CN1264058A - 生产影印件的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于在复印材料上生产影印件的设备,其中曝光装置设有用于生产影印件的投影镜片,该曝光装置包括一个带有可单独活动的反射镜的反射镜阵列,该曝光装置包括一个宽带光源如卤素光源,用于滤光或使一定光谱部分或一定的光量穿过的滤光装置设置在光源和反射镜阵列之间的光路中。

Description

生产影印件的方法

本发明涉及最好通过原件的图象数据向复印材料的条形方式曝光生产影印件，特别是以电子形式存在的原件的数据的复印件的设备。因此，图象数据是借助扫描装置产生的，然后在图象数据处理装置中处理，以便转变成曝光所需的电子形式。

以照相为基础的数字复印件生产设备，所谓的数字影印机通过将以电子形式储存的打底原件的图象信息记录在复印材料上而生产纸影印件或复印件。例如，原件的图象信息可以通过数字操纵的反射镜阵列为每个图象进行光学生产。因此，原件的光学表象可以被产生，原件的这种光学表象可以在复印材料上复制、记录下来。

使用反射镜阵列的微反射镜逐行地或以条形方式地曝光可以在理论上生产在与行或条成横向的方向上任意尺寸的影印件。

在纵向上横过整个原件的原件的条状部分可分别地借助反射镜阵列用光学方式产生，并按照相应的三维布置顺序在复印材料上曝光。因此，通过复印材料相对于曝光光路的位移可得到曝光条的正确空间定位。这种相对位移是与原件的所述条的改变同步进行的。如果所述条是几行宽，那么，如需要的话相邻条也可重叠。如果复印材料根据重叠程度在某些区域重复曝光，那么在考虑在各曝光步骤中使用的复印光量时必须考虑到这个因素。这种曝光方法简称为TIG(积时灰度)。

采用上述方法及使用可以购到的微反射镜阵列可以生产较为满意的影印件。但是，用于生产影印件的这种设备的制造成本相对较高，生产影印件的速度往往不令人满意，特别是当在曝光过程中单位面积光线强度相对较低时，因而需要的曝光时间长。

本发明的目的是提供一种可以克服上述现有技术设备的缺点的设备。完成本发明的目的的技术方案如权利要求1所述。按照本发明的设备的实施例表述在从属权利要求中。

按照本发明，在复印材料上生产影印件的设备包括图象数据处理装置，其用于将图象数据处理成用于生产影印件的控制信号。带有投影镜片的用于生产影印件的一个曝光装置连接于图象处理装置。照明装置最好包括一个宽带光源，例如卤光源，以及一个滤光装置，它设置在光源和反射镜阵列之间的光路中，用于调节选择的光谱区的特别选择的光量。

虽然在相应的现有技术的装置中往往使用昂贵的光源，而且由反射镜阵列的微反射镜投向感光复印材料的光线经过滤光，但是令人惊讶地发现，使用传统的、最好是宽带光源如卤光源可以产生高光线密度或光线强度。使用一定象素适当曝光所需的光谱的各种颜色的曝光可以使用不同颜色的适当的滤光器和反射镜阵列的微反射镜的适当驱动来调节。

滤光装置如滤光轮沿其整个圆周可设有几个用于每种基本颜色的滤光区，以便避免停工时间并提高设备的速度。

为了通过曝光装置生产影印件，设置了感光复印材料的输送装置，感光复印材料的输送速度可使用传感器检测或监测。例如，传感器可以是光学传感器、机械传感器等，以便检测复印材料在输送装置上的实际输送速度。然后，影印件的测出的速度最好用于控制输送装置的速度和/或曝光时间，或借助反射镜或光源的光线强度。这意味着，输送速度是在复印材料的实际速度基础上，例如通过一个在控制回路中的步进马达再次调节的，或者，曝光时间是通过反射镜阵列的反射镜调节的。当然，如上所述，光源的亮度也可被改变，或者，例如在一个被照穿的LCD或类似物中可设置附加的变暗或变亮的装置。当然，上述措施也可以组合在一个控制回路中而不仅仅是单独地使用。

为整体地，以及按照光谱地监测光源的强度，可以设置一个测量传感器如光电管(photo cell)，以便整体地或为每一个单独的颜色进行不用于投向感光复印材料的光线的测量。按照这种方式，光源的功率可以再次调节，或者可以测定何时必须自动或手动地改变光源。为了自动或手动改变可设置转盘、滑板或灯，当测量传感器检测的值超出公差时它们被启动。另一方面，例如当光输出减小时，最好较大的电流或较高的电压也可借助控制回路送至光源，以便延长光源如卤光灯的寿命。

