Belichtungsvorrichtung für Druckplatten
Die vorliegende Patentanmeldung betrifft eine Belichtungsvorrichtung mit einer Lichtquelle, einem Lichtmodulator sowie eine Lichteinkoppelungseinheit.
Eine gattungsgemäße Belichtungsvorrichtung ist zum Beispiel in der DE 698 22 004 / EP 1 141 780 beschrieben. Diese bekannte Belichtungsvorrichtung umfasst eine Lampe mit Kondensoranordnung, einen Lichtmodulator aus einer reflektieren Mikrospiegelanordnung sowie eine geeignete Optik, um das von der Lampe emittierte Licht über den Lichtmodulator auf das zu belichtende Medium zu leiten. Als Lampe wird eine Bogenlampe oder Glühlampe verwendet, welche einen ovalen Leuchtfleck haben. Von dem ovalen Leuchtfleck geht divergente Strahlung aus, welche durch eine Kondensoroptik weiterverarbeitet wird.
Nachteilig an der vorbekannten Belichtungsvorrichtung ist, dass die als Lichtquelle gewählte Gasentladungslampe oder Glühlampe Licht über ein breites Frequenzspektrum emittiert. Demgegenüber ist z. B. bei UV- Belichtungsvorrichtungen nur ein kleiner Frequenzbereich im ultravioletten bis violetten Bereich, also etwa von 350 nm bis 450 nm, für die eigentliche Belichtung nutzbar. Aus diesem Grunde ist ein Großteil der von der Lampe emittierten Strahlung für das Belichtungssystem als Verlustleistung anzusehen. Hieraus ergibt sich in Folge eine ganze Reihe von Problemen, wie z. B. das Erfordernis einer Kühlung zum Abtransport der Wärmeleistung sowie eine im Verhältnis zur Nutzleistung unnötig hohe Leistungsaufnahme und damit verbunden hohe Betriebskosten.
Ein weiterer Nachteil der vorbekannten Belichtungsvorrichtung ist zudem die erwähnte Divergenz der von der Lichtquelle emittierten Strahlung. Durch die Divergenz des emittierten Lichtes ergibt sich der Umstand, dass
auch das Licht in dem prinzipiell nutzbaren Spektralbereich, also bei UV- Belichtung von 350 nm bis 450 nm, nur zum Teil für den eigentlichen Belichtungsvorgang nutzbar ist. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Lichtquelle aufgrund des verhältnismäßig großen ovalen Lichtflecks und der erwähnten Divergenz eine größere Etendue als die übrigen
Komponenten der Belichtungsvorrichtung aufweist. Es kann daher nicht alles Licht der Lichtquelle in das System eingekoppelt werden. Insgesamt erhöht sich somit die Verlustleistung des Systems abermals. Außerdem ergeben sich häufig Probleme durch das nicht in das Belichtungssystem einkoppelbare Streulicht.
Auch aus der DE 19545 821 A1 ist eine Vorrichtung zum Belichten von Druckplatten mit einem Belichtungskopf, einer Lichtquelle, einer Bilderzeugungseinheit sowie einer Abbildungsoptik bekannt. Bei dieser Belichtungsvorrichtung ist ebenfalls die Verwendung einer Metallhalogenidlampe vorgesehen. Diese weist die oben beschriebenen Nachteile auf.
Zur Umgehung der genannten Probleme könnte nach dem Stand der Technik auch daran gedacht werden, die Beleuchtungsvorrichtung mit einem einzelnen Laser, z. B. einem Gas- oder Festkörperlaser zu realisieren. Hierdurch ließe sich zwar auf der einen Seite die Emission auf ein schmales nutzbares Frequenzband beschränken und auf der anderen Seite eine sehr geringe Divergenz des abgestrahlten Lichts erreichen.
Jedoch ist nachteilig an der Verwendung eines einzelnen Lasers, dass dieser in der Regel sehr kostenintensiv in der Anschaffung ist. Ferner ist das Problem bei der Verwendung eines einzelnen Lasers, dass die
Kohärenzlänge des emittierten Lichts sehr lang ist, was zu unerwünschten Beugungserscheinungen in der Belichtungsvorrichtung, und insbesondere am Ort des zu belichtenden Mediums, führen kann. Die Beugung
wiederum kann nachteilig zu unerwünschten Inhomogenitäten in der Ausleuchtung des Lichtmodulators führen, wohingegen eine gleichmäßig homogene Ausleuchtung des Lichtmodulators angestrebt wird. Beim Einsatz eines einzelnen Lasers für die Belichtungsvorrichtung muss daher bei der Auslegung zusätzlich sichergestellt werden, dass keine
Interferenzen auftauchen. Dies wirkt sich in der Regel negativ auf die Kosten auf.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Belichtungsvorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, bei der die Bestrahlungsstärke in dem Spektralbereich, welcher für die Belichtung des zu belichtenden Materials benötigt wird, auf besonders einfache und kostengünstige Art und Weise optimiert wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei einer gattungsgemäßen Belichtungsvorrichtung die Lichtquelle eine Laserdiode umfasst. Laserdioden sind seit einiger Zeit mit einer Abstrahlcharakteristik über einen weiten Wellenlängenbereich kostengünstig verfügbar. Insbesondere für die strukturierte Belichtung von UV- bzw. violettempfindlichem Material, also von im Bereich von 350 nm bis 450 nm empfindlichen Materials, sind auf dem Markt Laserdioden mit einer Abstrahlcharakteristik in eben dem Wellenlängenbereich von 350 nm bis 450 nm ohne weiteres verfügbar.
