DE69839418T2

DE69839418T2 - Optische druckvorrichtung

Info

Publication number: DE69839418T2
Application number: DE69839418T
Authority: DE
Inventors: Sadao Masubuchi; Sigeru Futakami; Masaaki Matsunaga; Masafumi Yokoyama; Akira Shiota; Shinichi Nonaka; Chikara Aizawa
Original assignee: Citizen Holdings Co Ltd
Current assignee: Citizen Holdings Co Ltd
Priority date: 1997-02-12
Filing date: 1998-02-12
Publication date: 2009-06-04
Anticipated expiration: 2018-02-13
Also published as: US6275247B1; EP0917958A1; WO1998035835A1; JP4071293B2; DE69839418D1; EP0917958B1; EP0917958A4

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Erfindung betrifft eine optische Druckervorrichtung, die für das Erzeugen eines Bildes konstruiert ist, während sich ein Licht von einer Lichtquelle, die Lichtemissionsdioden (hierin nachfolgend LEDs) aufweist, mit Bezugnahme auf ein lichtempfindliches Medium relativ bewegt und das Medium bei einer vorgegebenen Zeitsteuerung bestrahlt, insbesondere eine Konstruktion für eine LED-Anordnung, die in einer zeilenabtastenden optischen Druckervorrichtung eingsetzt wird.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Videodrucker werden für das Drucken von Bildern auf einem lichtempfindlichen Blatt in breitem Umfang eingesetzt, die digital verarbeitet und auf einem Display angezeigt werden. Druckverfahren für Videodrucker umfassen ein thermisches Verfahren, Tintenstrahlverfahren, Laserstrahlabtastverfahren und Flüssigkristallverschlussverfahren. Von diesen Verfahren hat das optische Druckerverfahren, bei dem das Bild durch Belichten eines lichtempfindlichen Mediums mit Licht von einer Lichtquelle bei einer Belichtungszeit, die durch einen Flüssigkristallverschluss gesteuert wird, hergestellt wird, die Aufmerksamkeit aufgrund seiner Eignung für kompakte, leichte Konstruktionen auf sich gezogen. Beispiele für ein derartiges optisches Druckerverfahren nach dem bisherigen Stand der Technik werden in der Offengelegten Japanischen Patentanmeldung 2-287527 und 2-169270 offenbart.
Beispiele nach dem bisherigen Stand der Technik, die vorangehend angeführt werden, werden mit Bezugnahme auf 9 beschrieben. In 9 nimmt ein Gehäuse 11 einen Filmladeabschnitt 12 auf, der eine Filmpackung FP enthält, die eine Vielzahl von Blättern des selbstverarbeitenden Filmes F enthält, wobei ein jedes ein lichtempfindliches Medium ist. Benachbart der Öffnung 13 des Filmladeabschnittes 12 angeordnet befindet sich eine Reihe von Transportrollen 16, die aufweisen: ein Paar Randantriebsrollen 14a und 14b für ein Herausziehen, indem ein vorgegebenes einzelnes Blatt des Filmes F, der belichtet wurde, aus der Filmpackung FP, die im Filmladeabschnitt 12 untergebracht ist, damit ergriffen wird; und ein Paar Glättrollen 15a und 15b für das Entwickeln des belichteten Filmes F.
Ein Belichtungs- und Aufzeichnungsabschnitt 17 für das Erzeugen des Bildes auf dem Film F ist zwischen dem Randantriebsrollenpaar 14a und 14b und dem Glättrollenpaar 15a und 15b angeordnet Der Belichtungs- und Aufzeichnungsabschnitt 17 schließt eine Lichtquelle 18 ein, wie beispielsweise eine Halogenlampe, und ist so konstruiert, dass der Film dem Licht von dieser Lichtquelle 18 durch ein optisches Faserbündel 19, Farbfilter (nicht gezeigt) von drei Farben (RGB), die parallel zur Hilfsabtastrichtung des Bildes angeordnet sind, ein Flüssigkristalllichtventil 20 und eine Gradientenschaltlinsenanordnung 21 ausgesetzt wird.
Eine Polarisationsplatte wird oberhalb und unterhalb und zu den Seiten des Flüssigkristalllichtventils 20 angeordnet, wobei deren Polarisationsrichtung parallel ausgerichtet ist. Ein erstes Glassubstrat wird auf der Innenseite der Polarisationsplatte angeordnet, wobei eine Fläche dieses ersten Glassubstrates durch Vakuumverdampfung mit dünnen Filmen versehen wird, die aus Farbstoffen von drei unterschiedlichen Farben (R, G und B) bestehen, die als Farbfilter (nicht gezeigt) dienen. Die andere Flache wird mit transparenten Elektroden versehen, die längs der Farbfilter (nicht gezeigt) angeordnet sind, d. h., einer Vielzahl von Pixel-Elektroden, die in einer linearen Weise in der Hilfsabtastrichtung angeordnet werden.
Flüssigkristalle, wie beispielsweise verdrehte nematische Flüssigkristalle, werden zwischen den Pixel-Elektroden und einem zweiten Glassubstrat abgedichtet. An der Grenzfläche des zweiten Glassubstrates mit den Flüssigkristallen wird eine gemeinsame Elektrode, die eine transparente Elektrode ist, durch Vakuumverdampfung auf der Seite des zweiten Glassubstrates hergestellt. Die vorangehend erwähnte Polarisationsplatte wird auf der anderen Seite des zweiten Glassubstrates angeordnet; Licht, das durch diese Polarisationsplatte gelangt, wird durch die Gradientenschaltlinsenanordnung 21 für eine Belichtung des Filmes F gelenkt.
