光记录头和图像形成设备的制作方法

光记录头和图像形成设备的制作方法
【专利摘要】本发明的图像形成设备(10)是一种通过将激光施加至记录介质(P)而在记录介质(P)的表面上形成图像的设备，该设备包括：多个光源(31)，其中每个光源都发射激光；多个光学纤维(23和42)，分别由所述多个光源(31)发射的激光通过该多个光学纤维传播；保持器(43)，其保持光学纤维(42)；和蝇眼透镜(50)；柱面透镜阵列(60)；孔阵列(70)；以及透镜(80a)和透镜(80b)，由光学纤维(42)的端表面发出的激光穿过该透镜(80a)和透镜(80b)。孔阵列(70)的每个孔(71)是矩形的。
【专利说明】光记录头和图像形成设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种通过施加光至记录介质而在记录介质上形成图像的图像形成设备，以及在图像形成设备中使用的光记录头。
【背景技术】
[0002]向片或板形式的记录介质施加光以在记录介质的表面上形成图像的系统是已知的。制造用于报纸印刷的印刷版的计算机直接制版(CTP)系统是这种系统的一个例子。在CTP系统中，激光被施加到形成在基膜或基板的表面上的树脂层，以在树脂层的表面上形成图像(将该表面暴露于光)。
[0003]CTP系统包括围绕其缠绕记录介质的旋转鼓、和向围绕旋转鼓缠绕的记录介质施加激光的图像形成设备。图像形成设备包括能够沿旋转鼓的旋转轴线往复运动的光记录头。当通过使用如此构造的CTP系统在记录介质上形成图像时，激光被从图像形成设备的光记录头朝向记录介质表面(树脂层表面)发射，同时围绕其缠绕了记录介质的旋转鼓正在被旋转。树脂层表面的一部分因此暴露于光。随后，光记录头被沿鼓的旋转轴线移动经过预定距离。之后，再次从光记录头朝向树脂层表面发射激光，以将与已曝光的区域相邻的区域暴露于所述光或曝光。光记录头的运动和停止在此之后被重复执行，以将树脂层表面的整个区域或预定区域暴露至所述光。在下面的描述中，旋转鼓的旋转方向将有时被称为"主扫描方向"并且光记录头的运动方向将有时被称为"副扫描方向"。副扫描方向与沿旋转鼓的旋转轴线的方向彼此平行。
[0004]传统的图像形成设备包括作为光源的至少多个半导体激光器和供由半导体激光器发射的激光传播通过的多个光学纤维。
[0005]多个半导体激光器和多个光学纤维彼此以一对一的关系连接。从半导体激光器中的一个发射的激光从光学纤维中的相应的一个的一端(起始端)进入该光学纤维，并从其另一端(终止端)射出。每个光学纤维的终止端被引导到光记录头中并被保持在该光记录头中。更具体地，多个光学纤维的终止端被保持在光记录头中，从而它们的出口端表面被布置成矩阵形式。从布置成矩阵形式的多个出口端表面分别地发射的激光通过一对聚光透镜被收集在记录介质表面上。
[0006]不言自明地，形成在记录介质上的图像是多个像素的集合，并且从一个光学纤维发射的一个激光光斑对应于一个像素。即，如果提供了十个光学纤维，则一次可最大执行十个像素的曝光。如果提供了二十个光学纤维，则一次可最大执行二十个像素的曝光。
[0007]引文列表
[0008]专利文献
[0009]专利文献I JP2000-153636A
[0010]专利文献2 JP2005-193581A

【发明内容】
[0011]技术问题
[0012]在传统的图像形成设备中，从光学纤维发射的激光通过聚光透镜被收集在记录介质上。因此，每个形成在记录介质上的激光光斑是圆形的。然而，如果该光斑是圆形的，则像素是模糊的。尤其每个像素的四个角是模糊的。结果，作为多个像素的集合的整个图像的清晰度降低。
[0013]本发明的目的是通过对每个激光光斑成形而实现形成具有改进的清晰度的图像。
[0014]解决问题的技术方案
[0015]在本发明中，其中形成有矩形孔的孔阵列被设置在待施加到记录介质的激光的光学路径上。被施加到记录介质的每个激光光斑因此被成形为矩形。结果提高了图像的清晰度。
[0016]根据本发明的光记录头是一种用于将分别由多个光学纤维发出的激光施加至记录介质的光记录头，该光记录头包括:保持器，其保持所述多个光学纤维；蝇眼透镜，分别由所述多个光学纤维的端表面发出的激光进入该蝇眼透镜；柱面透镜阵列，穿过所述蝇眼透镜的激光进入该柱面透镜阵列；孔阵列，穿过所述柱面透镜阵列的激光进入该孔阵列；和透镜，其在记录介质的表面上收集穿过所述孔阵列的孔的激光，其中，所述孔阵列的每个孔是矩形的。
