专利名称：利用发光阵列打印的装置和方法
技术领域：
本发明涉及利用二维发光阵列将图像从数字图像源打印到光敏介质上的装置和方法。
背景技术：
已有许多不同的成像技术被用来将数字数据录制到光敏介质上。适用于此目的的传统打印装置使用阴极射线管(CRT)、扫描激光束、液晶显示器(LCD)和数字微镜面装置(DMD)。已知这些技术以其当前的成熟程度而言每种都有其固有的限制。
在基于CRT的打印机中，数字图像数据用来调制阴极射线管，阴极射线管通过使具有可变强度的电子束沿其荧光屏扫描以提供曝光的能量。例如在美国专利No.4754334和5303056中说明的CRT系统比较大也比较慢。其它问题，例如非均匀照明、几何变形、复杂性、成本以及体积等，都是对基于CDT的打印方法比较严重的制约。
另一种途径是如美国专利No.4728965所公开的利用来自基于激光打印机的曝光能量。在基于激光的打印机中，当通过旋转的多边形、即扫描器使激光束在成像平面上扫描时，用数字成像数据来调制激光的工作时长或强度。扫描器一次一个像素地建立图像。对利用激光扫描器的系统(如美国专利No.5296958所说明的系统)的限制主要是由扫描器速度限制引起的。速度提高，光栅扫描系统的结构势必较为复杂。在如何按比例缩放激光扫描系统来提高速度方面也有实际的限制。对特殊介质的需要又提出了关于这些系统的有用性的另一限制。激光扫描解决方案的其它限制问题包括几何变形、复杂性和成本等。
空间光调制器是另一种可供选择的成像解决方案。实质上可以认为空间光调制器是光阀元件的一维(线性)或二维(面积)阵列，每个元件对应于一个图像像素。空间光调制器已经被开发并且用于诸如数字投影系统等较低分辨率的应用中，并且用作便携式装置中的图像显示器，诸如装在钢盔上的显示器等。广泛用于图像投影应用的一类二维或面积空间光调制器的是Texas Instrument，Dalla，Texas(德克萨斯，达拉斯的德州仪器)的DMD。但用数字微镜面装置(如美国专利No.5061049和5461411中所述)目前可得到的分辨率不能满足高质量的打印需要，例如照片或电影胶片。在实际中，对投影和显示的要求全然不同于对高分辨率打印到光敏介质上的要求，例如电影、医学成像、显微照相或商业照相等提出的要求。看来还没有明确的技术途径来提供提高的DMD分辨率。而且，DMD很贵，且不易缩放到高分辨率。
另一类在投影和打印应用中使用的空间光调制器是二维LCD。利用LCD的空间光调制器的打印装置实例在共同转让的美国专利No.5652661和No.6215547中已公开。目前使用的有两种基本类型的LCD的空间光调制器发射型和反射型。两种类型的LCD组件都是通过调制光的偏振状态来调制用于成像的入射光束。因此，对偏振的考虑在LCD空间光调制器的支持光学部件的总体设计中非常重要。照明光学部件必需适合于提供高均匀度的亮度，且光处于与调制有关的适当偏振状态。这就给利用LCD组件的打印装置的设计增加了成本和复杂性。
相当有希望既可用于大型显示器又可用于小型手提式微型显示器的最近进展是采用有机电致发光技术的有机发光二极管(OLED)。发光材料本身的特点在于是小分子型或者是聚合物型。在目前的一些文献中，小分子有机电致发光器件标为“OLED”器件，区别于标为“PLED”的聚合物有机电致发光器件。但在本申请中，所有这些类别的电致发光器件，包括小分子和聚合物等不同类型，都简单地称作“OLED”，并被考虑用作电致发光的图像源。将各个OLED集成到同一衬底上，以形成高分辨率面积阵列。有机发光二极管阵列可以制造成像素的二维单色阵列，或三色并列像素阵列，或甚至三色堆叠像素阵列。可以按照各种各样的分辨率和密度来制造阵列大小、像素节距和宽高比。在三色并列或堆叠阵列中每个像素位置包括不同颜色的三个发光二极管。可以逐一地控制三像素位置上的、继而整个阵列上的每个发光二极管，以便创建全色可视图像。或者，可将三个单色阵列(每个具有不同的颜色)组合起来，提供全色可视图像所需的三种组成色。
