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Dokumentenidentifikation DE69529417T2 25.09.2003
EP-Veröffentlichungsnummer 0786353
Titel LED-DRUCKKOPF
Anmelder Rohm Co. Ltd., Kyoto, JP
Erfinder TANIGUCHI, Hideo, Kyoto-shi, Kyoto 615, JP
Vertreter Tiedtke, Bühling, Kinne & Partner GbR, 80336 München
DE-Aktenzeichen 69529417
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 05.10.1995
EP-Aktenzeichen 959336199
WO-Anmeldetag 05.10.1995
PCT-Aktenzeichen PCT/JP95/02037
WO-Veröffentlichungsnummer 0096011110
WO-Veröffentlichungsdatum 18.04.1996
EP-Offenlegungsdatum 30.07.1997
EP date of grant 15.01.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 25.09.2003
IPC-Hauptklasse B41J 2/45
IPC-Nebenklasse B41J 2/445   

Beschreibung[de]
GEBIET DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft LED-Druckköpfe, welche Lichtsignale verwenden, die von LEDs abgestrahlt sind, um latente Bilder zur graphischen Bilderzeugung zu erzeugen.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

LED-Drucker und Laserdrucker, die Lumineszenzdioden-(LED)- Köpfe, Halbleiterlaserköpfe usw. verwenden, um Lichtsignale zu erzeugen, welche auf die Oberfläche von lichtempfindlichen Materialien gestrahlt werden, um statische, latente Bilder zu erzeugen, aus welchen gedruckte, graphische Bilder auf Druckmaterialien erzeugt werden, sind bereits gut bekannt. Insbesondere LED-Drucker waren kürzlich Gegenstand umfassender Aufmerksamkeit, weil sie Vorteile bieten, wie z. B. die Möglichkeit kleinerer Geräteausführungen und geringerer Herstellungskosten als Laserdrucker.

Solche LED-Drucker, wie in Fig. 21 gezeigt, weisen auf: eine Ladevorrichtung 102, welche die Oberfläche einer umlaufenden lichtempfindlichen Trommel 100 elektrisch auflädt, einen LED-Druckkopf 104, welcher Licht einstrahlt, um statische, latente Bilder gemäß den Eingangssignalen, d. h. den elektrischen Signalen, auf der geladenen lichtempfindlichen Trommel 100 zu erzeugen, eine Verarbeitungsvorrichtung 106 zum Verarbeiten der statischen, latenten Bilder, eine Übertragungsvorrichtung 110 zum Übertragen von Toner des Bilderzeugungsmediums auf das Druckmaterial 108, welches gemäß der Drehung der lichtempfindlichen Trommel 100 bewegt wird, eine Fixiervorrichtung (in der Zeichnung nicht gezeigt) zum Fixieren des Toners, der auf das Druckmaterial 108 übertragen ist, durch Erhitzen usw., und eine Reinigungsvorrichtung 112 zum Reinigen der Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel 100.

Ein LED-Druckkopf 104, der in solchen LED-Druckern verwendet wird, weist auf: ein Substrat 114, auf welchem eine elektrische Schaltung erzeugt ist, eine LED-Matrix 116, die aus LEDs besteht, welche auf dem Substrat erzeugt sind und welche Licht gemäß den angelegten elektrischen Signalen erzeugen, und eine Stablinsenmatrix 118 aus Zylinderlinsen, welche Licht, das von der LED-Matrix 116 erzeugt ist, auf die lichtempfindliche Trommel 100 konzentrieren. Diese Bauteile sind in einer solchen Weise montiert, daß Licht, das von der LED-Matrix 116 erzeugt ist, mittels der Stablinsenmatrix 118 auf die Oberfläche der elektrisch aufgeladenen lichtempfindlichen Trommel 100 konzentriert wird, so daß latente Bilder für graphische Abbildungen, die auf dem Druckmaterial 108 zu erzeugen sind, auf der lichtempfindlichen Trommel 100 erzeugt werden.

Die LED-Matrix 116 in dem LED-Druckkopf 104, wie in Fig. 22 gezeigt, weist LED-Matrix-Chips 16a, 16b usw. auf, die in einem bestimmten Abstand 1 angeordnet sind, wobei jeder Chip eine bestimmte Anzahl von LEDs aufweist, die in einem bestimmten Abstand P angeordnet sind. Die LED-Matrix-Chips 16a, 16b usw. weisen auf: ein Chip-Substrat 122 und eine Vielzahl von lichtabstrahlenden Elementen, LEDs 124, welche auf der Oberfläche des Chipsubstrats 122 erzeugt sind. Eine Elektrode 126, hergestellt aus einem leitenden Metall, ist mit der Oberfläche jeder LED 124 verbunden. An dem anderen Ende der Elektrode 126 ist eine Anschlußelektrode 128 erzeugt, welche über einen Draht (in der Zeichnung nicht gezeigt) mit einem auf dem Substrat 114 angeordneten Ansteuerschaltkreis (in der Zeichnung nicht gezeigt) elektrisch verbunden ist.

Mit der jüngsten Entwicklung von Produkten der Büroautomatisierung sind auch die Anforderungen an LED-Druckköpfen mit höherer Leistungsfähigkeit, insbesondere in bezug auf die Auflösung, ebenfalls gewachsen. Die Auflösung wird durch die Dichte der Pixel (dpi [Pixel je Zoll (25,4 mm)]) bestimmt, welche das Bild erzeugen, das auf das Druckmaterial gedruckt ist, und ist somit eine Funktion der Dichte der LEDs, die als Lichtabstrahlelemente verwendet werden. Das Erreichen von Auflösungen über einem bestimmten Niveau, wie z. B. 480 dpi, unter Verwendung von LED-Druckköpfen ist jedoch in der Praxis infolge von Grenzen der Herstellungsgenauigkeit extrem schwierig, wie nachstehend erläutert ist.

In anderen Worten, um eine Auflösung oder Pixeldichte von z. B. 600 dpi zu erhalten, ist ein Abstand P von annähernd 42 um für die LEDs 124 auf den LED-Matrix-Chips 16a, 16b usw. notwendig, wobei 20 um die Spaltenbreite W einer LED 124 der herkömmlichen Größe ist. Unter der Annahme, daß der Abstand d von der Spaltenkante des Chips zu jener der benachbarten LED 124 8 um beträgt, was praktisch die Grenze der Herstellungsgenauigkeit ist, würde der Freiraum 1 zwischen den LED- Matrix-Chips 16a, 16b usw. annähernd 6 um betragen. Ferner würde das Trennen des stabförmigen Chipsubstrats, auf welchem die LED 124 erzeugt ist, in einzelne LED-Matrix-Chips im allgemeinen eine Trenngenauigkeit in der Größenordnung von ±5 um erfordern. Weiterhin muß eine Fehlertoleranz von mindestens ±10 um ebenfalls berücksichtigt werden, wenn das Chipbonden der getrennten, einzelnen LED-Matrix-Chips 16a, 16b usw. auf dem Schaltungssubstrat erfolgt. Im Hinblick auf die vorstehend erwähnten Einschränkungen der Herstellungsgenauigkeit wird deutlich, daß die Realisierung einer Auflösung von 600 dpi extrem schwierig wäre, wenn nicht sogar unmöglich.

Da somit beim Bemühen um die Herstellung von LED-Druckköpfen 104 mit mehr als einem gewissen Auflösungsgrad Maßfehler beim Schneiden eines Chipsubstratstabs in LED-Matrix-Chips 16a, 16b usw. und Fehler beim Bonden auf den Schaltungssubstraten während des Herstellungsprozesses unvermeidbar eintreten und insbesondere, da es äußerst schwierig ist, die LEDs 124 an dem Ende der benachbarten LED-Matrix-Chips 16a, 16b usw. so anzuordnen, daß der Abstand oder die Teilung zwischen diesen zu dem zwischen den anderen LEDs 124 übereinstimmt, d. h., da es äußerst schwierig ist, LED-Matrix- Chips 16a, 16b usw. so herzustellen, daß alle LEDs 124 mit einem feststehenden Abstand in hoher Dichte erzeugt werden, ist es bisher nicht möglich, die Anforderung nach erschwinglichen LED-Druckköpfen hoher Auflösung zu erfüllen.

