补偿输出变化的激光二极管图象成象的方法和设备的制作方法

专利名称：补偿输出变化的激光二极管图象成象的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及数字印刷设备和方法，更具体地，涉及到通过使用数字控制激光输出来使图象成象排版打印单元正在印刷或停止印刷的系统。
在胶版印刷术中，可印刷的图象是以可接受油墨的(亲油的)和排斥油墨的(疏油的)表面区域的图案出现在打印单元上。油墨一旦加到这些区域，它可有效地以几乎真实的图象图案被传送到记录媒体上。干式印刷系统利用这样的打印单元，其排斥油墨的部分对油墨足够地憎恶以使得允许它直接应用。均匀地加到打印单元上的油墨以图象式图案被转移到记录媒体。典型地，打印单元首先接触被称为空白圆柱体的依从的中间表面，它又把图象加到纸上或其它记录媒体。在典型的纸印刷系统中，记录媒体被压到印模圆柱上，它把记录媒体与空白圆柱体接触。
在湿版印刷系统中，非图象区域是亲水性的，必要的排斥油墨性通过在把板接触油墨以前浸润(或“墨水”(“fountain”))溶液的初始应用而被提供。油墨-粘结墨水溶液阻止油墨粘接到非图象区域，但并不影响图象区域的亲油特性。
如果印刷是不止一种颜色的打印，则需要相应于每个颜色的分开地打印单元。原先的图象被分解成一系列图象式的图案，或“分离”，每个反映相应的可打印的颜色的贡献。打印单元的位置被协调成使得由不同单元打印的彩色成分将是在打印的拷贝上套准的。每个打印单元通常被安装在(或集成)“薄壁”圆筒上，与印刷时特定颜色有关的圆筒组通常被称为打印站。
为了回避代表传统的印刷技术的麻烦的照片冲洗、版安装、和版套准操作，经验丰富的开业者开发了电子替换物，它以数字形式存储图象式图案，并直接把图案压印到版上。能改为计算机控制的印刷版-图象器件包括各种形式的激光器。例如，美国专利No.5,351,617和5,385,092揭示了烧蚀记录系统，它使用低功率激光器放电以图象式图案去除平版印刷打印空白板(b1ank)的一层或多层，由此产生备有油墨的打印单元，而不需要照片冲洗。按照那些系统，激光器输出从二极管导向打印表面，并聚焦到该表面上(或，希望地，聚焦到对激光烧蚀最敏感的那层上，它通常将位于表面层底下)。其它系统使用激光器能量，使得材料从供体转移到接受的纸片，以便非烧蚀地记录，或者作为对通过光掩膜或负片的总的爆光的点状替换物。
如在’617和’092专利中所讨论的，激光器输出可以在远端产生，并借助于光纤和聚焦透镜组件发送到记录空白板。当把辐射聚焦到记录空白板以保持满意的聚焦深度，也就是在记录表面上完美的焦点的能容忍的公差时，它是重要的。适当的聚焦深度对于成象装置的构建和使用是重要的；工作的聚焦深度越小，则由于在正常使用可能出现的对准的偏移而对于精细的机械调整的需要和造成性能恶化的脆弱性越大。聚焦深度可通过保持输出波束扩散为最小值而达到最大化。
不幸地，减小波束扩散的光学努力也减小了功率密度，因为透镜不能改变它所校正的辐射的亮度；透镜只能改变光路径。因而，光校正给出了在聚焦深度与功率损耗之间的本质上的折衷。1996年7月8日提交的题为“Diode-Pumped Laser System and Method(二极管泵浦激光器系统和方法)”的美国专利No.08/676,470揭示了利用半导体或二极管激光器的散射输出光学地泵激激光器晶体，它本身以几乎很弱的波束扩散但可比较的功率密度发射激光辐射；激光器晶体把散射的进入的辐射变换成具有更高亮度的单模输出。
激光器晶体的输出被聚焦到记录媒体表面上，以完成图象功能。在烧蚀型(ablation-type)系统中，波束被聚焦到记录媒体的“烧蚀层”，它被设计成响应于激光辐射而易挥发的；另外，激光波束的聚焦深度提供了可容忍的偏离度。在转移型(transfer-type)系统中，波束被聚焦在转移层。如这里所使用的，术语“板”或“单元”是指任何类型的打印单元或能记录由对于油墨和/或墨水溶液呈现不同的亲和力的区域规定的图象的表面；适当的配置包括安装在印刷的薄壁圆筒上的传统的平面的或曲面的印刷版，但也可包括无接缝圆筒(例如薄壁圆筒的滚动面)，无限长带，或其它装置。激光器图象成象也在印刷术范围以外的领域被广泛地使用，例如，用来产生防彩色的和其它图形艺术产品。