LCD和其它类型的光调制器需要外部照明源以及支持光学部件，并且在许多情况下需要支持偏振组件，相比之下，LED阵列直接发射已调制光。这样，使用OLED阵列时，支持照明和偏振光学部件都不再需要。这使OLED器件用于显示应用特别有利。
成像技术领域的技术人员都很了解，关于显示的成像要求与关于打印的成像要求大不相同。显示器都被优化成提供向着屏幕的最大光通量，而把在打印中很重要的特性，例如对比度和分辨率，放在次要地位。显示应用的光学系统是针对人眼的响应进行设计的，人眼在观看显示器时对图像人工痕迹和像差以及图像的非均匀度比较不敏感，因为显示的图像在不断更新，而且是从远处观看。但在观看高分辨率打印系统的打印输出时，人眼对人工痕迹和像差以及对非均匀度都几乎不“宽宏大量”了，因为光学响应上的不规则性在打印输出上更容易看见而令人不快。为此，要为打印提供均匀的曝光能量，光学系统就要有相当的复杂性。更为重要的是分辨率的要求有所不同。例如，适宜于人眼的显示系统均优化成在典型的分辨率(例如72点/英寸(dpi)或更少)下观看。另一方面，打印装置必需具有高得多的分辨率，特别是为显微照相应用设计的装置，希望对某些系统提供8000dpi。这对打印系统的支持光学部件提出了显然不同的要求。
主要由于强调了OLED在显示上的应用，至今在将OLED用在打印系统方面的兴趣很有限。例如，美国专利No.6195115提出在彩色打印机的曝光头中使用OLED的线性阵列。在美国专利No.6072517，和No.6137523中，静电复印打印头包括OLED面积阵列，但用于线性打印方案，其中将同一列的多个OLED元件发出的光总合起来，对单个像素提供灰度曝光。在美国专利No.619515和No.6137523公开的内容中，用OLED来打印数据，一次打印一行。这些系统不仅生产率有限，而且要求精密的介质传送和同步的数据电子线路，这二方面都很复杂和昂贵。
在美国专利No.6195115以及美国专利No.6027517和No.6137523中公开的基于OLED的打印系统是针对线性打印的，其中当移动光敏介质通过打印区域时，每次暴露出一单行。但这种类型的打印不能利用OLED发光阵列的能力每次为整个图像帧发光。用传统线性打印，产量受限且介质的传送成为成像链中的重要部分，而且因此也很复杂和昂贵。另外，用传统线性技术同时打印多个图像是不可能的。传统线性打印技术在图像大小和分辨率方面也有限制。
美国专利No.6243125和欧洲专利申请EP108453公开了一种便携式光学打印机，它采用两线性行光点提供曝光；打印头相对于介质在垂直于荧光发光阵列的方向上移动，以便打印出二维图像。正如上述美国专利No.6195115；No.6072517和No.6137523的公开内容一样，美国专利No.6243125和欧洲专利申请EP108453在生产率方面受限，并且要求复杂和昂贵的介质传送系统也是很不利的。此外，在美国专利No.6195115公开的打印头仅提供1X成像。
因此，可以看出，虽然CRT、LCD、激光器和其它技术提供根据数字数据将图像打印到光敏介质上的解决方案，但仍有改进的余地。在一次打印整个图像帧的打印配置中使用二维发光阵列，例如OLBD，提供比其它打印机技术更具潜在优势的可能打印解决方案。但对于如何将OLED图像形成器件集成到一个装置中进行光敏介质上的打印至今尚无指导准则，且所述打印装置要有足够的生产量，并能提供高质量、高分辨率的各种可能图像格式的打印输出。
