DE60032485T2

DE60032485T2 - Mehrstrahl diodengepumpter optisches abbildungssystem

Info

Publication number: DE60032485T2
Application number: DE60032485T
Authority: DE
Inventors: Gary John Hudson SOUSA
Original assignee: Presstek LLC
Current assignee: Presstek LLC
Priority date: 1999-01-26
Filing date: 2000-01-26
Publication date: 2007-09-27
Anticipated expiration: 2020-01-27
Also published as: WO2000044161A3; US20010022611A1; JP2006108694A; JP2004299400A; CN1223172C; CA2324942C; KR20010090428A; AU746212B2; JP2002537636A; US6452623B2; KR100385043B1; CA2324942A1; CN1451227A; EP1192798B1; AU2974100A; EP1192798A2; JP3923483B2; DE60032485D1; JP4012690B2; US6222577B1

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren für digitales Drucken und insbesondere ein Abbildungssystem von Aufzeichnungsmedien, wie beispielsweise lithografische Druckelemente.
BESCHREIBUNG DES STANDS DER TECHNIK
Abbildungsvorrichtungen, die Laserenergiequellen verwenden, geben den Ausgang des Lasers zu seinem Bestimmungsort häufig unter Verwendung einer Lichtwellenleiter-Anordnung ab. Dies befreit den Entwickler von der Notwendigkeit, die Laser physikalisch direkt angrenzend an das Aufzeichnungsmedium positionieren zu müssen. Zum Beispiel offenbaren die U.S.-Patente Nr. 5.351.617 und 5.385.092, (deren gesamte Offenbarungen hiermit durch Verweis aufgenommen sind), den Einsatz von Laser zum Aufdrucken von Bildern auf lithografische Druckplatten-Konstruktionen. Wie in diesen Patenten beschrieben, kann der Laserausgang entfernt erzeugt und mittels Lichtwellenleitermitteln und Fokussierungslinsen-Baugruppen dem Aufzeichnungsrohling zugeführt werden.
Beim Fokussieren von Strahlung auf viele Typen von Aufzeichnungsmedien ist es wichtig, eine zufrieden stellende Tiefenschärfe beizubehalten, d.h. eine tolerierbare Abweichung vom perfekten Fokus auf der Aufzeichnungsoberfläche. Eine adäquate Tiefenschärfe ist für die Konstruktion und den Einsatz der Abbildungsvorrichtung wichtig; je kleiner die Arbeits-Tiefenschärfe ist, um so größer ist die Notwendigkeit von feinmechanischen Einstellungen und die Anfälligkeit für eine Leistungsminderung auf Grund der Ausrichtungsverschiebungen, die den normalen Einsatz begleiten können. Die Tiefenschärfe wird maximiert, indem die Ausgangsstrahlendivergenz auf einem Minimum gehalten wird.
Optische Bemühungen zum Reduzieren der Strahlendivergenz mindern auch die Energiedichte, da eine Linse die Helligkeit der Strahlung, die sie korrigiert, nicht ändern kann; eine Linse kann nur den optischen Weg ändern. Somit stellt die optische Korrektur einen inhärenten Kompromiss zwischen Tiefenschärfe und Energieverlust dar. Das U.S.-Patent Nr. 5.822.345 offenbart einen Ansatz, der den divergenten Ausgang eines Halbleiter- oder Diodenlasers verwendet, um einen Laserkristall optisch aufzupumpen, der wiederum Laserstrahlen mit wesentlich weniger Strahlendivergenz, aber vergleichbarer Energiedichte abgibt; der Laserkristall wandelt divergente eingehende Strahlung in einen Einzelmodus-Ausgang mit höherer Helligkeit um. Der Ausgang des Laserkristalls ist auf die Oberfläche eines Aufzeichnungsmediums fokussiert, um die Abbildungsfunktion durchzuführen.
Die im '345-Pastent beschriebenen Anordnungen verwenden einen separaten Kristall für jede Diodenpumpquelle. Dies ist für gewöhnlich notwendig auf Grund der Natur der Laser-Kristalle und ihres Betriebs. In Abwesenheit einer optischen Erregung sind resonante Hohlräume, die aus diesen optisch verstärkten Kristallen ausgebildet sind, flach-flache Monolithe; wenn an eine Endfläche eines solchen Kristalls optische Energie abgegeben wird, krümmen sich diese und die gegenüberliegende Fläche jedoch – ein Effekt, der als Massen-Thermal-Lensing bezeichnet wird. Um einen einzelnen Betriebs-Übergangsmodus zu erhalten, (vorzugsweise den fundamentalen TEM₀₀-Modus niedrigster Ordnung), wobei die Ausgangsdivergenz so nahe wie möglich an derjenigen einer diffraktionsbegrenzten Quelle liegt, muss der Kristall in einer Auslegung implementiert werden, die Massen-Thermal-Lensing berücksichtigt.
