[发明专利]使用空间光调制器的灰度印刷

说明书

本申请与下列申请同时提出：

“空间光调制器的组合调制方法”，序列号________；TI-17335；

“数字微镜印刷机的照相制版方法和结构”，序列号_______；TI-17632。

本发明涉及使用空间光调制器(SLM)的印刷机，尤其涉及使用空间光调制器的灰度印刷。

用空间光调制器实现灰度印刷存在几个难点。使用双态空间光调制器时，其元件仅能开或关。在印刷系统中，这意味着感光介质或者从元件接收到光，或者没有。如果没有接收到光，鼓不能取得上色剂，印页上的该点保持空白。如果感光介质接收到光，鼓取得上色剂，印页上的该点变黑。在大多数双态空间光调制器中，无法对感光介质作模拟式曝光以取得少量的上色剂。

在使用激光源时激光印刷系统能通过对光作模拟式调制来实现灰度梯度。然而，作这种模拟式调制的激光系统的速度不足以实现最小灰度级。激光扫描系统通过使激光束沿光栅行逐个扫描像素进行印刷。例如，用户要在8.5″×11″的纸上以600点/英寸(dpi)，每分钟40页的速率印刷。每页有11″×600dpi即6600行。每分钟40页相当于每秒4400行，每行有8.5×600，即5100个像素。这就要求每秒22.44×10⁶个像素，每个像素占44.6毫微秒。在这样短的像素时间内激光模拟式调制无法给出足够的灰度梯度曝光量。有些SLM(空间光调制器)有这种能力。

在此揭示的本发明提供一种使用空间光调制器来实现灰度印刷的方法。本发明的一个实施例是，在双态空间光调制器的一行上使用对称脉宽调制并用其它行进行行组合(row integration)。

本发明的优点是，以高分辨率实现多级灰度梯度。其深一层的优点在于脉宽调制能在移动感光介质的行时间内快速进行。第二个深一层优点是对装置进行数据装载的速率保持在易控制的速率上。第三个深一层的优点是提供了一种补偿阵列中缺陷的方法。

为了更全面地了解本发明及其深一层的优点，现参照附图作如下详细说明：

图1示出了双态空间光调制器正面上带有行组合和已校正行组合区域的一行脉宽调制的方块图。

图2a-e图示了在元件行内，装置正面上的数据的移动。

图3示出了数据装载和复位序列的时间图。

图4示出曝光时间的柱状图。

图5a-c示出了双态脉宽调制的曝光曲线图。

图6a-b示出了对称脉宽调制器的曝光曲线图。

脉宽调制(PWM)一般存在于图像印刷中用于实现灰度和彩色梯度。通常，PWM(脉宽调制)需对有效数据位加权，并用对应于其加权值的时间长度来表示那些位。例如，在4位系统中，系统用总帧时间的1/2表示最高有效位(MSB)，一般在16毫秒左右。次有效位为1/4总帧时间，再次位为1/8总帧时间，最次有效位为1/16总帧时间。显示系统靠观者的眼睛把这些脉冲组合成灰色或彩色梯度。如将作进一步讨论的一样，印刷系统并不限于整数级的脉宽调制。虽然在脉宽调制中不可能获得“分数的”灰度级，但对于灰度级为最小有效行组合时间的分数的印刷系统有可能获得“分数”灰度级。

在印刷中，用线时间取代帧时间。线时间是扫过感光介质上的空间光调制器的一行长度所用的时间量。这时间一般非常短，因此只能用较少的时间去对装置进行装载。装置通常在下一组数据装入到装置中和准备复位信号时显示一组数据。

在有些空间光调制器中，例如在数字微镜装置(DMD)(也称为应变镜装置)中，复位脉冲使镜面阵列中的各元件能对其定址电路中的新数据起反应，调整元件以反射新数据。例如，假设元件处于“通”(ON)位置。当它显示该数据时，“关”(OFF)数据装入到定址电路内。如果有复位脉冲，该元件将记录新数据，翻转成“关”。当然，在“通”数据后可以跟“通”数据，在“关”数据后可以跟“关”数据，在这些情况下，该元件不改变状态就能反射新数据。这种复位方法通常需要在复位之前装载整个装置，需要较高的数据速率。

由于时间的限制、光转换的低效率以及在这受限制的时间内要装载所需的高数据速率的原故，因此，用脉宽调制印刷难以实现较大量的灰度级。

然而，使用有独立元件的空间光调器的优点之一是可以把一些元件线放置一边(即不管这些无件线)或者指定一些元件线以实现某些不同的功能。在本发明的一个实施例中，对多行空间光调制器中的一行进行脉宽调制(PWM)。因此，仅仅一行数据需要快速更新，在其它行上的数据可锁住，并在该行的复位周期期间保持住。