Die Laserdioden können gemäß der Erfindung single-modig oder multi- modig sein. Das Licht einer Laserdiode ist einerseits auf ein gewünschtes schmales Frequenzintervall in gewünschter Weise beschränkt, zum anderen ist durch den integrierten Resonator mit Vorteil sichergestellt, dass das abgestrahlte Licht stark gebündelt ist, also geringe Divergenz aufweist, schließlich ist dabei jedoch die Kohärenzlänge des von der
Laserdiode gemäß der Erfindung abgestrahlten Lichtes erheblich geringer als dies bei Lasern, wie z. B. Gas- oder Festkörperlasern der Fall ist.
Die geringe Kohärenzlänge der erfindungsgemäßen Laserdioden hat den großen Vorteil, dass innerhalb der erfindungsgemäßen Belichtungsvorrichtung keine Probleme mit unerwünschten
Beugungseffekten auftreten, welche wiederum zu einer Inhomogenen Ausleuchtung des Lichtmodulators führen würden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Belichtungsvorrichtung emittiert die Laserdiode Licht im Bereich von ungefähr 350 nm bis ungefähr 450 nm. Hierdurch wird mit Vorteil die Belichtung von insbesondere konventionellen und violet Offset- Druckplatten ermöglicht. Gleichermaßen können mit Vorteil mit der Belichtungsvorrichtung gemäß der Erfindung Siebe für Siebdruck, Flexo- Druckplatten, Proof-Materialien sowie Stahlplatten zur Stanzmusterherstellung strukturiert belichtet werden. Ferner sind mit Vorteil seit einiger Zeit Laserdioden in diesem Wellenlängenbereich verhältnismäßig günstig verfügbar.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Belichtungsvorrichtung umfasst die Lichtquelle ein Modul aus mehreren, vorzugsweise zwanzig, Laserdioden. Hierdurch kann mit Vorteil die für die Belichtung zur Verfügung stehende Beleuchtungsstärke im relevanten Wellenlängenbereich weiter erhöht werden, in dem das Licht des mehrere Laserdioden umfassenden Moduls addiert wird. Dies ist prinzipiell möglich, da die Etendue jeder einzelnen Laserdiode erheblich geringer ist, als die Etendue des Belichtungssystems, welche durch das Display und die Projektionsoptik gegeben ist. Daher kann durch geeignete Addition der einzelnen Laserdioden des Moduls gemäß der Erfindung das Gesamtlicht des Moduls eine Etendue aufweisen, welche immer noch kleiner ist, als
die Etendue des durch das Display und die Projektionsoptik gegebenen Belichtungssystems. Im Ergebnis lässt sich also mit Vorteil prinzipiell das Licht sämtlicher zu dem Modul gehörigen Laserdioden vollständig in die Belichtungsvorrichtung einkoppeln. Es bestehen dabei keine prinzipiellen durch das Etendue bedingten physikalischen Beschränkungen.
Ein weiterer Vorteil der Verwendung eines aus mehreren Laserdioden bestehenden Moduls ist ein höheres Maß an Verfügbarkeit der Anlage, da der Ausfall einer einzelnen Laserdiode bei geeigneter Auslegung des Systems eine Fortsetzung des Belichtungsvorgangs mit der erfindungsgemäßen Belichtungsvorrichtung ermöglicht.
Die Verwendung von zwanzig Laserdioden ermöglicht es, auf am Markt verfügbare Komponenten zurückzugreifen, und hat sich bei der Auslegung der erfindungsgemäßen Belichtungsvorrichtung als besonders vorteilhaft erwiesen.
Wenn gemäß einer anderen vorteilhaften Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Belichtungsvorrichtung ein Strahlenfluss jeder Laserdiode in der Lichteinkoppelungseinheit geometrisch überlagert wird, kann das Licht mehrerer einzelner Laserdioden zur Ausleuchtung ein und derselben Lichtmodulatoreinheit verwendet werden. Die Bestrahlungsstärke des zu belichtenden Materials wird auf diese Weise weiter optimiert.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Lichteinkopplungseinheit Einzelglasfasern umfasst. Die Lichteinkopplung des von der Laserdiode emittierten Lichts in Einzelglasfasern ist unproblematisch, da die Strahlung von der Laserdiode aus einer sehr kleinen Austrittsfacette emittiert wird. Zudem ist ein Transport des eingekoppelten Lichts zu dem Lichtmodulator und anderen Komponenten der erfindungsgemäßen Belichtungsvorrichtung nach der
erfolgten Einkoppelung mit Vorteil problemlos möglich. Ferner erfolgt eine weitere Homogenisierung des eingekoppelten Lichts im Innern der Einzelglasfasern durch Mehrfach reflexion an den Grenzflächen der Fasern zwischen Faserein- und -ausgang.
In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass jeder Laserdiode eine separate Einzelglaserfaser zugeordnet ist. Bei der Verwendung von mehreren Laserdioden, beispielsweise eines Moduls von Laserdioden, lassen sich die Einzelglasfasern auf bequeme Weise zusammenführen, so dass eine geometrische Addition der von den einzelnen Laserdioden emittierten Strahlung erreicht wird. Das Licht jeder einzelnen Laserdiode wird zudem mit dem Licht der anderen Laserdioden durch Mehrfachreflexion an den Grenzflächen der Fasern zwischen Faserein- und -ausgang homogen vermischt. Man erreicht dadurch mit Vorteil eine äußerst homogene Ausleuchtung des Lichtmodulators der erfindungsgemäßen Belichtungsvorrichtung.
