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Mehrstrahl-Aufzeichnungsorgan - Dokument DE19915820A1
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE19915820A1 12.10.2000
Titel Mehrstrahl-Aufzeichnungsorgan
Anmelder Heidelberger Druckmaschinen AG, 69115 Heidelberg, DE
Erfinder Zelenka, Thomas, 24248 Mönkeberg, DE
DE-Anmeldedatum 08.04.1999
DE-Aktenzeichen 19915820
Offenlegungstag 12.10.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.10.2000
IPC-Hauptklasse B41J 2/455
IPC-Nebenklasse G03G 15/04   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Mehrstrahl-Aufzeichnungsorgan für ein Laseraufzeichnungsgerät zur Aufzeichnung von Information auf ein Aufzeichnungsmaterial, mit einer Lichtquelle (1), welche im wesentlichen parallel zu einer optischen Achse (7) verlaufende und voneinander beabstandete Laserstrahlen (6) erzeugt. Die Lichtquelle (1) besteht aus mindestens einem Laserdioden-Bar (4, 5), bei dem sich die Laserstrahlen (6) erzeugenden Laseremitter (4) voneinander beabstandet auf einem gemeinsamen Substratträger (5) befinden. Die Abstände der Laseremitter (4) auf dem Substratträger (5) bestimmen die Abstände der Laserstrahlen (6) voneinander. In den Strahlengängen der Laserstrahlen (6) ist mindestens eine optische Linse (2) angeordnet, um quer zur optischen Achse (7) ungleichförmige Aufweitungen der Laserstrahlen (6) zu kompensieren. Außerdem ist mindestens ein Objektiv (3) vorhanden, welches die Laseremitter (4) als Belichtungspunkte (9) einer Belichtungspunktreihe (8) auf dem Aufzeichnungsmaterial abbildet.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der elektronischen Reproduktionstechnik und betrifft ein Mehrstrahl-Aufzeichnungsorgan für ein Laseraufzeichnungsgerät. In einem Laseraufzeichnungsgerät, auch Laserbelichter oder Laserrecorder genannt, wird ein in einer Laserlichtquelle erzeugter, modulierter Laserstrahl zeilenweise über ein Aufzeichnungsmaterial geführt. Das Aufzeichnungsmaterial befindet sich dabei auf einer Vorlagenhalterung, die sich relativ zum Laserstrahl bewegt.

Bei einem Laseraufzeichnungsgerät mit einer Aufzeichnungstrommel, die aus mechanischen Gründen nur mit einer relativ geringe Umfangsgeschwindigkeit rotiert verwendet man zur Erhöhung der Aufzeichnungsgeschwindigkeit häufig ein Mehrstrahl-Aufzeichnungsorgan. In einem solchen Mehrstrahl-Aufzeichnungsorgan werden in einer Vielzahl von Laserlichtquellen parallele, modulierte Laserstrahlen erzeugt, die gleichzeitig über das Aufzeichnungsmaterial geführt werden.

Ein herkömmliches Mehrstrahl-Aufzeichnungsorgan weist als Laserlichtquellen einzelne Laserdioden auf. Die Herstellung eines derartigen Mehrstrahl-Aufzeichnungsorgans ist relativ aufwendig, da die einzelnen Laserdioden genau zueinander justiert werden müssen, um gleichabständige parallele Laserstrahlen und dadurch eine gleichmäßige Aufzeichnungsqualität zu erreichen. Ein herkömmliches Mehrstrahl-Aufzeichnungsorgan ist deshalb bei Einhaltung der gestellten qualitativen Anforderungen relativ teuer.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Mehrstrahl-Aufzeichnungsorgan eines elektronischen Laseraufzeichnungsgerätes derart zu verbessern, daß die Herstellung unter Einhaltung der qualitativen Anforderungen an das Mehrstrahl- Aufzeichnungsorgan bezüglich der Aufzeichnungsqualität vereinfacht und verbilligt wird.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Fig. 1 bis 5 näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein prinzipielles Ausführungsbeispiel für ein Mehrstrahl-Aufzeichnungsorgan,

Fig. 2 ein erstes Anwendungsbeispiel für ein Mehrstrahl-Aufzeichnungsorgan in einem Laseraufzeichnungsgerät im Querschnitt,

Fig. 3 ein Aufzeichnungsmuster auf einer Aufzeichnungstrommel,

Fig. 4 ein prinzipielles Ausführungsbeispiel für ein modifiziertes Mehrstrahl- Aufzeichnungsorgan und

Fig. 5 ein zweites Anwendungsbeispiel für ein Mehrstrahl-Aufzeichnungsorgan in einen Laseraufzeichnungsgerät.

