KR100379731B1 - Slm이용프린터에서마이크로밴딩을최소화하는노광방법에의한프린팅방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 그레이 스케일에 대한 시간 지연 및 통합 프린팅의 개선된 방법에 관한 것이다. 비트 패턴으로 표시되는 그레이 스케일은 감광 기판 상에 시간 지연 및 통합 프린팅을 위해 제공된다. 패턴(12)은 최종 이미지의 마이크로밴드가 최소 또는 완전히 제거되도록 광원의 광 세기 사이클에 대해 회전되어, 공간 광 변조기(11)로 보내져서 프린팅 기판에 전사된다.

Description

SLM 이용 프린터에서 마이크로밴딩을 최소화하는 노광 방법에 의한 프린팅 방법 {Printing Method with Exposure Scheme for Minimizing Microbanding in SLM-based Printers}
본 발명은 프린팅에 관한 것으로, 특히 프린팅 공정에서 생겨나는 가공물들(artifacts)을 제거하는 것에 관련된 것이다.
전사(Electrophotographic; EP) 프린팅은 데스크 탑 프린팅(Desk Top Printing)에서 사진 현상에 이르기까지 매우 다양한 형태로 나타난다. EP 프린팅은 일반적으로 레이저 원(laser source) 및 스피닝 미러(spinning mirror)를 포함하고 있는데, 스피닝 미러는 상기 점 레이저 원을 감광면에 반사시킨다. 미러가 회전하면, 레이저는 여러 점들에서 라인별로 상기 면을 터치하여 면상에 상(image)을 형성한다. 상기 면은 상기 원(source)에 대하여 이동한다.
감광면은 광이 면을 터치하는 점에서 충전된다. 그런 다음, 그 전하는 기판에 전사될 수 있다. 인쇄 회로 기판 제작과 같은 경우에, 감광 면은 최종 기판 상의 층에 지나지 않고, 이 경우 면과 기판은 동일한 것이다. 기판(용지, 필름 또는 판)은 잠상을 시각적인 상으로 재현해내는 현상 시스템에 의해 이동된다. 프린터에 있어서, 토너는 용지에 상을 형성하며 용지 속에 용해되어 영구적인 상을 만들어낸다.
공간 광 변조기(spatial light modulators)를 스피닝 미러 대신에 사용할 수 있다. 이들 변조기는 일반적으로 각각의 요소들로 구성된 어레이(arrays)를 갖고 있는데, 각각은 최종의 상에서 픽셀을 나타내며, 온(on) 또는 오프(off) 요소가 빛을 감광면으로 전달한다. 시스템이 온 요소에 의해, 또는 오프 요소에 의해 빛을전달하는지 여부는 시스템의 설계 전에 결정된다. 공간 광 변조기는 시간 지연 및 통합(Time Delay and Integration, TDI) 프린팅을 용이하게 행할 수 있다는 점에서 레이저와 스피닝 미러 시스템보다 이점을 갖는다.
TDI 프린팅은 데이터 플로우를 감광면의 이동에 따라 어레이에 줄을 따라 코디네이팅(coordinating)하는 것을 수반한다. 예를 들어 장치가 페이지를 채우는데 필요한 다수의 열과 16개의 행을 갖는 어레이로 되어 있다고 가정하면, 제1의 노광 시퀀스(exposure sequence)에서 제1 라인은 감광면 상에 라인 A에 대한 데이터를 표시하게 된다. 제2 노광 시퀸스에서는 제2 라인이, 상기 면상의 라인 A가 면이 이동됨에 따라 이동되므로 라인 A에 대한 데이터를 갖는다. 이 공정은 장치의 모든 16개 라인들이 라인 A의 면을 노광할 기회를 가질 때까지 반복된다.
