CN1197428A - 曝光头和印刷装置 - Google Patents

Abstract

一种曝光头,包括具有其中容纳各个LED芯片的容纳孔的光屏蔽板,和具有小孔的被设置在排列有LED芯片的LED板的前表面的前板。LED芯片和连线可被容纳在封闭开孔中,并由前板保护离开要被曝光的介质。因为当LDE芯片非常靠近介质时,来自LED芯片的光可被直接地照射到每个点上,所以每个点都可以单独地曝光而不用透镜系统。此外,因为每个容纳孔的内表面具有反射性,从而防止曝光束从容纳一个LED芯片的一部分中漏入容纳LED芯片的另一部分中,使得每个点都用高强度的光束曝光。因此,可以防止混色或其类似现象,并进行高质量的印刷。以低的成本提供体积小的曝光头,和使用这种曝光头的成本低的印刷装置。

Description

曝光头和印刷装置

本发明涉及一种能够在感光片例如微胶囊彩色介质(Cycolormedium)上形成并输出图像的曝光头和印刷装置。

作为形成彩色照片或彩色印刷品的方法，有一种用于在感光片上通过对其曝光而形成图像例如图画或字符的方法。有几种不同类型的感光片，例如，使用多层彩色显影方法的感光片，其中具有不同彩色感光度的三层感光乳剂被层叠在一个支持片上，从而形成感光件；使用一种胶片的感光片，其中每个乳剂层含有颜料和显影剂，使得胶片能够被曝光并同时显影，以及类似的感光片。还有另一种称为微胶囊彩色介质的感光片，如图1所示，其中作为感光材料使用含有不同色原物质和不同的光引发剂的微胶囊(cyliths)3a，3b，和3c。在微胶囊彩色介质1中，例如由聚酯制成的薄的支持体2被覆上含有大量很小的微胶囊的感光材料层4。当曝光时，微胶囊硬化，使得只有特定颜色的微胶囊是有效的，并且由于压力而使微胶囊破裂，然后显影，借以形成预定颜色的图像。其它的感光片具有不同的彩色显影原理，但是都需要被图像的彩色的光或其互补色的光曝光，以便形成图像。

在广泛使用的对上述的感光片进行曝光的方法中，白光通过滤光器等被分离成三种基色，并使用各个基色形成图像，然后，这些图像被组合从而在感光介质上形成预定彩色的图像或其互补色的图像。

近来提出了另一种技术，如日本专利申请公开No.Hei5-211666和Hei5-278260中所述，其中使用发出红绿蓝光的LED或激光器作为发光源，并且这样控制发光源，使得在感光片上形成预定彩色的图像，借以使感光片曝光。然而，在如日本专利申请公开No.Hei5-211666和Hei5-278260中所述的使用LED或激光器作为光源的曝光装置中，使用一个透镜系统把从LED或激光器发出的光会聚在介质上。为了控制点单元中的颜色，需要使用昂贵的要求大的安装空间的光学系统，例如扫描光学系统，微透镜阵列等。微透镜阵列和构成扫描光学系统的透镜组具有光传输损失，使得只有从LED或激光器发出的光的一部分可到达感光片(介质)上。因此，在某些情况下，LED不能提供足以使感光片曝光的发光量。在其它情况下，必须减少印刷速度和增加印刷时间，以便确保足够长的曝光时间。此外，使用透镜的光学系统要求大的安装空间，并且成本高，使得印刷装置成本高，体积大。

因而，本发明的目的在于，提供一种体积小、成本低的曝光头和体积小、成本低的印刷装置，能够把半导体光源例如LED发出的光会聚在感光片上，并使用高强度的光在感光片上形成图像，而不使用导致体积大、成本高的光学系统。

如果从半导体光源获得高强度曝光，便可以提供一种紧凑的曝光头，这样就可以提供分别用于各个颜色的光源，并控制每个光源的曝光时间。因而，本发明的另一个目的在于，提供一种能够设置感光片的合适的曝光时间的曝光装置，其中感光片具有对于各个颜色有不同曝光特性的感光材料。本发明的另一个目的在于，提供一种成本低、体积小的曝光头以及一种成本低、体积小的印刷装置，能够快速地形成具有好的彩色平衡和小的彩色失真的高质量的图像。例如，在上述的一些微胶囊彩色介质中，曝光材料的曝光特性可能根据颜色的不同而不同。因而，本发明的另一个目的在于，提供一种曝光头和印刷装置，能够形成具有好的彩色平衡和小的彩色失真的图像，并因此在例如微胶囊彩色介质上形成高质量的彩色图像。

本发明的另一个目的在于，提供一种曝光头和印刷装置，能够防止由各个半导体光源例如LED的偏差而引起的不均匀的彩色显影，因此在感光片上形成具有好的彩色平衡并没有失真的图像。