Wenn in einer speziellen Ausbildung der Erfindung die Einzelglasfaser einen Durchmesser von ungefähr 125 μm aufweist, erhält man eine besonders günstige Ausgestaltung, welche eine nahezu verlustfreie Einkopplung des Lichts der Einzellaserdiode ermöglicht, wobei die Abmessungen der Lichteinkopplungseinheit dennoch vorteilhaft klein gehalten werden können.
Wenn in Weiterbildung der Erfindung die Einzelglasfasern in der Lichteinkopplungseinheit zu einem Faserbündel zusammengeführt sind, ist ebenfalls mit Vorteil eine geometrische Überlagerung der Lichtemission jeder Einzellaserdiode möglich, so dass das am Ende des Faserbündels austretende Licht wie eine einzige Lichtquelle mit der addierten Intensität jeder Einzellaserdiode wirkt.
AIs besonders vorteilhaft hat es sich gemäß der Erfindung erwiesen, wenn der Außendurchmesser des Faserbündels etwa 650 μm beträgt.
Zur weiteren Erhöhung der Bestrahlungsstärke des lichtempfindlichen Materials kann gemäß der Erfindung die Lichtquelle mehrere Module umfassen. Dabei besteht jedes Modul seinerseits aus mehreren, z. B. aus zwanzig, Laserdioden. Wiederum wird der Umstand dabei mit Vorteil ausgenutzt, dass die Etendue jeder einzelnen Laserdiode erheblich geringer ist als die Etendue des Systems aus Display und Projektionsoptik. Bei der Verwendung von herkömmlichen Lichtquellen wie z. B. Gasentladungslampen ist die Situation demgegenüber genau umgekehrt, d. h., die Etendue der Gasentladungslampe ist erheblich größer als die Etendue des Systems aus Display und Projektionsoptik. Bei einer Belichtungsvorrichtung mit einer herkömmlichen Lichtquelle wie einer Gasentladungslampe wäre also die Verwendung mehrerer Lichtquellen zur Erhöhung der BeStrahlungsintensität prinzipiell nur eingeschränkt möglich. Dieses Problem wird jedoch bei der vorliegenden Erfindung durch die Verwendung der Laserdioden mit großem Vorteil umgangen.
Gemäß einer alternativen vorteilhaften Ausgestaltungsvariante der erfindungsgemäßen Belichtungsvorrichtung umfasst die
Lichteinkopplungseinheit einen lichtintegrierenden Glasstab. Licht integrierende Glasstäbe haben den Vorteil, dass sie bei geeigneter Wahl des Querschnitts, z. B. bei Wahl eines rechteckigen Querschnitts, eine sehr gute Homogenisierung des in den Glasstab eingekoppelten Lichts möglich ist. Beispielsweise wäre es möglich, das Licht mehrerer einzelner Laserdioden gemäß der Erfindung in einen Glasstab mit rechteckigem Querschnitt und geeigneter Durchschnittsfläche einzukuppeln.
Durch die Reflexionsvorgänge an der inneren Grenzfläche des Glasstabs zu der Umgebung erfolgt dann mit Vorteil eine sehr gute Durchmischung des Lichts der Einzellaserdioden, so dass am Ausgang des Glasstabs eine Beleuchtung der Lichtmodulatoreinheit mit homogenem Licht hoher spektraler Intensität möglich ist.
Wiederum beruht die Möglichkeit, gemäß der Erfindung das Licht mehrere Einzellichtquellen geometrisch zu addieren, auf der Eigenschaft der Einzellaserdioden, eine äußerst geringe Etendue aufzuweisen. Gleichzeitig ist bei der Überlagerung der einzelnen Laserdioden aufgrund der verhältnismäßig kurzen Kohärenzlänge im Allgemeinen auch nicht mit die Homogenität störenden Beugungseffekten zu rechnen.
In spezieller Weiterbildung der Erfindung weist der Glasstab einen eckigen, vorzugsweise rechteckigen, Querschnitt auf. Der Vorteil ist, dass der rechteckige Stabquerschnitt am Ausgang an einen rechteckigen Lichtmodulator, beispielsweise einen DMD™ (Digital Micromirror Device) geometrisch angepasst werden kann.
Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Belichtungsvorrichtung ist der Strahlungsfluss variierbar ausgestaltet. Hierdurch wird mit Vorteil erreicht, dass die Belichtungsvorrichtung für unterschiedliche Materialien oder Anwendungen durch den Anwender angepasst werden kann. Beispielsweise können bestimmte Anwendungen eine geringere Belichtungsintensität erfordern als andere. Im Wechselspiel mit der Belichtungszeit erhält man durch die variierbare Ausgestaltung des Strahlungsflusses der Lichtquelle eine sehr flexible Anpassung der Prozessparameter.
In diesem Zusammenhang hat es sich als günstig erwiesen, wenn der Strahlungsfluss der Laserdiode selber variierbar ausgestaltet ist.
Hierdurch lässt sich eine direkte Variation des Strahlungsflusses der Lichtquelle der Belichtungsvorrichtung gemäß der Erfindung erreichen. Dabei kann die Variation durch Einsatz geeigneter geregelter Stromquellen im wesentlichen stufenlos realisiert sein.