滤光装置可以构制成一个滤光轮、加、减滤色器或类似装置。

下面参阅以下附图进一步描述带有本发明特征的实施例，从而进一步阐明本发明的特征、优点和目的。

图1和2以立体图示意地表示按照本发明的实施例；

图3和4以立体图从原理上表示按照本发明的可放大调节的实施例；

图5是带有按照本发明的特征的实施例的局部立体图，图中为清楚起见未画滤光装置；

图6至8是表示按照本发明的设备的可能的工作方式的三张示意图。

下面对实施例的讨论是以下述前提开始的：例如负片形式的图象已被扫描，以便从其得到以储存的电子形式存在的图象数据，以待投向感光复印材料，从而记录在其上。

因而可以使用传统的扫描装置，以便获得原件的图象数据，用于复制生产影印件。然后，图象数据在图象数据处理装置(未画出)中进行处理，以便将图象数据处理成生产影印件的控制信号。图象数据的扫描和处理可以从现有技术中充分了解，这里不再赘述。然后，可将处理过的图象数据储存在存储器中，以便将来由带有本发明特征的设备进行处理。显然，本说明书公开的主要发明是曝光装置，因而扫描装置和图象处理装置可以改变。因此，按照本发明的曝光装置可以连接于任何适当的扫描装置或图象处理装置，从而形成独立权利要求的主题。原件的图象数据包括待复印的原件的每个单独的象点的全部亮度和颜色信息，这种图象数据可以通过按照本发明的设备在线地或通过存储器进行处理。对于控制方法来说，图象信息可以从存储器(未画出)逐象素地取出或单独地通过色部(color portion)取出。

原件的条状部分的图象数据包括原件的作为条状部分的一部分的那些象点的全部亮度和颜色信息。

带有按照本发明的特征的曝光装置的主要结构和功能表示在图1中。最好可提供连续的宽带光谱的光源3a通过一滤光装置8照射光线，这里的滤光装置是带有三个滤色器8a，8b，8c的滤光轮。该滤光轮在结构和功能上可以相当于传统的滤光轮，这是公知的，无需赘述。各滤色器8a，8b，8c可以有相同的尺寸或不同的尺寸，这取决于待曝光的复印材料的感光特性。另外，也可以设置三个以上的，例如六个或更多的滤色器，两个分别具有相同的滤光特性或颜色特性，以便不致于像图1所示滤光轮8出现的那种停工时间。

借助滤光轮8的滤色器8a，8b，8c选择的光谱的光谱部分射到反射镜阵列3上，该阵列带有可单独或成组地运动的反射镜，该反射镜阵列称为“数字微反射镜场”或“DMD”[数字微反射镜装置]。

通过单独的反射镜或反射镜组的运动，由反射镜阵列或数字微反射镜场反射的光线通过一个透镜7投向再反射镜9a，9b，9c装置，借此实现向感光复印材料P的投射。条式曝光在感光复印材料P上进行，改向反射镜9c按照被记录信息移过复印材料P。当然，复印材料P也可移动而镜装置保持静止。

如前所述，投影镜片的可移动性或曝光条I相对于复印材料P的相对移动是借助三个反射镜9a，9b，9c实现的，这三个反射镜插在透镜7和复印材料P之间的光路中。它们借助适当的驱动装置如步进马达，在垂直于曝光条I的纵向的方向上，平行于复印材料P的平面位移。这两个再反射镜9a和9b彼此间是静止的，并且彼此间成直角，因而它们使光路改变180°。改向反射镜9c设置得平行于改向反射镜9b，使光路改变90°指向复印材料P。改向反射镜9c可按照与两个改向反射镜9a，9b相同的方向运动，但是速度是两个改向反射镜9a和9b的两倍，使透镜7和复印材料P之间的光学图象长度保持不变，与改向反射镜的位置无关。从图1并结合图可清楚看出，借助改向反射镜的运动，条状曝光区I移过复印材料。

所需要的相对运动也可以通过包括数字微反射镜场的整个投影镜片的相应调节而进行。

图3和4进一步表示如何使用图1和2所示的活动投影镜片可改变投影系统的放大。显然，透镜7和数字微反射镜场3之间距离或透镜7和复印材料P之间光学图象长度可以调节。图3和4在两个不同放大比例的调节下的改向反射镜和透镜。放大也可以按照不同的方式改变，例如，通过改变改向反射镜9c和复印材料P之间的距离或通过透镜7的相应的再调节。

