專利名稱：光學(xué)記錄頭、用其形成圖象的裝置和檢查該裝置的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)記錄頭，和用其形成圖象的裝置，具體涉及一種利用梯度指數(shù)棒狀透鏡陣列將來自一排光源的信息寫入感光材料的光學(xué)記錄頭，所述光源與圖象信息對(duì)應(yīng)地選擇發(fā)光，使用其形成圖象的裝置以及檢查該圖象形成裝置的方法。
(I)每個(gè)棒狀透鏡(以下稱為透鏡元件)都具有20°到23°范圍的孔徑張角θ的棒狀透鏡陣列。這種(I)型棒狀透鏡陣列具有以下優(yōu)點(diǎn)。(a)有很高的耦合效率和較輕的光源排發(fā)光量負(fù)荷與感光材料敏感度。如果光源排是LCD快門陣列，則光源排的發(fā)光量等于LCD快門陣列發(fā)出并已通過的背光光量。(b)共軛長(zhǎng)度TC較短，以致可以縮小相關(guān)裝置的尺寸。(c)其具有相對(duì)短的共軛長(zhǎng)度TC，因此不容易受透鏡元件陣列傾角的影響。
(II)每個(gè)棒狀透鏡都具有10.5°到12°范圍的孔徑張角θ的棒狀透鏡陣列。這種(II)型棒狀透鏡陣列具有以下優(yōu)點(diǎn)。(d)有較高的基本分辨率，以致能獲得清晰的影印質(zhì)量。(e)有相對(duì)大的焦深，因此可以易于解決零件誤差、感光鼓偏心等問題。
但是這種(I)型棒狀透鏡陣列有一個(gè)問題，即在以大約1200dpi(點(diǎn)/英寸)的較高記錄密度下影印時(shí)，難于獲得無條帶的清晰圖象。原因如下(i)通常，隨著孔徑張角的變小，分辨率變高，在(I)型情況下，由于孔徑張角θ是20°到23°的較大數(shù)值，因此可能達(dá)不到如此高的分辨率等級(jí)，以致于不能獲得1200dpi的分辨率。(ii)盡管隨著孔徑張角的變大，透鏡元件具有較大的視場(chǎng)曲率，孔徑張角θ是20°到23°的較大數(shù)值，因此在透鏡直徑/半徑周期中有較大的分辨率波動(dòng)。
(iii)孔徑張角θ具有20°到23°的較大數(shù)值，以致焦深較小。因此，由不可避免的零件誤差、感光鼓偏心等造成的大約±20μm離焦明顯惡化了分辨率，這里的術(shù)語“離焦”指的是透鏡元件關(guān)于光源和感光鼓的互聯(lián)中心線的離焦。
(II)型棒狀透鏡陣列有以下的問題。(i)光源排的發(fā)光量和感光材料敏感度的負(fù)擔(dān)重，以致全尺寸的冷卻機(jī)制必定與印刷速度有關(guān)。這是由于孔徑張角θ具有10.5°到12.0°的較大數(shù)值，因此這種類型棒狀透鏡陣列的耦合效率是(I)型棒狀透鏡陣列耦合效率的1/4。(ii)由于這種類型棒狀透鏡陣列的共軛長(zhǎng)度TC接近(I)型棒狀透鏡陣列的共軛長(zhǎng)度的兩倍，所以裝置變大。(iii)由于共軛長(zhǎng)度較大，所以透鏡元件陣列的傾角受到較大影響，以致于局部易于出現(xiàn)條帶狀不規(guī)則。
因此，在以大約1200dpi的較高記錄密度進(jìn)行打印時(shí)，(I)型和(II)型棒狀透鏡陣列不能夠滿足無條帶清晰圖象的要求，這兩種棒狀透鏡陣列都既有優(yōu)點(diǎn)又有缺點(diǎn)。
在使用常規(guī)透鏡陣列的電光型圖象形成裝置中，由于透鏡陣列各透鏡光學(xué)特性的波動(dòng)，在輸出圖象中出現(xiàn)條帶狀不規(guī)則。這種條帶狀不規(guī)則不是由較低的分辨率絕對(duì)值造成的，而是由分辨率在不同環(huán)境下的較大差異造成的。當(dāng)這種條帶以1mm到5mm的周期出現(xiàn)時(shí)，其不規(guī)則性尤其明顯，這是因?yàn)槁阊圯^容易識(shí)別的條帶的寬度/周期是大約0.5mm到10mm。
在評(píng)估由圖象形成裝置形成的圖象的質(zhì)量時(shí)，通常是將光源陣列、鏡頭陣列、感光材料裝配成裝置，然后進(jìn)行實(shí)際操作，執(zhí)行光反應(yīng)和顯影處理，以便檢查最終形成的圖象的不規(guī)則性。在當(dāng)前的情況下，在裝置裝配之后僅僅能夠知道是否存在由透鏡陣列造成的條帶狀不規(guī)則。
因此，作為評(píng)估結(jié)果，如果在圖象中發(fā)現(xiàn)一些條帶狀不規(guī)則，并且所得圖象的質(zhì)量較差，就需要分解裝置，以便確定原因。這就是說，需要針對(duì)這是歸結(jié)于透鏡陣列還是歸結(jié)于光源陣列來分析條帶狀不規(guī)則出現(xiàn)的因素。此外，如果判斷出透鏡陣列有缺陷，就要用無缺陷的透鏡陣列再一次裝配裝置。這使得檢查過程耗時(shí)費(fèi)力，因此，裝置的生產(chǎn)效率較低。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種能夠檢查圖象形成裝置的方法，其在裝置裝配之前就可以估計(jì)透鏡陣列造成條帶狀不規(guī)則，從而提高了生產(chǎn)率。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種將帶有圖象信息的光施加于感光材料的光學(xué)記錄頭。光學(xué)記錄頭包括具有多個(gè)點(diǎn)光源的陣列光源，每個(gè)點(diǎn)光源有選擇地發(fā)出與圖象信息相對(duì)應(yīng)的光；還包括面對(duì)陣列光源的透鏡陣列。所述透鏡陣列具有分別與多個(gè)點(diǎn)光源相對(duì)應(yīng)的多個(gè)透鏡元件。每個(gè)透鏡的孔徑張角θ的設(shè)定在14°到18°的范圍中。
本發(fā)明的又一方面涉及一種將帶有圖象信息的光施加于感光材料的光學(xué)記錄頭。這種光學(xué)記錄頭包括具有多個(gè)點(diǎn)光源的陣列光源，每個(gè)點(diǎn)光源有選擇地發(fā)出與圖象信息相對(duì)應(yīng)的光；還包括面對(duì)陣列光源的透鏡陣列。所述透鏡陣列具有分別與多個(gè)點(diǎn)光源相對(duì)應(yīng)的多個(gè)透鏡元件。多個(gè)透鏡元件中的每一個(gè)都接收來自相應(yīng)點(diǎn)光源的光，將光聚焦到感光材料上，以便形成點(diǎn)象。按預(yù)定的寬度分割圖象形成范圍，以確定多個(gè)圖象形成部分，在所述圖象形成區(qū)域內(nèi)，所述透鏡陣列與點(diǎn)象相互聯(lián)系。這種透鏡陣列具有下面五個(gè)特點(diǎn)[1]當(dāng)各點(diǎn)光源都被點(diǎn)亮?xí)r，每個(gè)圖象形成部分中點(diǎn)象平均對(duì)比度和最小對(duì)比度之間的差別大約為18％或更??；[2]當(dāng)各點(diǎn)光源都被點(diǎn)亮?xí)r，每個(gè)圖象形成部分中點(diǎn)象最大對(duì)比度和最小對(duì)比度之間的差別大約為30％或更??；[3]當(dāng)各點(diǎn)光源都被點(diǎn)亮?xí)r，每個(gè)圖象形成部分中點(diǎn)象平均對(duì)比度與相鄰的圖象形成部分中點(diǎn)象平均對(duì)比度的差別大約為10％或更??；[4]當(dāng)各點(diǎn)光源都被點(diǎn)亮?xí)r，整個(gè)圖象形成范圍中點(diǎn)象對(duì)比度的標(biāo)準(zhǔn)偏差為大約5％或更??；[5]當(dāng)點(diǎn)光源都點(diǎn)亮?xí)r，整個(gè)圖象形成范圍中點(diǎn)象對(duì)比度的標(biāo)準(zhǔn)偏差為整個(gè)圖象形成范圍中點(diǎn)象平均對(duì)比度的12％或更小。
本發(fā)明的又一方面涉及一種圖象形成裝置，其包括具有在其上形成感光材料的表面的鼓；還包括將帶有圖象信息的光施加于感光材料的光學(xué)記錄頭。這種光學(xué)記錄頭包括具有多個(gè)點(diǎn)光源的陣列光源，每個(gè)點(diǎn)光源有選擇地發(fā)出與圖象信息相對(duì)應(yīng)的光；還包括面對(duì)陣列光源的透鏡陣列。所述透鏡陣列具有分別與多個(gè)點(diǎn)光源相對(duì)應(yīng)的多個(gè)透鏡元件。每個(gè)透鏡的孔徑張角θ設(shè)置在14°到18°的范圍中。
本發(fā)明的再一方面涉及一種圖象形成裝置，其包括具有在其上形成感光材料的表面的鼓；還包括將帶有圖象信息的光施加于感光材料的光學(xué)記錄頭。這種光學(xué)記錄頭包括具有多個(gè)點(diǎn)光源的陣列光源，每個(gè)點(diǎn)光源有選擇地發(fā)出與圖象信息相對(duì)應(yīng)的光；還包括面對(duì)陣列光源的透鏡陣列。所述透鏡陣列具有分別與多個(gè)點(diǎn)光源相對(duì)應(yīng)的多個(gè)透鏡元件。多個(gè)透鏡元件中的每一個(gè)都接收來自對(duì)應(yīng)的點(diǎn)光源的光，將光聚焦到感光材料上，以便形成點(diǎn)象。按預(yù)定的寬度分割圖象形成范圍，以確定多個(gè)圖象形成部分，在所述圖象形成區(qū)域內(nèi)，所述透鏡陣列與點(diǎn)象相互聯(lián)系。這種透鏡陣列具有下面五個(gè)特點(diǎn)[1]當(dāng)各點(diǎn)光源都被點(diǎn)亮?xí)r，每個(gè)圖象形成部分中點(diǎn)象平均對(duì)比度和最小對(duì)比度之間的差別大約為18％或更?。籟2]當(dāng)各點(diǎn)光源都被點(diǎn)亮?xí)r，每個(gè)圖象形成部分中點(diǎn)象最大對(duì)比度和最小對(duì)比度之間的差別大約為30％或更??；[3]當(dāng)各點(diǎn)光源都被點(diǎn)亮?xí)r，每個(gè)圖象形成部分中點(diǎn)象平均對(duì)比度與相鄰的圖象形成部分中點(diǎn)象平均對(duì)比度的差別大約為10％或更??；[4]當(dāng)各點(diǎn)光源都被點(diǎn)亮?xí)r，整個(gè)圖象形成范圍中點(diǎn)象對(duì)比度的標(biāo)準(zhǔn)偏差為大約5％或更小；[5]當(dāng)各點(diǎn)光源都被點(diǎn)亮?xí)r，整個(gè)圖象形成范圍中點(diǎn)象對(duì)比度的標(biāo)準(zhǔn)偏差為整個(gè)圖象形成范圍中點(diǎn)象平均對(duì)比度的12％或更小。