Ferner beschreibt das Dokument JP-A-63 280 220 einen Aufbau, wobei zwei Linsenmatrizen und zwei Verschlußmatrizen mit unterschiedlichen Spaltweiten mit den Linsenmatrizen vorgesehen sind, die in der Drehrichtung des lichtempfindlichen Materials geneigt sind, wodurch die Gradation realisierbar ist.

Die zwei Linsenanordnungen des Aufbaus gemäß diesem Dokument bewirken jedoch, daß das Signallicht von der LED in derselben Position des lichtempfindlichen Materials konzentriert wird, wodurch die Gradation realisiert wird. Demgemäß weist die in dem vorstehend erwähnten Dokument beschriebene Vorrichtung den Nachteil einer geringen Auflösung auf.

Außerdem beschreibt das Dokument US-A-4 651 176 einen optischen Druckkopf mit einer Flüssigkristall-Verschlußmatrix mit dem Ziel der Erhöhung des Wirkungsgrads des verwendeten Lichts, um die Stromstärke eines LED-Elements zu vermindern, um die Wahrscheinlichkeit der Beschädigung zu reduzieren, um ein lichtempfindliches Element mit gleichmäßigem Informationslicht zu belichten, und die Größe der Vorrichtung zu verringern. Es ist jedoch keines dieser zahlreichen Ziele geeignet, die Auflösung eines Druckkopfs zu erhöhen.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen LED-Druckkopf mit erhöhter Auflösung unter Verwendung relativ einfacher Verfahren zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch einen LED-Druckkopf gemäß dem beigefügten Anspruch 1 gelöst.

Vorteilhafte weitere Abwandlungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt eine Querschnittansicht eines LED-Druckkopfs gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2(a), (b) und (c) zeigen Querschnittansichten entlang der Linie II-II der Fig. 1,

Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht der wesentlichen Teile der Linsenmatrix und der optischen Verschlußvorrichtung der Fig. 1,

Fig. 4 zeigt eine Querschnittansicht einer optischen Verschlußvorrichtung, die einen ferroelektrischen Kristall verwendet,

Fig. 5(a) und (b) zeigen die Operation des LED-Druckkopfs der ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 6 zeigt eine Querschnittansicht einer optischen Verschlußvorrichtung, die ein elektro-optisches Keramikmaterial PLZT verwendet,

Fig. 7(a) und (b) zeigen die Strukturen von mechanischen Verschlußvorrichtungen, die in der Erfindung verwendet werden können,

Fig. 8(a) und (b) zeigen jeweils die Strukturen einer Linsenmatrix und einer optischen Verschlußvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 9 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Stablinsenmatrix gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 10 zeigt einen LED-Druckkopf, welcher die Stablinsenmatrix der Fig. 9 verwendet,

Fig. 11 zeigt die Operation eines LED-Druckkopfs, welcher die Stablinsenmatrix der Fig. 9 verwendet,

Fig. 12 zeigt eine vereinfachte Querschnittansicht eines LED-Druckkopfs gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 13 zeigt eine perspektivische Ansicht der Linsenmatrix des LED-Druckkopfs der Fig. 12,

Fig. 14 zeigt die Operation des LED-Druckkopfs der Fig. 12,

Fig. 15 zeigt den Aufbau und die Operation eines LED-Druckkopfs gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 16 zeigt eine Draufsicht zur Darstellung des Aufbaus der LED-Matrix-Chips und der Ansteuerschaltkreise des LED- Druckkopfs der Fig. 15,

Fig. 17 zeigt eine Querschnittansicht eines LED-Druckkopfs gemäß der sechsten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 18 zeigt eine Draufsicht der elektrischen Verbindungen zwischen der LED-Matrix und dem Ansteuerschaltkreis des LED- Druckkopfs der Fig. 17,

Fig. 19 zeigt die Operation des LED-Druckkopfs der Fig. 17,

Fig. 20 zeigt eine Draufsicht eines anderen Ausführungsbeispiels der elektrischen Verbindungen zwischen der LED-Matrix und dem Ansteuerschaltkreis des LED-Druckkopfs der Fig. 17,

Fig. 21 zeigt den Aufbau der Hauptelemente eines herkömmlichen LED-Druckers, und

Fig. 22 zeigt eine Draufsicht des Aufbaus der herkömmlichen LED-Matrix-Chips.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Erfindungsgemäße LED-Druckköpfe werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.

Ausführungsform 1

In Fig. 1 sind die Hauptelemente eines LED-Druckkopfs gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Eine Querschnittansicht entlang der Linie II-II der Fig. 1 ist in Fig. 2 gezeigt.

In Fig. 1 ist das Substrat 10 aus einem Glasepoxidmaterial hergestellt und ist an einem Gehäuse 12 fest angeordnet, welches die Hauptelemente des LED-Druckkopfs hält. Schaltungen, die Halbleiter aufweisen, sind auf der Oberfläche des Substrats 10 erzeugt, wenn erforderlich. Auf dem Substrat 10 sind LED-Matrix-Chips 16 mit einer Vielzahl von LEDs 14 in einem bestimmten Abstand in einer Zeile in einem bestimmten Abstand voneinander angeordnet, und die LEDs 14 sind fortlaufend in einem feststehenden Abstand in der Hauptabtastrichtung (der X-Achse in Fig. 1) angeordnet, um die LED- Matrix 18 auszubilden. Die LED-Matrix-Chips 16 sind über Verbindungsdrähte 17 mit den Ansteuerschaltkreisen 50 (Fig. 2) elektrisch verbunden, welche zu den Matrixchips parallel angeordnet sind.

Über der LED-Matrix 18 ist eine zylinderförmige, lichtempfindliche Trommel 22 so an einem Gehäuse 12 angeordnet, daß sie sich entlang der X-Achse dreht, und ist aus einer lichtempfindlichen Oberfläche 20 ausgebildet, auf welche von den LEDs 14 erzeugte Lichtsignale einstrahlen.

Zwischen der lichtempfindlichen Oberfläche 20 der lichtempfindlichen Trommel 22 und der LED-Matrix 18 ist die Stablinsenmatrix 26 angeordnet, welche zylinderförmige Stablinsen 24 mit Brennweiten aufweist, die gestatten, daß Licht von jeder LED 14 ein Bild auf der lichtempfindlichen Oberfläche 20 erzeugt, und welche von der LED-Matrix 18 in einem bestimmten Abstand ist. Jede Stablinsenmatrix 26 weist zwei Linsenmatrizen auf: eine erste Linsenmatrix 26a, wobei jede Stablinse 24 zu einer Seite der X-Achsenrichtung geringfügig in einem Winkel θ in bezug auf die senkrechte Linie, die durch den Mittelpunkt der Lichtabstrahlfläche jeder LED 14 verläuft, geneigt ist, d. h., die Y-Achse, welche senkrecht sowohl zu der Hauptabtastrichtung (X-Achse) als auch der zweiten Abtastrichtung (Z-Achse) verläuft, und eine zweite Linsenmatrix 26b, welche in einem Winkel θ in bezug auf die Y-Achse in der Richtung, entgegengesetzt zu jener der vorstehend erwähnten Richtung geringfügig geneigt ist.

Obgleich die erste Linsenmatrix 26a und die zweite Linsenmatrix 26b der bevorzugten Ausführungsform so angeordnet sind, daß jede in einem Winkel θ zu der X-Achsenrichtung geneigt ist, ist die Erfindung nicht auf diesen Aufbau begrenzt, und ein Aufbau, in welchem jede Linse der zweiten Linsenmatrix 26b nicht geneigt ist, ist ebenfalls möglich.

Unterhalb der Linsenmatrix 26, wie in Fig. 2 und Fig. 3 gezeigt ist, sind die optischen Verschlußvorrichtungen 28 angeordnet, die zwei Zeilen aufweisen, die erste optische Verschlußvorrichtung 28a und die zweite optische Verschlußvorrichtung 28b, entsprechend der ersten Linsenmatrix 26a und der zweiten Linsenmatrix 26b.

