CN1710493A

CN1710493A - 曝光装置，利用曝光装置的打印装置及其调整方法

Info

Publication number: CN1710493A
Application number: CNA2005100795705A
Authority: CN
Inventors: P·A·C·格罗内恩; H·G·M·拉马克斯; C·范阿奎伊
Original assignee: Oce Technologies BV
Current assignee: Canon Production Printing Netherlands BV
Priority date: 2004-06-18
Filing date: 2005-06-17
Publication date: 2005-12-21
Anticipated expiration: 2025-06-17
Also published as: CN100565370C; US20050280695A1; JP2006021533A; US7791629B2

Abstract

用于非击打式打印机的曝光装置包括：用于形成图像的多个发光元件；用于把能量输出电平逐一地加到所述各发光元件上的驱动器装置；用于聚焦由所述发光元件发射的光的透镜装置；用于存储包含用于设定所述能量输出电平的设定值的列表的存储装置。所述列表包括多个设定值系列，每个所述系列能够把至少一个设定值赋予每个所述发光元件，可以随曝光装置条件而变地选择每个所述系列。本发明还涉及非击打式打印机的调整方法。所述方法包括根据对接收介质上打印图像的光密度的分析来选择最适合的设定值系列的步骤。

Description

曝光装置，利用曝光装置的打印装置及其调整方法

技术领域

本发明涉及采用曝光装置的非击打式打印机，例如具有多个记录元件的打印头，记录元件发出用于在光敏记录构件上，例如在有机光电导(OPC)带上记录潜像的光。这种打印机可以是利用具有诸如发光二极管(LED)等记录源阵列的曝光装置的类型。透镜装置，例如杆状透镜阵列(有市售，商标名为SELFOC)，可以用来将LED发出的光聚焦到光敏记录构件上。上述类型的打印机还包括显影装置，用于将光敏构件上形成的潜像显影成为可视色粉图像。这种打印机还包括转移装置，用于将色粉图像从光敏记录构件上转移到图像接收介质如纸张上。

背景技术

在上述这种类型的打印机中，LED安装在固体衬底上，通常在光敏记录构件的宽度上排列成行。LED可以集成到LED芯片上，每个芯片包含例如一组128个集成LED。许多LED芯片可以安装在一个模块板上，若干模块板安装成打印杆，打印杆上LED以恒定的间距配置。

能量输出电平由关联的驱动器加到LED上，以便在光敏接收构件上产生光点，产生由图像元素(像素)构成的图像。通过在恒定的时段提供多种输出功率电平或者通过在与像素灰度值成正比的时段提供恒定的输出功率电平来获得具有多个能量电平的光点。在所谓二进制打印机中，LED上只能加两种可能的能量电平，一种电平产生光点，另一种电平为零能量电平。如果使用充电区显影处理，那么，投影到光敏构件上的光强大于所谓打印阈值强度的光点会使光敏材料局部放电，因而局部没有着色剂显影(无像素)。如果使用充电区域显影且LED未被驱动(零能量电平)，则光敏构件保持局部充电，着色剂被局部转移，产生像素。

必须将利用这种包含LED曝光装置的打印机所获得图像中的光密度不均匀性减至最小。打印图像的光密度均匀性与LED激活时光敏构件上曝光强度分布的特性有关。让我们将曝光强度分布的均匀度定义为：当按照常规方案驱动LED时，例如交替地驱动一行中成对LED时，在打印阈值强度条件下所考虑的分布的均匀度。光敏构件上曝光强度分布的一个重要属性就是其均匀度，因为它直接关系到打印图像的均匀性。为了减小打印图像光密度的不均匀性，曝光强度分布的均匀度应很高。例如，低均匀度的曝光强度分布会因以下原因引起：由生产过程或材料引起的LED的各不相同的光强；LED的光输出量的温度依赖性；以及在打印宽度上透镜装置(例如Sekfoc透镜阵列)各不相同的透明度。低均匀度的曝光强度分布的另一来源是杆状透镜阵列的局部缺陷，例如异常的杆状透镜光纤或未对准的杆状透镜光纤。低均匀度的曝光强度分布还可以由LED、或LED芯片、或芯片模块板的高度差引起。