本發(fā)明的再一方面涉及一種檢查圖象形成裝置的方法。所述圖象形成裝置包括將帶有圖象信息的光施加于感光材料的光學(xué)記錄頭。光學(xué)記錄頭包括具有多個(gè)點(diǎn)光源的陣列光源，每個(gè)點(diǎn)光源有選擇地發(fā)出與圖象信息相對(duì)應(yīng)的光；還包括面對(duì)陣列光源的透鏡陣列。所述透鏡陣列具有分別與多個(gè)點(diǎn)光源相對(duì)應(yīng)的多個(gè)透鏡元件。所述方法包括如下步驟設(shè)置陣列光源和用來在關(guān)于透鏡陣列的共軛位置接收來自多個(gè)點(diǎn)光源的光的光接收單元；通過整個(gè)透鏡陣列有效寬度上的均勻發(fā)光圖樣點(diǎn)亮陣列光源；沿著透鏡陣列的各透鏡排列的方向?qū)㈥嚵泄庠春屯哥R陣列移向光接收單元，從而使光接收單元檢測(cè)每個(gè)與透鏡陣列相聯(lián)系的點(diǎn)象的光量；獲得透鏡陣列與圖象相聯(lián)系的圖象形成范圍中所有點(diǎn)象的對(duì)比度；以預(yù)定的寬度分割圖象形成范圍，以形成圖象形成部分；根據(jù)光接收單元的檢測(cè)結(jié)果計(jì)算每個(gè)部分中點(diǎn)象的平均對(duì)比度；確定各部分中點(diǎn)象的平均對(duì)比度與最小對(duì)比度之間的差別是否超過預(yù)定值。
本發(fā)明的再一方面涉及一種檢查圖象形成裝置的方法。所述方法包括如下步驟設(shè)置陣列光源和用來在關(guān)于透鏡陣列的共軛位置接收來自多個(gè)點(diǎn)光源的光的光接收單元；通過整個(gè)透鏡陣列有效寬度上的均勻發(fā)光圖樣點(diǎn)亮陣列光源；沿著透鏡陣列的各透鏡排列的方向?qū)㈥嚵泄庠春屯哥R陣列移向光接收單元，從而使光接收單元檢測(cè)每個(gè)與透鏡陣列相聯(lián)系的點(diǎn)象的光量；獲得透鏡陣列與圖象相聯(lián)系的圖象形成范圍中所有點(diǎn)象的對(duì)比度；以預(yù)定的寬度分割圖象形成范圍，以形成圖象形成部分；根據(jù)光接收單元的檢測(cè)結(jié)果計(jì)算每個(gè)部分中點(diǎn)象的平均對(duì)比度；確定各部分中點(diǎn)象的最大對(duì)比度與最小對(duì)比度之間的差別是否超過預(yù)定值。
本發(fā)明的再一方面涉及一種檢查圖象形成裝置的方法。所述方法包括如下步驟設(shè)置陣列光源和用來在關(guān)于透鏡陣列的共軛位置接收來自多個(gè)點(diǎn)光源的光的光接收單元；通過整個(gè)透鏡陣列有效寬度上的均勻發(fā)光圖樣點(diǎn)亮陣列光源；沿著透鏡陣列的各透鏡排列的方向?qū)㈥嚵泄庠春屯哥R陣列移向光接收單元，從而使光接收單元檢測(cè)每個(gè)與透鏡陣列相聯(lián)系的點(diǎn)象的光量；獲得透鏡陣列與圖象相聯(lián)系的圖象形成范圍中所有點(diǎn)象的對(duì)比度；以預(yù)定的寬度分割圖象形成范圍，以形成圖象形成部分；根據(jù)光接收單元的檢測(cè)結(jié)果計(jì)算每個(gè)部分中點(diǎn)象的平均對(duì)比度；確定各部分中點(diǎn)象的最大對(duì)比度與相鄰部分對(duì)比度之間的差別是否超過預(yù)定值。
下面參考附圖以示例的形式對(duì)發(fā)明原理的說明將會(huì)使本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點(diǎn)變得更加清晰。


圖1是表示有關(guān)本發(fā)明第一實(shí)施例光學(xué)打印機(jī)的示意性結(jié)構(gòu)圖；圖2是表示圖1中光學(xué)打印機(jī)LED之打印頭的示意性結(jié)構(gòu)圖；圖3是表示圖2中LED打印頭的棒狀透鏡陣列的透視圖；圖4是表示兩排棒狀透鏡陣列的孔徑張角造成分辨率(MTFave)變化的曲線；圖5A和圖5B是表示兩排棒狀透鏡MTF曲線實(shí)測(cè)示例的曲線；圖6是表示具有不同孔徑張角之多種類型的兩排棒狀透鏡的焦深計(jì)算結(jié)果曲線；圖7是表示兩排棒狀透鏡陣列的光量與孔徑張角變化之間的比較曲線；圖8是表示兩排棒狀透鏡陣列疊加程度造成的周期光量中不規(guī)則性的曲線；圖9是解釋測(cè)量點(diǎn)象對(duì)比度(MTF)方法的示意圖；圖10是表示由圖9測(cè)量方法檢測(cè)的每個(gè)點(diǎn)象光量的曲線；圖11是表示與第二實(shí)施例有關(guān)之棒狀透鏡陣列對(duì)比度(MTF)的分布曲線；圖12是表示用于解釋與第二實(shí)施例有關(guān)之棒狀透鏡陣列的部分MTF波動(dòng)的曲線；圖13是表示用于解釋與第三實(shí)施例有關(guān)之棒狀透鏡陣列的部分MTFmax-min的曲線；圖14是表示用于解釋與第四實(shí)施例有關(guān)之棒狀透鏡陣列的部分MTF差值的曲線。
圖1是與本發(fā)明第一實(shí)施例有關(guān)之光學(xué)打印機(jī)的示意性結(jié)構(gòu)圖。在第一實(shí)施例中，所述圖象形成裝置被用于光學(xué)打印機(jī)。圖2表示作為所述光學(xué)打印機(jī)11所用光學(xué)記錄頭的LED打印頭13的示意性結(jié)構(gòu)圖；圖3表示所述LED打印頭及其圖象形成動(dòng)作。
如圖1所示，光學(xué)打印機(jī)11包括柱狀感光鼓12，LED打印頭13，充電裝置14，顯影裝置15，轉(zhuǎn)印裝置16，定影裝置17，擦除燈18，清除裝置19，供紙盒20，交疊接紙臺(tái)21。
在感光鼓12的表面(感光表面)形成諸如非晶硅之類具有光電導(dǎo)性的感光材料。感光鼓按打印速度旋轉(zhuǎn)。當(dāng)感光鼓12旋轉(zhuǎn)時(shí)，充電裝置14對(duì)感光鼓12的感光表面充電，LED打印頭13提供要打印在感光鼓12的感光表面上的點(diǎn)象的光，從而中和施加了光的充電部分。然后，與感光表面的充電條件相對(duì)應(yīng)，顯影裝置15將調(diào)色劑施加于感光表面。
接著，轉(zhuǎn)印裝置16將調(diào)色劑轉(zhuǎn)印到從供紙盒20傳送出的連續(xù)打印紙22上。連續(xù)打印紙22在定影裝置17處被加熱，以便固定調(diào)色劑，然后將其發(fā)送到交疊接紙臺(tái)21上。當(dāng)轉(zhuǎn)印完成時(shí)，在整個(gè)表面使充電感光鼓12受到中和，然后清除裝置19將殘留的調(diào)色劑清除。
如圖2所示，LED打印頭13包括LED陣列23和棒狀透鏡陣列24，其中LED打印頭包括多個(gè)有選擇地發(fā)出與圖象信息相對(duì)應(yīng)的光的LED，而棒狀透鏡陣列24是直立的等放大倍數(shù)成像透鏡。
LED陣列23包括設(shè)置在基片上的LED陣列芯片和IC驅(qū)動(dòng)芯片。LED陣列的各陣列單元相應(yīng)于打印信息(圖象信息)打開/關(guān)閉，所述的打印信息比如是串行信號(hào)。每個(gè)陣列單元發(fā)出的光(圖3中物體表面發(fā)出的光)經(jīng)過每個(gè)透鏡25被聚焦，以致在感光鼓12的感光表面(圖3的圖象表面)上形成包括多個(gè)點(diǎn)象的圖象。在每個(gè)棒狀透鏡25規(guī)定的范圍中形成每個(gè)點(diǎn)象。在1200dpi記錄密度(241p/mm)下LED陣列23的各LED間距(各發(fā)光點(diǎn)之間的距離)是21μm，以致在1200dpi記錄密度時(shí)點(diǎn)象間距也是21μm。
在第一實(shí)施例中，如圖2和圖3所示，棒狀透鏡陣列24包括設(shè)置在兩個(gè)框架26之間的兩排梯度指數(shù)棒狀透鏡25。每個(gè)梯度指數(shù)棒狀透鏡25都具有一定的徑向折射率。
以下參考圖4到圖8對(duì)與第一實(shí)施例有關(guān)的棒狀透鏡陣列的條件(特性)進(jìn)行說明。
條件1圖4指示的是當(dāng)在包含排成兩排之多個(gè)透鏡元件的透鏡陣列(兩排棒狀透鏡陣列)中LED陣列23發(fā)出光的中間波長(zhǎng)等于740nm時(shí)，關(guān)于透鏡元件的孔徑張角θ(°)可以得到的透鏡元件分辨率MTF的均值。MTF(調(diào)制傳遞函數(shù))用來指示透鏡的分辨率。當(dāng)方格狀圖樣通過透鏡陣列被聚焦時(shí)，MTF根據(jù)沿著透鏡陣列縱向方向象的強(qiáng)度分布由等式MTF＝(i(W)max-i(W)min)/(i(W)max+i(W)min×100(％)，其中象的光量的最大和最小值為i(W)max和i(W)min，空間頻率是W(lp/mm)。MTF越大，分辨率越高。由于i(W)max和i(W)min取決于透鏡陣列的位置，所以MTFave作為第一實(shí)施例的分辨率參數(shù)來使用。MTFave是整個(gè)透鏡陣列分辨率MTF的均值。
在圖4中，(A)計(jì)算值1表示在以600dpi(121p/mm)的記錄密度打印的情況下，相對(duì)于理想折射率分布計(jì)算的MTFave值。點(diǎn)h，i，j分別表示φ為1.1，0.6，和0.6時(shí)計(jì)算的值。(B)計(jì)算值2表示在以1200dpi(24 lp/mm)的記錄密度打印時(shí)，相對(duì)于理想折射率分布計(jì)算的MTFave值。(C)曲線(點(diǎn)a到g)表示在以600dpi的記錄密度打印的情況下實(shí)測(cè)的所有MTFave值。