图4进一步表示例如光电管3b形式的传感器可以用来检测光线，特别是由微反射镜场反射的不射入透镜7的光线，并按照测量技术对其进行分析。上述光线或通过传感器3b从上述光线演变的数据可用来检测光源，特别是卤素灯3a。借助这些可作为整体或按光谱分析检测的数据，可测定灯3a的光线质量。也可以测定光源即灯3a需要更换的时间点。例如，当光源3a的强度在某颜色的光谱区较低即属于这种情形。另一方面，所得到的数据也可用来通过改变所供应的电流或电压而控制光源，以便保持光线质量，从而保持所生产的影印件的质量。从传感器3b发出的箭头表示可通向电子分析装置的导线，因而数据收集装置可设置在滤光轮8上端，借以检测滤光轮8或其滤色器即滤色器8a，8b，8c相对于灯3a和微反射镜场3之间的光路的位置。

图5表示图1和2的投影装置是如何可以在实用中被实现的。两个导杆13和14安装在一个未画出的设备框架中，在其上两个反射镜滑板12和15可彼此平行地移动。改向反射镜9c安装在反射镜滑板12上，两个改向反射镜9a和9b安装在反射镜滑板15上。两条输送带16和17沿两个反射镜滑板12和15两侧并分别在两个皮带轮对18和19之间延伸。皮带轮18和19成对设置在共用的驱动轴20上，由未在该图画出的控制装置2控制，同步地由驱动电机21驱动。与输送带16配合工作的皮带轮18的半径精确地为与输送带17配合工作的皮带轮19的半径之一半。第一反射镜滑板12紧固在输送带17上，第二反射镜滑板15紧固在输送带16上。因此，安装在反射镜滑板12和15上的改向反射镜9c或9a和9b可借助驱动电机21平行于导杆13和14地被调节，因而改向反射镜9c总是以两倍于改向反射镜9a和9b的速度移动。

当然，在本发明的框架中，也可以将原件的条状部分A分成两个以上的部分，因而为投影要设置较多的透镜，其余的构件也要作相应的改变。

在只用语言描述的实例中，各部分曝光区分别是无缝地邻接的。为了降低整个装置对调节误差的敏感度，最好使各部分曝光区[以及原件的在下部分]稍许重叠，例如重叠大约1-50象素。由于在重叠区产生的双重曝光，在重叠区需要对借助转换器产生的原件各部分的表示作相应的修正[减小亮度]。例如，在重叠区中的象点的亮度可从内至外线性地减至零。

从原理上讲，电-光转换器3可以是逐象素工作的任何有源或无源型的。如前所述，其实例可以是阴极射线管、发光二极管场、电发光场或液晶场，但是特别有利的是所谓的数字微反射镜场[DMD＝数字反射镜装置]，例如，其可以用在大型图片投影设备中。一种适用于本发明的典型的数字微反射镜场在一个芯片上包括一个1280×1024反射镜阵列，它们借助电控制可以有选择地在两个限定的自停位置(tripposition)之间旋转。对于本发明的用途来说，例如，只使用微反射镜场的一个条状区域，包括1280×300个单独的反射镜。

这种微反射镜场在反射中是自然工作的，因而是无源的。在实际应用中，它们设置在投影透镜光瞳之前，在一个自停位置上，使微反射镜将射在其上的光线投入投影透镜。而在另一个自停位置上则从投影透镜旁经过。因此，被反射的光线的强度调制是在相应的启动速率下通过微反射镜的间断操作进行的。这种数字微反射镜场的结构、控制和可能的应用在制造厂商如美国、德克萨斯州·休斯顿的TexaxInstrument公司的有关出版物中有着详细的描述，这并不是本发明的主题。

图6至8表示逐行或条状曝光的原理。原件的标号为V，它是由其各象点全部储存的亮度和颜色信息代表的。控制装置2(未画出)阅读原件V的第一条状部分A的图象信息，并以其控制一个电光转换器3，该转换器逐象素工作并根据向其输送的信号产生条状部分A的光学表象D。例如，电光转换器3可以是一个发光二极管场，例如带有1280×300个二极管，或最好是一个数字微反射镜场，带有相应数目或更多个反射镜，这将在下文详述。由电光转换器3产生的、原件V的条状部分A的也呈条状的光学表象D在一条状(在本例中为静止的)曝光区E中借助未画出的投影镜片投影在复印材料P上，从而记录在其上[图7]。然后，读入另一条状部分A’，从其产生一光学表象D’，将该光学表象记录在同时相对于曝光区E前进了一个相应距离的复印材料P上[图6]。整个过程被重复直至整个原件被覆盖，原件的最后一个条状部分A″被读入，光学表象D″被产生并投射在复印材料P上[图8]为止。

