專利名稱：具有一個(gè)vcsel光源陣列的用于印版的制圖像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在印版上制作圖像的裝置，具有一個(gè)VCSEL光源陣列和一個(gè)投影光具，用于在印版上產(chǎn)生(n×m)個(gè)像點(diǎn)，其中，n和m是自然數(shù)，n＞1，m≥1。
例如在US 5,291,329中已公開(kāi)了一種用于錄像的裝置，其中，借助于一個(gè)投影光具，多個(gè)二維分布的激光源在一個(gè)錄制表面上投影，以生成多個(gè)像點(diǎn)。其中典型的是，激光源被安置在一個(gè)球形殼體的扇形區(qū)域上，使得每束激光的主射線通過(guò)投影光具的第一透鏡的焦點(diǎn)延伸。
為了達(dá)到像點(diǎn)之間的一個(gè)較小的間距，在US 5,995,475中描述了一種由具有單獨(dú)的視準(zhǔn)透鏡的個(gè)別多模激光二極管組成的二維陣列。該陣列被大大縮小地投影在成像介質(zhì)上。在此，投影光具包括用于使發(fā)散的激光光線形成光束形狀的變形光學(xué)元件。
這些制作圖像裝置的共同之處是，它們使用邊緣發(fā)射的二極管激光器用于產(chǎn)生激光射線。但邊緣發(fā)射的二極管激光器的缺點(diǎn)是，其激光射線具有大的發(fā)散角度和較強(qiáng)的像散性，因此使激光射線成束非常費(fèi)事，并且大多數(shù)情況下必須使用昂貴的光學(xué)透鏡系統(tǒng)。此外，邊緣發(fā)射的二極管激光器必須在功能測(cè)試之前首先被從晶片中折下并安裝好。這種制造程序其中一部分非常費(fèi)事，因此使生產(chǎn)利潤(rùn)降低并提高了激光器的造價(jià)。
傳統(tǒng)的半導(dǎo)體激光器是邊緣發(fā)射器，光的傳播垂直于pn結(jié)表面進(jìn)行，光垂直地從晶片的裂開(kāi)面中出來(lái)。而所謂的表面發(fā)射激光二極管(VCSEL激光二極管，Vertical-Cavity-Surface-Emitting-Laser)也是已知的，它們垂直于晶片表面發(fā)射，此時(shí)諧振器軸線平行于pn結(jié)表面。在關(guān)系到這些描述及本發(fā)明裝置時(shí)，可以把VCSEL光源理解為所有這樣的二極管激光器，其發(fā)射方向垂直于作用區(qū)。在此，可以特別涉及諧振器長(zhǎng)度小于作用區(qū)厚度的表面發(fā)射激光器、涉及諧振器整體加長(zhǎng)的表面發(fā)射激光器或者涉及具有一個(gè)外部的或一個(gè)耦合的諧振器的表面發(fā)射激光器(也被稱為NECSELs)。此外，一個(gè)VCSEL光源可以是一個(gè)這樣的二極管激光器，其諧振器基本上平行于作用區(qū)并且設(shè)有一個(gè)衍射或反射的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)垂直于作用區(qū)輸出耦合激光射線。
通常對(duì)于VCSEL光源適合的是，諧振器的有效長(zhǎng)度可以非常短，典型地只有幾微米，并且為了得到小的閾電流要求高反射率的諧振腔反射鏡。表面發(fā)射的激光二極管，即VCSEL光源，具有許多有趣的特性。通過(guò)長(zhǎng)度通常在10微米以下的一個(gè)非常短的諧振器，獲得一個(gè)大的縱向模塊間距，此間距在激光閾的上方促進(jìn)單模發(fā)射。通過(guò)一個(gè)典型的直徑為6至8微米的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱諧振器獲得一個(gè)圓形的近場(chǎng)和通過(guò)相對(duì)大的直徑?jīng)Q定的小的光束發(fā)散度。此外，這種激光器的結(jié)構(gòu)形式允許將二維的VCSEL激光二極管陣列簡(jiǎn)單地整體集成。最后，這種激光器的測(cè)試可以在制成后直接在晶片上進(jìn)行。
表面發(fā)射的激光器的典型層式結(jié)構(gòu)是專業(yè)人員已知的，并且可以從相應(yīng)的文獻(xiàn)(例如見(jiàn)K.J.Ebeling的“Integriete Optoelektronik”，1992年，柏林Springer出版社)。例如在EP 090 5 835 A1中說(shuō)明了一種可單獨(dú)尋址或控制的VCSEL光源的二維陣列。
但是典型的VCSEL光源只具有小的輸出功率。為了提高可達(dá)到的輸出功率和迫使基模中的激光震蕩，在US 5,838,715中公開(kāi)了一種用于VCSEL-層式結(jié)構(gòu)的特殊震蕩器形式。但上述形式的缺點(diǎn)首先是制造費(fèi)事。