如果要用于具有1200dpi(24lp/mm)的LED打印頭，透鏡元件至少需要50％的MTFave值。為此，如圖中虛線給出的計(jì)算值2指示的那樣，透鏡元件必須具有18°或更小的孔徑張角。換句話說，在以1200dpi(24lp/mm)的記錄密度打印的情況下，如果透鏡元件帶有的孔徑張角θ大于大約18°，則可獲得的MTFave等級(jí)小于50％，以致于不能得到1200dpi的分辨率。
條件2在圖4所示的所有(A)，(B)，(C)和(D)的情況下，隨著孔徑張角θ的減小，可獲得的MTFave等級(jí)的增加的原因是隨著孔徑張角θ的減小，透鏡可獲得的視場(chǎng)曲率減小。當(dāng)使各透鏡排列起來時(shí)，透鏡的視場(chǎng)曲率不僅降低了MTFave等級(jí)，而且增加了MTF在透鏡半徑/直徑周期中的波動(dòng)(MTF周期波動(dòng))。圖5A示出了具有0.6mm透鏡直徑φ和22°的孔徑張角的多個(gè)透鏡被排成兩列時(shí)，棒狀透鏡陣列24的MTFave曲線實(shí)測(cè)示例。圖5B表示具有0.6mm透鏡直徑φ和17°的孔徑張角的多個(gè)透鏡被排成兩列時(shí)，棒狀透鏡陣列24的MTFave曲線實(shí)測(cè)示例。在圖5A和圖5B中，水平軸表示沿各透鏡排列的方向棒狀透鏡陣列24的位置。
圖5A示出了大約12％到13％的MTF波動(dòng)(MTFmax-MTFmin)，而圖5B示出了大約7％到8％的周期MTF波動(dòng)。作為測(cè)試打印的結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，如果周期MTF波動(dòng)超過10％，則圖象中出現(xiàn)周期條帶。為消除周期條帶的出現(xiàn)，需要將透鏡孔徑張角θ設(shè)定成小于大約18°或者更小。這就是說，如圖5A和圖5B所示，可以發(fā)現(xiàn)隨著孔徑張角θ增加超過17°，周期MTF波動(dòng)增加。此外，為將周期MTF波動(dòng)降至10％或者更小，需要將孔徑張角θ設(shè)置在小于大約18°或者更小。
條件3圖6示出了對(duì)于包含具有不同孔徑張角之透鏡元件的多種類型棒狀透鏡陣列的焦深計(jì)算結(jié)果。在圖6中，實(shí)心圓，實(shí)心方形，實(shí)心三角形表示在孔徑張角分別為12°，17°，和20°的情況下焦深的計(jì)算結(jié)果。實(shí)線31，32和33分別是利用指示這些孔徑張角計(jì)算結(jié)果的多項(xiàng)式的大致曲線。
由大約±20μm的離焦造成的MTF實(shí)際可容許下降是5％，由于零件誤差和感光鼓偏心等，這是不可避免的。圖6示出了透鏡元間的孔徑張角必須為18°或者更小，以便將大約±20μm的離焦造成的MTF下降局限于大約5％或者更小。當(dāng)孔徑張角為17°時(shí)，由于零件誤差等引起不可避免的大約±20μm的離焦所造成的MTF分辨率值下降大致為4％。這說明當(dāng)孔徑張角大致為18°時(shí)，可以得到的焦深使因大約±20μm之離焦所造成的MTF分辨率值下降為5％。
條件4圖7示出了棒狀透鏡陣列光量與不同孔徑張角之間的比較曲線。在圖7中，設(shè)每個(gè)透鏡元件都具有12°孔徑張角的棒狀透鏡陣列24的光量為“1.0”，相對(duì)于此，對(duì)于孔徑張角的變化指示兩排棒狀透鏡陣列的光量。可以被掩蓋成能夠使LED陣列23的光量增大的值是具有22°孔徑張角的兩排棒狀透鏡陣列光量的一半(1/2)(大約3.0的相對(duì)光量)。圖7表明為此目的透鏡元件的孔徑張角必須為大約14°。
條件5圖8示出兩排棒狀透鏡陣列疊加程度造成的周期光量的不規(guī)則性。棒狀透鏡24的共軛長(zhǎng)度可以令人滿意地降低到大約20mm或者更小。如果棒狀透鏡24的工作長(zhǎng)度L太小，不可能容易圍繞感光鼓12保留一定的間隔，因此導(dǎo)致調(diào)色劑附著在透鏡元件的透鏡表面上。為防止這個(gè)問題，工作長(zhǎng)度至少大約為2mm。
如果兩排棒狀透鏡陣列的周期光量不規(guī)則性大大超過10％，就造成用來校正周期光量不規(guī)則的光量校正電路的負(fù)擔(dān)過重，以致需要將疊加程度m設(shè)定成大到一定程度的值。如果疊加程度m太大，就造成分辨率和光量方面的缺點(diǎn)。疊加程度m的大致數(shù)值為1.10到2.00。圖8示出優(yōu)選的大致疊加程度m為1.10或者更高，以使周期光量不規(guī)則性不超過10％。
接下去有如下述那樣得到滿足條件1至5的各透鏡元件的有效直徑d(見圖3)。
這里假設(shè)作為透鏡元件(棒狀透鏡25)的光學(xué)參數(shù)，沿光軸的折射率為n，指數(shù)分布常數(shù)為A1/2，一個(gè)周期(光的蛇形周期(light sankingperiod))為 ，孔徑張角為θ，有效半徑為r，有效直徑為d。還假設(shè)作為棒狀透鏡陣列24的光學(xué)參數(shù)，透鏡長(zhǎng)度為z，工作長(zhǎng)度為L(zhǎng)，共軛長(zhǎng)度為TC，透鏡元件陣列周期為D，占空率為α(＝d/D)。
于是，由下式1給出孔徑張角θθ＝n*A1/2*r 式1下式2給出工作長(zhǎng)度LL=-1/nA1/2*tan(Zπ/P~)]]>式2下式3給出疊加程度m=-α/2/cos(Zπ/P~)]]>式3合并等2式和3式，得到(n·A1/2·L)2+1＝(2m/α)2。將1式的n代入此式，可以獲得下式4L＝r/θ*√(4m2/α2-1)式4根據(jù)等式3，可以得到下式5Z=P~/π*cos-1(-α/2/m)]]>＝2·n·r/θ*cos-1(-α/2/m) 式5將4式和5式代入TC＝Z+2L，得到下式6TC＝d/θ*{n·cos-1(-α/2/m)+√(4m2/α2-1)} 式6將4式和6式6代入2≤L和TC≤20，則由下式7給出相關(guān)透鏡元件有效直徑d的范圍。應(yīng)予說明的是，這里θ＝7π/90到π/10rad(14到18°)，并且1.10≤m≤2.00。4θ/√(4m2/α2-1)≤d≤20θ/{n·cos-1(-α/2/m)+√(4m2/α2-1)}式7條件6考慮到透鏡元件排列精度的設(shè)定必須允許大約0.5mrad的角度偏移。最好允許因透鏡元件排列不精確所造成的圖象位置的離焦至多為L(zhǎng)ED陣列23的各陣列元件的陣列間距的1/2。對(duì)應(yīng)于1200dpi記錄密度，有如下的對(duì)應(yīng)共軛長(zhǎng)度TCTC≤(25.4/1200)/2/tan(0.5/1000)＝21.2因此按照條件5獲得的TC范圍為共軛長(zhǎng)度TC大約為20mm或者更小。
在第一實(shí)施例中，LED打印頭13的棒狀透鏡25的孔徑張角θ設(shè)定為14°到18°，棒狀透鏡的疊加程度設(shè)定為1.10≤m≤2.00，而每個(gè)棒狀透鏡25的有效直徑的范圍設(shè)定為由7式所得的數(shù)值。
因此，第一實(shí)施例的LED打印頭13有以下優(yōu)點(diǎn)。
(1)由于每個(gè)棒狀透鏡25的孔徑張角θ上限被設(shè)定為大約18°，所以在以1200dpi的記錄密度打印時(shí)，獲得需要的50％或者更高的分辨率(MTFave)(見圖4)。因此，即使以1200dpi的高記錄密度打印時(shí)，也能獲得清晰無條帶圖象。
(2)由于孔徑張角θ的上限設(shè)定為大約18°，所以分辨率的周期波動(dòng)(周期MTF波動(dòng))減少到大約10％或者更少，因此能夠消除圖象中出現(xiàn)的周期條帶(見圖5A和5B)。
(3)由于孔徑張角θ的上限設(shè)定為大約18°，所以可以得到比較小的焦深，使由不可避免的大約±20μm的離焦所造成的MTF下降到大約5％或者更小(見圖6)。因此獲得清晰無條帶圖象。
(4)由于孔徑張角θ的下限設(shè)定為大約14°，包括具有22°孔徑張角的透鏡元件(見圖7)的棒狀透鏡陣列就能夠保持一半的光量變換率。因此，可以降低LED陣列23發(fā)光量的負(fù)荷和感光材料的敏感度。因此，無需全尺寸的冷卻機(jī)構(gòu)。
(5)由于共軛長(zhǎng)度TC較小，其對(duì)棒狀透鏡25陣列傾角的影響較小，以致幾乎沒有出現(xiàn)局部條帶狀不規(guī)則。此外，可以減小LED打印頭13的尺寸。
(6)由于棒狀透鏡陣列24疊加程度的下限m設(shè)定為大約1.10，所以棒狀透鏡陣列24周期光量的不規(guī)則減少到10％或者更少(見圖8)。因此，減少了施加于用來校正周期不規(guī)則光量的光量校正電路的負(fù)載。
(7)由于疊加程度m的上限設(shè)定為2.00，所以可以保持適當(dāng)?shù)姆直媛屎蛡魉偷焦饷舨牧仙系倪m當(dāng)光量。
(8)在本LED打印頭13中，使用這種棒狀透鏡陣列24，以致在假設(shè)工作長(zhǎng)度L為2≤L和共軛長(zhǎng)度TC≤20的條件下由7式得到每個(gè)透鏡元件有效直徑d的范圍。因此，能夠在感光鼓12的周圍保持一定的間隔，也可以消除調(diào)色劑附著在透鏡元件上的麻煩。
下面根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例描述棒狀透鏡陣列24。棒狀透鏡陣列24用于如圖1所示的光學(xué)打印機(jī)的LED打印頭中，它包括多個(gè)梯度指數(shù)棒狀透鏡(以下簡(jiǎn)稱為棒狀透鏡)25。
為了使用利用了多個(gè)小尺寸棒狀透鏡25的光學(xué)打印機(jī)來獲得無條帶狀不規(guī)則的良好圖象質(zhì)量，透鏡的性能最好在圖象形成范圍內(nèi)處處都保持不變。棒狀透鏡陣列24包括多個(gè)棒狀透鏡25，以便減小其光學(xué)性能的周期波動(dòng)。由于這種波動(dòng)均勻地發(fā)生在整個(gè)圖象形成范圍內(nèi)，所以它并不總會(huì)引起與它的周期和幅度有關(guān)的圖象質(zhì)量惡化。但是，如果每個(gè)棒狀透鏡25性能的這種不規(guī)則性導(dǎo)致出現(xiàn)部分波動(dòng)，由于透鏡陣列光學(xué)性能的部分波動(dòng)，尤其是具有600dpi或者更高記錄密度的高分辨率打印機(jī)就會(huì)遇到條帶狀不規(guī)則(圖象顏色密度的不規(guī)則)。因此，具有600dpi或者更高記錄密度的高分辨率打印機(jī)必須使用這種棒狀透鏡陣列24，以便不會(huì)遇到光學(xué)性能的部分波動(dòng)。
