DE69220161T2

DE69220161T2 - Blitzvorrichtung zur Übertragung einer Farbstoffmatrix

Info

Publication number: DE69220161T2
Application number: DE69220161T
Authority: DE
Inventors: Volker Gericke; Olaf Kosanke; Ulrich Staiger; Reinhold Thiel
Original assignee: Kodak GmbH; Eastman Kodak Co
Current assignee: Kodak GmbH; Eastman Kodak Co
Priority date: 1991-09-18
Filing date: 1992-09-14
Publication date: 1997-12-18
Anticipated expiration: 2012-09-15
Also published as: EP0533080A3; DE4130992A1; DE4130992C2; EP0533080B1; DE69220161D1; EP0533080A2; US5309329A

Description

Die Erfindung betrifft eine Blitzvorrichtung zur Abgabe eines hochenergetischen Lichtblitzes, vorzugsweise zum Übertragen von Farbstoffpartikeln von einer mit einer sublimierbaren Farbstoffschicht versehenen strahlungsabsorbierenden Trägerfolie durch eine Maske auf ein Empfängerelement, wie eine Glasplatte oder dergleichen.
Eine Grundvoraussetzung für eine hohe Herstellungsqualität derartiger Farbmuster, z. B. bei der Herstellung von Farbvideobildschirmen, ist eine höchstmögliche Gleichmäßigkeit der Pixeldichte über die gesamte Ausdehnung der Empfängerplatte. Neben dieser Makro-Uniformität sind die Gleichmäßigkeit der optischen Dichte innerhalb der einzelnen Pixelelemente sowie deren große Kantenschärfe wichtige Parameter zur Erzielung einer hohen Auflösung des so hergestellten Farbmusters. Die Gleichmäßigkeit und Kantenschärfe der übertragenen Pixel wird erreicht durch eine im wesentlichen homogene Lichtverteilung und dem Auftreffen paralleler Strahlung senkrecht durch eine Maske auf das Emfängerelement, d. h. durch gleichmäßige Verteilung der Bestrahlungsstärke und senkrechten Lichteinstrahlwinkel.
Aus der DE-OS 23 47 287 sowie EP-PS 0 101 014 sind elektronische Blitzgeräte bekannt, deren Reflektoren so gestaltet sind, daß eine Änderung des Lichtabstrahlwinkels sowie eine gleichmäßige Ausleuchtung der Empfängerfläche ermöglicht wird.
Die CH-PS 636 714 beschreibt ein elektrostatisches Kopiergerät mit einer Blitzlampe, deren Reflektor die Lampenstrahlung möglichst gleichmäßig auf eine zu fixierende Fläche verteilt, bei der ein Tonerpulver auf seine Schmelztemperatur gebracht wird.
Ein in der DE-OS 25 11 432 beschriebenes Kopiergerät zeigt eine Jodquarzlampe, die in einer der Brennlinien eines elliptischen Zylinderreflektors angebracht ist. Die andere Brennlinie des Reflektors soll möglichst genau mit der Oberfläche eines Kopierträgers mit der darauf befindlichen Tonerschicht zusammenfallen, so daß diese durch die absorbierte Lichtleistung zum Aufschmelzen gebracht wird.
Die EP-A-0 422 383 beschreibt eine Abtastvorrichtung mit einer über den gesamten Belichtungsrahmen bewegbaren Lichteinheit und mit einem großen Kollimator, der eine wabenförmige Anordnung paralleler, offener Zellen umfaßt, die durch dicke Wände getrennt sind, um das Licht zu richten.
Nachteilig bei diesen Anordnungen ist, daß weder ein paralleler noch ein senkrechter Lichteinfall auf die vorbestimmte Empfänger- bzw. Übertragungsebene realisiert werden kann. Außerdem ist kein hochenergetischer Lichtblitz mit einer entsprechend hohen Strahlungsleistung auf einer großen Empfängerfläche, die beispielsweise einer mittleren Videobildschirmgröße entspricht, erzeugbar.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Blitzvorrichtung der eingangs genannten Art, vorzugsweise zum Übertragen einer Farbstoffmatrix, anzugeben, mit der eine im wesentlichen senkrechte Bestrahlung einer vorgegebenen Übertragungsebene mit einer hohen Bestrahlungsstärke und einer hohen Gleichmäßigkeit der Bestrahlungsstärkeverteilung ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird gelöst anhand der Merkmale von Anspruch 1.