[0017]根据本发明的图像形成设备是一种通过将激光施加至记录介质而在记录介质的表面上形成图像的图像形成设备，该设备包括:多个光源，每个光源发射激光；多个光学纤维，分别由所述多个光源发射的激光穿过所述多个光学纤维传播；保持器，其保持所述多个光学纤维的端部；蝇眼透镜，分别由所述多个光学纤维的端表面发出的激光进入该蝇眼透镜；柱面透镜阵列，穿过所述蝇眼透镜的激光进入该柱面透镜阵列；孔阵列，穿过所述柱面透镜阵列的激光进入该孔阵列；和透镜，其在记录介质的表面上收集穿过所述孔阵列的孔的激光，其中，所述孔阵列的每个孔是矩形的。
[0018]本发明的有益效果
[0019]根据本发明，能够获得一种图像形成设备，该图像形成设备能够形成清晰度比以iu提闻的图像。
【专利附图】

【附图说明】
[0020]图1是示出了 CTP系统的例子的构造图，本发明被应用于该CTP系统；
[0021]图2是包括在图1中所示的CTP系统中的图像形成设备的示意性的构造图；
[0022]图3是图2中所示的图像形成设备的详细的构造图；
[0023]图4是示出了保持器、蝇眼透镜、柱面透镜阵列和孔阵列的透视图；
[0024]图5是示出了保持器、蝇眼透镜、柱面透镜阵列和孔阵列的分解透视图；
[0025]图6是孔阵列的一部分的放大视图；以及
[0026]图7是示出了图像形成设备的变型的详细的构造图。
【具体实施方式】
[0027]下面将描述应用本发明的CTP系统的例子。如图1所示，根据本发明实施例的CTP系统包括图像形成设备10、其上安装有记录介质P的旋转鼓11、用于旋转旋转鼓11的马达(鼓驱动马达12)、用于检测旋转鼓11的旋转量的编码器13、控制图像形成设备10的光记录头22的头控制单元15、用于移动光记录头22的马达(头驱动马达)、和执行这些部件上的总体控制的中央控制单元16。在图1中未示出头驱动马达。
[0028]中央控制单元16包括存储器、中央处理单元(CPU)、延迟电路、图像处理电路、现场可编程门阵列(FPGA)和压控振荡器(VCO)。中央控制单元16被提供各种类型的数据和信息，包括来自未示出的计算机的图像数据、控制参数和控制数据。根据需要，提供的数据和信息被存储在存储器中。此外，中央控制单元16被连接到鼓驱动马达12、编码器13和头控制单元15。中央控制单元16基于包括来自编码器13的检测结果和存储在存储器中的数据和参数的数据，监控和控制鼓驱动马达12。中央控制单元16还基于包括由头控制单元15检测的光记录头22的位置和移动速度以及存储在存储器中的数据和参数的数据，监控和控制光记录头22。
[0029]旋转鼓11是圆柱形的。记录介质P被围绕旋转鼓11的表面缠绕。在本实施例中，作为记录介质P的热板(thermal plate)被围绕所述表面缠绕。热板具有至少由招制成的基板和包括形成在基板的表面上的光敏层的树脂层。基板的厚度通常约0.3mm并且光敏层的厚度通常为1.0至3.0 μ m。基板和光敏层的厚度不限于上述值。
[0030]旋转鼓11的旋转轴和鼓驱动马达12的旋转轴通过包括滑轮和皮带的传动机构18彼此连接。因此，当鼓驱动马达12在中央控制单元16的控制下被驱动时，鼓驱动马达12的转矩被传输至旋转鼓11，从而旋转鼓11沿主扫描方向(图中的箭头a的方向)旋转。
[0031]接下来将详细描述图像形成设备10。如图2和3所示，图像形成设备10包括光源单元21、光记录头22、和在光源单元21与光记录头22之间形成光波导的多个光学纤维23。
[0032]如图3所示，光源单元21包括多个半导体激光器31、驱动半导体激光器31的驱动器32、透镜33 (每个透镜使由半导体激光器31之一发射的激光进入光学纤维23中的一个预定的光学纤维)，和用于冷却半导体激光器31的冷却装置(未示出)。
[0033]在本实施例中，每个半导体激光器31的振荡波长为830nm。半导体激光器31、透镜33和冷却装置被设置在共同的基板34上并彼此一体地结合。此外，每个光学纤维23的起始端被固定在基板34上。即，半导体激光器31、透镜33、冷却装置和光学纤维23被结合在一个单元中。