因此，按照滿足以下條件1A到條件9A之一的方式制造與下面的實(shí)施例有關(guān)的棒狀透鏡陣列24。針對(duì)用于特定1200dpi的LED陣列23的棒狀透鏡陣列24設(shè)定以下每個(gè)條件中給出的數(shù)值(評(píng)估項(xiàng)數(shù)值)。
條件1A所述部分MTF(對(duì)比度)波動(dòng)必須是18％或者更小，它是每個(gè)部分(測(cè)量10mm的長(zhǎng)度)中點(diǎn)象平均對(duì)比度與最小對(duì)比度之間的差值，所述每個(gè)部分由圖象形成范圍細(xì)分而得，以致具有絕對(duì)寬度(例如，大約10mm)。
條件2A部分MTFmax-min必須為30％或者更小，它是每個(gè)部分(測(cè)量為5mm)中點(diǎn)象最大對(duì)比度與最小對(duì)比度之間的差值，所述每個(gè)部分由圖象形成范圍細(xì)分而得，以致具有絕對(duì)寬度(例如，大約5mm)。
條件3A部分MTF平均值差值必須為大約10％或者更少，它是每個(gè)部分(測(cè)量為1mm)中點(diǎn)象平均對(duì)比度與相鄰部分(測(cè)量為1mm)平均對(duì)比度之間的差值，所述每個(gè)部分由圖象形成范圍細(xì)分而得，以致具有絕對(duì)寬度(例如，大約1mm)。
條件4A整個(gè)圖象形成范圍中點(diǎn)象標(biāo)準(zhǔn)偏差必須為5％或者更少，例如，如果五個(gè)點(diǎn)象分別具有50％，45％，48％，52％，和55％的對(duì)比度，則點(diǎn)象對(duì)比度的標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.8％。
條件5A相對(duì)于整個(gè)圖象形成范圍內(nèi)的平均點(diǎn)象對(duì)比度，整個(gè)圖象形成范圍內(nèi)的點(diǎn)象(對(duì)比度)標(biāo)準(zhǔn)偏差必須為12％或者更小。例如，如果平均值為50％，而相對(duì)應(yīng)得標(biāo)準(zhǔn)偏差為5％，則它們之間的比值表示為5/50＝0.1，即10％。
條件6A棒狀透鏡陣列24中棒狀透鏡25的透鏡元件直徑的波動(dòng)必須大約為透鏡元件平均直徑的±0.5％或者更小。術(shù)語“透鏡元件直徑”指每個(gè)棒狀透鏡25的有效直徑。
條件7A棒狀透鏡25的光蛇形周期(間距)波動(dòng)大約是平均周期的±0.25％或者更小。
條件8A假設(shè)實(shí)際用于LED打印頭13的LED陣列的陣列單元的間距為P，并且LED陣列23和感光鼓12之間的間隔為共軛長(zhǎng)度TC，則透鏡元件陣列的平行度必須為大約P/TC或者更小。術(shù)語“透鏡元件平行度”指相鄰棒狀透鏡25光軸之間角度的最大值。
條件9A透鏡陣列24關(guān)于用以固定每個(gè)透鏡陣列24之框架26外表面的透鏡陣列粘貼基準(zhǔn)面的光軸角的波動(dòng)必須在±0.02/TC[mm](單位弧度)中。
例如通過圖9所示的方法來測(cè)量條件1A到9A中使用的“點(diǎn)象對(duì)比度”。通過所述的測(cè)量方法，首先，如圖9所示，點(diǎn)光源陣列(如LED陣列)23A關(guān)于棒狀透鏡陣列24設(shè)定在與狹縫30共軛的位置。在狹縫3O之后設(shè)置光接收單元31。光接收單元31包括狹縫30和光接收單元31。在點(diǎn)光源陣列23A中，其發(fā)光點(diǎn)的大小比如是15μm×15μm，而它們之間的間隔為42μm(等于在特定1200dpi LED陣列中隔一個(gè)點(diǎn)亮的單元陣列之間的間隔，其中各陣列單元的設(shè)置間距為大約21μm)。通過點(diǎn)亮點(diǎn)光源陣列23A的每個(gè)發(fā)光點(diǎn)，可以獲得的發(fā)光圖樣與設(shè)置點(diǎn)光源并在透鏡陣列的整個(gè)有效寬度中以大約42μm的間隔點(diǎn)亮點(diǎn)光源所得的發(fā)光圖樣一樣。
在點(diǎn)光源陣列23A點(diǎn)亮的條件下，點(diǎn)光源陣列23A和棒狀透鏡陣列24沿設(shè)置透鏡陣列24的透鏡的方向(圖9中的箭頭方向)移動(dòng)。因此，緊接著，光接收單元31在狹縫30檢測(cè)到由透鏡陣列24匯聚的所有點(diǎn)象的發(fā)光量。
因此，在圖象形成范圍內(nèi)，測(cè)得的發(fā)光量與棒狀透鏡陣列24感光鼓12感光表面匯聚的每個(gè)點(diǎn)象的發(fā)光量對(duì)應(yīng)?！皥D象發(fā)光范圍”占據(jù)在感光鼓12的感光表面形成圖象的區(qū)域的一條線。圖象形成范圍由棒狀透鏡24的有效寬度來確定。
假設(shè)第n′個(gè)點(diǎn)象的發(fā)光量最大和最小值分別是Imax和Imin，所述發(fā)光量通過檢測(cè)圖象形成范圍內(nèi)的每個(gè)點(diǎn)象而得到，則第n′個(gè)點(diǎn)象的對(duì)比度(MTF_n)如下定義MTF_n＝(Imax-Imin)/(Imax_n+Imin_n)×100(％) 式8對(duì)于圖象形成范圍內(nèi)所有各點(diǎn)獲得“每個(gè)點(diǎn)象的對(duì)比度”。然后，獲得棒狀透鏡24所有點(diǎn)象對(duì)比度的分布。點(diǎn)象對(duì)比度的分布是表示電光式光學(xué)打印機(jī)11分辨率的一個(gè)要素。
按照滿足條件1A的方式制造第二實(shí)施例的棒狀透鏡陣列24A。圖11和12給出第二種具體實(shí)施方式
的比較例棒狀透鏡陣列的曲線。圖11示出圖象形成范圍中點(diǎn)象的對(duì)比度(MTF)分布，圖12示出了與條件1A有關(guān)的部分MTF波動(dòng)。
如同從圖11示出的點(diǎn)象對(duì)比度(MTF)分布中看出的一樣，在這個(gè)比較例棒狀透鏡陣列中，對(duì)比度本身的值與圖象形成范圍周圍的并無明顯的差異。但是，如圖12所示，在除了靠近95mm的部分之外的10mm部分中，所述比較例棒狀透鏡陣列的部分MTF波動(dòng)遠(yuǎn)小于18％，但在靠近95mm的一個(gè)10mm部分中，它是18.6％。當(dāng)使用采用本比較例棒狀透鏡陣列的特定1200dpi光學(xué)打印機(jī)來實(shí)際打印信息時(shí)，在靠近95mm的位置處出現(xiàn)條帶狀不規(guī)則，在出現(xiàn)條帶狀不規(guī)則的打印位置處，可以看出點(diǎn)的大小(附著在表面的調(diào)色劑量)與周圍的不同。作為特定1200dpi光學(xué)打印機(jī)測(cè)試打印的結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)，由于在本比較例情況下，在這種任何一個(gè)10mm部分中的部分MTF波動(dòng)都超過18.6％的棒狀透鏡陣列中，在該位置的相關(guān)部分出現(xiàn)較寬條帶狀不規(guī)則。
另一方面，當(dāng)根據(jù)本實(shí)施例采用棒狀透鏡陣列24A的特定1200dpi光學(xué)打印機(jī)11實(shí)際打印信息時(shí)，打印表面沒有出現(xiàn)較寬的條帶狀不規(guī)則。這是因?yàn)闂l件1A得到滿足，以致圖象形成范圍內(nèi)所有10mm部分的部分MTF波動(dòng)都不超過18％，因此在任何較窄部分(10mm部分)中消除了形成帶有明顯顏色密度點(diǎn)象(點(diǎn))的因素。
因此，利用第二實(shí)施例的棒狀透鏡陣列24A，當(dāng)以1200dpi的較高記錄密度打印信息時(shí)，在整個(gè)打印表面都可以得到無條帶狀不規(guī)則的良好圖象質(zhì)量。
按照滿足條件2A的方式制造與第三實(shí)施例有關(guān)的棒狀透鏡陣列24A。圖13是顯示與條件2A有關(guān)的部分MTFmax-min的曲線，它是對(duì)于比較例棒狀透鏡陣列所建的，作為與第三實(shí)施例的對(duì)比。如圖13所示，在靠近95mm位置的一個(gè)較窄部分(5mm部分)中，比較例棒狀透鏡陣列的部分MTFmax-min為31.1％，超過30％。當(dāng)采用比較例棒狀透鏡陣列的特定1200dpi光學(xué)打印機(jī)實(shí)際打印信息時(shí)，在靠近95mm的位置出現(xiàn)較寬的條帶狀不規(guī)則。作為特定1200dpi光學(xué)打印機(jī)的測(cè)試打印結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)，在一個(gè)這種棒狀透鏡陣列中，任何一個(gè)5mm部分中的部分MTFmax-min都超過了30％，在帶有超過了30％的數(shù)值的部分的相關(guān)位置出現(xiàn)條帶狀不規(guī)則，所述光學(xué)打印機(jī)使用很少的透鏡陣列，以便區(qū)分棒狀透鏡彼此的性能。
另一方面，當(dāng)采用第三實(shí)施例棒狀透鏡24的特定1200dpi光學(xué)打印機(jī)實(shí)際打印信息時(shí)，沒有出現(xiàn)較寬條帶狀不規(guī)則。這是因?yàn)闂l件2B得到滿足，因此消除了在較窄部分(5mm部分)中形成帶有明顯顏色密度的點(diǎn)象(點(diǎn))的因素。