Dieses Phänornen macht es sogar noch schwieriger, mehrere unabhängige Ausgänge von einem einzelnen Laserkristall zu erhalten. Selbst wenn die Energie jeder Pumpquelle auf einen diskreten Bereich auf einer der Kristallflächen begrenzt ist, wirkt sich die Thermal-Lensing-Aktivität, die zum Lasern in einem Bereich erforderlich ist, normalerweise auf die anderen Bereiche aus, was zu wechselseitiger Interferenz führt. Dieser Zustand ist als "thermisches Nebensprechen" (thermal crosstalk) bekannt. Dementsprechend schreibt der gegenwärtige Stand der Technik den Einsatz eines separaten Kristalls für jeden Laserkanal vor, was nicht nur zu erhöhten Kosten für die Kristalle und ihre Fassungen, sondern auch für separate Fokussierungsbaugruppen führt.
Außerdem ziehen die Konfigurationen, die in den '617- und '092-Patenten (und in etwas einschlägigerer Weise im U.S.-Patent Nr. 5.764.274) beschrieben sind, die dauerhafte Fixierung von Diodenlaserpaketen auf dem Lichtwellenleiter in Erwägung. Dies ist auf die Notwendigkeit einer effizienten Kopplung der Laserenergie in die Endfläche des Lichtwellenleiters zurückzuführen. Die Komponenten sind daher dauerhaft zusammengefügt, so dass die Ausrichtung zwischen ihnen während des Betriebs störungsfrei bleibt. Sollte eine Diode ausfallen, muss nicht nur die Diode, sondern die gesamte Lichtwellenleiter-Baugruppe ausgetauscht werden. Eine derartige Anforderung ist in den im '274-Patent beschriebenen Anordnungen von geringer Bedeutung, da der Lichtwellenleiter unter Verwendung eines SMA-Verbinders oder dergleichen, der bequem entfernt und ersetzt wird, an eine Fokussierungsbaugruppe gekoppelt ist. In Anordnungen mit Lichtwellenleiterausgängen, die weniger zugänglich sind oder für die umfangreichere Montageabläufe erforderlich sind, kann sich die dauerhafte Diodenbefestigumg an der Eingangsseite des Lichtwellenleiters jedoch als entschieden nachteilig erweisen.
EP 0541460 und EP 0783223 offenbaren beide Thermal-/Laserdrucker-Anordnungen, in welchen mehrere optische Strahlen über eine Oberfläche gescannt werden. Jedes Mal, wenn die Strahlen die Oberfläche überqueren, wird eine Vielzahl von Bildzeilen erzeugt. Zwischen den Überquerungen werden die Strahlen um den gleichen festen Betrag relativ zu der Oberfläche vor der nächsten Überquerung versetzt (indexiert).
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Ein zugehöriger Gesichtspunkt bezieht sich auf die Fähigkeit, einen einzelnen Laserkristall mit mehreren Pumpquellen anzutreiben, um diskrete, kollimierte Ausgänge ohne wesentliches thermisches Nebensprechen zu erlangen. Die Bedeutung des Begriffs "wesentliches thermisches Nebensprechen", wie er hierin verwendet wird, ist im Sinne des Abbildungskontexts zu verstehen. Grundlegend bedeutet er, dass die Aktivität einer Pumpquelle sich nicht nachteilig auf die Aktivität einer anderen Quelle auswirkt, die den gleichen Kristall antreibt; das heißt, ein Abbildungsausgang, der von einem Kristallbereich stammt, wird einen Abbildungsausgang in einem anderen Bereich weder annullieren noch fälschlicherweise verursachen. Was genau einen "Abbildungsausgang" ausmacht, hängt auch von der Anwendung ab. In einer Lithografie-Umgebung erzeugt ein "Abbildungsausgang" einen Bildpunkt auf der Druckplatte, der die Affinität der Platte für Tinte oder ein Fluid ändert, an dem Tinte nicht haften wird (abhängig von der Natur der Platte). Somit, auch wenn der Laserausgang irgendeine physikalische Auswirkung auf die Platte hat, ist er kein "Abbildungsausgang", es sei denn, diese Auswirkung wird in lithografische funktionelle Ergebnisse übersetzt, wenn die Platte verwendet wird. Demzufolge qualifiziert sich geringes thermisches Nebensprechen, das nicht an die Ebene eines Abbildungsausgangs (oder dessen Annullierung) heranreicht, nicht als "wesentliches thermisches Nebensprechen".
In Übereinstimmung mit diesem zugehörigen Gesichtspunkt werden Maßnahmen ergriffen, um die Wärme, die mit Thermal Lensing verbunden ist, auf spezifische Kristallbereiche zu begrenzen sowie diese Bereiche thermomechanisch in größtmöglichem Maß zu isolieren. Daher ist in einer Ausführungsform die vordere Fläche des Laserkristalls, (d.h. die den Pumpquellen gegenüberliegende Seite), mit einer Reihe von parallelen Nuten und einem Paar von beabstandeten Metallstreifen versehen, die sich über die vordere Fläche des Kristalls senkrecht zu den Nuten erstrecken. Die Streifen und Nuten dienen zur thermomechanischen Isolierung der Bereiche, die sie definieren, und sind so auf die Pumpquellen ausgerichtet, dass die Pumpquellenausgänge die vordere Kristallfläche in den Mitten der Bereiche treffen, die durch die Streifen und die Nuten eingegrenzt werden.
