專利名稱：利用發(fā)光陣列打印的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用二維發(fā)光陣列將圖像從數(shù)字圖像源打印到光敏介質(zhì)上的裝置和方法。
背景技術(shù)：
已有許多不同的成像技術(shù)被用來將數(shù)字數(shù)據(jù)錄制到光敏介質(zhì)上。適用于此目的的傳統(tǒng)打印裝置使用陰極射線管(CRT)、掃描激光束、液晶顯示器(LCD)和數(shù)字微鏡面裝置(DMD)。已知這些技術(shù)以其當前的成熟程度而言每種都有其固有的限制。
在基于CRT的打印機中，數(shù)字圖像數(shù)據(jù)用來調(diào)制陰極射線管，陰極射線管通過使具有可變強度的電子束沿其熒光屏掃描以提供曝光的能量。例如在美國專利No.4754334和5303056中說明的CRT系統(tǒng)比較大也比較慢。其它問題，例如非均勻照明、幾何變形、復(fù)雜性、成本以及體積等，都是對基于CDT的打印方法比較嚴重的制約。
另一種途徑是如美國專利No.4728965所公開的利用來自基于激光打印機的曝光能量。在基于激光的打印機中，當通過旋轉(zhuǎn)的多邊形、即掃描器使激光束在成像平面上掃描時，用數(shù)字成像數(shù)據(jù)來調(diào)制激光的工作時長或強度。掃描器一次一個像素地建立圖像。對利用激光掃描器的系統(tǒng)(如美國專利No.5296958所說明的系統(tǒng))的限制主要是由掃描器速度限制引起的。速度提高，光柵掃描系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)勢必較為復(fù)雜。在如何按比例縮放激光掃描系統(tǒng)來提高速度方面也有實際的限制。對特殊介質(zhì)的需要又提出了關(guān)于這些系統(tǒng)的有用性的另一限制。激光掃描解決方案的其它限制問題包括幾何變形、復(fù)雜性和成本等。
空間光調(diào)制器是另一種可供選擇的成像解決方案。實質(zhì)上可以認為空間光調(diào)制器是光閥元件的一維(線性)或二維(面積)陣列，每個元件對應(yīng)于一個圖像像素?？臻g光調(diào)制器已經(jīng)被開發(fā)并且用于諸如數(shù)字投影系統(tǒng)等較低分辨率的應(yīng)用中，并且用作便攜式裝置中的圖像顯示器，諸如裝在鋼盔上的顯示器等。廣泛用于圖像投影應(yīng)用的一類二維或面積空間光調(diào)制器的是Texas Instrument，Dalla，Texas(德克薩斯，達拉斯的德州儀器)的DMD。但用數(shù)字微鏡面裝置(如美國專利No.5061049和5461411中所述)目前可得到的分辨率不能滿足高質(zhì)量的打印需要，例如照片或電影膠片。在實際中，對投影和顯示的要求全然不同于對高分辨率打印到光敏介質(zhì)上的要求，例如電影、醫(yī)學(xué)成像、顯微照相或商業(yè)照相等提出的要求?？磥磉€沒有明確的技術(shù)途徑來提供提高的DMD分辨率。而且，DMD很貴，且不易縮放到高分辨率。
另一類在投影和打印應(yīng)用中使用的空間光調(diào)制器是二維LCD。利用LCD的空間光調(diào)制器的打印裝置實例在共同轉(zhuǎn)讓的美國專利No.5652661和No.6215547中已公開。目前使用的有兩種基本類型的LCD的空間光調(diào)制器發(fā)射型和反射型。兩種類型的LCD組件都是通過調(diào)制光的偏振狀態(tài)來調(diào)制用于成像的入射光束。因此，對偏振的考慮在LCD空間光調(diào)制器的支持光學(xué)部件的總體設(shè)計中非常重要。照明光學(xué)部件必需適合于提供高均勻度的亮度，且光處于與調(diào)制有關(guān)的適當偏振狀態(tài)。這就給利用LCD組件的打印裝置的設(shè)計增加了成本和復(fù)雜性。
相當有希望既可用于大型顯示器又可用于小型手提式微型顯示器的最近進展是采用有機電致發(fā)光技術(shù)的有機發(fā)光二極管(OLED)。發(fā)光材料本身的特點在于是小分子型或者是聚合物型。在目前的一些文獻中，小分子有機電致發(fā)光器件標為“OLED”器件，區(qū)別于標為“PLED”的聚合物有機電致發(fā)光器件。但在本申請中，所有這些類別的電致發(fā)光器件，包括小分子和聚合物等不同類型，都簡單地稱作“OLED”，并被考慮用作電致發(fā)光的圖像源。將各個OLED集成到同一襯底上，以形成高分辨率面積陣列。有機發(fā)光二極管陣列可以制造成像素的二維單色陣列，或三色并列像素陣列，或甚至三色堆疊像素陣列?？梢园凑崭鞣N各樣的分辨率和密度來制造陣列大小、像素節(jié)距和寬高比。在三色并列或堆疊陣列中每個像素位置包括不同顏色的三個發(fā)光二極管。可以逐一地控制三像素位置上的、繼而整個陣列上的每個發(fā)光二極管，以便創(chuàng)建全色可視圖像。或者，可將三個單色陣列(每個具有不同的顏色)組合起來，提供全色可視圖像所需的三種組成色。