因此可见，需要一种打印装置，它能利用OLED的全帧成像能力而具有改进的生产量；增多的图像格式的可能性；改进的图像分辨率；以及对增大的图像有改进的能力发明内容所以本发明的一个目的是提供利用二维有机发光二极管(OLED)阵列在光敏介质上打印的成像方法和装置。根据这一目的，本发明提供根据数字数据在光敏介质上打印图像的装置，所述装置包括(a)控制逻辑处理器，用于接收图像数据输入流并为二维图像提供图像像素数据；(b)发光阵列，用于按照图像像素数据形成二维曝光图像，所述发光阵列包括排列成多行和多列的多个发光元件，其中每个发光元件对应于图像像素数据中的一个像素，每个发光元件的亮度按照每个像素的数字数据值而改变。
(c)成像光学系统，用于将二维曝光图像投射到光敏介质上。
在另一实施例中，本发明提供根据数字图像像素数据在光敏介质上打印多个图像的装置，所述装置包括(a)控制逻辑处理器，用于接收图像数据输入流并提供至少一个二维图像的图像像素数据；(b)第一发光阵列，用于按照图像像素数据形成第一曝光图像；(c)第二发光阵列，用于按照图像像素数据形成第二曝光图像；其中第一和第二发光阵列包括排列成多行和多列的多个发光元件，其中每个发光元件对应于数字图像像素数据中的一个像素，每个发光元件的亮度按照每个像素的数字数据值而改变；(d)第一成像光学系统，用于将第一曝光图像投射到光敏介质上；(e)第二成像光学系统，用于将第二曝光图像投射到光敏介质上。
本发明的一个特征是它利用多种配置中的任何一种配置的OLED面积阵列组件在光敏介质上进行单色或多色成像。
本发明的又一特征是它提供组合来自多个发光阵列的已调制光的方法，以提高图像分辨率、增加图像大小和提高生产率。本发明还提供基于OLED的打印，不需要复杂而昂贵的介质传送以及线性OLED打印系统所需要的数据同步。
本发明的一个优点是它简化了用于光敏介质的打印装置的设计。同一组件有效地用作曝光能量的发射器和调制器，提供形成图像的已调制光。例如，所述系统也不需要整体光棒和其它均匀化器、偏振组件、和失真校正光学部件。这有助于降低成本、简化设计、和减小数字打印装置的体积。
对本专业的技术人员来说，在结合附图读了以下的详细说明后，本发明的这些和其它的目的，特征和优点就显而易见，附图中示出并说明了本发明的示范实施例。
虽然本说明书的结尾有权利要求书，特别指出并明确要求本发明的主题事项，但结合附图从以下详细说明能更好地理解本发明，附图中图1是根据本发明的用于打印图像帧的装置的示意图；图2是显示具有单一发光阵列的简单配置的透视图；图3是显示能打印多个并列图像的单一发光阵列的透视图；图4是说明利用两个发光阵列同时在同一介质上成像的透视图；
图5是说明如何将两个或两个以上发光器件的输出组合起来的透视图；图6是说明如何将两个或两个以上发光器件的输出交织以提高图像分辨率的透视图；图7是说明如何利用两个或两个以上发光器件的输出以提高的生产率打印图像的透视图；图8是说明如何把四个或四个以上发光器件的输出用于高效同时打印图像的透视图；图9是显示用于提供混色的配置的透视图；图10a是说明如何选择性地将二维发光阵列的阵列元件作为一组来驱动以便以“肖像”模式显示图像的透视图；图10b是说明如何选择性地将二维发光阵列的阵列元件作为一组来驱动以便以“风景”模式显示图像的透视图；以及图11a-11d说明利用四个不同的图像位置对二维发光阵列进行混色的效果。
具体实施例方式
本发明将特别针对形成本发明装置一部分或更直接与本发明的装置配合的元件。应理解未特别显示或说明的元件可以采取本专业的技术人员熟悉的各种形式。