In alternativer Ausgestaltung der Variante der Erfindung ist die Lichtquelle mit Mitteln zum separaten Zu- oder Abschalten einzelner Laserdioden versehen. Bei Verwendung eines Moduls aus mehreren Laserdioden für die Lichtquelle kann auf diese Weise mit Vorteil bei konstantem Betriebsstrom für jede einzelne Laserdiode eine Variation des Strahlungsflusses erreicht werden. Dabei lässt sich der Strahlungsfluss prinzipiell in Stufen von 100% bis 0 % variieren, wobei die Anzahl der erreichbaren Graustufen durch die Anzahl der einzelnen Laserdioden innerhalb eines Moduls gegeben ist. In vielen Fällen der Anwendung ist eine solche gestufte Variierbarkeit ausreichend und es kann mit Vorteil auf eine Stromregelung zur Variation des Strahlungsflusses verzichtet werden.
Der Einsatz der erfindungsgemäßen Lichtquelle ist besonders vorteilhaft bei einer Belichtungsvorrichtung mit einer Lichtquelle, einem eine Vielzahl von Zeilen aus lichtmodulierenden Zellen aufweisenden Lichtmodulator, einer Einrichtung zum Abbilden von Datenmustern auf dem
Lichtmodulator, einer Einrichtung zum Abbilden des Lichtmodulators auf lichtempfindliches Material, einer Einrichtung zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen dem Lichtmodulator und dem lichtempfindlichen Material, wobei die Relativbewegung im wesentlichen senkrecht zu den Zeilen aus lichtmodulierenden Zellen verläuft, sowie mit einer Einrichtung zum Scrollen eines auf einer gegebenen Zeile des Lichtmodulators angezeigten Datenmusters durch die verschiedenen Zeilen des Lichtmodulators, wobei das Scrollen derart mit der Relativbewegung synchronisiert erfolgt, dass eine Abbildung eines auf
dem Lichtmodulator angezeigten Datenmusters auf dem lichtempfindlichen Material bezüglich des lichtempfindlichen Materials im wesentlichen stationär ist, da aufgrund der höheren Lichtintensität die Belichtungszeiten reduziert werden können.
Eine derartige Belichtungsvorrichtung ist z. B. aus der EP 0 0954624.3 (entspricht PCT/EP 00/07842) bekannt. Dort ist ein System offenbart, welches insbesondere bei Prozessen Verwendung findet, bei denen große Mengen von moduliertem Licht im blauen und ultravioletten Bereich benötigt werden, wie beispielsweise bei der Belichtung von Druckplatten, der Belichtung von gedruckten Schaltungen.
Das Prinzip dieser nach dem so genannten Integrating Digital Screen Imaging Verfahren (IDSI) arbeitenden Belichtungsvorrichtungen ist, dass das lichtempfindliche Material kontinuierlich bewegt wird, während der Bildinhalt mit gleicher Geschwindigkeit in entgegengesetzter Richtung durch den Lichtmodulator gescrollt wird. Der Bildinhalt bleibt so ortsfest auf dem zu belichtenden Material. Die Belichtungszeit jedes Bildpunktes ergibt sich hierbei durch Integration aller verhältnismäßig kurzen Einzelbelichtungen derselben Zelle einer Reihe. Die Belichtungszeit hängt ab von der Verfahrgeschwindigkeit, dem duty-cycle des Lichtmodulators und von der Anzahl der Zeilen. Bei gegebener Verfahrgeschwindigkeit und gegebenem duty cycle hängt die Belichtungszeit außerdem von der Anzahl der Zeilen ab. Je größer die Anzahl der Zeilen des Lichtmodulators ist, desto länger sind die erzielbaren Belichtungszeiten, sofern jedes Datenmuster von der Zeile an einer Außenseite des Lichtmodulators über den gesamten Anzeigebereich des Lichtmodulators bis hin zu der der Ausgangszeile entgegengesetzten Außenzeile bewegt („gescrollt") wird.
Aus Prozessoptimierungsgründen wird in der Regel eine weitestmögliche Minimierung der Belichtungszeiten angestrebt. Hierzu kann die
Lichtempfindlichkeit des lichtempfindlichen Materials beispielsweise gesteigert werden. In diesem Falle wäre es prinzipiell möglich, die Relativbewegung zwischen dem Lichtmodulator und dem lichtempfindlichen Material bei der vorbekannten Belichtungsvorrichtung zu erhöhen. Die über alle Zeilen des Lichtmodulators aufintegrierte Belichtungszeit für jeden Bildpunkt verkürzt sich dann entsprechend. Dabei muß selbstverständlich die Scrolling-Rate synchron mit der Relativbewegung vergrößert werden.
Gängige Lichtmodulatoren sind Mikroanzeigevorrichtungen, die jeweils aus einer Matrix aus individuell steuerbaren Einzellichtmodulatoren aufgebaut sind. Besonders verbreitet sind dabei digitale Spiegelanordnungen (DMD™ „Digital Micromirror Device"), Flüssigkristallmatrizen (LCD) mit transmissiver Architektur oder auch seit einiger Zeit reflektive Flüssigkristallanzeigen (LCOS).
Allen diesen gängigen Lichtmodulatoren gemein ist, dass sie die
Bildinformation punktweise modulieren. Insbesondere enthalten diese Lichtmodulatoren kein Schieberegister, welches es ermöglichen würde, die einmal an den Lichtmodulator übertragene Bildinformation für eine Zeile eigenständig in die jeweilige Nachbarzeile weiterzuübertragen („Schieben"). Somit muss zur Realisierung des Scrolling-Prinzips das komplette Display jeweils vollständig neu beschrieben werden, wenn sich die Belichtungseinheit relativ zum lichtempfindlichen Material um eine Bildzeile bewegt. Es muss also Bildinformation für jeden Bildpunkt der Lichtmodulatormatrix an den Lichtmodulator für jeden Einzelbelichtungszustand der Scrolling-Prozedur übertragen werden.