LCD和其它類型的光調(diào)制器需要外部照明源以及支持光學(xué)部件，并且在許多情況下需要支持偏振組件，相比之下，LED陣列直接發(fā)射已調(diào)制光。這樣，使用OLED陣列時，支持照明和偏振光學(xué)部件都不再需要。這使OLED器件用于顯示應(yīng)用特別有利。
成像技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員都很了解，關(guān)于顯示的成像要求與關(guān)于打印的成像要求大不相同。顯示器都被優(yōu)化成提供向著屏幕的最大光通量，而把在打印中很重要的特性，例如對比度和分辨率，放在次要地位。顯示應(yīng)用的光學(xué)系統(tǒng)是針對人眼的響應(yīng)進行設(shè)計的，人眼在觀看顯示器時對圖像人工痕跡和像差以及圖像的非均勻度比較不敏感，因為顯示的圖像在不斷更新，而且是從遠處觀看。但在觀看高分辨率打印系統(tǒng)的打印輸出時，人眼對人工痕跡和像差以及對非均勻度都幾乎不“寬宏大量”了，因為光學(xué)響應(yīng)上的不規(guī)則性在打印輸出上更容易看見而令人不快。為此，要為打印提供均勻的曝光能量，光學(xué)系統(tǒng)就要有相當?shù)膹?fù)雜性。更為重要的是分辨率的要求有所不同。例如，適宜于人眼的顯示系統(tǒng)均優(yōu)化成在典型的分辨率(例如72點/英寸(dpi)或更少)下觀看。另一方面，打印裝置必需具有高得多的分辨率，特別是為顯微照相應(yīng)用設(shè)計的裝置，希望對某些系統(tǒng)提供8000dpi。這對打印系統(tǒng)的支持光學(xué)部件提出了顯然不同的要求。
主要由于強調(diào)了OLED在顯示上的應(yīng)用，至今在將OLED用在打印系統(tǒng)方面的興趣很有限。例如，美國專利No.6195115提出在彩色打印機的曝光頭中使用OLED的線性陣列。在美國專利No.6072517，和No.6137523中，靜電復(fù)印打印頭包括OLED面積陣列，但用于線性打印方案，其中將同一列的多個OLED元件發(fā)出的光總合起來，對單個像素提供灰度曝光。在美國專利No.619515和No.6137523公開的內(nèi)容中，用OLED來打印數(shù)據(jù)，一次打印一行。這些系統(tǒng)不僅生產(chǎn)率有限，而且要求精密的介質(zhì)傳送和同步的數(shù)據(jù)電子線路，這二方面都很復(fù)雜和昂貴。
在美國專利No.6195115以及美國專利No.6027517和No.6137523中公開的基于OLED的打印系統(tǒng)是針對線性打印的，其中當移動光敏介質(zhì)通過打印區(qū)域時，每次暴露出一單行。但這種類型的打印不能利用OLED發(fā)光陣列的能力每次為整個圖像幀發(fā)光。用傳統(tǒng)線性打印，產(chǎn)量受限且介質(zhì)的傳送成為成像鏈中的重要部分，而且因此也很復(fù)雜和昂貴。另外，用傳統(tǒng)線性技術(shù)同時打印多個圖像是不可能的。傳統(tǒng)線性打印技術(shù)在圖像大小和分辨率方面也有限制。
美國專利No.6243125和歐洲專利申請EP108453公開了一種便攜式光學(xué)打印機，它采用兩線性行光點提供曝光；打印頭相對于介質(zhì)在垂直于熒光發(fā)光陣列的方向上移動，以便打印出二維圖像。正如上述美國專利No.6195115；No.6072517和No.6137523的公開內(nèi)容一樣，美國專利No.6243125和歐洲專利申請EP108453在生產(chǎn)率方面受限，并且要求復(fù)雜和昂貴的介質(zhì)傳送系統(tǒng)也是很不利的。此外，在美國專利No.6195115公開的打印頭僅提供1X成像。
因此，可以看出，雖然CRT、LCD、激光器和其它技術(shù)提供根據(jù)數(shù)字數(shù)據(jù)將圖像打印到光敏介質(zhì)上的解決方案，但仍有改進的余地。在一次打印整個圖像幀的打印配置中使用二維發(fā)光陣列，例如OLBD，提供比其它打印機技術(shù)更具潛在優(yōu)勢的可能打印解決方案。但對于如何將OLED圖像形成器件集成到一個裝置中進行光敏介質(zhì)上的打印至今尚無指導(dǎo)準則，且所述打印裝置要有足夠的生產(chǎn)量，并能提供高質(zhì)量、高分辨率的各種可能圖像格式的打印輸出。
