(57)【要約】      （修正有）【課題】従来のＣＭＹＫ印刷システムにおいて５番目の画像形成ステーションを設けるため、第２のレンズアレイの焦点の角度又は深度を変更することによって様々な異なる用途に合わせて調整することができる小型で低いウォーターフロントの画像形成装置を提供する。【解決手段】ＬＥＤアレイ２１２及び第１の高角度レンズアレイ２１４がＬＥＤ印刷バーアセンブリ２１０内に収容され、第２の低角度レンズアレイ２２０が、第１のレンズアレイ２１４の出力を感光体１０４に中継し、より大きな焦点深度を提供して感光体１０４近傍のウォーターフロント及び公差の問題を低減するために、第１のレンズアレイ２１４と感光体ベルト１０４又はドラムとの間に設けられた、ＬＥＤ印刷ヘッド装置２００及び印刷システム。【選択図】図２
2015116820.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホスト印刷システムにおける経路方向における経路に沿って移動する感光体の一部に画像を生成するための印刷ヘッド装置において、
受信した画像データに応じて個々に動作して第１の方向に沿った光出力を生成する複数のＬＥＤを備えるＬＥＤアレイと、
第１の方向に沿って屈折率が変化する複数の屈折率分布型レンズ素子を有する第１の自己集束レンズアレイであり、ＬＥＤに対向し且つ屈折率分布型レンズ素子の第１の端部においてＬＥＤアレイからの光出力を受光する第１の側と、ＬＥＤアレイからの光出力の１対１の正像形成のために屈折率分布型レンズ素子の第２の端部において第２の光出力を提供する第２の側とを有する第１の自己集束レンズアレイと、
第１の方向に沿って屈折率が変化する複数の屈折率分布型レンズ素子を有する第２の自己集束レンズアレイであり、第１の自己集束レンズアレイの第２の側に対向し且つ屈折率分布型レンズ素子の第１の端部において第１の自己集束レンズアレイからの第２の光出力を受光する第１の側と、感光体に対向し且つホスト印刷システムの感光体上に第１の自己集束レンズアレイからの第２の光出力の１対１の正像形成のために屈折率分布型レンズ素子の第２の端部において第３の光出力を提供する第２の側とを有する第２の自己集束レンズアレイとを備える、印刷ヘッド装置。
【請求項２】
第１のレンズアレイが、第１の像共役距離及び第１の物体共役距離を有し、第２のレンズアレイが、第２の像共役距離及び第２の物体共役距離を有し、第２のレンズアレイの第１の側が、第１の像共役距離と第２の物体共役距離の和とほぼ等しい第１の距離だけ第１のレンズアレイの第２の側から第１の方向に沿って離間されている、請求項１に記載の印刷ヘッド装置。
【請求項３】
第１のレンズアレイが、第１の焦点深度を有し、第２のレンズアレイが、第２の焦点深度を有し、第１の焦点深度が第２の焦点深度よりも小さい、請求項２に記載の印刷ヘッド装置。
【請求項４】
第２のレンズアレイの第２の側が、第２の像共役距離とほぼ等しい第２の距離だけ感光体から第１の方向に沿って離間されている、請求項３に記載の印刷ヘッド装置。
【請求項５】
ＬＥＤアレイ及び第１のレンズアレイが、一般に感光体の経路方向に平行なＬＥＤ印刷バーアセンブリ幅寸法を有するＬＥＤ印刷バーアセンブリ内に収容されており、第２のレンズアレイが、一般に経路方向に平行なレンズアレイ幅寸法を有し、第２のレンズアレイのレンズアレイ幅方向が、ＬＥＤ印刷バーアセンブリ幅寸法よりも小さい、請求項４に記載の印刷ヘッド装置。
【請求項６】
ＬＥＤアレイ及び第１のレンズアレイが、一般に感光体の経路方向に平行なＬＥＤ印刷バーアセンブリ幅寸法を有するＬＥＤ印刷バーアセンブリ内に収容され、第２のレンズアレイが、一般に経路方向に平行なレンズアレイ幅寸法を有し、第２のレンズアレイのレンズアレイ幅方向が、ＬＥＤ印刷バーアセンブリ幅寸法よりも小さい、請求項１に記載の印刷ヘッド装置。
【請求項７】