因此，利用第三實(shí)施例的棒狀透鏡陣列24B，當(dāng)以1200dpi的較高記錄密度打印信息時(shí)，在整個(gè)打印表面都可以獲得無較寬條帶狀不規(guī)則的良好圖象質(zhì)量。
按照滿足條件3A的方式制造第四實(shí)施例的棒狀透鏡陣列。圖14是對(duì)于所述比較例棒狀透鏡陣列得到的曲線，作為與第四實(shí)施例的對(duì)比，表示與條件3A有關(guān)的MTF平均差值。
如圖14所示，在靠近275mm位置的一個(gè)較窄部分(1mm部分)內(nèi)，比較例棒狀透鏡陣列的部分MTF平均差值為10.3％，而在其它部分中小于10％。當(dāng)采用比較例棒狀透鏡陣列的特定1200dpi光學(xué)打印機(jī)實(shí)際打印信息時(shí)，在靠近275mm的位置出現(xiàn)較窄條帶狀不規(guī)則。因?yàn)橄噜彽木W(wǎng)點(diǎn)在顏色密度方面具有較大的差異而出現(xiàn)的較窄條帶狀不規(guī)則，因此，不會(huì)以所想要的灰度表現(xiàn)形成較窄條帶狀不規(guī)則。
另一方面，當(dāng)使用第四實(shí)施例的棒狀透鏡陣列24C時(shí)，作為打印測(cè)試結(jié)果，在打印表面任何位置都不出現(xiàn)較窄條帶狀不規(guī)則。這是因?yàn)闂l件3A得到滿足，以致消除了增加相鄰網(wǎng)點(diǎn)之間顏色密度差異的因素，因此使條帶更難于出現(xiàn)。這能夠避免條帶隨灰度變得清晰的現(xiàn)象。換句話說，它能以所想要的方式形成灰度表示的網(wǎng)點(diǎn)，因此防止了條帶狀不規(guī)則的出現(xiàn)，尤其是較窄條帶狀不規(guī)則。
因此，利用第三實(shí)施例的棒狀透鏡陣列24C，當(dāng)以1200dpi的較高記錄密度打印信息時(shí)，在整個(gè)打印表面都可以獲得無較窄條帶狀不規(guī)則的良好圖象質(zhì)量。尤其能夠避免條帶隨灰度變得清晰的現(xiàn)象。
按照滿足條件4A的方式來制造與第五實(shí)施例有關(guān)的棒狀透鏡陣列24D。在滿足條件4A的第五實(shí)施例棒狀透鏡陣列24D中，整個(gè)圖象形成范圍中點(diǎn)象對(duì)比度的平均值為44.2％(見圖11)，而標(biāo)準(zhǔn)偏差為4.67％。
使用很少的透鏡陣列來執(zhí)行打印測(cè)試。因此，當(dāng)整個(gè)圖象形成范圍中點(diǎn)象對(duì)比度的標(biāo)準(zhǔn)偏差超過5％時(shí)，在整個(gè)打印表面明顯出現(xiàn)較窄條帶狀不規(guī)則。當(dāng)在使用第五實(shí)施例棒狀透鏡陣列24D的條件下，標(biāo)準(zhǔn)偏差為5％或者更小時(shí)，打印表面的任何位置都未出現(xiàn)較窄條帶狀不規(guī)則。
因此，利用第五實(shí)施例的棒狀透鏡陣列24D，當(dāng)以1200dpi的較高記錄密度打印信息時(shí)，在整個(gè)打印表面都可以獲得無較窄條帶狀不規(guī)則的良好圖象質(zhì)量。尤其能夠避免條帶隨灰度變得清晰的現(xiàn)象。
按照滿足條件5A的方式制造與第六實(shí)施例有關(guān)的棒狀透鏡陣列24E。在第六實(shí)施例的棒狀透鏡陣列24E中，整個(gè)圖象形成范圍內(nèi)的點(diǎn)象對(duì)比度平均值為44.2％(見圖11)，而其標(biāo)準(zhǔn)偏差為4.67％。在這種情況下，4.67/44.2≈0.1(大約10％)。所述的棒狀透鏡陣24E列滿足條件5A。
使用很少的棒狀透鏡陣列執(zhí)行打印測(cè)試。因此，當(dāng)所述平均值較小時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)整個(gè)打印表面上較窄條帶狀不規(guī)則變得清晰，以致盡管標(biāo)準(zhǔn)偏差本身很小，但也超過了均值的12％。另一方面，當(dāng)使用第六實(shí)施例的棒狀透鏡陣列24時(shí)，條件5A得到滿足，打印表面未出現(xiàn)條帶狀不規(guī)則。
因此，利用第六實(shí)施例的棒狀透鏡陣列24E，當(dāng)以1200dpi的較高記錄密度打印信息時(shí)，在整個(gè)打印表面都可以獲得無較窄條帶狀不規(guī)則的良好圖象質(zhì)量。尤其能夠避免條帶隨灰度變得清晰的現(xiàn)象。
以下描述與第七實(shí)施例有關(guān)的棒狀透鏡陣列24F。同在與第二實(shí)施例有關(guān)的棒狀陣列24A情況一樣，第七實(shí)施例使用數(shù)個(gè)小尺寸梯度指數(shù)棒狀透鏡排列成的棒狀透鏡陣列，按照滿足條件6A的方式來制造棒狀陣列24。
在棒狀透鏡陣列24中，制造過程中使棒狀透鏡固定，以致透鏡元件的直徑波動(dòng)超過透鏡元件平均直徑的±0.5％，圖14中所示的與這個(gè)棒狀透鏡所在部分(1mm部分)相應(yīng)位置的部分MTF平均差值超過10％。作為使用所述棒狀透鏡陣列的測(cè)試打印結(jié)果，在打印表面的有關(guān)位置可以發(fā)現(xiàn)較窄條帶狀不規(guī)則。
另一方面，當(dāng)使用滿足條件6A的實(shí)施例的棒狀透鏡陣列24F時(shí)，如果梯度指數(shù)棒狀透鏡陣列24的棒狀透鏡的透鏡元件直徑有波動(dòng)，則可以防止在打印表面的有關(guān)位置出現(xiàn)較窄條帶狀不規(guī)則。
以下將描述與第八實(shí)施例有關(guān)的棒狀透鏡陣列24G。同第七實(shí)施例中一樣，第八實(shí)施例將梯度指數(shù)棒狀透鏡陣列用作陣列24G，按照滿足條件7A的方式來制造。
在棒狀透鏡陣列24中，制造過程中使棒狀透鏡25固定，以致其光量蛇形周期超過平均周期的±02.5％，圖14中與這個(gè)棒狀透鏡所在部分(1mm部分)相應(yīng)位置的部分MTF平均差值超過10％。作為使用所述棒狀透鏡陣列的測(cè)試打印結(jié)果，在打印表面的有關(guān)位置可以發(fā)現(xiàn)較窄條帶狀不規(guī)則。
另一方面，當(dāng)使用滿足條件7A的第八實(shí)施例的棒狀透鏡陣列24G時(shí)，如果梯度指數(shù)棒狀透鏡陣列25的光蛇形周期有波動(dòng)，因?yàn)椴糠諱TF平均差值為10％或者更少，所以防止了在打印表面的有關(guān)位置出現(xiàn)較窄條帶狀不規(guī)則。
以下將描述與第九實(shí)施例有關(guān)的棒狀透鏡陣列24H。同第八實(shí)施例的情況一樣，本實(shí)施例使用梯度指數(shù)棒狀透鏡陣列24H，按照滿足條件8A的方式來制造它。
作為對(duì)這種出現(xiàn)寬的條帶、部分MTF波動(dòng)超過18％并且部分MTFmax-min超過30％的棒狀透鏡陣列的研究結(jié)果，發(fā)現(xiàn)在相應(yīng)位置上，每一個(gè)這種棒狀透鏡的光軸對(duì)于相鄰的棒狀透鏡具有大約0.002(弧度)的角度。設(shè)計(jì)棒狀透鏡陣列，使得光源(材料表面)和圖象表面之間的間隔，即共軛長(zhǎng)度TC大約為10mm，以致所述光軸的角度在圖象表面大約有20μm的偏移。這差不多等于特定1200dpi LED陣列發(fā)光點(diǎn)的間距。當(dāng)LED陣列被轉(zhuǎn)換為特定600dpi的陣列時(shí)，發(fā)現(xiàn)所述光軸的角度可容許的偏移為大約0.0045(弧度)，這幾乎是特定1200dpi LED陣列的兩倍。據(jù)此可以發(fā)現(xiàn)，在假設(shè)實(shí)際裝配的LED陣列的陣列單元的間距為P的情況下，透鏡元件陣列平行度最大要大約等于P/TC(弧度)。
利用第九實(shí)施例的棒狀透鏡陣列24H，能夠防止因棒狀透鏡25之間所述光軸的角度偏移造成的較寬條帶狀不規(guī)則的出現(xiàn)。因此，即使當(dāng)用較多的梯度指數(shù)棒狀透鏡構(gòu)成棒狀透鏡陣列24時(shí)，也能夠獲得無較寬條帶狀不規(guī)則的良好圖象質(zhì)量。
此外，使用其中利用了分別根據(jù)第二到第九實(shí)施例的棒狀透鏡陣列24A到24H之一的光學(xué)打印機(jī)11，當(dāng)以1200dpi的較高記錄密度打印時(shí)，能夠形成無較寬條帶狀不規(guī)則的良好質(zhì)量的圖象并將其輸出。
下面說明與第十實(shí)施例有關(guān)的光學(xué)打印機(jī)11。所述光學(xué)打印機(jī)能夠輸出彩色圖象。
為了使用光學(xué)打印機(jī)獲得彩色圖象，通常要將至少三種顏色，例如，黃色，洋紅，青色和黑色相互疊加，以便在感光鼓12的感光表面形成彩色圖象。為此目的，需要在光學(xué)打印機(jī)11中布置多個(gè)(至少三個(gè))如圖2所示的LED打印頭13，在所述的打印頭13中安裝有LED陣列23和棒狀透鏡陣列24。在這種情況下，出現(xiàn)因顏色偏移引起的條帶狀顏色不規(guī)則，除非適當(dāng)?shù)丿B加圖象的顏色。如果由棒狀透鏡陣列24所形成的點(diǎn)象的位置發(fā)生偏移，則將會(huì)出現(xiàn)條帶狀顏色不規(guī)則。在特定1200dpi光學(xué)打印機(jī)中，以約21μm的間距形成各個(gè)圖象點(diǎn)，以致如果點(diǎn)象的形成位置偏移21μm的間距或者更多，則不能再現(xiàn)所要的顏色，因此出現(xiàn)條帶狀不規(guī)則。在特定600dpi打印機(jī)中，需要將圖象信息位置偏移減少到42μm或者更少。
如果通過合并多個(gè)含有能獲得單色的良好圖象質(zhì)量的棒狀透鏡陣列的LED打印頭13來執(zhí)行處理彩色打印，則有時(shí)因顏色的偏移可能出現(xiàn)條帶狀顏色不規(guī)則。作為因顏色偏移所致條帶狀不規(guī)則討論的結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)，盡管點(diǎn)象尺寸(點(diǎn)尺寸)有較小的波動(dòng)，點(diǎn)象的每種顏色都有大約20μm的偏移。作為對(duì)棒狀透鏡陣列24有關(guān)部分的研究發(fā)現(xiàn)，盡管棒狀透鏡25的透鏡表面關(guān)于棒狀透鏡陣列24的透鏡陣列粘貼基準(zhǔn)表面必須成90°，它也大約有±0.02/TC[mm](單位弧度)的偏移。