实际成象设备需要激光器能几乎瞬时地响应于高频方波功率脉冲，这样，成象点--也就是，在记录材料上由激光波束产生的亮点--呈现为清晰的离散的和通常的尺寸一致的圆点。这些点也必须以非常靠近的间距间隔被打印，否则记录空间留下空白，以便得到典型的打印分辨率。虽然’470专利揭示了通过在一定的限制范围内改变脉冲宽度控制图象点的尺寸的能力，但将会看到，点尺寸也可用点被打印的密度来改变。术语“占空比”是指象素单元在实际接收激光器辐射的图象区域中的百分数(也就是，激光器晶体被激励工作的时间与它未起作用的时间的比值)。占空比越大，则最终结果的颜色越深，因为在数字打印系统中，灰度或色调浓淡是通过改变象素密度而达到的。
如果单个点的尺寸随占空比而变化，则将不可能建立对彩色密度的一致性校正，因为点尺寸也影响密度。例如，如果点在低占空比时是较小的，则以低象素密度成象的区域将打印得比预期的浅。由于文件典型地包含变化密度的区域，它在复杂的图案中被混杂，所以问题不能只通过改变象素密度来校正改变点尺寸而被校正。
有关的成象问题包括在扫描过程期间在激光器输出和记录媒体之间距离的变化。这通常是由于在成象系统中某些机械误对准造成的，趋向于出现为周期性的条件(例如由于在成象期间记录媒体的圆筒偏心旋转)。虽然这个问题的根源在于成象系统的机械结构而不是激光器的响应，但成象距离和激光器功率的变化作为占空比的函数趋向于产生视觉上同样的现象(以变化点尺寸的形式)，所以造成互相增强的误差。
本发明减小或几乎消除在占空比的分布范围内(通常从1％-100％的范围，即，从每第100个象素到每个接连的象素的打印密度扫描)以及因而是距离变化时的点尺寸的变化。应当强调，术语“成象”通常是指到记录载体的永久改变，例如，打印板的亲和力特性；在优选实施方案中，成象装置记录层的烧蚀(在烧蚀型板的情况下)或供体材料到受体纸片的转移(在转移型板的情况下)。
虽然本发明的优选实施例涉及印刷术打印单元的激光成象，但它常常被应用到广泛类型的激光记录系统，包括各种不同类型的图形艺术结构。按照本发明的能改正校正的激光器包括，例如，二极管激光器和二极管泵浦晶体激光器。二极管激光器是固态器件(通常称为半导体激光器，它典型地是基于砷化镓铝或镓铝铟化合物)，对于图形应用典型地在红外(IR)或近红外光谱区域发射。使用近红外辐射有利于使用很大范围的有机和非有机的吸收性的化合物，具体地，是半传导和传导的类型。
因此，在第一方面，本发明提供用于电子补偿占空比对于成象设备的输出电平的影响的装置。示例性设备包括辐射源(通常是激光器)，具有随输入功率电平，和不希望地，随占空比都变化的输出电平。该设备还包括用于聚焦辐射到记录表面的装置，以及用于驱动辐射源的电源。在二极管激光器的情况下，电源传送可变的电流，其幅度决定激光器的功率输出。辐射源用来在记录面上产生光点的图象样的图案，调整设施改变电源输出，来补偿由于占空比，也就是，由于激光器最近的工作图案，造成的输出电平变化。
通常，功率输出随占空比的变化反映了出现不工作的工作效率的改变。具体地，在泵浦晶体激光器，它必须经受热感应结构性失真以产生激光，的情况下，不工作的时间间隔导致了晶体的张弛，因而，消灭了输出。因此，本发明利用辐射源的最近工作来识别适合于工作图案的校正因子。校正因子又把输入功率电平放大到适合于对输出功率的预期衰减能进行调整的程度。在第一实施例中，本发明包括上-下计数器，它以串行方式接收相同的二进制图象数据作为输入，它被用来确定辐射源在它扫描经过记录媒体时的状态(只有当接近要被写的记录媒体的位置才造成源的启动)。当辐射源工作时，在时钟周期期间计数器加增量，而在不工作期间计数器减增量。结果，计数器状态通常反映辐射源当前的工作图案，其内容被用来记入校正值表中。
在第二实施例中，串行的图象数据被加到移位寄存器，而不是计数器。这提供了更精确的当前工作图案的记录，寄存器的瞬时内容再一次地被用来记入校正值表中。
在第二方面，本发明提供用于电子补偿偏心旋转对于成象设备的输出电平的影响的装置。通常，本发明的这个方面常常被应用到圆筒成象设备，它包括旋转圆筒，其上安装有记录媒体；辐射源(它可包括一个或多个激光器)；用于驱动辐射源的电源；以及用于沿圆筒轴向地推动辐射源的装置，辐射源的轴向移动和圆筒旋转便于辐射源在安装在圆筒上的记录媒体上的扫描。圆筒的偏心旋转造成达到记录媒体的功率密度的变化(不管实际离开辐射源的功率)，而调整电路补偿功率上的这些增加和减小。