ＬＥＤ印刷バーアセンブリと第２のレンズアレイとの構造的支持を提供する固定具を備え、固定具が、一般に経路方向に平行な固定具幅寸法を有し、第２のレンズアレイのレンズアレイ幅寸法が、固定具幅寸法よりも小さい、請求項６に記載の印刷ヘッド装置。
【請求項８】
第２のレンズアレイの第２の側が、第２のレンズアレイの像共役距離とほぼ等しい第２の距離だけ感光体から第１の方向に沿って離間されている、請求項１に記載の印刷ヘッド装置。
【請求項９】
ＬＥＤアレイ、第１のレンズアレイ及び第２のレンズアレイのための構造的支持を提供する固定具を備え、固定具が、一般に経路方向に平行な固定具幅寸法を有し、第２のレンズアレイが、一般に経路方向に平行なレンズアレイ幅寸法を有し、第２のレンズアレイのレンズアレイ幅寸法が、固定具幅寸法よりも小さい、請求項６に記載の印刷ヘッド装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の例示的な実施形態は、ＬＥＤ印刷ヘッドの焦点深度を増加させるための印刷システム及び技術及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤアレイ及び他の光源は、一般に、電子写真印刷システムにおける感光体ベルト又はドラムの選択的露光のために使用される。ラスタ出力走査（ＲＯＳ）露光システムは、プロセス方向に沿って移動する感光体上に光学系を介してプロセス交差又は高速走査方向の光出力を走査するためにポリゴンミラーアセンブリを回転させることを含む。ＲＯＳシステムは、有利には、感光体のプロセス交差方向にわたって走査するために少数の光源を使用し、それにより、インチ数あたり潜在的に高いドットで画像を形成するが、時々ウォーターフロントと称される感光体に近接するかなりの量のプロセス方向の面積を含む大量の物理的空間を占有する。多くの印刷システムは、その後に転写画像が定着ステーションにおいて熱定着される紙シートなどの印刷媒体への画像転写に先立って感光体上にカラー画像を構築するために、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）などの異なるトナー色の順次転写のための画像形成ステーションを過ぎる経路に沿って移動する感光体を有する２つ以上の電子写真画像形成ステーションを使用する。特定の用途において、さらに、例えば、色域拡張のために及び／又は特定の顧客が要求したパントンカラーを提供するために又は他の特別な目的の印刷機能のためにさらなる色を追加するために、感光体の経路に沿ってさらなる画像形成ステーションを設けることが望ましい。しかしながら、多くの印刷システムの設計は、主として全空間及びウォーターフロントへの配慮から、５番目のＲＯＳタイプの画像形成ステーションの追加に対応していない。ＬＥＤ印刷ヘッドは、それらがＲＯＳタイプのシステムよりも少ない物理的空間を占有することから、そのような状況で使用されることができる。印刷バーのためのＬＥＤ印刷ヘッドアセンブリは、通常、集束レンズとともに、プロセス交差方向にわたって所望の画素解像度に対応するか又はそれを超える多数のＬＥＤを有するＬＥＤアレイを含む。従来のＣＭＹＫ印刷システムにおいて５番目の画像形成ステーションを設けるためのそのような印刷バーの使用は、しかしながら、印刷バーの集束レンズの焦点の焦点距離又は深度を慎重に調整することを必要とする。したがって、改善されたＬＥＤ印刷ヘッド装置及び印刷システムは、感光体の近傍のウォーターフロント及び公差の問題を低減しながら、調整された焦点深度を提供することが望ましい。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本開示は、第２のレンズアレイの焦点の角度又は深度を変更することによって様々な異なる用途に合わせて調整することができる小型で低いウォーターフロントの画像形成装置を提供するために、ＬＥＤアレイと、自己集束レンズアレイなどの２つのレンズアレイとを含むＬＥＤ印刷ヘッド装置及び印刷システムに関する。第１の高角度レンズアレイは、ＬＥＤアレイを有するＬＥＤ印刷バーアセンブリに設けられることができ、第２の低角度レンズアレイは、第１のレンズアレイとベルト又はドラムなどの感光体との間に設けられ、第１のレンズアレイの出力を感光体に中継し、それによってより大きな焦点深度を提供するとともに、感光体の近傍におけるウォーターフロント及び公差の軽減の問題を低減させる。