Hierdurch kommt es in der Praxis zu sehr hohen Datenübertragungsraten. Beispielsweise können die zu übertragenden Daten die Größenordnung von 10 GBit/s erreichen. Demgegenüber sind jedoch die verfügbaren
Lichtmodulatormatrizen bezüglich der von diesen zu empfangenen Datenübertragungsraten begrenzt. Beispielsweise kann die Datenübertragungsrate einer Lichtmodulatormatrix auf 7,6 GBit/s begrenzt sein.
Aufgrund dessen kann sich ein großer Nachteil der bekannten Belichtungsvorrichtungen bezüglich der tatsächlich erreichbaren minimalen Belichtungszeiten ergeben. Sofern die zu einer maximal zulässigen Datenübertragungsrate an die Lichtmodulatormatrix gehörige Scrolling-Rate zu durch die Anzahl der Zeilen definierten Belichtungszeiten führt, welche die von dem lichtempfindlichen Material minimal erforderliche Belichtungszeit übersteigt, kann die durch das lichtempfindliche Material definierte minimale Belichtungszeit von der Belichtungsvorrichtung tatsächlich nicht erreicht werden.
Die minimale Belichtungszeit wird in diesem Fall also nicht durch das lichtempfindliche Material bestimmt, sondern wird in unerwünschter Weise durch die Belichtungsvorrichtung und insbesondere durch die Begrenzung der maximalen Datenübertragungsrate an die Lichtmodulatormatrix festgelegt. Die Belichtungszeit einer gattungsgemäßen Belichtungsvorrichtung ist im übrigen gegeben durch das Produkt aus der Anzahl der Zeilen des Lichtmodulators und der reziproken Biidrate des Scroll-Vorgangs.
In der US 5,672,464 ist ebenfalls eine Belichtungsvorrichtung der gattungsgemäßen Art offenbart, ebenfalls basierend auf dem Scrolling- Prinzip. Dort wird der Fall behandelt, dass die verfügbare Anzahl von Zeilen der Lichtmodulatormatrix die Zahl der für die vollständige
Belichtung des lichtempfindlichen Materials erforderlichen sequentiellen Belichtungen übertrifft. Es wird für diesen Fall vorgeschlagen, den Scroll- Vorgang nicht über sämtliche Zeilen des Lichtmodulators zu erstrecken,
indem einzelne Zeilen aus- bzw. schwarzgeschaltet werden. Dies soll jedoch durch Übertragung entsprechender Datenmuster auf den Lichtmodulator erfolgen, wobei auch die Bildinformation für die „schwarzen" Zeilen übertragen werden muß. Eine Verminderung der zu übertragenden Datenmenge ergibt sich demzufolge nicht.
Somit weist auch das Verfahren bzw. die Belichtungsvorrichtung aus der US 5,672,464 die oben beschriebene Begrenzung der technisch realisierbaren minimalen Belichtungszeit nach oben auf. Die technisch realisierbare minimale Belichtungszeit ist ebenfalls nicht etwa durch die photochemische Empfindlichkeit des lichtempfindlichen Materials gegeben, sondern ist stattdessen in unerwünschter Weise durch die maximal mögliche Datenübertragungsrate von Bildinformationen an den Lichtmodulator begrenzt.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Lichtquelle lassen sich besser nutzen, wenn eine Einrichtung zum Inaktivieren einer vorgebbaren Anzahl von Zeilen des Lichtmodulators vorgesehen ist und der Lichtmodulator durch Beschickung von im wesentlichen nur der aktiven Zeilen mit den Datenmustern betreibbar ist. Hierdurch wird mit Vorteil der Lichtmodulator effektiv beschränkt auf eine verminderte Zahl aktivierter Zeilen, wohingegen die Bildpunkte der inaktivierten Zeilen permanent auf den Schaltzustand „AUS" gesetzt werden, ohne, daß dazu Daten an den Lichtmodulator übertragen werden müssen.
Dadurch dass zusätzlich der Lichtmodulator so betrieben werden kann, dass er zur Schaltung der noch aktiv gesetzten Zeilen lediglich die Bildinformation, also die Datenmuster, für diese aktiv gesetzten Zeilen , nicht jedoch Daten für die inaktivierten Zeilen, benötigt, kann bei gegebener Datenübertragungsrate an den Lichtmodulator eine höhere Scroll-Rate eingestellt werden.
Dies wird mit Vorteil nicht etwa durch eine technisch aufwendige Erhöhung der Datenübertragungsrate an den Lichtmodulator erreicht, sondern vielmehr durch eine Reduzierung der zu übertragenden Bildinformation. Durch geeignete Wahl der Anzahl der zu inaktivierenden Zeilen lässt sich hierdurch mit Vorteil auf einfache Weise die maximale Belichtungsgeschwindigkeit an den Wert annähern, der durch die minimal erforderliche Belichtungszeit gegeben ist, entsprechend den photochemischen Eigenschaften des lichtempfindlichen zu belichtenden Materials.
Besonders vorteilhaft ist es in spezieller Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Belichtungsvorrichtung, wenn die Einrichtung zur Inaktivierung eines vorgebbaren zusammenhängenden Bereichs von Zeilen ausgebildet ist. Gegenüber einem Schema, demzufolge man beispielsweise alle ungraden oder alle graden Zeilen inaktiv schaltet, kann bei der erfindungsgemäßen Inaktivierung zusammenhängender Bereiche von Zeilen mit Vorteil eine Optimierung der Ausleuchtung dieses aktiven Zeilenbereiches realisiert werden. Außerdem ist es in der Regel für den Belichtungsvorgang vorteilhaft, wenn die Belichtung zusammenhängend am Stück erfolgt und nicht mit Unterbrechungen entsprechend zwischendurch eingefügten inaktiv geschalteten Zeilen.
