专利名称：用于在感光材料上打印数据的边缘打印装置的光学打印头的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于在一感光材料，如光胶片的边缘空白处打印数据的边缘打印装置的光学打印头。更具体地，本发明涉及具有若干发光元件的光学打印头，所述发光元件并排排列且被分隔开，以使得来自各个发光元件的光束不会混合。
背景技术：
感光材料的制作过程包括边缘打印过程，所述打印过程是以字符、标记及条形码的形式将胶片数据拍摄地打印在感光材料的边缘空白处，在边缘空白处的外部区域用于拍摄图象帧。打印在边缘空白处的胶片数据包括制作人的姓名及该感光材料的ISO感光度或胶片速度。边缘打印的胶片数据为一潜象，且可与拍摄在感光材料上的图象帧同时被冲洗为可见象。此后，可将该胶片数据手工或机械地读出，并用作控制打印该被拍摄的图象的胶片数据。
该边缘打印过程使用一特定的光学打印头，以下称之为边缘打印头。该边缘打印头的一个实例公开于日本已公开的专利申请No.2-100043中。该现有技术的边缘打印头具有一个由一发光二极管(LED)阵列构成的光源，每一个LED由发出不同波长光线的多个LED芯片构成。在与每一LED相反的位置都放置有一大直径光纤的入口端。该大直径光纤的出口端连接到一光纤束，该光纤束由若干小直径的光纤构成，于是自光源发出的射线被从该小直径光纤的出口端射出。
不同波长的光线彼此均匀混合地穿过该大直径光纤，然后从每一个光线束的出口端射出一经均匀混合的光束。该光纤束的出口端被设置为与该感光材料的传送方向垂直的一条线。某些LED与该传送运动同步地依序被打开和关闭，且自所述光纤束的出口端的光束被投射穿过一会聚透镜系统，射到该感光材料的边缘空白处，由此打印出为字符、符号或条形码形式的潜象。
边缘打印头的另一实施例公开于日本已公开的专利申请No.58-219543，其中，一LED阵列被沿直线排列于与感光材料的传送方向垂直的方向，以向该感光材料投射光束。每个LED对应于一潜象的一行的一个帧，并被连接到一LED驱动器上。与该感光材料的传送运动同步，这些LED按照它们在阵列中的位置被接通或断开。发自这些LED的光束穿过一会聚透镜系统被聚焦到该感光材料的边缘空白处，由此记录为字符、标记和条形码形式的潜象。
前一现有技术所具有的问题在于来自LED的光亮在光纤束出口端处已被大大地减小。此外，该设备结构复杂且昂贵，并需要大量的安装空间。另一方面，后一现有技术的问题在于来自临近LED的光束可能会彼此干扰。那样，就不可能以恰当的浓度或以恰当的点图形来记录各个单独的象素。可通过在LED之间提供足够的空间来防止该干扰。然而，LED之间的间距越宽，则所打印的图象的象素之间的间距也会变得越宽，从而会降低该打印图象的质量。
发明内容
鉴于上述说明，本发明的一个目的是提供一种边缘打印装置的光学打印头，其可防止被用来打印不同象素的那些光束之间的干扰，提供高质量的打印图象，且该打印头结构简单、造价低廉。
本发明的另一个目的是提供一种使用该边缘打印头的边缘打印装置。
根据本发明，一种边缘打印装置的光学打印头用于当一感光材料被沿一方向传送时，在该感光材料的边缘空白处打印作为潜象的感光材料的数据，该光学打印头包括若干发光元件，这些发光元件安装于一基底之上并沿与该感光材料的传送方向垂直的方向排列；安装在该基底上的一分隔装置，用于将这些发光元件彼此分隔开，以防止来自邻近发光元件的光线间的干扰；一漫射装置，用于漫射来自这些发光元件的光线，以均衡来自每一发光元件的光亮度；和一会聚透镜系统，用于将来自这些发光元件的光线投射到该感光材料上，其中，该发光元件的每一个被分配来在每次与该感光材料的传送运动同步地被驱动时记录一点，由此逐行地打印该潜象。