因而，本发明的曝光头包括：光源部分，其中设置有能够通过曝光照射感光片而在感光片上形成图像的多个半导体光源；具有形成在相应于半导体光源部分的位置的多个小的开孔的前表面部分；以及在相应于半导体光源部分的位置具有多个封闭的开孔的光屏蔽部分，其中封闭的开孔具有能够使半导体光源放置在封闭开孔中的尺寸，其中前表面部分、光源部分、和光屏蔽部分被层叠地设置，使得光屏蔽部分被设置在前表面部分和光源部分之间，并使得前表面部分被安装在光源部分的前表面上。即在本发明的曝光头中，具有小的(细的或微型的)能够用从半导体光源发出的光以点单元照射感光片的开孔的前表面部分被层叠地设置，使得光屏蔽部分设置在前表面部分和光源部分之间，并使得前表面部分面向感光片。因此，曝光头能够用从半导体光源发出的光以像素单元照射感光片，而不使用透镜系统。因此，便可以以光片的状态(bare chip state)设置面向感光片的半导体光源，例如LED和半导体激光器等，其中在半导体光源和感光片之间基本上没有距离，从而进行曝光。因为感光片被从半导体光源发出的光直接地照射，所以可以使用衰减小的高强度的曝光在感光片上形成图像。此外，前表面部分防止感光片直接和半导体光源接触，使得可避免半导体光源或光屏蔽部分出现故障或变劣。

本发明的曝光头能够把从半导体光源例如LED等发出的光会聚在感光片上，而不使用透镜系统，例如微透镜阵列、扫描光学系统等，使得曝光头可以减少体积和成本。此外，因为感光片直接地被半导体光源的光照射，使得可以使用没有由透镜系统产生的衰减的高强度的曝光，因而可以在感光片上高速地印刷。此外，因为消除了由透镜系统引起的衰减，便可以使用发光能力比激光器小的LED作为半导体光源提供足够的高强度的曝光。因此，按照本发明，可以通过采用半导体发光元件，包括LED，半导体激光器等，尤其是采用LED作为半导体光源，从而提供体积小、成本低能够提供足够的曝光强度的曝光头。

关于光源部分，可以使用其中把多个半导体光源集成在一个晶片中的光源部分，例如平面发光激光器(表面发射激光器)。不过，在本发明的情况下，使用半导体发光元件例如LED、半导体激光元件等作为各个半导体光源成本较低。此外，这种半导体发光元件的效率高，因而可以提供具有高可靠性的曝光头。本发明的曝光头具有同时起隔离功能的光屏蔽部分，使得光屏蔽部分可以设置在光源部分和前表面部分之间，借以形成层叠结构，在光屏蔽部分的封闭的开孔中单个地或成组地设置有半导体光源。

从设置在封闭开孔内的半导体光源发出的曝光只通过和半导体光源相应的小孔(细孔或微孔)直指感光片。因此，从邻近半导体光源发出的曝光的影响被遮断或屏蔽，借以防止由通过小孔从其它半导体光源发出的光的照射而引起的渗色等。此外，因为来自封闭开孔内的半导体光源的曝光只能通过相应于半导体光源的小孔射出，所以可以进一步增加曝光强度，并且可以增加对比度。结果，可以以高的分辨率实现高质量的印刷。此外，如果封闭开孔的内壁形成反射面，如反射镜面或金属面，可以防止曝光损失，从而可以增加通过小孔发出的曝光强度。

如上所述，光屏蔽部分除去起隔离作用使得能够在小孔内部容纳半导体光源之外，还具有在光学上隔离各个半导体光源例如LED等的功能和使光源部分和前表面部分形成层叠结构的功能。封闭开孔也可用作设置半导体光源例如LED的连接导线的空间。因此，使用光屏蔽部分可以提供小型的曝光头，其中半导体光源和连接导线可被设置在其中免遭破坏，并且其中半导体光源可被靠近感光片设置并进行曝光。

此外，如果曝光头的前表面部分的表面，面向感光片的表面做成黑色或低亮度无反射的，则可以基本上消除来自感光片和前表面部分的曝光的反射的影响，并能进行具有小的渗色的高质量的印刷。

此外，具有封闭开孔的光屏蔽部分可以提供合适的强度以便支撑曝光头，使得前表面部分和光源部分可被安装并支撑在光屏蔽部分上。通过使用还作为支撑件的光屏蔽部分，即使光源部分的厚度改变，也可以合适地控制前表面部分和感光片之间的距离。在具有用于沿扫描方向移动曝光头的头输送装置中，最好曝光头和光屏蔽部分一道移动，借以可以维持前表面部分和感光片之间的距离基本恒定，即使在曝光头中光源部分的厚度不同的情况下。