[0034]在本实施例中，六十四个半导体激光器31被安装在基板34的安装表面上，并且六十四个透镜33和六十四个光学纤维23被与半导体激光器31对应设置。然而，半导体激光器31的数目可根据需要改变，并且透镜33和光学纤维23的数目也可以根据半导体激光器31的数目改变。
[0035]用于冷却半导体激光器31的冷却装置被设置在基板34的背面(与安装表面相反的表面)上。冷却装置可通过例如使用珀尔帖(Peltier)装置实现。空冷型冷却装置可以可替换性地通过使用风扇实现。此外，液冷型冷却装置可通过使用冷却介质、冷却介质循环通道和泵实现。
[0036]接下来将详细描述光记录头22。光记录头22包括光学连接器(其中光学纤维23的终止端被可拆卸地附接到该光学连接器)、分别通过光学连接器41连接到光学纤维23的多个光学纤维(在本实施例中为六十四个光学纤维)42、保持光学纤维42的终止端的保持器43、和使从光学纤维42发出的激光到达记录介质P的表面的光学系统。当头驱动马达在中央控制单元16的控制下被驱动时，该光记录头22沿图1所示的两个导轨24在副扫描方向(图中箭头b所示的方向)上运动。
[0037]结合在光记录头22中的上述光学系统包括蝇眼透镜50、柱面透镜阵列60、孔阵列70、透镜80a、和透镜80b ;从光学纤维42的出口端表面射出的激光进入该蝇眼透镜50，从蝇眼透镜50射出的激光进入柱面透镜阵列60，从柱面透镜阵列60射出的激光进入孔阵列70，穿过孔阵列70的激光进入该透镜80a，从透镜80a射出的激光进入该透镜80b。
[0038]如图4和5所示，保持器43由沿图中所见到的Y方向堆叠的五个块44形成。在下面的描述中，这些块将通过分别称为块44a、44b、44c、44d和44e来相互区分，其次序是从最底下的块(即，块40a)开始。然而，该区分仅仅是出于方便的目的。
[0039]块44a至44d具有平的底表面和上表面，在每个上表面上以等间距彼此平行的方式形成16个槽45。每个槽45具有大致矩形的截面形状并且沿块44的纵向方向(X方向)布置。不仅最上面的块44e的底表面是平的，而且其上表面也是平的。每个槽45需要具有这种横截面形状，以便能够定位光学纤维42，并可具有例如V形截面。
[0040]一个光学纤维42被设置在形成于块44a至44d中的每个槽45中。S卩，十六个光学纤维42的终止端在块44a上沿X方向布置，块44b叠置在块44a上。因此，块44a上的十六个光学纤维42的终止端被介入块44a和44b之间。类似地，块44b上的十六个光学纤维42的终止端被介入块44b和44c之间；块44c上的十六个光学纤维42的终止端被介入块44c和44d之间；块44d上的十六个光学纤维42的终止端被介入块44d和44e之间。
[0041]如图5所示，六十四个光学纤维42的终止端由上文所述的保持器43保持并且因此被布置成矩阵形式。换言之，六十四个出口端表面42a在保持器43的前表面中以预定的间距布置成矩阵形式(16X4)。再换言之，四排出口端表面被沿Y方向设置，每排出口端表面由沿X方向布置成一排的十六个出口端表面42a形成。每排出口端表面中的出口端表面之间的间距(相邻的每一对出口端表面之间的中心至中心的距离)为240μπι。同样，从位于一排出口端表面的一个端部处的出口端表面到位于其另一端处的出口端表面的距离为
3.6mmο
[0042]再次参见图3，蝇眼透镜50、柱面透镜阵列60和孔阵列70以该次序设置在保持器43的前方。
[0043]如图5所示，六十四个透镜元件51被形成在蝇眼透镜50中。这六十四个透镜元件51被布置成矩阵形式，具有与光学纤维42的出口端表面42a的间距相同的间距。S卩，在蝇眼透镜50中，四排透镜元件被沿Y方向形成(16 X 4)，每排由沿X方向布置成一排的十六个透镜元件51形成。
[0044]在柱面透镜阵列60中，柱面透镜元件61被形成四个条。每条柱面透镜元件61对应于位于相同高度的一排透镜元件。例如，第一条(最下面的)柱面透镜元件61对应于第一排(最下面的)透镜元件。同样，第二条(从下面数第二个)柱面透镜元件61对应于第二排(从下面数第二排)透镜元件。