Diese Art der Konfiguration kann ein dauerhaftes Anbringen der Lichtwellenleiter bedingen, welche die Pumpenergie zu dem Kristall leiten. Dementsprechend sorgt die Erfindung in einem zweiten Gesichtspunkt für eine abnehmbare Befestigung der Pumplaserdioden an den Eingangsenden der Lichtwellenleiter. In einer Ausführungsform wird dies unter Verwendung eines Saphirfensters und einer Fassung erreicht, welche die (Eingangs-) Endfläche des Lichtwellenleiters an dem Fenster positioniert. In einer anderen Ausführungsform ist der Pumplaserausgang in einen Lichtwellenleiter gekoppelt, dessen andere Endfläche an der vorderen Fläche des Kristalls zur Anlage gebracht wird.
Zum Beispiel umfasst eine geeignete Anordnung eine Laserdiode; eine Mikrolinse, die mit der Laserdiode verbunden ist (z.B. dauerhaft an dem Diodenausgangsschlitz anhaftet); ein Saphirfenster, dessen eine Seite mit der Mikrolinse verbunden ist (z.B. dauerhaft an der Linse gegenüber dem Diodenschlitz festgehalten wird); und eine Fassung zum abnehmbaren Aufnehmen des Lichtwellenleiters, so dass eine seiner Endflächen mit der freien Fläche des Saphirfensters in Kontakt tritt, wodurch ein durchgehender Lichtweg geschaffen wird, der sich von der Laserdiode zu der Endfläche des Lichtwellenleiters erstreckt. Eine geeignete Fassung, die für einen Lichtwellenleiter ausgelegt ist, der in einem Verbinder getragen wird, der eine Gewindemanschette umfasst, die den Lichtwellenleiter koaxial umgibt, (z.B. einen SMA-Verbinder), kann einen rohrförmigen Schaft mit Außengewinde zum Aufnehmen der Manschette und eine Bohrung zum Aufnehmen des Lichtwellenleiters darin aufweisen. Das Saphirfenster ist an der Rückseite der Fassung positioniert, und die Beziehung der Elemente in der Fassung basiert auf der Strecke, die der Lichtwellenleiter in den oder über den Verbinder 1 hinaus vorspringt – wodurch sichergestellt wird, dass, wenn der Verbinder angebracht ist, die Endfläche des Lichtwellenleiters zuverlässig mit der freien Fläche des Saphirfensters in Kontakt tritt.
Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine Abbildungsvorrichtung einer auf Laser ansprechenden Aufzeichnungskonstruktion bereitgestellt, wie in Anspruch 1 definiert.
Gemäß einen zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Abbildungsverfahren einer auf Laser ansprechenden Aufzeichnungskonstruktion bereitgestellt, wie in Anspruch 6 definiert.
Ausführungsformen der Erfindung nutzen die Struktur einer typischen Anordnung von Abbildungsvorrichtungen zum Reduzieren von Abbildungs-Artefakten. Dieser Gesichtspunkt der Erfindung betrifft jede Reihe von Abbildungsausgängen, die in eine oder mehreren Gruppen gegliedert sind, (von denen jede z.B. aus einem mehrfach gepumpten Laserkristall, der mehrere Ausgänge erzeugt, besteht), und auf eine sich drehende Trommel fokussiert sind. Jedes Mal, wenn sich die Trommel dreht, erzeugt jeder Ausgang einer Gruppe eine Säule oder einen "Bildstreifen" von Bildpunkten (in Übereinstimmung mit Daten, die dem anzuwendenden Bild entsprechen); der Abstand zwischen benachbarten Bildstreifen entspricht der Bildauflösung, und die Ausgänge werden durch diesen Betrag indexiert, um ihre nächsten Bildstreifen jedes Mal zu beginnen, wenn die Trommel die Drehung beendet hat. Die Erfindung nutzt die variable Indexierung zum Unterbrechen der Periodizität von sichtbaren Artefakten, die mit einem bestimmten Ausgang verbunden sind, wodurch ihre sichtbare Auswirkung reduziert wird. Insbesondere werden die Ausgänge jeder Gruppe von Laserkristallen zuerst durch den Auflösungsabstand indexiert, bis die Bereiche zwischen den benachbarten Ausgangsstrahlen innerhalb jeder Gruppe vollständig abgetastet worden sind. Dann, nachdem jede Gruppe durch den viel größeren Abstand zwischen den ersten und letzten Ausgängen einer Gruppe indexiert ist, (oder in Bezug auf ein Aufzeichnungsmedium auf der Trommel ausgedrückt, durch die axiale Breite der Abbildungszone, die von der Gruppe von Ausgängen umspannt wird), wird jede Gruppe erneut durch den Auflösungsabstand wie vorher indexiert. Dieser Prozess wird fortgesetzt, bis alle nichtabgebildeten Bereiche zwischen benachbarten Gruppen vollständig abgetastet sind.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorhergehende Erläuterung lässt sich einfacher aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung in Verbindung mit den folgenden begleitenden Zeichnungen verstehen:
1 ist eine schematische Draufsicht-Darstellung der grundlegenden Komponenten der Erfindung in einer repräsentativen Implementierung;
2 ist eine isometrische Ansicht eines Kristalls, der so ausgelegt ist, dass er vier getrennte Eingänge ohne wesentliches Nebensprechen aufnimmt;
3 ist eine Querschnittsansicht einer ersten Struktur zum abnehmbaren Koppeln eines Lichtwellenleiters mit einer Laserpumpdiode, wobei der Lichtwellenleiter teilweise in die Struktur eingeführt ist; und
4 ist eine Querschnittsansicht einer zweiten Struktur zum abnehmbaren Koppeln eines Lichtwellenleiters mit einer Laserpumpdiode, wobei der Lichtwellenleiter von der Struktur entfernt worden ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Zunächst wird auf 1 Bezug genommen, die schematisch die grundlegenden Komponenten darstellt. Ein Aufzeichnungsmedium 50, wie beispielsweise ein lithografischer Plattenrohling oder eine andere Grafik-Konstruktion ist während des Abbildungsprozesses an einer Halterung befestigt. In der dargestellten Implementierung ist diese Halterung ein Zylinder 52, um den herum das Aufzeichnungsmedium 50 gewunden ist, und der sich dreht, wie durch den Pfeil angegeben. Falls gewünscht, kann der Zylinder 52 direkt in die Auslegung einer herkömmlichen lithografischen Presse integriert werden und als der Plattenzylinder der Presse dienen. Der Zylinder 52 wird in einem Rahmen gehalten und durch einen standardmäßigen Elektromotor oder andere herkömmliche Mittel gedreht. Die Winkelposition des Zylinders 52 wird von einem Drehgeber überwacht, der mit einer Erfassungseinrichtung 55 verbunden ist. Die optischen Komponenten der Erfindung, die hierin im Folgenden beschrieben werden, können in einem Schreibkopf zur Bewegung auf einer Gewindespindel- und Führungsleisten-Baugruppe befestigt werden, die das Aufzeichnungsmedium 50 überquert, wenn sich der Zylinder 52 dreht. Die axiale Bewegung des Schreibkopfs ist auf die Drehung eines Schrittmotors zurückzuführen, der die Gewindespindel dreht und den Schreibkopf nach jedem Durchgang des Zylinders 52 indexiert.
Die Abbildungsstrahlung, die das Aufzeichnungsmedium 50 so trifft, dass eine bildweise Abtastung ausgeführt wird, beginnt mit einer Reihe von Pumplaserdioden 60, von denen vier kennzeichnenderweise mit D₁, D₂, D₃, D₄ bezeichnet sind. Die im Folgenden dargelegten optischen Komponenten konzentrieren den Laserausgang auf das Aufzeichnungsmedium 50 als kleine Leistungsmerkmale, was zu hocheffektiven Energiedichten führt. Eine Steuereinrichtung 65 betreibt eine Reihe von Lasertreibern, die insgesamt mit 67 bezeichnet sind (und im Folgenden ausführlicher beschrieben werden), um Abbildungs-Signalfolgen zu erzeugen, wenn die Ausgänge der Lasers 60 auf entsprechende Punkte gegenüber dem Aufzeichnungsmedium 50 gerichtet sind.
Die Steuereinrichtung 65 empfangt Daten von zwei Quellen. Die Winkelposition des Zylinders 52 in Bezug auf den Laserausgang wird konstant von der Erfassungseinrichtung 55 überwacht, welche Signale, die für diese Position Indikativ sind, für die Steuereinrichtung 65 bereitstellt. Außerdem stellt auch eine Bilddatenquelle, (z.B. ein Computer) 70 Datensignale fair die Steuereinrichtung 65 bereit. Die Bilddaten definieren Punkte auf dem Aufzeichnungsmedium 50, auf das Bildpunkte geschrieben werden sollen. Die Steuereinrichtung 65 korreliert daher die augenblicklichen relativen Positionen der fokussierten Ausgänge der Laser 60 und des Aufzeichnungsmediums 50, (wie durch die Erfassungseinrichtung 55 angegeben), mit den Bilddaten, um die entsprechenden Lasertreiber zu den entsprechenden Zeitpunkten während des Abtastens des Aufzeichnungsmediums 50 zu betätigen. Die Treiber- und Steuer-Schaltung, die zum Implementieren dieses Schemas erforderlich ist, ist in der Scanner- und Plotter-Technik bekannt; geeignete Auslegungen sind im '092-Patent und im U.S.-Patent Nr. 5.174.205 beschrieben, die mit der vorliegenden Anwendung gemeinsames Eigentum sind und hiermit durch Verweis aufgenommen werden.