本发明也可以应用于静止型的曝光头，其中半导体光源例如LED等沿垂直于感光片输送方向的扫描方向设置，使得利用各个半导体光源使沿扫描方向的点曝光。本发明还可用于串行印刷装置的曝光头，其中沿扫描方向移动曝光头进行曝光。特别地，在扫描型曝光头的情况下，可以以合适的间隔设置半导体光源，使得当曝光头移动(当它正在运动或在往返地运动和停止时)并进行曝光时，在感光片中的相同的位置可被曝光照射到。可以以合适的间隔设置半导体光源，使得半导体光源例如LED等可被容易地安装，并使得可以保持封闭开孔的强度，还可以可靠地实现光学分割。

如果在本发明的曝光头中使用半导体发光元件，便可以在曝光头中设置对各个颜色具有不同特性的半导体光源组。结果，对于对各个颜色具有不同曝光特性的感光片，可以设置能发出适合于这些曝光特性的半导体光源组，使得可以实现具有好的彩色平衡的印刷。此外，本发明的曝光头提供从半导体发光元件发出的足够高的强度的曝光，使得强度控制的范围增加。在这方面，可以容易地调整对各个颜色具有不同曝光特性的感光片的色调，并且可以形成具有小的彩色失真的高质量的图像。

可以这样设置扫描型的曝光头，使得感光片的每个点可被从一个或相同的半导体光源发出的光曝光。结果，尽管半导体光源的各个偏差，仍然可在感光片上形成具有好的彩色平衡的高质量的图像，其中没有由各个偏差引起的彩色不均等问题。因而，这种曝光头不需要利用不同的半导体光源沿扫描方向使点曝光时所需的用于吸收半导体光源的各个偏差的电路和机构。此外，可以放宽对半导体光源的特性的控制和使用的要求，使得能够进行高质量印刷的曝光头的成本降低。因此，使用本发明的曝光头将提供能够进行高质量印刷的成本低的小型的印刷装置。

在扫描型曝光头中，多个能够发出各种不同的颜色的光的半导体光源组可以以其间留有合适的间隔被设置，使得在感光片上的同一位置(点)可被来自半导体光源的光照射。结果，可以实现全色印刷。此外，如果每个半导体光源组由几个半导体光源组成，即使在一个半导体光源不足以提供所需的曝光量的情况下，也可以用来自一种颜色的多个半导体光源对单个或同一点曝光。因为这样可以保证足够的光量用于曝光，虽然使用只发出小的光量但成本低的半导体光源例如LED，也可以形成能够提供足够高的曝光强度的曝光头。如果在上述的光源部分设置能够发出红绿蓝的基色组的各个颜色的LED，或能够发出青、深红和黄色的基色组的各个颜色的LED作为半导体光源，则可以提供用于彩色印刷的体积小成本低和高性能的曝光头。

因此，通过提供本发明的曝光头和用于相对于曝光头输送感光片的感光片输送装置，可以提供体积小成本低的能够在高速下提供高质量印刷的印刷装置。本发明的印刷装置能够进行具有好的彩色平衡和小的彩色失真的高质量印刷，即使在感光片上承载有对各种颜色具有不同曝光特性的感光材料。此外，如果提供有在和头输送装置沿扫描方向同步运动的同时，能够进行压力显影(pressurization development)具有旋转本体的显影装置，则可以提供能够在微胶囊彩色介质上进行全色印刷的印刷装置。

图1是以放大的形式示意地表示微胶囊彩色介质的图。

图2示意地表示按照本发明的印刷装置的总体结构。

图3是图2所示的印刷装置的总体结构的截面图。

图4是图2所示的印刷装置的曝光头的放大的透视图。

图5图4所示的曝光头的结构的拆开的透视图。

图6是说明图5所示的LED平面的表面布置的放大图。

图7示意地表示图5所示的光屏蔽板，图7(a)是光屏蔽板的平面图，图7(b)是光屏蔽板的侧视图。

图8是示意地说明LED晶片被设置在光屏蔽板中的状态的透视图。

图9是示意地说明前面板被安装在光屏蔽板上的状态的平面图。

图10是用于说明具有光屏蔽板的曝光头的结构的截面图。

图11是说明不具有光屏蔽板的曝光头的结构的截面图。

下面参照附图说明本发明的最佳实施例。图2表示按照本发明的印刷装置的总体结构。图3以截面图示意地表示按照一个实施例的印刷装置的结构。本实施例的印刷装置10是串行印刷装置，包括感光片输送辊11，用于沿着固定方向(感光片输送方向)Y输送感光片1，曝光头20，沿着垂直于感光片输送方向Y的扫描方向X往返运动，从而使感光片1曝光借以形成图像，以及托架13，它承载着曝光头20，可在向扫描方向X延伸的轴12上运动。托架13被设计用于通过托架驱动电机借助于图中未示出的传送带之类的机构沿扫描方向X以恒速往返运动。