그레이 스케일(gray scale)을 통한 추가 제어를 위해, 광원을 다수의 다른 전력 레벨로 변조시키거나 혹은 다른 노광 페이즈들(phases)을 선택할 수 있다. 페이즈는 픽셀 이미지의 4 부분들을 만들기 위해 공간 광 변조기 픽셀에 대하여 포토리셉터(photoreceptor)를 이동시켜 각 픽셀 내에서 공간 변조를 허용함으로써 생성된다. 각 부분을 페이즈라 한다. 각 픽셀에 대한 전력 레벨 및 노광 라인수의 선택으로 그레이 스케일보다도 한층 정밀한 제어를 제공할 수 있는데, 이는 그레이 스케일에 대한 시간 통합(time integration)이나 TIG로 일컬어질 것이다. 발명의 명칭이 "DMD 프린터의 처리 및 아키택쳐(Process and Architecture for DMD Printer)"인 미합중국 특허 제5,461,411호 및 발명의 명칭이 "공간 광 변조기를 이용한 그레이 스케일 프린팅(Gray Scale Printing Using Spatial LightModulators)"인 미합중국 특허 제5,461,410호에 그 제어 방법이 개시되어 있다.
그레이 스케일(gray scale)을 달성하고자 하는 인쇄 시스템은 공간 광변조기를 여러 가지 방식으로 이용할 수 있다. 일반적으로, 어레이는 특정 크기로 정해져 있어서, 각 형태의 인쇄 응용에 상이한 장치가 필요하게 되었다. 600(dpi,dots-per-inch))에서 고감도의 매체를 사용하는 데스크탑 전기 사진(건식) 인쇄는 하나의 장치 또는 복수의 장치 중 하나의 구성을 필요로 하는 반면, 비교적 저감도의 매체를 이용하는 플레이트 옵셋 시스템의 컴퓨터는 그와 다른 구성을 필요로 한다. 이것은 단가를 높이고 생산성을 떨어지게 한다고 해석된다. 또, 상이한 시스템들의 요구가 충족되어야 한다.
플레이트 시스템의 컴퓨터는 시간 지연 및 통합(TDI, Time Delay and Integration)을 행할 수 있는 대형 어레이를 필요로 한다. 보드가 장치 아래에 있는 동안, 보드 상의 하나의 라인에 대한 화상 데이터는, 보드 상의 그 라인에 대한 화상 데이터를 유지하면서 장치의 각 라인을 통과한다. 이것은 감도가 그다지 높지 않은 감광성 매체에 고 에너지를 전송하게 한다. 이러한 응용에 이용되는 전형적인 어레이는 256개의 행으로 이루어져 있다. 이것은 인쇄에 대해 충분하며 256 그레이셰이드(gray shade)를 허용한다.
제la도 내지 제1c도는 플레이트 옵셋 인쇄용 컴퓨터의 시간 지연 및 통합(TDI) 방법의 종래 예를 도시한 것이다. 광선이 공간 광 변조기(102)에 입사한다. 행(104) 내에 도시된 하나의 셀이 활성화되고, 이 경우에 편향된 것으로서 도시된다. 이러한 변조기의 몇 가지 예로는 디지털 마이크로미러 디바이스(DigitalMicromirror Devices:DMD), 액정 디바이스(Liquid Crystal Devices : LCD), 및 자기 광학 변조기가 있다. 설명을 용이하게 하기 위해서, 변조기는, 제la도에 도시된 바와 같이 편향될 수 있는 개별 미러의 어레이를 포함하는 DMD로 가정한다.
편향된 소자(104)에 충돌한 광선은 렌즈를 통과하여 플레이트(110)의 스폿(spot)(112)으로 충돌한다. 이 플레이트는 화살표(108) 방향으로 이동하고 있다. 제1b도에 있어서, 행(106) 내의 소자는 편향되고 광은 렌즈를 통과해서 플레이트(110)상의 동일한 스폿(112)에 충돌한다. 제la도와 제1b도에 도시한 행(104)에서 행(106)으로의 데이터 이동은 처리 중에 플레이트(110)의 이동과 일치하므로, 이때 제la도의 행(104) 상의 동일 데이터는 제1b도의 행(106) 상에 있다.
제1c도는 다른 처리 단계를 도시한 것이다. 이때, 제1b도에서 행(106)에 있었던 데이터가 제1c도에서는 행(114)에 있다. 편향된 소자는 광을 렌즈로 통과시키고 플레이트(110) 상의 스폿(112)에 다시 충돌시킨다. 이것은, 플레이트가 변조기를 지나칠 때 또는 변조기가 플레이트를 지나칠 때, 플레이트 상의 동일 스폿을 다수회 노출시킬 수 있게 한다.