在下述书中公开了一种具有用于将由LED发射的各光强对准到相等的强度级的集成对准系统的曝光装置：书名为”The World ofPrinters”，由Oce Printing Systems GmbH出版，G.Goldmann编辑，2001年5月，书号ISBN3-00-001019-X。在所述书第五章第13页，说明了如何对准光强分布以确保LED打印杆上所有LED都具有相等的光强。各个LED的各种不同的光强利用安装在电动导块上并在打印宽度两端之间移动的光电传感器来测量。从光强的测量值推导出对准备由驱动器施加的电流值的校正系数并将其存储在存储器中。

发明内容

本发明有关一种曝光装置，它包括：用于形成图像的多个发光元件；用于向各发光元件逐一地施加能量输出电平的驱动器装置；用于聚焦发光元件所发射的光的透镜装置；用于存储包含用于设定所述能量输出电平的设定值的列表的存储装置。

这种曝光装置从EP 629 974已知，可以用在非击打式打印装置中。例如，以多个对照表的形式存储校正系数。所述校正系数可以用来获得设定值列表，用以设定准备加到每个发光元件上的能量输出电平，供打印具有某分级的像素。校正系数的目的在于校正所产生图像上不希望有的光密度不均匀性。但是，由于制造公差所造成的曝光装置尺寸的差异，为设定发光元件的能量输出电平而获得设定值的校正仅对于机械和光学规范均较精密的曝光装置起作用，就是说，很大一部分曝光装置仍然不能被接受。

本发明寻求提供一种用于非击打式打印装置中的曝光装置，它确保形成的打印图像具有降低的打印光密度不均匀性，甚至对于机械和光学规范不太精密的曝光装置也是如此。

按照本发明，此目的是用上述类型的曝光装置实现的，其中所述列表由多个设定值系列组成。每个所述系列能够将至少一个设定值赋予每个发光元件，可以随曝光装置条件而变地选择每个所述系列。可以在打印装置的实现方案中使用这样大量的曝光装置，因为通过根据曝光装置的条件，选择适当系列的数值来设定加到发光元件上的能量输出电平，就可获得降低的打印光密度不均匀性。

在按照本发明曝光装置的优选实施例中，每个所述系列的设定值都是从相对于固定参考平面所定义的曝光装置的位置上发光元件发射的能量的测量结果得到的，一个不同的位置对应于每一个所述系列。这样，根据曝光装置相对于固定参考平面的位置，就可以选择一个系列设定值，以获得降低的打印光密度不均匀性。曝光装置会因制造公差而呈现特性上的差异。其机械和光学规范不太精密并且其LED是用单一系列设定值驱动的先有技术曝光装置，常会产生光密度不均匀的打印图像，根据曝光装置相对于光敏记录构件的光接收表面的安装位置，这种不均匀性或多或少可以看见。由于曝光装置在打印装置中的安装位置相对于理想位置总会有微小的偏差，机械和光学规范不太精密的先有技术的曝光装置就被认为不合格，最终这种装置的产量就很低。用本发明的曝光装置，打印的图像基本上没有光密度不均匀性，因为可以根据曝光装置的安装位置选择最适当系列的设定值。所以，产量就比先有技术的曝光装置的产量大很多。

用于设定待加到发光元件上的能量输出电平的数值可以是准备由驱动器加到各个发光元件上的电流值。可以容易地利用可调电流源来设定电流值。

在一个实施例中，在相对于固定参考平面定义的曝光装置的位置上发光元件所发射的能量的测量结果就是由发光元件发射的光强的分布测量结果。这样，可以在曝光装置的给定位置上可靠地测定发光元件所发射的能量。于是就可获得具有高均匀度的曝光强度分布。

在按照本发明曝光装置的另一实施例中，在相对于固定参考平面所定义的曝光装置的位置上对发光元件所发射能量的测量结果基于对图像接收介质上由像素组成的打印区域所进行的分析，所述分析在像素位置的光密度和加到发光元件上的能量输出电平之间建立起了一种关系。这种测量很容易进行并得出可靠的结果。