本例的印刷装置10可以使用如图1所示的微胶囊彩色介质1，即印刷装置10能够曝光微胶囊彩色介质1进行彩色印刷。如上所述，微胶囊彩色介质1是这样一种介质，其中例如由聚酯形成的薄的支持体上涂有大量的含有色原剂的微胶囊(microcapsules)，并且可以形成非常接近照片图像的美丽的图像，且具有高的分辨率和独特的光泽。微胶囊彩色介质1不要求层叠存放，可以提供牢固的印刷品。为了在微胶囊彩色介质1上印刷，首先使用曝光头用和要形成的图像相匹配的波长的光照射微胶囊彩色介质1，如图3所示。由于曝光，含有曝光的波长的互补色的色原物质(无色染剂)的微胶囊彩色介质被硬化，使得在微胶囊中含有的无色染剂失去活性。

由曝光头20曝光的区域通过片输送辊11沿片输送方向Y运动，把下一个区域送向曝光头20。曝光的区域由借助于托架13和曝光头20一道沿扫描方向X运动的显影球14挤压，借以挤压微胶囊。活化的微胶囊而不是由曝光失去活化的微胶囊在显影球14的挤压下破裂，使得无色染剂和在透明的聚酯上形成的图像接收层起化学反应，从而显现所需所颜色。在本例的印刷装置10中，微胶囊彩色介质1通过显影球14显影，同时，介质1被加热器15加热，从而在短的时间内稳定彩色的显现，使得当印制的微胶囊介质1从印刷装置排出时显影基本完成。

在本例的印刷装置10中，介质1被夹在片输送辊11a和辅助辊11b之间，借以在预定的定时沿方向Y被可靠地输送。用于沿扫描方向X移动曝光头20的托架13也用于承载显影球14。曝光头20被安装在托架13的介质1的进给侧13a(上游侧)上，显影球14被安装在片输送辊11a，11b的相对侧的下游侧13b上。托架13由主要接收曝光头20的载荷的主轴12a和主要接收显影球14的载荷的辅助轴14支撑。托架13沿扫描方向在轴12a，12b上滑动，借以移动曝光头20和显影球14。托架13具有接收显影球14的壳体16。在壳体16里面设置有线圈弹簧17和用于把线圈弹簧17的力传递给显影球14的支撑18。因此，当托架13沿扫描方向运动时，显影球14在介质1上滚动，并具有粘贴功能，以恒定压力对着加热器15挤压介质1。

图4是本例中的曝光头20及其周围部件的放大图。图5表示曝光头20的拆开时的结构。本例的曝光头20和显影球14一道被安装在托架13上。本例的曝光头20是扫描型曝光头，它在沿扫描方向X运动的同时或沿扫描方向X往返地停止和运动的同时对介质1曝光。如图5所示，本例的曝光头20由三层层叠而成：承载多个LED31-33的LED底板30；前面板22，其中形成有直径为大约0.3-0.1mm的小孔(微孔)；以及设置在LED底板30和前面板22之间的光屏蔽板25。LED底板30用作光源装置。即LED31-33发光，发出的光通过在形成前表面部分的前面板22上形成的小孔21，使得照射介质1。

多个LED31-33是半导体光源，它们被规则地设置在作为光源装置的LED底板30上，如图6的放大图所示。本例的曝光头20能够在微胶囊介质1上进行彩色印刷。因此，一组基色(三种颜色)的LED，即红(R)LED31，绿(G)LED32，蓝(B)LED33被设置在底板的表面35上。这些颜色的LED31-33形成各个组。即每种颜色配备一组LED。例如，4个红LED31基本上在底板的表面35的中部沿直线设置。6个绿LED32和6个蓝LED33分别在表面35的每个侧部中在红LED31的相对侧设置。

这些LED31-33被这样设置在LED底板的表面上，使得使得其间的间隔是像素(点)的距离的整数倍。因此，如果根据曝光头20沿扫描方向X的运动距离和介质1沿片输送方向Y的运动距离控制LED31-33的发光的时刻，则可以用来自LED31-33的光束照射介质1的表面上的预定的点(一个点，同一个点)(曝光)。因为，本例的曝光头是扫描型的，LED可以被设置使得其间留有预定的间隔。因此，可以以合适的间距形成合适尺寸的封闭开孔，如下所述。

因为在本例的曝光头20中设置有LED31-33，所以需要使曝光头20这样运动，使得LED31-33扫描介质1的表面(被印刷的区域)。即需要移动曝光头20超出相应于在LED底板30上的LED31-33的排列的横向和纵向尺寸的要被印刷的范围。因此，最好LED31-33被设置在LED底板30的表面35的尽可能小的区域上。为此，在本例中，LED31-33以Z字形排列，使得LED31-33的排列面积减小，同时在LED31-33之间提供足够的距离。使用Z字形排列也能提供如下所述的封闭开孔29之间的足够的间隙，使得光屏蔽板25的封闭开孔29可以容易地设置。