Der vorangehend beschriebene bisherige Stand der Technik verwendet jedoch eine Halogenlampe oder eine andere weiße Lichtquelle als die Lichtquelle und erfordert daher die Verwendung von Farbfiltern, um das Licht von der Lichtquelle in drei Farben zu trennen. Das zeigt den Nachteil, dass der Wirkungsgrad der Ausnutzung des Lichtes verringert wird. Ein weiterer Nachteil ist die große Abmessung der Vorrichtung, die sich daraus ergibt, dass die Farbfilter innerhalb der Vorrichtung enthalten sind.
Das US 4757327 offenbart einen computergesteuerten Fotoplotter, der eine Reihe von LEDs einschließt, die auf einem Lichtkopf montiert sind, der parallel zur Filmbreite positioniert ist. Der Lichtkopf bewegt sich parallel zur Filmlänge und wird am Ende eines jeden Durchganges über eine kurze Strecke in Längrichtung weitergeschaltet. Während eines jeden Durchganges werden die LEDs beleuchtet. Um die Beleuchtungsstärke der LEDs auszugleichen, wird der Ausgang einer jeden LED gemessen und mit einem Standardwert verglichen.
Das JP 8201930 offenbart eine Belichtungsvorrichtung, die angeordnet ist, um die Belichtung eines Objektes ohne ein Abtasten bei Verwendung von polarisiertem Licht durchzuführen. Bei dieser Anordnung ist die Linse von der gleichen Abmessung wie das lichtempfindliche Material.
Das JP 8001998 offenbart einen LED-Druckkopf für eine optische Schreibvorrichtung. Die LED-Druckköpfe, die in diesem Dokument offenbart werden, weisen eine Schutzschicht aus nicht transparentem Harz auf.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine optische Druckervorrichtung bereitzustellen, die frei von den Nachteilen der optischen Druckervorrichtung nach dem bisherigen Stand der Technik ist, die infolge der Tatsache kompakt ist, dass sie nicht Farbfilter erfordert, und die einen hohen Wirkungsgrad der Ausnutzung des Lichtes gewährt.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine optische Druckervorrichtung bereitzustellen, bei der die LED-Elemente in einer derartigen Weise installiert werden können, dass der Wirkungsgrad der Ausnutzung des dadurch emittierten Lichtes maximiert wird.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Entsprechend der Erfindung wird eine optische Druckervorrichtung bereitgestellt, wie sie im Patentanspruch 1 dargelegt wird. Bevorzugte charakteristische Merkmale der Erfindung werden in den Patentansprüchen 2 bis 16 dargelegt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigen:
1 eine Schnittdarstellung, die die hauptsächlichen Elemente der optischen Druckervorrichtung zeigt, die die vorliegende Erfindung betrifft;
2 eine perspektivische Darstellung der LED-Elemente, die auf einem Trägermaterial in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung montiert sind;
3 eine Abwandlung der in 2 veranschaulichten Ausführung;
4 LED-Elemente, die auf einem Trägermaterial in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung montiert sind, wobei das Licht zu den LED-Elementen mit einem Lichtabfangelement abgefangen wird;
5 eine grafische Darstellung, die die Richtungsbündelung des Lichtes darstellt, das durch die LEDs emittiert wird, die bei der Ausführung verwendet werden;
6 eine zweite Ausführung, bei der das Licht zu den LED-Elementen, die auf einem Trägermaterial in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung montiert sind, mit dem Lichtabfangelement abgefangen wird;
7 eine Abwandlung des Lichtabfangelementes in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung; und
8 die in 1 veranschaulichte Ausführung, bei der mit dem Lichtabfangelement abgefangen wird.
GEEIGNETSTE METHODE ZUR DURCHFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung wird detaillierter durch die folgende Beschreibung mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen veranschaulicht.
1 ist eine perspektivische Darstellung, die die hauptsächlichen Elemente der optischen Druckervorrichtung zeigt, die die vorliegende Erfindung betrifft. 100 ist ein optischer Kopf, der verschiedene Elemente des optischen Systems enthält; er tastet lichtempfindliches Papier 500 in der durch den Pfeil B1 angezeigten Richtung ab. 200 ist ein Kopfpositionsmessmittel, und 300 ist ein Kopfzuführmittel. Als Nächstes wird jetzt die Struktur der Bauteile der optischen Druckervorrichtung dieser Ausführung detailliert beschrieben.
Erstens wird der optische Kopf 100 beschrieben. 110 ist ein LED-Montageträgermaterial für das Montieren der LEDs. Details der Konstruktion des LED-Montageträgermaterials 110 werden mit Bezugnahme auf 2 und 3 beschrieben. Das LED-Montageträgermaterial wird mit roten (R), grünen (G) und blauen (B) LEDs ausgerüstet. Die R-, G- und B-LEDs werden in dieser Reihenfolge angeordnet, wobei sie in der Richtung senkrecht (die B5–B6 Richtung) zur lichtempfindlichen Fläche 510 des lichtempfindlichen Papiers 500 liegen, angeordnet in der angeführten Reihenfolge von der Richtung (B5), entfernter von der Flache 510 des lichtempfindlichen Papiers, zur Richtung (B6), näher dazu.