现参考图1，图中示出本发明的打印装置10，用于在光敏介质22上成像。光敏介质22由介质供应箱41提供。介质传送装置38引导光敏介质22通过曝光区36。光敏介质22由二维发光阵列51通过成像光学系统曝光。在一个实施例中，二维发光阵列51是二维OLED阵列。然后曝光的光敏介质22馈入介质接收箱42，以便将其保护起来直到作进一步处理。为检测光敏介质22的尺寸信息，例如介质宽度等而配备有传感器80。传感器80可以直接，即以机械方式，检测所述尺寸，或检测以某种方式连接到介质供应箱41或连接到光敏介质22的任选识别器20。在优选实施例中，传感器80是RF收发信机，例如“Model S2000”收发信机之一，可从位于美国德州达拉斯的德州仪器公司购得。或者，传感器80可以是“Model U2270B”收发信机，可从位于美国宾州Malvern的Vishay-Telefunken半导体公司购得。识别器20可以是“SAMPT”(选择性可寻址多页面转发器)，零件号“RI-TRP-IR2B”，可从德州仪器公司购得。或者，识别器20可以是“Model TL5550”转发器，可从Vishay-Telefunken半导体公司购得。表1列出了一些其它可能的识别器20/传感器80的组合，这是举例，而非限制。
表1可能使用的识别器20和传感器80
图像数据处理由控制逻辑处理器12，例如专用的机载计算机或外部主计算机进行。控制逻辑处理器12接收图像数据流16和用于打印装置10的操作的打印命令。控制逻辑处理器12将像素图像数据提供给二维发光阵列50，以便进行同时至少一个全图像帧的曝光。控制逻辑处理器12还接收来自传感器80的输入信号作为控制介质传送装置38的反馈数据。
数字彩色图像帧包括一个或一个以上可视图像平面，每个平面都是像素的二维阵列，它根据光敏介质的类型定义具有特定尺寸的孔径。例如，SMPTE59-1998标准定义了用在35mm电影胶片上的孔径。根据来自对应于三个可分彩色图像平面中的一个或一个以上平面的一个或一个以上可分彩色记录的数字数据在光敏介质22上创建每个像素。如果是用于黑白光敏介质22的黑白图像，则只有一个单色图像平面，所以只需要一个数据文件记录。对于传统的彩色图像，在光敏介质22上通常有三个数据文件彩色记录和三个对应的图像平面。每个彩色记录定义了彩色平面的像素密度。密度可以根据要使用的光敏介质22的类型用例如Status M，Status A或打印密度等测量标准进行测量。像素中每种颜色的密度可以用具有某种程度分辨率的数值来表示，称为彩色位深度。通常所述分辨率可以用n位的数字数值来表示。一个8位数值，其位深度为8，可以表示256个可区分的密度等级中任何一种密度；一个10位数值可以表示1024个可区分的密度等级。例如，单色医学图像的典型位深度是12位，而彩色照相图像的位深度是24位(每个彩色平面8位)。
控制逻辑处理器12通常包含或控制帧存储器，所述帧存储器用作存储帧的各个可分彩色记录的缓冲器。控制逻辑处理器12还可控制实现各种功能的图像处理实用程序，例如尺寸再现实用程序，用于再现数字图像的尺寸以便增大或减小介质上的物理孔径尺寸。另一称作孔径校正的过程也可用来校正在数字图像数据传送时可能发生的像素缺陷。孔径校正实用程序也可用来使图像清晰或模糊。彩色校正软件在控制逻辑处理器12的控制下可以执行对数字图像数据的彩色校正步骤。在将同一图像打印到不同的原料上或使用不同批次的光敏介质22时可能需要彩色校正。另外，彩色校正也可用来补偿光敏介质22的频谱灵敏度。在某些情况下，可以在控制逻辑处理器12的控制下处理图像数据，以便获得特殊的图像彩色混合效果。控制逻辑处理器12还可提供色阶校准能力，以校正影响成像的各种变化，例如用于光敏介质22的原料乳胶中的情况，光敏介质22的化学处理，以及在发光阵列和支持光学部件方面的变化等。数字图像数据可以代表平面场图像，例如经常用于图像分析目的的图像，在这种图像中所有像素以同一码值驱动。不作色阶校正而打印的平面场图像可具有比数字图像文件中定义的密度高或低的密度。利用有关上述打印变量的知识，在打印前色调校正也可以调节图像数据以获得预期的结果。这种能力有助于使光敏介质22上的图像满足数字图像数据的密度和彩色要求。