图7表示光屏蔽板25的结构，它设置在LED底板30和前面板22之间，同时作为隔板。本例的光屏蔽板25由厚度大约为0.3mm的不锈钢板制成。光屏蔽板25主要由面向LED底板30的表面35的平面部分26、从平面部分26的边缘延伸从而使光屏蔽板25固定在托架13上的支撑部分27、从平面部分26沿介质1的向上输送的方向延伸并形成一个方环型的电缆支撑部分28构成。平面部分26具有和在LED底板30上提供的LED31-33的排列相应形成的一组椭圆孔29。当LED底板30被设置在平面部分26的下表面26a时，各个LED31-33便一一对应地位于光屏蔽板25的各个开孔29中，如图8所示。因此，在光屏蔽板25中的封闭开孔29被和LED31-33的尺寸相应地形成。在本例中，因为LED31-33具有每边大约为0.3mm的方形形状，封闭开孔29呈大小大约为1-2mm的椭圆形，使得封闭开孔29可以容纳LED31-33和用于向其供电的导线34。封闭开孔或容纳开孔29的形状不需要椭圆形。可以采用各种形状，例如环形、矩形等，根据设置在LED板的表面35上的LED31-33的尺寸、引线方式和连接导线34的方式而定。在本例中，虽然封闭开孔29的形状沿扫描方向伸长，但封闭开孔29的取向取决于例如连接导线34的方式，并不限于本例中的取向。

在本例的曝光头20中，光屏蔽板25作为强度部件(支撑部件)。LED底板30被固定在光屏蔽板25的平面部分26的下表面26a上，并且前面板26被固定在其上表面26b上。形成光屏蔽板25的侧面的支撑部分27被用于把光屏蔽板25固定在托架13上，借以把曝光头20固定在托架13上。托架13的侧面具有和形成在支撑部分27中的孔27e接合的凸起13e，如图5所示，借以使光屏蔽板25可以被容易地固定。为了帮助曝光头20在托架13上定位，提供有向介质1凸出的凸起13c，13d。当曝光头20在托架13上安装时，通过把凸起13c，13d插入平面部分26的孔26c，26d中，可以基本上保持曝光头20沿扫描方向X或片输送方向Y相对于托架13定位。

在本例的曝光头20中，在朝向介质1一侧的前面板22的位置和LED31-33的位置(介质1和前面板22之间或介质1和LED31-33之间的间隙)，可通过作为支撑件的光屏蔽板25或通过使用光屏蔽板25把LED底板30固定在托架13上，从而相对于托架13保持固定。因为本例的曝光头20被这样设计，使得从LED31-33发出的光直接照射在介质1上，而不通过透镜系统等，所以最好使LED在无屏蔽的芯片状态下尽量接近介质1。然而，LED底板30的厚度根据其生产工艺或安装LED31-33的工艺而互不相同。因此，如果LED底板30被直接地安装在托架13上，便需要提供在托架13和介质1之间具有一定大小的间隙，使得LED板30的各个偏差(厚度偏差)可被吸收。因而，该间隙的值根据LED底板30而改变。

不过，在本例的曝光头20中，LED板30的表面35被通过黏合剂等固定在固定在光屏蔽板25上，使得尽管LED板30的厚度存在偏差，在LED板30的表面和介质1之间也可以保持恒定的距离。因此，可以使LED31-33和介质1之间的距离为最小并基本上保持恒定。因此，便可以实现能够在介质1上以改进的分辨率形成稳定的图像的曝光头20。

光屏蔽板25具有电缆支撑部分28，用于支撑从LED板30延伸的印刷电缆38。因为本例的曝光头20由于托架13而沿扫描方向运动，用于曝光头20的印刷数据通过可和曝光头20一道运动的柔性印刷电缆38传送。在本例中，印刷电缆38通过黏合剂等被固定在光屏蔽板25的电缆支撑部分上，并且印刷电缆38可随曝光头的运动而运动。从而，不会在印刷电缆38和LED板30之间的连接部分上作用不希望的或者过大的力。这种结构防止印刷电缆38和LED板30之间的连接断开或印刷电缆内部的电缆断开。

在本例的曝光头20中，LED板30被固定在光屏蔽板25的下表面26a上，并且具有小孔的前面板22被固定在上表面26b上，印刷电缆38被固定在电缆支撑部分28上，如上所述。因此，可以事先把构成曝光头20的全部元件装在光屏蔽板25上。如果提供这种组件，便可以通过把光屏蔽板25固定在托架13上来把曝光头20安装在印刷装置10中。此外，因为相对于托架13的零部件的位置可通过把光屏蔽板25固定在托架13上被简单地基本上固定，所以印刷装置10的装配变得容易，可以改善零部件的定位精度。此外，如果在LED板30等部件中发生故障或问题，可以容易地替换整个曝光头。因此，可以提供有利于维修的曝光装置。此外，光屏蔽板25防止来自LED31-33的光束之间的如下所述的干扰，因此，可以增加照射介质1的曝光强度。因而，可以实现高质量的印刷。