由于本发明的该光学打印头不使用任何光纤，所以对比上述现有技术，大大地抑制了亮度的降低，于是本发明的光学打印头可用于在低速的感光材料上进行边缘打印，或者完成高速的边缘打印处理，或可使用较低的电流来驱动这些发光元件。省去光纤还简化了结构，降低了打印头的花费，且使打印头结构简洁且坚固。
根据一较佳实施例，该光学打印头还包括一屏蔽板，其置于漫射装置和会聚透镜系统之间，该屏蔽板具有对应于这些发光元件的开口，所述开口的形状与所述点的所期望的形状相同。
根据本发明的另一方面，用于当一感光材料被沿一方向传送时，在该感光材料的边缘空白处打印作为潜象的感光材料的数据的边缘打印装置包括分别发出三种颜色的光线的三个光学打印头，且每个光学打印头包括若干发光元件，这些发光元件安装于一基底之上并沿与该感光材料的传送方向垂直的方向排列，这些发光元件发出为这三种颜色中的一种颜色的光线；安装在该基底上的一分隔装置，用于将这些发光元件彼此分隔开；一漫射装置，用于漫射来自这些发光元件的光线；和一会聚透镜系统，用于将来自这些发光元件的光线投射到该感光材料上，其中，所述三个光学打印头的每一个发光元件被分配来在每次与该感光材料的传送运动同步地被驱动时记录某种颜色的一点，由此逐行地以三种颜色打印该潜象。
结合附图，从下述对实施例的详细描述中，本发明的上述或其它的优点会变得更明显，所述附图用于示例的目的，而并非用来限制本发明。在附图中，相同的参考标号代表贯穿这几个视图的相同或相应的部分。
图1为示出根据本发明一实施例的边缘打印装置的说明图；图2为第一实施例的一打印头的LED阵列的分解透视图；图3为作为该LED阵列的一元件的一LED芯片的透视图；图4为该LED阵列的剖面图；图5为根据本发明第二实施例的，部分被移去的LED阵列的透视图；图6为根据本发明第三实施例的LED阵列的剖面图；图7为根据本发明第四实施例的LED阵列的透视图；图8为根据本发明第五实施例的LED阵列的分解透视图；图9为根据本发明第六实施例的LED阵列的透视图，其中，LED芯片按一种不同的模式排列；
图10为根据本发明第七实施例的LED阵列的透视图，其中，LED芯片被排列为交错的四行；图11为示出根据本发明第八实施例的具有用于三种颜色的打印头的边缘打印装置的示意图；及图12为示出根据本发明第九实施例的打印头的光学结构的说明图。
具体实施例方式
图1结构性地示出了一边缘打印装置的实施例的基本部分。该边缘打印装置10主要由一打印头11、一控制器12、一吸鼓13和一旋转编码器14构成。打印头11面临光胶片片幅(photo film web)15放置，该光胶片片幅15位于吸鼓13之上，且被沿其长度方向传送穿过该吸鼓13，以后，将该长度方向称为胶片传送方向。打印头11由一LED阵列单元20和一会聚透镜系统16构成。
如图2所示，LED阵列单元20主要由一基底21、LED芯片22、分隔板23和一漫射板24构成。LED芯片22以有规律的间隔沿垂直于胶片传送的方向，即沿该光胶片片幅15的长度方向，排列于基底21上。LED芯片22的每一个被分配来记录一个点，作为拍摄记录于该光胶片片幅15上的一潜象15a的象素。由薄刃构成的分隔板23将各个LED芯片22彼此分隔开。分隔板23防止来自相邻LED芯片22的光线之间的混合或干扰，由此，可防止象素间的混淆。
漫射板24置于分隔板23的上方，用于漫射来自LED芯片22的光线，以投射用于每一象素的均匀亮度的光束。如图3所示，在发光表面22a的中央提供有一电极22b，该发光表面22a位于每一LED芯片22的顶面上。电极22b通过连接线25与形成于基底21上的电极21b电连接。因为电极22b不发光，所以每个LED芯片22的发光表面22a在其中心都有一黑点，所以亮度会变得不均匀。由此，提供漫射板24以均衡用于每一象素的光束的亮度。