在成像路径中可能还需要文件转换。可以以许多不同标准格式之一(例如，TIFF，GIF，JPG，DPX，JPM)提供数字图像数据16。这些标准格式中大多数都具有携带关于文件结构和内容的信息的附加数据。这种信息可包括关于压缩、彩色位深和彩色数据顺序的信息，甚至包括二次抽样图像。所述附加信息与图像处理中早先的图像数据是分隔开的。这些格式之间许多可以相互转换。控制逻辑处理器12也可在从存储器接收数字图像数据帧时将文件转换成图像处理子系统所需的内部格式。
二维发光阵列51的成像区域是像素位置的复合，其中可以选择性地分组驱动像素，以便使所需格式和图像帧的高宽比匹配。像素位置的数量和间隔定义了器件本身的分辨率。单色OLED器件提供较高的分辨率，因为使用了所有的像素元件；来自单色记录的数字数据驱动所有像素。现有的全色OLED器件具有852×600全色像素分辨率或更高。每个全色像素由三个(一个红，一个绿，一个蓝)相邻的彩色像素分组构成；来自每个彩色记录的数字数据启动相应彩色的像素。
在高分辨率应用中非常重要的是像素位置在整个工作范围内对每种彩色频道都具有均匀的光输出。理想的是，在OLED阵列中的每个像素位置在整个有效动态范围内在任何给定的输入数据值时都提供同样的光输出，并在规定的容差之内。否则，令人不快的人工痕迹就会出现。当胶片投影到屏幕上时，在电影胶片负介质上仅0.002密度的相对变化观众就不能接受。这样小的胶片密度的变化可能是各像素位置的不大于0.5％的发射变化的结果。
为了补偿OLED像素元件之间很小的发射变化，控制逻辑处理器12可使用预定的校正因子，调节每个像素彩色元件的增益和偏置。可编程查阅表(LUT)提供一种简单方法来补偿像素和像素之间的变化。
要导出每个OLED阵列元件的校正因子，首先需要在光敏校正22上打印一个全孔径平面场图像，对任何阵列元件都不作校正补偿。平面场图像是一个数字图像，其中所有像素均以同一码值(最好在中常范围附近的码值)驱动。然后，例如用高分辨率扫描器或显微光密度计，在最大图像孔径尺寸和分辨率下，将介质上的平面场图像数字化，以便产生彩色平面上每个像素的密度数据。产生结果均匀度数据映像数字文件，可以根据该文件确定每个发光阵列元件的光输出电平的变化。将所述数据从对数空间(密度)转换成线性空间(亮度)，然后确定中等光输出电平。二维发光阵列50中每个像素的校正因子是对彩色帧中每个像素中点的百分数偏移。打印图像时，由驱动器/均匀度校准实用程序在控制逻辑处理器12的控制下将这些校正因子加到图像数据上。来自均匀度数据映像的校正因子如果直接加到数字图像文件上(此时数据处在对数空间(密度))可以用来校正图像。这就需要更多的处理时间和数字文件存储，或对原始数字图像文件作修改，这样做可能合乎需要，也可能不合乎需要。
驱动器/均匀度校准实用程序所使用的光输出电平校正值可以随每个二维发光阵列51中每个特定阵列元件而变化，或随特定彩色平面而变化。二维发光阵列51中每个元件的光输出电平受控于数字图像文件中的密度码值。所以，可能需要提供许多校正值，校正值的数量等于二维发光阵列51中的像素数、可分彩色平面数和每个像素的彩色位深度的乘积。这表示有大量的离散值存储在控制逻辑处理器12上并在通电时提供给驱动器/均匀度校准实用程序。但已有许多不同的手段使用这种类型的图像校正，在成像技术领域已众所周知。
像素控制的最佳方案既允许二维发光阵列51中每个像素元件的最大光强度输出的改变也允许像素发光时长的改变。光强度输出大小和所述时长的乘积称为介质曝光值。曝光值的对数确定了介质上图像的密度。在彩色成像中常用标准方程D＝logH来定义这种关系，其中D等于密度，H等于曝光，以勒克斯(米烛光)-秒表示。控制强度大小和时长限制了每个彩色平面的最大密度。这样，通过二维发光阵列51来控制每个彩色平面的每个像素的亮度。