在這樣的關(guān)系中值得提出的是，從文獻(xiàn)中也可以知道，為了生成一個(gè)強(qiáng)光束而將多個(gè)發(fā)射二極管發(fā)出的光通過(guò)相應(yīng)的投影光具會(huì)聚在一起。例如在US 5,793,783中已說(shuō)明的，如何將多個(gè)光源或一個(gè)陣列中的光源分陣列所發(fā)出的光會(huì)聚成一個(gè)重疊的焦點(diǎn)。
此外，在文獻(xiàn)中常見(jiàn)的是，例如US 5,477,259，可以由單個(gè)的分陣列模件組合成一個(gè)光源陣列。其中，典型地涉及一個(gè)列，即一維分布的激光二極管，這些列并排地固定在一個(gè)接納元件上，這樣就形成了一個(gè)二維的光源陣列。
在印版上制作具有一維或二維像點(diǎn)陣列的圖像典型地按照兩類制作圖像方法進(jìn)行。第一類方法的根據(jù)是，制圖像光源的像點(diǎn)密集地安置。換句話說(shuō)，制圖像點(diǎn)的間距相當(dāng)于待著落的印制點(diǎn)的間距。通過(guò)在兩個(gè)線性不相關(guān)的展開(kāi)該面的方向上移動(dòng)，對(duì)待制作圖像的二維印版進(jìn)行描繪。第二類制作圖像方法的特點(diǎn)是，像點(diǎn)的間距大于相鄰的待著落印制點(diǎn)的間距。因此，為了達(dá)到在二維印版上全部制作圖像，要求一個(gè)確定的制作圖像步驟的像點(diǎn)落在先前的制作圖像步驟的像點(diǎn)之間。這種方法也被稱為交錯(cuò)方法。US 4,900,130是這種交錯(cuò)方法的一個(gè)例子。在這篇文獻(xiàn)中公開(kāi)了用于一個(gè)一維或二維光源陣列的一維以及二維網(wǎng)格掃描線交錯(cuò)方法，它的像點(diǎn)以大于相鄰印制點(diǎn)的間距著落在制圖像介質(zhì)上。
該任務(wù)通過(guò)具有權(quán)利要求1所述特征的用于在印版上制作圖像的裝置解決。在從屬權(quán)利要求中給出本發(fā)明裝置的有利實(shí)施形式和擴(kuò)展構(gòu)造的特征。
本發(fā)明用于在印版上制作圖像的裝置具有一個(gè)光源陣列和一個(gè)投影光具，用于在印版上產(chǎn)生(n×m)個(gè)像點(diǎn)，其中，n和m是自然數(shù)，并且n＞1，m≥1。該裝置的特點(diǎn)在于，其光源陣列包含一個(gè)由(r×s)個(gè)VCSEL光源組成的陣列，其中的至少兩個(gè)VCSEL光源可被相互獨(dú)立地控制，其中，r和s是自然數(shù)，并且r≥n，s≥m。表面發(fā)射的二極管激光器(VCSEL)具有有益的射線特性。由于發(fā)射表面膨脹而發(fā)射具有小的發(fā)散角度的射線。射線質(zhì)量和所發(fā)射的射線的形狀基本上由輸出耦合面的大小決定。通過(guò)選擇出一個(gè)確定的大小，在諧振器的基模中產(chǎn)生一種VCSEL射線(高斯射線)，該射線由于高的景深清晰度對(duì)于在印版上制作圖像是特別有利的。與邊緣發(fā)射的激光相反，射線直徑和發(fā)散角度在線性不相關(guān)的展開(kāi)射線直徑的方向上是相同的，因此可以用相對(duì)簡(jiǎn)單的光學(xué)元件(較少非對(duì)稱和/或非球形的元件)達(dá)到視準(zhǔn)和聚焦，該光學(xué)元件也可以是微型透鏡陣列。通過(guò)陣列中的各個(gè)VCSEL的合適的觸點(diǎn)接通，可以保證各個(gè)激光器可以被單個(gè)地、彼此獨(dú)立地控制，因此可以改變與VCSEL光源對(duì)應(yīng)配置的制圖像通道中的光強(qiáng)度。
換句話說(shuō)，本發(fā)明的一個(gè)重要思想是，使用一個(gè)VCSEL陣列用于在印版上制作圖像，其中通過(guò)一個(gè)有利的諧振器模件中的VCSEL發(fā)射器為每個(gè)制圖像通道產(chǎn)生一個(gè)足夠高的輸出功率。借助一個(gè)可單個(gè)地控制的陣列可以在每個(gè)制圖像通道中為像點(diǎn)提供一個(gè)與該制圖像信息要求相應(yīng)的強(qiáng)度。為使每個(gè)制圖像通道達(dá)到更高的輸出功率，有利的是，除了諧振器的基模外還建議使用另外的模件。
特別是為了提高可供使用的功率，用于在印版上制作圖像的該裝置可以這樣實(shí)施，使得印版上的至少一個(gè)像點(diǎn)通過(guò)聚集一個(gè)由(r×s)個(gè)VCSEL光源組成的分陣列所發(fā)射的光產(chǎn)生，也就是說(shuō)通過(guò)至少兩個(gè)VCSEL光源產(chǎn)生。通過(guò)這樣使多個(gè)VCSEL光源與一個(gè)制圖像通道對(duì)應(yīng)配置，同時(shí)有利地提高了盈余和系統(tǒng)使用壽命。在一個(gè)VCSEL光源發(fā)生故障時(shí)，在制圖像通道內(nèi)還有其它VCSEL光源可供使用。
