專利名稱：采用錯開陣列空間光調(diào)制器的印刷系統(tǒng)和方法
以下的專利和/或共同轉(zhuǎn)讓的專利申請通過引用包括在此專利號 申請日 公布日 TI案卷號5,061,04909/13/9010/29/91 TI-13173B5,083,85706/29/9001/28/92 TI-145685,101,23612/21/8903/31/92 TI-145855,172,1 61 12/31/9012/15/92 TI-1560208/218,44803/28/94 TI-15602AC本發(fā)明一般涉及顯示和印刷機系統(tǒng)，尤其涉及一種采用錯開陣列空間光調(diào)制器的印刷系統(tǒng)，在信息革命中，硬拷貝輸出是一種普遍要求。尤其是，在多數(shù)場合，電子照相術系統(tǒng)已成為應用最為廣泛的系統(tǒng)之一，干顯像粉工藝已成為產(chǎn)生拷貝和印刷文件所最流行的工藝。電子照相術的基本原理是本領域熟練人員所共知的。采用干顯像粉工藝電子照相印刷機或復印機的基本部件包括光敏介質(zhì)，一般為有機光感受器(OPC)，它被靜電充電到一個預定的電壓和極性。在對經(jīng)反射或光調(diào)制系統(tǒng)所產(chǎn)生的光學成像曝光時，OPC上原有均勻的靜電電荷部分因受照射而被擦除。這樣就在OPC上產(chǎn)生具有原始(或電子)文件的靜電潛像。在最新式的系統(tǒng)中，該潛像由具有顯像劑(developer)材料的源掃描，該源包括固定到鐵磁載體顆粒(ferromagnetic carrier beads)的帶靜電的顯像粉顆粒。通過套接圓筒(一般稱顯像劑滾筒)內(nèi)磁場和旋轉(zhuǎn)磁體的作用，該載體用以方便材料輸送使之與上述潛像接觸。通過所設計的靜電電荷的相互作用，一般直徑為10微米范圍的顯像粉顆粒與一般直徑為50微米的載體顆粒分離，并保留在OPC表面上之潛像上的合適部分。與顯像劑滾筒相關的磁力將用過的鐵磁載體顆粒帶回到其與添加的顯像粉再混合的部位，以對后面像進行顯像。
眾所周知，顯像粉材料通常為具有流動性促進劑、電荷控制劑和彩色顏料的塑料，它能夠在預定溫度下熔化。然后，OPC表面在退出顯像滾筒之后載有已顯像的潛像。接下來，把載有已顯像的光感受器表面與圖像接受體接觸，在電子照相術最通常的應用中，該圖像接受體為一頁紙，但根據(jù)彩色印刷需要，也可以是適合形成多種顏料圖像的中間材料。靜電充電系統(tǒng)一般用以將顯像粉從OPC轉(zhuǎn)送到圖像接受體。
盡管最終的圖像承受件終究為紙或其它一種材料，但也可以依次由多個光感受器、一個光感受器或中間的圖像承受件對它作用，以形成全彩色圖像。最后，它經(jīng)過被稱為熔化器(fuser)的一個部位退出印刷過程，在該處對圖像接受體進行合適的加熱和/或加壓，由此永久地固定圖像。
已發(fā)現(xiàn)有一種技術在印刷和顯示應用中是很有用的，它利用德克薩斯儀器公司制造的一種活動鏡器件，諸如數(shù)字微鏡器件(也稱為可變形鏡器件，或簡稱為DMD)。該活動鏡器件由圍繞一根固定軸旋轉(zhuǎn)的稱為微鏡的許多小鏡組成。該活動鏡器件用一束光照射。微鏡的旋轉(zhuǎn)使照射微鏡的光在對旋轉(zhuǎn)的控制下發(fā)生偏轉(zhuǎn)。這樣，可以有選擇地旋轉(zhuǎn)活動鏡器件的每個微鏡，由此對由陣列反射的光進行構圖。第5,061,049號和5,083,857號美國專利提供了對活動鏡器件的專門描述，通過引用將它們包括在此。
當在印刷應用中采用活動鏡器件時，一般采用一種既長又窄的活動鏡器件。作為一例，例如可以采用擁有約100行和7,000列的活動鏡器件陣列。為了生產(chǎn)此種尺寸的器件，一般芯片可為5.0英寸長。結(jié)果，人們希望有長度較短，因而列數(shù)較少的芯片。
本發(fā)明提供一種利用錯開陣列空間光調(diào)制器的印刷系統(tǒng)和方法，本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點將變得更為顯然，并將在下文中加以描述。