用于聚焦发光元件所发射的光的透镜装置最好是杆状透镜阵列的形式。

此外，用于存储设定值列表的存储装置可以是非易失性存储器的形式。

本发明还涉及包括曝光装置的打印装置，更具体地说，涉及以下这种类型的打印装置，即，它包括：用于记录由曝光装置的发光元件所形成的潜像的光敏记录构件；用于将所述潜像显影成为色粉图像的显影装置；以及用于将所述色粉图像转移到图像接收介质上的转移装置。在配备有本发明曝光装置的打印装置中，打印图像中光密度不均匀性的发生显著减少。

本发明还涉及用于调整非击打式打印装置的方法。当曝光装置第一次安装在打印装置中时需要对非击打式打印装置进行调整。在其它情况下也需要调整，例如在更换光敏记录元件之后。在这种更换之后，打印图像中有时会出现光密度不均匀性。例如，打印区域上条带很明显，这种条带可能是因在打印宽度上光敏构件所接收的曝光强度分布不均匀所造成的。

非击打式打印装置的调整方法从US4,998,118已知，其中，在有多个光发射体的曝光装置的寿命期间进行校正测量。从US4,998,118已知的方法包括以下步骤：将来自发射器的用于产生记录的光成像在光敏薄膜上，同时将来自发射器的光成像在感光装置上，并且产生与所述感光装置所检测的光强或光量有关的信号；以及对这些信号作出响应而调整用于激励发射器的电流电平和曝光周期的持续时间。所述已知方法的缺点是同时将光成像到感光装置上的步骤要求使用像CCD传感器这样的感光装置。这种装置很昂贵，而且，非击打式打印装置的已知调整方法很费时。

本发明提供一种用于调整非击打式打印装置的方法，用所述方法这些问题都可减轻。在包括本发明曝光装置的打印装置中，非击打式打印装置的调整方法包括以下步骤：根据对接收介质上打印图像光密度的分析来选择最适当的设定值系列。这样，就能够以更有效的方式进行对打印装置的调整。具体地说，在更换曝光装置或光敏接收构件之后，曝光装置和光敏构件表面之间的距离和更换之前相比会有少许改变。不用试图去非常精确地调整曝光装置和光敏构件之间的距离(这既费时又要求使用高精密度的机械工具)，而是可以根据打印在接收介质上例如纸张上的图像的视觉平面形状在列表中选择设定值系列。

附图说明

图1图解说明利用LED线性阵列的打印机。

图2图解说明利用LED线性阵列的打印机中所用的杆状透镜阵列。

图3图解说明利用LED线性阵列和杆状透镜阵列的曝光装置。

图4A图解说明在光敏记录构件的表面上一行LED所形成的光强分布。

图4B图解说明相应的打印光密度。

图5A、5B、5C、5D和5E图解说明为调整打印装置而打印的图像。

具体实施方式

图1是打印机的图解说明，在所述打印机中，电子照相带11按箭头14方向经过三个滚筒12、13和20。具备氧化锌层或有机光敏层的这种带利用充电单元1按已知方式充电，然后由曝光装置19进行映像式曝光。没有接收光照的带11上的地方利用显影装置2用色粉显影。得到的粉末图像按已知方式转移到加热的硅橡胶带3上。一张接收材料从纸盘6出来在滚筒4和5之间通过，粉末图像从硅橡胶带3转移到接收纸上并在其上熔合。得到的印刷品存放在收集盘7中。曝光装置19包括杆状透镜阵列17和支座15，一行LED 16垂直于带11的前进方向而延伸并安装在带11上方。成像玻璃纤维阵列(杆状透镜阵列)17安装在LED 16和带11之间，将LED发射的每个光点以1∶1的成像比例成像到电子照相带11(点18)上。图像信号通过线23馈入到激励装置22。脉冲盘设置在滚筒13的轴上并发送与带11的位移成正比的信号。所述信号被馈送到同步装置21，在其中产生同步信号。对同步信号作出响应而将图像信号馈送到曝光装置19，使得电子照相带11按照映像方式逐线曝光，于是在带11上形成一行图像点。