特別有利的是，用于在印版上制作圖像的該裝置設(shè)置有一個(gè)VCSEL光源陣列，該陣列由多個(gè)子陣列模塊式組成。換句話說(shuō)，(r×s)個(gè)VCSEL光源的總陣列可以由單個(gè)的條帶或塊組成，它們分別包含多個(gè)VCSEL光源，例如具有r個(gè)表面發(fā)射器的s個(gè)塊。在確定的光源發(fā)生部分故障時(shí)可以快速、簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)地更換它們。
在本發(fā)明裝置的另一個(gè)實(shí)施形式中，該裝置在一個(gè)印版上產(chǎn)生最好具有至少1％的橢圓率的橢圓形焦點(diǎn)，這是由于表面發(fā)射器的橢圓形幾何形狀或由于一個(gè)適合的光具，與使用產(chǎn)生相同線寬的圓形射線相比，在該實(shí)施形式中可以與運(yùn)動(dòng)方向有關(guān)地借助一個(gè)橢圓橫向(短軸方向)的射線達(dá)到更高的能量密度和借助一個(gè)橢圓縱向(長(zhǎng)軸方向)的射線達(dá)到在印版中的更有利的時(shí)間上的能量輸入耦合。
屬于VCSEL陣列特性的是，基質(zhì)邊緣是自由的并且而不象邊緣發(fā)射激光器那樣具有發(fā)射面的功能。因此可以非常精確地加工這些邊緣，這樣就可以使各個(gè)陣列彼此相對(duì)定位。這使得可以將多個(gè)一維或二維VCSEL陣列安置成一個(gè)更大的陣列，也就是將多個(gè)子陣列安置成一個(gè)(r×s)的VCSEL光源陣列，其中，發(fā)射器幾何布置規(guī)律延伸到整個(gè)陣列上。這樣就可以通過(guò)模塊式構(gòu)造得到很大的陣列，其中當(dāng)一個(gè)模塊上的單個(gè)發(fā)射器發(fā)生故障時(shí)，可以通過(guò)只更換該相關(guān)模塊克服該故障。
如果在用于制作圖像的本發(fā)明裝置的一個(gè)有利實(shí)施形式中，將VCSEL p型區(qū)朝下安裝(在一個(gè)支座或一個(gè)接納元件上)，則可以實(shí)現(xiàn)良好的冷卻。
通過(guò)VCSEL光源的二維布置，由一個(gè)均勻的近似一維的熱流所決定，其熱阻小于邊緣發(fā)射的二極管激光器陣列中的熱阻。產(chǎn)生熱量的區(qū)域與散熱裝置之間的接觸面積在使用邊緣發(fā)射的二極管激光器時(shí)典型地是0.1cm2，而在使用一個(gè)VCSEL陣列時(shí)典型地是1.0cm2。
在這種關(guān)系中值得提及的是，與邊緣發(fā)射的二極管激光器相反，VCSEL此外具有相對(duì)較好的可再現(xiàn)老化狀態(tài)。例如由于表面破壞引起的突發(fā)失效出現(xiàn)較少。這意味著VCSEL陣列的整體使用壽命較長(zhǎng)，因?yàn)樗邪l(fā)射器很有可能在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間之后才會(huì)發(fā)生故障；與邊緣發(fā)射器所的表面破壞相反，這種表面破壞幾乎與老化程度無(wú)關(guān)地以一定比率出現(xiàn)。通過(guò)測(cè)試一個(gè)基準(zhǔn)發(fā)射器的功率可以有利地利用這種可再現(xiàn)的老化，從而可以對(duì)由于基準(zhǔn)發(fā)射器和一組對(duì)應(yīng)配置的發(fā)射器的老化引起的功率損失進(jìn)行補(bǔ)償，而不必確定或測(cè)量各單個(gè)發(fā)射器的功率。
除了優(yōu)選可單個(gè)控制的VCSEL陣列的上述可標(biāo)定性外，非常有意義的是，由于VCSEL陣列的系統(tǒng)固有特性，與使用邊緣發(fā)射激光二極管的裝置相比，可以得到一種成本更低的裝置。此外，VCSEL陣列的幾何尺寸明顯較小，因此可以建成一種結(jié)構(gòu)非常緊湊的用于印版的制圖像裝置。
關(guān)于至少兩個(gè)VCSEL光源的光在一個(gè)制圖像通道中不相干地在同一點(diǎn)上聚焦，有利的是，這樣控制與該制圖像通道對(duì)應(yīng)配置的分陣列中的VCSEL光源，使得由一個(gè)VCSEL光源所發(fā)射的光相對(duì)于由一個(gè)第二VCSEL光源所發(fā)射的光具有固定的相位關(guān)系。通過(guò)充分利用結(jié)構(gòu)干涉效應(yīng)可以形成一種具有高射線質(zhì)量及高輸出功率的射線。因此，為了產(chǎn)生一個(gè)確定的像點(diǎn)，在這種情況下要求同時(shí)控制相應(yīng)的VCSEL光源。換句話說(shuō)，多個(gè)發(fā)射器、即VCSEL光源被聚集成一個(gè)制圖像通道。