제2a도 내지 제2c도는 단순 시간 지연 및 통합(TDI) 보다 더 많은 수의 그레이 셰이드를 얻는 방법을 도시한 것이다. 이 인쇄 공정은 화살표(208)의 방향으로 진행한다. 공간 광 변조기 면은, 제la도 내지 제1c도의 변조기 행(104) 다음의 수직 연부로부터 관찰된다.
제2a도에는 사이클의 개시 직전의 변조기가 도시되어 있다. 처리 방향에서 처음으로 만나는 제1행(204)은 인쇄 화상의Row 0의 최상위 비트(MSB)에 대한 데이터를 디스플레이 한다. 제2b도에 있어서, 변조기의 행(204)은 동일 행에 LSB를 디스플레이 한다. 이 때, 제2c도에서, 데이터 라인 0은 변조기의 다음 행으로 이동한다.
이제, Row 0에 대한 MSB는 변조기행(206) 상에 있고, Row 1에 대한 MSB는 변조기 행(204) 상에 있다. 이러한 처리는 장치가 계속한다. 이러한 경우에, 제la도 내지 제1c도에 도시한 바와 같이 광학적 전환은 전혀 발생하지 않음에 유의한다.
제3도는, 시간 경과 후 변조기(302)의 한 부분의 예를 도시한 것이다. 이 프로세스는 계속해서 화살표(308) 방향으로 진행한다. 변조기 행(306)은 Row 63의 MSB에 대한 데이터를 변조하고 있으며, 변조기 행(304)은 Row 64의 MSB를 디스플레이 한다. 변조기의 128행의 나머지는 드럼상에 Row 1-64의 데이터를 디스플레이 하는 저부의 64개 행을 갖는다.
TIG 방법은 그레이 스케일의 각 레벨에 대하여 노광 비트 패턴을 특정화한 룩업 테이블(look-up table)을 수반한다. 설명을 간단히 하기 위해, 시스템에서는 페이즈 변조는 없고 단지 광 세기(light intensity) 변조만 있다고 가정한다. 이 설명은 이 두개가 존재하는 경우에 대해서도 용이하게 일반화된다. 반복 세기 패턴이 r행의 길이이고, 변조기 상에는 r의 배수로 지정된 수 n개의 행들이 있다고 가정한다. 룩업 테이블은 마치 모든 픽셀이 변조기의 제1 행상에 있는 것처럼 픽셀을 노광시키도록 노광 패턴을 특정화한다. 변조기의 제1 행 이외의 다른 행들에 대한 모든 데이터 라인들에 대하여, 패턴은 1 mod n만큼 좌측으로 회전되어야 하며, 노광 패턴들이 올바른 광 세기로 정렬하도록 해주어야 한다.
그러나, 이 방법은 n라인마다 밴드(bands)를 초래한다. 이 방법에서 픽셀에 대한 노광들은 상대적으로 시간에 걸쳐 확산된다. 확산은 각 픽셀 위치마다 다르지만 상대적인 확산은 n 라인들마다 동일하다. 변조기상에 로딩되는 데이터가 드럼의 이동과 완전히 동기화되지 않는 경우, 밴드들은 특히 일정한 그레이 스케일이 있는 영역에서 n라인마다 나타난다. 따라서 인공물들의 생성을 최소화하는 TIG를 구현할 수 있는 방법이 필요하다.
본 발명은 시간 지연 및 통합 프린팅의 개선된 방법에 관한 것이다. 본 발명의 목적은 마이크로밴딩의 효과를 최소화하기 위한 것이다. 일반적인 TIG 방법에서 데이터는 시간 지연을 수용하도록 주어진 픽셀에 대한 전체 패턴에 대하여 회전된다. 데이터를 광 세기 사이클에 대하여 회전시키면, 노광 패턴이 아닌 광 세기 패턴의 길이로 마이크로밴딩 주기를 감소시킴으로써 마이크로밴드의 가시성(visibility)을 감소시킬 수 있다. 이러한 방법은 적응성이 있으며 각각의 다른 전사 프린팅 공정에 적용될 수 있다.