以下参照


本发明，其中图1示意地描绘了有利地应用本发明的代表性成象环境；图2显示了在传统(现有技术)激光器晶体装置中点尺寸随占空比的变化；图3A是说明圆筒偏心旋转会如何造成在写字头与圆筒表面之间的距离上的变化的立面示意图，以及图3B以图形地描绘了在圆筒完整旋转期间对点尺寸的影响；图4A是校正由于圆筒偏心旋转造成的功率变化的电路图；图4B图形地描绘了由图4A的电路实现的校正的功能；图5是校正由于占空比变化造成的功率变化的电路图；以及图6是图5所示的电路的替换例的电路图。
首先参照图1，图上示意地说明本发明可以应用的示例性环境的基本部件。记录媒体50，例如印刷版空白板或其它图形艺术结构，在成象过程期间被附着到一个支撑物上。在所描绘的实施方案中，该支撑物是圆筒52，记录媒体50被绕在圆筒上。如果想要的话，圆筒52可以直接被引入到传统的平版印刷的设计中，用作为印刷的薄壁圆筒。圆筒52被支撑在框架中，被标准电动机或其它传统装置驱动旋转。圆筒52的角度位置由与寄存器55相联系的轴编码器监视。在下面描述的本发明的光学部件可被安装在用于在导螺杆和导引杆组件上运动的写字头上，该组件在它旋转时横过记录媒体50。写字头的轴向运动是由步进电动机旋转带动的，它又转动导螺杆，并在每次通过圆筒52后引入写字头。
照射在记录媒体50上的以便实现图象样扫描的成象辐射是用一个或多个泵浦激光二极管60发起的。下面讨论的光学部件把全部激光器输出集中在记录媒体50上作为一个小细点，导致高的有效的功率密度。控制器65操纵激光驱动器67，以使得当激光器60的输出光阑达到记录媒体50的对面的适当的点时产生成象突发脉冲；否则激光器60可被保持在基线的非成象能量电平，使得开关时间最小化。驱动器优选地包括能产生至少40000激光驱动脉冲/秒，每个脉冲相当短，即，在微秒量级。
控制器65接收来自两个源的数据。圆筒52相对于激光器输出的角度位置被检测器55不断地监视，它提供表示该位置的信号给控制器65。另外，图象数据源(例如，计算机)70也提供数据信号给控制器65。图象数据规定了在要写入图象点的记录媒体50上的点。所以，控制器65使激光器60的瞬时相对位置和记录媒体50(由检测器55报告)与图象数据相关，以便在扫描记录媒体50期间以适当次数启动适当的激光驱动器。为实现这个方案所需要的驱动器和控制逻辑电路在扫描器和绘图仪技术上是熟知的；适用的设计被描述于’092专利和美国专利No.5,174,205，两者都与本专利申请被共同拥有，并在此引用以供参考。
激光器60的输出泵激励激光器晶体75，正是晶体75的发射实际达到记录媒体50。一系列的透镜77,79把激光器60的输出集中到晶体75的端面85。当辐射从激光器60的光阑69出口时，辐射扩散，在光阑边缘散射。通常，沿图1所示的短轴或“快”轴的散射(被表示为“数值孔径”，或NA)是主要关心的；这种扩散通过使用散射减小透镜77而被减小。优选的配置是完全的圆柱透镜，基本上是适当直径的玻璃棒段；无论如何，其它光学装置，例如具有半球形截面积的透镜，或校正快轴和慢轴的透镜，也可被使用来得到好处。
聚焦透镜79将从透镜77发射的辐射聚焦到激光器晶体75的端面85上。在透镜77和79之间的光路径可以是定向的，或代替地通过光纤光缆前进。透镜79，例如，可以是双球面透镜。通常，端面85,87具有镜面镀敷层，它限制除了从泵源发出的以外的辐射的进入，并吸收该输出辐射。这样，两层镀敷层有利于激光放大的内部反射特性，而阻止杂散辐射的进入。例如，每个面85,87可以被提供以HR镀层，它产生对于1064nm(输出)辐射的大于99.8％的反射，和对于808nm(输入)辐射的95％的透射，以及R镀层，它产生对于1064nm辐射的95％(n0.5％)的反射，和对于808nm辐射的大于95％的透射。
晶体75的高度瞄准的、低NA的输出最终被透镜90聚焦到记录媒体50的表面上(或适当的内部层)，它可以是平凸的透镜(如所显示的)，或其它适合的光学装置。激光器、激光器晶体、和光学部件通常被装载在单个细长的机壳内。记录媒体50响应于由晶体75发射的成象辐射，例如通过成象层烧蚀，或通过把材料从供体非烧蚀性地转移到受体纸片。