【０００４】
複数のＬＥＤを有するＬＥＤアレイと、複数のレンズ素子を有する第１の自己集束レンズアレイとを含む印刷システム及びその印刷ヘッド装置が開示されている。第２の自己集束レンズアレイが設けられており、第１のレンズアレイと、所定の用途で使用される感光体との間に配置される。所定の実施形態において、第１及び第２のレンズアレイは、ＬＥＤアレイと感光体位置との間において第１の方向に沿って、第１のレンズアレイの像共役距離と第２のレンズアレイの物体共役距離の和とほぼ等しい距離だけ互いに離間されている。所定の実施形態において、さらに、第２のレンズアレイの焦点深度は、第１のレンズアレイよりも大きく、第２のレンズアレイは、第２のレンズアレイの像共役距離にほぼ等しい距離だけ感光体から第１の方向に沿って離間している。所定の実装において、さらに、ＬＥＤアレイ及び第１のレンズアレイは、ＬＥＤ印刷バーアセンブリに収容され、感光体の経路方向に平行な方向における第２のレンズアレイの幅は、ＬＥＤ印刷バーアセンブリの対応する幅よりも小さく、それによって感光体の近傍の印刷ヘッド装置によって占有される全体的なウォーターフロント面積を低減する。片方又は双方のレンズアレイは、所定の実施形態において、屈折率分布型レンズ素子を含むことができる。さらにまた、所定の実施形態における第１のレンズアレイは、第１の角度を有し、第２のレンズアレイは、より低い角度を有し、それにより、より大きな焦点深度及び第２のレンズアレイと感光体との間のより大きな離間距離を提供する。それゆえに、本開示の様々な概念は、有利には、第１のレンズアレイの焦点深度を変更することなく、リレーレンズとしての第２のレンズアレイの使用を容易とし、他のリレーレンズは、任意の所望の焦点深度及びレンズ／感光体の間隔に対応するために、他の印刷システムで使用されることができる。
【０００５】
本主題は、様々な構成要素及び構成要素の配置、並びに、様々なステップ及びステップの配置の形態をとることができる。図面は、好ましい実施形態を例示する目的のためのものにすぎず、主題を限定するものとして解釈されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、本開示の様々な態様にかかるＬＥＤ印刷ブロック又は印刷ヘッドアセンブリを有する追加のマーキングステーションを含む複数のマーキング装置を有する例示的なマルチカラー文書処理システムを図示する簡略化された概略のシステムレベルの図である。
【図２】図２は、本開示にかかるＬＥＤアレイ並びに第１及び第２のレンズアレイを含むＬＥＤ印刷ヘッドアセンブリの正面図である。
【図３】図３は、ＬＥＤ印刷ヘッドアセンブリのＬＥＤアレイを図示する底面図である。
【図４】図４は、ＬＥＤ印刷ヘッドアセンブリの第１のレンズアレイを図示する底面図である。
【図５】図５は、ＬＥＤ印刷ヘッドアセンブリの第２のレンズアレイを図示する底面図である。
【図６】図６は、例示的な２列のレンズアレイを図示する斜視図である。
【図７】図７は、ＬＥＤ印刷ヘッドアセンブリの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本開示の様々な態様のいくつかの実施形態又は実装は、図面とともに以下に記載される。同様の参照符号は、全体を通して同様の要素を指すために使用され、様々な特徴、構造及びグラフィカルレンダリングは、必ずしも縮尺どおりには描かれていない。本開示は、リレーレンズアレイを使用してＬＥＤ印刷バーアセンブリの焦点深度を向上させるための装置及び技術に関し、本開示の印刷ヘッド装置は、他の印刷及び画像形成用途における有用性を見出すものの、複数のＲＯＳベースの主画像形成ステーション又は印刷エンジンを有するマルチカラー印刷システムの文脈で説明する。
