激光成像技术

ＴＯＰＩ（　’ｔ　１￣０１　７　ｆｉＣＲＥＥ、Ｉ　（　７　、（ｗ　囫匝珊圄Ｉ］　网点成像精度的高低与激光成像系统的种类及其精度密不可分。因此若要实现高精度输　出，应选择能与ｈｙｂｒｉｄ和ＦＭ网配套ＮｊＣＴＰ机。下文将为您介．￣ｇＣＴＰ机的成像基础：　

激光成像是现代胶片照排　机、印版照排机、静电照相数字　印刷系统和台式激光打印机记录　图文信息的技术基础，激光成像　技术用于照排机时无需光导材料　参与，成像（记录）精度取决于　激光束的直径。激光成像技术按　采用成像元件（光源）的不同可　分成多边形旋转棱镜激光束扫描　成像、发光二极管阵列扫描成　像、数字微镜成像和光阀成像四　大类，它们有不同的成像特点。　１　旋转棱镜激光扫描成像系　统　旋转棱镜激光扫描成像系统　是产生最早的设计方案，这种成　像方法不仅用于以静电照相为基　础的数字印刷系统或台式激光打　印机，也用于绞盘式激光照排机、　聚酯与纸基ＣＴＰ印版成像系统等。　图１是多边形旋转棱镜激光扫描　成像系统的工作原理示意图。　激光器发出的激光束由棱镜　表面反射到凹面镜，形成平行的　激光束后投射到感光鼓、胶片或　印版表面，以逐行扫描方式成　像。激光束能以很高的速度　（１Ｏ００ｍ／ｓ）射到记录材料表面，　以致于光路长度可忽略不计；由　于成像精度取决于激光束到达记　录材料表面时的直径，因而记录　鼓的旋转速度需与激光束直径匹　配。制约旋转棱镜成像系统工作　速度的主要因素不是记录鼓的转　速，而是多边形棱镜的旋转速　度，考虑到控制记录点间距均匀　分布的需要，只能用步进电机驱　动多边形棱镜，因而提高棱镜的　旋转速度有一定困难。　旋转棱镜激光扫描成像系统　在照排机和激光打印机上均有应　用，计算机描述的页面内容经　ＲＩＰ解释并高频调制后，由数据　控制系统转换成点阵描述；载有　图文信息的激光束经光学系统聚　焦并反射，通过光学透镜校正扫　描失真，沿记录鼓轴线等间距地　扫描到鼓面上，形成与页面内容　对应的记录点群，完成曝光和记　录过程。　图２（见下页）给出了一个　典型的旋转棱镜成像系统的结　构、工作原理和光路示意图，是　图１所示基本工作原理的具体实　现。图中给出的系统为佳能公司　于１９８６年推出的ＬＢＰ－ＣＸ激光打　印机所采用，但事实上这种结构　具有普遍意义。　

２发光二极管成像系统　普通的二极管具有整流作　用，但发光二极管是一种特殊的　二极管，在其整流方向施加电压　时有电流注入，电子与空穴复　合，其中的一部分能量变换为光　能并发射。发光二极管的主要优　点是工作状态稳定，可靠性高，　连续通电时间可达１　０万小时以　