本發(fā)明揭示了一種系統(tǒng)，它單獨照射一物體諸如印刷機鼓上的多個區(qū)域。該系統(tǒng)包括光源，諸如單個發(fā)光二極管(LED)或多個LED?？臻g光調(diào)制器(可以用德克薩斯儀器公司制造的活動鏡器件，例如數(shù)字微鏡器件(DMD))接受來自光源的光，并反射被選擇的一部分光。在某些實施例中，以掃描方式照射鏡器件，即，通過對所有的微鏡用一束光來掃描，逐個地且順序地照射每一行鏡元件。在其它實施例中，以凝視方式照射鏡器件，即同時照射整個陣列的所有鏡元件。來自空間光調(diào)制器的光成像在待照射的物體上，該物體按像素(圖像元素)的行劃分。采用一種在整個時間內(nèi)由來自相應列的微鏡的光照射每個像素的方式照射物體。
本發(fā)明的優(yōu)點在于減少了活動鏡器件所需的微鏡的列數(shù)。這種減少在列數(shù)極多導致難以照射的尺寸較大的集成電路芯片的印刷應用中顯得很重要。該芯片尺寸的減小將降低制造芯片的成本以及照射該芯片之光學子系統(tǒng)的成本，由此降低了接下來要安裝該芯片之系統(tǒng)的成本。
根據(jù)以下結(jié)合附圖所作的描述，將可更加清楚地了解本發(fā)明的上述特征。


圖1A是第一種掃描方式實施例之印刷系統(tǒng)的方框圖；圖1B是第二種掃描方式實施例之印刷系統(tǒng)的方框圖；圖1C是一個凝視方式實施例之印刷系統(tǒng)的方框圖；圖1D是第二種凝視方式實施例之印刷系統(tǒng)的方框圖；圖2A是表示被照射的每個微鏡元件部分的活動鏡器件的方框圖2B表示將最終被印刷的一行；圖3A和3B表示待照射的物體(諸如OPC)以及提供該照射的活動鏡器件；圖3C和3D表示待照射的物體(諸如OPC)以及提供該照射的活動鏡器件；圖4A和4B表示另外的活動鏡器件陣列；圖5表示用以照射活動鏡器件的一個成像平面；圖6表示用以控制活動鏡器件照射的障板；圖7A和7B表示照射活動鏡器件陣列的一個物面結(jié)構；圖8A、9A和10A是另外的幾個活動鏡器件陣列之實施例的方框圖；圖8B、9B、9C和10B為行的表示，它將由相應的圖8A、9A或10A的陣列寫入；圖11為第二個實施例之印刷系統(tǒng)的示意圖；圖12表示一種灰度算法，它用于采用同構光學系統(tǒng)的另一種系統(tǒng)；圖13表示一個LED陣列，它可以用于本發(fā)明的系統(tǒng)；圖14表示一個LED陣列，它可以用于本發(fā)明的系統(tǒng)；圖15為采用一個LED陣列的系統(tǒng)示意圖。
以下詳細討論各個實施例的構成和使用。然而，應當說明，本發(fā)明提供了許多可應用的發(fā)明構思，這些構思可以在各種專業(yè)范圍內(nèi)實施。所討論的具體實施例僅僅用以說明作出和采用本發(fā)明的具體方法，而并非限制本發(fā)明的范圍。
錯開陣列印刷系統(tǒng)10的第一個實施例采用掃描方式，并在圖1A中作出描繪。光源12諸如激光二極管照射空間光調(diào)制器14?？臻g光調(diào)制器14可以由活動鏡器件組成，后者可以是諸如德克薩斯儀器公司制造并在第5,061,049號和5,083,857號美國專利中所描述的數(shù)字微鏡器件(DMD)，將上述兩專利通過引用結(jié)合于此。為了簡化說明，將不再對活動鏡器件的細節(jié)重復描述。
在圖1A的系統(tǒng)中，來自光源12的光利用光掃描光學部件在活動鏡器件上掃描。來自光源12的光照射活動鏡器件，在活動鏡器件上形成又長又窄的光束。光束的長度與活動鏡器件14之陣列的長度相等，而光束的寬度與微鏡被照射部分的寬度相等。在較佳實施例中，活動鏡器件陣列的每行微鏡被依序地照射。在掃描方式中，光束掃描得足夠快，在短到鼓僅僅轉(zhuǎn)過少部分像素的一段時間間隔內(nèi)使得使有的鏡元件都得到照射。
經(jīng)調(diào)制的光從空間光調(diào)制器14反射入投影透鏡24，后者將光成像在鼓26上。如果希望擁有與微鏡不同形狀的印刷光束，透鏡24可以用變形透鏡。然后，旋轉(zhuǎn)的鼓26可以將顯像粉轉(zhuǎn)印到一張紙27上。
在圖1B所示的實施例中，光掃描光學部件13包括第一透鏡18、掃描器20和第三透鏡22。掃描器20以光束沿著垂直方向?qū)臻g光調(diào)制器14內(nèi)的陣列作掃描，依次照射每一行中的活動鏡器件的鏡元件。
圖1C描繪了錯開陣列印刷系統(tǒng)10的一種凝視方式實施例。光源12諸如發(fā)光二極管(LED)照射空間光調(diào)制器14。如在圖1A和1B所示實施例中那樣，空間光調(diào)制器14可以包括活動鏡器件，諸如德克薩斯儀器公司制造并在第5,061,049號和5,083,857號美國專利中所描述的一種數(shù)字微鏡器件(DMD)。