激光器晶体75的功能是产生低NA的激光器输出，而没有对激光器60的能量的过大的损耗；基本上，损失的能量为增加的聚焦深度的代价。通常，晶体75优选地(虽然不一定必要)是“热透镜”材料的平对平独石；传递到端面85的光功率使得面85,87以弯曲形偏转，产生一个有利于激光的谐振腔。为了产生光滑的成象点，希望得到单个横向工作模式(优选地最低阶的基本TEM00模)，输出扩散尽可能地接近于衍射-限制的源。
图2上描绘了在上面所述的装置中的传统工作的激光器晶体的行为。图形100说明了对于2mm厚掺杂5％浓度的Nd:YV04材料的点尺寸随占空比的变化，而图形102说明对于1mm晶体的这种变化。在这两种情况下，点尺寸基本上在低的占空比时改变，并逐渐通过范围的其余部分。这些变化是足以使得相对于所预期的情形(对于一致的点尺寸)大大地改变打印的色调。
图3A显示了偏心位移导致传递到圆柱安装的记录媒体150上的功率的变化的情况。圆筒152绕轴155旋转，该轴略微偏离中心，它具有一个空位段157，在这段内记录媒体150的边缘被钉住。由于偏离的结果，在写字头160和记录媒体150之间的距离由于旋转的偏心变化一个量△d。虽然典型的偏心幅度在图上为了说明的目的被挎大了，但即使非常小的偏差也产生所加上的图象点密度上可看出的变化，因为实际到达记录媒体150的辐射通量密度随距离平方下降。图3B总的显示了媒体150表面上的有效功率随圆筒152旋转变化的情况(假定，为了说明的目的，旋转00相应于偏心偏差的中点，或“偏心率”△d)。影响是在功率上随圆筒152旋转而正弦地增加和减小。
图4A显示了提供补偿偏心旋转的影响的电路，及图4B说明了其工作。参照后一个图，电路的目的是以简化的方式补偿功率变化。因为实际上只有圆筒150的60-70％的圆周范围代表能成象的区域，一种单向线性校正(例如，在1350和2250之间的所加的功率的增加，与图3B所示的函数相反)通常是适当的。图4B显示这种形式的校正。在旋转的从00到1350的DELAY(延迟)段期间，提供给激光器驱动器67的电流调整被保持在START VALUE(起始值)。如果功率的增加是希望的，这个数字值将是零。在延迟距离(或角度)的末尾，调整电流每N个编码器脉冲(每个脉冲代表离散角度位移，如下面讨论的)加增量一次，直到附加电流达到STOP VALUE(终止值)为止。调整电流保持在STOP VALUE(终止值)，直到空位段157再一次被写字头通过为止，在该点，调整电流再一次下降到STARTVALUE(起始值)。如果希望的是减小而不是增加，则START VALUE(起始值)将是某个正的附加电流量以及STOP VALUE(终止值)将是零。调整电流被加到现有的校正，例如偏置电流，以及加到用于基于占空比的功率变化的校正。
这是代表未修正的缺省电流水平的数字值，以及它可以大于零，以便提供一个偏压，易于快速开关激光器晶体75到发射状态。当偏心最大地增加在1800处的距离d时达到的STOP VALUE(终止值)，代表最大校正，即驱动器电流增加，它在旋转的其余部分被保持。校正线的斜率确定，多快加上校正(也就是，在校正期间圆筒152旋转通过的角距离)。当空位段157被写字头160完全通过时，所加的电流被复位到START VALUE(起始值)。
图4A所示的电路被集成在控制器65内，它的其余的逻辑电路，存储器和寄存器被代表性地表示在块175中。控制器65包括地址总线180，它被连接到各种寄存器和存储器，以便于访问到其中的特定数据单元。这些部件也被连接到数据总线182，以便于它们中间的数据的交换和传播。信道总线184允许选择特定激光器器件，如下面讨论的，其中某个典型地具有其本身有关的操作和逻辑电路。LOAD(装载)线186允许用户经接口(未示出)提供各种不同的被存储在控制逻辑电路175的存储器(即，RAM,EPROM，闪速ROM，或某些组合)中的参量值。ENCODER线190从检测器55的轴编码器接收数据。当空位157与写入头160相对时，VOID线195接收信号(见图3A)；也就是，在圆筒152旋转造成写字头160处在空位157的对面的时间间隔期间，VOID信号是正确的，而在旋转周期的其余部分它是不正确的。