因此可見，需要一種打印裝置，它能利用OLED的全幀成像能力而具有改進的生產(chǎn)量；增多的圖像格式的可能性；改進的圖像分辨率；以及對增大的圖像有改進的能力發(fā)明內(nèi)容所以本發(fā)明的一個目的是提供利用二維有機發(fā)光二極管(OLED)陣列在光敏介質(zhì)上打印的成像方法和裝置。根據(jù)這一目的，本發(fā)明提供根據(jù)數(shù)字數(shù)據(jù)在光敏介質(zhì)上打印圖像的裝置，所述裝置包括(a)控制邏輯處理器，用于接收圖像數(shù)據(jù)輸入流并為二維圖像提供圖像像素數(shù)據(jù)；(b)發(fā)光陣列，用于按照圖像像素數(shù)據(jù)形成二維曝光圖像，所述發(fā)光陣列包括排列成多行和多列的多個發(fā)光元件，其中每個發(fā)光元件對應(yīng)于圖像像素數(shù)據(jù)中的一個像素，每個發(fā)光元件的亮度按照每個像素的數(shù)字數(shù)據(jù)值而改變。
(c)成像光學(xué)系統(tǒng)，用于將二維曝光圖像投射到光敏介質(zhì)上。
在另一實施例中，本發(fā)明提供根據(jù)數(shù)字圖像像素數(shù)據(jù)在光敏介質(zhì)上打印多個圖像的裝置，所述裝置包括(a)控制邏輯處理器，用于接收圖像數(shù)據(jù)輸入流并提供至少一個二維圖像的圖像像素數(shù)據(jù)；(b)第一發(fā)光陣列，用于按照圖像像素數(shù)據(jù)形成第一曝光圖像；(c)第二發(fā)光陣列，用于按照圖像像素數(shù)據(jù)形成第二曝光圖像；其中第一和第二發(fā)光陣列包括排列成多行和多列的多個發(fā)光元件，其中每個發(fā)光元件對應(yīng)于數(shù)字圖像像素數(shù)據(jù)中的一個像素，每個發(fā)光元件的亮度按照每個像素的數(shù)字數(shù)據(jù)值而改變；(d)第一成像光學(xué)系統(tǒng)，用于將第一曝光圖像投射到光敏介質(zhì)上；(e)第二成像光學(xué)系統(tǒng)，用于將第二曝光圖像投射到光敏介質(zhì)上。
本發(fā)明的一個特征是它利用多種配置中的任何一種配置的OLED面積陣列組件在光敏介質(zhì)上進行單色或多色成像。
本發(fā)明的又一特征是它提供組合來自多個發(fā)光陣列的已調(diào)制光的方法，以提高圖像分辨率、增加圖像大小和提高生產(chǎn)率。本發(fā)明還提供基于OLED的打印，不需要復(fù)雜而昂貴的介質(zhì)傳送以及線性O(shè)LED打印系統(tǒng)所需要的數(shù)據(jù)同步。
本發(fā)明的一個優(yōu)點是它簡化了用于光敏介質(zhì)的打印裝置的設(shè)計。同一組件有效地用作曝光能量的發(fā)射器和調(diào)制器，提供形成圖像的已調(diào)制光。例如，所述系統(tǒng)也不需要整體光棒和其它均勻化器、偏振組件、和失真校正光學(xué)部件。這有助于降低成本、簡化設(shè)計、和減小數(shù)字打印裝置的體積。


對本專業(yè)的技術(shù)人員來說，在結(jié)合附圖讀了以下的詳細說明后，本發(fā)明的這些和其它的目的，特征和優(yōu)點就顯而易見，附圖中示出并說明了本發(fā)明的示范實施例。
雖然本說明書的結(jié)尾有權(quán)利要求書，特別指出并明確要求本發(fā)明的主題事項，但結(jié)合附圖從以下詳細說明能更好地理解本發(fā)明，附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的用于打印圖像幀的裝置的示意圖；圖2是顯示具有單一發(fā)光陣列的簡單配置的透視圖；圖3是顯示能打印多個并列圖像的單一發(fā)光陣列的透視圖；圖4是說明利用兩個發(fā)光陣列同時在同一介質(zhì)上成像的透視圖；
圖5是說明如何將兩個或兩個以上發(fā)光器件的輸出組合起來的透視圖；圖6是說明如何將兩個或兩個以上發(fā)光器件的輸出交織以提高圖像分辨率的透視圖；圖7是說明如何利用兩個或兩個以上發(fā)光器件的輸出以提高的生產(chǎn)率打印圖像的透視圖；圖8是說明如何把四個或四個以上發(fā)光器件的輸出用于高效同時打印圖像的透視圖；圖9是顯示用于提供混色的配置的透視圖；圖10a是說明如何選擇性地將二維發(fā)光陣列的陣列元件作為一組來驅(qū)動以便以“肖像”模式顯示圖像的透視圖；圖10b是說明如何選擇性地將二維發(fā)光陣列的陣列元件作為一組來驅(qū)動以便以“風(fēng)景”模式顯示圖像的透視圖；以及圖11a-11d說明利用四個不同的圖像位置對二維發(fā)光陣列進行混色的效果。
具體實施例方式
本發(fā)明將特別針對形成本發(fā)明裝置一部分或更直接與本發(fā)明的裝置配合的元件。應(yīng)理解未特別顯示或說明的元件可以采取本專業(yè)的技術(shù)人員熟悉的各種形式。
