【発明の詳細な説明】
高い開口数のレンズと光ファイバとを用いた画像形成装置
【技術分野】
本発明は−またはそれ以上の光ファイバーから発せられる光が、高い開口数を有
するレンズからの発光に対して感受性を示す部材上に画像を形成する画像形成装
置に関する。特に画像を形成するための受像体に選択的に転写し染色するように
、熱エネルギーを与えるための発光ダイオードを適用したサーマルプリンタ（こ
れに限定されるものではない）に使用できるものである。
【背景の技術】
アメリカ特許出願番号第０７／４５１６５５号および０７／４５１６５６号（い
ずれも１９８９年１２月１８日出願）の中で、ハーフトーン能力を備える直接カ
ラーブルーファーとして用いるために適合されるサーマルプリンタが公表されて
いる。このプリンタは、ドナー要素が十分な熱エネルギーに応答して受像体部分
に染料を写す熱的印刷媒体上に画像を形成する。このものは複数のダイオードレ
ーザを含み、このダイオードレーザは情報信号に一致して媒体の選択された範囲
にエネルギーを供給するように個々に調整できる。このプリンタはプリントヘッ
ドを含み、このプリントヘッドはダイオードレーザと組になっている複数の光フ
ァイバを有するファイバの光学的アレイの一端を含む。熱的印刷媒体は回転可能
なドラムに支持され、ファイバの光学的アレイとともにプリントヘッドがドラム
に対して相対的に移動できる。光ファイバによりダイオードレーザからドナー要
素へ移送された光が、ドナー要素で熱エネルギーに変換されるとき、染料は昇華
して受像体媒体に写される。
国際出願ＵＳ９２１０１９３３ （１９９２年３月１１日出願）では、先願から
のカラーブルーファーの高品質板が記載されており、このものは普遍的な能力が
あり、１インチ当たり１８００ドツトの割合で正確に絵画素が描け、一般のノ＼
−フトーンブルーフより高い１インチ当たり１５０本以上の解像度を有する。各
ドツトあるいは小さな絵画素は、原本とブルーフとの間の視覚的差異を避けるた
めに規定される０ １密度単位より高い密度の許容がある。
書込光線は、それらのレーザーダイオードから光ファイバによりプリントヘッド
の装置へ送られる。光ファイバの端部は、高い開口数のレンズでドナー媒体上に
画像を描（。
【発明の概要］
公表された装置の較正システムの設計において、検出器が移動するドラム表面の
外側に設けられる。プリントヘッドはこの検出器とともに並んで位置するように
して移動できる。各レーザーダイオードは個々に発光し、検出器がこのレーザー
ダイオードからの光を検知して、適宜の論理、制御回路ユニットへその情報が送
られる。その後、論理、制御回路ユニットでは、この情報に応じて各レーザーダ
イオードへの駆動電流を調節する。このシステムでプリントヘッドは、定期的な
較正を受ける。高い画像品質を得るための最も重要なことは、各ファイ／く端子
からの出力が正確にバランスされていることである。
光ファイバにレーザーダイオードを接続する手法の中で、多くの機構が印刷部に
おいて最大強さの光が得られるように試みられた。例えば（１０−ｓｔｒｉｐｅ
ｇａｉｎ ｇｕｉｄｅｄ）レーザーダイオードは、おさげ髪型のテーバ状のフ
ァイバを用いた光ファイバに組み合わせられる。そのようなレーザーダイオード
は１０ストライブ型の種類により大きな開口数を有する。このファイバはステッ
プインデノクスタイブである。ダイオードから大きな光量を得るためには、開口
数０４０のものが使われた。レンズは、極端に高いほぼ０．２５の開口数を受容
するものが使われた。
この組み合わせでプリントヘッドは、較正で測定されたときに、出力量において
５％の変動を有することがわかった。この出力量での変動は、ファイ／くの動き
、ダイオード電流及び温度に対する感受性によると信じられる。出力量の変動が
、もし較正中に生じれば、較正での変動はプリントヘッドのノくランスに影響す
るから、最終的には画像に大きく影響を及ぼす。
本発明の目的は、特に較正中に、そのようなプリントへ・ノドで出力量の変動を
減らすことにある。この目的と池の目的は、レンズの開口数よりも実質的に大き
くない開口数を有する光ファイバを選択することにより、少なくともプリンタの
較正の間に達成される。