Wie in Fig. 4 ausführlich gezeigt, ist die optische Verschlußvorrichtung 28 eine Flüssigkristall-Verschlußvorrichtung, die einen ferroelektrischen Kristall 36 aufweist, der zwischen einem oberen Substrat 32, auf welchem transparente Elektroden 30a und 30b entgegengesetzt zueinander ausgebildet sind und welche aus Glas hergestellt sind, und einem unteren Substrat 34 zwischengeschichtet sind, auf welchem eine transparente Elektrode 30c in Gegenüberlage der transparenten Elektroden 30a, 30b erzeugt ist. Polarisationsplatten 38 sind an den Außenflächen sowohl des oberen Substrats 32 als auch des unteren Substrats 34 in Haftverbindung.

Die optische Verschlußvorrichtung 28 ist eine Kombination aus zwei Teilen, des Verschlußbereichs auf der linken Seite in Fig. 4, bestehend aus lichtdurchlässigen Elektroden 30a und 30c, welche die erste optische Verschlußvorrichtung 28a ausbilden, und dem Verschlußbereich auf der rechten Seite der Fig. 4, bestehend aus lichtdurchlässigen Elektroden 30b und 30c, welche die zweite optische Verschlußvorrichtung 28b ausbilden. Um ein selektives Schalten zu ermöglichen, sind die lichtdurchlässigen Elektroden 30a und 30b über einen in der Zeichnung nicht gezeigten Schaltkreis elektrisch mit einer Signalquelle verbunden, und die lichtdurchlässige Elektrode 30c ist über eine elektrische Verdrahtung mit einer Signalquelle elektrisch verbunden. Das Öffnen und Schließen der ersten optischen Verschlußvorrichtung 28a und der zweiten optischen Verschlußvorrichtung 28b werden mit der selektiven Einstrahlung der LEDs 14 durch die Ansteuerschaltkreise 50 im Gleichlauf ausgeführt.

Nachstehend wird die Bilderzeugung entlang der Hauptabtastrichtung (X-Achse) unter Verwendung des LED-Druckkopfs gemäß der Ausführungsform unter Bezugnahme auf Fig. 5 erläutert.

Die Stablinsen 24 der ersten Linsenmatrix 26a sind so angeordnet, daß die mittleren optischen Achsen 40 nach einer Seite unter einem Winkel θ geneigt sind, wie in Fig. 5(a) gezeigt ist. Wenn daher ein Lichtsignal von einer beliebigen LED 14a erzeugt ist und die entsprechende erste optische Verschlußvorrichtung 28a geöffnet ist und die angrenzende optische Verschlußvorrichtung 28b geschlossen ist, erzeugt das Lichtsignal über die erste Linsenmatrix 26a auf der lichtempfindlichen Oberfläche 20 in der Position A1 ein Bild, das in der Neigungsrichtung der mittleren optischen Achse um den Abstand δ verschoben ist.

Wenn ein Lichtsignal ebenfalls von der LED 14b, die an die LED 14a angrenzt, erzeugt ist, ergibt sich eine Bilderzeugung in der Position A&sub2;, die gerade eine LED-Teilungseinheit von der Bilderzeugungsposition A&sub1; beabstandet ist. Wenn somit die Linsen nach einer Seite in bezug auf die Y-Achse geneigt sind, erzeugen die Lichtsignale von den LEDs 14 über die erste Linsenmatrix 26a auf der lichtempfindlichen Oberfläche 20 in Positionen, die nach einer Seite im Abstand δ verschoben sind, in einem Abstand, der mit dem Abstand der LEDs 14 übereinstimmt, ein latentes Bild.

Wie Fig. 5(b) zeigt, sind die mittleren optischen Achsen 40 der Stablinsen 24 der zweiten Linsenmatrix 26b meinem Winkel θ zu der Seite in Gegenüberlage zu der vorstehend erwähnten Seite geneigt. Wenn daher ein Lichtsignal von der vorstehend erwähnten LED 14a erzeugt wird, wird die entsprechende zweite optische Verschlußvorrichtung 28b geöffnet, und die erste optische Verschlußvorrichtung 28a wird geschlossen, wird ein Bild auf der lichtempfindlichen Oberfläche 20 in der Position B&sub1; in die Richtung der Neigung der mittleren optischen Achse im Abstand δ verschoben.

Wenn ein Lichtsignal ebenfalls von der angrenzenden LED 14b erzeugt wird, ergibt sich eine Bilderzeugung in der Position B&sub2;, die gerade eine LED-Teilungseinheit von der Bilderzeugungsposition B&sub1; wegbewegt ist. Wenn somit die Linsen nach der anderen Seite in bezug auf die Y-Achse geneigt sind, erzeugen die Lichtsignale von den LEDs 14 über die zweite Linsenmatrix 26b auf der lichtempfindlichen Oberfläche 20 in Positionen, die nach der anderen Seite im Abstand δ verschoben sind, in einem Abstand, der mit dem Abstand der LEDs 14 übereinstimmt, latente Bilder.

Es ist darauf hinzuweisen, daß in dem Fall, wenn die erste Linsenmatrix 26a und die zweite Linsenmatrix 26b parallel zueinander angeordnet sind, wenn aus der Richtung der X- Achse betrachtet (siehe Fig. 2(a)), Licht von einer einzelnen LED 14, Bilder in einer übereinstimmenden Position über die Linsenmatrizen 26a und 26b erzeugt. Wenn daher die lichtempfindliche Trommel mit einer konstanten Geschwindigkeit umläuft, fällt das latente Bild, das auf der lichtempfindlichen Oberfläche 20 über die zweite Linsenmatrix 26b erzeugt ist, nicht auf dieselbe Zeile, da das latente Bild, das über die erste Linsenmatrix 26a erzeugt ist, sondern wird eine Zick-Zack-Zeile ausbilden. Um dieses Problem anzusprechen, sind die erste Linsenmatrix 26a und die zweite Linsenmatrix 26b, wenn aus der Richtung der X-Achse betrachtet, in einem geringfügigen Winkel angeordnet, so daß sie eine umgekehrte V- oder eine V-Form ausbilden, wie in Fig. 2(b) und in Fig. 2(c) gezeigt ist. In dem Beispiel der Fig. 2(b) ist das latente Bild, das über die zweite Linsenmatrix 26b erzeugt ist, nachdem das latente Bild, das über die erste Linsenmatrix 26a erzeugt ist, in einem bestimmten Abstand gemäß der Drehung der lichtempfindlichen Trommel 22 verschoben, und es ist möglich, das latente Bild auf derselben Zeile anzuordnen. Wenn in dem Beispiel der Fig. 2(c), vorausgesetzt, daß die Drehrichtung der lichtempfindlichen Trommel 22 mit jener der Fig. 2(b) übereinstimmt, das latente Bild über die erste Linsenmatrix 26a erzeugt wird, nachdem das latente Bild über die zweite Linsenmatrix 26b erzeugt ist, ist es möglich, die latenten Bilder in derselben Zeile anzuordnen, so wie in dem Fall der Fig. 2(b). Es ist darauf hinzuweisen, daß aufgrund der Tatsache, daß die Reihenfolge der Bilderzeugung über die erste Linsenmatrix 26a und die zweite Linsenmatrix 26b und die Drehrichtung der lichtempfindlichen Trommel 22 verändert werden kann, mögliche Kombinationen nicht auf die vorstehend erwähnten Fälle beschränkt sind.

Indem jede der Stablinsen 24 der Linsenmatrix 26 einen Neigungswinkel θ zu der einen Seite oder der anderen aufweist, kann die LED-Matrix 18 mit LEDs 14, die in einem bestimmten Abstand angeordnet sind, verwendet werden, um graphische Abbildungen mit doppelter Pixeldichte oder Auflösung zu erhalten.

Wenn in mehr spezifischer Weise, wie in dem vorstehend erwähnten Fall der Abstand zwischen A&sub1; und B&sub1; und der zwischen A&sub1; und B&sub2; so eingestellt werden, daß beide 2δ sind, und die LEDs 14 in einem Abstand P angeordnet werden, dann gilt 2δ · 2 = P, was δ = P/4 ergibt. In einem solchen Fall ist ein Pixel alle 2δ angeordnet, und daher ist die Pixeldichte das Doppelte des Abstands der LEDs 14.

Unter der Annahme, daß die LEDs 14 der LED-Matrix 18 in einer Dichte von 300 dpi angeordnet sind, ist dann der Abstand P der LEDs 14 84,6 um, und dessen Substitution in der vorstehend erwähnten Gleichung ergibt δ = 21,15 um.