在計(jì)算導(dǎo)致棒狀透鏡25光軸偏移的偏移角過程中，發(fā)明人考慮了來自LED陣列23的入射光在棒狀透鏡25的透鏡表面的折射，并發(fā)現(xiàn)角度偏移大致與點(diǎn)象的位置偏移(圖象信息位置)相對(duì)應(yīng)。據(jù)此發(fā)現(xiàn)需要將棒狀透鏡25和陣列粘貼基準(zhǔn)表面之間角度的波動(dòng)減少到大約±0.02/TC[mm](單位弧度)或者更小。
同上面提及的實(shí)施例的棒狀透鏡陣列一樣，第十實(shí)施例的光學(xué)打印機(jī)11包括能夠獲得無條帶狀不規(guī)則的良好圖象質(zhì)量的多個(gè)(至少三個(gè))棒狀透鏡陣列24。每個(gè)棒狀透鏡陣列24關(guān)于用于設(shè)置棒狀透鏡陣列框架26外表面的透鏡陣列粘貼基準(zhǔn)面的光軸角波動(dòng)大約為±0.02/TC[mm](單位弧度)或者更小。
在與第十實(shí)施例有關(guān)的光學(xué)打印機(jī)11中，將多個(gè)棒狀透鏡陣列24中每個(gè)棒狀透鏡陣列24裝配在透鏡陣列粘貼基準(zhǔn)表面上，以便調(diào)整滿足條件9A。因此，事先調(diào)整打印點(diǎn)位置波動(dòng)的棒狀透鏡陣列，以致將每個(gè)棒狀透鏡陣列的框架26和棒狀透鏡陣列粘貼基準(zhǔn)表面之間的角度減小到大約±0.02/TC[mm](單位弧度)或者更小。當(dāng)使用多個(gè)透鏡陣列執(zhí)行處理彩色打印時(shí)，這就可以防止因顏色偏移導(dǎo)致出現(xiàn)的條帶狀不規(guī)則。[檢查光學(xué)打印機(jī)11的方法]下面參考附圖9到10描述檢查光學(xué)打印機(jī)11的第一到第三方法。
第一檢查方法包括以下五個(gè)步驟(步驟1)將點(diǎn)光源23A關(guān)于棒狀透鏡陣列24設(shè)置在與一個(gè)狹縫30共軛的位置，在狹縫30后面設(shè)置光接收單元31(見圖9)。
(步驟2)通過點(diǎn)亮點(diǎn)光源陣列23A的所有點(diǎn)光源(它的發(fā)光點(diǎn)尺寸為15μm×15μm，且各發(fā)光點(diǎn)之間的距離大約為42μm)，光通過棒狀透鏡陣列24整個(gè)有效寬度的均勻發(fā)光圖樣發(fā)出。
(步驟3)沿著安裝棒狀透鏡整列各棒狀透鏡的方向?qū)Ⅻc(diǎn)光源陣列23A和棒狀透鏡陣列24移向狹縫30(圖9中箭頭的方向)，以便光接收單元31檢測(cè)來自棒狀透鏡陣列連接的每個(gè)點(diǎn)象的光量。
(步驟4)獲得圖象形成范圍中所有點(diǎn)象的對(duì)比度。由8式得出“點(diǎn)象的對(duì)比度”。
(步驟5)在具有由分割圖象形成范圍所得之預(yù)定寬度的每個(gè)部分(10mm部分)中，確定部分MTF波動(dòng)是否約為18％或者更小，其中部分MTF波動(dòng)是各點(diǎn)象對(duì)比度平均值和最小值Imin之間的差值。
這種光學(xué)打印機(jī)11的第一檢查方法有以下優(yōu)點(diǎn)。
在步驟5中，可以獲得有關(guān)所述每個(gè)部分中的部分MTF波動(dòng)是否約為18％或者更小的判斷結(jié)果，因此在裝置裝配之前，確定是否能夠獲得沒有因棒狀透鏡陣列24所引起的無條帶狀不規(guī)則的良好圖象質(zhì)量?？梢栽谘b置裝配之前檢查棒狀透鏡陣列引起的條帶狀不規(guī)則。不用執(zhí)行實(shí)際的打印測(cè)試就可以估計(jì)棒狀透鏡陣列24本身的性能。因此能夠簡(jiǎn)化裝置裝配完成之后檢查裝置的步驟，也可得知裝置裝配之后棒狀透鏡陣列24的缺陷。因此能夠在裝置裝配之前檢查因棒狀透鏡陣列24引起的條帶狀不規(guī)則，因此提高了生產(chǎn)率。[第二檢查方法]
光學(xué)打印機(jī)11的第二檢查方法僅僅改變第一檢查方法的步驟1到步驟5中的步驟5。第二檢查方法包括上述的步驟1到4和下面的步驟6。
{步驟6}在具有由分割圖象形成范圍所得之預(yù)定寬度的每個(gè)部分(5mm部分)中，確定部分MTF max-min是否約為30％或者更小，其中部分MTF max-min是各點(diǎn)象對(duì)比度最大值Imax和最小值Imin之間的差值。
所述第二光學(xué)打印機(jī)檢查方法有以下優(yōu)點(diǎn)。
在步驟6中，可以獲得有關(guān)每個(gè)部分中的部分MTFmax-min是否約為30％或者更小的判斷結(jié)果，因此在裝置裝配之前，確定是否能夠獲得沒有因棒狀透鏡陣列24引起的無條帶狀不規(guī)則的良好圖象質(zhì)量。因此能夠在裝置裝配之前檢查因棒狀透鏡陣列24引起的條帶狀不規(guī)則，因此提高了生產(chǎn)率。[第三檢查方法]光學(xué)打印機(jī)11的第三檢查方法僅僅改變第一檢查方法的步驟1到步驟5中的步驟5。第三檢查方法包括上述的步驟1到4和下面的步驟7。
{步驟7}在具有由分割圖象形成范圍所得之預(yù)定寬度的每個(gè)部分(1mm部分)中，確定部分MTF平均差值是否約為10％或者更小，其中部分MTF平均差值是各點(diǎn)象平均對(duì)比度之間的差值。
所述第三光學(xué)打印機(jī)檢查方法有以下優(yōu)點(diǎn)。
在步驟7中，可以獲得有關(guān)每個(gè)1mm部分中的部分MTF平均差值是否約為10％或者更小的判斷結(jié)果，因此在裝置裝配之前，確定是否能夠獲得沒有因棒狀透鏡陣列24引起的無條帶狀不規(guī)則的良好圖象質(zhì)量。因此能夠在裝置裝配之前檢查因棒狀透鏡陣列24引起的條帶狀不規(guī)則，因此提高了生產(chǎn)率。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該清楚，可以按多種其它方式具體實(shí)施本發(fā)明，而不脫離本發(fā)明的精髓和范圍。具體地，應(yīng)該可以理解本發(fā)明有以下實(shí)施方式。
在第一實(shí)施例中，棒狀透鏡陣列24可以包括數(shù)個(gè)設(shè)置在其中的塑料的棒狀透鏡。
在第二實(shí)施例中，棒狀透鏡陣列24A可以滿足條件1A到4A或者1A到5A。
在第三實(shí)施例中，棒狀透鏡陣列24B可以滿足條件2A到4A或者2A到5A。
在第四實(shí)施例中，棒狀透鏡陣列24C可以滿足條件3A到4A或者3A到5A。
本發(fā)明適用于滿足所有條件1A到5A的棒狀透鏡。
在第七實(shí)施例中，棒狀透鏡陣列24F可以滿足6A和7A，條件6A和8A，條件6A，7A，和8A。
在第九實(shí)施例中，光學(xué)打印機(jī)11可以是用于形成各自不同顏色圖象的四種感光鼓的類型，然后所述的各種顏色相互疊加。
在第二到第十實(shí)施例中，點(diǎn)光源陣列之間設(shè)置的空間并不局限于42μm。
在第二到第十實(shí)施例中，設(shè)置的棒狀透鏡陣列數(shù)目可以是一個(gè)或者三個(gè)，或者更多個(gè)。
在第二到第十實(shí)施例中，所述直立等放大倍數(shù)圖象形成透鏡陣列比如可以包括通常被設(shè)置成一排或者多排的直立等放大倍數(shù)圖象形成透鏡或者指數(shù)分布平板微透鏡。
在從第二到第十實(shí)施例中，將條件1A到9A中給出的各項(xiàng)(評(píng)估項(xiàng))設(shè)定成各不相同的值，用以使LED陣列中所用的棒狀透鏡陣列適用于在600dpi或者更高的記錄密度下打印。
在每個(gè)實(shí)施例中，棒狀透鏡陣列24的光源陣列僅需能夠打開/關(guān)閉各光源單元或者能夠傳導(dǎo)/阻礙來自每個(gè)圖象單元的外部光源的光。例如，它可以是包括諸如放電管和LCD快門陣列之類的外部光源(背光源)的光學(xué)快門陣列，所述的放電管和LC快門陣列能夠傳導(dǎo)/阻礙來自與圖象信息相對(duì)應(yīng)的背光源的光。
在每個(gè)實(shí)施例中，光學(xué)打印機(jī)11可以是光學(xué)記錄頭中所用的LCD快門打印機(jī)，所述光學(xué)記錄頭包括LCD快門陣列和棒狀透鏡陣列24或者任何其它的等放大倍數(shù)圖象形成透鏡。
在第一光學(xué)打印機(jī)檢查方法中，可以確定條件1A到4A或者條件1A到5A是否被滿足。
在第二光學(xué)打印機(jī)檢查方法中，可以確定條件2A到4A或者條件2A到5A是否被滿足。
在第三光學(xué)打印機(jī)檢查方法中，可以確定條件3A到4A或者條件3A到5A是否被滿足。
本發(fā)明適合于除光學(xué)打印機(jī)之外的任何其它裝置。例如，本發(fā)明可以應(yīng)用于設(shè)置有LED打印頭13的復(fù)印機(jī)中，具有打印機(jī)功能和傳真機(jī)功能的復(fù)合機(jī)器中，因此，本發(fā)明的示例和實(shí)施例都是示意性的而非限制性的，并且本發(fā)明并不局限于此處給出的細(xì)節(jié)，而可在所附各權(quán)利要求的范圍中做各種改型。
權(quán)利要求
