、適当な光シャッタに駆動電圧を印
加し、その光シャッタに導かれた光を偏光回転させるよ
うにしていた。そして、このような偏光回転を行うか否
かにより、光シャッタに導かれた光が検光子を通過し、
あるいは検光子で遮断され、光シャッタのON,OFFが行わ
れるようになっていた。

このため、従来の光シャッタアレイの場合、各光シャ
ッタのON,OFFを行うために、光の入射側と出射側とに必
ず偏光子と検光子を設けなければならず、コストが高く
付くと共に、偏光子を通して光シャッタアレイに光を導
くため、光シャッタアレイに導かれる光量が少なくなる
等の問題もあった。

［発明が解決しようとする課題］ この発明は、光プリントヘッドに光シャッタアレイを
用いる場合における上記のような問題を解決することを
課題とするものである。

すなわち、この発明においては、光シャッタアレイを
光プリントヘッドに用いるにあたり、各光シャッタの駆
動電圧を低くするために、切削加工を行ったりする必要
がなく、また光シャッタのON,OFFを行うために、光の入
射側と出射側にそれぞれ偏光子と検光子を設けたりする
必要もない光プリントヘッドを提供するものである。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る光プリントヘッドにおいては、電気光
学効果を有する透光性電気光学材料で構成され、不均一
電界の作用により入射された光の光路を偏向させてシャ
ッタリングを行う光シャッタアレイを用いた光プリント
ヘッドにおいて、前記の透光性電気光学材料を挟んで面
同士が対向するように電極を配置し、この電極間に電圧
を印加させて前記の不均一電界を作用させることによ
り、前記の透光性電気光学材料内を通る光の光路を偏向
させるようにしたのである。

ここで、電気光学効果を有する透光性電気光学材料で
構成された光シャッタアレイにおける各光シャッタに不
均一電界を作用させるにあたっては、例えば、電圧を印
加する各光シャッタの透光性電気光学材料を挟んで面同
士が対向するように配置された電極に、光シャッタを通
過する光に対して、非平行に電気抵抗が変化した不均一
な電気抵抗をもつ電極を使用したり、また通常の均一な
電気抵抗をもつ電極を用いる場合には、光路を挟むよう
にして各光シャッタの対向面に設ける電極間の距離が順
次変化するように、各光シャッタを、例えば三角形状や
台形状等に形成する。

［作用］ 上記のような光シャッタアレイを用いた光プリントヘ
ッドにおいて、光シャッタに不均一電界を作用させる
と、電気光学効果を有する透光性電気光学材料で構成さ
れた光シャッタの内部に屈折率分布が生じ、入射された
光の光路が、この屈折率分布の作用によって偏向される
ようになる。

そして、光シャッタアレイの各光シャッタにおいて、
このように不均一電界を作用させて光路を偏向させた場
合と、不均一電界を作用させずに光路をそのままの状態
にした場合とで、各光シャッタのON,OFFを行い、光プリ
ントヘッドによる感光体への書き込みを行うようになっ
ている。

［実施例］ 以下、この発明の実施例を添付図面に基づいて具体的
に説明する。

（実施例１） この実施例に係る光プリントヘッド（A₁）において
は、第１図に示すように、光源（10）及び光源（10）の
光を反射する反射部材（11）から、光を光ファイバーア
レイ（20）に導き、この光ファイバーアレイ（20）から
コリメートレンズ（30）を通して平行光線を光シャッタ
アレイ（40）に照射するようになっている。

ここで、この実施例においては、光シャッタアレイ
（40）として、各光シャッタ（41）がPLZT等の電気光学
効果を有する透光性電気光学材料で平面三角形状（プリ
ズム状）に形成され、その二つの斜面部に、その頂点部
近傍を除いて均一な電気抵抗を持つ電極（42）が設けら
れたものを用いるようにしている。