在圖1C所示的系統(tǒng)中，來自光源12的光由光引導光學部件16引至活動鏡器件。光束同時照射活動鏡器件的所有微鏡。經(jīng)調(diào)制的光由空間光調(diào)制器14反射入投影透鏡24，后者將光成像在鼓26上。
在較佳的實施例中，光源12以與鼓26轉(zhuǎn)過一個像素所需相同的時間間隔產(chǎn)生脈沖(迅速接通然后斷開)。該光脈沖最好有10％的占空度，這樣，在鼓上形成鏡元件的清晰像(即鏡元件的像不因鼓的旋轉(zhuǎn)而變得“模糊不清”)。如果希望具有與微鏡不同形狀的印刷光束，透鏡24可以是一種變形透鏡。然后，旋轉(zhuǎn)鼓26可以將顯像粉轉(zhuǎn)送到一頁紙27上。
圖1D中，光源12為一種LED發(fā)射體的線性陣列，光引導光學部件13是一個放大LED發(fā)射體的環(huán)形透鏡，從而使每個發(fā)射體的像填滿DMD。
圖2簡略地給出圖1實施例的一空間光調(diào)制器14的第一實施例。最好空間光調(diào)制器包括諸如德克薩斯儀器股份有限公司制造的數(shù)字微鏡器件(DMD)等活動鏡器件。這種活動鏡器件14是如圖2A所示按多個行和列配置的。每一行包括多個鏡單元(有時稱之為微鏡)28。在這里描述的實施例中，每一行的鏡單元28在水平方向上位移1/3的鏡尺寸。三行中的每一行將照射所要照射物體例如，圖1中所示的鼓26的1/3。雖然這里示意的是三行中的每一行偏移1/3鏡尺寸的情形，但應注意，可以采用任何大于一的行數(shù)。一般，若采用n行，則每一鏡子將沿水平方向位移1/n的鏡尺寸。
圖2A所示的實施例中，僅僅照射了各個鏡單元的中央30。在此情形中，被照射的各個鏡單元28是邊長為活動鏡器件鏡單元28長度的1/3的正方形。當然，若某一組的行數(shù)不同于三，那么被照射部分的大小也將有所不同。
第一行將印刷圖2B中標有1的像素，第二行將印刷圖2B中標有2的像素，第三行則印刷圖2B中標有3的像素。由于活動鏡器件14的三行用于印刷單條線，因而活動鏡器件14可以做成僅具有總列數(shù)的1/3。比起現(xiàn)有技術來這種列數(shù)的減少帶來了便于制造的顯著優(yōu)點。
現(xiàn)參照圖3A和3B說明一凝視系統(tǒng)實施例(例如圖1C和圖1D所示的)的操作。圖3B描繪一包括3行(標記為RA、RB和RC)×4列的鏡單元28的簡單的活動鏡器件陣列14。圖3A則表示所要照射的物體32，其中每一格子38是一像素。在印刷應用中，此物體32可以是一旋轉(zhuǎn)的印刷機鼓(例如圖1A中的元件26)，它會將顯像粉轉(zhuǎn)印到一張紙(圖1中的27)上。活動鏡器件14的第一行RA會在圖3A中標記為CA的列(即列1、4、7等)上印刷像素，第二行RB在標記為CB的列上印刷像素，而第三行RC則會在標記為CC的列上印刷像素。所得的圖像的線與圖2B中所示的線相同。
要理解像素是如何印刷的，可設想頁面使圖3A的格子向下滑過圖3B活動鏡器件陣列。在已知的電子攝影(即靜電印刷)的印刷工藝中，當鼓26(圖1A)旋轉(zhuǎn)時，這種移動的發(fā)生使得鼓的不同部分處于活動鏡器件14所反射光束的光路中。為進行印刷，將顯像粉(未圖示)加到鼓26表面，并附著于經(jīng)調(diào)制的光打到鼓上的各點。接著顯像粉又被轉(zhuǎn)印到貼近鼓26移動的一張紙(圖1A中的27)上。對于用于靜電印刷復制系統(tǒng)中的光能管理系統(tǒng)的更詳細說明應參見第5,101,236號美國專利，通過引用包括于此。
回到圖3A和3B，在第一時刻t1物體32的線1的第一、第四、第七等格子(CA各列)將由第一行RA的鏡單元28的被照射部分30的光有選擇地照射。物體上可以照明的這些區(qū)域標記為t1。在第二時刻t2，格子將下移，這樣，物體的線2由第一行RA的鏡單元28照明。
在時刻t2，沒有什么可以印到線1上，因為這條線現(xiàn)在正與鏡單元28的第一行RA底端的非照射部分對準。
類似地，在第三時刻t3物體的線3第一、第四、第七等格子(CA各列)可由活動鏡器件14的第一行R1的鏡單元28所反射的反照射。第一和第二行線又一次未被照射，因為它們正分別與第二行RB的鏡單元28頂端的非照射部分和第一行RA鏡單元28底端的非照射部分對準。