150 ist ein Parabolspiegel für das Reflektieren des Lichtes, das radial von den LEDs emittiert wird, die auf dem LED-Montageträgermaterial 110 montiert sind, in einer derartigen Weise, dass dieses Licht parallel zur Breite (Richtung B4–B5) des lichtempfindlichen Papiers 500 vorgelegt wird. 160 ist eine Zylinderlinse für das Kondensieren des kollimierten Lichtes ausschließlich in der Richtung senkrecht (Richtung B5–B6) zur Flache 510 des lichtempfindlichen Papiers, das vom Parabolspiegel 150 reflektiert wurde. Der Brennpunkt der Zylinderlinse 160 ist im Wesentlichen auf der Fläche 510 des lichtempfindlichen Papiers angeordnet. 170 ist ein Umlenkspiegel für das Reflektieren des Lichtes in der Richtung senkrecht (Richtung B5–B6) zur Fläche 510 des lichtempfindlichen Papiers, das parallel zur lichtempfindlichen Fläche ist und durch den Parabolspiegel 150 reflektiert wurde, wobei es durch die Zylinderlinse 160 hindurchgeht. 180 ist ein Flüssigkristallverschluss, der 640 Pixel bildet, die sich entlang der Breite (Richtung B3–B4) des lichtempfindlichen Papiers 500 erstrecken, mit einer einzelnen Abtastelektrode und 640 Signalelektroden.
Als Nächstes wird der Kopfpositionsmessmechanismus beschrieben. Der Kopfpositionsmessmechanismus 200 weist Positionssensoren 210 und 220, die aus Fotounterbrechern bestehen, befestigt an einem Substrat 230, und eine Lichtabfangplatte 240 für das Schalten der Fotounterbrecher 210 und 220 auf. Die Lichtabfangplatte 240 wird zusammenhängend mit dem optischen Kopf 100 gebildet. Die Länge der Lichtabfangplatte 240 in der Bewegungsrichtung des optischen Kopfes 100 (Richtung B1–B2) wird äquivalent dem Bewegungshub des optischen Kopfes 100 eingestellt.
Als Nächstes wird das Kopfzuführmittel 300 beschrieben. 310 ist ein Gleichstrommotor. 320 ist ein kodierter Drehgeber, der eine Lamelle 321 und einen Fotounterbrecher 323 aufweist. Die Lamelle 321 weist eine kreisförmige Form auf, und deren Mitte ist an der Rotationswelle des Gleichstrommotors 310 befestigt und dreht sich daher, während sich der Gleichstrommotor 310 dreht. Die Lamelle 321 ist mit einer Vielzahl von Öffnungen 322 versehen, die radial von der Rotationswelle aus in gleichen Intervallen in der Umfangsrichtung angeordnet sind. Der Fotounterbrecher 340 weist ein Lichtemissionselement und ein Fotodetektorelement (nicht gezeigt) auf, die über einen dazwischenliegenden Raum einander entgegengesetzt angeordnet sind. Das Lichtemissionselement emittiert immer Licht während des Betriebes der Vorrichtung, und das Fotodetektorelement empfängt das Licht und erfasst es in der Form eines elektrischen Signals. Die Lamelle 321 ist zwischen dem Lichtemissionselement und dem Fotodetektorelement des Fotounterbrechers 340 angeordnet, so dass, während sich die Lamelle 330 dreht, die Öffnungen 322 gestatten, dass das Licht diskontinuierlich zwischen dem Lichtemissionselement und dem Fotodetektorelement des Fotounterbrechers 340 passiert. Ein impulsgesteuertes elektrisches Signal, das mit diesem diskontinuierlichen Licht synchronisiert ist, wird ausgegeben, wodurch gestattet wird, dass der Rotationswinkel des Gleichstrommotors 310 gemessen wird.
Die Drehung des Gleichstrommotors 310 wird hinsichtlich Drehzahl durch ein Schneckengetriebe 350 und die Zahnräder 361, 362 und 363 verringert und in eine lineare hin- und hergehende Bewegung mittels Laufrollen 371 und 372 und des Drahtes 373 umgewandelt. Um den optischen Kopf 100 in der Abtastrichtung zu bewegen, wird der Draht 373 mittels eines Drahtsicherungselementes 101 gesichert, das aus der Seitenfläche des optischen Kopfes 100 vorsteht. Auf diese Weise kann der optische Kopf 100 mit Genauigkeit mit einer extrem niedrigen Geschwindigkeit mittels des Kopfzuführmechanismus 300 und des Kopfpositionsmessmechanismus 200 bewegt werden.
Der Betrieb der Vorrichtung und das Verfahren, mittels dessen ein Bild auf dem lichtempfindlichen Papier erzeugt wird, wird jetzt beschrieben. Die LED 110 emittiert Licht in einer sequentiellen Weise in der Reihenfolge R, G, B, beginnend oben. Das Licht divergiert in der Richtung der Breite des lichtempfindlichen Papiers 500 (Richtung B3–B4), wobei der Parabolspiegel 150 erreicht wird (wie in der Zeichnung gezeigt wird, werden Bänder von R-, G- und B-Licht vom Parabolspiegel 150 reflektiert). Das Licht, das vom LED-Montageträgermaterial 110 emittiert und in der Richtung der Breite des lichtempfindlichen Papiers 500 divergiert wird, wird durch den Parabolspiegel 150 in Strahlen umgewandelt, die sich parallel zur Breite des lichtempfindlichen Papiers 500 bewegen, wobei es in der Richtung entgegengesetzt dem Einfall reflektiert wird, um die Zylinderlinse 160 zu erreichen.
Die Zylinderlinse 160 kondensiert Licht vom Parabolspiegel 150 nur in der Richtung senkrecht (Richtung B5–B6) zur Fläche 510 des lichtempfindlichen Papiers. Das Licht, das durch die Zylinderlinse 160 kondensiert wird, wird um im Wesentlichen 90° mittels eines flachen Umlenkspiegels 170 abgelenkt und dazu veranlasst, dass es zu einem Licht wird, das sich senkrecht zur lichtempfindlichen Fläche 510 des lichtempfindlichen Papiers 500 bewegt, und schließlich gelangt es durch den Flüssigkristallverschluss 180, um die Belichtung des lichtempfindlichen Papiers 500 zu bewirken.