そして、各光シャッタ（41）の上記頂点部が、コリメ
ートレンズ（30）の反対側に位置するように光シャッタ
アレイ（40）を配し、コリメートレンズ（30）を通して
各光シャッタ（41）に導かれた光を、各光シャッタ（4
1）に設けた一方の電極面（42a）で反射させ、この反射
された光をさらに他方の電極面（42b）で反射させて反
射鏡（50）に導くようにしている。

ここで、上記のような光シャッタアレイ（40）におい
て、光シャッタ（41）の電極（42）間に電源（43）から
電圧を印加すると、上記頂点部近傍においては、電極
（42）間の距離が短く、強い電界が作用し、この頂点部
より離れるに連れて電極（42）間の距離が長くなり、電
界強度が次第に弱まり、光シャッタ（41）内に不均一電
界による屈折率分布を生じる。

このため、光シャッタ（41）の電極（42）間に電圧が
印加された場合には、第１図において破線で示した電圧
を印加しない場合の光路に比べ、光シャッタ（41）の一
方の電極面（42a）で反射された光が、同図に２点鎖線
で示すように、頂点部より離れる方向に偏向し、頂点部
より離れた位置で他方の電極面（42b）に反射され、反
射鏡（50）の異なる位置に導かれるようになる。

そして、この実施例のものにおいては、上記のように
して光シャッタ（41）において光路を偏向させた場合
と、光路を偏向させなかった場合とで、光シャッタ（4
1）のON,OFFを行うため、光シャッタアレイ（40）から
導かれた光を反射する反射鏡（50）と感光体（60）との
間に、光を通過させるストリット（71）を有する光吸収
板（70）を設けている。

そして、上記のように光シャッタ（41）の電極（42）
間に電圧を印加して光路を偏向させた場合には、この偏
向された光が反射鏡（50）で反射されて光吸収板（70）
のスリット（71）を通過し、感光体（60）に照射される
ようになる。一方、電極（42）間に電圧を印加せず、光
路が偏向させなかった場合には、反射鏡（50）で反射さ
れた光がスリット（71）を通過せず、光吸収板（70）に
吸収されるようになる。

このように、この実施例に係る光プリントヘッド
（A₁）においては、光シャッタアレイ（40）の適当な光
シャッタ（41）の電極（42）間に電圧を印加し、不均一
電界を作用させてその光シャッタ（41）に入射された光
の光路を偏向させ、この偏向された光を反射鏡（50）で
反射させて光吸収板（70）のスリット（71）を通過させ
るようになっている。そして、このスリット（71）を通
過した光によって、帯電器（61）で帯電された感光体
（60）表面に静電潜像を形成するようにしている。

なお、この実施例では、光シャッタ（41）の電極（4
2）間に電圧を印加して光路を偏向させた場合に、光が
光吸収板（70）のスリット（71）を通過するようにして
いるが、反射鏡（50）の角度や光吸収板（70）の位置を
変更させ、光路が偏向されなかった光吸収板（70）のス
リット（71）を通過し、偏向された光が光吸収板（70）
に吸収されるようにすることも可能である。

また、この実施例のものにおいては、各光シャッタ
（41）に入射された光を、光シャッタ（41）内で反射さ
せて出射するようにしているが、光シャッタ（41）に入
射された光を透過させる方式のものであってもよい。

例えば、第２図に示すように、各光シャッタ（41）を
平面台形状に形成し、両斜面部に均一な電気抵抗を持つ
電極（42）を設け、その幅広の底面部から、これに垂直
な中心平行軸ｘに対して適当な傾斜角度θをもって光を
入射させ、幅狭の上面部から出射させるようにすること
も可能である。

なお、この光シャッタ（41）において、その電極（4
2）間に電圧を印加すると、電極（42）間の距離が短い
上面部近傍では作用する電界が強く、この上面部より離
れるに連れて電極（42）間の距離が長くなり、作用する
電界強度が次第に弱くなって、光シャッタ（41）内に不
均一電界による屈折率分布を生じ、入射させた光の光路
が偏向されるようになる。