图9示意地表示LED板30和前面板22被装配在光屏蔽板25上时的状态。在本例中的前面板22使用金属板制造，并具有相应于LED31-33设置的微孔(小孔)21，使得介质1用LED31-33发出的光以点为单位(图像元素，像素)照射。通过经小孔21向介质1提供曝光，从LED发出的光可被会聚在点单元上而不用光学透镜系统。因为不需要透镜系统所需的空间，所以可以把LED31-33放在非常靠近介质1的位置。此外，因为还消除了由于透镜系统引起的光量损失，所以介质1可以用高强度的光照射。因为不需要使用复杂而昂贵并且要求大的空间的透镜系统，所以可以以非常低的成本提供体积小性能高的曝光头和体积小性能高的印刷装置。特别是，因为本例的曝光头20是可沿扫描方向运动的扫描型曝光头，省略透镜光学系统可以减少曝光头20的体积和重量，借以减少加于托架13上的载荷。因此，可以减少用于驱动托架13的电极的体积，并由于减少了驱动载荷而改善定位精度。在这方面，本例的曝光头20可以提供能够进行高质量印刷的体积小的印刷装置。

在本例的曝光头20中，面向感光片的前面板22的表面23提供有黑色涂层。提供非反射表面23可以减少从感光片反射的一部分光被前面板的表面23再反射回感光片而进而影响其它的点的可能性。因为非反射表面23可以防止经小孔21发出的光影响目标点之外的点，所以可以防止混色或图像位移，此外，可以进行高质量的高分辨率的印刷。虽然前面板22的表面颜色最好是黑的，但其它低亮度的颜色也可以达到足够的效果。

本例中使用具有金属内表面29a即具有反光性的光屏蔽板25，并且在光屏蔽板25中形成的封闭开孔29容纳各个LED31-33。结果，从LED31-33发出的光被封闭开孔29的内表面29a反射，使得基本上全部的光经小孔21照射到介质1上。因此，虽然使用小直径的孔作为聚光系统，但基本上全部的光可经小孔21照射到介质1上，借以提供足够的光量。

此外，因为LED31-33被容纳在由其内表面29a隔开的封闭开孔29中，从其它LED发出的光束之间没有干扰，使得介质1可以用非常高(基本上无限高)的通/断对比度曝光。因此，即使应用具有多个LED31-33的阵列的曝光头，介质1也不会由通过和发出曝光光束的LED不相应的孔的曝光光束照射，从而可以形成对比度高的没有混色和图像位移的图像。

下面参照图10和11进一步说明。图10示意地表示曝光5是如何从使用按照本例的光屏蔽板25的曝光头20中发出的。图11示意地表示使用没有光屏蔽板的曝光头的例子。安装在LED板30上的LED裸片31-33向所有方向发光。如图10所示，在本例的曝光头20中，从LED31-33发出的光50由封闭开孔29的内壁29a反射，使得封闭开孔29内部的光强增加。结果，从LED31-33发出的光通过小孔21照射到介质1上而基本上没有损失，借以提供高强度的曝光5。

在另一方面，在图11所示的没有光屏蔽板的曝光头中，从LED31-33发出的光在前面板22和LED板30之间的间隙中散射。结果，实际上只有从LED31-33发出的光的一部分用于对介质1上的一个特定点曝光。此外，光从相应于其它LED芯片的小孔漏出，使得曝光的对比度减少，因而使图像质量变劣。

显然，通过在介质1和LED芯片30之间设置前面板22，介质1和LED31-33之间或介质1和连线之间的干扰被消除了。因此，可以使用设置得非常靠近介质1的LED31-33进行曝光。因而，可以提供体积小、重量轻、没有透镜系统的高可靠性的曝光头。特别是，在使用具有好的直射性的半导体激光器作为半导体光源的情况下，可以提供足够高的强度的曝光。此外，在使用由具有多个光源例如平面发光激光器(表面发射激光器)的一个芯片制成的光源装置的情况下，提供用具有小孔的前面板22保护光源装置的表面可以提供能够形成高分辨率图像的曝光头。

在本例中，光屏蔽板25具有在前面板22和LED板30之间的隔板的功能，并且提供光屏蔽板25可以使得各个LED31-33封闭在单独的孔中。因此，本例的曝光头20可以使用比半导体激光器等廉价的LED芯片，并可以用从LED芯片发出的光高效率地照射介质1。因而，可以实现廉价的能够形成高对比度和高分辨率的图像的高性能的曝光头。此外，因为LED芯片和其容纳在由封闭开孔29形成的小室中的引线可以被前面板22保护，所以可以提供高可靠性的曝光头20。

