生产照相印刷件的方法和设备的制作方法

专利名称：生产照相印刷件的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及生产照相印刷件(尤其是生产以电子格式呈现的原件的照相复印件)的方法和设备，其做法是把原件的图象信息以条状方式投影在照相复印件材料上。
基于照相的数字式印刷物生产设备(所谓的数字式照相印刷机)，通过把以电子方式存储格式呈现的基础原件的图象信息投影在光敏复印材料上而生产印刷物或复印件。因此一种可能性是用合适的以象素方式工作的电光变换器装置把原件的图象信息以光学的方式表示为图象，即，产生原件的光学表示，并且把原件的这个光学表示投影在复印材料上，由此在该材料上曝光。这样，有源(自照明)和无源(调制)电光结构都能够用作电光变换器装置；典型的例子是阴极射线管、以透射或反射模式工作的液晶元件阵列、发光二极管阵列、场致发光元件阵列以及近来所谓的数字微镜阵列。
对于用这种方式制作的照相图片或复印件的质量的一个决定因素是所用的电光变换器的分辨率(象素数)。虽然分辨率足够高的较小变换器装置能够以合理的价格买到，但开发经济上可以制造并且商业上有用的具有相应分辨率的大表面的变换器装置仍在起步阶段。于是，采用可以购得的变换器装置，只能以合适的质量生产较小规格的图片。
在理论上，通过逐行投影或以条的方式投影，能够生产沿跨过图片的行或条方向任意大的照相图片。由此依次以光学方式描绘原件的条状分段(这些分段沿它们的纵向覆盖整个原件)，并且把它们按相应的空间关系依次投影在复印材料上。通过把复印材料相对于投影光路的路径作相对移动，可以产生被投影的条的正确的空间位置。这可以通过使复印材料前进或使用可动投影光学元件得到。当然，相对位移的产生与原件的被投影条的改变同步。如果被投影的条有几行宽，则相邻的条也能重叠。由于复印材料被多次曝光，根据重叠的程度，必须相应地对此加以考虑，以对于各个曝光步骤调节复印的光量。这个曝光步骤一般称为时间积分灰度标(TIG)。
对于这种逐行或以条的方式投影的过程，能够使用比较合适的线状变换器装置。在该情形下，人们熟悉矩形的变换器元件安排(阵列)，其宽度远小于其长度。在极端的情形下，这种线状变换器装置只包含一行变换器元件，然而，该装置一般包含多至数百行。一般这种线状变换器装置沿纵向每行具有一千个或一千个以上的变换器元件。当然，能够使用较宽的变换器装置(它的行数很多)，从而不需使用所有的行(即，不用整个的宽度)。
采用上述方法，当要生产的图片的规格沿被投影的带的纵向较小时，仅仅使用市售的变换器装置就能生产出质量令人满意的照相印刷件。然而，在许多情形中，若对于沿另一方向印刷件的规格也较大，则市售的经济上可接受的变换器装置的分辨率不够。
采用本发明，要对一般类型的过程和设备加以改进，从而不用花费很高的附加技术成本也能以合适的质量和经济的方式生产较大规格的印刷件。使用市售的并且在经济上可接受的变换器装置将尤其可以做到，于是，这意味着不需要特殊的因而相应更昂贵的高分辨率和大尺寸的变换器装置。
由按照本发明的过程和按照本发明的设备的特征产生基于本发明目的的解决方案，其中，把投影条或行再加以细分。
按照本发明的原理，通过把原件的各个条状部分纵向划分成两个或多个分段以及通过相应的分段投影，可以达到生产出的照相印刷件的分辨率。由于变换器装置的整个长度分别只用来描绘一个分段，分辨率沿条的纵向增加一倍或数倍(这要看分段的数目)，从而即使采用常规的变换器装置，也能以合适的质量生产很大规格的印刷件。
按照本发明的过程以及按照本发明的设备其他优点尤其是实用的实施例在从属权利要求中以及在下面的详细讨论中描述。
在下面将参照附图进一步描述本发明，其中