現(xiàn)參考圖1，圖中示出本發(fā)明的打印裝置10，用于在光敏介質(zhì)22上成像。光敏介質(zhì)22由介質(zhì)供應(yīng)箱41提供。介質(zhì)傳送裝置38引導(dǎo)光敏介質(zhì)22通過曝光區(qū)36。光敏介質(zhì)22由二維發(fā)光陣列51通過成像光學(xué)系統(tǒng)曝光。在一個實施例中，二維發(fā)光陣列51是二維OLED陣列。然后曝光的光敏介質(zhì)22饋入介質(zhì)接收箱42，以便將其保護起來直到作進一步處理。為檢測光敏介質(zhì)22的尺寸信息，例如介質(zhì)寬度等而配備有傳感器80。傳感器80可以直接，即以機械方式，檢測所述尺寸，或檢測以某種方式連接到介質(zhì)供應(yīng)箱41或連接到光敏介質(zhì)22的任選識別器20。在優(yōu)選實施例中，傳感器80是RF收發(fā)信機，例如“Model S2000”收發(fā)信機之一，可從位于美國德州達拉斯的德州儀器公司購得?；蛘?，傳感器80可以是“Model U2270B”收發(fā)信機，可從位于美國賓州Malvern的Vishay-Telefunken半導(dǎo)體公司購得。識別器20可以是“SAMPT”(選擇性可尋址多頁面轉(zhuǎn)發(fā)器)，零件號“RI-TRP-IR2B”，可從德州儀器公司購得?；蛘?，識別器20可以是“Model TL5550”轉(zhuǎn)發(fā)器，可從Vishay-Telefunken半導(dǎo)體公司購得。表1列出了一些其它可能的識別器20/傳感器80的組合，這是舉例，而非限制。
表1可能使用的識別器20和傳感器80

圖像數(shù)據(jù)處理由控制邏輯處理器12，例如專用的機載計算機或外部主計算機進行?？刂七壿嬏幚砥?2接收圖像數(shù)據(jù)流16和用于打印裝置10的操作的打印命令?？刂七壿嬏幚砥?2將像素圖像數(shù)據(jù)提供給二維發(fā)光陣列50，以便進行同時至少一個全圖像幀的曝光?？刂七壿嬏幚砥?2還接收來自傳感器80的輸入信號作為控制介質(zhì)傳送裝置38的反饋數(shù)據(jù)。
數(shù)字彩色圖像幀包括一個或一個以上可視圖像平面，每個平面都是像素的二維陣列，它根據(jù)光敏介質(zhì)的類型定義具有特定尺寸的孔徑。例如，SMPTE59-1998標準定義了用在35mm電影膠片上的孔徑。根據(jù)來自對應(yīng)于三個可分彩色圖像平面中的一個或一個以上平面的一個或一個以上可分彩色記錄的數(shù)字數(shù)據(jù)在光敏介質(zhì)22上創(chuàng)建每個像素。如果是用于黑白光敏介質(zhì)22的黑白圖像，則只有一個單色圖像平面，所以只需要一個數(shù)據(jù)文件記錄。對于傳統(tǒng)的彩色圖像，在光敏介質(zhì)22上通常有三個數(shù)據(jù)文件彩色記錄和三個對應(yīng)的圖像平面。每個彩色記錄定義了彩色平面的像素密度。密度可以根據(jù)要使用的光敏介質(zhì)22的類型用例如Status M，Status A或打印密度等測量標準進行測量。像素中每種顏色的密度可以用具有某種程度分辨率的數(shù)值來表示，稱為彩色位深度。通常所述分辨率可以用n位的數(shù)字數(shù)值來表示。一個8位數(shù)值，其位深度為8，可以表示256個可區(qū)分的密度等級中任何一種密度；一個10位數(shù)值可以表示1024個可區(qū)分的密度等級。例如，單色醫(yī)學(xué)圖像的典型位深度是12位，而彩色照相圖像的位深度是24位(每個彩色平面8位)。
控制邏輯處理器12通常包含或控制幀存儲器，所述幀存儲器用作存儲幀的各個可分彩色記錄的緩沖器?？刂七壿嬏幚砥?2還可控制實現(xiàn)各種功能的圖像處理實用程序，例如尺寸再現(xiàn)實用程序，用于再現(xiàn)數(shù)字圖像的尺寸以便增大或減小介質(zhì)上的物理孔徑尺寸。另一稱作孔徑校正的過程也可用來校正在數(shù)字圖像數(shù)據(jù)傳送時可能發(fā)生的像素缺陷?？讖叫Ｕ龑嵱贸绦蛞部捎脕硎箞D像清晰或模糊。彩色校正軟件在控制邏輯處理器12的控制下可以執(zhí)行對數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的彩色校正步驟。在將同一圖像打印到不同的原料上或使用不同批次的光敏介質(zhì)22時可能需要彩色校正。另外，彩色校正也可用來補償光敏介質(zhì)22的頻譜靈敏度。在某些情況下，可以在控制邏輯處理器12的控制下處理圖像數(shù)據(jù)，以便獲得特殊的圖像彩色混合效果?？刂七壿嬏幚砥?2還可提供色階校準能力，以校正影響成像的各種變化，例如用于光敏介質(zhì)22的原料乳膠中的情況，光敏介質(zhì)22的化學(xué)處理，以及在發(fā)光陣列和支持光學(xué)部件方面的變化等。數(shù)字圖像數(shù)據(jù)可以代表平面場圖像，例如經(jīng)常用于圖像分析目的的圖像，在這種圖像中所有像素以同一碼值驅(qū)動。不作色階校正而打印的平面場圖像可具有比數(shù)字圖像文件中定義的密度高或低的密度。利用有關(guān)上述打印變量的知識，在打印前色調(diào)校正也可以調(diào)節(jié)圖像數(shù)據(jù)以獲得預(yù)期的結(jié)果。這種能力有助于使光敏介質(zhì)22上的圖像滿足數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的密度和彩色要求。