제4도는 그레이 스케일에 대해 시간 지연 및 통합 프린팅(TIG)을 행하는 공간 광 변조기(10)의 일면상에 있는 한 컬럼을 표시한다. 빛의 세기가 단순히 숫자로 표시되어 있으나, 빛이 광 레벨 1에서는 1의 세기를 갖고 레벨 6에서는 보다 강력한 6배의 세기를 갖는다는 것을 의미하지는 않는다. 이들 광 레벨은 레벨 1에서는 100%, 레벨 2는 83%, 레벨3은 67% 등으로 할당되거나, 혹은 가능한 임의의 일련의 세기들로 세팅될 수 있다.
제4도는 빛을 6개의 레벨로 가정하고 있다. 처리가 개시되면, 광 레벨 1이전체 변조기에 부딪히지만 데이터는 행 0에만 존재한다. 광 사이클의 각 세기는 라인 타임(line time)이라고 하는 시간 주기동안 온(on) 상태이다. 감광성 면이 상기 소자의 면에 대하여 이동됨으로써 광 레벨(I=2)은 행 0 및 1에 데이터가 있는 소자를 노광시킨다. 상기 면에서 노광되어야 할 해당 라인이 라인 3이므로, 상기 라인들 상의 데이터는 "돈 케어 (Don't care"(x))"로 표시된다. 세기 I=3은 행 0-2에 데이터가 있는 소자를 노광시킨다. 이 예에 따른 행은 행 3상의 데이터를 나타낸다. 행 3에 대한 면에 조사된 후 노광될 패턴은 다음과 같다.
광 레벨 1 2 3 4 5 6 l 2 3 4 5 6
데이터 값 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0
이 값들은 세기 사이클을 가로지르는 화살표(12)를 통해서 알 수 있다. 이 값은 일반적으로 얻어질 그레이 레벨을 수신하고 그것을 얻는데 필요한 패턴을 반영하는 룩-업 테이블에 의해 얻어진다. 룩-업 테이블이 수동적이기 때문에 해당 데이터 라인에 대한 패턴만을 다시 제공하고 해당 패턴에 대한 TIG 효과는 고려하지 않고 있다. 해당 데이터 라인이 나타내는 디바이스 상의 행이 광 레벨 4까지 그 제 1 노광을 받지 않기 때문에, 실제 조사되는 데이터는,
광 레벨 4 5 6 l 2 3 4 5 6 l 2 3
데이터 값 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1
이다.
광 레벨 1, 2 및 3에서 빠진 데이터는 12 비트 패턴의 끝까지 회전하고 해당 지점에서 조사된다. 기판에 라인 3을 노광하지 않은 각 세기 사이클의 컬럼에서의데이터는 다시 대상에서 제외되고 돈 케어(Don't care)로 표시된다.
시간에 걸쳐서 데이터를 확산시키는 것은 마이크로밴드를 야기할 수 있다. 제2 패턴이 제2 패턴을 정확하게 대체할 수 있게 하는 시스템의 능력은 데이터 플로우와 상기 면간의 완벽한 조정에 따른다. 면 이동에서의 임의의 지연으로 인해, 이에 따른 이미지가 n번째 라인 시간마다 갈라진 틈들(seams)을 갖게 되는데, 여기서 n은 노광 패턴에서의 비트수이다. 상기 예에서 n=12이다.
이러한 효과를 제거하거나 최소로 하는 방법이 제5도에 도시되어 있다. 그레이 스케일 패턴은 제4도에서 사용된 이전의 그레이 스케일 패턴과 동일하다. 그러나, 이 패턴은 자체적으로 회전되지 않으며, 그 대신 광 세기 사이클에 대하여 회전된다. 광 세기 사이클은 반복될 광 세기의 초기 패턴이다. 이 예에서는, 광 세기 사이클은 6개의 세기를 갖고 총 12번의 노광 동안 한번 반복된다.
광 레벨 1, 2, 및 3에 대한 데이터는, 3개의 온(on) 비트가 레벨 4, 5 및 6에서 조사 받을 때 처음에 있었던 상기 3개의 온(on) 비트가 제1의 광 세기 사이클의 종료 직후 곧바로 삽입되도록 광 세기 사이클에 대하여 회전된다. 따라서, 이전에 빠졌던 레벨 1, 2, 3에 대한 데이터는 레벨 4, 5 및 6 직후에 조사된다. 이어서 제로들(0)이 레벨 4, 5 및 6에서 시작되고 레벨 1, 2, 및 3에서 계속된다.