Wenn D (um) der Abstand zwischen der LED-Matrix 18 und der lichtempfindlichen Oberfläche 20 ist, ist die Beziehung zwischen D und dem Neigungswinkel der mittleren optischen Achse 40 der Stablinsenmatrix 26 tan θ = δ/D. Unter der Annahme D = 15,1 mm (= 15100 um), führt die Substitution sowohl von δ als auch θ in der vorstehend erwähnten Gleichung zu einem Neigungswinkel θ von 0,089º.

Mit den vorstehend erwähnten Parametern und durch Einstellen des Neigungswinkels θ von 0,089º wird deutlich, daß eine graphische Abbildung mit einer Auflösung von 600 dpi mit einem LED-Abstand von 300 dpi erhalten werden kann.

Obgleich in der vorstehend erwähnten Ausführungsform Flüssigkristall-Verschlußvorrichtungen, die ferroelektrische Flüssigkristalle anwenden, als optische Verschlußvorrichtungen 28 verwendet wurden, ist es auch möglich, statt dessen optische Verschlußvorrichtung zu verwenden, die ein elektrooptisches Keramikmaterial anwenden, das als PLZT bekannt ist, wie in Fig. 6 gezeigt, oder die in Fig. 7 gezeigte mechanisch-optische Verschlußvorrichtung.

Die optische Verschlußvorrichtung, die aus PLZT hergestellt ist, wie in Fig. 6 gezeigt, weist PLZT 46 auf, das zwischen einer Oberplatte des Glassubstrats 52, auf welchem lichtdurchlässige Elektroden 44a und 44b zueinander in Gegenüberlage mit Silikongummi dazwischen angeordnet sind, und einer Unterplatte des Glassubstrats 54, auf welchem eine lichtdurchlässige Elektrode 44c mit Silikongummi 42 dazwischen angeordnet ist, zwischengeschichtet ist. Polarisationsplatten 48 sind an den Außenflächen des oberen Substrats 52 und des unteren Substrats 54 durch Haftverbindung angeordnet. Wie bei der vorstehend erwähnten ferroelektrischen Flüssigkristall-Verschlußvorrichtung ist diese optische Verschlußvorrichtung ebenfalls eine Kombination von zwei Teilen, d. h. der Verschlußbereich auf der linken Seite der Fig. 6, bestehend aus lichtdurchlässigen Elektroden 44a und 44c, welche die erste optische Verschlußvorrichtung 28a ausbilden, und der Verschlußbereich auf der rechten Seite der Fig. 6, bestehend aus lichtdurchlässigen Elektroden 44b und 44c, welche die zweite optische Verschlußvorrichtung 28b ausbilden. Das Öffnen und Schließen der ersten optischen Verschlußvorrichtung 28a und der zweiten optischen Verschlußvorrichtung 28b werden im Gleichlauf mit der selektiven Einstrahlung der LEDs 14 durch die Ansteuerschaltkreise ausgeführt.

Fig. 7(a) zeigt den Aufbau einer mechanischen optischen Verschlußvorrichtung, die in der Erfindung verwendbar ist. Diese optische Verschlußvorrichtung weist auf: eine Lichtabschirmplatte 58, die unterhalb der ersten Linsenmatrix 26a und der zweiten Linsenmatrix 26b angeordnet ist, welche sich als Reaktion auf ein elektrisches Signal von einem Ansteuerschaltkreis 50 z. B. um 180º um eine Welle dreht. Fig. 7(b) zeigt eine optische Verschlußvorrichtung, die eine Lichtabschirmplatte 64 aufweist, die unter der ersten Linsenmatrix 26a und der zweiten Linsenmatrix 26b angeordnet ist, welche durch eine Feder 62 in Position gehalten wird, welche sich unter Verwendung eines Solenoids 60, welches über elektrische Signale von einem Ansteuerschaltkreis gesteuert wird, entlang der Z-Achse bewegt werden kann. Solche mechanisch- optische Verschlußvorrichtungen können als optische Verschlußvorrichtungen 28 verwendet werden, indem Abstrahlungen von den LEDs 14 der LED-Matrix 18 so im Gleichlauf sind, daß Lichtsignale über die erste Linsenmatrix 26a oder die zweite Linsenmatrix 26b im Gleichlauf auf die lichtempfindliche Oberfläche infolge der Aktionen der Verschlußvorrichtungen abgestrahlt werden.

Ausführungsform 2

Nachstehend wird die bevorzugte zweite Ausführungsform der Erfindung erläutert.

Mit der vorstehend erwähnten ersten bevorzugten Ausführungsform wurde eine Ausführungsform aufgezeigt, in welcher die mittleren optischen Achsen der ersten Linsenmatrix 26a und der zweiten Linsenmatrix 26b entlang den Längsrichtungen der jeweiligen Linsenmatrizen geneigt sind. Im Gegensatz dazu sind in der zweiten bevorzugten Ausführungsform, wie in der Vorderansicht und der Seitenansicht jeweils der Fig. 8(a) und (b) gezeigt, obgleich ein Paar von Linsenmatrizen 26c und 26d ebenfalls für die Stablinsenmatrix 26, die Linsenmatrizen 26c und 26d verwendet wird, sowohl einer regelmäßigen Type ohne jede Neigung der mittleren optischen Achsen, und sind so ausgebildet, unter einem kleinen Winkel so zu kreuzen, daß deren Längsseiten einen bestimmten Winkel ausbilden (z. B. 2θ = 0,178º). Durch Aufbau der Linsenmatrix 26 in dieser Weise bilden die jeweiligen Stablinsen der ersten Linsenmatrix 26c und der zweiten Linsenmatrix 26d einen bestimmten Winkel θ auf beiden Seiten der vorstehend erwähnten Y-Achse aus. In anderen Worten, sie bilden den Winkel 2θ in bezug zueinander aus.

In dem Gehäuse 12 ist zusammen mit der ersten Linsenmatrix 26c und der zweiten Linsenmatrix 26d die optische Verschlußvorrichtung 28 angeordnet, welche die entsprechende erste optische Verschlußvorrichtung 28c und die zweite optische Verschlußvorrichtung 28d aufweist.

In der zweiten bevorzugten Ausführungsform ist, abgesehen von dem Aufbau der Stablinsenmatrix 26 und der Verschlußvorrichtung 28, wie vorstehend erläutert, der Aufbau mit dem der ersten bevorzugten Ausführungsform übereinstimmend. Durch Übernahme dieses Aufbaus für die Stablinsenmatrizen 26 und die Verschlußvorrichtungen 28, wie in der ersten bevorzugten Ausführungsform, sind latente Pixelbilder möglich, die durch Kombinieren von Lichtsignalen von den LEDs 14 unter Verwendung einer ersten Linsenmatrix 26c und einer zweiten Linsenmatrix 26d erzeugt sind. Daher ist unter Verwendung der LED-Matrix 18 mit LEDs 14 in einem bestimmten Abstand die Erzeugung von Bildern mit doppelter Auflösung möglich.

Selbstverständlich sind in der vorstehend erwähnten ersten und zweiten bevorzugten Ausführungsform, obgleich die Linsen der ersten und der zweiten Linsenmatrix so angeordnet sind, daß sie in zueinander in entgegengesetzten Richtungen geneigt sind, Ausbildungen möglich, welche das Kippen der Linse einer Linsenmatrix ohne Neigung der Linse der anderen Linsenmatrix einschließen, ebenfalls möglich.

Ausführungsform 3

Nachstehend wird die dritte bevorzugte Ausführungsform erläutert. Fig. 9 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Stablinsenmatrix 26 gemäß der dritten bevorzugten Ausführungsform.

Wie Fig. 9 zeigt, weist die Stablinsenmatrix 26 ein Paar von plattenförmigen Strukturträgern 66 auf, die aus Glasepoxidmaterial hergestellt sind, welche sich in eine Längsrichtung der Stablinsenmatrix 26 erstrecken, eine Vielzahl von zylinderförmigen Stablinsen 24, die zwischen der Tragvorrichtung 66 angeordnet sind, und Abstandselemente 68, die an beiden Enden der Zeilen der Stablinsen zwischen der Tragvorrichtung 66 angeordnet sind. Die Vielzahl von Stablinsen 24 sind in der Längsrichtung der Tragvorrichtung 66 unter einem bestimmten Winkel nach einer Seite geringfügig geneigt und in der Position unter Verwendung von Epoxidharz fest angeordnet. Die Stablinsen 24, die in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 9 gezeigt sind, sind zickzackförmig angeordnet.