【０００８】
図１は、システムコントローラ１２２を有する例示的なタンデム式マルチカラー文書処理システム１００を図示している。ＲＯＳベースのマーキング装置又は印刷エンジン１０２の主要なセットは、ラスタ出力スキャナ（ＲＯＳ、図示しない）と、中間感光体基板１０４上にトナーマーキング材料を個別に提供するマーキング装置、この場合、マーキング装置１０２を過ぎて図における反時計回り方向に移動する共有の中間転写ベルト１０４（ＩＴＢ）とを個別に含む。例示的なシステム１００におけるマーキング装置１０２は、システムコントローラ１２２からの色固有の画像データに応じて異なる色（例えば、ＣＭＹＫ）のマーキングを個別に提供する。本開示の様々な概念は、感光体に光を向けることによって画像形成のために使用されることができる印刷ヘッド装置を提供し、円筒状のドラム感光体（図示しない）の画像形成のために所定の電子写真マーキングステーション内で使用されることができ、切断シート紙などの最終印刷可能媒体１０８への最終画像転写前に中間転写ベルト１０４などの中間転写基板にトナーが提供される。図示された実装において、さらに、画像形成動作を実行し、感光体ベルト１０４に直接トナーを提供してベルト１０４からのトナーがその後に切断シート紙媒体１０８に転写されるように、マーキングステーション１０２が構成されている。本開示の印刷ヘッド装置及び技術は、単一のマーキングステーション又は複数のマーキングステーションを有する印刷システムの所定のマーキングステーションで使用されることができる。さらに、本開示は、マーキングステーションが印刷可能媒体へのトナー像の直接転写のためにベルト又はドラムタイプの感光体に画像形成するかどうかにかかわらず、又は、マーキングステーションが、感光体に画像形成し、そこからトナー像がまず中間転写ベルト又は他の中間媒体に転写され、最終トナー像が中間媒体から切断シート紙又は他の最終印刷媒体に転写されるかどうかにかかわらず、マーキングステーションに関連する画像形成動作のための有用性を見出す。
【０００９】
加えて、さらに後述するように、追加のマーキングステーション１０２は、ＲＯＳなし（例えば、非走査）のＬＥＤアレイ及び２つ以上のレンズアレイを使用したＩＴＢ感光体１０４の経路に沿って残りのマーキング装置１０２の上流にＬＥＤ印刷ヘッド装置２００を有して設けられる。他の可能な実施形態において、追加のマーキングステーション１０２は、感光体の経路に沿って他のマーキング装置１０２の下流に設けられてもよい。転写ステーション１０６は、ＩＴＢ１０４から、媒体供給源からの経路Ｐ１に沿って移動する最終印刷媒体１０８の上側へとマーキング材料を転写するように、ＩＴＢ経路の下部に沿ってマーキング装置２００、１０２の下流に位置している。転写ステーション１０６における印刷媒体１０８へのトナーの転写後に、最終印刷媒体１０８は、転写されたマーキング材料が印刷媒体１０８に対して熱的に定着される定着型貼付装置１１０へと経路Ｐ１に沿って提供される。
【００１０】
さらに図１に示されるように、システムコントローラ１２２は、様々な制御機能を実行し、システム１００についてのディジタルフロントエンド（ＤＦＥ）の機能を実装することができる。コントローラ１２２は、単一の又は複数の処理構成要素に分散して実装されるかどうかにかかわらず、ハードウェア、プロセッサ実行ソフトウェア及び／又はファームウェア、プログラマブルロジック又はそれらの組み合わせのうちの適切な形態とすることができる。通常の印刷モードにおいて、コントローラ１２２は、到来する印刷ジョブ１１８を受信し、印刷ジョブ１１８の画像データに応じてＩＴＢ１０４上にマーキング材料を転写するように１つ以上のマーキング装置１０２、２００を動作させる。