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Dokumentenidentifikation DE19840928A1 09.03.2000
Titel Multibeam Laser Scanner
Anmelder Heidelberger Druckmaschinen AG, 69115 Heidelberg, DE
Erfinder Hein, Erich, 24105 Kiel, DE
DE-Anmeldedatum 08.09.1998
DE-Aktenzeichen 19840928
Offenlegungstag 09.03.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.03.2000
IPC-Hauptklasse B41J 2/455
IPC-Nebenklasse G03F 7/20   G03G 15/04   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Belichtung von Aufzeichnungsmaterialien und weist eine Laser-Belichtungseinheit (5) zur Erzeugung mindestens eines Laserstrahles und eine Steuerung (13) zur Helligkeitsmodulation des Laserstrahles in Abhängigkeit von der aufzuzeichnenden Information auf. Die Laser-Belichtungseinheit weist eine Mehrzahl von Mikrolasern (11) mit jeweils einer Lichtabstrahlfläche (12) auf. Die Mikrolaser (11) sind als Kopfstrahler ausgebildet, deren Lichtabstrahlrichtung im wesentlichen senkrecht zu der Grundfläche eines Substratträgers (10) ausgerichtet ist. Vor den Lichtabstrahlflächen (12) des Mikrolaser (11) ist mindestens eine Linse (15) angeordnet.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der elektronischen Reproduktionstechnik und betrifft eine Vorrichtung zur Belichtung von Aufzeichnungsmaterialien, bestehend aus einer Laser-Belichtungseinheit zur Erzeugung mindestens eines Laserstrahles und einer Steuerung zur Helligkeitsmodulation des Laserstrahles in Abhängigkeit von der aufzuzeichnenden Information.

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 verwendet.

Aus der EP-OS 0 641 116 ist es bekannt, als Laser-Belichtungseinheit eine Mehrzahl von Laserdioden zu verwenden, in deren Strahlungsgängen optische Linsen zur Beeinflussung der Strahlengänge angeordnet sind.

Die Verwendung von auf einem Halbleiterchip angeordneten Mikrolasern wird in der Zeitschrift "Spektrum der Wissenschaft", Januar 1992, angegeben.

In der elektronischen Reproduktionstechnik besteht das Problem, eine ausreichend hohe Belichtungsgeschwindigkeit sowie eine ausreichend hohe Belichtungsintensität zu erzielen. Bei der Belichtung von relativ gering lichtempfindlichen Aufzeichnungsmaterialien, beispielsweise Druckplatten, können deshalb die bekannten Belichtungsvorrichtungen nur bei vergleichsweise geringen Belichtungsgeschwindigkeiten verwendet werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zur Belichtung von Aufzeichnungsmaterialien derart zu verbessern, daß sowohl hohe Anforderungen an die Belichtungsgeschwindigkeit als auch hohe Anforderungen an die Belichtungsintensität erfüllt werden.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Vorrichtung zur Belichtung von Aufzeichnungsmaterialien wird nachfolgend anhand der Fig. 1 bis 12 näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel für eine als Trommelbelichter ausgebildete Belichtungsvorrichtung mit einer beweglichen Laser-Belichtungseinheit,

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel für eine als Trommelbelichter ausgebildete Belichtungsvorrichtung mit einer stationären Laser-Belichtungseinheit,

Fig. 3 ein weiters Ausführungsbeispiel für eine Belichtungsvorrichtung,

Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel für eine Laser-Belichtungseinheit,

Fig. 5 ein anders Ausführungsbeispiel für eine Laser-Belichtungseinheit,

Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Laser-Belichtungseinheit mit integrierten optischen Linsen,

Fig. 7 eine Realisierungsmöglichkeit für den Strahlengang in der Laser-Belichtungseinheit,

Fig. 8 eine andere Realisierungsmöglichkeit für den Strahlengang in der Laser- Belichtungseinheit,

Fig. 9 eine weitere Realisierungsmöglichkeit für den Strahlengang in der Laser- Belichtungseinheit,

Fig. 10 eine alternative Realisierungsmöglichkeit für den Strahlengang in der Laser-Belichtungseinheit,

Fig. 11 eine Weiterbildung des Strahlenganges in der Laser-Belichtungseinheit und

Fig. 12 eine andere Weiterbildung des Strahlenganges in der Laser-Belichtungseinheit.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine als Trommelbelichter ausgebildete Belichtungsvorrichtung 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 Aufzeichnungstrommel (1) und die Vorschubbewegung der Laser-Belichtungseinheit (5) erfolgt eine flächenhafte punkt- und zeilenweise Belichtung eines auf der Aufzeichnungstrommel (1) befestigten Aufzeichnungsmaterials durch die helligkeitsmodulierten Laserstrahlen.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform für eine als Trommelscanner ausgebildete Belichtungsvorrichtung 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 Laserstrahlen erfolgt dabei die Drehbewegung der Aufzeichnungstrommel (1) in Verbindung mit einer geeigneten Ansteuerung der Laser-Belichtungseinheit (5).

Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Belichtungsvorrichtung. Die Laser-Belichtungseinheit (5) erstreckt sich mindestens über die Breite eines zu belichtenden bandförmigen Aufzeichnungsmaterials (7), das von einer Abgaberolle (8) zu einer Aufnahmerolle (9) an der Laser-Belichtungseinheit (5) vorbeigeführt wird.

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Laser-Belichtungseinheit (5). Die Laser-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 wesentlichen 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.

Aufgrund der Herstellungsweise der Mikrolaser (11) auf dem Substratträger (10) in Halbleitertechnik ist es möglich, auf dem Substratträger (10) zusätzlich eine elektronische Steuerung (13) für die Mikrolaser (11) als integriertes Bauelement aufzubringen. 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.

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 Aufzeichnungsmaterials erfaßt werden.

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 Mikrolasern (11) hergestellt werden.

Fig. 7 zeigt eine weiter Ausführungsform einer Laser-Belichtungseinheit (5), bei der eine Vielzahl von optischen Linsen (15) im Bereich eines plattenförmigen Linsenträgers (16) angeordnet sind. Es ist zu erkennen, wie durch die optischen Linsen (15) die Strahlengänge (17) der Mikrolaser (11) beeinflußt werden.

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 zweckmäßigen 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. 9 zeigt schematisch eine weitere Realisierungsmöglichkeit für den Strahlengang (17) in der Laser-Belichtungseinheit, bei der im Strahlengang zwei hintereinander angeordneten Linsen (15) angeordnet sind. Durch diese Anordnung wird eine verbesserte räumlichen Positionierung des Belichtungsfleckes (18) erreicht.

Fig. 10 zeigt schematisch eine andere Realisierungsmöglichkeit für den Strahlengang (17) in der Laser-Belichtungseinheit, bei der einer Mehrzahl von Mikrolasern (11) eine gemeinsamen Linse (15) ist. Eine derartige Ausführungsform ist insbesondere dann von Vorteil, wenn eine verstärkte Miniaturisierung der Mikrolaser (11) durchgeführt wird. Eine Mehrzahl von Mikrolasern (11) ist hierdurch einem gemeinsamen 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 verbleibenden Mikrolaser (11) oder durch eine Aktivierung von Reservelasern den Belichtungsbetrieb ohne Beeinflussung der Belichtungsqualität fortzusetzen.

Fig. 11 zeigt schematisch eine weitere Realisierungsmöglichkeit für den Strahlengang (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 kombiniert.

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 Mehrzahl von die Linsen (15) verlassenden Strahlengängen (17) werden durch eine gemeinsame Linse zusammengefaßt. Es ist am dargestellten resultierenden Strahlengang (17) erkennbar, daß eine Positionierung des Belichtungsfleckes (18) mit einem relativ großen Abstand zu den Mikrolasern (11) möglich ist.

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.


Anspruch[de]
  1. 1. Vorrichtung zur Belichtung von Aufzeichnungsmaterialien, bestehend aus einer Laser-Belichtungseinheit zur Erzeugung mindestens eines Laserstrahles und einer Steuerung zur Helligkeitsmodulation des Laserstrahles in Abhängigkeit von der aufzuzeichnenden Information, dadurch gekennzeichnet, daß
    1. - die Laser-Belichtungseinheit (5) eine Mehrzahl von Mikrolasern (11) mit jeweils einer Lichtabstrahlfläche (12) aufweist,
    2. - die Mikrolaser (11) als Kopfstrahler ausgebildet sind, deren Lichtabstrahlrichtung im wesentlichen senkrecht zu der Grundfläche eines Substratträgers (10) verläuft
    3. - vor den Lichtabstrahlflächen (12) der Mikrolaser (11) mindestens eine optische Linse (15) angeordnet ist.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor jedem einzelnen Mikrolaser (11) mindestens eine zugeordnete Linse (15) angeordnet ist.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor mindestens zwei Mikrolasern (11) eine gemeinsame Linse (15) angeordnet ist.
  4. 4. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Linsen (15) gemeinsam mit den Mikrolasern (11) in Halbleitertechnologie auf dem Substratträger (10) gefertigt sind.
  5. 5. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Linsen (15) als defraktive Optik durch Eindiffundieren eines Materials mit zum Substratträger (10) unterschiedlichem optischem Brechungsindex gefertigt sind.
  6. 6. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerung (13) für die Mikrolaser (11) gemeinsam mit den Mikrolasern (11) in Halbleitertechnologie auf dem Substratträger (10) gefertigt ist.
  7. 7. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrolaser (11) zeilenweise auf dem Substratträger (10) angeordnet sind.
  8. 8. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrolaser (11) auf dem Substratträger (10) in mehreren zueinander parallelen Zeilen angeordnet sind.
  9. 9. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Linsen (15) in Ausbreitungsrichtung eines Strahlenganges (17) der Mikrolaser (11) hintereinander angeordnet sind.






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