In der dritten bevorzugten Ausführungsform, wie in Fig. 10 gezeigt, ist ein Schaltungssubstrat 10 mit einer elektrischen Schaltung, die auf dessen Oberfläche erzeugt ist, an dem Gehäuse 12 fest angeordnet, welches aus Harz hergestellt ist. Obgleich in der Zeichnung nicht gezeigt, wie in der ersten und der zweiten Ausführungsform sind eine LED-Matrix mit LEDs, die in einem bestimmten Abstand zum Abstrahlen von Licht angeordnet sind, als auch Ansteuerschaltkreise, zum Ansteuern der LEDs auf dem Substrat 10 angeordnet. Es ist eine Tragachse 70 auf jedem Ende der Stablinsenmatrix 26, wovon eine Tragachse 70 an dem Gehäuse 12 angeordnet ist, so daß diese frei drehbar ist. Die andere Tragachse 70 ist mit einer Drehachse eines Drehmechanismus 72 verbunden, und die Stablinsenmatrix 26 dreht sich um die Drehachse X&sub1;, welche durch die Tragachse 70 verläuft, infolge des Drehantriebs des Drehmechanismus 72.

Obgleich ein Schrittmotor mit einem Drehwinkel von 180º, der zur aussetzenden Drehung in der Lage ist, für den Drehmechanismus 72 verwendet werden kann, kann ein Motor für eine regelmäßige Dauerdrehung ebenfalls verwendet werden. Ein LED- Druckkopf dieses Aufbaus konzentriert das von der LED-Matrix erzeugte Licht über die Stablinsenmatrix 26 und bleibt in einer feststehenden Position in bezug auf die lichtempfindliche Trommel 22, welche sich um eine Achse dreht, die parallel zu der Drehachse X&sub1; ist.

Die Stablinsenmatrix 26 der dritten bevorzugten Ausführungsform, wie in Fig. 11 gezeigt, weist Stablinsen 24 mit optischen Achsen auf, die in der Längsrichtung unter einem Winkel θ geringfügig geneigt sind. Daher kehrt sich die Neigungsrichtung bei jeder 180º-Drehung um. In anderen Worten, beim Erzeugen eines graphischen Bilds entlang einer einzelnen Zeile zu einem beliebigen Zeitpunkt, wenn die Stablinse 24 in einer solchen Position ist, wie durch die Vollinie in Fig. 11 gezeigt, wenn Licht von einer LED 14a abgestrahlt ist, welche in einem bestimmten Abstand P angeordnet ist, wird die Richtung des Lichts geändert, wenn es der mittleren optischen Achse der Stablinse 24 folgt, und wird auf der lichtempfindlichen Trommel 22 in der Position A&sub1;, die eine bestimmte Wegstrecke nach einer Seite verschoben ist, in Bild erzeugen. Wenn zu diesem Zeitpunkt Licht auch von der angrenzenden LED 14b abgestrahlt ist, wird es ebenso auf der lichtempfindlichen Trommel 22 in der Position A&sub2;, die ebenfalls eine bestimmte Wegstrecke nach einer Seite verschoben ist, ein Bild erzeugen.

Wenn sich dann die Stablinse 24 um 180º dreht und in die durch die gestrichelte Linie gezeigte Position gelangt, wenn von der LED 14a Licht abgestrahlt wird, ändert sich die Richtung des Lichts, wenn es der mittleren optischen Achse der Stablinse 24 folgt und wird auf der lichtempfindlichen Trommel 22 in einer Position B&sub1;, die eine bestimmte Wegstrecke nach der anderen Seite verschoben ist, ein Bild erzeugen. Wenn zu diesem Zeitpunkt von der angrenzenden LED 14b ebenfalls Licht abgestrahlt wird, erzeugt es ebenso auf der lichtempfindlichen Trommel 22 in einer Position B&sub2;, die auch eine bestimmte Wegstrecke nach der anderen Seite verschoben ist, ein Bild.

Wie vorstehend erläutert, verwendet die dritte Ausführungsform eine einzelne rotierende Stablinsenmatrix 26 anstelle eines Paars von Stablinsenmatrizen und eine optische Verschlußvorrichtung, um dieselben Ergebnisse wie die erste bevorzugte Ausführungsform zu erreichen. Dadurch kann die doppelte Auflösung bei dem Abstand der LEDs 14 erreicht werden.

Ausführungsform 4

Nachstehend wird die bevorzugte vierte Ausführungsform gemäß der Erfindung erläutert. Fig. 12 zeigt eine Längsschnittansicht des LED-Druckkopfs der vierten bevorzugten Ausführungsform.

Wie in Fig. 12 gezeigt, weist der LED-Druckkopf gemäß der vierten Ausführungsform auf: ein Substrat 10, hergestellt aus Glasepoxidmaterial mit den notwendigen Elementen für die auf der Oberfläche erzeugte elektrische Schaltung, eine LED- Matrix (nicht gezeigt) mit einer Verbindung auf dem Substrat 10 zu der elektrischen Schaltung, wobei die LEDs in einem bestimmten Abstand angeordnet sind, eine Stablinsenmatrix 26, welche von der LED-Matrix beabstandet ist, und welche eine Zeile von Stablinsen aufweist, welche um einen kleinen Winkel gedreht werden können, ein Gehäuse 74, um das Substrat 10 und die Stablinsenmatrix 26 in einer bestimmten Position relativ zueinander zu erhalten, und einen Verschiebemechanismus 76, der zwischen dem Gehäuse 74 und der Stablinsenmatrix 26 angeordnet ist, um die Stablinsenmatrix 26 gemäß elektrischen Signalen von einer elektrischen Schaltung zu drehen.

Im Hinblick auf die Stablinsenmatrix 26 ist auf der entgegengesetzten Seite des Substrats 10 eine lichtempfindliche Trommel 22 angeordnet, welche sich mit einer bestimmten Geschwindigkeit um einer Achse dreht, die parallel zu der Anordnungsrichtung (der Längsrichtung) der LED-Matrix ist, d. h. der Hauptabtastrichtung.

Wie Fig. 13 zeigt, weist die Stablinsenmatrix 26 ein Paar von plattenförmigen Strukturträgern 66 auf, die aus Glasepoxidmaterial hergestellt sind, eine Vielzahl von zylinderförmigen Stablinsen 24, die zwischen dem Tragmaterial 66 angeordnet sind (in der Ausführungsform der Fig. 13 sind die Stablinsen in einer Zickzackausbildung angeordnet), und Abstandselemente 68, die an beiden Enden der Zeile der Stablinsen 24 zwischen dem Strukturträger 66 fest angeordnet sind. In der Mitte der Außenwand des Strukturträgers erstreckt sich in der Sekundärabtastrichtung vorstehend ein Paar von Sekundärabtastrichtung-Tragachsen 78 (nur teilweise in der Zeichnung gezeigt).

Die Stablinsenmatrix 26 wird durch eine Haltevorrichtung 80 so gehalten, daß sie sich frei drehen kann. D. h., wie in Fig. 12 gezeigt, die Achse 78, welche in der Sekundärabtastrichtung der Stablinsenmatrix 26 verläuft, ist in den Traglöchern 82 angeordnet, die einander entgegengesetzt in der Sekundärabtastrichtung in der Mitte des Paars von Längswänden der Haltevorrichtung 80 angeordnet sind, welche eine vereinfachte Plattenform aufweist, die aus Harz hergestellt ist. Die Stablinsenmatrix 25 kann sich daher mit der Sekundärachse 78 als Mittelachse drehen.

Der Verschiebungsmechanismus 76 ist aus einem Piezobetätigungselement hergestellt, der durch Schichtung von Piezokeramikmaterialien erzeugt ist. Gemäß einem elektrischen Signal von der elektrischen Schaltung auf dem Substrat 10, mit welchem es elektrisch verbunden ist, dehnt dieser sich aus und schrumpft. Die Ausdehnung und die Schrumpfung bewirken, daß sich die Stablinsenmatrix 26 mit der Sekundärabtastrichtungsachse 78 als Drehachse dreht.