Eine besonders flexible vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Belichtungsvorrichtung erhält man, wenn der Bereich der inaktiv geschalteten Zeilen verschiebbar ausgebildet ist. Hierdurch lässt sich u. a. die Lebensdauer der Lichtmodulatormatrix erhöhen, indem man den Bereich aktiver Zeilen auf einen Zeilenbereich des Lichtmodulators verschiebt, in welchem keine oder möglichst wenige Bildpunkte bestrahlungsinduziert ausgefallen sind. Da es gemäß der Erfindung nicht erforderlich ist, alle Zeilen des Lichtmodulators gleichzeitig zu benutzen, kann also gemäß der Erfindung der Lichtmodulator durch Verschieben der
inaktiv zu schaltenden Zeilen auf solche Zeilen, welche bestrahlungsinduziert ausgefallene Bildpunkte enthalten, ohne Einschränkung für die Belichtungsqualität weiter benutzt werden.
In Weiterbildung der erfindungsgemäßen Belichtungsvorrichtung sind Mittel zur Fokussierung der Lichtquelle im wesentlichen auf die aktiven Zeilen des Lichtmodulators vorgesehen. Hierdurch lässt sich eine weitere Verkürzung der Belichtungszeit erreichen, da die Strahldichte der auf die aktiven Zeilen auftreffenden Lichtstrahlung erhöht wird. Wohingegen bei Inaktivsetzung einiger Zeilen des Lichtmodulators ohne die erfindungsgemäße Fokussierung der Lichtquelle auf die aktiven Zeilen der auf die inaktiv gesetzten Zeilen fallende Anteil der Lichtstrahlung verloren geht, wird gemäß dieser erfindungsgemäßen Variante sämtliche Lichtleistung der Lichtquelle ausschließlich zur Beleuchtung der tatsächlich benutzten, aktiv gesetzten Zeilen des Lichtmodulators verwendet.
Um sicherzustellen, dass der ausgeleuchtete Bereich des Lichtmodulators stets mit dem aktiv gesetzten Zeilenbereich des Lichtmodulators zusammenfällt, insbesondere auch für den Fall, dass der Bereich der aktiven Zeilen des Lichtmodulators variiert, ist es gemäß einer speziellen Ausgestaltung der Erfindung vorteilhaft, wenn die Mittel zur Fokussierung bezüglich eines Fokalbereiches variabel ausgebildet sind.
Gemäß einer besonders günstigen Variante der Erfindung weist die Lichtquelle ein kleineres Etendue auf als eine aus dem Lichtmodulator und der Einrichtung zum Abbilden des Lichtmodulators auf lichtempfindliches Material gebildete Einheit. Hierdurch wird sichergestellt, dass bei Fokussierung der Lichtquelle auf den Bereich der aktiven Zeilen des Lichtmodulators trotz der damit aus abbildungsoptischen Gründen unvermeidlich einhergehenden Vergrößerung der Divergenz der Strahlen
dennoch die von der Lichtquelle emittierte Strahlung vollständig für die Belichtung des lichtempfindlichen Materials zur Verfügung steht. Es entsteht in diesem Falle kein durch Begrenzungen in der numerischen Apertur der nachgeschalteten optischen Komponenten des Belichters bedingter Verlust an für die Belichtung nutzbarer Lichtstrahlung.
Die Erfindung wird in einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf eine Zeichnung beispielhaft beschrieben, wobei weitere vorteilhafte Einzelheiten den Figuren der Zeichnung zu entnehmen sind.
Funktionsmäßig gleiche Teile sind dabei mit denselben Bezugszeichen versehen.
Die Figuren der Zeichnung zeigen im Einzelnen:
Fig. 1 schematische Darstellung des Gesamtaufbaus der bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Belichtungsvorrichtung,
Fig. 2 schematische Detaildarstellung der Lichtquelle und der Lichteinkoppelungseinheit der erfindungsgemäßen
Belichtungsvorrichtung aus Figur 1 ,
Fig. 3 schematische Darstellung des Strahlengangs im Belichtungskopf,
Fig. 4 schematische Darstellung der Belichtungsvorrichtung mit stationärer Lichtquelle,
Fig. 5 eine schematische Darstellung der vollständigen Belichtungsvorrichtung gemäß der Erfindung,
Fig. 6 eine schematische Darstellung der prinzipiellen Funktionsweise einer herkömmlichen Belichtungsvorrichtung gemäß dem Stand der Technik,
Fig. 7 eine schematische Darstellung des Funktionsprinzips der erfindungsgemäßen Belichtungsvorrichtung und
Fig. 8 eine schematische Darstellung des Funktionsprinzips einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Belichtungsvorrichtung.