Fig. 1 zeigt ein prinzipielles Ausführungsbeispiel für ein Mehrstrahl-Aufzeichnungsorgan. Das Mehrstrahl-Aufzeichnungsorgan weist im wesentlichen eine Laserlichtquelle (1), eine optische Linse (2) und ein Objektiv (3) auf. Die Laserlichtquelle (1) besteht aus mehreren, in der Darstellung aus fünf in einer Reihe angeordneten und von einander beabstandeten streifenförmigen Laseremittern (4), die sich auf einem streifenförmigen Substratträger (5) befinden. Ein derartiges Systeme wird als Laserdioden-Bar (4, 5) bezeichnet. Ein handelsüblicher Laserdioden-Bar (4, 5) enthält beispielsweise 60 Laseremitter (4) mit jeweils 50 µm Breite und mit einem Abstand voneinander von 150 µm. Die Länge des Substratträgers (5) beträgt beispielsweise 10 mm.

Der streifenförmige Substratträger (5) ist derart angeordnet, daß die von den Laseremittern (4) erzeugten Laserstrahlen (6) parallel zu einer optischen Achse (7) des Mehrstrahl-Aufzeichnungsorgans aus der Laserlichtquelle (1) austreten, wobei die optische Achse (7) in Z-Richtung eines XYZ-Koordinatensystems verläuft. Durch die Anordnung und Herstellung der Laseremitter (4) auf einem gemeinsamen Substratträger (5) sind die Geometrie und die räumliche Zuordnung der Laserstrahlen (6) zueinander exakt vorgegeben, und eine aufwendige Justierung kann entfallen.

Vor der Laserlichtquelle (1) ist die optische Linse (2) in Form einer asphärischen Linse angeordnet. Die Linse (2) ist vorzugsweise als Zylindermeniskuslinse ausgebildet, deren Längsausdehnung im wesentlichen senkrecht zur optischen Achse (7) orientiert ist. Durch die Linse (2) wird in vorteilhafter Weise eine unsymmetrische Strahlaufweitung quer zur optischen Achse (7) kompensiert. Die Strahlaufweitung in Y-Richtung beträgt etwa 30° und in X-Richtung etwa 8°. Die Linse (2) ist in zweckmäßiger Weise derart dimensioniert, daß die Aufweitung der Laserstrahlen (6) in X-Richtung unverändert bleibt und in Y-Richtung verkleinert wird, wodurch in beiden Koordinatenrichtungen eine symmetrische Aufweitung der Laserstrahlen (6) von etwa 8° erreicht wird.

Auf der von der Laserlichtquelle (1) abgewandten Seite der Linse (2) ist das Objektiv (3) auf der optischen Achse (7) angeordnet. Das Objektiv (3) bildet die einzelnen Laseremitter (4) des Substratträgers (5) im erforderlichen Maßstab als Belichtungspunktreihe (8) mit einer der Anzahl von Laserstrahlen (6) entsprechenden Anzahl von zueinander beanstandeten Belichtungspunkten (9) auf das nicht dargestellte Aufzeichnungsmaterial eines Laseraufzeichnungsgerätes ab. Die Belichtungspunktreihe (8) erzeugt auf dem Aufzeichnungsmaterial nebeneinander liegende Belichtungszeilen. Durch eine Verkleinerung kann ein Durchmesser der Belichtungspunkte (9) von beispielsweise 20 µm erreicht werden.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel werden sämtliche Laserstrahlen (6) durch die Linse (2) und das Objektiv (3) geführt. Durch die optische Wirkung der Linse (2) können in vorteilhafter Weise einfachere Objektive verwendet und die Tiefenschärfe verbessert werden.

Durch die Verwendung einer gemeinsamen Linse (2) und eines gemeinsamen Objektivs (3) für alle Laserstrahlen (6) kann die Anzahl der verwendeten Bauelemente stark reduziert werden. Es ist aber auch denkbar, jedem Laserstrahl (6) eine eigene Linse (2) und ein eigenes Objektiv (3) zuzuordnen. Anstelle von separaten optischen Komponenten können Linse (2) und/oder Objektiv (3) auch halbleitertechnologisch in den Substratträger (5) integriert werden.