偏心补偿电路包括延时计数器200、除以N的计数器202、输出值计数器204、算术比较器206、以及保持STOP VALUE电平的终止值寄存器208。计数器200、202、204也包括内部数据寄存器。这些寄存器，以及终止值寄存器208通过数据总线182接收它们的内容。所有上述的部件可以用分立器件或以多器件的电路来实现。
计数器200、202、204的时钟端被来自ENCODER线190的信号驱动。每个编码器脉冲代表圆筒152旋转一个固定的很小的角增量。因此，计数器的工作周期被锁定到圆筒的位置而不是时间间隔。延迟计数器200的Q输出端被连接到除以N的计数器202的ENABLE端，该器件的输出被提供给输出值计数器204的ENABLE端。输出值计数器204的多比特输出代表用于校正的数据，即修正驱动器67加到激光器60的功率(见图1)。因此，如在下面更详细地阐述的，这个数据可以直接与预先存在的驱动器数据组合，或另外和通过电路补偿基于占空比的功率变化而产生的数据相组合。计数器204的输出也被加到算术比较器206，它把该值与终止值寄存器208中的值进行比较，并且当两个值相等时发出STOP(终止)信号给延迟计数器200。
在延迟计数器200的寄存器中的值代表图4B所示的DELAY段，即在启动校正以前圆筒152的旋转。除以N的计数器202中的值N规定校正线斜率，也就是加上校正的速率。在DELAY段以后，除以N计数器202在每N个编码器脉冲以后，发出ENABLE信号给输出值计数器204，造成校正输出值增量加1；因此，校正线的斜率等于1/N。每个单位校正增量的数字有效位数由利用校正输出值的方式确定，如下面更详细地描述的。
在运行时，控制逻辑175通过把数值装载到计数器200、202、204的内部寄存器和装载到计数器208而使电路初始化。对于这些部件的每个部件，控制逻辑175把适当的数值放置在数据总线182上，并发出LOAD(装载)信号，造成所指定的部件(且仅仅该部件)装载数据总线的内容。圆筒152开始旋转，达到开始成象的稳定速度。当旋转把空位段157带到写字头160时，VOID信号变成为不正确，而它的相反值通过倒相器210被加到计数器200的RESET(复位)端，造成计数器开始计数。在这段时间期间，除以N计数器202被禁止，所以没有校正输出值被加上。当延迟计数器200达到在其寄存器中存储的时钟时，相应于延迟段的完成，其输出Q成为高电平，使除以N计数器202能工作。在每组N个编码器脉冲以后，除以N计数器202发出ENABLE信号给输出值计数器204，它加增量并把其当前值放置在其输出端。这个过程继续下去，直到校正值输出达到在终止值寄存器208中存储的值为止。在这时，比较器206发出STOP(终止)信号给延迟计数器，把它清零。倒相的VOID信号阻止计数器200计数，直到空位段157到达写入头160为止。
当然，更精巧的校正方案也是可能的。例如，如果图3所示函数被很好地表征，则其反函数可以以存储在控制器65中的软件被编程，并通过加法器(加法器的输出，例如，可以驱动数字-模拟转换器)被直接加到START VALUE电平上，加法器的输出确定驱动器67的输出电流。也应当指出，偏心旋转的程度可以沿圆筒152的轴变化，也就是，圆筒旋转不仅呈现偏心还呈现摆动。在这种情况下，功率函数是三维的(例如，通过对于写字头160每次周界穿过圆筒152表面的图3B所示分开的功率曲线来表示)。在这种情况下，有可能(虽然很麻烦)开发对于圆筒的位图起源，每个可成象的点与从存储器恢复的功率校正电平有关，并和相应的图象数据一起被加上。
对于偏心的校正可通过，例如，把校正输出值相加到STARTVALUE(起始值)上，以及把和值加到数字-模拟转换器而被实现，其输出再一次确定驱动器67的输出电流。如果必要，校正输出值的单位增量可通过使用乘法器被缩小放大(这样，每个单位校正相应于有意义的电流量)。