该漫射板24由一半透明材料制成，且包括一由大量微透镜组成的阵列，这些微透镜的尺寸为几个微微米。这些微透镜相对于沿透镜表面的法线方向射下来的光线，可在光漫射范围内调节，例如可逐渐地调节10度。由于光线被漫射穿过微透镜，所以穿过漫射板24的亮度降低小于穿过由雾化玻璃等制成的传统的漫射板的亮度的降低。根据本发明，LED芯片22发出同种颜色的光。例如，当在其上记录数据的感光材料为用于影片的彩色正片时，由于红色光线被用于声音跟踪，所以使用蓝色或绿色的发光二极管芯片作为LED芯片22。对于用于影片或拍摄胶片的彩色负片，使用桔黄色或黄色的发光二极管芯片作为LED芯片22。如果该感光材料为用于X-射线拍摄，则使用绿色或蓝色的发光二极管芯片作为LED芯片22。
如图4所示，LED芯片22和分隔板23之间的间距被一透明涂层材料填充，用以保护该LED芯片22和连接线25。因为漫射板24被置于该分隔板23的顶面，所以，该涂层材料26不应从分隔板23向上突出。
再参考图1，控制器12被提供有一脉冲计数器31、一打印数据建立部分32、打印模式产生器33和LED驱动器34。旋转编码器14被连接于吸鼓13的旋转轴35，用以在每次该吸鼓13旋转经过一预定角度时产生一脉冲。根据脉冲计数器31的计数，来自该旋转编码器14的脉冲被送到脉冲计数器31。控制器12检测穿过吸鼓13的光胶片片幅15的传送长度，并确定与该光胶片片幅15的传送运动同步地驱动LED芯片22的定时。
打印数据建立部分32存储用于在该光胶片片幅15的侧面打印字符、标记和条形码的边缘打印数据，该边缘打印数据可能会通过一未示出的输入装置被输入。打印模式产生器33在每个驱动定时产生一模式信号，以根据在打印数据建立部分32上建立的打印数据在光胶片片幅15上形成该潜象15a。
在每次驱动定时处，LED驱动器34根据一模式信号用预定的LED电流来驱动某些LED芯片22一预定发光时间。来自LED芯片22的光线被穿过会聚透镜系统16投射到该光胶片片幅15的边缘空白处，由此对应于该驱动LED芯片在光胶片片幅15上记录一点图形。这样，该光胶片片幅15就在每个LED驱动定时处，暴露于从所选择的LED芯片22投射的一行光线，用以在光胶片片幅15的边缘空白处记录作为几行点图形的潜象15a。LED芯片22的LED电流和发光时间基于胶片速度和光胶片片幅15的传送速度来确定。
上述实施例操作如下。
首先，将待作为潜象被记录在该光胶片片幅15的边缘空白处的、由字符、标记和条形码代表的边缘打印数据输入打印数据设定部分32。在边缘打印装置10上进行打印启动操作后，控制器12从由脉冲计数器31计算的编码器脉冲的数目计算该光胶片片幅15的前进的长度，并确定用于与该光胶片片幅15的传送运动同步地驱动LED芯片22的LED驱动定时。
打印模式产生器33从输入打印数据设定部分32的边缘打印数据产生模式信号，使得该模式信号指定在每一LED驱动定时处待被驱动的那些LED芯片22，以便记录边缘打印数据作为潜象15a。接着，LED驱动器34根据来自该打印模式产生器33的模式信号，使用预定的LED电流，在每一LED驱动定时处，驱动某些LED芯片22一预定的发光时间。
来自LED芯片22的光线作为一LED图形(pattern)穿过透镜16，在每一LED驱动定时处，被投射到光胶片片幅15的边缘空白处。通过以该方式，与该光胶片片幅15的传送运动同步地依次投射若干LED图形，则潜象15a就被记录为在光胶片片幅15的边缘空白处的若干点图形，该若干点图形对应于被输入打印数据设定部分32的边缘打印数据。
在以上实施例中，尽管分隔板23由薄刃制成，仍可替代地使用由一结构材料制成的单一的分隔板43，所述结构材料包括塑料、陶瓷、金属和木材等，如图5所示。该分隔板43具有开口43a，用于暴露LED芯片22，该开口可通过机械过程或蚀刻工艺而制成。