In der Figur 1 ist schematisch eine erfindungsgemäße Belichtungsvorrichtung 1 dargestellt. Die Belichtungsvorrichtung 1 besteht aus einer Lichtquelle 2, einer Lichteinkopplungseinheit 3, einem Lichtmodulator 4 sowie einer Abbildungsoptik 5. Außerdem ist in der Figur 1 ein zu belichtendes Material 6 zu erkennen. Die Lichtquelle2 ist aufgebaut aus einer Zeile von insgesamt zwanzig einzelnen Laserdioden 7. Jede Laserdiode 7 emittiert Licht im Wellenlängenbereich von ca. 400 bis 410 nm. Die optische Strahlungsleistung jeder Laserdiode 7 beträgt etwa 60 mWatt. Das Licht jeder einzelnen Laserdiode 7 wird in die Lichteinkoppelungseinheit 3 eingekoppelt. Dabei beseht die Lichteinkoppelungseinheit 3 aus insgesamt zwanzig Einzelglasfasern 8. Jede Einzelglasfaser 8 ist genau einer Laserdiode 7 zugeordnet, so dass das Licht jeder Laserdiode 7 in jeweils eine Einzelglasfaser 8 eingekoppelt wird. Die Einzelglasfasern 8 laufen zusammen und sind am Eingang des Lichtmodulators 4 zu einem Faserbündel 9 zusammengeführt. Mit dem Faserbündel 9 wird der Lichtmodulator 4 beleuchtet. Dabei tritt am Ausgang des Faserbündels 9 Licht von jeder der zwanzig einzelnen Laserdioden 7 auf den Lichtmodulator 4 auf. Der Durchmesser jeder Einzelglasfaser 8 beträgt 125 μm. Der Gesamtaußendurchmesser des Faserbündels 9 beträgt 650 μm. Das von dem Lichtmodulator 4 modulierte Licht 10 wird über die Abbildungsoptik 5 auf das zu belichtende Material 6 gelenkt.
Die im Vergleich zur Etendue des Gesamtsystems aus dem Lichtmodulator 4 und der Abbildungsoptik 5 sehr kleine Etendue der einzelnen Laserdioden 7 bewirkt, dass das am Ausgang des Faserbündels 9 austretende Licht seinerseits eine Etendue hat, welche noch immer geringer ist als die Etendue des Systems aus
Lichtmodulator 4 und Abbildungsoptik 5. Somit ist theoretisch eine verlustfreie Einkoppelung des Lichts aller zwanzig Laserdioden in die Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß der Erfindung möglich.
Die Figur 2 zeigt einige Details der erfindungsgemäßen Einheit aus Laserdioden 7 und Lichteinkoppelungseinheit 3. Wie zu erkennen, umfasst die Lichtquelle 2 insgesamt zwanzig Laserdioden 7. Die Laserdioden 7 sind zu einem Modul 11 bestehend aus zwanzig Einzellaserdioden 7 zusammengefasst. Am Ausgang des Moduls 11 ist jeder Laserdiode 7 eine Einzelglasfaser 8 zugeordnet. Die insgesamt zwanzig Einzelglasfasern 8 sind zu dem Faserbündel 9 zusammengefasst. Das Faserbündel 9 ist durch das Außengehäuse 12 der Einheit aus Lichtquelle 2 und Lichteinkoppelungseinheit 3 hindurchgeführt und dort mit einem FC (Fiber Channel) Stecker 13 verbunden.
Das Modul 11, welches die zwanzig Laserdioden 7 zusammenfasst, ist auf einer Kühlplatte 14 angebracht. Die Kühlplatte 14 ist an den Enden jeweils mit einem Kühlrohr 15 verbunden. In das Kühlrohr 15 kann an dem Anschlussstutzen 16 Kühlflüssigkeit eingefüllt und zirkuliert werden.
Die Lichtquelle 2 umfasst ferner die Steuereinheit 17 für die zwanzig Laserdioden 7. Die Steuereinheit 17 der Lichtquelle 2 wird über einen Stecker 18 vom Format Dsub mit Energie versorgt. Die Steuereinheit 7 ist wärmeleitend mit einem Kühlkörper 19 verbunden. Der Kühlkörper 19 ist seinerseits mit den Kühlrohren 15 wärmeleitend verbunden.
Am Ausgang des FC-Steckers 13 wird die Gesamtemission der zwanzig Einzellaserdioden 7 des Moduls 11 als Gesamtstrahlung 20 emittiert. Die Gesamtstrahlung 20 weist eine Etendue auf, welche geringer ist als die Etendue der Einheit aus Lichtmodulator 4 und Abbildungsoptik 5. Es bestehen somit keine prinzipiellen Beschränkungen bezüglich der Einkoppelungsmöglichkeit der Gesamtstrahlung 20 in den Lichtmodulator 4 und die Abbildungsoptik 5. Somit kann der wesentliche Teil der Gesamtstrahlung 20 auf das zu belichtende Material 6 gerichtet werden.
Im Betrieb der Lichtquelle 2 wird über die Anschlussstutzen 16 Kühlflüssigkeit durch das Kühlrohr 15 geleitet. Die im Kühlrohr 15 zirkulierende Kühlflüssigkeit transportiert dabei über den Kühlkörper 19 Wärme von der Steuereinheit 17 der Laserdiode 7 ab. Außerdem führt die Kühlflüssigkeit in dem Kühlrohr 15 Wärme von dem Modul 11, welches aus den zwanzig Laserdioden 7 besteht, über die Kühlplatte 14 ab. Insgesamt ist die abgeführte Verlustwärme im Verhältnis zur nutzbaren emittierten Gesamtstrahlung 20 gemäß der Erfindung erheblich geringer als dies bei konventionellen Belichtungsvorrichtungen der Fall ist, welche als Lichtquelle eine Gasentladungslampe oder Glühlampe mit breitem Emissionsspektrum verwenden.
Hiermit ist gemäß der Erfindung eine Belichtungsvorrichtung vorgeschlagen, mit welcher die Bestrahlungsstärke von UV-empfindlichem Material 6 auf vergleichsweise einfache und kostengünstige Weise optimiert wird. Bei der Auslegung der Abbildungsoptik 5 sind im allgemeinen keine Beugungseffekte zu berücksichtigen, da die Kohärenzlänge der Lasedioden 7 vergleichsweise kurz ist. Eine Homogenisierung des von den einzelnen Laserdioden 7 emittierten Lichts erfolgt durch mehrfache Reflexion innerhalb der Einzelglasfasem 8 des Faserbündels 9.