（実施例２） この実施例における光プリントヘッド（A₂）において
も、第３図に示すように、光源（10）及び光源（10）の
光を反射する反射部材（11）から、光を光ファイバーア
レイ（20）に導き、この光ファイバーアレイ（20）から
光シャッタアレイ（40）に光を照射するようになってい
る。

ここで、光シャッタアレイ（40）としては、PLZT等の
電気光学効果を有する透光性電気光学材料で構成された
長尺板状体の上下面に、光ファイバーアレイ（20）から
導かれた光を挟むようにして、それぞれ複数個の電極
（42）を所要間隔を介して設けると共に、このように電
極（42）が設けられた各光シャッタ（41）の出射面（41
a）の一部に、光を吸収する光吸収層（44）を形成した
ものを用いている。

そして、上記のような各光シャッタ（41）に不均一電
界を作用させるため、この実施例では、各光シャッタ
（41）における少なくとも片面の電極（42）に、光軸に
対して非平行に電気抵抗が変化した不均一な電気抵抗を
持つものを使用している。

ここで、第４図に示す光シャッタ（41）を例にして説
明すると、この光シャッタ（41）においては、その電極
（42）として、奥行側に向かうに連れてその電気抵抗が
順々に大きくなったものを用いている。

そして、この光シャッタ（41）に電圧を印加した場
合、電気抵抗が低い手順側においては、電圧が低く、作
用する電界が弱いが、電気抵抗が大きくなる奥行側に向
かうに連れて電圧が高くなり、作用する電界強度が強く
なって、光シャッタ（41）内に不均一電界による屈折率
分布が生じる。

このため、このように電圧が印加された光シャッタ
（41）に導かれた光の光路は、第４図に一点鎖線で示す
ように、電界強度の弱い手前側に偏向し、この光シャッ
タ（41）の出射面（41a）に設けられた光吸収層（44）
に吸収されて、光シャッタ（41）を通過しなくなる。一
方、電圧が印加されない状態においては、この光シャッ
タ（41）に導かれた光が偏向されず、そのままこの光シ
ャッタ（41）内を通過してその出射面（41a）から出射
されるようになる。

このように、この実施例の光プリントヘッド（A₂）に
おいては、光シャッタ（41）に電圧を印加して光の光路
を偏向させ、その光を光シャッタ（41）の出射面（41
a）に設けられた光吸収層（44）で吸収させる場合と、
光シャッタ（41）に電圧を印加せずにそのまま光を透過
させる場合とで、光シャッタ（41）のON,OFFを行うよう
になっている。

そして、光シャッタ（41）に電圧が印加されずそのま
ま光シャッタ（41）を透過した光は、セルフォックレン
ズアレイ（80）を通して感光体（60）に照射され、感光
体（60）表面に静電潜像が形成されるようになってい
る。

なお、この実施例のものにおいては、各光シャッタ
（41）に不均一電界を作用させるため、各光シャッタ
（41）の電極（42）に、電気抵抗が変化した不均一電気
抵抗を持つものを使用したが、例えば、第５図や第６図
に示す光シャッタアレイ（40）のように、前記実施例１
と場合と同様、均一な電気抵抗を持つ電極（42）を用
い、この電極（42）間の距離を順次変化させるようにす
ることも可能である。

ここで、第５図に示す光シャッタアレイ（40）におい
ては、PLZT等の透光性電気光学材料で構成された長尺状
の板状体の上面を鋸歯状に形成し、その傾斜した上面と
これに対応する下面とにそれぞれ電気抵抗が均一な電極
（42）を設けると共に、各光シャッタ（41）の出射面
（41a）において、電極（42）間の距離が長くなった刃
先側に光吸収層（44）を形成している。

