DE19840928A1 - Multibeam laser scanner for exposing material to be copied has a laser exposure unit for generating one or more laser beams and a control for regulating beam brightness according to the item to be scanned. - Google Patents
Multibeam laser scanner for exposing material to be copied has a laser exposure unit for generating one or more laser beams and a control for regulating beam brightness according to the item to be scanned.Info
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der elektronischen Reproduktionstech nik und betrifft eine Vorrichtung zur Belichtung von Aufzeichnungsmaterialien, be stehend aus einer Laser-Belichtungseinheit zur Erzeugung mindestens eines La serstrahles und einer Steuerung zur Helligkeitsmodulation des Laserstrahles in Abhängigkeit von der aufzuzeichnenden Information.The invention relates to the field of electronic reproduction technology nik and relates to an apparatus for exposing recording materials, be standing from a laser exposure unit to generate at least one La and a controller for modulating the brightness of the laser beam in Dependence on the information to be recorded.
Eine Vorrichtung zur Belichtung unter Verwendung von Lasern wird beispielsweise in der US-PS 5 300 956 beschrieben. Dort wird in einem Drucker eine Laser- Belichtungseinheit mit einer Anordnung einer Mehrzahl von Laserdioden verwen det.A device for exposure using lasers is used, for example in U.S. Patent 5,300,956. There is a laser in a printer Use exposure unit with an arrangement of a plurality of laser diodes det.
Aus der EP-OS 0 641 116 ist es bekannt, als Laser-Belichtungseinheit eine Mehr zahl von Laserdioden zu verwenden, in deren Strahlungsgängen optische Linsen zur Beeinflussung der Strahlengänge angeordnet sind.From EP-OS 0 641 116 it is known that a laser exposure unit is a multiple number of laser diodes to use in their radiation paths optical lenses are arranged to influence the beam paths.
Die Verwendung von auf einem Halbleiterchip angeordneten Mikrolasern wird in der Zeitschrift "Spektrum der Wissenschaft", Januar 1992, angegeben.The use of microlasers arranged on a semiconductor chip is described in US Pat Journal of "Spectrum of Science", January 1992.
In der elektronischen Reproduktionstechnik besteht das Problem, eine ausreichend hohe Belichtungsgeschwindigkeit sowie eine ausreichend hohe Belichtungsinten sität zu erzielen. Bei der Belichtung von relativ gering lichtempfindlichen Aufzeich nungsmaterialien, beispielsweise Druckplatten, können deshalb die bekannten Be lichtungsvorrichtungen nur bei vergleichsweise geringen Belichtungsgeschwin digkeiten verwendet werden.The problem in electronic reproduction technology is sufficient high exposure speed and sufficiently high exposure inks to achieve sity. When exposing relatively low light sensitive record tion materials, for example printing plates, can therefore the known Be clearing devices only at comparatively low exposure speed abilities are used.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zur Belichtung von Aufzeichnungsmaterialien derart zu verbessern, daß sowohl hohe Anforderun gen an die Belichtungsgeschwindigkeit als auch hohe Anforderungen an die Be lichtungsintensität erfüllt werden.The object of the present invention is therefore a device for exposure of recording materials so that both high demands exposure speed as well as high demands on loading light intensity can be met.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This object is solved by the features of claim 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous refinements and developments are in the subclaims specified.