在成像路徑中可能還需要文件轉(zhuǎn)換。可以以許多不同標準格式之一(例如，TIFF，GIF，JPG，DPX，JPM)提供數(shù)字圖像數(shù)據(jù)16。這些標準格式中大多數(shù)都具有攜帶關(guān)于文件結(jié)構(gòu)和內(nèi)容的信息的附加數(shù)據(jù)。這種信息可包括關(guān)于壓縮、彩色位深和彩色數(shù)據(jù)順序的信息，甚至包括二次抽樣圖像。所述附加信息與圖像處理中早先的圖像數(shù)據(jù)是分隔開的。這些格式之間許多可以相互轉(zhuǎn)換?？刂七壿嬏幚砥?2也可在從存儲器接收數(shù)字圖像數(shù)據(jù)幀時將文件轉(zhuǎn)換成圖像處理子系統(tǒng)所需的內(nèi)部格式。
二維發(fā)光陣列51的成像區(qū)域是像素位置的復(fù)合，其中可以選擇性地分組驅(qū)動像素，以便使所需格式和圖像幀的高寬比匹配。像素位置的數(shù)量和間隔定義了器件本身的分辨率。單色OLED器件提供較高的分辨率，因為使用了所有的像素元件；來自單色記錄的數(shù)字數(shù)據(jù)驅(qū)動所有像素?，F(xiàn)有的全色OLED器件具有852×600全色像素分辨率或更高。每個全色像素由三個(一個紅，一個綠，一個藍)相鄰的彩色像素分組構(gòu)成；來自每個彩色記錄的數(shù)字數(shù)據(jù)啟動相應(yīng)彩色的像素。
在高分辨率應(yīng)用中非常重要的是像素位置在整個工作范圍內(nèi)對每種彩色頻道都具有均勻的光輸出。理想的是，在OLED陣列中的每個像素位置在整個有效動態(tài)范圍內(nèi)在任何給定的輸入數(shù)據(jù)值時都提供同樣的光輸出，并在規(guī)定的容差之內(nèi)。否則，令人不快的人工痕跡就會出現(xiàn)。當膠片投影到屏幕上時，在電影膠片負介質(zhì)上僅0.002密度的相對變化觀眾就不能接受。這樣小的膠片密度的變化可能是各像素位置的不大于0.5％的發(fā)射變化的結(jié)果。
為了補償OLED像素元件之間很小的發(fā)射變化，控制邏輯處理器12可使用預(yù)定的校正因子，調(diào)節(jié)每個像素彩色元件的增益和偏置?？删幊滩殚啽?LUT)提供一種簡單方法來補償像素和像素之間的變化。
要導(dǎo)出每個OLED陣列元件的校正因子，首先需要在光敏校正22上打印一個全孔徑平面場圖像，對任何陣列元件都不作校正補償。平面場圖像是一個數(shù)字圖像，其中所有像素均以同一碼值(最好在中常范圍附近的碼值)驅(qū)動。然后，例如用高分辨率掃描器或顯微光密度計，在最大圖像孔徑尺寸和分辨率下，將介質(zhì)上的平面場圖像數(shù)字化，以便產(chǎn)生彩色平面上每個像素的密度數(shù)據(jù)。產(chǎn)生結(jié)果均勻度數(shù)據(jù)映像數(shù)字文件，可以根據(jù)該文件確定每個發(fā)光陣列元件的光輸出電平的變化。將所述數(shù)據(jù)從對數(shù)空間(密度)轉(zhuǎn)換成線性空間(亮度)，然后確定中等光輸出電平。二維發(fā)光陣列50中每個像素的校正因子是對彩色幀中每個像素中點的百分數(shù)偏移。打印圖像時，由驅(qū)動器/均勻度校準實用程序在控制邏輯處理器12的控制下將這些校正因子加到圖像數(shù)據(jù)上。來自均勻度數(shù)據(jù)映像的校正因子如果直接加到數(shù)字圖像文件上(此時數(shù)據(jù)處在對數(shù)空間(密度))可以用來校正圖像。這就需要更多的處理時間和數(shù)字文件存儲，或?qū)υ紨?shù)字圖像文件作修改，這樣做可能合乎需要，也可能不合乎需要。
驅(qū)動器/均勻度校準實用程序所使用的光輸出電平校正值可以隨每個二維發(fā)光陣列51中每個特定陣列元件而變化，或隨特定彩色平面而變化。二維發(fā)光陣列51中每個元件的光輸出電平受控于數(shù)字圖像文件中的密度碼值。所以，可能需要提供許多校正值，校正值的數(shù)量等于二維發(fā)光陣列51中的像素數(shù)、可分彩色平面數(shù)和每個像素的彩色位深度的乘積。這表示有大量的離散值存儲在控制邏輯處理器12上并在通電時提供給驅(qū)動器/均勻度校準實用程序。但已有許多不同的手段使用這種類型的圖像校正，在成像技術(shù)領(lǐng)域已眾所周知。