优选地，校正输出值和图5与6的电路(其中之一被设计为容纳单个激光器，所以，多激光器系统需要相应数目的分开的电路)中所示的用于作为占空比函数的功率变化的校正相组合。在这些系统的每个系统后面的工作性概念是根据这个认识，即基于占空比的功率变化是伴随着激光器发射(firing)之间间隔的激光器效率减小；在门限的不工作周期以外，到激光器67的给定的电流产生降低的输出，降低的程度依赖于间隔持续时间。因此，在两个电路中，校正值被存储在随机存取存储器(RAM)中，在给定交界处加上的特定值由先前操纵激光器的方式来决定。这个输出变化是占空比的非线性函数，所以，校正电路不能把缺省电流设置值与比例的校正值简单地相乘。
参照图5，所显示的电路利用位于控制逻辑175(见图4A)中的一系列标志和寄存器的内容。LASER-ON标志表示激光器60是工作还是不工作。ON-VALUE寄存器包含规定要被驱动器67加上的缺省的(未校正的)电流电平的数据，以便启动激光器，以及OFF VALUE寄存器包含规定当激光器未发射时要被加到激光器60的电流电平的数据。再一次地，如’470专利申请中所表示的，电流电平典型地是正的，以便保持晶体75(见图1)在输出预备状态。这样，当激光器以ON-VALUE(或修正的ON-VALUE)电流电平启动时，LASER-ON标志是高电平，以及当激光器接收在OFF-VALUE寄存器中规定的电流电平时，LASER-ON标志是低电平。
所描绘的电路包括上下计数器250；限制逻辑电路252；用于保持排序的校正值表的RAM 254(在主控制器存储器中以分立器件或数据分块实现的)；一对加法器260,262；乘法器265；以及写-控制逻辑电路270。激光器驱动器67包括数字-模拟转换器(DAC)和电压控制电流源275。
LASER-ON标志被连接到上下计数器250的输入端。这样，在每个时钟脉冲时，LASER-ON标志的状态确定计数器250是加增量还是减增量。(结果是与输入端被直接连接到图象数据源70时一样的(见图1))上下计数器250的输出反映内部计数寄存器的状态，并包括多个比特。这个输出被提供给计数器控制逻辑电路254和RAM252的地址线。计数器控制逻辑电路254的输出被连接到上下计数器250的CHIP ENABLE端。当上下计数器250的输出达到最大值时，如果LASER ON标志在下一个时钟脉冲是正确的，计数器控制逻辑电路254发出一个信号，以阻止上下计数器250加增量；同样地，当上下计数器250的输出降到零时，如果LASER ON标志在下一个时钟脉冲是不正确，计数器控制逻辑电路254发出一个信号，以阻止上下计数器250减增量。
借助于到RAM 252的连接，上下计数器250的输出用来选择被存储在RAM中的适当的校正值的地址。这样，n-比特计数器可在2n个校正值中间选择。这些值被写控制逻辑电路270放置到RAM 252中，写控制逻辑电路270可包括非易失性存储装置和/或用于面接到操作员的装置。例如，校正值阵列可以依赖于被成象的材料而变化；替换地，用户接口可被提供以图形“滑动开关”，用户控制它来改变校正电平，并且它用来按照用户选择改变在RAM 252中的一系列缺省值。写控制逻辑电路270通过LOAD(装载)线270接收数据。单个这样的逻辑电路可被用来通过信道总线184编程多个RAM，每个相应于不同的激光器器件。
如果对于占空比的校正和对于偏心的校正相组合，则通过上下计数器250的输出从RAM 252选择的数据和来自图4A所示的电路的校正值被加到加法器260，加法器把它们相加，以得出复合校正电平。这个值被加到加法器262，加法器把校正电平加到缺省的ONVALUE上。多路复接器265接收加法器262的输出和OFF VALUE寄存器的内容作为它的输入。复接器265的输出被加到激光器驱动器67。当LASER-ON标志是高电平时，复接器265把校正的ON VALUE放置在其输出端上；当LASER-ON标志是低电平时，复接器265把校正的OFF VALUE放置在其输出端上。
为了理解这个电路的工作，考虑一个4比特上下计数器250；也就是，Q输出从0变化到15。这些输出值中的每个值相应于存储在RAM 252中的校正值，并且是能由上下计数器250的输出寻址的。每个输出值也代表先前的激光器发射图案(pattern of laserfiring)，它规定必要的校正值的幅度。在极端情况下，零值提出，激光器不经常发射，如果真是的话，在最后的15个时钟周期(即，在环绕圆筒152的上15个角增量期间)；结果，最大校正是必须的，所以最高校正值相应于上下计数器250的零输出。数值15提出，在先前的15个时钟周期期间，激光器非常经常地发射，所以，校正值是零。在这中间，数值被选择来反映激光器响应函数的非线性。这些数值可以从对于由激光器工作与不工作的各种组合得出的打印点的检查而定期地被确定，校正值被选择来消除或至少大大地减小由各种不同组合得出的打印点尺寸的离散性。