图1至3是三幅示意图，用于说明在按照本发明的方法中使用的条状曝光的原理；图4至5是两幅示意图，用于说明按照本发明的方法的第一实施例；图6是用于说明按照本发明的方法的第二实施例的示意图；图7是按照本发明的设备的第一实施例的示意图；图8是适合于设备的投影光学元件的实际实施例的示意图9至10是两幅示意图，用于说明在复印材料和曝光带之间的相对运动；图11至12是两幅示意图，用于说明放大尺度的示范的调节可能性；以及图13是按照本发明的设备的局部图，用于说明类似于图9至图10的在复印材料和曝光条之间的相对运动的机械实现。
对于下面的叙述，假设原件是以电子存储的格式呈现的，而要根据该原件生产实际的照相印刷件或复印件。原件的图象信息保存在存储器1中，总起来它包括要被复制的原件的每个单独的图象点的亮度和颜色信息，对每个图象点能从存储器调用该信息，并且可以由控制2(图7)分成彩色部分。类似地，原件的条状部分的图象信息指的是原件的那些属于各个条状部分的图象点的总的亮度和颜色信息。
图1至3描述一行接一行或条状方式投影的原理。原件用V来表示，它由对于每个单独的图象点的所有存储的亮度和颜色信息的总和来表示。控制2(未在这里示出)从原件V读取第一个条状部分A的图象信息，并且又控制以象素方式工作的电光变换器装置3，该装置通过施加给它的信号，产生条状部分A的图象的光学表示D。电光变换器装置3例如能够由具有例如1280×300个单独的二极管的发光二极管阵列构成，或者，如下面所讨论的那样，最好由具有相应或更大部分的单独反射镜的数字微镜阵列构成。现在，把由电光变换器3产生的原件V的条状部分A的也是条状的光学表示D，通过未示出的投影光学元件投影在照相复印材料P上的条状曝光区域E(在此例中该区域是静止的)中，而由此投影在其上(图1)。此后，读出后一个条状部分A’，并由此产生它的光学表示D’，把它投影在复印材料P上，同时该材料已相对于曝光区域E前进了相应的距离(图2)。现在重复整个过程，直至获取整个原件而读出原件的最后一个条状部分A”，并由此产生光学表示D”，把它投影到复印材料P上(图3)。
显然，原件的条状部分A不是并排地放着，而很大程度上重叠(横过它们的纵向)。这导致投影在复印材料P上的那些条重叠，从而复印材料P多次曝光，这取决于重叠的程度。考虑到这种多次曝光，使得部分A的光学表示D的各个图象点的亮度值由控制2相应地减小(可能对颜色敏感)，从而投射在复印材料上的各个图象点中的复印光量在总体上仍然正确。这种曝光方法一般称之为TIG(时间积分灰度标)。
至此，描述的过程相应于现有技术，因此，不再作进一步的讨论。
显然，覆盖原件的整个宽度的条状部分A的长度相应于电光变换器装置3的长度(可用表面)。于是条的纵向分辨率由变换器装置3沿纵向的各个象素的数目给出。
然而，采用现今可以购得的变换器装置(沿纵向的最大的象素数大约为1280)，在许多情形下，可以达到的分辨率对于较大的放大尺度(大规格的图象)来说，质量不够好。这就引出了本发明。
根据本发明的最基本的概念，把原件的条状部分划分成依次沿纵向排列的两个或多个分段，而对于每个分段由电光变换器装置产生单独的表示，该分段填满变换器装置整个长度。然后由为此目的特殊设计的投影光学元件把这些单独的表示投影在复印材料的正确位置处，并且沿纵向依次排列，从而由这些投影的分段条合起来又包含了由这些分段构成的原件的条状部分的图象信息。用把原件的条状部分如此划分成两个或多个分段，对于原件的每个条状部分可以得到变换器装置在纵向上加倍或多倍的象素数，从而即使对于很大规格(一般大到12”×18”)的复印件，也能获得足够高的分辨率，因而能够获得很高的图象质量。