そして、このように形成された光シャッタアレイ（4
0）において、光シャッタ（41）の電極（42）間に電圧
を印加した場合には、電極（42）間の距離が短い所から
長い所に行くに連れて作用する電界が弱くなり、光シャ
ッタ（41）内部に屈折率分布を生じ、この光シャッタ
（41）に導かれた光が、同図に破線で示すように、電極
（42）間の距離の長く作用する電界が弱い刃先側に偏向
し、その出射面（41a）に設けられた光吸収層（44）に
吸収されるようになる。

また、第５図に示す光シャッタアレイ（40）において
は、PLZT等の透光性電気光学材料で形成された長尺状の
板状体の上面を山形状に形成し、その上面の傾斜部分及
びこれに対応する下面に、それぞれ電気抵抗が均一な電
極（42）を設けると共に、各光シャッタ（41）の山側の
出射面（41a）にそれぞれ光吸収層（44）を形成してい
る。

そして、このように形成された光シャッタアレイ（4
0）において、光シャッタ（41）の電極（42）間に電圧
を印加した場合には、電極（42）間の距離が短い谷側に
おいては電界が強く、電極（42）間の距離が長くなる山
側に近づくに連れて電界が弱くなり、この光シャッタ
（41）に導かれた光は、同図に破線で示すように、電界
の弱い山側に偏向し、その出射面（41a）に設けられた
光吸収層（44）に吸収されるようになる。

［発明の効果］ 以上詳述したように、この発明に係る光プリントヘッ
ドにおいては、電気光学効果を有する透光性材料で構成
され、不均一電界の作用により入射された光の光路を偏
向させてシャッタリングを行う光シャッタアレイを使用
した光プリントヘッドにおいて、前記の透光性電気光学
材料を挟んで面同士が対向するように電極を配置し、こ
の電極間に電圧を印加させて前記の不均一電界を作用さ
せることにより、前記の透光性電気光学材料内を通る光
の光路を偏向させるようにしたため、従来の光を偏光回
転させてシャッタリングを行う光シャッタアレイを用い
た場合のように、各光シャッタに印加する電圧を低くす
るため、ダイシングソー等を用いて各光シャッタを深く
まで精密切削加工する必要がないようになった。

この結果、従来のように、切削加工によって光シャッ
タに損傷を生じ、歩留りが悪くなったり、各光シャッタ
の加工エッジ部に切削加工による加工歪みが残留し、電
界を印加しない状態においても漏れ光が生じて画像のコ
ントラストが悪くなるということもなくなった。

さらに、この発明に係る光プリントヘッドにおいて
は、光シャッタアレイにおける各光シャッタのON,OFFを
行うために、偏光子や検光子を設ける必要がなく、コス
トが安くなると共に、偏光子を通さずに光シャッタアレ
イに光を導くため、各光シャッタに導かれる光量が多く
なり、よりコントラストのよい画像が得られるようにな
った。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例１に係る光プリントヘッドの
使用状態を示す概略図、第２図は光シャッタの変更例を
示す斜視図、第３図はこの発明の実施例２に係る光プリ
ントヘッドの概略斜視図、第４図は同実施例における光
シャッタの作用を示す斜視図、第５図及び第６図はそれ
ぞれ実施例２において使用する光シャッタアレイの変更
例を示す斜視図である。 （40）……光シャッタアレイ，（41）……光シャッタ，
（42）……電極，（Ａ）……光プリントヘッド。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−5523（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−289809（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/445 G03G 15/04

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電気光学効果を有する透光性電気光学材料
   で構成され、不均一電界の作用により入射された光の光
   路を偏向させてシャッタリングを行う光シャッタアレイ
   を用いた光プリントヘッドにおいて、前記の透光性電気
   光学材料を挟んで面同士が対向するように電極を配置
   し、この電極間に電圧を印加させて前記の不均一電界を
   作用させることにより、前記の透光性電気光学材料内を
   通る光の光路を偏向させることを特徴とする光プリント
   ヘッド。