Bei dieser Anordnung besteht der Vorteil, daß eine preiswerte und schnelle Einzelherstellung der Reflektoren mit komplizierter Schnittkurvenform möglich ist und eine große Fläche der Übertragungsebene, wie sie beispielsweise bei der Herstellung einer Farbmatrix für eine Monitorfläche mittelgroßer Videogeräte benötigt wird, aufgabengemäß ausgeleuchtet wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Krümmungsflächen beider Reflektoren nach einer Schnittkurve geformt, die das von den Plasmaröhren ausgesandte Licht im wesentlichen senkrecht auf ein lamellenförmiges Lichtrichtelement ausrichtet. Das lamellenförmige Lichtrichtelement wird aus einer abhängig vom Lichteinstrahlwinkel absorbierenden Folie gebildet, die parallel verlaufende Mikrolamellen aufweist, welche senkrecht und rechtwinklig zur Längsachse der Plasmaentladungsröhren und senkrecht zur Übertragungsebene angeordnet sind. Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß nur diejenige Lichtmenge von der als Lichtrichtelement wirkenden Folie absorbiert wird, welche nicht senkrecht auf dieses ausgerichtet ist.
Durch die spezielle Formung der Krümmungsflächen der Reflektoren und das Überdecken beider Reflektoren mit dem aus einer lichtabsorbierenden Folie bestehende Lichtrichtelement ist eine Gleichmäßigkeit der Beleuchtungsstärke auf der Übertragungsebene von mehr als 90 % erreichbar.
Überraschenderweise zeigt sich, daß eine aufgabengemäße Lösung durch die Verwendung eines Stahlbandes als Lichtrichtelement in gleicher Weise erreichbar ist. Diese Ausführungsform der Erfindung besitzt den Vorteil, daß die Blitzfrequenz der Plasmaentladungsröhren erhöht werden kann, da die durch die Lichtabsorption entstandene Wärme mit dem Stahlband besser abgeführt wird.
Für eine weitere Verbesserung der Gleichmäßigkeit der Beleuchtungsstärke auf der vorgegebenen Übertragungsebene sowie zur Erreichung einer annähernd senkrechten Bestrahlung der Übertragungsebene ist eine horizontale und vertikale Justierung der Plasmaentladungsröhren mittels an den Seitenaußenwänden um 90º versetzt angeordnete Mikrometerstellvorrichtungen möglich. Die Stellvorrichtungen können vorteilhaft auch aus Schrittmotoren gebildet werden, welche von einem Mikrorechner gesteuert werden. Somit wird eine maximale Gleichmäßigkeit der Beleuchtungsstärke in der Übertragungsebene gewährleistet.
Die weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist durch die in den Unteransprüchen angegebenen Merkmale charakterisiert.
Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in der
Fig. 1 die Blitzvorrichtung in Schnittdarstellung,
Fig. 2 die Blitzvorrichtung gemäß Fig. 1 in Draufsicht,
Fig. 3 ein Lichtrichtelement in schematischer Axonometrie und
Fig. 4 ein weiteres Lichtrichtelement in Schemadarstellung.
In einem die Blitzeinrichtung umgebenden Gehäuse 1 sind zwei aus einer Aluminiumlegierung bestehende asphärisch-zylindrische Reflektoren 3, 3' als getrennte Blöcke angeordnet, in denen parallel zu den Mantellinien je eine stabförmige Plasmaentladungsröhre 2, 2' liegt, welche bevorzugt einen Röhrendurchmesser von 8 mm aufweist. Eine über die Plasmaentladungsröhre aufgeschobene Hülse 7 wird von einem an den Seitenaußenwänden der Reflektoren 2, 2' befindlichen Rahmen 8 umspannt, welcher sich in einem weiteren Rahmen 8' befindet. An je einer Seite der Rahmen 8 und 8' greifen die Justierschrauben 20 einer Mikrometerstellvorrichtung 6a, 6b an, die an beiden Seitenaußenwänden 21 für je eine der Plasmaentladungsröhren 2, 2' angeordnet ist.
Die Einstellung und Überprüfung der exakten Justierung der Plasmaentladungsröhren 2, 2' in den der Reflektoren 3, 3' erfolgt mittels einer auf die Übertragungsebene 9 ausgerichteten nicht dargestellten CCD-Kamera, mit der die Beleuchtungsstärke in der Übertragungsebene 9 in ein elektrisches Signal umgewandelt und einem Mikrorechner zugeführt wird. Der Mikrorechner vergleicht zwischen einem gespeicherten Beleuchtungsstärkesollwert und dem lstwert und bildet daraus eine Regelgröße, mit der beispielsweise aus Schrittmotoren bestehende Mikrometerverstelleinrichtungen 6a, 6b vom Mikrorechner gesteuert verstellt werden. In einer vereinfachten Form, wie in Fig. 1 dargestellt, erfolgt die Einstellung der aus Mikrometerschrauben bestehenden Stellvorrichtungen 6a, 6b per Hand.