这种方法的一个缺点在于，它不直接反映激光器发射图案的历史；也就是，工作和不工作的不同图案可产生来自上下计数器250的相同的输出，因为其输出反映不大于上15个(在4-比特输出的情况下)发射可能性总的结果。例如，10次发射后接5次不发射的序列产生与在5次不发射后接10次发射的序列时相同的计数器输出。这两种情形不一定要求同样的校正量，因为在前一种情况下，激光器在五个时钟周期不工作，而在后一种情况下，激光器连续工作10个周期。如果激光器的运行情况更细地取决于发射和不发射图案而不是通过总的回顾上15个周期来获取的话，则需要具有更高精确性的方法。
图6显示了实现这样的方法的电路。不用上下计数器和其中的控制逻辑电路，电路包含移位寄存器300。移位寄存器300的尺寸(也就是，其内部单个比特存储器单元的数目，其范围从最低有效比特LSB到最高有效比特MSB)相应于被采用来确定校正值的先前的时钟周期数，因为移位寄存器300的内容被用来寻址RAM 252的内容。也就是，移位寄存器300的数据线被连接到RAM 252的地址线，所以直接选择每个时钟周期的校正值。每个时钟周期移位了移位寄存器300的内容，所以，它保持激光器工作模式的精确记录直到和寄存器具有的比特一样多的先前的时钟周期。在所显示的实施例中，移位寄存器300被显示为具有6个比特。该尺寸是适当的，如果6-周期的历史是足够用来确定在所有环境下必须的校正量的话；例如，如果激光器在6个不工作周期后达到最大的非有效性，则六个以上的周期的工作历史对于确定校正值是不必要的，所以六比特移位寄存器是适当的。如果移位寄存器是n比特长，则RAM252包含2n个校正值。自然地，由这种方法提供的更大精确度的代价是大量的校正项和地址线。
所以，将可看到，上述的用于校正成象系统中的功率密度变化的方法是通用的和容易实现的。这里所采用的术语和表示式是作为说明术语被使用而不是用来限制的，在使用这些术语和表示式时，不打算排除所示的和所描述的特性的任何等价物或其局部，而将看到，在所主张的本发明的范围内，有可能作出各种不同的修正。
权利要求
1．用于图象成象到记录结构的设备，该设备包括a．辐射源，具有随输入功率电平和随占空比都变化的输出电平；b．用于把辐射聚焦到记录结构的表面的装置；c．耦合到辐射源的电源，以提供输入功率；d．用于操纵辐射源的装置，以便在表面上产生光点的图象样的图案；以及e．用于调整电源的装置，以便补偿由于占空比变化造成的输出电平变化。
2．权利要求1的设备，其特征在于，其中辐射源包括激光器，以及操纵装置包括a．用于接收一系列数据值和规定激光器输出电平的装置，每个输出值与位置有关；b．用于造成在激光器和表面之间的相对运动的装置，以便实现对表面的扫描；以及c．用于按照在表面的相应的位置处的数据值启动激光器的装置，调整装置响应于电流数据值和多个先前的数据值。
3．权利要求2的设备，其特征在于，其中数据是相应于激光器的工作状态的二进制数字，调整装置包括a．计算机存储器，包括一系列所存储的校正值；以及b．连接到计算机存储器并具有响应于数据的一个状态的上下计数器，计数器的状态规定一个校正值，调整装置按照所规定的校正值调整电源。
4．权利要求3的设备，其特征在于，还包括控制逻辑电路，用于设置计数器状态所基于的最大数目的数据值。
5．权利要求2的设备，其特征在于，还包括a．用于承载表面的圆筒；b．用于旋转圆筒的装置，该旋转具有偏心；c．用于轴向地移动激光器的装置，扫描是通过旋转圆筒和激光器的轴向移动来实现的，偏心造成达到表面的激光器功率密度的变化，调整装置调整电源，以补偿偏心造成的功率密度变化以及由占空比变化造成的输出电平变化。
6．权利要求2的设备，其特征在于，其中数据是相应于激光器的工作状态的二进制数字，调整装置包括a．计算机存储器，包括一系列所存储的校正值；以及b．具有包括多个先前的数据值的内容的移位寄存器，移位寄存器被连接到计算机存储器，移位寄存器的内容规定了一个校正值，调整装置按照所规定的校正值调整电源。