在上述实施例中，漫射板24置于分隔板23或分隔板43之上，用于漫射来自LED芯片22的光线。或者，如图6所示，在透明涂层材料26中，混合有具有高反射系数的光漫射微粒45，该透明涂层材料26填充LED芯片22和分隔板23之间的间隔，以保护LED芯片22和连接线25。由此，微粒45替代漫射板24，漫射来自LED芯片22的光线。除了混合在涂层材料26中的光漫射微粒45以外，也可在分隔板23上放置一块漫射板。由此，可更加均匀地漫射发自LED芯片22的光线。
上述实施例仅使用了分隔板23或分隔板43来防止来自相邻LED芯片的光线间的干扰，而另一实施例则是在漫射板24上放置一屏蔽板51，如图7所示，作为预防光线间干扰的附加的预防装置，用于限制来自LED芯片22的光线的朝向。在这种情况下，屏蔽板51的每一个开口51a的形状对应于待被记录于光胶片片幅15上的每个点所期望的形状。
尽管LED芯片22沿光胶片片幅15的长度方向被排列为一行，该LED芯片22可被排列为两行，如图8所示。在该实施例中，第一行的LED芯片22与第二行的芯片错开，且第一行的中心与第二行的中心在胶片传送的方向上间隔为长度L1。根据本实施例，按以下的方式记录潜象15a。首先，根据在第一LED驱动定时处的第一模式信号，驱动第一行的LED芯片22，使得第一点图形被记录为在光胶片片幅15边缘空白处的一行。接着，当光胶片片幅15被传送长度L1，且由此该第一点图形到达第二行的LED芯片22的光线所投射到的位置时，按照一第二模式信号来驱动该第二行的LED芯片22。于是，该第二点图形就被记录于第一点图形的同一行。
这样，可通过在第一和第二LED驱动定时处，顺序地驱动LED芯片22的第一和第二行来记录一行点图形。通过与光胶片片幅15的传送运动同步地交替驱动LED芯片22的第一和第二行，可逐行地将潜象15a记录在光胶片片幅15的边缘空白处。LED芯片22沿胶片宽度的方向彼此隔开一距离L2，该距离最好等于或略小于单个LED芯片22在胶片宽度方向的长度L3。由于所述错开的排列，第二行的LED芯片22记录之前由第一行的LED芯片22所记录的那些点之间的点。所以，这些点，即潜象15a的象素，会被紧密地记录于光胶片片幅15上，与单行排列该LED芯片22的情况相比，提高了打印图象的质量。
尽管已关于采用分隔板23和漫射板24的LED阵列单元对图7和8所示的实施例进行了描述，当然还可能提供与图5所示实施例或图6所示实施例等等的实施例相结合的屏蔽板51或两行LED芯片。
在图9所示的另一实施例中，LED芯片22被排列为两行，且沿胶片传送方向和胶片宽度方向均成一直线。在该实施例中，第一行的LED芯片22所发出的光线的颜色与第二行的LED芯片22所发出的不同。按如图8所示实施例相同的方式在第一行的LED芯片22之后，驱动第二行的LED芯片22。结果，通过以交替的方式将光胶片片幅15暴露于两种颜色的光线中，可将每一行的图象用两种颜色记录下来。根据该实施例，与将不同颜色混合于光纤内部的传统装置不同，来自LED芯片22的光线的强度不会降低。于是，即使当使用两种颜色来记录该边缘打印数据的潜象15a时，也可获得足够的光量。可提供三行或更多行LED芯片22，每一行发不同颜色的光，以便由三种或更多的颜色来记录潜象15a。
LED芯片22可被排列为四行，如图10所示。在该实施例中，第一和第二行的LED芯片22彼此错开且发出相同颜色的光，而第三和第四行的LED芯片22也彼此错开且发出另一颜色的光。从第一到第四行，与光胶片片幅15的传送运动同步地依序驱动该LED芯片22，以便通过将光胶片片幅15暴露于来自所述四行的光线来记录所述潜象15a的每一行，与图8的实施例所述的方式类似。于是，该潜象15a的点或象素被彼此紧密地记录下来，即，没有间隙。而且，即使当有两种颜色混合时，也不会降低记录该潜象15a的光量。还可提供第三对LED芯片行，用于发出第三种颜色。在这种情况下，该第三对芯片行的LED芯片按如图8或10所示的方式彼此错开。有可能提供多于三对的LED芯片行，用于发出多于三种颜色的光线。