Ein beide Reflektoren 3, 3' überspannender Metalirahmen 12 trägt ein lamellenförmig angeordnetes Lichtrichtelement 4, welches in einer ersten Ausführungsform der Erfindung aus einer strahlungsabsorbierenden Polymerfohe besteht, in welcher wie Mikrolamellen 4' wirkende strahlungsabsorbierende Bereiche eingearbeitet sind. Diese Mikrolamellen 4' sind untereinander parallel sowie senkrecht und rechtwinklig zu den Längsachsen 14, 14' der Plasmaentladungsröhren 2, 2' und senkrecht zur Übertragungsebene 9 angeordnet. Durch diese Folie 4 wird beispielsweise seitlich auftreffendes Licht durch Absorption innerhalb der geschwärzten Flächenfolienteile (Mikrolamellen) wirkungsvoll reduziert, d. h., je stärker der Lichteinfallswinkel von 90 Winkelgraden abweicht, desto größer die Absorption. Die dabei entstehende Wärme wird mittels eingeblasener Luft durch die im Gehäuse 1 eingebrachten Lüftungsschlitze 15 und 16 von den rückseitig mit Kühlschlitzen versehenen Reflektoren 3, 3' entfernt.
Die mit senkrechtem Lichteinfall 22 und hoher Bestrahlungsstärke notwendige gleichmäßige Ausleuchtung der vorgegebenen Übertragungsebene 9 erfordert eine Anzahl von Mikrolamellen 4' (Fig. 3) in der strahlungsabsorbierenden Polymerfolie, die von der Größe der Übertragungsebene 9 abhängig ist. Optimiert ergeben sich für eine Übertragungsfläche von 150 x 300 Quadratmillimeter bei einer Folienabmessung von 0,75 Millimeter Dicke ein Abstand der Mikrolamellen von 0,1 bis 0,2 Millimeter.
Die Reflektoren 3, 3' werden durch jeweils eine hochstoßfeste und hochlichtdurchlässige Synsil (eingetragene Marke Nr. 785 442)-Quarzplatte 5 abgedeckt, so daß bei einer Plasmaröhrenexplosion eine Partikelemission in den zur Durchführung des Verfahrens notwendigen Reinstraum verhindert wird.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung (Fig. 4) besteht das Lichtrichtelement 4 aus aus einem Stahlband 4", welches mäanderförmig in einem Rahmen 12 derart eingespannt ist, daß es eine Lage senkrecht und rechtwinklig zu den Längsachsen 14, 14' der Plasmaentladungsröhren 2, 2' einnimmt. Die so gebildeten Bahnen verlaufen untereinander parallel.
Die mit senkrechtem Lichteinfall und hoher Bestrahlungsstärke notwendige Ausleuchtung der vorgegebenen Übertragungsebene 9 erfordert, bezogen auf die bereits beschriebene Größe der Übertragungsfläche, 75 bis 80 Bahnen bei einer Dicke des Stahlbandes von 0,05 Millimetern und einer Höhe von 6 Millimetern. Die Zugbelastung pro Bahn zum Spannen beträgt 25 Newton.
In einem Abstand "A" von dem Reflektorgehäuse 1 befindet sich in der Übertragungsebene 9 eine Maske 17, unter der eine strahlungsabsorbierende, mit einer sublimierbaren Farbstoffschicht versehene Trägerfolie 10 und unter dieser ein Empfängerelement 11 angeordnet ist.
Von einem nicht näher beschriebenen Netzteil, welches einen annähernd rechteckigen 5 Kilojoule-Puls mit einer Zeit von t < 1,0 Millisekunden liefert, erfolgt die Zündung der Plasmaentladungsröhren. Das von den Röhren 2, 2' ausgesandte Licht wird von den glatt spiegelnden Oberflächen der Reflektoren 3, 3', deren Schnittkurve nach der Funktion
mit
R = 47,96
AK = -1,198
D = -0,62 10&supmin;&sup7;
E = 2,92 10&supmin;¹¹
F = -1,2 10&supmin;¹&sup5;
bestimmt ist, im wesentlichen parallel bzw. mit einer maximalen Abweichung vom Einfallslot von kleiner als 10 Winkelgrade auf die als ein Lichtrichtelement 4 wirkende Polyesterfolie mit Mikrolamellen 4' oder Stahlband 4" abgestrahlt. Dadurch wird einerseits eine starke Erwärmung der Folie bzw. der Reflektoren infolge einer Strahlungsabsorption verhindert und andererseits eine parallele und senkrechte Lichteinstrahlung auf die Übertragungsebene 9 erreicht, wobei die Gleichmäßigkeit der Beleuchtungsstärke auf mehr als 90 % gesteigert wird.
Der auf die in der Übertragungsebene 9 befindlichen Maske 17 auftreffende Lichtblitz löst aus den durch die Maske nicht abgedeckten Bereichen der Folie 10 die Farbstoffschicht und überträgt diese auf eine Empfängerplatte 11, die im Ausführungsbeispiel als eine Glasplatte ausgebildet ist.
Die beschriebene Blitzvorrichtung ermöglicht somit die Herstellung einer Farbstoffmatrix auf einer Fläche der Übertragungsebene 9 von mindestens 300 x 600 Quadratmillimeter, in der eine scharfe Kantenbegrenzung und eine hohe Gleichmäßigkeit der auf das Empfängerelement 11 übertragenen Pixel erreicht ist.