在曝光头20和本例的印刷装置10中，由于使用具有小孔21的前面板22，LED芯片相对于介质1处于裸片状态下，其间没有大的空间(间隙)，从而提供高强度的曝光。结果，也可以提供具有许多沿扫描方向X排列的LED芯片的阵列的曝光头，使得沿扫描方向的点通过使用不同的LED对图像信息同时曝光。然而，因为LED芯片的特性根据各个芯片而不同，需要通过附加的某个功能或电路吸收从各个芯片发出的光的亮度差(光量差)。因而，为了形成高质量的图像，需要使用复杂的昂贵的机构或电路。如果这种机构或电路被装在印刷装置中，装置则变得体积大而成本高，使得难于实现体积小成本低的印刷装置。此外，用于校正光量的电路或机构难于调整，考虑到装配工序所需的劳力和时间，这是增加生产成本的另一个因素。

然而，本例的曝光头20是一种扫描型的曝光头，它能够在沿扫描方向X运动的同时进行曝光，并且能够用从一个LED芯片发出的光对介质内要被印刷的区域内所有的点曝光。即LED31-33被如此设置，使得当曝光头运动进行曝光时，各个LED31-33面向要被印刷的区域中的如何一个点，并向其发光进行曝光。因而，在要被印刷的区域内的每个点可用来自提供在曝光头中的所有的LED31-33的光曝光(显然，每个点不需要被来自所有的LED的全功率的光曝光，但曝光量取决于要印刷的颜色或层次值)。因此，不会发生由于LED芯片的各个偏差而导致的各个点的不均匀的彩色显影或失真等，而是可以提供非常清晰而美丽的图像。此外，使用本例的曝光头20将消除用于吸收LED的各个偏差的机构或电路，借以可以能够提供体积小成本低的印刷装置。

为了在高速下使感光介质显影，需要使用高强度的曝光。然而，强大的光源需要大的电源容量，使得这种曝光头不能和家用或办公用设备例如个人计算机一起使用。本例的曝光头和印刷装置通过取消透镜系统增加曝光强度。此外，本例的曝光头和印刷装置通过使用体积小省功率的半导体光源即LED使得能够以低的电功率消耗在相当高的速度下形成高质量的图像。此外，因为曝光头在运动的同时对介质曝光，所以在这种曝光头中同时导通的LED的数量比沿扫描方向按阵列排列的LED的曝光头中的少。在这方面，本例的曝光头还减少了电功率消耗。

LED是成本低可靠性高的光源，但是不能发出像半导体激光器那么多的光。此外，绿的和蓝的LED的发光效率比红的低。因此，对于微胶囊介质1中的绿的和蓝的颜色的曝光向来主要考虑使用半导体激光器。然而，近来研制了高亮度的LED例如GaN(蓝LED)和GaP(绿LED)。此外，本例具有一种结构，如图6所示，其中在LED板30中设置有一个颜色的多个LED31-33，使得由多个LED构成用于每个颜色的半导体光源组。即在本例中，一个点可以用来自用于每种颜色(每种基色)的多个LED的光照射。因此，即使在一个LED不足以提供一种颜色所需的光量的情况下，使用本例的曝光头20可以能够提供足够的光强用于使微胶囊介质1曝光。

此外，在本例的曝光头20中，介质1被设置为在裸片状态下非常接近介质1的LED发出的光曝光，使得来自每个LED的光量足够用于曝光。即使在一个LED不能提供所需的足够的光量的情况下，多个LED可以提供所需的光量。用这种结构，可以提供用于每种颜色曝光的能量(光量)的裕度，使得曝光能量的合适控制成为可能。这在多层次印刷中是有利的。此外，因为曝光能量对每个颜色可以单独控制，本例的曝光头20将实现具有好的彩色平衡和彩色失真小的高质量印刷，即使在介质上涂有具有不同曝光特性的不同颜色的感光材料的情况下。某些介质的感光特性依许多因素而改变。即使在这种介质上印刷，本例的曝光头20也能调整彩色平衡而不影响其它颜色的曝光特性，因为在曝光量(能量)中留有裕度。

还可以提供静止型的曝光头，其中具有沿扫描方向设置的许多LED的阵列，用于同时曝光多个点，如上所述。然而，考虑使用多个LED对一种颜色曝光，由于需要大量的LED，曝光头将成为非常大的设备，即使LED被集成制造。因此，减少印刷设备的体积是困难的。此外，使用许多LED使得基本消除LED的各个偏差更加困难，因此需要具有大规模电路和要求花时间进行调整的昂贵的设备。此外，因为许多LED被同时供电，使得电功率消耗增加。

因为本例的曝光头20是可沿扫描方向运动进行曝光的扫描型的，一个点可以用使用少量的LED的多次曝光照射。因而，曝光头的体积可以减少，并使功率消耗变小，并容易消除各个偏差的影响，如上所述。

虽然本例参照具有红绿蓝LED的曝光头用于使用青、深红和黄色作为三种基色的微胶囊介质为例进行了说明，但也可以使用发出青、深红和黄色的波长的光的LED。显然，不仅可以使用LED，而且可以使用半导体激光器，例如平面发光激光器或其它的半导体光源。虽然本例使用不锈钢制成的光屏蔽板，但也可以使用其它金属例如铝或树脂例如塑料制成光屏蔽板。在这种情况下，最好封闭开孔的内壁是境面或具有高反射率的金属表面，以便高效率地把来自半导体光源的光输送到介质上。显然，本发明的曝光头和印刷装置不限于微胶囊介质，而是可用于在其它类型的感光片上形成图像的曝光装置和印刷装置。