Der Ausgang jedes der Laser 60 wird mittels eines Lichtwellenleiters 72₁ , 72₂ , 72₃ , 72₄ zu einem Ausrichtungswerktisch 75 geleitet, der eine Reihe von parallelen Nuten 77 zum Aufnehmen der Lichtwellenleiter aufweist. Der Werktisch 75, der aus Materialien wie beispielsweise Metall oder Silikon hergestellt sein kann, ist auf einen Laserkristall ausgerichtet, um die Ausgänge der Laser 60 zu entsprechenden Punkten auf der vorderen Fläche 80f des Laserkristalls 80 zu lenken. Wegen der Konstruktion des Laserkristalls 80, wie im Folgenden beschrieben, stimuliert jeder Laser einen separaten Ausgang vom Laserkristall 80 ohne wesentliches thermisches Nebensprechen.
Tatsächlich sind es die Ausstrahlungen des Kristalls 80, die das Aufzeichnungsmedium 50 erreichen. Eine erste Mikrolinsen-Anordnung 82 konzentriert die Ausgänge der Laser D₁–D₄ auf den Kristall 80, und eine zweite Mikrolinsen-Anordnung 84 konzentriert die Ausgänge vom Laser 80 auf eine Fokussierungslinse 85. Die letztere Linse verkleinert die einfallenden Strahlen, um sie weiter zu konzentrieren und sie näher an die Oberfläche des Aufzeichnungsmediums 50 zu ziehen. Die Beziehung zwischen dem ursprünglichen Abstand oder der Beabstandung P zwischen Strahlen vom Laser 80 und ihrer endgültigen Beabstandung auf dem Aufzeichnungsmedium 50 wird durch P_f = P/D angegeben, wobei P_f die endgültige Beabstandung ist, und D das Verkleinerungsverhältnis der Linse 85 ist. Zum Beispiel können die Nuten 77 des Werktischs 75 um 400 μm voneinander beabstandet sein, wodurch auch der Abstand P bestimmt wird. Wenn das Verkleinerungsverhältnis der Linse 85 4:1 beträgt, dann sind die Punkte auf der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums 50 um 100 μm voneinander beabstandet.
In Anbetracht der Merkmale von gegenwärtig verfügbaren Laserkristallen sind vier Pumpquellen pro Kristall eine bevorzugte Konfiguration. Verschiedene Konfigurationen sind jedoch möglich. Die meisten handelsüblichen Abbildungsanwendungen erfordern mehr als vier gleichzeitig auslösbare Laserstrahlen. Daher kann ein Schreibkopf mit mehreren Kristallen verwendet werden, (von denen jeder zum Beispiel vier Pumpeingänge aufnimmt), die durch die gleichen oder getrennte optische Komponenten 82, 85 fokussiert werden, und wobei der Vorschub für alle über die gleiche Gewindespindel erfolgt. Die Verwendung einer Reihe von mehrfach gepumpten Laserkristallen wird auch bevorzugt, um Abbildungs-Artefakte zu minimieren, wie im Folgenden beschrieben.
Eine Reihe von Laserkristallen kann in der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden, so lange sie effizient mit der gewünschten Abbildungswellenlänge lasern und einen kollimierten Ausgang erzeugen. Bevorzugte Kristalle sind mit einem Element seltener Erden dotiert, im Allgemeinen Neodym (Nd), und enthalten Nd:YVO₄-, Nd:YLF- und Nd:YAG-Kristalle. Es sollte jedoch klar sein, dass vorteilhafte Ergebnisse mit weiteren Laserkristallen erhalten werden können.
Unter Bezugnahme auf 2 wird der Laserkristall 80 modifiziert, um Energie von mehreren Pumpquellen aufzunehmen und um in Reaktion darauf diskrete Ausgänge ohne wesentliches thermisches Nebensprechen bereitzustellen. Der Kristall 80 weist eine Reihe von parallelen Längsnuten 100 und Quernuten 101 auf, die in die Endfläche 80f geschnitten sind. Die Nuten 100, 101 können zum Beispiel 2–10 μm tief und um 100 μm voneinander beabstandet sein. (Typischerweise ist der Kristall 80 0,5–2,0 mm dick, wobei ein Polarisierungsvektor V_P wie gezeigt ausgerichtet ist.) Ein Paar von Metallstreifen 102₁ , 102₂ erstreckt sich über die Fläche 80f des Kristalls 80 parallel zu den Nuten 101; ein komplementäres Paar von Metallstreifen 102₃ , 102₄ erstreckt sich über die rückwärtige Fläche des Kristalls 80. Die Metallstreifen 102 können zum Beispiel aus Gold, 0,8 μm hoch und 0,005 μm dick sein, und können durch Vakuumaufdampfung oder andere geeignete Mittel aufgebracht werden. Ihr Zweck ist die thermische Kopplung der kontaktierten Bereiche des Kristalls 80 mit einer Wärmesenkenanordnung, (wie derjenigen, die in der gleichzeitig anhängigen Anmeldung, Seriennr. 08/966.492, eingereicht am 7. November 1997, offenbart ist).