초기 패턴 : 광 레벨 l 2 3 4 5 6 l 2 3 4 5 6
데이터 값 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0
라인 4에 대한 패턴 : 광 레벨 l 2 3 4 5 6 l 2 3 4 5 6 l 2 3
데이터 값 x x x 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1
라인 4에 대한 새로운 패턴: 광 레벨 l 2 3 4 5 6 l 2 3 4 5 6 l 2 3
데이터 값 x x x 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0
회전될 비트수는 데이터가 표시될 소자의 라인 넘버 및 총 노광 수에 의해 정해진다. 일반적으로, 이것을 결정하는 방법은 N 모드 M(N mod M)을 알아내는 것인데, 여기서 N은 라인 넘버이고 M은 패턴의 노광 수이다. 상기 예는 12개의 노광 패턴을 갖고, 라인 넘버는 3이다. 따라서, 3비트가 광 세기 사이클의 종료 시에 회전되어야 한다. 이 예에서는 6개의 세기에 대한 광 세기 사이클을 갖고 있으므로, 해당 패턴의 초기 6 비트의 종료 시에 3 비트가 회전되어야 한다. 세기 사이클을 가로지르는 이 패턴을 화살표(12)를 통해 다시 볼 수 있다.
이러한 공정의 하나의 큰 장점은 그 적응성이다. 상술한 예에서 비트들이 마이크로밴드들을 방지하도록 회전될 수 있는 것과 같이, 특정한 EP 공정의 임의의 특성을 조정하도록 회전될 수 있다. 예를 들면, 비트들이 룩업 테이블로부터 시스템의 프로세스 제어기로 리턴되듯이 비트들은 일반적으로 간단한 프로세서 혹은 산술 논리 장치(ALU)에 의해 회전될 수 있다. 또한, 프로세스 제어기가 비트들을 회전시킬 수 있다. 어느 방법이든, 그 외의 논리를 약간 추가하거나, 혹은 비트들의 회전 처리를 조정함으로써 시스템에 따라 각 EP 프로세스에 대한 회전 패턴을 조정할 수 있다.
이상, 개선된 TDI 프린팅 공정에 대한 특정한 실시예에 대해 설명하였지만, 이러한 특정 실시예는, 다음의 특허 청구 범위에 제시된 것을 제외하고는, 본 발명의 범위를 제한하지 않는다.
제la도 내지 제1c도는 플레이트 옵셋 인쇄를 하기 위한 컴퓨터의 종래의 시간 지연 및 통합(TDI) 방법을 도시한 도면.
제2a도 내지 제2c도는 시작 페이지에서 펄스폭 변조 및 TDI를 실행하는 공간 광 변조기 어레이를 도시한 도면.
제3도는 페이지의 중간에서 펄스폭 변조 및 TDI를 실행하는 공간 광 변조기 어레이를 도시한 도면.
제4도는 TIG 프린팅의 종래 구성에서 변조기의 면(the face of the modulator)을 나타내는 블록도.
제5도는 마이크로밴딩을 최소화하는 기술을 사용한 공간 광 변조기의 면을 나타내는 블록도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 공간 광 변조기
12 :패턴

Claims (2)

  1. 프린팅 방법에 있어서,
    가) 감광면에 전사될 그레이 스케일(gray scales)을 결정하는 단계,
    나) 선정된 광 세기 사이클을 가지는 광원으로 공간 광 변조기(spatial light modulator)를 조사하는 단계,
    다) 선정된 노광 수로 상기 감광면에 상기 패턴을 시간 지연하여 통합하는 단계 및
    라) 주어진 라인 넘버의 비트들을 상기 광 세기 사이클을 순회하며 회전시키되, 상기 회전되는 비트들의 수는 상기 라인 넘버 및 상기 선정된 노광 수에 따라 결정하는 단계
    를 포함하는 개선된 프린팅 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 감광면에 시간 지연하여 통합하는 상기 단계는 상기 감광 매체를 페이즈들(phases)별로 노광시키는 단계를 포함하는 방법.
KR1019950039570A 1994-11-04 1995-11-03 Slm이용프린터에서마이크로밴딩을최소화하는노광방법에의한프린팅방법 KR100379731B1 (ko)

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