如上所述，本发明可以通过使用具有小孔的前面板把从半导体光源例如LED等发出的光会聚在例如微胶囊介质等的感光片上。因此，可以省略体积大成本高的透镜系统。可以提供体积小成本低的曝光头和体积小成本低的印刷装置，它们能够大大地增加曝光强度，并能够形成在感光介质上形成高质量的图像。因为本发明采用可以沿扫描方向运动的扫描型曝光头，所以可以提供体积小成本低曝光头和印刷装置，它们能够在高速下印刷具有好的彩色平衡和小的彩色失真等的高质量的图像，同时使用成本低的半导体光源例如LED等。因而，本发明的曝光头和印刷装置将提供一种彩色印刷装置，它允许容易地在家庭和办公室中和个人计算机一起使用，并且体积小、重量轻，因而便于携带，并消耗功率小，且能够印刷高质量的图像。

本发明提供了一种适用于体积小功率小的印刷装置例如能够使用感光片例如微胶囊介质进行全色印刷的印刷装置的曝光头，以及使用这种曝光头的印刷装置。本发明的曝光头和印刷装置适合于体积小的印刷装置，这种印刷装置可以装在个人计算机本体中，或可被携带，从而和便携计算机例如笔记本计算机，PDA等一起使用。

Claims (16)

1一种曝光头，包括：

光源部分，其中设置有能够利用曝光照射感光片从而在感光片上形成图像的多个半导体光源；

在相应于所述半导体光源的位置具有多个小孔的前表面部分；以及

光屏蔽部分，在相应于所述半导体光源的位置具有多个封闭开孔，所述封闭开孔具有能够使所述半导体光源被容纳在其中的尺寸，

所述前表面部分和所述光屏蔽部分被层叠在所述光源部分上，使得所述前表面部分面向感光片，并且所述光屏蔽部分被设置在所述前表面部分和所述光源部分之间。

2如权利要求1所述的曝光头，其特征在于所述前表面部分具有面向感光片的非反射表面。

3如权利要求1所述的曝光头，其特征在于所述前表面部分具有面向感光片的黑的表面。

4如权利要求1所述的曝光头，其特征在于所述封闭开孔具有反射的内表面。

5如权利要求1所述的曝光头，其特征在于所述光屏蔽部分具有支撑所述曝光头的强度，所述前表面部分和所述光源部分被安装在所述光屏蔽部分上。

6如权利要求1所述的曝光头，其特征在于所述半导体光源是半导体发光元件。

7如权利要求6所述的曝光头，其特征在于所述半导体发光元件是能够发出红绿蓝基色组中的一种颜色或青、深红和黄色的基色组中的一种颜色的光的LED。

8如权利要求1所述的曝光头，其特征在于所述曝光头是相对于感光片沿扫描方向运动从而形成图像的扫描型曝光头，并且

所述半导体光源被如此排列，使得当所述曝光头运动并进行曝光时，所述半导体光源可以利用曝光照射感光片上的同一位置。

9如权利要求1所述的曝光头，其特征在于所述曝光头是相对于感光片沿扫描方向运动从而形成图像的扫描型曝光头，并且

所述光源部分具有能够发出不同颜色的曝光的多个半导体光源组，并且所述多个半导体光源组被如此排列，使得当所述曝光头运动并进行曝光时，所述半导体光源可以利用不同颜色的曝光照射感光片上的同一位置。

10如权利要求9所述的曝光头，其特征在于所述半导体光源组中的至少一个具有多个半导体光源。

11一种印刷装置，包括如权利要求1所述的曝光头，和保持所述光屏蔽部分并且能够使所述曝光头沿感光片的扫描方向运动的曝光头输送装置。

12如权利要求11的印刷装置，其特征在于还包括相对于所述曝光头输送感光片的感光片输送装置。

13如权利要求11的印刷装置，其特征在于所述半导体光源被如此排列，使得当所述曝光头运动并进行曝光时，所述半导体光源可以利用曝光照射感光片上的同一位置。

14如权利要求11的印刷装置，其特征在于所述光源部分具有能够发出不同颜色的曝光的多个半导体光源组，并且所述多个半导体光源组被如此排列，使得当所述曝光头运动并进行曝光时，所述半导体光源可以利用不同颜色的曝光照射感光片上的同一位置。

15如权利要求14的印刷装置，其特征在于所述半导体光源组中的至少一个具有多个半导体光源。

16如权利要求11的印刷装置，其特征在于包括具有旋转体的并且能够通过借助于所述曝光头输送装置在和所述曝光头同步沿扫描方向运动时产生的压力使感光片显影的显影装置。

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