Die Nuten 100, 101 definieren eine Reihe von vier begrenzten Bereichen. Die Ausgänge der Pumplaser werden vorzugsweise auf die Mittelpunkte 105 dieser Bereiche gerichtet. In Reaktion darauf erzeugen die Kristalle 80 vier getrennte Ausgänge ohne wesentliches thermisches Nebensprechen.
Die gruppierte Struktur der Laserdioden wird vorteilhafterweise verwendet, um Abbildungs-Artefakte zu minimieren. Diese tendieren dazu, an den Grenzen zwischen Zonen aufzutreten, die von benachbarten Abbildungsvorrichtungen abgebildet werden, und reflektieren leichte Fehlerstellen in den Beabstandungen zwischen den Vorrichtungen. Die sichtbare Auswirkung dieser Fehlerstellen kann reduziert oder eliminiert werden, indem die Beabstandungen zwischen den Vorrichtungen innerhalb jeder Anordnung und die Beabstandung zwischen den Vorrichtungen ausgenutzt werden, um eine Indexierung mit unterschiedlichen Beträgen zu gestatten. Eine variable Indexierung unterbricht die Periodizität von Abbildungsfehlern, was sie weniger auffällig macht.
Zum Beispiel angenommen, dass die in 1 gezeigte Anordnung eine von mehreren Anordnungen in einem einzigen Schreibkopf ist, dass der Abstand P in jeder Anordnung 400 μm beträgt, und dass das Verkleinerungsverhältnis der Linse 85 4:1 beträgt, um Punkte zu erzeugen, die auf der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums 50 um 100 μm voneinander beabstandet sind. Des Weiteren angenommen, dass die gewünschte Rasterauflösung, (d.h. die Beabstandung zwischen benachbarten Rasterpunkten auf dem Aufzeichnungsmedium 50) 20 μm beträgt. Jedes Mal, wenn sich der Zylinder 52 dreht, erzeugt jede der vier Dioden 60 eine Säule oder einen "Bildstreifen" von Bildpunkten. Nach einer Drehung wird die Anordnung um 20 μm indexiert, (die Auflösungs- oder "Punkt-Abstand"-Strecke); und nachdem die Anordnung vier Mal indexiert worden ist, (so dass vier Säulen, die um 20 μm voneinander beabstandet sind, angewendet worden sind), ist die gesamte Zone, die von der Anordnung umspannt worden ist, abgebildet worden. Der Schreibkopf wird dann um 300 μm, die Strecke, welche die Breite der Abbildungszone darstellt, indexiert. Da die Beabstandung zwischen den Anordnungen normalerweise wesentlich größer ist als die Zonenbreite, wird jede Anordnung über mehrere Zonenbreiten während des Durchlaufs einer Abtastung indexiert. Wegen dieser variablen Indexierung, (d.h. sowohl in den Auflösungsals auch der Zonenbreiten-Strecke), sind Abbildungsfehler im Allgemeinen weniger auffällig im Vergleich mit zum Beispiel einem System, in dem die Vorrichtungen nur um den Auflösungsabstand indexiert werden.
3 stellt eine erste Befestigungsstruktur dar, die das entfernbare Ankoppeln von beliebigen Laserdioden D₁ – D₄ an ihre jeweiligen Lichtwellenleiter 72₁ –72₄ vereinfacht (siehe 1). Die Struktur, die allgemein mit 150 angegeben wird, führt den Ausgang einer Laserdiode 155 in die Endfläche eines Lichtwellenleiters, ohne eine dauerhafte Befestigung daran zu erfordern. Die Befestigungsstruktur 150 umfasst ein Gehäuse 158 mit einem inneren Hohlraum zum Aufnehmen des Diodenpakets 155, das darin dauerhaft befestigt ist. Das Gehäuse 158 enthält geeignete Öffnungen, die nicht gezeigt sind, die eine elektrische Verbindung mit der Diode 155 vereinfachen.
Die Diode 155 weist einen Strahlungsschlitz 160 auf, durch den die Laserstrahlung abgestrahlt wird. Die Strahlung breitet sich aus, wenn sie den Schlitz 160 verlässt, wobei sie an den Schlitzkanten divergiert. Im Allgemeinen ist die Ausbreitung, (die als eine "numerische Durchlass" bzw. NA ausgedrückt wird), entlang der kurzen oder "schnellen" Achse von primärem Belang; diese Ausbreitung wird unter Verwendung einer Divergenzreduzierungslinse 165 reduziert. Eine bevorzugte Konfiguration ist eine zylindrische Linse; allerdings können auch andere optische Anordnungen, wie beispielsweise Linsen, die halbkugelförmige Querschnitte aufweisen, oder die sowohl schnelle als auch langsame Achsen korrigieren, vorteilhaft eingesetzt werden.