このような構成は、ファイバから出る光が種々の態様と進路を経て供給されるこ
とによる変動を減らすことに効果的である。ファイバが動かされるとき、種々の
態様において各々光量が変わる。これはファイバが異なる方向に曲げられるとき
に、光が通る経路中での変化に起因する。光がファイバ中を通ったり、その芯と
被覆材との間の面で反射しながら進行するとき、ファイバを通って伝えられる可
能性がある異なる伝送態様中に変化を生じるかもしれない。もしファイバの開口
数がレンズの受容開口数よりも実質的に大きくない開口数であるときは、ファイ
バからの出力の事実上すべては検出器及びその手段において、レンズを通過して
強密度の光を付与する。最初に述べたこの対比は、ファイバの開口数が実質的に
レンズのそれより高いということに近づく。この後の例では、ファイバを通って
うまく得られる発光の量は、レンズにより通過されない。い（らかの発光がファ
イバの動きや他の外因によりその態様を変化させるため、検出器での実際の強さ
はより可変的である。
好ましい具体例によれば、５型のレーザーダイオードが、開口数０．２９のファ
イバとともに使用される。これは開口数０，２５のレンズと組合わされる。一部
には５型タイプのダイオードが低い開口数であるため、このシステムは強さの変
化がより小さくなることは勿論、１０型ダイオードと開口数０．４０のファイバ
とを組み合わせる場合より更に効果的にもなる。
装置の好ましい形態として、ファイバとレンズとが類似する開口数で書込と較正
との両方が行われた。しかし選択的な具体例として、レンズはその絞りを変える
ために、絞りまたは池の手段を含む。較正は、その最大開口数のレンズと、それ
より実質的に大きくない開口数のファイバとでなされる。しかじ書込は、レンズ
の絞りを絞った状態でなされる。これによりいくらかの強さの変化と同様に印刷
に対して視覚的なノイズを付加するであろう。しかしながら視覚的なノイズはラ
ンダムであり、画像とプリンタ加工物を克服するために書込で使われることがで
きる。
【図面の簡単な説明］
図１は、隋れた部分を明らかにするためにその一部を切断した本発明の画像形成
装置の透視図である。
図２は、図１の２−２線に沿って切断した書込へノドとレンズアッセンブリとの
断面図である。
図３は、プリントへノドの背面図である。
図４は、光ファイバの支持基材の平面図である。
図５は、ドラム、較正検出器及びプリントヘッドの部分の関係を示す透視概略図
である。
図６は、レンズと光ファイバとの相互の開口数を示す側面図である。
【発明を実施するベストモード】
図１に関して、フレーム部１４の中に軸１５を中心に回転するように取り付けら
れるドラム部１２を含むサーマルプリンタ１０がある。このドラム部１２は、ド
ナー中の染料を過熱する結果、染料がドナー要素から受像体要素へ昇華すること
により転写されるタイプの熱的印刷媒体（図示せず）を支持するように適合され
る。ドナー要素と受像体要素とは、相対的に親密に接触して重なり、ドラム内部
からこの重なった部分に適用される真空等の手段により、ドラム部の周囲の表面
に保持される。プリンタ１０に用いる熱的印刷媒体は、例えばアメリカ特許第４
７７２５８２号に公表された媒体があり、この媒体は露出光源の波長で強く吸収
する材料を有するドナーノートを含む。ドナー要素が照らされるとき、この吸収
物質は光エネルギーを熱エネルギーに変え、ごく近隣の染料に熱を移す。それに
より受像体要素に転写されるため、染料をその昇華温度まで加熱する。吸収物質
は染料の下の層に存在するか、あるいは染料との混合物となっており、８００ｎ
ｍ〜ｓｓｏｎｍの範囲の波長の光に強く吸収される。受像体要素の好ましい具体
例は、１９９１年１０月３０日に出願された欧州特許出願Ｎｏ、９１１１８５１
４８において公表されたものが本発明で用いる二とができる。その中において受
像体要素は、受像体要素への染料転写の能率を改良する反射１を組み入れること
を明らかにした。
光源はドラム部に対して移動でき、ドナー要素に対して化学作用のある光線を向
けるように配置されるっ光源は原像の形と色とを代表する電気信号により個）７
に調節できる複数のレーサーダイオードを含むことが望ましく、これにより各染