图2是杆状透镜阵列17，例如Selfoc透镜阵列的图解说明，所述杆状透镜阵列17用于如图3所示的曝光装置19中，用于将LED发射的光成像在电子照相带上。例如以二线配置的方式将各梯度折射率光纤26捆绑成阵列。可用粘结剂结构要素28，例如不透明硅树脂，来填补各光纤26之间的隙缝，使它们固定在一起。为增强所述结构，光纤阵列可以用两个侧板30夹紧，图中仅示出一块板。

图3是用于图1所示打印机中的曝光装置19的图解说明，所述曝光装置包括基底15和杆状透镜阵列17，多个包含LED16和LED驱动器24的LED芯片设置在基底15上。LED芯片可以包含大量的LED，例如128个或192个。曝光装置可以有40到60个LED芯片，LED规则地设置在这些芯片上。以这样的方式将LED芯片设置在基底15上，即，形成一行具有恒定LED间距的可逐一操作的光源，对于线分辨率为600dpi的曝光装置来说，LED间距例如为42.3μm。曝光装置中的LED总数为N，各LED的编号从1到N。每个驱动器24用可调电流使相关联的LED工作，可调电流经导线27馈送。驱动器可以设置成两行，如图3所示，一行驱动器使偶数LED工作，另一行驱动器使奇数LED工作。电流值对每个LED都可调。配备有非易失性存储器25，用以存储驱动每个LED的电流设定值列表。杆状透镜阵列17用来将LED 16发射的光聚焦到光敏记录构件11上。曝光装置19安装在打印装置中的某个位置。曝光装置19和光敏记录构件11表面之间的距离D示于图3。在本文中，D是从装有LED芯片的基底表面到光投射到其上的光敏构件表面的最短距离。以映像方式将光电导体11逐线曝光，于是在带上形成一行图像点18。

通常，具有许多LED和杆状透镜阵列的曝光装置会呈现局部干扰，这主要是由制造公差引起的。由于这种局部干扰，所产生的曝光强度分布就有低的均匀度，这是打印光密度不均匀性的源头。均匀度低的曝光强度分布实例示于图4A，所述图代表了在垂直于光敏带的输送方向上许多LED的光强分布。在所述实例中，成对的LED交替被驱动：LED1和2被驱动，LED3和4不被驱动，LED5和6被驱动，依此类推。在光电导体表面上接收的每个被驱动的LED的单独的光强分布用细黑线表示。编号1的LED的光强分布用细黑线50表示，而编号17的LED的光强分布用细黑线52表示。在光敏构件表面上接收的总光强分布用粗黑线54表示。在总光强大于打印阈值强度56的地方，光敏记录构件局部放电，没有着色剂转移，所以打印的光密度为零。另一方面，如果总光强小于打印阈值强度56，光敏记录构件保持局部充电，在这些地方着色剂显影，打印的光密度为1。由于在所示实例中，成对LED交替被驱动，所以总光强应是很理想规则的。有些光强分布接近于理想的预期形状，例如光强分布50，而其它一些分布受到干扰，例如分布52。由于各个分布的这种不均匀性，在阈值强度处分布宽度W1、W2、W3和W4彼此不等，即，曝光强度分布具有低均匀度。宽度W1、W2、W3和W4对应于光电导体上未被照明的局部区域。未曝光区域的宽度不均匀性在图4B所示的相应的打印光强分布58上可以看出。相应的打印点的宽度W1、W2、W3和W4互不相等，而理想的是它们应如所示实例。这种现象称为打印光密度的不均匀性。

打印光密度的不均匀性会产生条带现象，在光电导体带11的输送方向上在图像的一些打印区域中可以观察到这种条带。发生有条带现象的打印图像实例示于图5A。用曝光装置的整个打印宽度获得的打印图像40包括以灰度级达35％打印的第一子区42、灰度级达50％的第二子区44和灰度级达65％最大覆盖的第三子区46。在所谓的二进制打印机中，所需的灰度级是通过按照适当的颤动矩阵打印而获得的。箭头48表示光敏带的输送方向。条带现象用不希望有的白色区域60、62和64表示。