Nachstehend wird die Operation des LED-Druckkopfs der vierten Ausführungsform erläutert. Die Operation des LED-Druckkopfs der vierten Ausführungsform ist in Fig. 14 gezeigt. In der Zeichnung ist die Ausgangsposition für die Stablinsenmatrix 26 die Position parallel zu der LED-Matrix, und diese Position ist durch die Vollinie bezeichnet. In der durch die Linie R bezeichneten Position, in welcher sich die Stablinsenmatrix 26 unter einem kleinen Winkel θ&sub1; nach einer Seite neigt, mit der Sekundärabtastrichtungsachse als die Drehachse, wenn ein Lichtsignal von einer beliebigen LED 14 abgestrahlt wird, ändert sich die Richtung des Lichtsignals, da es der mittleren optischen Achse der Stablinsen 24 der Stablinsenmatrix 26 folgt und auf der lichtempfindlichen Trommel 22 in der Position A&sub1; ein Bild erzeugt, das eine bestimmte Wegstrecke nach einer Seite verschoben ist.

Wenn die Linsenmatrix 26 durch Neigen zu der entgegengesetzten Seite der vorstehend erwähnten Seite unter einem kleinen Winkel θ&sub1; gedreht wird, wobei die Sekundärabtastrichtungsachse deren Mittelpunkt ist, d. h. die Position, welche durch eine Linie S bezeichnet, ist, erzeugt ein Lichtsignal, das von der LED abgestrahlt ist, gleichfalls in der Position B&sub1; ein Bild, das eine bestimmte Wegstrecke zu der anderen Seite der Hauptabtastrichtung verschoben ist.

Wie aus den vorstehenden Erläuterungen deutlich wird, können in der vierten bevorzugten Ausführungsform durch Schwingen einer einzelnen Stablinsenmatrix 26 mit der Sekundärabtastrichtungsachse 78 als der Mittelpunkt anstelle der Verwendung von zwei Stablinsenmatrizen und optischen Verschlußvorrichtungen dieselben Ergebnisse wie in der zweiten bevorzugten Ausführungsform erzielt werden. Auf diese Weise ist die doppelte Auflösung bei dem LED-Abstand erreichbar.

Ausführungsform 5

Nachstehend wird die fünfte bevorzugte Ausführungsform der Erfindung erläutert. Wie Fig. 15 und Fig. 16 zeigen, weist der LED-Druckkopf der fünften bevorzugten Ausführungsform auf: eine erste LED-Matrix 18a und eine zweite LED-Matrix 18b mit LEDs, die auf dem Substrat 10 in der Richtung der X- Achse in einem bestimmten Abstand angeordnet sind, wobei die LEDs der zweiten Matrix einen halben Abstand in bezug auf die LEDs der ersten Matrix verschoben sind, einen Ansteuerschaltkreis 50, der parallel zu der ersten LED-Matrix 18a und der zweiten LED-Matrix 18b angeordnet und mit diesen über Verbindungsdrähte 17 elektrisch verbunden ist, eine lichtempfindliche Trommel 22, welche um eine Achse parallel zu der vorstehend erwähnten ersten LED-Matrix 18a und der zweiten LED-Matrix 18b drehbar ist, eine Stablinsenmatrix 26, welche zwischen den LED-Matrizen 18a, 18b und der lichtempfindlichen Trommel 22 angeordnet ist, und welche Lichtsignale, die durch die Strich-Punkt-Linien in der Zeichnung bezeichnet sind, die durch die erste LED-Matrix 18a und die zweite LED-Matrix 18b auf der lichtempfindlichen Oberfläche 20 der lichtempfindlichen Trommel 22 erzeugt sind, konzentrieren, und eine optische Verschlußvorrichtung 28, die unter der Stablinsenmatrix 26 angeordnet ist.

Die Stablinsenmatrix 26, die in der fünften bevorzugten Ausführungsform verwendet ist, ebenso wie in der zweiten bevorzugten Ausführungsform, weist eine einzelne Stablinsenmatrix der herkömmlichen Type ohne jede Neigung auf, und dieselben Typen von optischen Verschlußvorrichtungen wie in der vorstehend erwähnten Ausführungsform ist verwendbar.

Wie vorstehend festgestellt, obgleich die LED-Matrix der fünften bevorzugten Ausführungsform eine erste LED-Matrix 18a und eine zweite LED-Matrix 18b aufweist, werden die Lichtsignale, die von allen LEDs 14 abgestrahlt sind, über eine gemeinsame optische Verschlußvorrichtung 28 und die Stablinsenmatrix 26 auf die lichtempfindliche Oberfläche 20 konzentriert. Hier sind die erste LED-Matrix 18a und die zweite LED-Matrix 18b so positioniert, daß sie in der Z- Achsenrichtung in bezug auf die mittlere optische Achse jeder Stablinse der Stablinsenmatrix 26 geringfügig verschoben sind.

In diesem Fall, mit den Stablinsenmatrizen dieser auf dem Markt verfügbaren Type verursacht eine Aberration von ±0,4 mm kaum eine Änderung oder einen Verlust an Lichtstärke, und die Herstellung von zwei Zeilen von LED-Matrizen in den erforderlichen Abmessungen verursacht kaum Probleme bei der Herstellung. Diese Probleme können jedoch vollständiger gelöst werden, indem gebrauchsfertige Stablinsenmatrizen mit Linsen verwendet werden, die in einem Zick-Zack-Aufbau angeordnet sind.

Eine solche Stablinsenmatrix ist die Stablinsenmatrix mit dem Produktnamen SLA-20, die durch Nihon Itagarasu Kabushiki Kaisha verkauft wird. Die SLA-20 gewährleistet eine gleichbleibende Lichtstärke für einen Bereich innerhalb ±0,4 mm der mittleren optischen Achsen der Linsen der Stablinsenmatrix und ist daher zum Zweck dieser Ausführungsform ausreichend.

In dem Prozeß der Bilderzeugung werden mit der Drehung der lichtempfindlichen Trommel 22 die LEDs 14 der ersten LED- Matrix 18a durch das elektrische Signal von dem Ansteuerschaltkreis 50 veranlaßt, Lichtsignale abzustrahlen. Durch gleichzeitiges Öffnen der entsprechenden optischen Verschlußeinrichtungen der optischen Verschlußvorrichtung 28 werden die Lichtsignale über die Linsenmatrix 26 auf der lichtempfindlichen Oberfläche 20 der lichtempfindlichen Trommel 22 in der Position A konzentriert, wodurch ein latentes Pixelbild erzeugt wird. Anschließend werden in dem Punkt, wenn sich das erzeugte latente Bild aus der Position A in die Position B gedreht hat, die LEDs 14 der zweiten LED-Matrix 18b veranlaßt, gleichzeitig Lichtsignale abzustrahlen, wenn die optischen Verschlußvorrichtungen geöffnet sind, demzufolge auf der lichtempfindlichen Oberfläche 20 der lichtempfindlichen Trommel 22 in der Drehposition B, welche auf derselben Zeile wie das latente Bild liegt, das in der Position A erzeugt ist, ein latentes Pixelbild erzeugt wird.

Da in diesem Punkt, wie in Fig. 16 gezeigt, die jeweiligen LEDs 14 der ersten LED-Matrix 18a und der zweiten LED-Matrix 18b in Positionen angeordnet sind, die einen halben Abstand in bezug zueinander verschoben sind, wobei die latenten Pixelbilder von der zweiten LED-Matrix 18b in einem bestimmten Abstand in Zwischenpositionen erzeugt werden, die einen halben Abstand in bezug auf die latenten Pixelbilder verschoben sind, welche durch die erste LED-Matrix 18a erzeugt sind, wobei beide latente Pixelbilder auf die gleiche Zeile treffen.

Ausführungsform 6

Nachstehend wird die sechste bevorzugte Ausführungsform der Erfindung erläutert. Fig. 17 zeigt eine Querschnittansicht der Hauptteile des LED-Druckkopfs der sechsten bevorzugten Ausführungsform.

Wie in der fünften bevorzugten Ausführungsform, die in Fig. 16 gezeigt ist, sind die erste LED-Matrix 18a und die zweite LED-Matrix 18b durch Verschieben von LED-Matrix-Chips 16a und 16b um einen halben Abstand (P/2) in bezug zueinander erzeugt, wobei jede auf diese Weise erzeugte einen durchgehenden Aufbau aufweist. Die LED-Matrix-Chips 16a, 16b weisen eine Vielzahl von LEDs 14 auf, die in einem feststehenden Abstand P in der Hauptabtastrichtung (X-Achsenrichtung) angeordnet sind.