在第四時刻t4，如圖3A中標記為t4的像素所示的那樣，線1和線4同時被印刷。線4的第一、第四、第七等格子(CA各列)被活動鏡器件14第一行RA的鏡單元28所反射的光照射。與此同時，線1正與來自鏡單元28的第二行RB的光對準。相應地，該行線的第二、第五、第八等格子(CB各列)也可以被照射。注意，在第四時刻t4期間線2和線3未被照明，因為它們現(xiàn)在正分別與鏡單元28的第二行RB的頂端非照射部分和鏡單元28的第一行RA的底端非照射部分對準。
在時刻t7線1與鏡單元28的第三行RC對準，因而三條線的一些部分(例如時刻t7的線1、線4和線7)同時被照射。這種偏移將會繼續(xù)，直到物體32的各條線都被有選擇地照射為止。
圖3C和3D可用于說明如圖1A或1B所示的帶掃描的系統(tǒng)。在此帶掃描的系統(tǒng)中，每一行RA、RB或RC由一光束在不同時刻照射，該光束長度與活動鏡器件一樣長，而其高度與活動鏡器件單元的被照射部分的高度相等。因而，在時刻t1線1被照射。在時刻t2和t3期間，物體沒有一部分受到照射，因為沒有一部分與陣列14對準。注意，在時刻t11，物體32的線1與空間調(diào)制器14的第二行RB對準。此順序?qū)⒗^續(xù)，直到各個像素38成像為止。
當然，要注意，在此掃描方式中，光照射開孔的時間僅為光束對活動鏡器件掃描時間的三分之一。但這種低效率是因為光源僅僅在掃描器對準各個鏡單元28上的開孔時才接通所造成的。另外，在掃描方式期間，所發(fā)送的光將會有三分之一到達活動鏡器件(這可以用被照射部分30占各個鏡單元三分之一的事實來說明)。在整個活動鏡器件都被照射的凝視方式中，僅有九分之一的光到達活動鏡器件，因為各個鏡單元開孔所占據(jù)的面積只相當于活動鏡器件面積的九分之一。
圖4A和圖4B示出活動鏡器件陣列14的兩種替換的實施例。這些實施例與前面針對圖2A(和3B和3D)說明的那些實施例相類似。在圖4A實施例中，鏡單元28排列在對齊的各列上。在這種情況中，被照射部分30是錯開排列的，這樣行1的被照射部分30A與鏡單元28A的左邊緣對齊，被照射部分30B位于鏡單元28B的正中，而被照射部分30C與鏡單元28C的右邊緣對齊。采用這種技術，可以獲得如圖3A和3B(或3C和3D)表示的相同結(jié)果。還要注意，被照射部分30不必位于錯開排列的陣列(圖2A)的正中。
將圖4B包括進來以表示被照射部分30不必為正方形。在此例子中，被照射部分在各個鏡單元28上包括矩形區(qū)域30。由此得到的將被印刷的像素元在本例中將是矩形的。雖然通常情況下正方形的像素元是較佳的，但要注意也可以采用如矩形、圓、三角形或其它多邊形這類其它形狀的像素元。當然，若采用光學部件，鏡單元的矩形部分可用于產(chǎn)生一正方形圖像。
由圖5至圖7所示，物面照射或像面照射可以獲得受控制的照射。在像面照射中，如圖5所示帶有開孔障板34(還示于圖6)由照射源12照射，并由透鏡36成像在活動鏡器件14上。開孔38可以包括正方形孔以及其它形狀的孔。
作為替代，如圖7A所示，在物面照射中，障板34置于較靠近活動鏡器件14的位置。更有效地做法是使活動鏡器件14處于障板34的物面之中。通常以物面照射為佳，因為沒有中間透鏡36引入畸變。而且所形成的系統(tǒng)也較小。較小的結(jié)構更易于做得牢固。如圖7B所示，障板34應靠近活動鏡器件14，從而使落在活動鏡器件鏡單元28上的光束(圖2A)與障板開孔38(圖6)的尺寸大致相同。計算表明，低于約10微米(例如大約3至6微米)的距離就夠了。若光束發(fā)散得很歷害使整個鏡單元28都被照射，則由鏡28反射的大部分光將不會從開孔射出而是通過光學部件的其余部分。
活動鏡器件14如圖1所示成像到鼓上。因為鼓正在旋轉(zhuǎn)，曝光時間應該較短，以使鼓上產(chǎn)生的電荷不會“模糊不清”，而沿鼓的運動方向造成圖像損失。較短時間的曝光可以通過以脈沖波形驅(qū)動光源來實現(xiàn)。典型的波形的脈沖持續(xù)時間是33微秒，占空度為10％。按光輸出的觀點來看10％的占空度也許是低效的，因為光源90％的時間是不工作的。有效的方法是讓光源12連續(xù)工作，并以使開孔僅在較短時間內(nèi)得到照射的速率用光束對整個障板38掃描。因為開孔以等于其3倍大小的不同的間距隔開，因此光源可以無損失地以33％的占空度工作而效率較高。只要在一給定的瞬時被掃描的光束僅照射一行鏡面，光源就如所說明的那樣為脈沖形式的。