像素控制的最佳方案既允許二維發(fā)光陣列51中每個像素元件的最大光強度輸出的改變也允許像素發(fā)光時長的改變。光強度輸出大小和所述時長的乘積稱為介質(zhì)曝光值。曝光值的對數(shù)確定了介質(zhì)上圖像的密度。在彩色成像中常用標準方程D＝logH來定義這種關(guān)系，其中D等于密度，H等于曝光，以勒克斯(米燭光)-秒表示?？刂茝姸却笮『蜁r長限制了每個彩色平面的最大密度。這樣，通過二維發(fā)光陣列51來控制每個彩色平面的每個像素的亮度。
為了將二維發(fā)光陣列51中各個LED元件的功率輸出設(shè)定到特定數(shù)值，產(chǎn)生每個彩色頻道的功率輸出與輸入碼值關(guān)系的數(shù)據(jù)分布圖，并將其存儲在控制邏輯處理器12上。在曝光區(qū)36的光功率由暫時設(shè)置在圖像平面上的光電傳感器(未示出)檢測。當系統(tǒng)地改變光電平時，光功率電平由光電傳感器讀出并由控制邏輯處理器12存儲。在此過程中，每個彩色頻道都設(shè)定到最大輸出，輸入碼值一步一步改變，從0到最大，同時記錄每一步的光功率。利用LUT或其它數(shù)據(jù)處理機制，由控制邏輯處理器12使用結(jié)果轉(zhuǎn)移函數(shù)來任意設(shè)定每個彩色頻道的最大曝光等級。
仍參考圖1，在控制邏輯處理器12的程序控制下，將光敏介質(zhì)22這樣定位，使得光敏介質(zhì)22的未曝光區(qū)域位于曝光區(qū)域36內(nèi)。圖像幀的每個記錄在預(yù)定曝光時間內(nèi)和功率輸出電平下激發(fā)二維發(fā)光陣列51，在光敏介質(zhì)22上創(chuàng)建潛像。一旦圖像幀曝光完畢，光敏介質(zhì)22的下一個未曝光區(qū)域變址到曝光區(qū)36中的適當位置，重復(fù)曝光過程。所述過程繼續(xù)進行直到光敏介質(zhì)22的曝光完成。
二維發(fā)光陣列51對來自控制邏輯處理器12的數(shù)字圖像信號作出響應(yīng)而被以電子學(xué)方法激活。然后，所創(chuàng)建的圖像通過曝光形成到光敏介質(zhì)22上。介質(zhì)傳送系統(tǒng)38以受控方式使光敏介質(zhì)22變址通過曝光區(qū)36，以相對于二維發(fā)光陣列51的圖像方位關(guān)系精確地確定光敏介質(zhì)22的位置。介質(zhì)傳送系統(tǒng)38包括傳統(tǒng)的馬達、驅(qū)動器和張力調(diào)整機構(gòu)等，在光處理技術(shù)領(lǐng)域已眾所周知，所述介質(zhì)傳送系統(tǒng)38以可控方式將光敏介質(zhì)22變址，從介質(zhì)供應(yīng)箱41，通過曝光區(qū)36，到介質(zhì)接收箱42，以便處理。適合于提供高速精確介質(zhì)傳送系統(tǒng)38的示范裝置在美國專利No.6037973中已公開。
可以將圖1的裝置推廣，提供關(guān)于二維發(fā)光陣列51的許多不同的實施例，如以下圖2-9所示和說明的。
單陣列打印參考圖2和圖3，利用OLED或類似的發(fā)光組件制造的單個二維發(fā)光陣列51可以用在打印裝置10中作彩色或單色打印。參考圖2，成像光學(xué)系統(tǒng)58引導(dǎo)來自二維發(fā)光陣列51已調(diào)制光，以便形成用于將光敏介質(zhì)22(圖2中未示出)曝光的曝光圖像60。成像光學(xué)系統(tǒng)58可以是放大或縮小打印透鏡。當二維發(fā)光陣列51被圖像數(shù)據(jù)集驅(qū)動時，曝光圖像60可以分別是二維發(fā)光陣列51所顯示圖像的放大的、1∶1的、或縮小的復(fù)制品。在二維發(fā)光陣列51提供彩色圖像的情況下，曝光圖像60也具有彩色內(nèi)容。在二維發(fā)光陣列51提供單色圖像的情況下，曝光圖像60也是單色圖像。于是，就有可能使適當類型的光敏介質(zhì)22和二維發(fā)光陣列51相匹配，用于簡單小型的單色或彩色打印裝置。如果將彩色發(fā)光陣列51和單色介質(zhì)一起使用，則只有光發(fā)射與介質(zhì)響應(yīng)相匹配的陣列元件被驅(qū)動，這樣有效提供一種光的顏色可選擇的打印裝置，無需硬件改變。
對于許多類型的光敏薄膜，以及對于不同的成像應(yīng)用，需要特定的尺寸格式。由于在二維發(fā)光陣列51和曝光圖像60之間一對一的像素對應(yīng)，可以對陣列像素元件的不同分組進行驅(qū)動，以提供具有所需打印格式的并具有特定高寬比的曝光圖像60。這樣，無需增加硬件的復(fù)雜程度就可實現(xiàn)多格式的打印。例如，如圖10a所示，二維發(fā)光陣列51用來以“肖像”模式打印，此時利用圖像數(shù)據(jù)驅(qū)動含有被激勵的陣列元件組72(圖10a中以陰影區(qū)代表)的像素，而不活性陣列元件組74(以無陰影區(qū)代表)則不被驅(qū)動。圖10b顯示發(fā)光陣列51用于以“風(fēng)景”模式打印的類似情況。在有些情況下，二維發(fā)光陣列51可以具有足夠數(shù)量的像素，允許同時形成多個圖像。例如，參考圖3，圖中示出一種安排，其中驅(qū)動一個二維發(fā)光陣列51以形成2個或雙曝光圖像60，包括兩個較小的并列圖像。同理通過適當改變對二維發(fā)光陣列51的驅(qū)動方案，其它的多圖像的打印安排也是可能的。