[0045]六十四个孔(开口)71被形成在孔阵列70中。这些孔71被布置成矩阵形式，具有与蝇眼透镜50的透镜元件51的间距相同的间距。换言之，孔71被布置成矩阵形式，具有与光学纤维42的出口端表面42a的间距相同的间距。即，在孔阵列70上，沿Y方向形成四排孔(16X4)，每排孔由沿X方向布置一排的十六个孔71形成。
[0046]从光学纤维42的出口端表面42a射出的激光进入与出口端表面42a相对的透镜元件51。每个透镜元件51的光入射表面是平坦的，而光出射表面具有凸面。S卩，每个透镜元件51相当于平凸透镜。激光通过穿过透镜元件51而被准直或会聚。
[0047]被每个透镜元件51准直或会聚的激光进入与透镜元件51相对的柱面透镜元件61。更具体地，穿过属于一排透镜元件的十六个透镜元件51的激光进入与该排透镜元件相对的柱面透镜元件61。每个柱面透镜元件61具有沿Y方向的弯曲但沿X方向没有弯曲。因此，激光通过穿过柱面透镜元件61而被仅沿Y方向准直。
[0048]因此，孔阵列70的光入射表面中的激光光斑100具有椭圆形形状，其长轴方向对应于X方向，如图6所示。然而，每个孔71具有20ym(h) X60ym(ff)尺寸的矩形形状，如图6所示。激光光斑100通过穿过孔71被成形为矩形或大致矩形。
[0049]再次参见图3，透镜80a、遮光板81和透镜80b以该次序布置在孔阵列70的前方。所述一对透镜80a和80b形成聚光透镜(成像透镜或图像形成透镜)，其在记录介质P的表面上收集穿过孔71的激光。遮光板81根据需要被插入透镜80a和80b之间的光学路径中以阻断激光的通过。例如，当图像记录设备处于待机状态或处于关机状态时，遮光板81被插入透镜80a和80b之间的光学路径中。透镜80a和80b可由一个双凸透镜替代。
[0050]根据本发明，如上文所述，施加到记录介质的每个激光光斑被成形为矩形或大致矩形，从而消除由通过(暴露于)激光所形成的每个像素的模糊并获得高清晰度的图像。
[0051]图7示出了图像形成设备10的变型。用于反馈控制半导体激光器31的装置和用于检测记录介质P的边缘的装置被增设至所图示的图像形成设备10。反馈控制装置包括反射镜90、透镜91和光学传感器92。反射镜90设置在孔阵列70和透镜80a之间并反射穿过孔阵列70的激光的一部分(例如，10% )0透镜91使被反射镜90反射的激光进入光学传感器92。光学传感器92根据进入的激光的强度输出电信号。从光学传感器92输出的电信号被输入驱动器32,以被用于半导体激光器31的控制。
[0052]边缘检测装置93以光学的方式检测围绕旋转鼓11 (图1)缠绕的记录介质P的边缘，并向中央控制单元16输出检测结果。
[0053]在本实施例中，使用具有830nm振荡波长的半导体激光器31。然而，也可以根据记录介质替换地使用具有不同振荡波长的半导体激光器。例如，如果记录介质是光聚合物板，则优选地使用具有约400nm振荡波长的半导体激光器。IS激光器、YAG激光器等可用于替代半导体激光器31。
[0054]在本实施例中，光学纤维23的终止端被可拆卸地附接到光记录头22。然而，光学纤维23的起始端可以被可拆卸地附接到光源单元21。
[0055]此外，尽管在本实施例中通过使用两根光学纤维(光学纤维23和42)传播激光，也可以仅仅通过一根光学纤维传播激光。例如，图3和7中所示的光学纤维23可以被延长，从而光学纤维23的终止端被保持器43保持。光学纤维42可替换性地被延长，从而光学纤维42的起始端被固定在基板34上。
[0056]尽管在本实施例中光源单元21和光记录头22被设置成彼此分离，光源单元21和光记录头22也可以被结合成一个单元。
[0057]在本说明书中，CTP系统的例子已经被描述成一个实施例。然而，本发明的图像形成设备和光记录头也可以应用到除CTP系统之外的系统和设备。本领域技术人员将会理解，在不背离本发明的范围的情况下，可以在形式和细节方面对本发明做出各种变化。
[0058]本申请基于2011年9月22日申请的在先日本专利申请第2011-207493号并要求其优先权的权益，该在先申请的公开内容通过引用全文并入本文中。
[0059]附图标记列表
[0060]10图像形成设备
[0061]21光源单元
[0062]22光记录头
[0063]23光学纤维
[0064]31半导体激光器