1.一種將帶有圖象信息的光施加于感光材料的光學(xué)記錄頭，所述光學(xué)記錄頭包括具有多個(gè)點(diǎn)光源的陣列光源，每個(gè)點(diǎn)光源有選擇地發(fā)出與圖象信息相對(duì)應(yīng)的光；還包括面對(duì)陣列光源的透鏡陣列，所述透鏡陣列具有分別與多個(gè)點(diǎn)光源相對(duì)應(yīng)的多個(gè)透鏡元件，所述光學(xué)記錄頭的特征在于每個(gè)透鏡元件的孔徑張角θ的設(shè)置在14°到18°的范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)記錄頭，其特征在于，所述各透鏡元件疊加程度設(shè)定在1.10到2.00的范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)記錄頭，其特征在于，將每個(gè)透鏡元件的孔徑張角θ設(shè)定成使所述透鏡陣列的分辨率MTF均值約為50％或者更大。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)記錄頭，其特征在于，將每個(gè)透鏡元件的孔徑張角θ設(shè)定成使所述透鏡陣列分辨率的周期波動(dòng)約為10％或者更小。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)記錄頭，其特征在于，將每個(gè)透鏡元件的孔徑張角θ設(shè)定得用以獲得焦深，以控制因零件誤差和感光材料的偏心所致約±20μm的離焦造成分辨率的約5％的下降。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)記錄頭，其特征在于，將每個(gè)透鏡元件的孔徑張角θ設(shè)定成，通過增加來自陣列光源的光量獲得所要的最小等級(jí)的被傳導(dǎo)光量，以便允許減少經(jīng)過透鏡陣列傳導(dǎo)的光量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)記錄頭，其特征在于將所述透鏡陣列的共軛長(zhǎng)度設(shè)定為約20mm或者更小，將所述透鏡陣列的工作長(zhǎng)度設(shè)置為約2mm或者更小。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)記錄頭，其特征在于所述每個(gè)透鏡元件都是梯度指數(shù)棒狀透鏡；所述透鏡陣列包括兩排梯度指數(shù)棒狀透鏡陣列。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)記錄頭，其特征在于，所述每個(gè)點(diǎn)光源都是發(fā)光元件。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)記錄頭，其特征在于，所述陣列光源包括光學(xué)快門陣列和快門陣列光源。
11.一種將帶有圖象信息的光施加于感光材料的光學(xué)記錄頭，所述光學(xué)記錄頭包括具有多個(gè)點(diǎn)光源的陣列光源，每個(gè)點(diǎn)光源有選擇地發(fā)出與圖象信息相對(duì)應(yīng)的光；還包括面對(duì)陣列光源的透鏡陣列，所述透鏡陣列具有分別與多個(gè)點(diǎn)光源相對(duì)應(yīng)的多個(gè)透鏡元件，所述光學(xué)記錄頭的特征在于每個(gè)透鏡元件的孔徑張角θ的設(shè)定在14到18°的范圍內(nèi)；各透鏡元件疊加程度設(shè)定在1.10到2.00的范圍內(nèi)；并且所述每個(gè)透鏡元件的有效直徑d設(shè)定在由關(guān)系式4θ/√(4m2/α2-1)≤d≤20θ/{n·cos-1(-α/2/m)+√(4m2/α2/-1)}給出的范圍中，其中每個(gè)透鏡元件的光軸折射率為n，透鏡陣列的透鏡元件的排列周期為D，而透鏡陣列的占空率為α(＝d/D)。
12.一種將帶有圖象信息的光施加于感光材料的光學(xué)記錄頭，所述光學(xué)記錄頭包括具有多個(gè)點(diǎn)光源的陣列光源，每個(gè)點(diǎn)光源有選擇地發(fā)出與圖象信息相對(duì)應(yīng)的光；還包括面對(duì)陣列光源的透鏡陣列，所述透鏡陣列具有分別與多個(gè)點(diǎn)光源相對(duì)應(yīng)的多個(gè)透鏡元件，所述光學(xué)記錄頭的特征在于按預(yù)定的寬度分割圖象形成范圍，以確定多個(gè)圖象形成部分，在所述圖象形成區(qū)域內(nèi)，所述透鏡陣列與點(diǎn)象相互聯(lián)系。所述透鏡陣列具有下面五個(gè)特點(diǎn)之一[1]當(dāng)各點(diǎn)光源都被點(diǎn)亮?xí)r，每個(gè)圖象形成部分中點(diǎn)象平均對(duì)比度和最小對(duì)比度之間的差別大約為18％或更?。籟2]當(dāng)各點(diǎn)光源都被點(diǎn)亮?xí)r，每個(gè)圖象形成部分中點(diǎn)象最大對(duì)比度和最小對(duì)比度之間的差別大約為30％或更??；[3]當(dāng)各點(diǎn)光源都被點(diǎn)亮?xí)r，每個(gè)圖象形成部分中點(diǎn)象平均對(duì)比度與相鄰的圖象形成部分中點(diǎn)象平均對(duì)比度的差別大約為10％或更??；[4]當(dāng)各點(diǎn)光源都被點(diǎn)亮?xí)r，整個(gè)圖象形成范圍中點(diǎn)象對(duì)比度的標(biāo)準(zhǔn)偏差為大約5％或更??；[5]當(dāng)各點(diǎn)光源都被點(diǎn)亮?xí)r，整個(gè)圖象形成范圍中點(diǎn)象對(duì)比度的標(biāo)準(zhǔn)偏差為整個(gè)圖象形成范圍中點(diǎn)象平均對(duì)比度的12％或更小。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光學(xué)記錄頭，其特征在于所述透鏡陣列是棒狀透鏡陣列，其中將多個(gè)梯度指數(shù)棒狀透鏡排成一排或多排；所述各棒狀透鏡的直徑波動(dòng)約為棒狀透鏡平均直徑的±0.5％或更小。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光學(xué)記錄頭，其特征在于所述透鏡陣列至少包含一排多個(gè)梯度指數(shù)棒狀透鏡；并且所述各棒狀透鏡的光蛇形周期的波動(dòng)約為平均光蛇形周期的±0.25％或更小。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光學(xué)記錄頭，其特征在于所述透鏡陣列包括至少一排多個(gè)梯度指數(shù)棒狀透鏡；并且如果由符號(hào)P表示各透鏡元件的排列間距，由符號(hào)TC表示透鏡陣列的共軛長(zhǎng)度，則各透鏡元件的陣列平行度規(guī)定了相鄰棒狀透鏡光軸之間的最大角度，所述各透鏡元件的陣列平行度為P/TC或更小。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光學(xué)記錄頭，其特征在于當(dāng)透鏡陣列具有特征[1]時(shí)，所述預(yù)定寬度設(shè)定為大約10mm；當(dāng)透鏡陣列具有特征[2]時(shí)，所述預(yù)定寬度設(shè)定為大約5mm；當(dāng)透鏡陣列具有特征[3]時(shí)，所述預(yù)定寬度設(shè)定為大約1mm。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光學(xué)記錄頭，其特征在于在各透鏡的整個(gè)有效寬度內(nèi)，按大約42μm的間距布置各點(diǎn)光源。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光學(xué)記錄頭，其特征在于由等式MTF(％)＝(Imax-Imin)/(Imax+Imin)×100限定各點(diǎn)象的對(duì)比度(MTF)，其中圖象形成范圍中的一個(gè)預(yù)定點(diǎn)象的最大光量和最小光量為Imax和Imin。
19.一種圖象形成裝置，包括具有在其上形成感光材料的表面的鼓；還包括將帶有圖象信息的光施加于感光材料的光學(xué)記錄頭，所述光學(xué)記錄頭包括具有多個(gè)點(diǎn)光源的陣列光源，每個(gè)點(diǎn)光源有選擇地發(fā)出與圖象信息相對(duì)應(yīng)的光；還包括面對(duì)陣列光源的透鏡陣列，所述透鏡陣列具有分別與多個(gè)點(diǎn)光源相對(duì)應(yīng)的多個(gè)透鏡元件；所述圖象形成裝置的特征在于每個(gè)透鏡的孔徑張角θ的被設(shè)定在14到18°范圍內(nèi)。
20.一種圖象形成裝置，包括具有在其上形成感光材料的表面的鼓；還包括將帶有圖象信息的光施加于感光材料的光學(xué)記錄頭，所述光學(xué)記錄頭包括具有多個(gè)點(diǎn)光源的陣列光源，每個(gè)點(diǎn)光源有選擇地發(fā)出與圖象信息相對(duì)應(yīng)的光；還包括面對(duì)陣列光源的透鏡陣列，所述透鏡陣列具有分別與多個(gè)點(diǎn)光源相對(duì)應(yīng)的多個(gè)透鏡元件；所述圖象形成裝置的特征在于所述每個(gè)透鏡元件的孔徑張角θ設(shè)定在14到18°的范圍內(nèi)；所述透鏡元件疊加程度設(shè)置在1.10到2.00的范圍內(nèi)；所述每個(gè)透鏡元件的有效直徑d設(shè)置在由關(guān)系式4θ/√(4m2/α2-1)≤d≤20θ/{n·cos-1(-α/2/m)+√(4m2/α2-1)}給出的范圍內(nèi)，其中每個(gè)透鏡元件的光軸折射率為n，透鏡陣列的透鏡元件的排列周期為D，而透鏡陣列的占空率為α(＝d/D)。