Claims

1. Blitzvorrichtung zum Ausrichten eines hochenergetischen Lichtblitzes auf eine Farbstoffübertragungsebene durch Übertragung von Farbstoffpartikeln von einer mit einer sublimierbaren Farbstoffschicht versehenen strahlungsabsorbierenden Schicht durch eine Maske auf ein Empfängerelement, wie eine Glasplatte oder dergleichen, mit mindestens einer linear ausgedehnten Plasmaentladungsröhre (2, 2'), von denen jede von einem asphärischzylindrischen Reflektor (3, 3') zur Konzentration der Strahlung umgeben ist wobei die konzentrierte Strahlung durch ein dem Reflektor nachgeordnetes lamellenförmiges Lichtrichtelement (4) parallel ausgerichtet ist und im wesentlichen senkrecht auf eine vorbestimmte Übertragungsebene (9) trifft, dadurch gekennzeichnet, daß

- die mindestens eine Plasmaentladungsröhre (2, 2') einen Lichtblitz mit einem annähernd rechteckigen 5 Kilojoule-Puls mit einer Zeitdauer von t < 1,0 ms abgibt und daß

- die Reflektoren (3, 3') eine Reflektionsfläche mit einer Krümmung nach der Funktion

haben,

wobei

R = 47,96

Ak = -1,198

D = -0,62 10&supmin;&sup7;

E = 2,92 10&supmin;¹¹

F = -1,2 10&supmin;¹&sup5;

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das lamellenförmige Lichtrichtelement (4) aus einer lichtabsorbierenden Folie gebildet ist und die Folie Mikrolamellen (4') aufweist, die parallel zueinander sowie senkrecht und rechtwinklig zu den Längsachsen (14, 14') der Plasmaentladungsröhren (2, 2') und senkrecht zur Übertragungsebene (9) angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die das Lichtrichtelement (4) bildende Folie in einem Rahmen (12) befestigt ist, der beide Reflektoren überdeckt, und daß die Mikrolamellen (4') in der Folie in einem Abstand so angeordnet sind, daß eine Gleichmäßigkeit der Beleuchtungsstärke auf der Übertragungsebene (9) von größer als 90 % erreicht ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das lamellenförmige Lichtrichtelement (4) aus einem Stahlband (4") mit absorbierenden Oberflächen gebildet ist und daß das Stahlband (4") senkrecht und rechtwinklig zu den Längsachsen (14, 14') der Plasmaentladungsröhren (2, 2') und senkrecht zur Übertragungsebene (9) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Stahlband (4") bahnförmig in einem Rahmen (12) zugbelastet eingespannt ist, daß der Rahmen beide Reflektoren überdeckt und daß die einzelnen Abschnitte des bahnförmigen Stahlbands in einem Abstand parallel so angeordnet sind, daß eine Gleichmäßigkeit der Beleuchtungsstärke auf der Übertragungsebene (9) von größer als 90 % erreicht wird.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptabschnitte der asphärisch-zylindrischen Reflektoren (3, 3') derart ausgebildet sind, daß die Lampenstrahlung annähernd senkrecht auf das lamellenförmige Lichtrichtelement (4) ausgerichtet ist.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur horizontalen und vertikalen Justierung der Plasmaentladungsröhren zwei Mikrometerstellvorrichtungen (6a, 6b) vorgesehen sind, die an beiden Seitenaußenwänden der Reflektoren um 90º versetzt angeordnet sind, und daß die Verstellvorrichtungen auf einen der die Plasmaentladungsröhrenhalterung bildenden Rahmen (8, 81) einwirken.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrometerstellvorrichtungen aus Schrittmotoren bestehen, die mit einem Mikrorechner gekoppelt sind.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektoren (3, 3') mit einer hochlichtdurchlässigen und stoßfesten Quarzglasplatte (5) bedeckt sind.