本發(fā)明用于在印版上制作圖像的裝置可以特別有利地用于一個(gè)印版曝光器中或一個(gè)印刷裝置中。在此它不僅可以涉及到平板曝光器，而且可以涉及到被接納在一個(gè)彎曲的接納元件、例如一個(gè)滾筒上的印版。為了制作圖像，該印版的二維表面被該裝置的像點(diǎn)沿一個(gè)快速的和一個(gè)慢速的進(jìn)給方向(線性不相關(guān)的方向，不必相互垂直)描繪。本發(fā)明印刷機(jī)包括至少一個(gè)給紙器、一個(gè)印刷裝置和一個(gè)收紙器(單張紙印刷機(jī))，其至少一個(gè)印刷裝置帶有用于在印版上制作圖像的本發(fā)明裝置。另外也可以是一個(gè)處理卷筒紙的印刷機(jī)具有一個(gè)本發(fā)明裝置。該印刷機(jī)優(yōu)選是一個(gè)直接或間接的平版印刷機(jī)，特別是一個(gè)膠版印刷機(jī)。
在此，可以以有利的方式這樣進(jìn)行該陣列的二維布置，使得該r個(gè)列(具有s個(gè)VCSEL光源)基本上處于垂直于快速進(jìn)給方向，而陣列的s個(gè)行基本上處于垂直于慢速進(jìn)給方向。如果兩個(gè)相鄰表面發(fā)射器的間距為q且印版上的兩個(gè)線的間距為d，則優(yōu)選s＝q/d。為了產(chǎn)生一個(gè)x倍的盈余，優(yōu)選s＝x*q/d。在一種幾何布置中，刻寫(xiě)相鄰線的兩個(gè)VCSEL光源在快速進(jìn)給方向上的最大間距小于s*q，通過(guò)這種布置可以到達(dá)對(duì)陣列翻轉(zhuǎn)的敏感性低和在時(shí)間上的小的控制誤差。
通過(guò)使用例如由多個(gè)子陣列模塊式組成的一個(gè)很大的陣列，可以實(shí)現(xiàn)1∶1制作圖像。換句話說(shuō)，印版的具有一定數(shù)量印制點(diǎn)的整個(gè)待制作圖像面積借助同樣數(shù)量的制圖像通道被曝光。特別是在平板曝光時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)一個(gè)極快速的印版曝光器，這樣是有利的。由于VCSEL光源的有利的射線特性，可以使用一種相對(duì)簡(jiǎn)單的投影光具，或者在制圖像間距很小時(shí)不用投影光具而進(jìn)行直接制作圖像。
值得提及的是，該印版不僅涉及常規(guī)的印版，例如一個(gè)常用的熱敏印版，而且涉及可重寫(xiě)的印版、印刷薄膜或者膠片。在使用可數(shù)字化制作圖像的印版時(shí)，該印版的敏感性在制圖像光線的一定波長(zhǎng)上達(dá)到極限，則必須使用具有相應(yīng)發(fā)射波長(zhǎng)的VCSEL光源。在確定的用途中有利的可以是，這些VCSEL光源不是用于CW模式中，即用于發(fā)射連續(xù)的射線，而是用于產(chǎn)生短脈沖射線。
圖5包括一個(gè)基準(zhǔn)發(fā)射器的輸出功率探測(cè)布局在內(nèi)的一個(gè)實(shí)施形式的示意圖，在本發(fā)明裝置中具有一個(gè)由子陣列模塊式組成的VCSEL光源陣列；圖6帶有一個(gè)安置在滾筒上的印版的本發(fā)明裝置使用示意圖。
借助于一個(gè)投影光具14在一個(gè)印版16上產(chǎn)生像點(diǎn)18，它們具有相鄰像點(diǎn)間距1。在此，相鄰像點(diǎn)間距1是否等于待著落的印制點(diǎn)間距p或者是否涉及到大于待制作圖像的印制點(diǎn)間距p的相鄰像點(diǎn)間距1，對(duì)于本發(fā)明裝置的本質(zhì)是不重要的。在這種情況下要求像點(diǎn)相對(duì)于印版這樣運(yùn)動(dòng)，使得達(dá)到以交錯(cuò)方法制作圖像。
光源陣列10的VCSEL光源12可以被單個(gè)地控制。在此示出對(duì)此具有代表性的單個(gè)控制的VCSEL光源12的制圖像光束110。光源陣列10被安置在一個(gè)供電單元112上。該供電單元112通過(guò)用于交換數(shù)據(jù)和/或控制信號(hào)的連接裝置114與一個(gè)控制單元116保持接通。如上所述，這里設(shè)置了在