显然，原件的各条状部分A并不是并排的，而是在相当大程度上是重叠的[与其纵向垂直]。这也导致投射在复印材料P上的条的重叠，因而复印材料P取决于重叠程度是多次曝光的。这种多次曝光的因素要加以考虑，借助控制装置2相应地减小部分A[可能选择颜色]的光学表象D的各象点的亮度值，从而使射在复印材料各象点上的复印光量总和再一次是正确的。这种曝光方法一般称为TIG(积时灰度)。

至此，这种方法相当于现有技术，因而无需进一步描述。

覆盖原件全宽的条状部分A的长度显然相应于电光转换器3的长度(可用表面)。条的纵向的分辨率是根据转换器3在纵向上的各象素的数目确定的。但是，使用目前市售的转换器[在纵向上的象素的最大数目大约为1280]可实现的、在较高放大比例(大型图片)下的分辨率在许多情形下在定量上是不够的。这正是本发明的出发点。

原件的条状部分可以被分成两个或更多的在纵向上一个接着一个的小部分，借助电光转换器可从每个小部分产生单独的光学表象，所述光学表象充满转换器的整个长度。使用为此目的专门构制的投影镜片，这些单独的光学表象在正确的位置并在纵向上一个接一个的部分曝光条中被投射在复印材料上，因而这些部分曝光条一起包括了由小部分构成的原件的条状部分的图象信息。由于原件的条状部分被分成两个或更多的小部分，因而在转换器的纵向上可以得到两倍数目或多倍数目的象素，因此，甚至对于很大幅面(一般高达12″×18″幅面)的复印件来说，也可得到足够高分辨率的高质量复印件。

借助一个实例可描述一个也可使用的方法，其中，原件V的每个条状部分A被分成两个小部分。借助电光转换器3可以从一个小部分产生一个光学表象，并将其投射到复印材料P上的一个部分曝光区中。从另一个小部分可产生相应的不同光学表象并可布置另一个部分曝光区。两个光学表象的产生及其向复印材料的投影是顺序进行的。

可以使用稍宽的电光转换器3，从而使原件的两个条状部可借助同一个转换器并使用不同的象素区同时表示，并且在空间上平行。从原件V的一个条状部分可产生一个上部表象，从而一个部分可产生一个下部表象。这两个表象然后借助为此目的专门构制的投影镜片被同时且在正确的位置被投射到复印材料上的两个条状部分曝光区中，这两个部分曝光区一个位于另一个之后。

Claims (7)

1.用于在感光复印材料(P)上生产影印件的设备，它包括：

一个扫描器，其用于从一个原件产生用于生产影印件的图象数据；

一个图象数据处理装置，其用于将图象数据处理成用于生产影印件的控制信号；

一个带有投影镜片的曝光装置，其用于按照控制信号将图象数据的光学表象投射到复印材料上；

其中，曝光装置包括一个带有可单独运动的反射镜的反射镜阵列、一个最好是宽带光源如卤素光源的照明装置和一个滤光装置，该滤光装置设置在光源和反射镜阵列之间的投影光路中，用于从光源产生的光线分出预先选择的光谱范围或光量。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于：还包括一个复印材料输送装置、一个用于检测复印材料输送速度的传感器和用于控制输送速度的装置。

3.如权利要求2所述的设备，其特征在于：由传感器检测的输送速度用于控制所述输送装置的速度和/或用于借助反射镜阵列的反射镜或通过光源控制曝光时间或强度。

4.如权利要求1所述的设备，其特征在于：还包括一个光线传感器，其用于检测光源的不用于生产影印件的光线以便可以控制光源的输出。

5.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述滤光装置是从包括滤光轮、加或减色滤光装置和带有可独立活动的滤色器的滤光器的组中选择的。

6.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述投影镜片包括活动构件，其用于在最好是条状的曝光区和复印材料之间可产生相对运动。

7.如权利要求6所述的设备，其特征在于：所述活动构件是第一、第二和第三改向反射镜，所述设备包括驱动装置，其用于使改向反射镜平行于复印材料且垂直于条状曝光区的纵向线性移动，从而使第一和第二改向反射镜彼此处于固定的空间布置中，并将投影光路中的光线改变180°方向，第三改向反射镜与第二改向反射镜不平行地设置，将光路中的光线垂直地射向复印材料，所述驱动装置是为使第三改向反射镜按照两倍于第一和第二改向反射镜的速度运动而构制的。

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