可以通过逐一地调整每个LED的电流设定值来校正曝光强度分布的不均匀性。如图3所示，曝光装置配备有非易失性存储器25，用以存储使每个LED工作的电流设定值列表。所述列表由使LED工作的多个电流值系列组成，例如5个系列，以代码S1、S2、S3、S4和S5标识。每个系列能够将电流设定值赋予N个LED中的每一个LED。在所谓二进制打印机中，施加电流值以便使LED进入受激状态，以便在光敏记录构件上形成光点。系列S1包括电流设定值1_1，1，1_1，2，...，1_1，N，第一个下标指系列标号，第二个下标标识施加电流设定值的LED编号。系列S2包括电流设定值1_2，1，1_2，2，...，1_2，N，依此类推，直到系列S5包括电流设定值1_5，1，1_5，2，...，1_5，N。例如可以通过操作员转动选择按钮或使用专用软件来选择5个系列中的每一个。选中一个系列后，所述系列的电流值就由驱动器加到LED上使其工作，于是就可在如图1所示的配备有本发明的曝光装置的打印装置上打印图像。

由于曝光装置在打印装置中安装位置的机械公差的缘故，没有精确地规定曝光装置和记录光敏构件表面之间的距离D。所述距离例如可在(F-50)和(F+50)μm之间，F为理想距离。系列S1、S2、S3、S4、S5中每个系列包括这样的电流设定值，使得在D处于预定范围内时使条带消失。为使条带消失而选择的系列取决于曝光装置到光敏记录构件的表面的距离。当D在(F-50)和(F-30)μm之间并选择了系列S1，所得图像中光密度的不均匀性大大减少，且基本上没有相关的条带效应。同理，当D在(F-30)和(F-10)μm之间并选择了系列S2时，打印光密度的不均匀性大大减少。当选择S3且D在(F-10)和(F+10)μm之间，或选择S4且D在(F+10)和(F+30)μm之间，或选择S5且D在(F+30)和(F+50)μm之间，都可观察到相同的效果。

系列S1、S2、S3、S4、S5中的电流值可以从在曝光装置上进行的光强分布测量中获得，如下述。已知可以逐一地调整N个驱动器向每个LED提供的电流设定值，以便获得曝光装置发射光的均匀光强分布。电流设定值的均匀度调整可以在打印装置外进行，例如在将曝光装置安装到打印机中之前进行。已调整的电流设定值基于发光元件所发射的光强的分布测量结果。可以用距LED发射表面一定距离的CCD传感器等光敏传感器在曝光装置的打印宽度上测量由曝光装置发射的光的光强分布。对各个电流值进行调整，直到在所述距离处获得具有高均匀度的曝光强度分布并将其存储在非易失性存储器25等存储装置中。为了获得系列S1、S2、S3、S4、S5中的每个系列，测量时，光敏传感器的测量表面距LED的发射表面的距离分别为：(F-40)μm、(F-20)μm、F、(F+20)μm和(F+40)μm。

也可以从基于对图像接收介质上由像素组成的打印区域所做的分析来获得系列S1、S2、S3、S4、S5中的电流值，所述分析在像素位置上的光密度和加到发光元件上的能量输出电平之间建立了一种关系。这种测量可以在参考打印装置上进行，参考打印装置应是所述曝光装置能适配的相同类型的打印装置。这种测量包括将图像打印到纸张上并沿图5A所示的线A，B，和C分析打印图像的光密度分布，所述线与光敏记录构件的传送方向48垂直。这种分析可以利用能够沿线条显示打印图像的光密度分布的光敏传感器进行。通过调整加到LED上的电流值，就可在打印图像中获得具有均匀光密度的区域并使条带消失。