Das Licht, das auf das lichtempfindliche Papier 500 auftrifft, wird in einer derartigen Weise durch die Zylinderlinse 160 kondensiert, dass ein Bild von vorgegebener Größe auf der lichtempfindlichen Fläche 510 des lichtempfindlichen Papiers 500 erzeugt wird. Das Lichtbild von vorgegebener Größe, das auf der lichtempfindlichen Fläche 510 erzeugt wird, besteht aus R-, G- und B-Licht in der Reihenfolge von der Abtastrichtung (Richtung B1).
Der optische Schreibvorgang findet wie folgt statt. Während veranlasst wird, dass sich der optische Kopf mit einem konstanten Wert der Geschwindigkeit über das lichtempfindliche Papier bewegt, und, wenn die Schreibstartposition durch den Kopfpositionsmessmechanismus 200 erfasst wird, arbeiten die R-LEDs zuerst, um ihr Licht über einen vorgegebenen Zeitintervall zu emittieren, um einen vorgegebenen Bereich des lichtempfindlichen Papiers 500 zu belichten. Als Nächstes emittieren die G-LEDs Licht über einen aquivalenten Zeitintervall, wobei das lichtempfindliche Papier 500 über einem Bereich der gleichen Breite belichtet wird. Gleichermaßen emittieren dann die B-LEDs Licht über einen äquivalenten Zeitintervall, um das lichtempfindliche Papier 500 über einem Bereich der gleichen Breite wie die Belichtungsbreiten von R und G zu belichten. Durch Bewegen des optischen Kopfes mit einem konstanten Wert der Geschwindigkeit über das lichtempfindliche Papier 500, während dieser Vorgang in zyklischer Weise kontinuierlich wiederholt wird, wird jeder vorgegebene Bereich auf der lichtempfindlichen Fläche 510 dem Licht der drei Farben R, G und B ausgesetzt, wodurch ein Farbbild erzeugt wird.
Außerdem werden die Belichtungszeiten für die drei Farben R, G und B unter der Steuerung des Flüssigkristallverschlusses 180 gradationsgesteuert, wodurch es ermöglicht wird, Vollfarbbilder herzustellen. Wenn alle Bilddaten geschrieben wurden und der Positionssensor 210 in seiner abgeschalteten Position ist, wird das Abtasten des optischen Kopfes 100 beendet, und der Kopf wird in die Kopfbereitschaftsstellung zurückgeführt.
Eine detaillierte Beschreibung des Montieren der LEDs auf dem LED-Montageträgermaterial 110 wird jetzt mit Bezugnahme auf 2 und 3 vorgelegt. Die Montagefläche 111 des LED-Montageträgermaterials 110 wird mit insgesamt sechs LEDs ausgerüstet, roten (R) LEDs 120 und 121, grünen (G) LEDs 122 und 123 und blauen (B) LEDs 124 und 125, indem sie symmetrisch in zwei Reihen mit Bezugnahme auf die Achse (B5–B6) angeordnet werden (in 1 werden diese in zwei Reihen in der Richtung der Breite des lichtempfindlichen Papiers 500 angeordnet). In jeder Reihe werden die LEDs in der Reihenfolge R, G, B in der Richtung des Pfeiles B6 montiert.
Jede der LEDs 120 bis 125 weist eine im Wesentlichen rechteckige Form auf, wobei eine der Flächen einer jeden als die lichtemittierende obere Fläche 120a, 121a, 122a, 123a, 124a und 125a dient. Die Elektroden 120b, 121b, 122b, 123b, 124b und 125b werden in den Mitten der jeweiligen lichtemittierenden oberen Flächen angeordnet, während andere Elektroden (nicht gezeigt) auf den entgegengesetzten Flächen entgegengesetzt den lichtemittierenden oberen Flächen bereitgestellt werden. Wenn die vorgegebene Spannung über diesen Reihen der zwei entgegengesetzten Elektroden angelegt wird, emittieren die LEDs 120 bis 125 ihr Licht. Das Licht wird in einer im Wesentlichen radialen Richtung von den jeweiligen lichtemittierenden oberen Flächen 120a bis 125a emittiert.
Das LED-Montageträgermaterial 110 ist in seiner Oberfläche mit einer einzelnen gemeinsamen Elektrode 112 und sechs Signalelektroden 113, 114, 115, 116, 117 und 118 versehen. Für die LEDs 120 bis 125 werden die Elektroden, die entgegengesetzt den Elektroden 120b bis 125b angeordnet sind, mit der gemeinsamen Elektrode 112 mittels eines leitenden Klebstoffes (wie beispielsweise Silberklebstoff) verbunden. Die Elektroden 120b bis 125b werden elektrisch mit den Signalelektroden 113 bis 118 durch Drähte 130 verbunden, die aus Golddraht oder dergleichen bestehen. Wie es früher erwähnt wurde, wird die Spannung angelegt, damit die LEDs in einer derartigen Weise aufleuchten, dass das Druckpapier 500 bei einer vorgegebenen Zeitsteuerung entsprechend den Bilddaten belichtet wird.
Wie es mit Bezugnahme auf 1 bemerkt wird, erzeugt das Licht, das aus den lichtemittierenden oberen Flächen 120a bis 125a der LEDs 120 bis 125 emittiert wird, R-, G- und B-Linien auf der lichtempfindlichen Flache 510 des lichtempfindlichen Papiers 500. Es ist für jede der R-, G- und B-Linien wichtig, dass sie eine gleichmäßige Lichtmenge über ihren gesamten Bereich aufweisen. In der in 2 veranschaulichten LED-Anordnung werden die LEDs symmetrisch um die Achse (B5–B6) angeordnet, wobei die Richtung der Drähte, die die LEDs mit dem Trägermaterial verbinden, ebenso symmetrisch um die Achse (B5–B6) verläuft. Dementsprechend ist die LED-Lichtemission symmetrisch um die Achse (B5–B6), und die R-, G- und B-Linien zeigen im Wesentlichen gleiche Lichtmengen über ihre Ausdehnung in Längsrichtung, d. h., über die Breite des lichtempfindlichen Papiers 500.