为了将二维发光阵列51中各个LED元件的功率输出设定到特定数值，产生每个彩色频道的功率输出与输入码值关系的数据分布图，并将其存储在控制逻辑处理器12上。在曝光区36的光功率由暂时设置在图像平面上的光电传感器(未示出)检测。当系统地改变光电平时，光功率电平由光电传感器读出并由控制逻辑处理器12存储。在此过程中，每个彩色频道都设定到最大输出，输入码值一步一步改变，从0到最大，同时记录每一步的光功率。利用LUT或其它数据处理机制，由控制逻辑处理器12使用结果转移函数来任意设定每个彩色频道的最大曝光等级。
仍参考图1，在控制逻辑处理器12的程序控制下，将光敏介质22这样定位，使得光敏介质22的未曝光区域位于曝光区域36内。图像帧的每个记录在预定曝光时间内和功率输出电平下激发二维发光阵列51，在光敏介质22上创建潜像。一旦图像帧曝光完毕，光敏介质22的下一个未曝光区域变址到曝光区36中的适当位置，重复曝光过程。所述过程继续进行直到光敏介质22的曝光完成。
二维发光阵列51对来自控制逻辑处理器12的数字图像信号作出响应而被以电子学方法激活。然后，所创建的图像通过曝光形成到光敏介质22上。介质传送系统38以受控方式使光敏介质22变址通过曝光区36，以相对于二维发光阵列51的图像方位关系精确地确定光敏介质22的位置。介质传送系统38包括传统的马达、驱动器和张力调整机构等，在光处理技术领域已众所周知，所述介质传送系统38以可控方式将光敏介质22变址，从介质供应箱41，通过曝光区36，到介质接收箱42，以便处理。适合于提供高速精确介质传送系统38的示范装置在美国专利No.6037973中已公开。
可以将图1的装置推广，提供关于二维发光阵列51的许多不同的实施例，如以下图2-9所示和说明的。
单阵列打印参考图2和图3，利用OLED或类似的发光组件制造的单个二维发光阵列51可以用在打印装置10中作彩色或单色打印。参考图2，成像光学系统58引导来自二维发光阵列51已调制光，以便形成用于将光敏介质22(图2中未示出)曝光的曝光图像60。成像光学系统58可以是放大或缩小打印透镜。当二维发光阵列51被图像数据集驱动时，曝光图像60可以分别是二维发光阵列51所显示图像的放大的、1∶1的、或缩小的复制品。在二维发光阵列51提供彩色图像的情况下，曝光图像60也具有彩色内容。在二维发光阵列51提供单色图像的情况下，曝光图像60也是单色图像。于是，就有可能使适当类型的光敏介质22和二维发光阵列51相匹配，用于简单小型的单色或彩色打印装置。如果将彩色发光阵列51和单色介质一起使用，则只有光发射与介质响应相匹配的阵列元件被驱动，这样有效提供一种光的颜色可选择的打印装置，无需硬件改变。
对于许多类型的光敏薄膜，以及对于不同的成像应用，需要特定的尺寸格式。由于在二维发光阵列51和曝光图像60之间一对一的像素对应，可以对阵列像素元件的不同分组进行驱动，以提供具有所需打印格式的并具有特定高宽比的曝光图像60。这样，无需增加硬件的复杂程度就可实现多格式的打印。例如，如图10a所示，二维发光阵列51用来以“肖像”模式打印，此时利用图像数据驱动含有被激励的阵列元件组72(图10a中以阴影区代表)的像素，而不活性阵列元件组74(以无阴影区代表)则不被驱动。图10b显示发光阵列51用于以“风景”模式打印的类似情况。在有些情况下，二维发光阵列51可以具有足够数量的像素，允许同时形成多个图像。例如，参考图3，图中示出一种安排，其中驱动一个二维发光阵列51以形成2个或双曝光图像60，包括两个较小的并列图像。同理通过适当改变对二维发光阵列51的驱动方案，其它的多图像的打印安排也是可能的。