圖1中未示出的裝置，它們使印版16相對(duì)于光源陣列10的像點(diǎn)18運(yùn)動(dòng)，以便在印版16上著落印制點(diǎn)。為了密集地填滿印版16上的一個(gè)二維面積，不僅在一個(gè)第一方向118上、而且在一個(gè)第二方向120上規(guī)定了一個(gè)運(yùn)動(dòng)，這兩個(gè)方向展開(kāi)印版16的表面。
在本發(fā)明的一個(gè)特別有利的擴(kuò)展方案中規(guī)定，光源陣列10在該二維印版的一個(gè)維度上這樣膨脹地安置一該印版應(yīng)是平的或至少部分彎曲，使得整個(gè)規(guī)格寬度或頁(yè)面寬度、也就是說(shuō)至少是在印版16上制作圖像的印制面積的寬度可以基本平行地被制作圖像。這樣就可以放棄該裝置為制作圖像而在這個(gè)方向上的運(yùn)動(dòng)，從而可以快速精確地完成制作圖像。
圖2示出用于在印版上制作圖像的本發(fā)明裝置的一個(gè)有利實(shí)施形式的示意圖，具有一個(gè)VCSEL光源陣列和一個(gè)投影光具，該陣列包含多個(gè)分陣列，該投影光具具有單個(gè)的部件。圖2示出一個(gè)包含單個(gè)的VCSEL光源12的光源陣列10、一個(gè)具有單個(gè)的部件122的投影光具14和一個(gè)印版16。VCSEL光源12的總集合的一個(gè)子集合構(gòu)成一個(gè)分陣列124。典型地，這些分陣列124相互對(duì)立并且相互補(bǔ)充成為VCSEL光源12的總集合。例如在圖2中示出一個(gè)由3×5個(gè)VCSEL光源12組成的光源陣列10。在通常情況下涉及到一個(gè)由n×m個(gè)VCSEL光源12組成的光源陣列10，其中n和m為自然數(shù)。例如一個(gè)分陣列124包含一列三個(gè)VCSEL光源12，也就是說(shuō)在三個(gè)不同的行上。在此，投影光具14這樣以部件122實(shí)施，使得由一個(gè)分陣列124所發(fā)射的光線一這里是該分陣列的制圖像光束126被會(huì)聚成印版上的一個(gè)像點(diǎn)18。換句話說(shuō)，一個(gè)確定的分陣列124的VCSEL光源12是用于在印版上產(chǎn)生一個(gè)像點(diǎn)18的一個(gè)制圖像通道的光源。如在其它地方已經(jīng)提到過(guò)的，印版上的相鄰像點(diǎn)間距1是否等于相鄰印制點(diǎn)間距p或者是否大于它，在這種關(guān)系中是不重要的。光源陣列10的分陣列124優(yōu)選這樣實(shí)施，使得由分陣列124的VCSEL光源12所發(fā)射的光被會(huì)聚成印版16上的像點(diǎn)18，這些像點(diǎn)18基本位于印版上的一條直線上。這樣產(chǎn)生了一組像點(diǎn)，這些像點(diǎn)為了在印版16上產(chǎn)生網(wǎng)格掃描線或制圖像行可以在印版16上沿展開(kāi)該印版16的表面線性不相關(guān)方向移動(dòng)。
在圖3中示出用于在印版上制作圖像的本發(fā)明裝置的另一個(gè)實(shí)施形式的示意圖，具有一個(gè)VCSEL光源陣列和一個(gè)投影光具，該陣列包含多個(gè)分陣列，該投影光具具有單個(gè)的部件。在此，用于在印版上制作圖像的該裝置包含一個(gè)具有VCSEL光源12的光源陣列10、一個(gè)具有單個(gè)部件122的投影光具14和一個(gè)印版16。例如在圖3中示出由3×6個(gè)VCSEL光源12組成的一個(gè)陣列。在此，該光源陣列10例如具有兩個(gè)3×3的分陣列124。投影光具14這樣實(shí)施，使得一個(gè)部件122將分陣列124的制圖像射線126在印版16上的一個(gè)像點(diǎn)18上聚集成束。
在圖2或圖3所示本發(fā)明實(shí)施形式的一個(gè)有利的擴(kuò)展方案中，對(duì)VCSEL光源12的陣列10的一個(gè)分陣列124起作用的、投影光具14的至少一個(gè)部件122也可以作為微型光具實(shí)施。特別有利的是，這些部件122可以彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
圖4示出一個(gè)實(shí)施形式的示意圖，在用于在印版上制作圖像的本發(fā)明裝置中具有一個(gè)由子陣列模塊式組成的VCSEL光源陣列。具有VCSEL光源12的光源陣列10在此例如由三個(gè)光源模塊128組成，這些光源模塊128分別具有五個(gè)安置成一排的VCSEL光源12。這些光源模塊128這樣彼此并排地安置，使得形成一個(gè)3×5的光源陣列10。優(yōu)選用光源陣列10的供電單元112的表面作為接納元件130?？梢詾橐粋€(gè)光源模塊128確定一個(gè)基準(zhǔn)發(fā)射器132。該基準(zhǔn)發(fā)射器132為探測(cè)對(duì)發(fā)射有重要意義的參數(shù)而設(shè)置。這些對(duì)發(fā)射有重要意義的參數(shù)例如涉及供電電流或者VCSEL光源輸出功率。