3 veranschaulicht ein alternatives Beispiel der Montageanordnung der LEDs 120 bis 125 auf dem LED-Montageträgermaterial 110. Die Signalelektroden 112 bis 117 werden in vier Richtungen auf dem Trägermaterial montiert, und die Drähte 130 davon werden mit dem Trägermaterial verbunden. Wie in 2 ist die Anordnung jedoch um die Achse (B5–B6) herum symmetrisch, so dass die gleiche Wirkung wie bei der in 2 veranschaulichten Ausführung erhalten wird.
Eine weitere Ausführung für die LED-Montage, die die vorliegende Erfindung betrifft, wird in 4 veranschaulicht. 4(a) ist eine Draufsicht der montierten LED-Elemente, 4(b) ist eine Seitenansicht der 4(a) in der Richtung des Pfeiles A, und 4(c) ist eine Seitenansicht der 4(a) in der Richtung des Pfeiles B. In 4 werden eine im Wesentlichen rote (R) LED 12r, eine im Wesentlichen grüne (G) LED 12g und eine im Wesentlichen blaue (B) LED 12b in vorgegebenen Intervallen auf dem LED-Montageträgermaterial 110 angeordnet. Eine jede der LEDs 12r, 12g und 12b weist eine im Wesentlichen rechteckige Form auf, wobei eine Fläche davon die hauptsächliche lichtemittierende obere Flache bildet, nämlich 12ra, 12ga oder 12ba. Elektroden 12r1, 12g1 und 12b1 sind in den Mitten der jeweiligen lichtemittierenden oberen Flächen 12ra, 12ga und 12ba vorhanden, und andere Elektroden (nicht gezeigt) werden auf den entgegengesetzten Flächen entgegengesetzt diesen lichtemittierenden oberen Flächen bereitgestellt.
Die Oberfläche des LED-Montageträgermaterials 110 ist mit einer einzelnen gemeinsamen Elektrode 13 und drei Signalelektroden 14r, 14g und 14b versehen. Für die LEDs 12r, 12g und 12b werden die Elektroden (nicht gezeigt), die auf der entgegengesetzten Seite der lichtemittierenden oberen Flächen angeordnet sind, bei Verwendung eines leitenden Klebstoffes an der gemeinsamen Elektrode 13 gesichert. Die Elektroden 12r1, 12g1 und 12b1 auf den hauptsächlichen lichtemittierenden oberen Flächen werden durch Leitungsdrähte 15, die aus Golddraht oder dergleichen bestehen, mit den jeweiligen Signalelektroden 14r, 14g und 14b elektrisch verbunden. Ein Lichtabfangfüllmaterial 16, das aus einem schwarzen oder anderen lichtabfangenden Harz besteht, wird über dem Trägermaterial 11 so aufgebracht, dass die Seitenflächen 12rb, 12gb und 12bb bedeckt werden, die benachbart den hauptsächlichen lichtemittierenden oberen Flächen der LEDs 12r, 12g und 12b angeordnet sind. Bei diesem Beispiel kann die Aufbringung des Lichtabfangfüllmaterials 16 entweder durch Beschichten oder Tauchen des Trägermaterials mit den Leitungsdrähten 15, die vollständig damit verbunden sind, mit oder in dem Lichtabfangfüllmaterial 16 zustande gebracht werden. In der Praxis bevorzugt man, dass das Lichtabfangfüllmaterial 16 ein duroplastisches Harz im Sinne der Herstellung ist.
Wenn eine vorgegebene Spannung an den drei Elektroden, die entgegengesetzt den LEDs 12r, 12g und 12b angeordnet sind, von einer Lichtquellentreiberschaltung (nicht gezeigt) durch die gemeinsame Elektrode 13 und die Signalelektroden 14r, 14g und 14b angelegt wird, emittieren die lichtemittierenden oberen Flächen 12ra, 12ga und 12ba und die Seitenflächen 12rb, 12gb und 12bb entweder einzeln oder mehr als einmal zum gleichen Zeitpunkt das Licht.
5 ist eine grafische Darstellung, die die Richtungsbündelung des tatsächlichen Lichtes von der roten LED 12r bei diesem Beispiel zeigt. Wie in 5 gezeigt wird, wird bei dieser Ausführung die Seitenflache 12rb der LED 12r durch gepacktes Lichtabfangfüllmaterial 16 abgeschirmt, um zu verhindern, dass das Licht von der Seitenfläche 12rb emittiert wird, so dass das Licht radial zur Außenseite von der hauptsächlichen lichtemittierenden oberen Fläche 12ra emittiert wird, wodurch die Richtungsbündelung der Lichtemission durch die LED 12r verbessert und die Komponenten von unterhalb der lichtemittierenden oberen Fläche eliminiert werden. Im Ergebnis dessen besteht das emittierte Licht im Wesentlichen aus nur dem primären Licht (s1), wie in 1(b) gezeigt wird, und die Emission des vorangehend erwähnten sekundären Lichtes (s2) wird mit Ausnahme eines bestimmten Grades der Reflexion von den Leitungsdrähten 15 im Wesentlichen verhindert. Das betrifft ebenfalls die anderen LEDs 12g und 12b.