图4至5用例子描绘了根据本发明的过程的原理，其中，把原件V的每个条状部分A划分成两个分段A1和A2。图4示出如何用电光变换器装置3由分段A1产生光学表示D1，并且把该光学表示投影在复印材料P的部分曝光区域E1。图5示出同样的状况，然而，是对于分段A2示出其相应的光学表示D2和部分曝光区域E2。相继的产生两个表示D1和D2以及在复印材料上的投影。
图6示出根据本发明的过程的一种变更，其中，使用更宽的电光变换器装置3，从而由同一个变换器装置通过使用不同的象素区域能够分别把原件的两个条状部分同时而局部平行地描绘出来。由原件V的条状分段A1，产生图中的上部表示D1，而由另一个分段A2，产生图中的下部表示，而把这两个表示用为此目的特殊构造的、未在图中示出的投影光学元件同时在复印材料上的正确位置处曝光，它们是两个条状的部分曝光区域E1和E2，一个在另一个之后。
图7示出根据本发明的设备的实际的实施例。图中显见用于要被复印的原件的电子存储器1、控制2、电光变换器装置3和照相复印材料P，该照相复印材料位于曝光平面的输送辊对4和5之间。驱动电动机6驱动输送辊对4，并且与该输送辊对一起构成相对于曝光光路调节复印材料P的驱动装置。这里描绘的电光变换器装置是无源型的(例如，工作于反射模式的液晶单元阵列)，它与光源3A一起工作，按照馈送给它的图象信息，通过控制2调制该光源的光，以产生馈送给它的图象信息的图象表示。在电光变换器装置3和复印材料P的曝光平面之间，放置了由两块分开的透镜7A和7B构成的投影光学元件7以及滤光轮8，该滤光轮由图中没有示出的驱动电动机作旋转驱动，而它的旋转受控制2控制。如此构造和调节两块透镜7A和7B，从而一块透镜7A把由变换器装置3产生的原件的部分的光学表示投影在复印材料P上的图的左边部分曝光区域E1，而另一块透镜7B把光学表示投影在图的右边部分曝光区域E2。滤色片轮8包括两组(每组三块)滤色片8A、8B、8C以及8D、8E、8F，其颜色是对彩色照相习用的加性基色红、蓝和绿。滤色片沿两条分别与两块透镜7A和7B之一相关联的同心轨迹放置。对于滤色片轮8的每一转，于是第一组三块滤色片依次移入在透镜7A后的光束，而另一组三块滤色片进入在透镜7B后的光束，由此另一块透镜的光束由滤色片轮阻断，该滤色片轮同时也起着快门的作用，从而两块透镜7A和7B中每次只有一块有效。在由一块透镜向另一块透镜7A或7B过渡时，由控制2保持电光变换器装置3为暗。当然，滤色片和快门的功能也可以由相应的单独的光学元件来实现，例如，旋转或绕枢轴转动滤色片以及旋转或绕枢轴转动扇形快门。由控制2使滤色片轮8的旋转与从存储器1读出图象信息同步。对于原件的整个条状部分(这里把它分成两个分段)的每次读出，滤色片轮8(至少)旋转整整一圈，从而在每个部分曝光区域E1和E2中，发生三种颜色的有选择的相继的部分曝光。
根据本发明的设备的一个特殊优点在于，它能用较低的额外成本(与这种类型的常规设备相比)实现。实质上，只需要一转特殊的投影光学元件；为了产生原件的一些部分的光学表示，人们可以求助于用于这种类型的已知设备的相同的电子硬件部件。必须修改软件(即，控制2的编程，它一般用计算机来安装)，从而不是分别地读出原件的整个部分，而只是读出原件的一些分段，并且从它们产生光学表示。由熟悉本领域的人能够用已知的方式进行这种修改，而无需创造才能，因此，不需作特殊的说明。
在图8中描述了投影光学元件7的一种特别的实施例。这里，它由彼此平行地放置的两块较小的透镜7A和7B以及一块较大的透镜7C构成，较大的透镜的开口对称地覆盖了其余两块透镜的开口。旋转滤色片轮8放置在一侧的两块透镜7A和7B以及在另一侧的透镜7C之间。两块透镜7A和7B把变换器装置3或者由此产生的光学表示投影至无穷远，而透镜7C把经聚焦的投影提供在复印材料P上。把投影光学元件分成三块透镜的好处是，对于放大尺度的改变，只需交换或调节较大的透镜7C，而7A和7B连同滤色镜轮8保持不动和不变，从而它们的比较花钱的调节只需实行一次。透镜7C也能够作为变焦透镜来构造。