在圖5中示出另一個(gè)實(shí)施形式的示意圖，包括一個(gè)基準(zhǔn)發(fā)射器的輸出功率探測(cè)布局在內(nèi)，具有一個(gè)由子陣列模塊式組成的VCSEL光源陣列。用于在印版上制作圖像的該裝置包含一個(gè)具有VCSEL光源12的光源陣列10、一個(gè)具有單個(gè)部件122的投影光具14和一個(gè)印版16。在例舉出的該實(shí)施形式中，該3×6的VCSEL光源12的陣列10由兩個(gè)光源模塊128組成。這些光源模塊128各具有3×3個(gè)VCSEL光源12。供電單元112的一個(gè)表面起接納元件130的作用。借助于一個(gè)用于交換數(shù)據(jù)和/或控制信號(hào)的連接裝置114，供電單元112與一個(gè)控制單元116保持接通。在一個(gè)光源模塊128上設(shè)置了一個(gè)基準(zhǔn)發(fā)射器132。例如這里示出，該基準(zhǔn)發(fā)射器132發(fā)射出一個(gè)制圖像射線134用于在印版16上制作圖像。借助一個(gè)具有公知分裂比例的分束器136，制圖像光束134的發(fā)射光的一部分被輸出耦合并轉(zhuǎn)向到一個(gè)探測(cè)器138上。探測(cè)器138的信號(hào)通過(guò)一個(gè)連接裝置140到達(dá)控制單元中以進(jìn)行繼續(xù)處理。因此可以實(shí)現(xiàn)一種調(diào)節(jié)，通過(guò)這種調(diào)節(jié)，當(dāng)輸出功率偏離一個(gè)額定值時(shí)，至少一個(gè)VCSEL光源、這里是基準(zhǔn)發(fā)射器132，其輸入功率作為該光源輸出功率的函數(shù)被改變。此外，VCSEL光源12的陣列10的一個(gè)分陣列128的一個(gè)基準(zhǔn)發(fā)射器132可以這樣使用于調(diào)節(jié)中，使得當(dāng)輸出功率偏離一個(gè)額定值時(shí)，該分陣列128的至少一個(gè)另外的VCSEL光源其輸入功率作為該基準(zhǔn)發(fā)射器132的輸出功率的函數(shù)被改變。
此外特別有利的是，用于VCSEL光源陣列10的一個(gè)分陣列128的、投影光具14的至少一個(gè)部件122可以這樣在一個(gè)移動(dòng)方向142上運(yùn)動(dòng)，使得安置在后面的焦點(diǎn)的位置可以作為VCSEL光源12的陣列相對(duì)于印版16的間距的函數(shù)改變。在這種關(guān)系中專業(yè)人員公知的是，在光源12與印版16之間的間距測(cè)量值可以作為輸入?yún)?shù)用于一個(gè)自動(dòng)調(diào)焦裝置中，就此可以有利地?cái)U(kuò)展用于在印版上制作圖像的本發(fā)明裝置。
代替在圖5中示出的輸出功率探測(cè)布局，同樣可以直接在一個(gè)諧振腔反射鏡上的VCSEL光源12上測(cè)量至少一個(gè)基準(zhǔn)發(fā)射器132的輸出功率。
在圖6中示出在一個(gè)印版上制作圖像，該印版位于一個(gè)可旋轉(zhuǎn)的滾筒上。在此，具有VCSEL光源21的光源陣列20例如產(chǎn)生三個(gè)制圖像光束22，它們借助投影光具24投影到三個(gè)像點(diǎn)210上。這些像點(diǎn)有利地具有均等的相互間距并且位于一條軸線上。印版28位于一個(gè)滾筒26上，該滾筒26可圍繞其對(duì)稱軸線25旋轉(zhuǎn)。這種旋轉(zhuǎn)用箭頭B表示。光源陣列20可以平行于滾筒對(duì)稱軸線25在基本呈直線的路徑上運(yùn)動(dòng)，這用雙箭頭A表示。為了連續(xù)地或脈動(dòng)地制作圖像，帶有印版28的滾筒26按照旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)B旋轉(zhuǎn)，帶有供電單元23的光源陣列20按照運(yùn)動(dòng)方向A沿滾筒縱向移動(dòng)。由此得到，在螺旋形路徑212上環(huán)繞滾筒26的對(duì)稱軸線25制作圖像。像點(diǎn)210的路徑用線212表示。換句話說(shuō)，在完成在這種情況下在三個(gè)點(diǎn)上制作圖像之后，印版28與像點(diǎn)210進(jìn)行一個(gè)相對(duì)移動(dòng)，以一個(gè)垂直于由該三個(gè)像點(diǎn)形成的直線所確定的方向的向量分量移過(guò)一個(gè)確定的第一量值，這樣，可以在印版28的另一個(gè)位置上重新寫(xiě)下三個(gè)點(diǎn)。由此產(chǎn)生像點(diǎn)的所謂“網(wǎng)格掃描線”。對(duì)于每個(gè)確定的相鄰網(wǎng)格掃描線間距、也就是說(shuō)相鄰像點(diǎn)間距1和像點(diǎn)數(shù)量，產(chǎn)生一個(gè)必要移動(dòng)的一個(gè)確定的第二量值，該移動(dòng)平行于由三個(gè)像點(diǎn)形成的線所確定的軸線，這樣就形成密集地制作圖像，也就是說(shuō)，在印版28上的每個(gè)規(guī)定的印制點(diǎn)上制作圖像。