在其它活動鏡器件應用中，采用對活動鏡器件的相干照射導致由活動鏡器件鉸鏈和鏡單元產(chǎn)生的雜散的和令人生厭的衍射圖案。這里應該沒有這種散射問題，因為若活動鏡器件被照射，則障板34的位置控制這部分。障板可以這樣定位以便僅僅是鏡單元30所需部分30被照射。
障板的構思提供了制造活動鏡器件的另一種方法。活動鏡器件14無需設計得在鏡單元28在其所有部分上具有光學的品質(zhì)。這種設計容差是可行的，因為鏡28不具有光學品質(zhì)的各個部分可以為障板34所覆蓋。障板34還允許鏡單元28的大小有效地改變，而不實際改變該鏡單元的物理尺寸。標準的活動鏡器件可以按同一種鏡面尺寸的鏡面構成而由障板開孔的尺寸設定鏡面的有效尺寸。
圖8A示出空間光調(diào)制器陣列14另一實施例。在此實施例中，包含有一較小的鏡單元28。此較小的鏡單元28僅覆蓋較大鏡單元(如圖2A)面積的一部分。在圖8A所示的例子中，鏡單元28所具有的長度和寬度均為全覆蓋鏡面(如圖2A)的一半。相應地，用兩行RA和RB來對文本中的每條線成像。文本中線的表示如圖8B所示。
圖8A所示的微鏡28是印刷影線和交叉線的。這種圖形沿活動鏡器件按流程尺度重復。作為一例子，在正中微鏡28大約為17微米，而在邊緣大約為8微米。如以前那樣，像素可以是正方形的，并且，例如在邊緣約為42微米。打陰影線的微鏡28(圖8A中)對打陰影線的像素(圖8B中)曝光，而打交叉線的微鏡則對打交叉線的像素曝光。在一可行的實施例中，陣列14是2.4英寸長和2.18毫米高，而在鼓上可以放大5倍。這種方案具有600dpi(每英寸的點數(shù))性能。在第二實施例中，陣列是4.8英寸×2.18毫米，可以對活動鏡器件放大2.5倍。這一實施例具有1200dpi的性能。
圖8A實施例的操作類似于前面說明的系統(tǒng)的操作。此實施例的優(yōu)點在于取消了對圖5-7中障板34的需要。如同其它實施例那樣，空間光調(diào)制器陣列14不僅可以用于掃描方式系統(tǒng)(圖1B)，還可以用于凝視方式系統(tǒng)(圖1A)。
圖9A中示出活動鏡器件14的另一種結(jié)構。鏡單元28是菱形的。在本文中，菱形的鏡單元28包括旋轉(zhuǎn)時相鄰鏡單元的非平行邊互相挨著的任何鏡單元。在圖示實例中，鏡單元28是正方形的，但也可以采用其它形狀。例如，鏡單元28其邊長可以是11.3微米，而中心可以隔開17微米。若直接采用這種結(jié)構，將會產(chǎn)生如圖9B所示的像素。注意，經(jīng)成像的像素是非連續(xù)的。未經(jīng)曝光的區(qū)域并非微鏡形狀，無法將它們的曝光用于連續(xù)的覆蓋，而這利用圖1的系統(tǒng)是可行的。
但若將圖9A的陣列14與圖1B所示的帶掃描的系統(tǒng)一起使用的話，就可以消除這種覆蓋的不連續(xù)。在此實施例中，鏡單元的第一行RA將對圖9C中標記為CA的像素成像。物體32將會偏移(例如鼓26將旋轉(zhuǎn))，鏡單元的第二行RB將對標記為CB的像素成像。掃描方式將會繼續(xù)在第一行RA間替代，直到寫完整頁為止。
活動鏡器件14的另一實施例的結(jié)構示于圖10A。圖10A的頂端部分表示了一具有三行打陰影線的微鏡28的第一子陣列14A。作為一例子，這些微鏡28中心距大約17微米，并且是邊長大約為11.3微米的菱形。在它下面示出一個相同的第二子陣列14B。在給出的例子中，此子陣列14B可以沿垂直(作業(yè))方向位移8.5微米，并且沿水平(與作業(yè)方向正交)方向位移8.5微米。這種子陣列圖案可以沿作業(yè)方向重復，并具有所需數(shù)目的微鏡。圖10A示出的是每個子陣列14A和14B為三行微鏡的情形。但可以為更多行。這種限制是由連續(xù)曝光過程中微鏡像的套準要求所決定的。特定尺寸是作為例子給出的，但要注意，可以采用任何合適大小的微鏡。
圖10B表示由這種配置的活動鏡器件14寫在鼓26(圖1B)上的像素。由頂端子陣列14a寫上一組打陰影線的像素38a，而由底端子陣列14b寫上另一組打陰影線的像素38b。注意，是通過此結(jié)構來得到物體32上的連續(xù)覆蓋的像素的。