Fig. 2 zeigt ein erstes Anwendungsbeispiel für ein Mehrstrahl-Aufzeichnungsorgan bei einem Laseraufzeichnungsgerät vom Außentrommeltyp im Querschnitt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind drei Mehrstrahl-Aufzeichnungsorgane (10a, 10b, 10c) radial zu einer rotierenden Aufzeichnungstrommel (11) und aus baulichen Gründen in Umfangsrichtung der Aufzeichnungstrommel (11) jeweils gegeneinander versetzt angeordnet. Die Laserstrahlen (6) liegen dabei in einer in Richtung der Drehachse (12) der Aufzeichnungstrommel (11), d. h. in einer senkrecht zur Zeichnungsebene, ausgerichteten Ebene und zeichnen auf einem auf die Aufzeichnungstrommel (11) aufgespannten Aufzeichnungsmaterial (13) gleichzeitig eine Vielzahl von in Umfangsrichtung verlaufender Belichtungszeilen auf. Um den Anschluß der Belichtungszeilen und damit eine homogene Aufzeichnung zu gewährleisten, sind die drei Mehrstrahl-Aufzeichnungsorgane (10a, 10b, 10c) in Richtung der Achse (12) der Aufzeichnungstrommel (11) jeweils um den Durchmesser der Belichtungspunkt (9) axial zueinander versetzt angeordnet.

Fig. 3 veranschaulicht das Aufzeichnungsmuster, das die von den drei Mehrstrahl- Aufzeichnungsorganen (10a, 10b, 10c) gemäß Fig. 2 erzeugten und umfangsmäßig zueinander versetzten Belichtungsreihen (8a, 8b, 8c) von Belichtungspunkten (9a, 9b, 9c) auf dem auf die Aufzeichnungstrommel (11) aufgespannten Aufzeichnungsmaterial (13) aufgezeichnet wird. Der axiale Versatz der drei Mehrstrahl- Aufzeichnungsorgane (10a, 10b, 10c) ist derart gewählt, daß jeweils zwischen zwei benachbarten Belichtungspunkten (9a) eines Mehrstrahl-Aufzeichnungsorgans (10a) jeweils ein Belichtungspunkt (9b, 9c) der anderen beiden Mehrstrahl- Aufzeichnungsorgane (10b, 10c) liegen, wodurch die einzelnen Belichtungszeilen (14) mit Zeilenanschluß, d. h. lückenlos, aufgezeichnet werden.

Die flächenhafte Aufzeichnung auf dem Aufzeichnungsmaterial (13) erfolgt durch die Rotation der Aufzeichnungstrommel (11) in Hauptabtastrichtung und durch eine axiale Vorschubbewegung (Nebenabtastrichtung) der drei Mehrstrahl-Aufzeichnungsorgane (10a, 10b, 10c) an der Aufzeichnungstrommel (11) entlang.

Zur Erzeugung des in Fig. 3 dargestellten Aufzeichnungsmusters mit drei zueinander versetzten Belichtungspunktreihen (8a, 8b, 8c) durch drei separate Mehrstrahl- Aufzeichnungsorgane (10a, 10b, 10c) kann in vorteilhafter Weise auch ein einzelnes modifiziertes Mehrstrahl-Aufzeichnungsorgan verwendet werden.

Fig. 4 zeigt ein prinzipielles Ausführungsbeispiel für ein modifiziertes Mehrstrahl- Aufzeichnungsorgan, das sich von dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch unterscheidet, daß die Lichtquelle (1) mehrere Laserdioden-Bars im dargestellten Beispiel drei Laserdioden-Bars (4a, 5a; 4b, 5b; 4c, 5c), aufweist, die im wesentlichen senkrecht zur optischen Achse (7) derart versetzt zueinander angeordnet sind, daß zwischen den Laseremittern (4a) eines Laserdioden-Bars (4a, 5a) jeweils die Laseremitter (4b, 4c) der anderen Laserdioden-Bars (4b, 5b; 4c, 5c) liegen. Auf diese Weise werden drei zueinander versetzte Belichtungspunktreihen (8a, 8b, 8c) entsprechend dem in Fig. 3 gezeigten Aufzeichnungsmusters erzeugt, wobei der Versatz der Belichtungspunktreihen (8a, 8b, 8c) etwa dem Durchmesser eines Belichtungspunktes (9) entspricht.

Fig. 4 zeigt ein zweites Anwendungsbeispiel für ein Mehrstrahl-Aufzeichnungsorgan (10a, 10b, 10c) bei einem Laseraufzeichnungsgerät vom Außentrommel-Typ. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind drei Mehrstrahl-Aufzeichnungsorgane (10a, 10b, 10c) in Richtung der Drehachse (12) der Aufzeichnungstrommel (11) nebeneinander angeordnet und die drei Belichtungsreihen (8a, 8b, 8c) liegen auf einer Mantellinie des Aufzeichnungstrommel (11). Das in Fig. 4 dargestellte Aufzeichnungsmuster wird in diesem Fall zeitlich nacheinander durch die axiale Vorschubbewegung der drei Mehrstrahl-Aufzeichnungsorgane (10a, 10b, 10c) in Verbindung mit einer vorschubabhängigen Steuerung der Belichtungsstrahlen (6) erzeugt.