マーキング材料（例えば、図２における第１の装置１０２のためのトナー１５１）は、所定の可能な実施形態において、マーキング装置１０２のＲＯＳを介して内部のドラム感光体（図示しない）に供給される。中間媒体１０４の表面は、ドラム感光体に隣接及び／又は接触しており、トナー１５１は、ＩＴＢ１０４がドラムとバイアスがかけられた転写ローラとの間のニップを通過するときにＩＴＢ表面上にドラムから逆帯電したトナー１５１を引き付けるようにバイアスがかけられた転写ローラ（図示しない）の支援を受けてＩＴＢ１０４に転写される。トナー１５１は、理想的には、転写装置１０６及び定着器１１０による最終印刷媒体１０８に対する後続する転写及び定着のためのニップを通過した後にＩＴＢ１０４の表面上に残る。
【００１１】
図１のマルチカラーの例において、各電子写真マーキング装置１０２は、対応する色（例えば、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ））のトナー１５１〜１５４を転写ベルト１０４に順次転写するようにコントローラ１２２の制御下で動作可能である。さらに、この例においてはＬＥＤ印刷ヘッド装置２００を有する非ＲＯＳマーキングステーションはまた、コントローラ１２２の制御下で動作する。通常の動作において、印刷ジョブ１１８は、スキャナ（図示しない）などの内部ソースを介して、及び／又は、１つ以上のネットワークを介してシステム１００に接続された１つ以上のコンピュータなどの外部ソースから、又は、無線ソースから、コントローラ１２２において受信される。システム１００は、例えば、中間転写ベルト１０４又は他の感光体に対する又は最終印刷媒体１０８に関する１つ以上のマーキング材料転写特性を計測するために、マーキングステーション１０２の内部に及び／又はその外部に１つ以上のセンサを含むことができ、対応するフィードバック信号又は値は、コントローラ１２２に提供される。
【００１２】
図２〜図７もまた参照すると、下方光路方向に（図における負の「Ｚ」方向に）ＬＥＤアレイ２１２によって放射された光を使用してＩＴＢ感光体１０４の選択部に画像形成するように配置された非ＲＯＳ印刷ヘッド装置２００の一例が図２に示される。印刷ヘッド２００を使用したマーキングステーションの他の要素（例えば、マーキング材料転写構成要素）は、本開示の様々な態様を不明瞭にしないように省略されている。ベルトタイプの感光体１０４上に画像形成する文脈で図示されて記載されるが、本開示の印刷ヘッド装置２００は、ドラムタイプの感光体の画像形成のためのマーキングステーション内で、又は、画像形成が任意の適切な形態の感光体に光を向けることによって行われる任意の他の状況において使用されることができる。図３にみられるように、ＬＥＤアレイ２１２は、図１におけるコントローラ１２２によって提供される印刷又は画像データに応じて選択的に作動される（図３の紙面から）外向きの個々のＬＥＤ２１３の単一列を含む。任意の適切な数の個々のＬＥＤ２１３は、例えば、ＩＴＢ１０４のプロセス交差方向（図における「Ｘ」方向）に沿った画像形成のための所望の画素数と少なくとも等しいアレイ２１２に設けられることができる。
【００１３】
さらに、図２、図４及び図５にみられるように、装置２００は、それぞれ、第１のレンズアレイ２１４の像共役距離（ＩＣＤ１）と第２のレンズアレイ２２０の物体共役距離（ＯＣＤ２）の和とほぼ等しい距離２０４だけ光透過の方向（図２における下方）に沿って互いに離間された第１及び第２のレンズアレイ２１４（図４）及び２２０（図５）を含む。この実施形態において、ＬＥＤアレイ２１２及びレンズアレイ２１４は、電力及び画像データのシグナリングを提供するために制御ケーブルを接続するための上部にある電気的接続部（図示しない）を提供する印刷バーアセンブリ筐体２１０に収容されており、図２は、そのような制御ケーブルの安全な接続のためのケーブルクランプ特徴２１６を図示している。