子陣列14a和14b的每一行可用于對一單獨的線成像，或者換一種做法，每一行可用于對同一條線成像若干次。若在單個照射時間間隔里沒有足夠的光能發(fā)送至被照射的物體，則多次成像也許是需要的。還要注意，多次成像行還可以用于這里說明的任何其它實施例(例如圖2A、3A或3B、4A、4B或8A實施例)。
圖10A的活動鏡器件陣列可以以數(shù)種方法加以應用。在一種方案中，4.8英寸×1.08毫米的活動鏡器件可以被放大2.5倍。在其拷貝的45°方向上達到的性能是900dpi，在作業(yè)方向上達到600dpi。在第二種方案中，這種結(jié)構的活動鏡器件14長3.4英寸，高1.08毫米?；顒隅R器件14被放大3.4倍，在45°方向上具有600dpi的性能。
若需要多相印刷方案，圖11示出一與采用同構光學部件有所不同的方法。圖11中，活動鏡器件814沿水平方向或與作業(yè)方向正交的方向具有比圖1A中的活動鏡器件14多一倍的鏡單元。而且，放大倍數(shù)減小2倍以保持與圖1A相同的頁面寬度。所形成的四個相示于圖12中。
這一實施例還可以用于提高灰度分辨率。每個像素40具有四個圖12中標記為1、2、3和4的非重疊相。(像素40等效于圖3A示出的陣列中的每個像素38)。由于每個像素40如此之小，以至人眼無法將四個相區(qū)分開來，而只能將它們迭加在一起。因而，若需要一全黑的像素，將印上各個子相1、2、3和4。另一方面，若需要稍黑的像素，就只要照射子相1、2、3和4中的某幾個。
圖13和圖14示出可用于本發(fā)明的兩種光源12。大多數(shù)建議用于印刷相的LED包含有如圖13所示的空檔較大的分立LED發(fā)光區(qū)。這種光源還可以同針對本發(fā)明描述的實施例一起應用。
另一方面，圖14示出可以與本發(fā)明一起使用的LED陣列。LED陣列是高功率LED，它在印刷系統(tǒng)中允許作幾種改進。LED陣列的發(fā)光區(qū)排列得互相盡可能靠近，并在可能的情況下形成一如圖14所示的連續(xù)的發(fā)光區(qū)。由于活動鏡器件陣列14的形狀是狹長的矩形，LED也是狹長的，從而相對簡單的等比例的成像系統(tǒng)(isometricimaging system)可(如圖15所示)用于輸送光到達活動鏡器件14。
“超級LED”所提供的額外功率可用于若干方面以降低成本和減小系統(tǒng)的大小。首先，圖15中透鏡24的f數(shù)可以提高，因為通過減小它們的直徑可有更多的光可供使用。只要透鏡24的分辨率足以在鼓上產(chǎn)生足夠清晰度的像素，就可以提高f數(shù)。這種結(jié)果將使鼓26平面處的景深變大，允許鼓26在其旋轉(zhuǎn)期間有些速度不勻，通常放寬了使它必須定位的容差。
LED陣列所提供的額外功率還可以允許使用透射率較低的透鏡單元16和24，但仍保持足夠的曝光。目前的設計需要由活動鏡器件單元作高達30或更多次的曝光，以便在拷貝上獲得最大密度。功率更大的LED將允許用較少的活動鏡器件單元獲得最大的曝光量，以降低活動鏡器件成本。LED陣列還允許采用障板的辦法對先前所說明的錯開排列陣列的構思的活動鏡器件的照射進行控制。障板的最大缺點在于用障板34所產(chǎn)生的能量損失。障板34的不透光區(qū)域會造成LED12光的90％或以上的損失。但，LED陣列增加的光會彌補這種損失。若錯開排列的活動鏡器件陣列14采用三行活動鏡器件鏡單元28來寫每條線，則活動鏡器件陣列14的寬度就可降低為原先的三分之一。若保持相同的F數(shù)來保持曝光能量，則圖15透鏡16和24的直徑和焦距都可大致減少到原先值的三分之一。這種減小將使光學部件的成本和體積也得到減小?；顒隅R器件14的寬度也將減小為原先的三分之一，這樣雖然鏡單元數(shù)保持不變，但活動鏡器件14顯著變小。
若需要矩形的印刷點，則錯開排列的活動鏡器件陣列寬度可以隨著對鏡單元的加倍而加倍。活動鏡器件陣列現(xiàn)在將是原來大小的三分之二而不是三分之一。但圖12所示的印刷方案現(xiàn)在將會用同構光學系統(tǒng)提供一矩形印刷點。
本發(fā)明是參照示范性實施例說明的，但該說明不希望被理解為限定性的。這些示范性實施例的各種修改和組合以及本發(fā)明的其它實施例在參照該說明之后對于本領域的技術人員來說是顯然的。因而希望所附的權利要求包括任何這類的修改或?qū)嵤├?br> 權利要求