在多电平分级打印机中，通过在恒定时段内提供多电平输出功率就可获得具有多个能量电平的光点。在适合于这种打印装置的曝光装置中，列表中的每个系列包括可加到每个LED上的许多电流值。例如，系列S1包括数值1_1，1，1，1_1，1，2，...，1_1，1，G，1_1，2，1，1_1，2，2，...，1_1，2，G，...，1_1，N，1，1_1，N，2，...，1_1，N，G。第一个下标指系列，第二个下标表示施加电流的LED编号，最后的下标表示获得的灰度级，从1到G。每个系列都是在距LED的发射表面的预定距离处通过光密度测量获得的，其方式类似于上述适用于二进制打印机的曝光装置。以这样的方式调整电流值，即，在选择的距离处(对于S1、S2、S3、S4和S5，分别为(F-40)μm、(F-20)μm、F、(F+20)μm和(F+40)μm)获得所需的光分布。

为了调整包括本发明曝光装置的非击打式打印装置，根据对接收介质上打印图像光密度的分析来选择最适合的设定值系列。图5A、5B、5C、5D，和5E代表当所选择的用于设定加到N个LED上的电流值的设定值系列分别为S1、S2、S3、S4和S5时在接收介质上打印的类似图像40。打印图像40包括具有不同灰度级的区域42、44和46。箭头48表示光敏带的输送方向，所述方向对于所有图像都是相同的。在图5A中，选中设定值系列S1，打印出图像40。在图5A所示的打印图像40上，可见三条不希望有的条带60、62和64。在图5B所示的打印图像40上(选择系列S2)，可见两条不希望有的条带66和68。在图5C所示的打印图像40上(选择系列S3)，只可见一条不希望有的条带70。在图5D所示的打印图像40上(选择系列S4)，没有见到不希望有的条带，在每个子区域中打印的光密度基本上是均匀的。在图5E所示的打印图像40上(选择系列S5)，可见一条不希望有的条带72。根据打印图像的视觉检测，为了获得没有条带的打印图像，看来系列S4是应选择的最适合系列。

根据D值的预期差异分布，也可以加上有校正值的系列，例如校正值在光敏构件的一侧对应于具有数值(F+30)μm的D，在另一侧对应于具有数值(F-30)μm的D。

Claims

1.一种曝光装置，它包括：用于形成图像的多个发光元件；用于将能量输出电平加到所述各发光元件上的驱动器装置；用于聚焦由所述发光元件发射的光的透镜装置；用于存储包含用于设定所述能量输出电平的设定值的列表的存储装置，其特征在于：所述列表包括多个系列设定值，每个所述系列能够把至少一个设定值赋予每个所述发光元件，可以随曝光装置条件而变地选择每个所述系列。

2.如权利要求1所述的曝光装置，其特征在于：每个所述设定值系列都是从在相对于固定参考平面所定义的所述曝光装置的位置上对由所述发光元件发射的能量进行的测量得到的，一个不同的位置对应于每一个所述系列。

3.如权利要求1或2所述的曝光装置，其特征在于：用于设定待加到所述各发光元件上的能量输出电平的所述值是准备由所述驱动器加到所述各个发光元件上的电流值。

4.如权利要求2或3所述的曝光装置，其特征在于：所述测量是对由所述各发光元件发射的光强的分布的测量。

5.如权利要求2所述的曝光装置，其特征在于：所述测量基于对图像接收介质上由像素组成的打印区域所进行的分析，所述分析在像素位置的所述光密度和加到发光元件上的所述能量输出电平之间建立起了一种关系。

6.如上述权利要求中任一项所述的曝光装置，其中，用于聚焦由所述发光元件发射的光的所述透镜装置是杆状透镜阵列的形式。

7.如上述权利要求中任一项所述的曝光装置，其中，用于存储所述设定值列表的所述存储装置是非易失性存储器的形式。

8.一种打印装置，它包括按照上述权利要求中任一项所述的曝光装置并且还包括用于随曝光装置条件而变地选择所述设定值系列之一的选择装置。

9.如权利要求8所述的曝光装置，它包括：用于记录由所述曝光装置的所述发光元件所形成的潜像的光敏记录构件；用于将所述潜像显影成为色粉图像的显影装置；以及用于将所述色粉图像转移到图像接收介质上的转移装置。

10.一种用于调整非击打式打印机的方法，所述打印装置包括按照上述权利要求中任一项所述的曝光装置，其特征在于所述方法包括以下步骤：

根据对接收介质上打印图像的所述光密度的分析，选择最适合的设定值系列。