当如图6示意示出的那样，由变换器装置3同时产生两个平行的表示时，也能够使用图8的投影光学元件7。于是必须调节两块透镜7A和7B，从而它们把两个光学表示沿纵向一前一后投影在复印材料上。在此情形中，必须把图象场快门贴近曝光平面放置，这意味着该快门紧靠在复印材料P之前，而应该去掉滤色片轮8的快门功能，从而两块透镜7A和7B不是轮流有效，而是同时有效。
如已经提及的那样，对于以条状方式进行的投影，需要在条状曝光区域E和复印材料P之间作相对运动。在按照图7的实施例中，这是由复印材料的相应的前进产生的。用另外一种以及特别实际的方法，能够由投影光学元件的可动结构来得到相对运动，由此在整个投影期间，复印材料保持不动。在图9和10中示出这种可动投影光学元件的原理，由此，为简单起见，图7和8的两块或三块透镜7A、7B或7A至7C分别由单块透镜7来表示。
通过改变在光路中位于透镜7和复印材料P之间的反射镜9A、9B和9C的方向，可以获得投影光学元件的可动性或者曝光条E相对于复印材料P的相对运动，通过未在图中示出的驱动装置可以使这些反射镜平行于复印材料P的平面并且沿垂直于曝光条E的纵向移动。两块变向反射镜9A和9B彼此静止，并且互成直角，从而它们使光束变向180°。把变向反射镜9C放置得与变向反射镜9B平行，因而使光束变向90°投在复印材料上。变向的反射镜9C沿着与两块变向反射镜9A和9B相同的方向但以2倍的速度移动，从而在透镜7和复印材料P之间的光学距离保持恒定，而与变向反射镜的位置无关。由于变向反射镜以所述的方式移动，条状曝光区域E跨过复印材料移动。图9示出在一个端部位置处的曝光区域E和变向反射镜，而图10示出在另一个端部位置处的的曝光区域E和变向反射镜。
当然，通过相应的调节整个投影光学元件(包括变换器装置)，也能够实现所需的相对运动。
图11和12描绘出如何采用按照图9和10的可动投影光学元件来调节投影系统的放大率。显然，为了做到这一点，人们只需一方面调节透镜7和电光变换器装置3之间的距离，另一方面调节透镜7和复印材料P之间的光学距离。图11和12示出放大尺度的两个不同调节位置时的变向反射镜和透镜。当然，也能够以另一种方式调节放大率，例如，通过改变变向反射镜9C和复印材料P之间的距离，以及通过相应地调节透镜7。
图13示出如何实际地实现按照图9和10的投影安排。将两根导杆13和14安装在图中未示出的装置框架中，在导杆上可动地设置两个反射镜滑板12和15，它们相互平行。把变向反射镜9C安装在反射镜滑板12上，而把变向反射镜9A和9B安装在反射镜滑板15上。在两个反射镜滑板12和15的两侧，分别在两对皮带轮18和19之间紧绷两条传送带16或17。把皮带轮18和19成对地装在公用的驱动轴20上，并且由驱动电动机21同步地驱动，而驱动电动机受未在这里示出的控制2的控制。与传送带16相关联的皮带轮18的直径恰好是与传送带17相对应的皮带轮19的直径的一半。把第一反射镜滑板12与传送带17相连，而把第二反射镜滑板15与传送带16相连。由此用驱动电动机21能够调节安装在反射镜滑板12和15上的变向反射镜9C或者9A和9B作平行于导杆13和14的移动，这样，变向反射镜9C总是以两倍于变向反射镜9A和9B的速度移动。
当然，也可以在本发明的框架内把原件的条状部分划分为多于两个的分段A1，A2，A3，...，由此，为了进行投影要提供相应的数个透镜，而相应地其余的元件要与之适应。