1.一種單獨照射物體上多個區(qū)域的系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)包括光源；空間光調(diào)制器，接收來自所述光源的光，并反射與待照射的所述區(qū)域相對應的所述光的所選部分，所述空間光調(diào)制包括一些n行單獨被調(diào)制的像素的組，其中，每個所述行僅有1/n可以在任何時刻接收和反射所述的光，其中，n為大于1的整數(shù)；以及所述物體通過接收來自所述空間光調(diào)制器的反射光而被照射，所述被照射的區(qū)域包括p列，從而，所述物體上的每一列通過所述n行像素之一行被照射。
2.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，n行單獨被調(diào)制像素的被照射部分在交叉作業(yè)的范圍內(nèi)相互錯開，由此可通過對n行的每一行進行依次曝光而寫入一行彼此連接的像素。
3.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述空間光調(diào)制器包括排列好的n行像素的幾個子陣列，使一個像素可以重復地在鼓上被曝光，以獲得足夠大的曝光量。
4.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述空間光調(diào)制器包括活動鏡器件。
5.如權利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于所述空間光調(diào)制器包括多個像素，所述像素的每一個包括可偏轉(zhuǎn)的梁，鄰接所述梁的尋址電極以及鄰接所述梁的著陸電極(landing electrode)；其中，加在所述梁與所述尋址電極之間的電壓使所述梁偏向所述尋址電極，所述著陸電極設置成與偏向所述尋址電極的所述梁接觸，并防止所述被偏轉(zhuǎn)的梁接觸所述尋址電極。
6.如權利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于所述空間光調(diào)制器包括做成層疊結(jié)構的多個像素；所述層疊結(jié)構包括絕緣基片、位于所述基片上的隔離層、位于所述隔離層上的導電反射層以及多個尋址電極和著陸電極；所述像素的每一個包括可偏轉(zhuǎn)元件，它在所述反射層內(nèi)形成并通過與從所述反射層形成的至少一個鉸鏈連接到所述反射層的其余部分，在所述隔離層內(nèi)形成，并從所述可偏轉(zhuǎn)元件延伸到所述基片的孔穴，第一尋址電極，位于所述孔穴底部的所述基片上，并通過靜電吸引力使所述可偏轉(zhuǎn)的元件偏轉(zhuǎn)，以及第一著陸電極，位于所述孔穴底部的所述基片上，設置所述第一著陸電極既能在所述可偏轉(zhuǎn)元件通過所述第一尋址電極的吸引偏轉(zhuǎn)到所述基片時與所述可偏轉(zhuǎn)元件接觸，又能防止所述可偏轉(zhuǎn)元件接觸所述尋址電極。
7.如權利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于所述單獨被調(diào)制的像素包括菱形鏡元件。
8.如權利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于所述鏡元件小于行中元件之間的間距。
9.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述光源從包括發(fā)光二極管或激光二極管或白熾燈在內(nèi)的一組光源中選擇。
10.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述空間光調(diào)制器包括幾組三行單獨被調(diào)制的像素。
11.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述物體包括印刷用鼓。
12.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于進一步包括設置在所述光源與所述空間光調(diào)制器之間的掃描器，所述掃描器用以使所述光在某幾行單獨被調(diào)制的像素上成像。
13.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于進一步包括設置在所述光源與所述空間光調(diào)制器之間的光引導光學部件，用以同時照射所述單獨被調(diào)制的像素的所述行。