多阵列打印使用多个二维发光阵列51对于改进图像质量，增大可成像区尺寸以及增加像素密度都很有利。作为一个实例，图4显示使用一对二维发光阵列51a和51b就可同时写入两个曝光图像60a和60b。可以对两个发光阵列51a和51b使用分别的成像光学系统58a和58b，如图所示。或者，两个发光阵列51a和51b通过单个而较大的成像光学系统58(未示出)形成分别的曝光图像。在这两种情况下都可得到双曝光图像，如图3所示，具有较高的像素密度。
参考图5，图中示出用于增加图像面积又不损失打印分辨率的多个二维发光阵列51的配置。利用光束组合器101，例如分束立方体，将多个曝光图像60a和60b对接，从而将分立的图像缝合在一起，形成一个较大的复合图像。另一种方案是，可以用图4的配置来获得同样的“图像缝合”或贴砖效果；但使用光束组合器101就不需要用于每个二维发光阵列51的单独的成像光学系统58。参考图6，类似的二维发光阵列51a和51b用来增大作为复合图像的曝光图像60的像素密度。通过使二维发光阵列51a和51b形成的像素交织，可以在每一维上将复合打印图像的有效像素密度、继而打印分辨率加倍。
使用多个二维发光阵列50还有助于提高打印装置10的生产率。参考图7，三个二维发光阵列51a、51b、51c依次沿介质传送方向串联并置。在这种配置的情况下，二维发光阵列51a、51b、51c同时成像到光敏介质22上，在同一时间分别形成曝光图像60a、60b和60c。以这种方式一次打印三个曝光图像60a、60b和60c，将打印装置10的打印速率有效地增加了两倍。
发光阵列矩阵同样也可用来显著地提高生产率，例如在使用宽度很大的介质时。使用矩阵配置的实施例示于图8。发光阵列51a、51b、51c和51d的2×2矩阵，每个阵列都用图像数据驱动，同时将四个图像帧60a、60b、60c和60d分别打印到很宽的光敏介质22上。或者，可以在成像平面上使用光敏介质22的两个并列设置的较窄部分，图8中以虚线分开。在这种情况下，再回头参考图1，介质供应箱41可以适合于接受宽度相同或不同的两卷介质，并同时供应这两种介质。介质传送装置38和介质接收箱42也同样适合于与介质供应箱41协同动作，以便在光敏介质22上同时成像。图7和图8显示使用多个二维发光阵列以便同时打印多个曝光图像60的许多可能实施例中的两个。其它实施例也可将分束器和/或光束组合器与多个二维发光阵列51一起使用，以提高生产率。在使用多个二维发光阵列51的所有情况下，控制逻辑处理器12中的图像处理实用程序将处理过的图像数据以各单独的图像帧的形式投射到各发光阵列上。
混色打印在打印机10的另一实施例中，混色可以被用来提高固有的阵列分辨率并且补偿阵列元件的缺陷。用于二维发光阵列51的混色模式示于图11a-11d中。
在此应用中，混色的实现方法是将二维发光阵列51成像在一个位置上，再将二维发光阵列51重新定位在离开的距离等于阵列元件63的一小部分的位置上，再次成像。在执行所述操作时，创建多个图像并将它们重叠。通过将多个图像重叠，系统获得了冗余量，可以补偿阵列元件失效或退出。而且，通过在各位置之间插入和更新数据，打印装置10的有效分辨率得以提高。参考图11a到11d所示的混色方案实例，首先将二维发光阵列51定位在第一阵列元件位置61，然后将二维发光阵列51成像(图11a)。然后将二维发光阵列51移动到第二阵列元件位置62(图11b)，所述第二阵列元件位置是阵列元件的一半，即，从第一阵列元件位置61横向移动阵列元件的一半，即半个像素。然后将二维发光阵列51在第二阵列元件位置62成像。再次将二维发光阵列51在纵方向上从原先的第二阵列元件位置62位移半个调制器位置，这意味着从第一阵列元件位置61斜向位移到第三阵列元件位置64(图11d)。然后将二维发光阵列51成像，光敏介质22再次曝光。然后将二维发光阵列51从第三阵列元件位置64横向位移到第四阵列元件位置65(图11c)。然后光敏介质22在此位置曝光。利用这种模式，写入的数据量可有效地增加到四倍。这可用来提高图像分辨率和提供进一步锐化图像的手段。