印刷バーアセンブリ２１０内において、光は、ＬＥＤアレイ２１２の底部から第１のレンズアレイ２１４の上部へと下方に提供され、筐体２１０は、第２のレンズアレイ２２０に向かって下方の第１のレンズアレイ２１４の底部からの光出力を可能とするように開放底を設けている。この実装において、さらに、固定具２０２は、（その第１のレンズアレイ２１４におけるＬＥＤアレイ２１２を含む）ＬＥＤ印刷バーアセンブリ２１０のための構造的支持と、第２のレンズアセンブリ２２０のための構造的支持とを提供し、レンズアレイ２１４の入力側からＬＥＤアレイ２１２の出力側の間隔について、像共役距離（第１レンズアレイ２１４のＩＣＤ１）とほぼ等しい距離を提供する。
【００１４】
第１のレンズアレイ２１４は、例えば、１つの実施形態においては１７°又は他の非限定的な実施形態においては２０°の関連する半角を有する「高角度」アレイである。第２のレンズアレイ２２０の半角は、対照的に、１つの非限定的な例においては約９°など、より低い。図示された実施形態において、他の角度比が使用されてもよいが、第１のレンズアレイ２１４の角度は、第２のレンズアレイ２２０の約１．８倍低い角度よりも大きい。さらに、第２のレンズアレイ２２０の下端部２２０−２と感光体１０４との間の後続間隔２０６が第２のレンズアレイ２２０の像共役距離（ＯＣＤ２）とほぼ等しくなるように、第２のレンズアレイ２２０の角度は、好ましくは、第１のレンズアレイ２１４のものよりもかなり低い。このレンズアレイ２１４及び２２０は、１対１の画像形成を提供することから、及び、第２のレンズアレイ２２０の像及び物体共役距離は、第１のレンズアレイ２１４の対応する像及び物体共役距離よりも著しく大きいことから、第１のレンズアレイ２１４による光出力を感光体１０４に転写するための光中継器としての第２のレンズアレイ２２０の使用は、有利には、第１のレンズアレイ２１４が単独で使用された場合よりも中間転写ベルト１０４に対する大きい間隙距離２０６を可能とする。さらに、第１のレンズアレイ２１４の焦点深度は、第２のレンズアレイ２２０の焦点深度よりも小さく、印刷ヘッド装置２２０の出力における対応するより大きな焦点深度を有する第２のレンズアレイ２２０の使用は、有利には、感光体１０４上に画像形成するための改善された焦点合わせを容易とするための離間距離２０６の製造及び調整を容易とする一方で、第１のレンズアレイ２１４のより小さい焦点深度は、感光体１０４に対する装置２００の位置決めにおいて製造中に厳しい公差を必要とするであろう。
【００１５】
図６もまた参照すると、所定の非限定的な例におけるレンズアレイ２１４、２２０は、単一列又は複数列が様々な代替の実施形態において使用されることができるものの、この例では２列のレンズ素子２３０を含むいわゆる自己集束レンズアレイである。１つの例におけるレンズアレイ２１４、２２０は、同様の幅寸法２２８（図においてＹ軸に平行）を有し、同様の長手方向のプロセス交差方向長さ寸法２２６（Ｘ軸に平行）を有することができる。しかしながら、一般に、第１及び第２のレンズアレイ２１４、２２０の高さ寸法２２４（使用時において光路方向に沿って、Ｚ軸に平行）は、第１のレンズアレイ２１４のものと比較してより大きな寸法２２４を有する第２のレンズアレイ２２０とは一般に異なる。図示された例において、個々のレンズ素子２３０は、一般に、図６におけるＺ方向において第１の端部２１４−１、２２０−１から第２又は出口端２１４−２、２２０−２へと延在している円筒形である。
【００１６】