Anspruch[de]
  1. 1. Mehrstrahl-Aufzeichnungsorgan für ein Laseraufzeichnungsgerät zur Aufzeichnung von Information auf ein Aufzeichnungsmaterial, mit einer Lichtquelle (1), welche im wesentlichen parallel zu einer optischen Achse (7) verlaufende und voneinander beabstandete Laserstrahlen (6) erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß
    1. - die Lichtquelle (1) aus mindestens einem Laserdioden-Bar (4, 5) besteht, bei dem sich die Laserstrahlen (6) erzeugenden Laseremitter (4) voneinander beabstandet auf einem gemeinsamen Substratträger (5) befinden,
    2. - die Abstände der Laseremitter (4) auf dem Substratträger (5) die Abstände der Laserstrahlen (6) voneinander bestimmen,
    3. - im Strahlengang der Laserstrahlen (6) mindestens eine optische Linse (2) angeordnet ist, um quer zur optischen Achse (7) ungleichförmige Aufweitungen der Laserstrahlen (6) zu kompensieren und
    4. - im Strahlengang der Laserstrahlen (6) mindestens ein Objektiv (3) angeordnet ist, welches die Laseremitter (4) als Belichtungspunkt (9) auf dem Aufzeichnungsmaterial (13) abbildet.
  2. 2. Mehrstrahl-Aufzeichnungsorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Linse (2) asphärisch ausgebildet ist.
  3. 3. Mehrstrahl-Aufzeichnungsorgan nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Linse (2) als Zylindermeniskuslinse ausgebildet ist.
  4. 4. Mehrstrahl-Aufzeichnungsorgan nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang jedes Laserstrahles (6) eine Linse (2) angeordnet ist.
  5. 5. Mehrstrahl-Aufzeichnungsorgan nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den Strahlengängen aller Laserstrahlen (6) eine gemeinsame Linse (2) angeordnet ist.
  6. 6. Mehrstrahl-Aufzeichnungsorgan nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang jedes Laserstrahles (6) ein Objektiv (3) angeordnet ist.
  7. 7. Mehrstrahl-Aufzeichnungsorgan nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den Strahlengängen aller Laserstrahlen (6) ein gemeinsames Objektiv (3) angeordnet ist.
  8. 8. Mehrstrahl-Aufzeichnungsorgan nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Linsen (2) und/oder Objektive (3) in den Substratträger (5) integriert sind.
  9. 9. Mehrstrahl-Aufzeichnungsorgan nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß
    1. - die Lichtquelle (1) aus mindestens zwei Laserdioden-Bars (4, 5) besteht und
    2. - die Laserdioden-Bars (4, 5) im wesentlich senkrecht zur optischen Achse (7) derart gegeneinander versetzt angeordnet sind, daß die Laseremitter (4) des einen Laserdioden-Bars (4, 5) zu den Laseremittern (4) der anderen Laserdioden-Bars (4, 5) auf Lücke stehen.
  10. 10. Mehrstrahl-Aufzeichnungsorgan nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Versatz der Laseremitter (4) zueinander etwa dem Durchmesser eines Belichtungspunktes (9) entspricht.
  11. 11. Mehrstrahl-Aufzeichnungsorgan nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß
  12. - das Laseraufzeichnungsgerät mindestens zwei Mehrstrahl-Aufzeichnungsorgane (10a, 10b) aufweist und
    1. - die Mehrstrahl-Aufzeichnungsorgane (10a, 10b) in Hauptabtastrichtung des Aufzeichnungsmaterials (13) gegeneinander versetzt angeordnet sind.
  13. 12. Mehrstrahl-Aufzeichnungsorgan nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß
    1. - das Laseraufzeichnungsgerät mindestens zwei Mehrstrahl-Aufzeichnungsorgane (10a, 10b) aufweist und
    2. - die Mehrstrahl-Aufzeichnungsorgane (10a, 10b) in Nebenabtastrichtung des Aufzeichnungsmaterials (13) gegeneinander versetzt angeordnet sind.
  14. 13. Mehrstrahl-Aufzeichnungsorgan nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Versatz der Mehrstrahl-Aufzeichnungsorgane (10a, 10b) in Nebenabtastrichtung etwa dem Durchmesser eines Belichtungspunktes (9) entspricht.






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