激光器　其他光　

记录　

图１　旋转棱镜激光扫描成像２１２作原理示意图　印刷世界２００４．８　７　

维普资讯 http://www.cqvip.com 圈圃ＴＯＨＣ　）ｆ　ＶＥＩｌ　ＳＣＲＥＥ　ｗ、　ＴＥＣｔＩ，＼ｌｆＪ　）　水　图２旋转棱镜成像系统例子　上，且驱动电压只需几伏，电流　仅几十毫安。发光二极管发射的　光近似于单色光，与激光相似。　选择合适的半导体材料后，发光　二极管可以发射出红外、红、　橙、黄、绿、蓝等色光，范围相　当宽。　发光二极管的应用领域十分　普遍，其中红外发光二极管已成　为信息传输和信息处理的主体，　许多数字显示元件离不开它，例　如发光二极管显示器广泛应用于　家电产品和工业产品中。由于发　光二极管的显示辉度已有明显的　提高，使得其应用领域扩展到了　户外广告牌、交通状况显示板和　运动场馆的比分显示等。　图３是发光二极管成像工作　原理示意图。由于发光二极管阵　发光二极管阵列　列的排列宽度（即曝光宽度）与　页面宽度相等，因而只需通过记　录鼓旋转形成沿页面的垂直方向　扫描成像，而无需沿页面水平方　向扫描，有时称为页面宽度成像　系统。　发光二极管用作曝光光源时　需布置成线光源，在传真机原稿　读取和复印机擦除装置等方面也　有应用，工作原理与使用激光器　类似，记录分辨率达到６００ｄｐｉ已　不算困难：随着高密度集成技术　的研究开发，达到１６００ｄｐｉ完全　有可能。图４是一个实用发光二　极管成像系统的结构简图，用于　奥西公司的ＺＧ２字符发生器，发　光二极管排列为矩阵形式，最大　宽度５２０ｍｍ，超过Ａ２幅面ｉ记　录分辨率６００ｄｐｉ，在旋转记录鼓　记录鼓　面上成像。　典型发光二极管成像系统不　仅沿页面宽度方向密集排列，在　垂直方向上还有６４排发光二极　管，因而成像效率比起旋转棱镜　激光扫描系统要高，记录鼓每一　次旋转角度差应该是相等的，且　旋转角度在记录鼓周向产生的位　移与６４排发光二极管的高度相　等。　旋转棱镜成像系统的记录鼓　旋转，但发光二极管阵列却静止　不动。因此，发光二极管成像系　统的水平记录精度取决于水平方　向单位长度内排列的发光二极管　个数，垂直记录精度则由记录鼓　的旋转精度保证。发光二极管阵　列用作成像光源时，尽管成像系　统的记录精度与记录鼓的旋转精　度和发光二极管的排列密度有　关，但考虑到控制记录鼓的旋转　精度相对而言更容易，因而主要　矛盾是单位长度内可放置的发光　二极管个数。　常用发光二极管的发光波长　ｋ／ｋ４５０ｎｍ到７００ｎｍ不等，量－７－效　率以７００ｎｍ红光、６２０ｎｍ橙光和　４５Ｏｎｔｏ的蓝光为最高，实际使用　的光源波长范围在６６０ｎｍ到　７４０ｎｍ间。旋转棱镜激光扫描方　式成像的波长范围在６３０ｎｍ到　７８０ｎｍ间，这与采用的系统设计　方案有关。可见，由于发光二极　管和激光器的波长选择－４：要受限　

图３发光二极管成像工作原理示意图　８　ＷＯＲＬＤ　２００４·８　

因此差　术水平　源波长　

图５所示成像系统采用了微　镜阵列，是一种新型光线开关控　

维普资讯 http://www.cqvip.com ＴＯＰＩＣ｛　，　Ａ　ｌ｝　ＳＣＲＥＥＡ　ＬＶＧ　ＴＥＣＨ　ｌ、０ＬＯＧ）　圄矗＿圈Ｉ嘲雹Ｉ＝］　图４实际使用的发光二极管成像系统　制技术，由德州仪器公司生产，　该公司将这种成像元件称为数字　微镜器件，成像原理类似于发光　二极管阵列，即数字微镜器件静　止不动，只有记录鼓旋转。　使用数字微镜成像技术的例　子有ＢａｓｙｓＰｒｉｎｔ公司研制的计算　机直接制版系统ＵＶ　Ｓｅｔｔｅｒ７１０，　用于对常规ＰＳ版成像，俗称　ＣＴｃＰ。通常，一个数字微镜器件　中包含数量众多的微镜，例如每　行包含７０５６个微镜，排列成６４　行，微镜与微镜的间距约１７　ｕ　ｍ，　因而有效记录宽度约５ｉｎｃｈ，分辨　率为１５０ｄｐｉ。注意，微镜本身并　不是光源，而是控制光线开／关的　元件。从光源（通常为发光二极　管）发出的光线由特殊的光学系　统聚焦后形成光束，射到数字微　镜器件上：由于每个微镜均能控　制光束的通过或关闭，因而作用　相当于滤色镜，受成像信号控　制。图６是利用数字　微镜器件建立的实　用成像系统例子。　数字微镜器件　成像系统的结构和　光路安排等类似于　旋转棱镜激光扫描　成像系统，区别仅在　于光束控制。成像系　统中环形反射器的　作用类似于旋转棱　镜，发光二极管发出　的光束抵达凹面面　