在上面的例子中，部分曝光区域E1，E2，...分别无缝地接触。为了使整个安排对于调节误差较不敏感，使部分曝光区域(以及作为基础的原件的部分)有些重叠(例如，大约1至50个象素)是由好处的。由于这样导致在重叠区域的双重曝光，因此在重叠区域内，必需对由变换器装置产生的原件的部分的表示作相应的校正(降低亮度)。例如，在重叠区域的图象点的亮度可以从内而外线性地降低至零。
原则上，能够使用任何以象素方式工作的有源或无源类型的电光变换器装置3。因此，如已经提到的那样，这些例子包括阴极射线管、发光二极管阵列、场致发光阵列或液晶阵列。然而，最为有利的是如也在例如大画面投影装置中使用的所谓的数字微镜阵列(DMD＝数字镜器件)。适合于本发明的目的的典型的数字微镜阵列包括在一块芯片上的一个1280×1024个反射镜的阵列，通过电气控制，能够使这些反射镜在两个限定的倾斜位置之间有选择地转动。例如，为了本发明的目的，只使用包括1280×300个单独的反射镜的微镜阵列的条状区域。
这些微镜阵列自然工作于反射模式，因而也是无源的。在特殊的使用中，把它们这样放置在投影透镜的光瞳之前，从而微镜把射在其上的光线沿一个倾斜位置引入投影透镜，然后沿另一个倾斜位置通过投影透镜的光瞳。由此通过对微镜以相应的脉冲占空比进行间歇控制来实现反射光的强度调制。在制造商(例如，美国德克萨斯州休斯顿的德州仪器公司(Texas Instruments))的有关的出版物中详细描述了这种数字微镜阵列的结构、控制技术和可能的应用，而这不是本发明的主题。
权利要求
1.一种通过把原件的图象信息以条状方式投影在照相复印材料上，以生产照相印刷件，尤其是以电子格式呈现的原件的复印件的方法，其特征在于，所述方法包括下述的步骤采用电光的、以象素方式工作的变换器装置，依次地产生原件的不同的条状部分的光学表示，并且把这些光学表示在复印材料的条状曝光区域中曝光，并且使条状曝光区域和复印材料彼此以基本恒定的速度沿横过条状曝光区域的纵向长度作相对移动，从而把原件中的全部的图象信息在复印材料的整个可用表面上曝光，通过把原件的每个条状部分划分为至少两个条状分段，这些分段沿部分的纵向依次排列，由电光变换器装置产生这些分段的单独的光学表示，并且把这些分段的单独的光学表示在复印材料的至少两个条状部分曝光区域中曝光，部分曝光区域一起构成条状曝光区域，并且沿纵向依次排列。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分段的所述光学表示用单独的透镜在部分曝光区域上曝光。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，依次产生所述原件的所述分段的所述光学表示，并且在复印材料上曝光。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，局部地彼此平行地产生所述原件的所述分段的所述光学表示，并且同时在复印材料上曝光。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，依次用颜色实现所述分段的所述光学表示的产生以及所述光学表示在复印材料上的曝光。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，采用可动曝光光学元件达到条状部分曝光区域和复印材料之间的相对移动。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，电光变换器装置和复印材料保持静止，而使用平行于复印材料可动的反射镜结构使部分曝光区域相对于复印材料移动。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，用数字微镜阵列实现所述元件的所述条状分段的所述光学表示。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，把部分曝光区域放置得部分重叠，通过把由变换器装置描绘的构成重叠区域的部分的图象点的亮度向外逐渐减小至零，来补偿由重叠引起的双重曝光。