換句話說(shuō)，如果光源陣列20被這樣定向，使得產(chǎn)生n個(gè)制圖像射線22，它們的軸線基本平行于移動(dòng)方向A，則這n個(gè)像點(diǎn)210沿著n條螺旋線在按方向B旋轉(zhuǎn)的滾筒26上運(yùn)動(dòng)。如果觀察一個(gè)方位角，則這n條螺旋線是相互交錯(cuò)的。在平行于回轉(zhuǎn)軸線25的方向上在該方位角上看，當(dāng)通過(guò)這n條螺旋線產(chǎn)生的像點(diǎn)210不是密集排布時(shí)，為了避免對(duì)滾筒26表面上的點(diǎn)雙重刻寫(xiě)，這些螺旋線必需有一個(gè)升程，該升程與交錯(cuò)網(wǎng)格掃描線方法中的進(jìn)給規(guī)則相應(yīng)。
圖6所示用于制作圖像的裝置可以在一個(gè)印刷裝置中的一個(gè)滾筒26上實(shí)施。這種印刷裝置可以是一臺(tái)印刷機(jī)的部件。
參考標(biāo)號(hào)10 光源陣列 12 VCSEL光源14 投影光具 16 印版18 像點(diǎn) 110 制圖像光束112 供電單元114 用于交換數(shù)據(jù)和/或控制信號(hào)的連接裝置116 控制單元 118 第一運(yùn)動(dòng)方向120 第二運(yùn)動(dòng)方向 122 部件124 分陣列 126 分陣列的制圖像光束128 光源模塊 130 接納元件132 基準(zhǔn)發(fā)射器 134 基準(zhǔn)發(fā)射器制圖像光束136 分束器 138 探測(cè)器140 連接裝置 142 移動(dòng)方向20 光源陣列 21 VCSEL光源22 制圖像光束 23 供電單元24 投影光具 25 回轉(zhuǎn)軸線26 滾筒 28 印版210 像點(diǎn) 212 像點(diǎn)路徑q發(fā)射器間距 1相鄰像點(diǎn)間距p印制點(diǎn)間距 A移動(dòng)方向B旋轉(zhuǎn)方向
權(quán)利要求
1.用于在一個(gè)印版(16)上制作圖像的裝置，具有一個(gè)光源(12)陣列(10)和一個(gè)投影光具(14)，用于在印版(16)上產(chǎn)生(n×m)個(gè)像點(diǎn)(18)，其中，n和m是自然數(shù)，n＞1，m≥1，其特征在于光源(12)的該陣列(10)包含一個(gè)由(r×s)個(gè)VCSEL光源(12)組成的陣列，其中的至少兩個(gè)VCSEL光源(12)可被相互獨(dú)立地控制，其中，r和s是自然數(shù)，r≥n，s≥m。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于在一個(gè)印版(16)上制作圖像的裝置，其特征在于印版(16)上的至少一個(gè)確定的像點(diǎn)(18)通過(guò)聚集由該(r×s)個(gè)VCSEL光源(12)的一個(gè)分陣列(124)所發(fā)射的光產(chǎn)生，也就是說(shuō)通過(guò)至少兩個(gè)VCSEL光源(12)的光產(chǎn)生。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于在一個(gè)印版(16)上制作圖像的裝置，其特征在于VCSEL光源(12)的該陣列由多個(gè)子陣列(128)模塊式構(gòu)成。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的用于在一個(gè)印版(16)上制作圖像的裝置，其特征在于印版上的一排n個(gè)像點(diǎn)(18)以相鄰點(diǎn)間距1產(chǎn)生。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4之一所述的用于在一個(gè)印版(16)上制作圖像的裝置，其特征在于一個(gè)分陣列(124)中的至少一個(gè)第一和一個(gè)第二VCSEL光源(12)被這樣控制，使得由該第一VCSEL光源(12)所發(fā)射的光相對(duì)于由該第二VCSEL光源(12)所發(fā)射的光具有固定的相位關(guān)系。