料は受像体要素内において２・要とされる領域内のみて揮発させられるように加
熱され、原対象物の色を復元するようになっている。好ましい具体例ではレーザ
ーダイオードは、（図５に概略的に示すように）ドラム部１２と離れてフレーム
１４の据え付は位置（図１）に取り付けられ、それによりドラム部と隣接する可
動書込ヘッド２０へ延び、そこへ光を送る各光ファイバの入力端に、各々で生じ
た光を向ける。各レーザーダイオードは、８００ｎｍ〜８８０ｎｍの範囲の波長
、王として８３０ｎｍの波長を有する第一の光線を生じるように選択される。
書込ヘッド２０は、ドラム部１２に隣接して可動状態で支持され、バー２２゜２
４にスライド自在に支承される移動転送部２１に取り付けられる。このバー２２
．２４は、それら端部の取り付は部位の間において撓むことがない程度に十分に
剛性で、またドラム部の軸に極力正確に平行に配置される。上部バー２２は、ド
ラムの軸に書込ヘッドの軸を垂直にした状態で、ドラムの軸上に正確に書込ヘッ
ドを位！させるように配置される。上部バー２２はドラム部の軸に対して垂直及
び水平方向において並進器を位置決めする。画像を生成する間に拘束されたり、
カタカタ音を立てたり、あるいは書込ヘッドに好ましくない振動を生じさせる原
因となる並進器の過強制をなくすために、下部バー２４はバー２２を中心とする
並進器の回転に関してのみ並進部に位置する。並進部１６は、ドラム部の軸と平
行に書込ヘッドが動くように、バー２２．２４に平行なリードスクリュ２６を回
転させるモータ（図示せず）手段により駆動される。リードスクリュにより並進
器に伝えられる力だけがドラムの軸に平行であるため、リードスクリュに並進部
を接続する連結器（図示せず）は、注意深く選択される。
上述したドラムの軸について好ましい向きに自動的に適応させるため、書込ヘッ
ド２０が並進部１６に移動可能に取り付けられる。書込ヘッドは、並進器に対し
て選択的に位置でき、そしてこのようにしてドラム表面と軸について、またドラ
ム表面との距離について、更にそれ自身の軸を中心とする角度的位置についても
選択的に位置決めできる。それに応じて一対の位置調整手段が、並進部１６上に
おいてこれら二つの軸に対して書込ヘッドが正確に位置するように付与される。
位置ｍ！手段のうち一方だけはマイクロメータ調整スクリュ２５であり、これは
図示されている。そしてねじり圧縮バネ２７が、これら位置決め手段に対して書
込ヘッドを搭載するために設けられる。
ドラム部分１２に隣接した書込ヘッド２０の縁部には、一対のフォトセンサ２９
がドラム部分の表面に向けて付与される。このフすトセンサは各々赤外線源を含
むか、あるいは光エネルギーの外部光源を適用してもよいっフすトセンサは、書
込ヘッドの光学軸のｉＩ！径方向反対側に配置され、それと固定した関係におか
れる書込＼ノド２０の断面図が図２に示される。該書込ヘッドはそのドラム端部
に、フランツ５２を有するほぼ円筒状の―部を有する。―部の内部には、書込端
に国定レンズ５６を含む固定レンズ胴体５４が、この中に受け入れられるように
配置される。レンズ５６の最後尾の部分だけが図示される。しかしながら、多（
の要素を有する高い絞りのレンズが胴体５４の中に位置する。プリントヘッドア
ッセンブリ５８が、書込端とは反対側の胴体の端部において、内部に選択的に位
置決めされている。プリントヘッドアッセンブリは胴部５０の中で選択的に位置
決めされた管部を構成するとともに、光ファイノ１の線状アレイを含み、そして
この線状アレイは、そこに取り付けられた複数の光ファイノ＼６０を有するファ
イノλ−支持つエバ３４を含んている。光ファイバは、胴体の反対端にドラム部
１２に面する書込端３６を有する。光ファイバ６０はプリントヘッドアッセンブ
リの端部から、ダイオードレーザ（図５）へ保護カバー６４を介して書込ヘッド
胴体の外側へ延びる。
枕型をした閉鎖部が書込ヘッド胴体５０のフランジ５２に嵌合するように配置さ
れ、焦薇駆動手段用のハウジングを形成する。ドラム部１２に隣接する閉鎖部の
端部には、軸方向に配置された開口が形成され、この開口は環状のプレート部７
２．７４により、閉鎖部６６に対してそれの外周部分で取り付けられた一対のノ