参考图9，图中示出一种混色配置，其中一个或多个致动器26在至少一个方向上移动二维发光阵列51几分之一像素的距离，以获得如图11a到11d所示的混色效果。致动器26可以例如是压电致动器或其它机械致动器。在图2到图8的任何写入结构中使用致动器26来移动一个或一个以上二维发光阵列51，也可同样获得混色效果。
如上所述，一个实施例使用OLED器件，即包括有小分子和基于聚合物(PLED)器件的分组。其它类型的二维发光阵列51也可以使用，包括例如基于无机发光二极管的器件。利用成像技术领域的已知技术，许多成像光学系统58的结构都是可能的。既可形成单色曝光图像60又可形成彩色曝光图像60。
光敏介质22可以是胶片、纸张或其它图像接收介质。可以在打印时直接形成在其上形成的潜像，或者可以利用传统的化学浴显影、利用热能或利用其它方法产生在其上形成的潜像。
所以，本发明提供的是一种打印装置10，它利用一个或一个以上二维发光阵列51，将图像从数字图像源以适当的格式打印到光敏介质22上。
权利要求
1.一种用于根据数字数据将图像打印到光敏介质上的装置，所述装置包括(a)控制逻辑处理器，用于接收图像数据输入流并提供二维图像的图像像素数据；(b)发光阵列，用于按照所述图像像素数据形成二维曝光图像，所述发光阵列包括排列成多行和多列的发光元件，其中每个所述发光元件对应于所述图像像素数据中的像素，每个所述发光元件的亮度根据每个所述像素的数字数据值而改变；以及(c)成像光学系统，用于将所述二维曝光图像投射到所述光敏介质上。
2.如权利要求1所述的用于根据数字数据打印图像的装置，其特征在于还包括传感器，所述传感器与所述控制逻辑处理器通信，用于检测所述光敏介质的尺寸。
3.如权利要求2所述的用于根据数字数据打印图像的装置，其特征在于所述传感器检测电磁信号。
4.如权利要求2所述的用于根据数字数据打印图像的装置，其特征在于所述传感器检测光编码。
5.如权利要求2所述的用于根据数字数据打印图像的装置，其特征在于所述传感器检测磁编码。
6.如权利要求1所述的用于根据数字数据打印图像的装置，其特征在于所述发光阵列包括有机发光二极管。
7.如权利要求1所述的用于根据数字数据打印图像的装置，其特征在于所述发光阵列包括无机发光二极管。
8.如权利要求1所述的用于根据数字数据打印图像的装置，其特征在于所述曝光图像包括多个曝光到所述光敏介质上的单独图像。
9.如权利要求1所述的用于根据数字数据打印图像的装置，其特征在于所述光敏介质是胶片。
10.如权利要求1所述的用于根据数字数据打印图像的装置，其特征在于所述光敏介质包括纸张。
全文摘要
利用一个或一个以上二维发光阵列(51)，例如OLED阵列，将图像从数字图像源打印到光敏介质(22)上的装置和方法。每个图像像素具有相应的发光元件，所述发光元件被赋于基于对应于所述像素的数据的可变亮度。成像光学系统(58)将光从每个发光元件投射到光敏介质(22)上，使得可以利用一次曝光形成单色或多色图像。
文档编号B41J2/455GK1530235SQ2004100399
公开日2004年9月22日 申请日期2004年3月10日 优先权日2003年3月10日
发明者V·C·王, R·V·雷斯奇, R·布雷斯拉斯基, V·G·阿布延卡, R·S·琼斯, D·R·威廉斯, R·B·贝勒, B·纳拉延, , V C 王, 姿估 够, 威廉斯, 琼斯, 贝勒, 阿布延卡, 雷斯奇 申请人:伊斯曼柯达公司