Obgleich jeder LED-Matrix-Chip 16a und 16b grundlegend denselben Aufbau aufweist, wie z. B. in Fig. 22 gezeigt, ist das Substrat 122 der Ausführungsform aus GaAs-Material, wobei eine Vielzahl von LEDs in einer Zeile auf dem Substrat 122 ausgebildet ist. Jede LED wird ausgebildet, indem auf dem GaAs-Substrat 122 eine GaAsP-Schicht erzeugt wird, auf welcher eine P-leitende Diffusionsschicht 124, die Lichtabstrahlfläche, durch Fremdatomdiffusion unter Verwendung von Zn erzeugt wird. Die Elektrode 126 ist aus leitendem Material hergestellt und ist mit der Oberfläche der Diffusionsschicht 124 an einem Ende elektrisch verbunden und weist eine Kontaktfläche 128 an dem anderen Ende auf, welches durch Drahtbonden mit der Schaltungsverdrahtung des Substrats 10 verbunden werden kann. Die LED-Matrix-Chips 16a und 16b sind auf der Oberfläche im Abstand 1 zwischen dieser so angeordnet, daß die LEDs in einer Zeile angeordnet sind.

Die elektrische Verbindung zwischen den LEDs und dem Ansteuerschaltkreis 50 der LED-Matrizen 18a und 18b ist in Fig. 18 gezeigt. Hier ist die Anode jeder LED der ersten LED-Matrix 18a mit der entsprechenden Elektrodenkontaktfläche des Ansteuerschaltkreises elektrisch verbunden, und die Kathoden sind mit einer gemeinsamen Leitung verbunden, der ersten Kathodenleitung 84. Die Anode jeder LED der zweiten LED-Matrix 18b ist mit der Anode der entsprechenden LED der ersten LED- Matrix 18a verbunden, und die Kathoden sind mit einer gemeinsamen Leitung verbunden, der zweiten Kathodenleitung 86. Die Enden der ersten Kathodenleitung 84 und der zweiten Kathodenleitung 86 sind mit einem Schalter 88 verbunden, um ein selektives Schalten zu ermöglichen.

Wie Fig. 17 zeigt, ist über der ersten LED-Matrix 18a und der zweiten LED-Matrix 18b eine zylinderförmige, lichtempfindliche Trommel 22 mit einer lichtempfindlichen Oberfläche 20 zur Drehung um eine Achse in der X-Richtung angeordnet. Die Lichtsignale, die durch die LEDs erzeugt sind, werden auf die lichtempfindliche Oberfläche 20 eingestrahlt.

Zwischen der lichtempfindlichen Oberfläche 20 der lichtempfindlichen Trommel 22 und den LED-Matrizen 18a und 28b ist eine Stablinsenmatrix 26 angeordnet, die eine Vielzahl von zylinderförmigen Stablinsen 24 mit zweckentsprechenden Brennweiten aufweist, so daß das Licht von den LEDs Bilder auf der lichtempfindlichen Oberfläche 20 erzeugt. Die Stablinsenmatrix 26 weist Stablinsen 24 auf, welche parallel zueinander entlang der X-Achse zwischen der Tragvorrichtung 90 angeordnet sind, und ist zusammen mit dem Substrat 10 in das Gehäuse 92 eingefügt, welches aus Harz hergestellt ist.

Die LED-Matrizen 18a und 18b sind in einem Abstand D entlang der Y-Achse von der lichtempfindlichen Oberfläche beabstandet, wobei die Stablinsenmatrix 26 dazwischen angeordnet ist.

Nachstehend wird die Bilderzeugung in der Hauptabtastrichtung (X-Achsenrichtung) unter Verwendung des LED-Druckkopfs der vorstehend beschriebenen Ausführungsform unter Bezugnahme auf Fig. 19 erläutert.

Bei der Drehung der lichtempfindlichen Trommel 22 sendet der Ansteuerschaltkreis 50 ein elektrisches Signal, und im Gleichlauf mit dem Signal wird der Schalter 88 betätigt, wobei der Kreis für die LEDs der ersten LED-Matrix 18a selektiv geschlossen wird und die Abstrahlung von Lichtsignalen bewirkt wird. Die Lichtsignale werden durch die Stablinsenmatrix 26 in die Position A auf der lichtempfindlichen Oberfläche 20 der lichtempfindlichen Trommel 22 konzentriert, und latente Pixelbilder werden entlang der Abtastzeile erzeugt. An diesem Punkt wird die Schaltung der zweiten LED- Matrix 18b unterbrochen.

Wenn sich dann die erzeugten latenten Pixelbilder aus der Position A in die Position B gedreht haben, im Gleichlauf mit der Drehung der lichtempfindlichen Trommel 22, wird der Schalter 88 zu der Seite der zweiten LED-Matrix 18b geschaltet, die Schaltung der ersten LED-Matrix 18a unterbrochen und die Schaltung für die zweite LED-Matrix 18b selektiv geschlossen. Dies bewirkt, daß die LEDs der zweiten LED-Matrix 18b Lichtsignale erzeugen, und ein latentes Pixelbild mit einem bestimmten Abstand wird auf der lichtempfindlichen Oberfläche 20 in der Position B erzeugt.

Da an diesem Punkt die erste LED-Matrix 18a und die zweite LED-Matrix 18b einen halben Abstand (P/2) in der X-Achsenrichtung zueinander verschoben sind, wie vorstehend erwähnt, fallen latente Pixelbilder von der zweiten LED-Matrix 18b zwischen latente Pixelbilder von der ersten LED-Matrix 18a in einen bestimmten Abstand, wobei beide Abstände gleich sind. Somit werden die latenten Pixelbilder entlang derselben Zeile erzeugt.

Wie in Fig. 17 gezeigt, sind die LED-Matrizen 18a und 18b der Ausführungsform aus zwei Zeilen von LEDs ausgebildet. Wenn daher z. B. die Stablinsen 24 im Zick-Zack-Aufbau für die Stablinsenmatrix 26 verwendet werden, abhängig von den Abstandseinstellungen, kann es erforderlich sein, die Positionen für die LED-Matrix 18a und die LED-Matrix 18b geringfügig gegenüber der mittleren optischen Achse in der Z- Achsenrichtung zu verschieben, und demzufolge kann die Stärke des Lichts, das durch die Stablinsenmatrix 26 tritt, unzureichend sein.

Herkömmliche Stablinsenmatrizen auf dem Markt können eine Verlagerung von ±0,4 mm von der mittleren optischen Achse mit kaum einer Änderung der Lichtstärke tolerieren, und die Herstellung beider LED-Matrizen zu diesen Abstandsdaten führt kaum zu Problemen hinsichtlich der Herstellungsgenauigkeit. Das vorstehend erwähnte Problem kann jedoch durch Verwendung von Stablinsenmatrizen mit einer Vielzahl von Stablinsen, die in einem Parallelaufbau angeordnet sind, vollständig gelöst werden.

Ein Beispiel der Stablinsenmatrix, die in der Erfindung verwendet werden kann, ist die SLA-20, eine Stablinsenmatrix die durch Nihon Itagarasu Kabushiki Kaisha verkauft wird. Mit der SLA-20 bleibt die Lichtstärke in dem Bereich von ±0,4 mm von der mittleren optischen Achse praktisch konstant, und die Verwendung solcher Stablinsen ist entweder einzeln oder mehrfach bei parallelem Aufbau in dieser Erfindung wünschenswert.

Durch Ausbildung der LED-Druckköpfe, wie vorstehend beschrieben, kann selbst dann, wenn jede LED-Matrix, d. h. die erste LED-Matrix 18a und die zweite LED-Matrix 18b eine Pixeldichte von herkömmlich z. B. 300 dpi aufweist, die vorstehend erwähnte Kombination von latenten Pixelbildern tatsächlich zu graphischen Bildern mit doppelter Auflösung führen.

In der vorstehend erwähnten Ausführungsform wurde ein Ausführungsbeispiel der Verwendung einer LED-Matrix mit zwei Matrizen, eine erste LED-Matrix 28a und eine zweite LED- Matrix 18b, beschrieben. Es ist jedoch auch möglich, eine dritte LED-Matrix 18c hinzuzufügen, wie in Fig. 20 gezeigt ist.