14.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于每個單獨被調(diào)制的像素只有一部分被照射。
15.如權利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于進一步包括設置在所述光源與所述空間光調(diào)制器之間的障板。
16.如權利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于所述障板設置得離開所述空間光調(diào)制器不到10微米。
17.如權利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于每個單獨被調(diào)制的像素只有一個正方形部分能被照射。
18.一種印刷系統(tǒng)，其特征在于包括光源；接收來自所述光源之光的照射光學部件；空間光調(diào)制器，接收來自所述照射光學部件的光并將所選擇的部分反射到成像透鏡，所述空間光調(diào)制器包括至少n行單獨被調(diào)制的像素，其中，只有每個所述行的1/n可以在任何時刻接收和反射所述光；以及印刷用鼓，接收來自所述成像光學部件的所述反射光，所述印刷用鼓包括有選擇地并單獨地被照射的區(qū)域，所述區(qū)域包括p行，從而使所述像素的相應行照射所述物體上的每一列。
19.如權利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于所述空間光調(diào)制器包括活動鏡器件。
20.如權利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于所述光源從包括發(fā)光二極管或激光二極管或白熾燈的一組光源中選擇。
21.如權利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于所述照射光學部件包括第一透鏡，掃描器，接收來自所述第一透鏡的光；以及第二透鏡，接收來自所述掃描器的光。
22.如權利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于所述印刷用鼓包括旋轉(zhuǎn)的圓筒形印刷用鼓。
23.如權利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于進一步包括設置在所述光源與所述空間光調(diào)制器之間的障板。
24.如權利要求23所述的系統(tǒng)，其特征在于所述障板設置成使每個單獨被調(diào)制的像素僅有一部分被照射。
25.如權利要求24所述的系統(tǒng)，其特征在于所述障板設置成使每個單獨被調(diào)制的像素僅有中心部分被照射。
26.一種單獨照射物體上多個區(qū)域的方法，所述方法包括以下步驟將光發(fā)送到空間光調(diào)制器；所述空間光調(diào)制器接收所述光，所述空間光調(diào)制器包括至少一組n行單獨被調(diào)制的像素，其中每個所述行只有1/n可以在任何時刻接收和反射所述的光，其中n為大于1的整數(shù)；將所述光的被調(diào)制形態(tài)從所述空間光調(diào)制器向待照射的物體反射；以及在待照射的物體上接收來自所述空間光調(diào)制器的反射光，所述被照射的區(qū)域包括p列，從而由所述像素的相應行照射所述物體的每一列。
全文摘要
揭示一種單獨照射物體(26)如印刷機鼓上多個區(qū)域的系統(tǒng)(10)，系統(tǒng)(10)包括諸如一或多個LED的光源?？梢允腔顒隅R器件的空間光調(diào)制器(14)接收來自光源12的光并反射所選擇的一部分光?？臻g光調(diào)制器包括至少n行單獨被調(diào)制的像素，其中僅有每行的1/n可以在任何時刻接收和反射光。來自空間光調(diào)制器的光(例如用成像透鏡(24)在待照射物體的各行各列上成像。用相應行的像素來照射照射物體(26)的每一列。
文檔編號H04N1/036GK1140844SQ9610614
公開日1997年1月22日 申請日期1996年4月19日 優(yōu)先權日1995年4月19日
發(fā)明者約翰·B·艾侖 申請人:德克薩斯儀器股份有限公司