多陣列打印使用多個二維發(fā)光陣列51對于改進圖像質(zhì)量，增大可成像區(qū)尺寸以及增加像素密度都很有利。作為一個實例，圖4顯示使用一對二維發(fā)光陣列51a和51b就可同時寫入兩個曝光圖像60a和60b?？梢詫蓚€發(fā)光陣列51a和51b使用分別的成像光學(xué)系統(tǒng)58a和58b，如圖所示?；蛘?，兩個發(fā)光陣列51a和51b通過單個而較大的成像光學(xué)系統(tǒng)58(未示出)形成分別的曝光圖像。在這兩種情況下都可得到雙曝光圖像，如圖3所示，具有較高的像素密度。
參考圖5，圖中示出用于增加圖像面積又不損失打印分辨率的多個二維發(fā)光陣列51的配置。利用光束組合器101，例如分束立方體，將多個曝光圖像60a和60b對接，從而將分立的圖像縫合在一起，形成一個較大的復(fù)合圖像。另一種方案是，可以用圖4的配置來獲得同樣的“圖像縫合”或貼磚效果；但使用光束組合器101就不需要用于每個二維發(fā)光陣列51的單獨的成像光學(xué)系統(tǒng)58。參考圖6，類似的二維發(fā)光陣列51a和51b用來增大作為復(fù)合圖像的曝光圖像60的像素密度。通過使二維發(fā)光陣列51a和51b形成的像素交織，可以在每一維上將復(fù)合打印圖像的有效像素密度、繼而打印分辨率加倍。
使用多個二維發(fā)光陣列50還有助于提高打印裝置10的生產(chǎn)率。參考圖7，三個二維發(fā)光陣列51a、51b、51c依次沿介質(zhì)傳送方向串聯(lián)并置。在這種配置的情況下，二維發(fā)光陣列51a、51b、51c同時成像到光敏介質(zhì)22上，在同一時間分別形成曝光圖像60a、60b和60c。以這種方式一次打印三個曝光圖像60a、60b和60c，將打印裝置10的打印速率有效地增加了兩倍。
發(fā)光陣列矩陣同樣也可用來顯著地提高生產(chǎn)率，例如在使用寬度很大的介質(zhì)時。使用矩陣配置的實施例示于圖8。發(fā)光陣列51a、51b、51c和51d的2×2矩陣，每個陣列都用圖像數(shù)據(jù)驅(qū)動，同時將四個圖像幀60a、60b、60c和60d分別打印到很寬的光敏介質(zhì)22上?；蛘撸梢栽诔上衿矫嫔鲜褂霉饷艚橘|(zhì)22的兩個并列設(shè)置的較窄部分，圖8中以虛線分開。在這種情況下，再回頭參考圖1，介質(zhì)供應(yīng)箱41可以適合于接受寬度相同或不同的兩卷介質(zhì)，并同時供應(yīng)這兩種介質(zhì)。介質(zhì)傳送裝置38和介質(zhì)接收箱42也同樣適合于與介質(zhì)供應(yīng)箱41協(xié)同動作，以便在光敏介質(zhì)22上同時成像。圖7和圖8顯示使用多個二維發(fā)光陣列以便同時打印多個曝光圖像60的許多可能實施例中的兩個。其它實施例也可將分束器和/或光束組合器與多個二維發(fā)光陣列51一起使用，以提高生產(chǎn)率。在使用多個二維發(fā)光陣列51的所有情況下，控制邏輯處理器12中的圖像處理實用程序?qū)⑻幚磉^的圖像數(shù)據(jù)以各單獨的圖像幀的形式投射到各發(fā)光陣列上。
混色打印在打印機10的另一實施例中，混色可以被用來提高固有的陣列分辨率并且補償陣列元件的缺陷。用于二維發(fā)光陣列51的混色模式示于圖11a-11d中。
在此應(yīng)用中，混色的實現(xiàn)方法是將二維發(fā)光陣列51成像在一個位置上，再將二維發(fā)光陣列51重新定位在離開的距離等于陣列元件63的一小部分的位置上，再次成像。在執(zhí)行所述操作時，創(chuàng)建多個圖像并將它們重疊。通過將多個圖像重疊，系統(tǒng)獲得了冗余量，可以補償陣列元件失效或退出。而且，通過在各位置之間插入和更新數(shù)據(jù)，打印裝置10的有效分辨率得以提高。參考圖11a到11d所示的混色方案實例，首先將二維發(fā)光陣列51定位在第一陣列元件位置61，然后將二維發(fā)光陣列51成像(圖11a)。然后將二維發(fā)光陣列51移動到第二陣列元件位置62(圖11b)，所述第二陣列元件位置是陣列元件的一半，即，從第一陣列元件位置61橫向移動陣列元件的一半，即半個像素。然后將二維發(fā)光陣列51在第二陣列元件位置62成像。再次將二維發(fā)光陣列51在縱方向上從原先的第二陣列元件位置62位移半個調(diào)制器位置，這意味著從第一陣列元件位置61斜向位移到第三陣列元件位置64(圖11d)。然后將二維發(fā)光陣列51成像，光敏介質(zhì)22再次曝光。然后將二維發(fā)光陣列51從第三陣列元件位置64橫向位移到第四陣列元件位置65(圖11c)。然后光敏介質(zhì)22在此位置曝光。利用這種模式，寫入的數(shù)據(jù)量可有效地增加到四倍。這可用來提高圖像分辨率和提供進一步銳化圖像的手段。