Die Linse 165 kann direkt mit der Diode 155 am Schlitz 160 verbunden sein. Vor der Linse 165 befindet sich ein Saphirfenster 168, das am Ende eines rohrförmigen Einsatzes 170 getragen wird und dessen Endfläche bildet. Der Einsatz 170 wird in dem inneren Hohlraum des Gehäuses 158 aufgenommen und vorzugsweise darin so festgehalten, dass die Außenfläche des Fensters 168 mit der ebenen Fläche der zylindrischen Linse 165 in Kontakt tritt (und damit verbunden werden kann). Der Einsatz 170 und das Gehäuse 158 sind vorzugsweise aus Metall.
Der Einsatz 170 umfasst einen Gewindeschaft 175 zum Aufnehmen eines Lichtwellenleiter-Kabels 180, das in einem SMA- (oder ähnlichem, z.B. ST- oder FC-) Verbinderpaket 182 endet, das eine Gewindemanschette 184 umfasst, die sich frei drehen kann. Das Kabel 180 tritt innerhalb der Manschette 184 aus und ragt über die Manschette hinaus, wobei es in einer Endfläche 180f endet. (Der Lichtwellenleiter liegt in dem Kabel 180 und wird durch die gestrichelte Linie angegeben.) Die Länge des Schafts 175, wobei die Manschette 184 über sie vollständig mit einem Gewinde versehen ist, ist so gewählt, dass die Endfläche 180f des Kabels mit der inneren Fläche des Saphirfensters 168 in Kontakt tritt. Dementsprechend, wenn die Diode 155 ausfällt, muss sich ihre Beseitigung nicht störend auf die Lichtwellenleiter-Kabelbaugruppe auswirken. Statt dessen wird sie einfach entfernt, indem der Verbinder 182 gelöst und die Diodenstruktur ausgetauscht wird.
4 veranschaulicht eine zweite Befestigungsstruktur, die das entfernbare Ankoppeln von beliebigen Laserdioden D₁–D₄ an ihre jeweiligen Lichtwellenleiter 72₁ –72₄ vereinfacht (siehe 1). Wiederum führt die veranschaulichte Struktur, die allgemein mit 200 angegeben wird, den Ausgang einer Laserdiode 155 in die Endfläche eines Lichtwellenleiters, ohne eine dauerhafte Befestigung daran zu erfordern. Die Befestigungsstruktur 200 umfasst ein Gehäuse 210 mit einem inneren Hohlraum zum Aufnehmen des Diodenpakets 155, das darin dauerhaft befestigt ist. Das Gehäuse 200 enthält geeignete Öffnungen, die nicht gezeigt sind, die eine elektrische Verbindung mit der Diode 155 vereinfachen.
Der Strahlungsschlitz 160 der Diode 155 ist wiederum durch eine Divergenzreduzierungslinse 165 gerichtet, die eine zylindrische Linse sein kann. Die Linse 165 ist mit einer Länge 215 eines Lichtwellenleiters verbunden, der das Gehäuse 210 durch eine Keramikhülse 218 verlässt, die in dem Gehäuse 210 eingeschlossen ist. Aus dem Gehäuse 210 und konzentrisch mit der Hülse 218 ragt ein rohrförmiger Schaft 220 hervor, der einen oder mehrere darin ausgeführte Führungsschlitze oder Kanäle 222 aufweist. Das Lichtwellenleiter-Kabel 180 endet in einem Verbinder 225 mit einem eingefassten oder gebördeltem Ende 227, dessen Durchmesser annähernd dem Innendurchmesser des Schafts 220 entspricht, (um zu gestatten, dass der Verbinder 225 somit bequem im Schaft 220 aufgenommen werden kann). Ein Stift 230 ragt radial aus dem Flansch 227 heraus und passt in den Führungsschlitz 222, wenn sich der Verbinder 225 axial in dem Schaft 220 bewegt. Der im Kabel 180 getragene Lichtwellenleiter tritt aus dem Verbinder 225 durch eine Keramikhülse 235 aus, die in dem Verbinder 225 eingeschlossen ist.
Die Tiefe des Führungsschlitzes 222 ist so gewählt, dass, bevor der Stift 230 den Endpunkt des Schlitzes erreicht, die Endfläche der Keramikhülse 235 mit der Endfläche der Hülse 218 in mechanischen Kontakt tritt, wodurch der Lichtwellenleiter 215 mit dem Lichtwellenleiter, der in dem Kabel 180 getragen wird, ausgerichtet wird. Eine oder beide Endflächen können mit einem indexentsprechenden Fluid beschichtet sein, (z.B. cis/trans-Mischung aus Decahydronaphthalen), um eine sachgemäße Lichtübertragung über die Verbindung sicherzustellen.
Um die Beibehaltung eines mechanischen Kontakts zwischen den Endflächen der Hülsen 218, 235 trotz der Schwingungsbelastungen einer gewerblichen Druckumgebung sicherzustellen, kann der Verbinder 225 mit einer Feder 237 ausgestattet sein, wobei eines ihrer Enden an dem Flansch 227 anliegt. In das andere Ende der Feder 237 greift ein (nicht gezeigtes) mechanisches Element ein, das in Richtung der Befestigungsstruktur 200 gezwungen wird. Die sich daraus ergebende axiale Kraft, die auf den Flansch 227 übertragen wird und deren Größe durch die Federkonstante der Feder 237 bestimmt wird, hält den Kontakt zwischen den Endflächen der Hülsen 218, 235 aufrecht. Die Federkonstante der Feder 237 ist so gewählt, dass sie einen zuverlässigen Kontakt ohne Beschädigung der Hülsen 218, 235 oder, was wahrscheinlicher ist, ohne Verdrehen oder Verschieben der Endflächen sicherstellt.