ート湾曲部材６８．７０によって橋渡しされる。ノート湾曲部材の中心部分は、
可動レンズ８０を含む移動可能な剛性の円筒状のレンズハウシング７６に取り付
けられる。レンズ８０は、この発明に主接には関係せず詳細については触れない
慎屯探知システムにより、集用を合わせるために移動可能である。
光ファイバのアレイ（図２．３を参照）は、複数のファイバ６０を含み、これら
ファイバ６０は離れたところでダイオードレーザ−（図５）に各々が個々に接続
される。このダイオードレーザ−は、固定レンズ５６と可動レンズ８０とから咬
るレンズアッセンブリを介して、ドラム部１２により運ばれた熱的印刷媒体上に
対して先ファイバの書込端３６から光を選択的に投射するように、個々に調節で
きる。光ファイバのアレイは図３に示すタイプとすることもでき、このものは基
材３４に支持された光ファイバ６０を構成する。アレイは、１９８９年１２月１
８日に出願されたアメリカ出願Ｎｏ、０７／４５１６５６に示すごとき型式のも
のでもよい。各光ファイバは、技術的によく知られるようにカバーと被覆と芯と
を含む。前述の出願で明らかにされたように、ファイバはレーザーダイオードか
らそのアレイ部分まで延び、また書込端３６においてファイバが実質的に平行に
配置され、且つ互い同士がファイバの軸と垂直な平面に端部を揃えながら、互い
がとても接近するように配置されるため、ファイバは基材３４に形成される一組
の溝１００（図４）に取り付けられている。
ファイバアレイの好ましい具体例として、２０本の書込ファイバ６０が使用でき
る。図３に示すように、基材３４はプリントヘッドアッセンブリ５８の管部中に
配置される。線状アレイ６０の方向は、ドラムの軸１５に対して予め角度Ｒが設
定されるため、管部には胴部５０の内表面の対応するキー（図示せず）に嵌まり
合うキー溝５９が形成される。二つのフォトセンサ２９がドラム部１２の軸１５
と正確に平行であるときには、線状アレイ６０の書込角度が本装置のために予め
設定されている角度となるように、プリントヘッドアッセンブリ５８の外表面に
形成されるキー溝５９の方向、このキー溝と一致する胴部５０内部のキー及び書
込ヘッド軸の直径方向反対側に設けたフォトセンサ２つの関係が決められている
。この関係の決定は、ドラムの軸と平行になるように注意して加工された目に見
える線６１がドラム表面に付与されるから、本構造では比較的簡単に成し遂げら
れる。それに従って、両方のフォトセンサ２９が同時に線６１を検知するとき、
書込ヘッドはドラムの軸に対して線状アレイに所望の角度を与えるように適切な
角度の向きになっている。書込ヘッドの角部分の調整は、同様にたやすく得られ
る。並進部１６において書込ヘッド２０をロックする制止クランプ１０２は緩め
られ、マイクロメータ調節スクリュ２５が並進部での停止に対して、ねじりバネ
２７の力に反してヘッド部を回転させるように、あるいはねじりバネが必要によ
り反対方向へ書込ヘッドを回転させるように調節される。両方のフォトセンサ２
９が同時に線６１を検知するとき、即ちこれはドラムが移動または静止している
ときに達成されるが、そこに書込部材が置かれているか否かに関係なく、線状ア
、 レイとドラムの軸との間の所望の角度Ｒが達成される。書込ヘッドが組み立
てられる時に、予め決められた関係が既にフォトセンサ２９と線状のアレイとの
間で確立されているため、この構造により精巧な機構あるいは整列を要求するこ
となくこの部分の書込ヘッドを新しいものに替えることができる。與点探知シス
テムは、書込アレイ６０に関して基材３４の反対表面に取り付けられる先ファイ
ノ＜６２の第ニアレイを利用する。
上述したものは、プリンタ１０の一般的記述である。図５と図６とは本発明を最
もよく図示している。図５に関していえば、ドラムあるいはドラム部１２がプリ
ントヘッド２０の一部がドナーと受像体要素の組合わせ２００に並んだ状態で示
される。プリントヘッド２０には、プリントヘッドに対してファイバ６０で接続
されるレーザーダイオード１１１から照明が供給される。図１．２について述べ
たようにドラムを螺旋状に走査するようにドラムが急に回転されている間、プリ
ントヘッドはドラム１２の軸に平行な方向にゆっくりと動く。