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的用于在一個(gè)印版(16)上制作圖像的裝置，其特征在于作用于該VCSEL光源(12)陣列的至少一個(gè)分陣列(124)上的、投影光具(14)的至少一個(gè)部件(122)作為微型光具實(shí)施。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的用于在一個(gè)印版(16)上制作圖像的裝置，其特征在于在該VCSEL光源(12)陣列的至少一個(gè)分陣列(124)中設(shè)置一個(gè)VCSEL光源作為基準(zhǔn)發(fā)射器(132)，用于探測(cè)對(duì)發(fā)射有重要意義的參數(shù)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的用于在一個(gè)印版(16)上制作圖像的裝置，其特征在于至少投影光具(14)具有一個(gè)部件(122)用于該VCSEL光源(12)陣列的一個(gè)分陣列(124)，該部件的焦點(diǎn)位置可以作為由至少一個(gè)VCSEL光源(12)組成的陣列(10)相對(duì)于印版(16)的間距的函數(shù)改變。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的用于在一個(gè)印版(16)上制作圖像的裝置，其特征在于該VCSEL光源(12)陣列(10)的至少一個(gè)光源具有一個(gè)調(diào)節(jié)裝置，當(dāng)輸出功率偏離一個(gè)額定值時(shí)，該調(diào)節(jié)裝置將輸入功率作為該光源輸出功率的函數(shù)使其改變。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于在一個(gè)印版(16)上制作圖像的裝置，其特征在于該VCSEL光源(12)陣列的一個(gè)分陣列(124)的至少一個(gè)基準(zhǔn)發(fā)射器(132)具有一個(gè)調(diào)節(jié)裝置，當(dāng)輸出功率偏離一個(gè)額定值時(shí)，該調(diào)節(jié)裝置將該分陣列(124)的至少一個(gè)另外的VCSEL光源(12)的輸入功率作為基準(zhǔn)發(fā)射(132)輸出功率的函數(shù)使其改變。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的用于在一個(gè)印版(16)上制作圖像的裝置，其特征在于該VCSEL光源(12)陣列(10)的至少一個(gè)光源產(chǎn)生短脈沖射線。
12.印版曝光器，其特征在于該印版曝光器具有至少一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1至11之一所述的用于在一個(gè)印版(16)上制作圖像的裝置。
13.印刷裝置，其特征在于該印刷裝置具有至少一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1至11之一所述的用于在一個(gè)印版(16)上制作圖像的裝置。
14.印刷機(jī)，具有至少一個(gè)給紙器，一個(gè)印刷裝置和一個(gè)收紙器，其特征在于該印刷機(jī)具有至少一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求13所述的印刷裝置。
全文摘要
提出一種用于在印版上制作圖像的裝置,具有一個(gè)VCSEL光源陣列和一個(gè)投影光具,用于在印版上產(chǎn)生(n×m)個(gè)像點(diǎn),其特點(diǎn)是,該光源陣列包含一個(gè)由可被相互獨(dú)立地控制的VCSEL光源組成的陣列。印版上的一個(gè)確定像點(diǎn)可以通過(guò)聚集在VCSEL光源的一個(gè)分陣列中發(fā)射的光產(chǎn)生。由于VCSEL光源的有利的射線特性,如低的發(fā)散度和小的像散性,用于在印版上制作圖像的該裝置特別適合使用于一個(gè)印版曝光器或一個(gè)印刷裝置中。
文檔編號(hào)B41J2/447GK1375744SQ021071
公開(kāi)日2002年10月23日 申請(qǐng)日期2002年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月13日
發(fā)明者貝爾納德·拜爾, 貝恩德·福斯勒 申請(qǐng)人:海德堡印刷機(jī)械股份公司