Bei der in 4 gezeigten Anordnung der LEDs 12r, 12g und 12b, wenn die vertikalen Abstände vom Montageträgermaterial 110 zu den lichtemittierenden oberen Flächen 12ra, 12ga und 12ba einer jeden der LEDs identisch oder im Wesentlichen identisch sind, kann vollständig verhindert werden, dass das von jeder lichtemittierenden oberen Fläche abgestrahlte Licht durch die andere LED oder das in unmittelbarer Nähe dazu angeordnete Füllmaterial 16 reflektiert wird, wodurch die Emission des sekundären Lichtes mit Ausnahme eines bestimmten Grades der Reflexion von den Leitungsdrähten 15 abgefangen wird, wie in 4(c) gezeigt wird. Da die Leitungsdrähte 15 dünn sind, ist die Menge des durch Reflexion davon erzeugten sekundären Lichtes beträchtlich klein, verglichen mit der Menge des primären Lichtes, das von den hauptsächlichen lichtemittierenden oberen Flächen emittiert wird.
Eine Abwandlung der mit Bezugnahme auf 4 diskutierten Ausführung wird jetzt beschrieben. 6(a) ist eine Draufsicht der montierten LED-Elemente, 6(b) ist eine Seitenansicht der 6(a) in der Richtung des Pfeiles A, und 6(c) ist eine Seitenansicht der 6(a) in der Richtung des Pfeiles B. In 6 sind die Konfiguration des LED-Montageträgermaterials 110, die LEDs 12r, 12g und 12b, die gemeinsame Elektrode 13, die Signalelektroden 14 und die Leitungsdrähte 15 identisch mit jenen der in 4 veranschaulichten Ausführung. Wie in 6 gezeigt wird, wird ein Lichtabfangfüllmaterial 16, das im Wesentlichen aus einem rechteckigen parallelepipedalen schwarzen oder anderen lichtabfangenden Harz besteht, gepackt, um so die Seitenflächen 12rb, 12gb und 12bb abzudecken, die den lichtemittierenden oberen Flächen benachbart angeordnet sind. Ein lichtdurchlässiges Harz 17 wird so ausgebildet, dass es sich in die lichtemittierenden oberen Flächen 12ra, 12ga und 12ba und das gepackte Lichtabfangfüllmaterial 16 einfüllt und diese bedeckt. Dieses Lichtabfangfüllmaterial 16 und lichtdurchlässige Harz 17 können durch sequentielles Einspritzen von verflüssigtem Material des Lichtabfangfüllmaterials 16 und des lichtdurchlässigen Harzes 17 in eine Form nach Abschluss der Verbindung der Leitungsdrähte 15 gebildet werden.
Bei diesem Beispiel werden die lichtemittierenden oberen Flächen 12ra, 12ga und 12ba der LED und die Drähte 15 durch ein lichtdurchlässiges Harz 17 geschützt, wodurch eine Beschädigung an diesen Elementen verhindert wird, wenn die Baugruppe in einer optischen Vorrichtung installiert oder anderweitig einer Handhabung unterworfen wird. Die Lichtquelle in diesem Beispiel gleicht der Lichtquelle, die bei der in 4 veranschaulichten Ausführung verwendet wird, in Form der Vorteile hinsichtlich der Leistung aus den gleichen Gründen.
Bei einer weiteren Abwandlung dieser Ausführung können irgendwelche zwei der LEDs 12r, 12g und 12b aus der in 4 oder in 6 veranschaulichten Konstruktion weggelassen werden, wobei nur eine LED zurückbleibt und nur eine Signalelektrode 14 verwendet wird. Dieses Beispiel ist für eine Verwendung als Lichtquelle in einer optischen Vorrichtung für das Liefern von monochromen Daten geeignet.
Eine noch weitere Abwandlung dieser Ausführung wird mit Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 7 ist eine perspektivische Darstellung, die die Verwendung eines Abdeckelementes 18 als das Seitenlichtabfangmittel veranschaulicht, ein Ersatz für das Lichtabfangfüllmaterial 16, das in den in 4 und 6 veranschaulichten Ausführungen verwendet wird. Das Abdeckelement 18 ist eine unabhängig ausgebildete Vollmaske eines Lichtabfangisoliermaterials, die schwarz oder dergleichen gefärbt ist. Das Abdeckelement 18 nimmt die Form einer im Wesentlichen rechteckigen parallelepipedalen Platte mit einer Dicke an, die im Wesentlichen der Höhe der LEDs äquivalent ist, aus Gummi, einem Harz oder dergleichen besteht und durch Formen oder dergleichen mit Durchgangslöchern 18b versehen ist, die für das Aufnehmen der LEDs ausgebildet sind. Das Abdeckelement 18 kann das in 4 und 6 veranschaulichte Lichtabfangfüllmaterial 16 ersetzen. Um das Installationsverfahren für das Abdeckelement 18 zu beschreiben, wird ein leitender Klebstoff (oder, wenn erforderlich, ein Klebstoff für das Befestigen der Maske) auf die gemeinsame Elektrode 13 aufgebracht, wie in 4 oder 6 veranschaulicht wird, das Abdeckelement 18 wird über der gemeinsamen Elektrode 13 angeordnet, wobei die LEDs 12r, 12g und 12b in die Durchgangslöcher 18b eingepasst werden, und die Elektroden, die auf den Flächen entgegengesetzt den lichtemittierenden oberen Flächen vorhanden sind, werden an der gemeinsamen Elektrode 13 mittels des leitenden Klebstoffes gesichert.