さらに、レンズ素子２３０は、レンズ素子２３０を介して光線の進入及び放出を可能とするための第１及び第２の開口端部を有する、１つの例ではプラスチックなどの筐体２２２内に封入されている。実際に、レンズアレイ２１４及び２２０は、一般に、図４及び図５に最もよく示されるように、図６に図示されたよりも多くのレンズ素子２３０を有する。自己集束レンズアレイ２１４及び２１５の素子２３０は、所定の実施形態においては、径方向に変化する屈折率を有する屈折率分布型素子である。これらの器具は、例えば、日本板硝子グループから市販されており、光線が焦点に向かって円滑且つ継続的にリダイレクトされるようにレンズ材料内の屈折率の緩やかな変化を提供するために製造された自己集束レンズとして当該技術分野において公知であり、それにより、従来のレンズ面の形状及び滑らかさに関連した公差の問題を回避することができる。
【００１７】
動作時に、屈折率分布型素子２３０は、好ましくは、屈折率が、一般に円筒形のレンズ素子２３０の中心において最も高く、中心軸からの径方向距離とともに減少する、径方向の屈折率勾配を使用し、所定の実装は、径方向距離の関数として屈折率の二次低減をもたらす。動作時に、第１の端部２１４−１、２２０−１に入る光線は、第２の端部２１４−２、２２０−２に到達するまで、レンズ素子２３０内の正弦波経路をたどり、各アレイ２１４、２２０における複数のレンズ素子２３０の設置は、入力から出力までの１対１の正像形成を有効に提供する。ここで、レンズ素子２３０の数は、ＬＥＤアレイ２１２におけるＬＥＤ素子の数と同じである必要はなく、第１及び第２のレンズアレイ２１４及び２２０におけるレンズ素子２３０の数及び配置は、全ての実施形態において同じである必要はなくてもよい。
【００１８】
図７は、システムコントローラ１２２から受信した画像データに基づいて、光がＬＥＤアレイ２１２から（図におけるＺ方向において左から右へ）出射される装置２００の端面図を図示している。ＬＥＤアレイ２１２からの光は、高角度の第１の自己集束レンズアレイ（ＳＬＡ１）の第１の側２１４−１に入る破線形態２１４ａで示されており、この実施形態において、ＬＥＤアレイ２１２の出力側は、レンズアレイ２１４についての前側焦点距離又は物体共役距離と好ましくは等しい距離２０８だけ第１のレンズアレイ２１４の第１の側２１４−１から離間される（図７においてＯＣＤ１として示される）。第１のレンズアレイ２１４は、図７において２１４ｂとして示される高角度で第２の（低角度）レンズアレイ２２０の第１の側２２０−１に向かって第２の光出力を導く第２の出口側２１４−２を有する。さらに図７に示されるように、第１のレンズアレイ２１４は、比較的短い全共役寸法ＴＣ１を有する一方で、第２のレンズアレイ２２０は、はるかに長い全共役寸法ＴＣ２を有する。図７にみられるように、さらに、第１のレンズアレイ２１４は、第１の像共役距離ＩＣＤ１（あるいはバックフォーカス距離と称される）を有し、第２のレンズアレイ２２０は、第２の像共役距離ＩＣＤ２及び第２の物体共役距離ＯＣＤ２を有する。この実装において、第２のレンズアレイ２２０の第１の側２２０−１は、第１の像共役距離と第２の物体共役距離の和（ＩＣＤ１＋ＯＣＤ２）とほぼ等しい第１の距離２０４だけ第１のレンズアレイ２１４の第２の側２１４−２から−Ｚ方向に沿って離間されている。
【００１９】
また、第２のレンズアレイ２２０の第２の側２２０−２は、第２の像共役距離ＩＣＤ２とほぼ等しい第２の距離２０６だけ感光体１０４から−Ｚ方向に沿って離間している。さらにまた、第１のレンズアレイ２１４は、第１の焦点深度を有し、第２のレンズアレイ２２０は、第２の焦点深度ＤＯＦ２を有し、第１の焦点深度ＤＯＦ１は、第２の焦点深度ＤＯＦ２よりも小さい。それゆえに、第１のアレイ２１４などの高角度で短い焦点深度のレンズアレイは、短い光路長を必要とする所定の状況において有利である一方で、第２（例えば、リレー）のレンズアレイ２２０の使用は、有利には、全体装置２００の光路長を増加させ、それにより、感光体１０４における入射光の適切な焦点合わせを容易とするとともに、第２のレンズアレイと感光体１０４との間に大幅に長い離間距離２０６を提供する。
【００２０】