Es ist daher ersichtlich, dass neue und nützliche Ansätze in Bezug auf die Auslegung und den Betrieb von diodengepumpten Mehrfachstrahlen-Lasersystemen entwickelt worden sind, die auf eine Reihe von digitalen Abbildungsumgebungen angewendet werden können. Die Begriffe und Ausdrücke, die hierin verwendet werden, werden als Begriffe zur Beschreibung und nicht zur Einschränkung verwendet, und es ist nicht beabsichtigt, durch die Verwendung solcher Begriffe und Ausdrücke irgendwelche Entsprechungen der Merkmale, die gezeigt oder beschrieben worden sind, oder Teile davon auszuschließen, sondern es wird anerkannt, dass verschiedene Modifizierungen innerhalb des Umfangs der beanspruchten Erfindung möglich sind.

Claims

Abbildungsvorrichtung einer auf Laser ansprechenden Aufzeichnungskonstruktion (50), wobei die Vorrichtung umfasst: a. wenigstens eine Anordnung (60), von denen jede eine Vielzahl von Abbildungs-Ausgabequellen (D₁, D₂, D₃, D₄) umfasst, wobei die Quellen jeder Anordnung voneinander durch eine Quellenabstands-Entfernung beabstandet sind und eine Ausgabe erzeugen, wobei jede Anordnung eine Zonenbreite aufweist, die gleich einer Entfernung auf der Aufzeichnungskonstruktion (50) zwischen einem Strahl von einer ersten Quelle und einem Strahl von einer letzten Quelle ist; b. Mittel (85) zum Fokussieren der Ausgaben auf der Aufzeichnungskonstruktion (50) als eine Reihe von Abbildungspunkten, die durch eine Endabstands-Entfernung auf der Aufzeichnungskonstruktion voneinander beabstandet sind, gekennzeichnet durch: c. ein erstes Indexierungsmittel, das so ausgelegt ist, dass es jede Anordnung über die Endabstands-Entfernung in aufeinander folgenden Inkrementen indexiert, die einer Punkt-Abstands-Entfernung entsprechen; und d. ein zweites Indexierungsmittel, das so ausgelegt ist, dass es jede Anordnung durch ein Inkrement, das der Zonenbreite entspricht, die auf die Indexierung folgt, über die Endabstands-Entfernung indexiert.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die entsprechenden Quellen von benachbarten Anordnungen voneinander durch eine Anordnungsabstands- Entfernung beabstandet sind, wobei die Anordnungsabstands-Entfernung ausreichend größer als die Zonenbreite ist, um zu gestatten, dass die Anordnung durch die Zonenbreite eine Vielzahl von Malen indexiert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Quellen kollinear sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, die ferner umfasst: a. einen drehbaren Zylinder (52) zum Tragen der Aufzeichnungskonstruktion (50); b. Mittel (65, 67, 70) zum selektiven Ansteuern der Quellen (D₁, D₂, D₃, D₄) in einem Muster, das ein Bild darstellt, wobei die Anordnungen nach vollständigen Umdrehungen des Zylinders (52) indexiert werden, um ein Abtasten durch die Quellen eines Abbildungsbereichs der Aufzeichnungskonstruktion zu bewirken.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Fokussierungsmittel (85) ein Verkleinerungsverhältnis aufweist, wobei die Quellenabstands-Entfernung die Endabstands-Entfernung um einen Betrag übersteigt, der durch das Verkleinerungsverhältnis bestimmt wird.
Abbildungsverfahren einer auf Laser ansprechenden Aufzeichnungskonstruktion (50), wobei wenigstens eine Anordnung (60) eine Vielzahl von Abbildungs-Ausgabequellen (D₁, D₂, D₃, D₄) umfasst, wobei die Quellen jeder Anordnung voneinander durch eine Quellenabstands-Entfernung beabstandet sind und eine Ausgabe erzeugen, wobei jede Anordnung eine Zonenbreite aufweist, die gleich einer Entfernung auf der Aufzeichnungskonstruktion zwischen einem Strahl von einer ersten Quelle und einem Strahl von einer letzten Quelle ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a. Fokussieren der Ausgänge auf die Aufzeichnungskonstruktion (50) als eine Reihe von Abbildungspunkten, die durch eine Endabstands-Entfernung voneinander beabstandet sind; b. Indexieren jeder Anordnung über die Endabstands-Entfernung in aufeinander folgenden Inkrementen, die einer Punkt-Abstands-Entfernung entsprechen; und c. Indexieren jeder Anordnung über die Endabstands-Entfernung durch ein Inkrement, das der Zonenbreite entspricht, die auf die Indexierung folgt.