Die Vorrichtung zur Belichtung von Aufzeichnungsmaterialien wird nachfolgend an hand der Fig. 1 bis 12 näher erläutert.The device for exposing recording materials is explained in more detail below with reference to FIGS . 1 to 12.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel für eine als Trommelbelichter ausgebildete Be lichtungsvorrichtung mit einer beweglichen Laser-Belichtungseinheit, Fig. 1 shows an embodiment for a drum exposer configured as Be clearing device having a movable laser exposure unit,
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel für eine als Trommelbelichter ausgebildete Be lichtungsvorrichtung mit einer stationären Laser-Belichtungseinheit, Fig. 2 shows an embodiment for a drum exposer configured as Be clearing device having a stationary laser exposure unit,
Fig. 3 ein weiters Ausführungsbeispiel für eine Belichtungsvorrichtung, Fig. 3 shows a further embodiment of an exposure apparatus,
Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel für eine Laser-Belichtungseinheit, Fig. 4 shows an embodiment for a laser exposure unit,
Fig. 5 ein anders Ausführungsbeispiel für eine Laser-Belichtungseinheit, Fig. 5 shows a different embodiment of a laser exposure unit,
Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Laser-Belichtungseinheit mit integrierten optischen Linsen, Fig. 6 shows a further embodiment for a laser exposure unit with integrated optical lenses,
Fig. 7 eine Realisierungsmöglichkeit für den Strahlengang in der Laser-Be lichtungseinheit, Fig. 7 shows a possible implementation for the beam path in the laser-Be clearing unit,
Fig. 8 eine andere Realisierungsmöglichkeit für den Strahlengang in der Laser- Belichtungseinheit, Fig. 8 shows another possible embodiment for the beam path in the laser exposure unit,
Fig. 9 eine weitere Realisierungsmöglichkeit für den Strahlengang in der Laser- Belichtungseinheit, Fig. 9 shows a further possible implementation for the beam path in the laser exposure unit,
Fig. 10 eine alternative Realisierungsmöglichkeit für den Strahlengang in der La ser-Belichtungseinheit, Fig. 10 shows an alternative possibility for realizing the beam path in the La ser-exposure unit,
Fig. 11 eine Weiterbildung des Strahlenganges in der Laser-Belichtungseinheit und Fig. 11 is a further development of the optical path in the laser exposure unit, and
Fig. 12 eine andere Weiterbildung des Strahlenganges in der Laser-Belich tungseinheit. Fig. 12 shows another development of the beam path in the laser exposure unit.
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine als Trommelbelichter ausgebildete Be lichtungsvorrichtung mit einer Aufzeichnungstrommel (1), die in Umfangsrichtung (2) um eine Längsachse (3) drehbar gelagert ist. In Richtung der Längsachse (3) bewegt sich ein Schlitten (4) an der Aufzeichnungstrommel (1) entlang, der eine die Laserstrahlen erzeugende Laser-Belichtungseinheit (5) trägt. Der Schlitten (4) ist auf Transversalführungen (6) gelagert. Durch die Rotationsbewegung der Auf zeichnungstrommel (1) und die Vorschubbewegung der Laser-Belichtungseinheit (5) erfolgt eine flächenhafte punkt- und zeilenweise Belichtung eines auf der Auf zeichnungstrommel (1) befestigten Aufzeichnungsmaterials durch die helligkeitsmo dulierten Laserstrahlen. Fig. 1 shows an embodiment of a Be trained as a drum exposure device with a recording drum ( 1 ) which is rotatably mounted in the circumferential direction ( 2 ) about a longitudinal axis ( 3 ). A carriage ( 4 ) moves along the recording drum ( 1 ) in the direction of the longitudinal axis ( 3 ) and carries a laser exposure unit ( 5 ) that generates the laser beams. The carriage ( 4 ) is mounted on transverse guides ( 6 ). Due to the rotational movement of the recording drum ( 1 ) and the feed movement of the laser exposure unit ( 5 ), an area-wise point and line-wise exposure of a recording material attached to the recording drum ( 1 ) is carried out by the brightness-modulated laser beams.
Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform für eine als Trommelscanner ausgebildete Be lichtungsvorrichtung mit einer stationärem Laser-Belichtungseinheit (5), die sich in Längsrichtung (3) über die gesamte Abtasttrommel (1) erstreckt. Die flächenhafte Belichtung des Aufzeichnungsmaterials durch die helligkeitsmodulierten Laser strahlen erfolgt dabei die Drehbewegung der Aufzeichnungstrommel (1) in Verbin dung mit einer geeigneten Ansteuerung der Laser-Belichtungseinheit (5). Fig. 2 shows an embodiment for a trained as a drum scanner Be lighting device with a stationary laser exposure unit ( 5 ) which extends in the longitudinal direction ( 3 ) over the entire scanning drum ( 1 ). The areal exposure of the recording material by the brightness-modulated laser beams takes place the rotary movement of the recording drum ( 1 ) in conjunction with a suitable control of the laser exposure unit ( 5 ).
Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Belichtungsvorrichtung. Die Laser-Belichtungseinheit (5) erstreckt sich mindestens über die Breite eines zu be lichtenden bandförmigen Aufzeichnungsmaterials (7), das von einer Abgaberolle (8) zu einer Aufnahmerolle (9) an der Laser-Belichtungseinheit (5) vorbeigeführt wird. Fig. 3 shows another embodiment of an exposure apparatus. The laser exposure unit ( 5 ) extends at least over the width of a strip-shaped recording material ( 7 ) to be exposed, which is guided from a delivery roller ( 8 ) to a take-up roller ( 9 ) past the laser exposure unit ( 5 ).
Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Laser-Belichtungseinheit (5). Die La ser-Belichtungseinheit (5) besteht aus in einer Reihe angeordneten Mikrolasern (11), die auf einem Substratträger (10) aufgebracht sind. Die Mikrolaser (11) sind als Kopfstrahler ausgebildet, d. h. das Laserlicht verläßt die Mikrolaser (11) durch Lichtabstrahlflächen (12), die dem Substratträger (10) abgewandt und im wesentli chen parallel zu einer Grundfläche des Substratträgers (10) angeordnet sind. Die Durchmesser der Mikrolaser (11) betragen im Bereich der Lichtabstrahlflächen (12) beispielsweise 10 µm. Eine typische Ausgangsleistung je Mikrolaser (11) liegt im Bereich von etwa 2 mW. Ein typischer Wellenlängenbereich der Mikrolaser (11) liegt im Intervall von 700 nm bis 1000 nm. Fig. 4 shows an embodiment for a laser exposure unit ( 5 ). The laser exposure unit ( 5 ) consists of microlasers ( 11 ) arranged in a row, which are applied to a substrate carrier ( 10 ). The microlaser (11) are formed as head lamps, that the laser light exits the microlaser (11) by light emission (12) which faces away from the substrate support (10) and Chen in wesentli are arranged in parallel to a base surface of the substrate carrier (10). The diameter of the microlaser ( 11 ) is, for example, 10 μm in the area of the light emission surfaces ( 12 ). A typical output power per microlaser ( 11 ) is in the range of approximately 2 mW. A typical wavelength range of the microlaser ( 11 ) is in the interval from 700 nm to 1000 nm.
Aufgrund der Herstellungsweise der Mikrolaser (11) auf dem Substratträger (10) in Halbleitertechnik ist es möglich, auf dem Substratträger (10) zusätzlich eine elek tronische Steuerung (13) für die Mikrolaser (11) als integriertes Bauelement aufzu bringen. Durch die gemeinsame Anordnung der elektronischen Steuerung (13) und der Mikrolaser (11) auf dem Substratträger (10) können eine kompakte Bauweise, eine kostengünstige Herstellung und schnelle Schaltzeiten erreicht werden. Eine typische Schaltzeit der Mikrolaser (11) beträgt beispielsweise 4 Milliarden Bit/Sekunde.Due to the way of manufacturing the microlaser ( 11 ) on the substrate carrier ( 10 ) in semiconductor technology, it is possible to bring an electronic control ( 13 ) for the microlaser ( 11 ) as an integrated component on the substrate carrier ( 10 ). Due to the common arrangement of the electronic control ( 13 ) and the microlaser ( 11 ) on the substrate carrier ( 10 ), a compact design, cost-effective production and fast switching times can be achieved. A typical switching time of the microlaser ( 11 ) is, for example, 4 billion bits / second.
Fig. 5 zeigt ein weiters Ausführungsbeispiel für eine Laser-Belichtungseinheit (5), bei der die Mikrolaser (11) flächenhaft auf dem Substratträger (10) angeordnet sind. Durch die flächenhafte Anordnung einer Vielzahl von Belichtungsflecken (18) kann der gesamte Oberflächenbereich des zu belichtenden Aufzeichnungsmateri als erfaßt werden. Fig. 5 shows a further embodiment of a laser exposure unit ( 5 ), in which the microlaser ( 11 ) are arranged over the entire area on the substrate carrier ( 10 ). Due to the areal arrangement of a large number of exposure spots ( 18 ), the entire surface area of the recording material to be exposed can be detected as.
Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Laser-Belichtungseinheit (5) auf einem Halteelement (14), bei dem auf den Mikrolasern (11) optische Linsen (15) zur Beeinflussung des Strahlenganges integriert sind. Die optischen Linsen (15) können als defraktive Optik in einem gemeinsamen Fertigungsprozeß mit den Mi krolasern (11) hergestellt werden. Fig. 6 shows another embodiment of a laser exposure unit (5) on a retaining element (14), (15) are integrated for influencing the beam path in the optical to the microlasers (11) lenses. The optical lenses ( 15 ) can be manufactured as defractive optics in a joint manufacturing process with the Mi krolasern ( 11 ).
Fig. 7 zeigt eine weiter Ausführungsform einer Laser-Belichtungseinheit (5), bei der eine Vielzahl von optischen Linsen (15) im Bereich eines plattenförmigen Linsen trägers (16) angeordnet sind. Es ist zu erkennen, wie durch die optischen Linsen (15) die Strahlengänge (17) der Mikrolaser (11) beeinflußt werden. Fig. 7 shows a further embodiment of a laser exposure unit ( 5 ), in which a plurality of optical lenses ( 15 ) in the region of a plate-shaped lens carrier ( 16 ) are arranged. It can be seen how the optical paths ( 15 ) influence the beam paths ( 17 ) of the microlaser ( 11 ).
In Fig. 8 wird schematisch eine Realisierungsmöglichkeit für den Strahlengang (17) in der Laser-Belichtungseinheit veranschaulicht. Durch die Verwendung der Linsen (15) ist es insbesondere möglich, einen zu erzeugenden Belichtungsfleck (18) mit einem vorgebbaren Abstand zum Mikrolaser (11) zu erzeugen. Hierdurch ist es möglich, das zu belichtende Aufzeichnungsmaterial (7) mit einem technisch zweck mäßigen Abstand an den Mikrolasern (11) vorbei zu führen. Bei der Durchführung von Belichtungsprozessen in der elektronischen Reproduktionstechnik beträgt ein typischer Durchmesser des Belichtungsfleckes (18) etwa 10 Mikrometer. FIG. 8 schematically illustrates an implementation option for the beam path ( 17 ) in the laser exposure unit. The use of the lenses ( 15 ) makes it possible in particular to produce an exposure spot ( 18 ) to be generated with a predeterminable distance from the microlaser ( 11 ). This makes it possible to pass the recording material ( 7 ) to be exposed at a technically expedient distance past the microlasers ( 11 ). When performing exposure processes in electronic reproduction technology, a typical diameter of the exposure spot ( 18 ) is approximately 10 micrometers.
Fig. 9 zeigt schematisch eine weitere Realisierungsmöglichkeit für den Strahlen gang (17) in der Laser-Belichtungseinheit, bei der im Strahlengang zwei hinterein ander angeordneten Linsen (15) angeordnet sind. Durch diese Anordnung wird ei ne verbesserte räumlichen Positionierung des Belichtungsfleckes (18) erreicht. Fig. 9 shows schematically another possible implementation for the beam path ( 17 ) in the laser exposure unit, in which two lenses ( 15 ) arranged one behind the other are arranged in the beam path. With this arrangement, an improved spatial positioning of the exposure spot ( 18 ) is achieved.