Die Elektroden 12r1, 12g1 und 12b1 der lichtemittierenden oberen Flachen werden danach mit den jeweiligen Signalelektroden 14r, 14g und 14b mittels Leitungsdrähten 15, wie beispielsweise Golddrähten oder dergleichen, elektrisch verbunden. Außerdem, wenn es erforderlich ist, wird ein lichtdurchlässiges Harz 17 mittels des Füllverfahrens aufgebracht, um die lichtemittierenden oberen Flächen 12ra, 12ga und 12ba, das Abdeckelement 18 und die Drähte 15 abzudecken. Im Fall der Lichtquelle 1 dieses Beispiels werden die Seitenflächen der LEDs durch das Abdeckelement 18 geschützt, wodurch Vorteile hinsichtlich der Leistung gleich jenen der Lichtquelle, die in der in 4 veranschaulichten Ausführung verwendet wird, aus den gleichen Gründen gebracht werden. Beim Montieren wird das Abdeckelement 18 ebenfalls für das Positionieren der LEDs eingesetzt, wodurch der Montagevorgang erleichtert und die Positionsgenauigkeit verbessert werden.
Eine noch weitere bevorzugte Ausführung der vorliegenden Erfindung wird jetzt mit Bezugnahme auf 8 beschrieben. 8(a) ist eine Draufsicht der montierten LED-Elemente, 8(b) ist eine Seitenansicht der 8(a) in der Richtung des Pfeiles A, und 8(c) ist eine Seitenansicht der 8(a) in der Richtung des Pfeiles B. Wie in 8 gezeigt wird, ist das LED-Montageträgermaterial 110 mit insgesamt sechs LEDs versehen, den LEDs 121r und 122r des R, den LEDs von 121g und 122g des G und den LEDs 121b und 122b des B, angeordnet in zwei Reihen symmetrisch mit Bezugnahme auf die Achse, die durch B5–B6 verkörpert wird. Innerhalb einer jeden Reihe sind die LEDs in der Reihenfolge von R, G und B in der Richtung B6 angeordnet.
Die LEDs sind im Wesentlichen rechteckige Parallepipede, die in der Form jenen der in 4 veranschaulichten LEDs gleich sind, und sie sind mit lichtemittierenden oberen Flächen 121ra, 122ra, 121ga, 122ga, 121ba und 122ba und mit den Seitenflächen 121rb, 122rb, 121gb, 122gb, 121bb und 122bb versehen. Elektroden 81r, 82r, 81g, 82g, 81b und 82b sind in den Mitten der jeweiligen lichtemittierenden oberen Flächen vorhanden. Weitere Elektroden (nicht gezeigt) werden auf den entgegengesetzten Flächen entgegengesetzt den lichtemittierenden oberen Flächen bereitgestellt.
Die Oberfläche des Montageträgermaterials 110 ist mit einer gemeinsamen Elektrode 130 und sechs Signalelektroden 141r, 142r, 141g, 142g, 141b und 142b versehen. Bei den LEDs 121r, 122r, 121g, 122g, 121b und 122b werden ihre jeweiligen Elektroden, die entgegengesetzt den Elektroden 81r, 82r, 81g, 82g, 81b und 82b angeordnet sind, die auf den lichtemittierenden oberen Flächen vorhanden sind, an der gemeinsamen Elektrode 30 bei Verwendung eines leitenden Klebstoffes gesichert. Die Elektroden 81r, 82r, 81g, 82g, 81b und 82b werden mit den Signalelektroden 141r, 142r, 141g, 142g, 141b und 142b mittels Leitungsdrähten 15, wie beispielsweise der Golddrähte oder dergleichen, elektrisch verbunden. Wie bei der in 2 veranschaulichten Ausführung wird ein Lichtabfangfüllmaterial 16 aus einem Lichtabfangharz, das schwarz gefärbt ist oder eine andere Farbe aufweist, über dem Trägermaterial 110 aufgebracht, um die Seitenflächen 121rb bis 121bb der LED abzudecken, und es wird ein lichtdurchlässiges Harz 17 aufgebracht, um die lichtemittierenden oberen Flächen 121ra bis 122ba und das gepackte Lichtabfangfüllmaterial 16 abzudecken. Die Leitungsdrähte 15 werden ebenfalls durch das Lichtabfangfüllmaterial 16 und das lichtdurchlässige Harz 17 abgedeckt und geschützt.
Wie in 8 gezeigt wird, sind bei dieser Ausführung die LEDs 121r bis 122b und die Drähte 15 in einer im Wesentlichen symmetrischen Weise um die Achse angeordnet, die durch B5–B6 verkörpert wird. Wenn eine vorgegebene Spannung über die zwei entgegengesetzten Elektroden einer LED angelegt wird, emittiert die LED ein Licht. Auf einem grundlegenden Prinzip gleich dem der in 2 veranschaulichten Ausführung wird primäres Licht nur von den lichtemittierenden oberen Flächen 121ra bis 122ba der LEDs im Fall der Lichtquelle 1 dieser Ausführung emittiert, und es wird kein sekundäres Licht mit Ausnahme dessen emittiert, das sich aus der Reflexion durch die Leitungsdrähte 15 ergibt.

Claims

Optische Druckervorrichtung, die aufweist: eine Lichtquelle (110) für das Emittieren von Licht für das Belichten eines lichtempfindlichen Mediums (500); und einen optischen Kopf (100) für das Erzeugen eines Bildes auf dem lichtempfindlichen Medium (500) durch Belichten des Mediums mit Licht von einer Lichtquelle (110) bei einer vorgegebenen Zeitsteuerung, während eine relative Bewegung mit Bezugnahme auf das lichtempfindliche Medium (500) erfolgt, wobei die Lichtquelle (110) aus Lichtemissionsdioden (LEDs) besteht, die Licht in einer Vielzahl von Farben emittieren; wobei der optische Kopf (100) mit einem optischen System für das Emittieren von Licht von den LEDs zum lichtempfindlichen Medium (500) in der Form eines Streifens, um Farbstreifen von unterschiedlichen Farben auf dem lichtempfindlichen Medium zu bilden, und einem optischen Verschluss (180) für das Steuern der Belichtungszeit für das Licht von den LEDs versehen ist; und wobei die Vorrichtung so ausgebildet ist, dass, während der optische Kopf (100) und das lichtempfindliche Medium (500) relativ zueinander mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit bewegt werden, das Licht von den LEDs aufeinanderfolgend und periodisch durch den optischen Verschluss über eine vorgegebene Zeit und in einem vorgegebenen Bereich freigegeben wird, wobei die LEDs, die einen jeden Farbstreifen bilden, symmetrisch mit Bezugnahme auf den Mittelpunkt in der Richtung der Länge des Farbstreifens angeordnet sind, so dass die Lichtmenge in jedem der Farbstreifen, die auf das lichtempfindliche Medium längs dessen Richtung in der Breite freigegeben wird, im Wesentlichen gleichmäßig entlang der Richtung der Länge eines jeden Farbstreifens ist.