Die Anode jeder LED der dritten LED-Matrix 18c ist mit der entsprechenden Anode der zweiten LED-Matrix 18b elektrisch verbunden, und die Kathoden sind mit einer gemeinsamen Leitung verbunden, der dritten Kathodenleitung 94. Die Enden der ersten, zweiten und dritten Kathodenleitung sind mit dem Schalter 88 verbunden. Abgesehen von diesen Änderungen ist der Druckkopf mit dem in Fig. 18 gezeigten übereinstimmend.

Daher ist die LED-Matrix nicht auf die zwei Matrizen beschränkt, sondern kann eine dritte Matrix einschließen, wie vorstehend beschrieben ist, oder sogar vier oder mehr Matrizen aufweisen. In diesen Fällen ist jede LED-Matrix im Abstand (P/Anzahl der LED-Matrizen) in bezug auf die anderen in der Hauptabtastrichtung verschoben, wenn P ein Abstand der LEDs ist. Daher sind die LEDs auf den LED-Matrix-Chips im Abstand (P/Anzahl der LED-Matrizen) zueinander verschoben.

Durch Ausbildung des LED-Druckkopfs auf diese Weise unter Verwendung von LED-Matrizen einer Einzeltype mit denselben Pixeldichten ist es möglich, graphische Bilder mit Auflösungen zu erhalten, die das Vielfache der Anzahl der verwendeten LED-Matrizen sind.

MÖGLICHKEITEN DER INDUSTRIELLEN VERWENDUNG

Wie vorstehend erläutert, werden mit dem erfindungsgemäßen LED-Druckkopf zum Erzeugen eines latenten Pixelbilds auf einer einzelnen Zeile erstens die Lichtsignale, die von den LEDs erzeugt sind, über eine Stablinsenmatrix und eine geöffnete optische Verschlußvorrichtung auf die lichtempfindliche Oberfläche einer lichtempfindlichen Trommel zum Erzeugen von latenten Pixelbildern in einem feststehenden Abstand eingestrahlt, und zweitens wird eine andere Menge von Lichtsignalen, die von LEDs erzeugt sind, über eine Stablinsenmatrix und eine geöffnete optische Verschlußvorrichtung auf die lichtempfindliche Oberfläche einer lichtempfindlichen Trommel zum Erzeugen von latenten Bildern in einem feststehenden Abstand zwischen den latenten Pixelbildern, die bereits durch die vorstehend erwähnten Lichtsignale erzeugt sind, eingestrahlt.

Daher ist es unter Verwendung von LED-Matrizen mit LEDs, die in einem bestimmten Abstand angeordnet sind, möglich, graphische Bilder mit doppelter Pixeldichte oder Auflösung zu erzeugen.

Ferner können bei der Drehung einer lichtempfindlichen Trommel durch Aussenden eines elektrischen Signals von einem Ansteuerschaltkreis und gleichlaufendem Unterbrechen des Kreises der zweiten LED-Matrix und selektives Schließen der Schaltung für die LEDs der ersten LED-Matrix mittels eines Schalters und Bewirken der Abstrahlung von Lichtsignalen Lichtsignale erzeugt werden, welche mittels einer Stablinsenmatrix auf eine lichtempfindliche Oberfläche einer lichtempfindlichen Trommel fokussiert werden, um latente Pixelbilder entlang der Abtastzeile zu erzeugen. Daraufhin wird im Gleichlauf mit der Drehung der lichtempfindlichen Trommel der Schalter zu der Seite der zweiten LED-Matrix umgeschaltet, der Kreis der ersten LED-Matrix geöffnet und der Kreis der zweiten LED-Matrix selektiv geschlossen. Mit den Lichtsignalen, die von den LEDs der zweiten LED-Matrix erzeugt sind, werden latente Pixelbilder in einem bestimmten Abstand in dem Raum zwischen den vorstehend erwähnten latenten Pixelbildern erzeugt.

Hier können durch Anordnen der ersten LED-Matrix und der zweiten LED-Matrix auf eine Weise, daß die LEDs der zweiten LED-Matrix einen halben Abstand (P/2) in der Hauptabtastrichtung in bezug auf jene der ersten LED-Matrix verschoben sind, latente Pixelbilder von beiden LED-Matrizen in einer einzelnen Zeile kombiniert werden, um ein latentes graphisches Bild hoher Auflösung zu erzeugen.

Ferner können durch Erhöhung der Zeilenanzahl der LED-Matrix graphische Bilder mit Auflösungen, die um den Faktor der Anzahl der Zeilen größer sind, erzielt werden.

Daher kann die Auflösung wesentlich erhöht werden, ohne die Erzeugungsdichte der LEDs in LED-Matrizen zu vergrößern.


Anspruch[de]

1. LED-Druckkopf, der aufweist:

- eine LED-Matrix (18) mit LEDs (14), die sich in einer Hauptabtastrichtung (x) erstrecken, welche ausgebildet ist, Lichtsignale selektiv zu erzeugen,

- ein lichtempfindliches Material (20, 22), das um eine Achse gedreht werden kann, die parallel zu der Hauptabtastrichtung (x) ist,

- eine Linsenmatrix (26), die Linsen (24) aufweist, welche so angeordnet sind, daß Lichtsignale, die durch die LEDs (14) erzeugt sind, auf dem lichtempfindlichen Material (20, 22) konzentriert werden, wobei die Linsenmatrix eine erste Linsenmatrix (26a) und eine zweite Linsenmatrix (26b) aufweist, und

- optische Verschlußvorrichtungen (28a, 28b), die zwischen der LED-Matrix (18) und den Linsen (24) angeordnet sind und ausgebildet sind, Lichtsignale von der LED-Matrix (18) durch zugeordnete Linsen zu leiten,

dadurch gekennzeichnet, daß

die zwei Linsenmatrizen (26a, 26b) so angeordnet sind und ein Abstand der LEDs (14) der LED-Matrix so eingestellt ist, daß die Lichtsignale in unterschiedlichen Positionen der lichtempfindlichen Oberfläche (20) in bezug auf eine Achse, die parallel zu der Hauptabtastrichtung (x) ist, konzentriert werden.

2. LED-Druckkopf gemäß Anspruch 1, wobei

- die zweite Linsenmatrix (26b) Linsen mit mittleren optischen Achsen aufweist, die im wesentlichen senkrecht zu der LED-Matrix (18) sind.

3. LED-Druckkopf gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die erste Linsenmatrix (26a) und die zweite Linsenmatrix (26b) angeordnet sind, eine V- oder eine umgekehrte V-Form auszubilden, wenn aus der Hauptabtastrichtung (x) betrachtet.

4. LED-Druckkopf gemäß Anspruch 1, wobei

- die erste Linsenmatrix (26a) und die zweite Linsenmatrix (26b) jeweils Seiten aufweisen, die sich in einer Ebene parallel zu der Hauptabtastrichtung (x) erstrecken, und

- die erste Linsenmatrix (26a) und die zweite Linsenmatrix (26b) gegenüber einer zu der Hauptabtastrichtung (x) rechtwinkligen Achse so geneigt sind, daß die Seiten der ersten Linsenmatrix (26a) einen vorbestimmten Winkel in bezug auf die Seiten der zweiten Linsenmatrix (26b) ausbilden.

5. LED-Druckkopf gemäß Anspruch 1, wobei

- die LEDs (14) der LED-Matrix (18) in einer Vielzahl von Zeilen angeordnet sind, wobei sich die Zeilen in der Hauptabtastrichtung (x) erstrecken,

- die LEDs innerhalb jeder Zeile einen LED-Abstand beabstandet sind und

- die Zeilen in bezug zueinander in der Hauptabtastrichtung (x) um den LED-Abstand, dividiert durch die Anzahl der Zeilen, verschoben sind.

6. LED-Druckkopf gemäß Anspruch 5, wobei die optische Verschlußvorrichtung (28a, 28b) eine ferroelektrische Flüssigkristall-Verschlußeinrichtung aufweist.

7. LED-Druckkopf gemäß Anspruch 5, wobei die optische Verschlußvorrichtung (28a, 28b) elektrooptische Keramikmaterialien aufweist.







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