Fig. 10 zeigt schematisch eine andere Realisierungsmöglichkeit für den Strahlen gang (17) in der Laser-Belichtungseinheit, bei der einer Mehrzahl von Mikrolasern (11) eine gemeinsamen Linse (15) ist. Eine derartige Ausführungsform ist insbe sondere dann von Vorteil, wenn eine verstärkte Miniaturisierung der Mikrolaser (11) durchgeführt wird. Eine Mehrzahl von Mikrolasern (11) ist hierdurch einem gemein samen Belichtungsfleck (18) zugeordnet. Diese Ausführungsform hat insbesondere den Vorteil einer verbesserten Ausfallsicherheit. Bei einem Defekt eines einzelnen Mikrolasers (11) ist es möglich, durch eine Veränderung der Ansteuerung der ver bleibenden Mikrolaser (11) oder durch eine Aktivierung von Reservelasern den Be lichtungsbetrieb ohne Beeinflussung der Belichtungsqualität fortzusetzen. Fig. 10 shows schematically another possible implementation for the beam path ( 17 ) in the laser exposure unit, in which a plurality of microlasers ( 11 ) is a common lens ( 15 ). Such an embodiment is particularly advantageous if an increased miniaturization of the microlaser ( 11 ) is carried out. A plurality of microlasers ( 11 ) is thereby assigned a common exposure spot ( 18 ). This embodiment has the particular advantage of improved reliability. In the event of a defect in a single microlaser ( 11 ), it is possible to continue the exposure operation without influencing the exposure quality by changing the control of the remaining microlaser ( 11 ) or by activating reserve lasers.
Fig. 11 zeigt schematisch eine weitere Realisierungsmöglichkeit für den Strahlen gang (17) in der Laser-Belichtungseinheit, bei der einer Mehrzahl von Mikrolasern (11) zwei hintereinander angeordnete Linsen (15) zugeordnet sind. Durch diese Ausführungsform werden Redundanzeigenschaften sowie vergrößerte Freiheiten bei der räumlichen Positionierung des Belichtungsfleckes (18) miteinander kombi niert. Fig. 11 shows schematically another possible implementation for the beam path ( 17 ) in the laser exposure unit, in which a plurality of microlasers ( 11 ) are assigned two lenses ( 15 ) arranged one behind the other. With this embodiment, redundancy properties and increased freedom in the spatial positioning of the exposure spot ( 18 ) are combined with one another.
In Fig. 12 ist eine weitere Variante zur Anordnung der Linsen (15) dargestellt. Es ist zunächst jedem Mikrolaser (11) eine Einzellinse (15) zugeordnet, und eine Mehr zahl von die Linsen (15) verlassenden Strahlengängen (17) werden durch eine ge meinsame Linse zusammengefaßt. Es ist am dargestellten resultierenden Strah lengang (17) erkennbar, daß eine Positionierung des Belichtungsfleckes (18) mit einem relativ großen Abstand zu den Mikrolasern (11) möglich ist.A further variant for the arrangement of the lenses ( 15 ) is shown in FIG . It is initially assigned to each microlaser ( 11 ) a single lens ( 15 ), and a greater number of the lenses ( 15 ) leaving the beam paths ( 17 ) are summarized by a common lens. It can be seen from the resultant beam path ( 17 ) shown that the exposure spot ( 18 ) can be positioned at a relatively large distance from the microlasers ( 11 ).
Die Herstellung der Linsen (15) unmittelbar auf den Mikrolasern (11) erfolgt derart, daß in das Halbleitersubstrat ein Material mit einer anderen optischen Brechzahl eindiffundiert wird.The lenses ( 15 ) are produced directly on the microlasers ( 11 ) in such a way that a material with a different optical refractive index is diffused into the semiconductor substrate.
Claims (9)
- - die Laser-Belichtungseinheit (5) eine Mehrzahl von Mikrolasern (11) mit je weils einer Lichtabstrahlfläche (12) aufweist,
- - die Mikrolaser (11) als Kopfstrahler ausgebildet sind, deren Lichtabstrahl richtung im wesentlichen senkrecht zu der Grundfläche eines Substratträgers (10) verläuft
- - vor den Lichtabstrahlflächen (12) der Mikrolaser (11) mindestens eine opti sche Linse (15) angeordnet ist.
- - The laser exposure unit ( 5 ) has a plurality of microlasers ( 11 ), each with a light emission surface ( 12 ),
- - The microlaser ( 11 ) are designed as head emitters, the direction of their light emission is substantially perpendicular to the base of a substrate carrier ( 10 )
- - At least one opti cal lens ( 15 ) is arranged in front of the light emitting surfaces ( 12 ) of the microlaser ( 11 ).
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8131 | Rejection |