[0065]42光学纤维
[0066]43保持器
[0067]50蝇眼透镜
[0068]51透镜元件
[0069]60柱面透镜阵列
[0070]61柱面透镜元件
[0071]70孔阵列
[0072]71 孔
[0073]80a, 80b 透镜。
【权利要求】
1.一种用于将分别由多个光学纤维发出的激光施加至记录介质的光记录头，所述光记录头包括: 保持器，所述保持器保持所述多个光学纤维； 蝇眼透镜，分别由所述多个光学纤维的端表面发出的激光进入所述蝇眼透镜； 柱面透镜阵列，穿过所述蝇眼透镜的激光进入所述柱面透镜阵列； 孔阵列，穿过所述柱面透镜阵列的激光进入所述孔阵列；和 透镜，所述透镜在所述记录介质的表面上收集穿过所述孔阵列的孔的激光， 其中，所述孔阵列的每个孔是矩形的。
2.根据权利要求1所述的光记录头，其中: 所述多个光学纤维的端表面被布置成具有预定间距的矩阵形式； 所述蝇眼透镜上的多个透镜元件被布置成具有与所述多个光学纤维的端表面的间距相同的间距的矩阵形式；并且 所述孔阵列上的多个孔被布置成具有与透镜元件的间距相同的间距的矩阵形式。
3.根据权利要求2所述的光记录头，其中: 两排或更多排透镜元件沿Y方向形成在所述蝇眼透镜上，每排透镜元件由沿X方向布置的多个透镜元件形成，所述Y方向与X方向垂直； 多个柱面透镜元件被形成在所述柱面透镜阵列上，与所述蝇眼透镜上的成排的透镜元件对应； 每个柱面透镜元件具有沿Y方向的弯曲，但不具有沿X方向的弯曲；并且所述孔阵列上的每个孔具有矩形形状，该矩形形状的较短边方向对应于Y方向，并且其较长边方向对应于X方向。
4.一种通过将激光施加至记录介质而在所述记录介质的表面上形成图像的图像形成设备，所述图像形成设备包括: 多个光源，每个光源发射激光； 多个光学纤维，分别由所述多个光源发射的激光通过所述多个光学纤维传播； 保持器，所述保持器保持所述多个光学纤维的端部； 蝇眼透镜，分别由所述多个光学纤维的端表面发出的激光进入所述蝇眼透镜； 柱面透镜阵列，穿过所述蝇眼透镜的激光进入所述柱面透镜阵列； 孔阵列，穿过所述柱面透镜阵列的激光进入所述孔阵列；和 透镜，所述在所述记录介质的表面上收集穿过所述孔阵列的孔的激光， 其中，所述孔阵列的每个孔是矩形的。
5.根据权利要求4所述的图像形成设备，其中: 所述多个光学纤维的端表面被布置成具有预定间距的矩阵形式； 所述蝇眼透镜上的多个透镜元件被布置成具有与所述多个光学纤维的端表面的间距相同的间距的矩阵形式；并且 所述孔阵列上的多个孔被布置成具有与透镜元件的间距相同的间距的矩阵形式。
6.根据权利要求5所述的图像形成设备，其中: 两排或更多排透镜元件沿Y方向形成在所述蝇眼透镜上，每排透镜元件由沿X方向布置的多个透镜元件形成，所述Y方向与X方向垂直；多个柱面透镜元件被形成在所述柱面透镜阵列上，与所述蝇眼透镜上的成排的透镜元件对应； 每个柱面透镜元件具有沿Y方向的弯曲，但不具有沿X方向的弯曲；并且 所述孔阵列上的每个孔具有矩形形状，该矩形形状的较短边方向对应于Y方向，并且其较长边方向对应于X方向。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的图像形成设备，其中，每个所述光源是半导体激光器，或IS激光器，或YAG激光器。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的图像形成设备，还包括: 包括所述光源的光源单元； 光记录头，所述光记录头包括所述光学纤维、所述保持器、所述蝇眼透镜、所述柱面透镜阵列和所述孔阵列；以及 第二光学纤维，所述第二光学纤维在所述光源单元和所述光记录头之间形成光波导，用于将由所述光源发出的激光传播至所述光源单元。
9.根据权利要求8所述的图像形成设备，其中所述第二光学纤维可相对于所述光源单元或所述光记录头连接和断开连接，或相对于所述光源单元和所述光记录头二者连接或断开连接。`
【文档编号】G03F7/20GK103874962SQ201280045807
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2012年8月30日 优先权日:2011年9月22日
【发明者】森胁一 申请人:日本电气工程株式会社