レーザーダイオードとファイバとの出力は、実質的に時間とともに変わる。それ
らが規則正しく較正されることが必要である。これは書込照明に感応性があるシ
リコン検出器２１０に整合するまで、図５において左側へプリントヘッド２０を
移動することにより達成される。そのようにしてプリントヘッドを検出器２１０
に整合させた状態において、各レーザーダイオード１１１が順次点灯され、検出
器２１０においてその出力が測定される。この測定は論理及び制御回路を通って
フィードバックされ、各レーザーダイオード用の駆動電流を調節するために用い
られる。この較正は、異なるファイＩ＼の出力に正確な釣り合いをとらせ、画像
の高い品質のために重要である。
上述したようにほぼ８３０ｎｍの波長光を出す１０ストライプのレーザーダイオ
ードからの光を用い、且つこの光が開口数０．４０の光フアイバ内を通して供給
される型式のプリントヘッドは、較正過程において過量のノイズを出す。この事
実は、光ファイバより低い開口数を有するレンズの使用によるものであることが
判っている。例えば開口数０．２５のレンズを用いて、比較的強列な書込光線が
開口数０．４０のファイバに生じた。しかし投影点間の均一性を達成するように
、レーザーダイオードのための駆動電流のバランスをとることがむづかしかった
。
この問題の解決のため、開口数０２９のステソブインデソクスファイバが５スト
ライプのダイオードとの組み合わせで使われた。低い開口数のファイバとこの組
み合わせでの５ストライプのダイオードとの間の能力により、前のプリントヘッ
ドよりも一層高い効率が得られた。しかし更に重要なことは、ノイズが実質的に
減り、較正の間にシステムの安定がより容易にできたことである。この結果は、
ファイバの開口数が、レンズのそれより実質的に大きくないので、ファイバから
放射される光の実質的にすべてがレンズによって検出器２１０まて伝達されると
いうことに基づくと信じる。このことはレンズ５６の受光角２１６が、ファイバ
６０の発光角２０６に一致するように描かれる図６に示される通りである。
もしファイバ６０からの光が図中２０６で示されるものより大きな角度であった
ときには、その角度よりの光の外側部分の光は、レンズ５６を通って検出器２１
０には受け入れられないであろう。ファイバ内の反射数や温度と他の変化要素は
、幾らかの光にモードの変化を生じさせ、その始まりから異なる角度（最大出口
角度２０６以上）で光が出るから、もしすべての光が使われれば、より正確な較
正を招来できる。
例えば開口数０．２５のレンズとともに開口数０４のファイバを用いる場合には
、挟角でファイバに入った光は、伝送中のエラーにより広角で出力されるかもし
れない。もしファイバの特定の折り曲げにより、このことを光のかなりの部分に
生じさせる場合には、ファイバー出力部の光の角度の分配がでたらめに変わって
しまうことになる。低い開口数のレンズは、ファイバの折り曲げで起きる較正で
の変動を引き起こす広角の発光を除外する。もし発光のすべてがレンズを通過す
れば、そのときはそのような変化は減るか、取り除かれる。
較正がプリントヘッドの基本バランスを決定するから、この特徴は書込のためよ
り較正にとってとても重要である。書込て増加するノイズは、画像に有害とはな
らない。事実、可視像加工物のために７ステムプローンで役立つかもしれない。
でたらめに生じるノイズは、像加工物を隠すてあろう。上述のことは、レンズの
全絞りは較正で使用されている一方、調整可能な絞り２３０を書込時にレンズ５
６の開口数を減じるために用いる実施例を示唆する。この実施例は主要な問題が
像加工物により生じる／ステムにおいて役に立つ。書込のとき画像を生じる発光
の強化の減少を含むから、普通には選ばれないであろう。書込のときレンズの全
能力を使えないであろう。
この発明は、好ましい具体例について特定の参考を加えながら詳細に述べてきた
が、以上述べたように、そして特許請求の範囲で定義されたように、そのノくリ
エーンヨンと修正が、本発明の精神と範囲内でもたらされることができる。
特表十６−５０１８９８ （５）
Ｆ／θ３
Ｆ／θ４
１割問−１＾−、、ＰＣＴ／ＵＳ ９２１０６９９０国際調査報告