根据图11所示的另一实施例，提供三个边缘打印头60、61和62，用于分别向光胶片片幅15投射红、绿和蓝三种颜色的光线。即，边缘打印头60包括发红光的二极管阵列，边缘打印头61包括发绿光的二极管阵列，边缘打印头62包括发蓝光的二极管阵列。该三种颜色的光线被同时沿同一直线投射到光胶片片幅15上，从而以三种颜色逐行地记录潜象15a。该三种颜色不限于红、绿和蓝的组合，而可以是用于记录潜象15a的其它颜色的组合。
根据图12所示的又一实施例，边缘打印头64被提供有三个LED阵列单元65、66和67，分别用于发出红光、绿光和蓝光。用于绿光和蓝光的LED阵列单元66和67的朝向使得它们的光轴沿与用于红光的LED阵列单元65的光轴垂直的方向延伸。LED阵列单元65的光轴与边缘打印头64的投射镜(projection lens)70的光轴重合。在LED阵列单元66和67的光轴与LED阵列单元65的光轴的交点处，放置有双色镜68和69。该双色镜68允许来自LED阵列单元65的红光穿过该镜，而反射来自LED阵列单元66的绿光，于是红光和绿光被导向双色镜69。第二双色镜69允许红光或绿光穿过该镜，而反射来自LED阵列单元67的蓝光，于是，红光、绿光和蓝光被导向投射镜70。于是，该三色光线被同时从边缘打印头64投射出来。此外，在该实施例中，应提供用于在LED阵列单元65、66和67的LED芯片间进行分隔的分隔装置，用于防止来自相邻LED芯片的光线间的干扰。而且，还可通过以与在上述实施例中同样的方式提供一漫射装置，来均衡来自每个LED芯片的光强度。
尽管目前已关于附图中所示的较佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不限于上述的实施例，相反，对本专业技术人员来说，在不脱离所附权利要求的范围的情况下，可对本发明进行不同的修改。
权利要求
1.一种边缘打印装置的光学打印头，用于当所述感光材料被沿一方向传送时，在所述感光材料的边缘空白处打印作为潜象的感光材料数据，所述光学打印头包括若干发光元件，其被安装于一基底上并沿与所述感光材料的传送方向垂直的方向排列；一安装在所述基底上的分隔装置，用于将所述发光元件彼此分隔开，以防止来自所述发光元件的相邻发光元件的光线之间的干扰；一漫射装置，用于漫射来自所述发光元件的光线，以均衡来自每个发光元件的光线的亮度；和一会聚透镜系统，用于将来自所述发光元件的光线投射到所述光敏材料上，其中，所述发光元件的每一个被分配来在每次与所述感光材料的传送运动同步地被驱动时记录一点，由此，逐行地打印所述的潜象。
2.如权利要求1所述的光学打印头，还包括置于所述漫射装置和所述会聚透镜系统间的屏蔽板，所述屏蔽板具有与所述发光元件相适应的开口，所述开口限制来自所述发光元件的光线的朝向，且其形状对应于所述点的期望形状。
3.根据权利要求1所述的光学打印头，其中，所述分隔装置包括置于所述发光元件之间的若干薄板。
4.根据权利要求3所述的光学打印头，其中，所述薄板之间的间隙填充有一透明涂层材料，以涂敷所述发光元件。
5.根据权利要求4所述的光学打印头，其中，所述漫射装置包括混入所述涂层材料的光漫射微粒。
6.根据权利要求1所述的光学打印头，其中所述分隔装置包括一厚板，其具有用于暴露所述发光元件的开口。
7.根据权利要求6所述的光学打印头，其中所述厚板的所述开口填充有透明涂层材料，用以涂敷所述发光元件。
8.根据权利要求7所述的光学打印头，其中所述漫射装置包括混入所述透明涂层材料的光漫射微粒。
9.根据权利要求1所述的光学打印头，其中，所述漫射装置为安装于所述分隔装置上的漫射板，用以掩盖所有所述的发光元件。