7．用于图象成象到激光器响应的记录结构的设备，该设备包括a．用于承载记录结构的圆筒；b．辐射源，具有随输入功率电平变化的输出电平；c．用于把辐射聚焦到记录结构的表面的装置；d．耦合到辐射源的电源，以提供输入功率；e．用于旋转圆筒的装置，旋转具有偏心；f．用于轴向移动辐射源以便实现在旋转圆筒上扫描的装置，偏心造成达到记录表面的功率密度的变化；g．用于操纵辐射源的装置，以便在记录表面上产生光点的图象样的图案；以及h．用于调整电源的装置，以便补偿偏心造成的功率密度的变化。
8．用于图象成象到记录结构的方法，该方法包括以下步骤a．提供具有随输入功率电平和随占空比都变化的输出电平的辐射源；b．把辐射聚焦到记录结构的表面；c．操纵辐射源，以便在记录表面上产生光点的图象样的图案；以及d．调整输入功率电平，以便补偿由于占空比变化造成的输出电平变化。
9．权利要求8的方法，其特征在于，其中辐射源包括激光器，以及操纵步骤包括a．接收一系列数据值和规定激光器输出电平，每个输出值与位置有关；b．造成在激光器和表面之间的相对运动，以便实现对表面的扫描；以及c．按照在表面的相应的位置处的数据值启动激光器，调整步骤是基于电流数据值和多个先前的数据值。
10．权利要求9的方法，其特征在于，其中数据是相应于激光器的工作状态的二进制数字，调整步骤包括a．提供计算机存储器，包括一系列所存储的校正值；b．提供连接到计算机存储器并具有响应于数据的一个状态的上下计数器，计数器的状态规定一个校正值；以及c．按照所规定的校正值调整电源。
11．权利要求10的方法，其特征在于，还包括设置计数器状态所基于的最大数目的数据值的步骤。
12．权利要求9的方法，其特征在于，还包括以下步骤a．提供用于承载表面的圆筒；b．以某种偏心旋转圆筒；c．轴向地移动激光器，扫描是通过旋转圆筒和激光器的轴向移动来实现的，偏心造成达到表面的激光器功率密度的变化，调整步骤补偿偏心造成的功率密度变化以及由占空比变化造成的输出电平变化。
13．权利要求9的方法，其特征在于，其中数据是相应于激光器的工作状态的二进制数字，调整步骤包括a．提供计算机存储器，包括一系列所存储的校正值；以及b．存储多个先前的数据值作为临时编号列表，和作为新数据被接收，把它加到表中和把最老的值移出表，表中的数值规定一个校正值；以及c．按照所规定的校正值调整电源。
14．用于图象成象到激光器响应的记录结构的方法，该方法包括以下步骤a．提供用于承载记录结构的圆筒；b．提供辐射源，具有随输入功率电平变化的输出电平；c．把辐射聚焦到记录结构的表面的装置；d．以某种偏心旋转圆筒；e．轴向移动辐射源以便实现在旋转圆筒上扫描，偏心造成达到记录表面的功率密度的变化；f．操纵辐射源，以便在记录表面上产生光点的图象样的图案；以及g．调整输入功率电平，以便补偿偏心造成的功率密度的变化。
15．权利要求14的方法，其特征在于，其中偏心造成的功率密度变化遵循一个周期函数，调整步骤包括把周期函数的倒数值加到输入功率电平上。
16．权利要求14的方法，其特征在于，其中偏心造成的功率密度变化本身沿圆筒轴向变化，调整步骤包括随着辐射源的轴向移动改变调整。
17．权利要求16的方法，其特征在于，其中对于辐射源每次经过圆筒，偏心造成的功率密度变化遵循一个周期函数，调整步骤包括对于每次经过，把周期函数的倒数值加到输入功率电平上。
全文摘要
本发明涉及补偿输出变化的激光二极管图象成象的方法和设备。该设备包括辐射源,具有随输入功率电平,以及随占空比变化的输出电平。该设备还包括用于把辐射聚焦到记录表面的装置,以及用于驱动辐射源的电源。在二极管激光器的情况下,电源传送可变的电流,其幅度决定激光器的功率输出。辐射源用来在记录面上产生光点的图象样的图案,调整设施改变电源输出,来补偿由于占空比造成的输出电平变化。
文档编号B41C1/10GK1221135SQ98125
公开日1999年6月30日 申请日期1998年12月14日 优先权日1997年12月12日
发明者W·米勒, J·F·克兰, J·G·索萨, G·E·卡巴纳 申请人:压缩技术公司