21.一種圖象形成裝置，包括具有在其上形成感光材料的表面的鼓；還包括將帶有圖象信息的光施加于感光材料的光學(xué)記錄頭，所述光學(xué)記錄頭包括具有多個(gè)點(diǎn)光源的陣列光源，每個(gè)點(diǎn)光源有選擇地發(fā)出與圖象信息相對(duì)應(yīng)的光；還包括面對(duì)陣列光源的透鏡陣列，所述透鏡陣列具有分別與多個(gè)點(diǎn)光源相對(duì)應(yīng)的多個(gè)透鏡元件，多個(gè)透鏡元件中每個(gè)透鏡都接收來自對(duì)應(yīng)的點(diǎn)光源的光，將光聚焦到感光材料上，以便形成點(diǎn)象，所述圖象形成裝置的特征在于按預(yù)定的寬度分割圖象形成范圍，以確定多個(gè)圖象形成部分，在所述圖象形成區(qū)域內(nèi)，所述透鏡陣列與點(diǎn)象相互聯(lián)系。所述透鏡陣列具有下面五個(gè)特點(diǎn)之一[1]當(dāng)各點(diǎn)光源都被點(diǎn)亮?xí)r，每個(gè)圖象形成部分中點(diǎn)象平均對(duì)比度和最小對(duì)比度之間的差別大約為18％或更??；[2]當(dāng)各點(diǎn)光源都被點(diǎn)亮?xí)r，每個(gè)圖象形成部分中點(diǎn)象最大對(duì)比度和最小對(duì)比度之間的差別大約為30％或更??；[3]當(dāng)各點(diǎn)光源都被點(diǎn)亮?xí)r，每個(gè)圖象形成部分中點(diǎn)象平均對(duì)比度與相鄰的圖象形成部分中點(diǎn)象平均對(duì)比度的差別大約為10％或更??；[4]當(dāng)各點(diǎn)光源都被點(diǎn)亮?xí)r，整個(gè)圖象形成范圍中點(diǎn)象對(duì)比度的標(biāo)準(zhǔn)偏差為大約5％或更??；[5]當(dāng)各點(diǎn)光源都被點(diǎn)亮?xí)r，整個(gè)圖象形成范圍中點(diǎn)象對(duì)比度的標(biāo)準(zhǔn)偏差為整個(gè)圖象形成范圍中點(diǎn)象平均對(duì)比度的12％或更小。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的圖象形成裝置，其特征在于所述透鏡陣列是多個(gè)透鏡陣列之一；所述多個(gè)透鏡陣列疊加圖象的多種顏色，以形成圖象；所述透鏡陣列光軸角關(guān)于透鏡陣列粘貼基準(zhǔn)的波動(dòng)不超過大約±0.02/TC(弧度)，其中所述透鏡陣列的共軛長(zhǎng)度為TC。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的圖象形成裝置，其特征在于，在所述透鏡的整個(gè)有效寬度中，按大約42μm的間距布置各點(diǎn)光源。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的圖象形成裝置，其特征在于，由等式MTF(％)＝(Imax-Imin)/(Imax+Imin)×100限定點(diǎn)象的對(duì)比度(MTF)，其中圖象形成范圍中一個(gè)預(yù)定點(diǎn)象的最大光量和最小光量為Imax和Imin。
25.一種檢查圖象形成裝置的方法，所述圖象形成裝置包括將帶有圖象信息的光施加于感光材料的光學(xué)記錄頭，所述光學(xué)記錄頭包括具有多個(gè)點(diǎn)光源的陣列光源，每個(gè)點(diǎn)光源有選擇地發(fā)出與圖象信息相對(duì)應(yīng)的光；還包括面對(duì)陣列光源的透鏡陣列，所述透鏡陣列具有分別與多個(gè)點(diǎn)光源相對(duì)應(yīng)的多個(gè)透鏡元件，所述方法的特征在于包括以下步驟設(shè)置陣列光源和用來在透鏡陣列的共軛位置接收來自多個(gè)點(diǎn)光源的光的光接收單元；點(diǎn)亮陣列光源，在整個(gè)透鏡陣列的有效寬度上通過透鏡陣列上的均勻發(fā)光圖樣；沿著所述透鏡陣列的各透鏡的排列方向，使所述陣列光源和透鏡陣列移向所述光接收單元，從而使光接收單元檢測(cè)每個(gè)與透鏡陣列相聯(lián)系的點(diǎn)象的光量；在圖象形成范圍內(nèi)得到透鏡陣列與圖象相聯(lián)系的所有點(diǎn)象的對(duì)比度；以預(yù)定的寬度分割圖象形成范圍，形成多個(gè)圖象形成部分；根據(jù)光接收單元的檢測(cè)結(jié)果計(jì)算每個(gè)部分中點(diǎn)象的平均對(duì)比度；確定各部分中點(diǎn)象的平均對(duì)比度與最小對(duì)比度之間的差別是否超過預(yù)定值。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于在透鏡整個(gè)有效寬度中，按大約42μm的間距布置各點(diǎn)光源；將所述預(yù)定值設(shè)定為大約18％。
27.一種檢查圖象形成裝置的方法，所述圖象形成裝置包括將帶有圖象信息的光施加于感光材料的光學(xué)記錄頭，所述光學(xué)記錄頭包括具有多個(gè)點(diǎn)光源的陣列光源，每個(gè)點(diǎn)光源有選擇地發(fā)出與圖象信息相對(duì)應(yīng)的光；還包括面對(duì)陣列光源的透鏡陣列，所述透鏡陣列具有分別與多個(gè)點(diǎn)光源相對(duì)應(yīng)的多個(gè)透鏡元件，所述方法的特征在于包括以下步驟設(shè)置陣列光源和用來在透鏡陣列的共軛位置接收來自多個(gè)點(diǎn)光源的光的光接收單元；點(diǎn)亮陣列光源，在整個(gè)透鏡陣列的有效寬度上通過透鏡陣列上的均勻發(fā)光圖樣；沿著所述透鏡陣列的各透鏡的排列方向，使所述陣列光源和透鏡陣列移向所述光接收單元，從而使光接收單元檢測(cè)每個(gè)與透鏡陣列相聯(lián)系的點(diǎn)象的光量；在圖象形成范圍內(nèi)得到透鏡陣列與圖象相聯(lián)系的所有點(diǎn)象的對(duì)比度；以預(yù)定的寬度分割圖象形成范圍，形成多個(gè)圖象形成部分；根據(jù)光接收單元的檢測(cè)結(jié)果計(jì)算每個(gè)部分中點(diǎn)象的平均對(duì)比度；確定各部分中點(diǎn)象的最大對(duì)比度與最小對(duì)比度之間的差別是否超過預(yù)定值。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于在透鏡整個(gè)有效寬度內(nèi)，按大約42μm的間距設(shè)置各點(diǎn)光源；將所述預(yù)定值設(shè)定為約30％。
29.一種檢查圖象形成裝置的方法，所述圖象形成裝置包括將帶有圖象信息的光施加于感光材料的光學(xué)記錄頭，所述光學(xué)記錄頭包括具有多個(gè)點(diǎn)光源的陣列光源，每個(gè)點(diǎn)光源有選擇地發(fā)出與圖象信息相對(duì)應(yīng)的光；還包括面對(duì)陣列光源的透鏡陣列，所述透鏡陣列具有分別與多個(gè)點(diǎn)光源相對(duì)應(yīng)的多個(gè)透鏡元件，所述方法的特征在于包括以下步驟設(shè)置陣列光源和用來在透鏡陣列的共軛位置接收來自多個(gè)點(diǎn)光源的光的光接收單元；點(diǎn)亮陣列光源，在整個(gè)透鏡陣列的有效寬度上通過透鏡陣列上的均勻發(fā)光圖樣；沿著所述透鏡陣列的各透鏡的排列方向，使所述陣列光源和透鏡陣列移向所述光接收單元，從而使光接收單元檢測(cè)每個(gè)與透鏡陣列相聯(lián)系的點(diǎn)象的光量；在圖象形成范圍內(nèi)得到透鏡陣列與圖象相聯(lián)系的所有點(diǎn)象的對(duì)比度；以預(yù)定的寬度分割圖象形成范圍，形成多個(gè)圖象形成部分；根據(jù)光接收單元的檢測(cè)結(jié)果計(jì)算每個(gè)部分中點(diǎn)象的平均對(duì)比度；確定各部分中點(diǎn)象的最大對(duì)比度與最小對(duì)比度之間的差別是否超過預(yù)定值；以預(yù)定的寬度分割圖象形成范圍，形成多個(gè)圖象形成部分；根據(jù)光接收單元的檢測(cè)結(jié)果計(jì)算每個(gè)部分中點(diǎn)象的平均對(duì)比度；確定各部分中點(diǎn)象的最大對(duì)比度與最小對(duì)比度之間的差別是否超過預(yù)定值。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于在透鏡整個(gè)有效寬度內(nèi)，按大約42μm的間距設(shè)置點(diǎn)光源；將所述預(yù)定值設(shè)定為約10％。
31.根據(jù)權(quán)利要求25，27和29中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，通過點(diǎn)亮在所述透鏡陣列的整個(gè)有效寬度內(nèi)大致均勻地間隔開的多個(gè)點(diǎn)光源，形成所述發(fā)光圖樣。
32.根據(jù)權(quán)利要求25，27和29中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，由等式MTF(％)＝(Imax-Imin)/(Imax+Imin)×100限定各點(diǎn)象的對(duì)比度(MTF)，其中圖象形成范圍中一個(gè)預(yù)定點(diǎn)象的最大光量和最小光量為Imax和Imin。
全文摘要
一種光學(xué)記錄頭，即使以較高記錄密度打印，也能得到清晰的圖象，并在大多數(shù)情況下不會(huì)產(chǎn)生條帶狀不規(guī)則。所述光學(xué)記錄頭，將帶有圖象信息的光施加于感光材料。所述光學(xué)記錄頭包括具有多個(gè)點(diǎn)光源的陣列光源(23)，每個(gè)點(diǎn)光源有選擇地發(fā)出與圖象信息相對(duì)應(yīng)的光；還包括面對(duì)陣列光源的透鏡陣列(24)，所述透鏡陣列(24)具有分別與多個(gè)點(diǎn)光源相對(duì)應(yīng)的多個(gè)透鏡元件(25)。每個(gè)透鏡元件(25)的孔徑張角θ設(shè)定在14°到18°的范圍內(nèi)。
文檔編號(hào)G02B3/00GK1407548SQ02132019
公開日2003年4月2日 申請(qǐng)日期2002年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月6日
發(fā)明者小木秀也, 高城智孝, 壹岐耕一郎, 遠(yuǎn)山實(shí) 申請(qǐng)人:日本板硝子株式會(huì)社