４光阀成像系统　以光阀为基础的成像系统见　图７，它采用了一种特殊类型的　光束控制技术，光阀材料大多为　光电陶瓷。采用光阀的成像系统　不仅记录分辨率高，且成像速度　也相当快。　光阀成像系统的曝光光源大　

向光束的环形反射器（称为第一　反射器）后，被反射到另一个凸面　面向光束的环形反射器（称为第　二反射器）：光束经第二反射器反　射后为数字微镜器件所接收，通　过投射镜的调制，再射到折叠镜　上：来自折叠镜的光束被反射镜　反射，最终到达记录鼓表面，记录　下与页面内容对应的图文信息。　图５数字微镜成像技术（多束光，静止）　图６数字微镜器件成像系统　多为激光或发光二极管。从图７　可以看到，光阀所起的作用类似　于数字微镜器件，用于控制光束　是否射到记录鼓表面。但与数字　微镜器件相比，在概念上光阀更　容易理解，与人们日常生活中常　见的阀门概念基本上是一致的。　光阀对光束的控制信息来自成像　信号，只有与页面图文内容对应　的部位才会有入射光束。　光阀常用于计算机直接制版　系统的成像装置，图８是克里奥　公司的光阀成像系统工作原理示　意图，该系统的一个激光器阵列　中包含２０支激光管，发出的激光　束通过棱镜系统处理后集中到　“蓄光池”，然后在光阀的控制下　发出激光束，产生在ＣＴＰ印版上　的记录动作。　工作时，光阀以及相应的光　

印刷世界２００４·８　９　

维普资讯 http://www.cqvip.com ［１８圈圃ＴＯＩ　ｔ　ＢＯＩ　１　ＶＥｉｌ　．￣ＣＲＥＥ　ＯＬＯＣ）　图７光阀成像系统　学元件静止不动，仅记录鼓作旋　转运动，因而成像系统的水平记　录精度取决于光阀对光束的控制　精度，即光阀中布置的“开关”　分布线密度。光阀类似于“蓄光　池”，多束激光射到光阀这一　“蓄光池”中后使激光能量分布　更为均匀，这对提高成像系统的　使用寿命显然是有利的，且可形　成方形激光束。　

图８克里奥光阀直接制版成像系统　作者单位：上海市内江路　３９７号（２０００３１）　上海理工大　学出版印刷学院　实习编辑：杨晓刚　

（上接第６页）　起脏等。水辊间压力调节最少每　周进行１～２次，若有时间应该每　天调整。润湿水也要根据其种类　的不同，每周更换１－２次新液。　本公司采用反渗透膜方式的纯水　制作装置制成超纯净水，作为润　版水来使用，对提高润版液的稳　定性作用很大。此外，定期进行　辊子压力调节或更换新辊，是获　得更稳定的高质量印品的诀窍。　与ＡＨ方式相比，采用　ＦＡ　Ｉ　ＲＤＯＴ加网方式后，印刷所　用的油墨量减少了２Ｏ％～３０％。　这一点的确也在我公司的印刷试　验中得到了确认。实际上本公司　使用小森的ＫＨＳ，只需印刷３Ｏ～　６Ｏ张后即达到了合适的标；隹密　度值，但保持状态继续印至１　２　万张时油墨辊上的油墨量渐渐增　加，印品密度逐渐加大。这与通　常的网点印刷刚好相反。　不过采用ＦＡ　Ｉ　ＲＤＯＴ网点以　后，原有的数据如ＣＩ　Ｐ３、ＫＨＳ等　的数据也应重新制作成符合　ＦＡＩ　ＲＤＯＴ特点的专用数据。原因　是ＦＡ　Ｉ　ＲＤＯＴ含有与４００ｄｐｉ高　精细网点相同的特点。如果能在　印刷机网点控制、压力控制以及　各辊子的温度控制等方面做得很　好的话，就能充分发挥出ＦＡＩ　Ｒ—　ＤＯＴ的长处，印出更高质量的产　品来。　此外，在间色部分，与ＡＨ　相比，肯定可得到更高的色彩饱　和度。　（杨志钢　译）　

ｌｏ　ＰＲ｝Ｍ　ＷＯＲＬＤ　２００４·８　

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