Optische Druckervorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Lichtquelle zwei LEDs der gleichen Farbe aufweist, die symmetrisch mit Bezugnahme auf den Mittelpunkt in der Richtung der Länge eines Farbstreifens angeordnet sind.
Optische Druckervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Lichtquelle (110) LED-Paare aufweist, wobei jedes Paar zwei LEDs der gleichen Farbe aufweist, die so angeordnet sind, dass ein bestimmter Intervall dazwischen verbleibt, und symmetrisch mit Bezugnahme auf den Mittelpunkt in der Richtung der Länge des Farbstreifens.
Optische Druckervorrichtung nach Anspruch 3, bei der die Lichtquelle (110) drei LED-Paare aufweist.
Optische Druckervorrichtung nach Anspruch 4, bei der die drei LED-Paare farbig sind, wobei ein Paar im Wesentlichen eine rote Farbe, ein Paar im Wesentlichen eine grüne Farbe und das dritte Paar im Wesentlichen eine blaue Farbe aufweist.
Optische Druckervorrichtung nach Anspruch 4, bei der die drei LED-Paare in Reihen im Wesentlichen senkrecht zum seitlichen Maß der Streifen und der Abtastrichtung angeordnet sind.
Optische Druckervorrichtung nach Anspruch 3, die außerdem Stromzuführungsleitungsdrähte (15) für das elektrische Anschließen der LEDs aufweist, wobei die Richtungen der Stromzuführungsleitungsdrähte (15) von den oberen Flachen der LEDs symmetrisch mit Bezugnahme auf den Mittelpunkt in der Richtung der Länge des Farbstreifens angeordnet sind.
Optische Druckervorrichtung nach Anspruch 5, die außerdem Stromzuführungsleitungsdrähte (15) für das elektrische Anschließen der LEDs aufweist, wobei für die Stromzuführungsleitungsdrähte (15) von den oberen Flächen der LEDs der drei LED-Paare die Drähte (15) in der seitlichen Richtung für die mittleren LED-Paare in einer Aufwärtsrichtung für das LED-Paar, das am oberen Ende angeordnet ist, und in einer Abwärtsrichtung für das LED-Paar geführt werden, das am unteren Ende angeordnet ist.
Optische Druckervorrichtung nach Anspruch 7, bei der die LEDs elektrisch mit einer einzelnen gemeinsamen Elektrode (13), die im Wesentlichen in der Mitte des Montageträgermaterials (11) vorhanden ist, und mit Signalelektroden verbunden werden, die in einer Anzahl der Anzahl der LEDs entsprechen, die um deren Umfang angeordnet sind.
Optische Druckervorrichtung nach Anspruch 1, bei der die LEDs auf einem Montageträgermaterial (11) montiert sind und ein Seitenlichtabfangmittel (16) für das Abfangen des Lichtes bereitgestellt wird, das von den Seitenflächen der LEDs emittiert wird.
Optische Druckervorrichtung nach Anspruch 10, bei der das Seitenlichtabfangmittel (16) ein lichtabfangendes Harz ist, das aufgebracht wird, um die Seitenflächen der LEDs zu bedecken.
Optische Druckervorrichtung nach Anspruch 11, bei der das lichtabfangende Harz ein duroplastisches Harz aufweist.
Optische Druckervorrichtung nach Anspruch 9, bei der die Seiten der LEDs mit einem lichtabfangenden Harz (16) bedeckt sind, während die lichtemittierenden oberen Flächen davon mit einem lichtdurchlässigen Harz (17) bedeckt sind.
Optische Druckervorrichtung nach Anspruch 10, bei der die Höhen einer Vielzahl von LEDs vom Trägermaterial (11) zu deren lichtemittierenden oberen Flächen im Wesentlichen gleich sind.
Optische Druckervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der das optische System aufweist: einen Parabolspiegel (150) für das Reflektieren des radialen Lichtes von den LEDs als paralleles Licht in der Richtung der Linie; eine Zylinderlinse (160) für das Kondensieren des Lichtes, das vom Parabolspiegel (150) kommt, nur in der senkrechten Richtung mit Bezugnahme auf den Streifen; und einen Umlenkspiegel für das Verändern der Richtung des Lichtes, das von der Zylinderlinse (160) kommt, und bei der der optische Verschluss ein Flüssigkristallverschluss (180) ist, der zwischen dem Umlenkspiegel und dem lichtempfindlichen Medium (500) für das Abfangen oder Durchlassen des Lichtes, das in Streifenform kondensiert wird, mit Bezugnahme auf das lichtempfindliche Medium (500) angeordnet ist.
Optische Druckervorrichtung nach Anspruch 5, bei der das Licht von den drei LED-Paaren periodisch und aufeinanderfolgend für eine Belichtung auf dem lichtempfindlichen Medium (500) aktiviert wird.