參考圖9，圖中示出一種混色配置，其中一個或多個致動器26在至少一個方向上移動二維發(fā)光陣列51幾分之一像素的距離，以獲得如圖11a到11d所示的混色效果。致動器26可以例如是壓電致動器或其它機械致動器。在圖2到圖8的任何寫入結(jié)構(gòu)中使用致動器26來移動一個或一個以上二維發(fā)光陣列51，也可同樣獲得混色效果。
如上所述，一個實施例使用OLED器件，即包括有小分子和基于聚合物(PLED)器件的分組。其它類型的二維發(fā)光陣列51也可以使用，包括例如基于無機發(fā)光二極管的器件。利用成像技術(shù)領(lǐng)域的已知技術(shù)，許多成像光學(xué)系統(tǒng)58的結(jié)構(gòu)都是可能的。既可形成單色曝光圖像60又可形成彩色曝光圖像60。
光敏介質(zhì)22可以是膠片、紙張或其它圖像接收介質(zhì)。可以在打印時直接形成在其上形成的潛像，或者可以利用傳統(tǒng)的化學(xué)浴顯影、利用熱能或利用其它方法產(chǎn)生在其上形成的潛像。
所以，本發(fā)明提供的是一種打印裝置10，它利用一個或一個以上二維發(fā)光陣列51，將圖像從數(shù)字圖像源以適當?shù)母袷酱蛴〉焦饷艚橘|(zhì)22上。
權(quán)利要求
1.一種用于根據(jù)數(shù)字數(shù)據(jù)將圖像打印到光敏介質(zhì)上的裝置，所述裝置包括(a)控制邏輯處理器，用于接收圖像數(shù)據(jù)輸入流并提供二維圖像的圖像像素數(shù)據(jù)；(b)發(fā)光陣列，用于按照所述圖像像素數(shù)據(jù)形成二維曝光圖像，所述發(fā)光陣列包括排列成多行和多列的發(fā)光元件，其中每個所述發(fā)光元件對應(yīng)于所述圖像像素數(shù)據(jù)中的像素，每個所述發(fā)光元件的亮度根據(jù)每個所述像素的數(shù)字數(shù)據(jù)值而改變；以及(c)成像光學(xué)系統(tǒng)，用于將所述二維曝光圖像投射到所述光敏介質(zhì)上。
2.如權(quán)利要求1所述的用于根據(jù)數(shù)字數(shù)據(jù)打印圖像的裝置，其特征在于還包括傳感器，所述傳感器與所述控制邏輯處理器通信，用于檢測所述光敏介質(zhì)的尺寸。
3.如權(quán)利要求2所述的用于根據(jù)數(shù)字數(shù)據(jù)打印圖像的裝置，其特征在于所述傳感器檢測電磁信號。
4.如權(quán)利要求2所述的用于根據(jù)數(shù)字數(shù)據(jù)打印圖像的裝置，其特征在于所述傳感器檢測光編碼。
5.如權(quán)利要求2所述的用于根據(jù)數(shù)字數(shù)據(jù)打印圖像的裝置，其特征在于所述傳感器檢測磁編碼。
6.如權(quán)利要求1所述的用于根據(jù)數(shù)字數(shù)據(jù)打印圖像的裝置，其特征在于所述發(fā)光陣列包括有機發(fā)光二極管。
7.如權(quán)利要求1所述的用于根據(jù)數(shù)字數(shù)據(jù)打印圖像的裝置，其特征在于所述發(fā)光陣列包括無機發(fā)光二極管。
8.如權(quán)利要求1所述的用于根據(jù)數(shù)字數(shù)據(jù)打印圖像的裝置，其特征在于所述曝光圖像包括多個曝光到所述光敏介質(zhì)上的單獨圖像。
9.如權(quán)利要求1所述的用于根據(jù)數(shù)字數(shù)據(jù)打印圖像的裝置，其特征在于所述光敏介質(zhì)是膠片。
10.如權(quán)利要求1所述的用于根據(jù)數(shù)字數(shù)據(jù)打印圖像的裝置，其特征在于所述光敏介質(zhì)包括紙張。
全文摘要
利用一個或一個以上二維發(fā)光陣列(51)，例如OLED陣列，將圖像從數(shù)字圖像源打印到光敏介質(zhì)(22)上的裝置和方法。每個圖像像素具有相應(yīng)的發(fā)光元件，所述發(fā)光元件被賦于基于對應(yīng)于所述像素的數(shù)據(jù)的可變亮度。成像光學(xué)系統(tǒng)(58)將光從每個發(fā)光元件投射到光敏介質(zhì)(22)上，使得可以利用一次曝光形成單色或多色圖像。
文檔編號B41J2/455GK1530235SQ2004100399
公開日2004年9月22日 申請日期2004年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月10日
發(fā)明者V·C·王, R·V·雷斯奇, R·布雷斯拉斯基, V·G·阿布延卡, R·S·瓊斯, D·R·威廉斯, R·B·貝勒, B·納拉延, , V C 王, 姿估 夠, 威廉斯, 瓊斯, 貝勒, 阿布延卡, 雷斯奇 申請人:伊斯曼柯達公司