第２の光出力は、第２のレンズアレイ２２０の第１の側２２０−１において受光され、第２のレンズアレイ２２０に入射する低角度の受光された光は、２２０ａとして破線形態で示され、高角度光２１４ｂの一部のみである。第２のレンズアレイ２２０は、図において２２０ｂとして破線形態で示された感光体１０４に対向する第２の端部２２０−２における第３の光出力を提供する。上述したように、この例においては第１のレンズアレイ２１４の焦点深度（ＤＯＦ１）は、第２のレンズアレイ２２０の焦点深度（ＤＯＦ２）よりもはるかに小さく、第１のレンズアレイ２１４の第２の端部２１４−２と第２のレンズアレイ２２０の第１の端部２２０−１との間の離間距離２０４は、第１の像共役距離と第２の物体共役距離のほぼ和であり（例えば、図７における距離２０４は、およそＩＣＤ１＋ＯＣＤ２である）、第２のレンズアレイ２２０の第２の端部２２０−２と感光体１０４の受光面との間の離間距離２０６は、第２のレンズアレイ２２０の像共役距離ＩＣＤ２とほぼ等しい。さらに、図示された例における第２の焦点深度は、第１の焦点深度よりもはるかに大きく、それに応じて、リレーレンズアレイ２２０の使用は、焦点、したがって感光体１０４の表面において受光した光における画像形成品質を犠牲にすることなく、そうでなければ単に印刷バーアセンブリ２１０と単一の高角度レンズアレイ２１４とを使用して実現可能であるよりも大きい離間距離２０６での装置２００の固定及び取り付けを可能とする。
【００２１】
上述したように、第１のレンズアレイ２１４と感光体１０４との間のリレーレンズアレイ２２０の設置は、感光体１０４から装置２００までの離間距離２０６を増加させるという利点を提供する。印刷システム用途において、これは、レンズ２２０からＩＴＢ感光体１０４までの作動距離を増加させ、それにより、レンズ２２０を清浄に保持するための試みを容易とし、間隙２０６におけるレンズアレイ２２０の第２の側２２０−２を清浄するための摺動クリーナ又は他の手段の設置を容易とする。さらにまた、離間距離２０６の増加は、有利には、印刷システム又は他のホストシステム（例えば、上記図１における印刷システム１００）の組み立てにおける機械的加工又は手動若しくは自動焦点調整のコストを節約する。
【００２２】
さらに、リレーレンズアレイ２２０の使用は、装置２００によって占有されるウォーターフロント寸法の低減をもたらす。図６及び図７にみられるように、例えば、双方のレンズアレイ２１４及び２２０は、ＬＥＤ印刷バーアセンブリ・ハウジング２１０の幅寸法２１０ｗよりも大幅に小さい感光体１０４の経路方向と平行な方向（例えば、図におけるＹ方向）におけるレンズアレイの幅寸法２２８を有する。それゆえに、より広い印刷バー筐体２１０は、他の方法が実現可能であるよりもリレーレンズアレイ２２０の使用によって感光体１０４からさらに離間させることができ、それにより、例示的な印刷ヘッド装置２００によって占有されるウォーターフロントの距離は、第２のレンズアレイ２２０の幅２２８まで低減される。さらにまた、第２のレンズアレイ２２０の使用は、焦点深度の有利な増加と透過光パワーの潜在的な損失とのトレードオフを含むことができるものの、所定の用途（例えば、上記図１のシステム１００において追加の印刷ステーションを設けることなど）は、高ルーメンの転写効率を必要としなくてもよく、第２のリレーレンズアレイ２２０の使用は、上記の利点を容易とし、さらに、様々な異なるシステム用途における第１のレンズアレイ２１４の固定焦点深度を有する一般的な印刷ヘッドアセンブリ２１０の使用を可能とし、異なるリレーレンズアレイ２２０は、「固定ＤＯＦ」のＬＥＤアレイ／第１のレンズアレイの組み合わせ２１２、２１４と組み合わせて所定の用途のために選択されることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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