10.根据权利要求1所述的光学打印头，其中所述发光元件被排列为若干行，每一行沿与所述感光材料的传送方向垂直的方向延伸。
11.根据权利要求10所述的光学打印头，其中所述每一行的发光元件彼此隔开一段距离，该距离等于或略小于在与所述感光材料的传送方向垂直的方向上的每一发光元件的长度，且所述一行的发光元件在所述垂直方向与相邻行的发光元件错开一段长度，该长度大约等于所述的距离。
12.根据权利要求11所述的光学打印头，其中所述发光元件的相邻两行被配对，以发出颜色不同于所述发光元件其它行的配对所发出的颜色的光线，由此以不同的颜色打印所述潜象。
13.根据权利要求10所述的光学打印头，其中，所述发光元件在所述感光材料的宽度方向和长度方向上均被排列成一直线，且各行发出不同颜色的光线，以便以所述不同的颜色打印所述潜象。
14.一种边缘打印装置的光学打印头，用于当所述感光材料被沿一方向传送时，在所述感光材料的边缘空白处打印作为潜象的感光材料数据，所述光学打印头包括三个发光元件阵列单元，用于发出三种颜色的光线，所述发光元件阵列单元的每一个包括一发光元件阵列，其被安装于一基底上且沿与所述感光材料的传送方向垂直的方向排列，所述发光元件发出颜色为所述三种颜色中的一种的光线，安装于所述基底上的分隔装置，用于将所述发光元件彼此分隔开，和一漫射装置，用于漫射来自所述发光元件的光线；双色镜，用于混合来自所述三个发光元件阵列单元的三种颜色的光，并将这些光导向所述光学打印头的出口；和一会聚透镜系统，其位于所述光学打印头的出口，用于将来自所述发光元件阵列单元的三种颜色的光线投射到所述感光材料上，其中，所述三种LED阵列单元的每一个所述发光元件在每次与所述感光材料的传送运动同步地被驱动时记录一点，由此以三种颜色逐行地打印所述潜象。
15.根据权利要求14所述的光学打印头，其中，每一个所述发光元件阵列单元还包括置于所述漫射装置的与所述发光元件相反侧上的屏蔽板，所述屏蔽板具有与所述发光元件相适应的开口，所述开口限制来自所述发光元件的光线的朝向，且其形状对应于所述点的期望形状。
16.一种边缘打印装置，用于当所述感光材料被沿一方向传送时，在所述感光材料的边缘空白处打印作为潜象的感光材料数据，所述边缘打印装置包括三个光学打印头，用于分别发送三种颜色的光线，每个所述的光学打印头包括若干发光元件，其被安装于一基底上，且沿与所述感光材料的传送方向垂直的方向排列，所述发光元件发出为所述三种颜色的一种的光线；一分隔装置，安装于所述基底之上，用于将所述发光元件彼此分隔开；一漫射装置，用于漫射来自所述发光元件的光线；和一会聚透镜系统，用于将来自所述发光元件的光线投射到所述光敏材料上，其中，所述三种光学打印头的所述每一个发光元件被分配来在每次当与所述感光材料的传送运动同步地被驱动时，记录为某种颜色的一点，由此，逐行地以三种颜色打印所述的潜象。
17.根据权利要求16所述的边缘打印装置，所述每一个光学打印头还包括置于所述漫射装置和所述会聚透镜系统间的屏蔽板，所述屏蔽板具有与所述发光元件相适应的开口，所述开口限制来自所述发光元件的光线的朝向，且其形状对应于所述点的期望形状。
全文摘要
一种边缘打印装置的光学打印头,其具有沿一感光材料的传送方向的垂直方向安装于一基底上的LED芯片阵列。该LED芯片与该感光材料的传送运动同步地被驱动,以便在该感光材料的边缘空白处逐行地打印作为潜象的感光材料数据。每个LED芯片对应于该潜象的一个象素,且由分隔板将彼此分隔开,用于预防来自相邻LED芯片的光线之间的干扰。在该分隔板上放置有一漫射板,用以均衡来自每一LED芯片的光线的亮度。
文档编号B41J2/45GK1344969SQ01141859
公开日2002年4月17日 申请日期2001年9月20日 优先权日2000年9月20日
发明者清水将之, 下田知之 申请人:富士胶片株式会社