10.一种通过把原件的图象信息以条状方式投影在照相复印材料上，以生产照相印刷件，尤其是以电子格式呈现的原件的复印件的设备，其特征在于，包括存储器，用于存储原件的图象信息；以象素方式工作的电光变换器装置；以及相关联的控制，用于产生存储在所述存储器中的所述原件的条状部分的光学表示；投影光学元件，用于把所述条状部分的所述光学表示投影在复印材料的条状曝光区域上；以及驱动装置，用于使所述条状曝光区域以及所述复印材料彼此以大体上恒定的速度沿横过所述条状曝光区域的纵向范围的方向移动，所述控制把存储的所述原件的每个所述条状部分划分成至少两个沿纵向依次排列的条状分段，以用所述电光变换器装置产生单独的光学表示，投影光学元件把所述分段的这些单独的光学表示投影在所述复印材料的至少两个条状部分曝光区域中，这些曝光区域沿纵向依次排列，并且它们一起构成了所述条状曝光区域。
11.如权利要求10所述的设备，其特征在于，所述投影光学元件包括单独的透镜，用于在所述部分曝光区域投影所述原件的所述分段的单独的表示。
12.如权利要求10所述的设备，其特征在于，所述控制用电光变换器装置依次产生所述分段的单独的光学表示，而投影光学元件依次把所述单独的光学表示投影在复印材料上。
13.如权利要求10所述的设备，其特征在于，所述控制用电光变换器装置局部地彼此平行地产生所述原件的所述分段的单独的光学表示，而投影光学元件同时把所述单独的光学表示投影在复印材料上。
14.如权利要求10所述的设备，其特征在于，所述控制用电光变换器装置按颜色依次产生所述原件的所述分段的单独的光学表示，而投影光学元件按颜色依次把所述单独的光学表示投影在复印材料上。
15.如权利要求10所述的设备，其特征在于，所述投影光学元件包括可动部件，用于在条状部分曝光区域和复印材料之间产生相对移动。
16.如权利要求15所述的设备，其特征在于，所述可动部件包括3块变向反射镜，平行于复印材料并且垂直于条状部分曝光区域的纵向直线地可动地驱动这些反射镜，通过把第一和第二变向反射镜保持于固定的空间相互取向而使投影光路变向180°，以及把第三变向反射镜放置得与第二变向反射镜反平行而使光路改变方向垂直于复印材料，并且还提供驱动装置，用于使第三变向反射镜以两倍于第一和第二变向反射镜的速度移动。
17.如权利要求10所述的设备，其特征在于，所述电光变换器装置是数字微镜阵列。
18.如权利要求10所述的设备，其特征在于，所述投影光学元件使得条状部分曝光区域部分地重叠，并且所述控制使得由所述变换器装置投影的所述元件的所述分段的构成重叠区域的部分那些图象点的亮度向外逐渐降低至零，从而补偿了由重叠引起的双重的曝光。
全文摘要
通过电光变换器装置(3)依次改变以电子格式呈现的原件的条状部分,产生其光学表示(D),并且把(D)投影在复印材料(P)的条状曝光区域(E),(P)和(E)以基本恒定的速度沿纵向作相对移动,从而使整个原件的图象信息在(P)的全部可用表面上依次曝光。把原件的每个条状部分至少分成两个条状分段,它们沿纵向依次排列,通过电光变换器装置(3)产生这些分段的光学表示,并把它们投影在(P)的至少两个条状部分曝光区域(E1,E2)中,(E1,E2)沿纵向依次排列,并且合起来构成(E)。
文档编号G03B27/32GK1248731SQ9911872
公开日2000年3月29日 申请日期1999年9月8日 优先权日1998年9月8日
发明者贝亚特·弗里克, 于尔格·芬纳 申请人:格雷泰格成像股份公司