In der Figur 3 erkennt man den im Belichtungskopf 38 vorgesehenen Strahlengang. Das über das Faserbündel 9 bzw. den Lichtwellenleiter 37 dem beweglichen Belichtungskopf zugeführte Licht, wird zunächst in den Integratorstab 21 eingekoppelt. Der Integratorstab 21 dient dem Homogenisieren des Lichtes und wird deshalb auch als integrierender Mischstab bezeichnet. Es sind auch sogenannte Hohlleiter bzw. Lichttunnel verwendbar, in denen das Licht eine Vielzahl von Reflektionen erfährt. Das Licht verlässt dann den Integratorstab 21 durch die Integratorlinse 36 und dem Objektiv 35, wodurch der Strahl aufgeweitet wird. Der Spiegel 34 lenkt den Strahl dann in Richtung Lichtmodulator ab. Dadurch durchläuft es doppelt die Feldlinse 33 um dann mittels der Abbildungsoptik 29 auf dem lichtempfindlichen Material 25 aufzutreffen. Die Abbildungsoptik 29 bildet das Bild des Lichtmodulators 4 in der Ebene des lichtempfindlichen Materials 25.
Figur 4 zeigt den möglichen Aufbau der erfindungsgemäßen
Belichtungsvorrichtung. Dabei besteht die Lichtquelle 2 aus mehreren Modulen 11 , die alle über den Kühlwasserzulauf 39 und den Kühlwasserablauf 40 gekühlt werden. Die aus den Modulen 11 austretenden Faserbündel 9 werden in einen Lichtwellenleiter 37 eingekoppelt, der das Licht dem Belichtungskopf 28 zuführt. Der
Belichtungskopf 38 bewegt sich in zwei orthogonal angeordneten Achsen 42. Der Lichtwellenleiter 37 muss dieser Bewegung entsprechend folgen. Das lichtempfindliche Material 25 liegt auf dem Maschinenbett 41 auf. Durch die externe Anordnung der Lichtquelle, kann die Masse des Belichtungskopfes 38 vorteilhaft verringert werden, so dass die
Vorrichtung eine besonders gute Dynamik aufweist. Bei Verwendung eines Faserlasers oder eines Scheibenlasers kann in bestimmten Fällen auch auf die Wasserkühlung verzichtet werden. In solchen Fällen kann es vorteilhaft sein, die Lichtquelle 2 auch im Belichtungskopf anzuordnen.
In der Figur 5 ist schematisch eine Belichtungsvorrichtung 1 gezeigt. Eine Lichtquelle 2 wird unter Verwendung einer ersten Beleuchtungsoptik 23 und einem Lichtmodulator 4 abgebildet. Die Position des lichtempfindlichen Materials 25 relativ zum Lichtmodulator 4 wird durch einen Positionsgeber 26 verändert. Die Relativbewegung erfolgt senkrecht zu den Zeilen des Lichtmodulators 4. Datenmuster werden unter Verwendung einer Treiberschaltung 27 in die erste Spalte mit Zellen 28 des Lichtmodulators übertragen. Die Zeilen des Lichtmodulators 4 verlaufen in der schematischen Darstellung senkrecht zur Zeichenebene.
Wichtig bei der Übertragung des Datenmusters in die erste Spalte mit Zellen 28 des Lichtmodulators 4 ist die Synchronisation der Datenmusterübertragung mit der Bewegung des lichtempfindlichen Materials 25. Das in die erste Zeile übertragene Datenmuster wird synchron zur Relativbewegung in die nächste Zeile verschoben, so dass das auf das lichtempfindliche Material 25 übertragende Datenmuster ortsfest auf diesem verbleibt.
Der Lichtmodulator 4 besteht aus mehreren Zeilen von Zellen 28. Diese verlaufen senkrecht zur Zeichenebene in dieser schematischen Darstellung. Jede Zelle 28 in der schematischen Darstellung entspricht somit einer Zeile in der Draufsicht.
Das auf den Lichtmodulator 4 übertragende Datenmuster besteht aus Kombinationen von eingeschalteten 28a und ausgeschalteten 28b Lichtmodulatorzellen 28. Werden die Zellen 28 eingeschaltet, wird das auf sie fallende Licht über eine zweite Abbildungsoptik 29 auf das lichtempfindliche Material 25 gelenkt. Das Licht, das auf ausgeschaltete Zellen 28b trifft, wird vom lichtempfindlichen Material 25 weggelenkt. Bis zu diesem Punkt entspricht die beschriebene Belichtungsvorrichtung 1 dem Stand der Technik.
Darüber hinaus weist die vorliegende Belichtungsvorrichtung 1 jedoch gemäß der Erfindung eine Einrichtung 30 zum Inaktivieren einer bestimmen, wählbaren Anzahl von Zeilen des Lichtmodulators. Hierdurch wird die Anzahl der Zellen 28, die von der Treiberschaltung 27 mit Bildinformation bzw. Datenmusterinformation beschickt werden muss, eingeschränkt auf die Anzahl der verbleibenden aktiv geschalteten Zeilen des Lichtmodulators 4.
In der schematischen Darstellung sind die inaktiv geschalteten Zeilen mit dem Bezugszeichen 31 bezeichnet und nicht ausgefüllt dargestellt. Von den inaktiv gesetzten Zeilen 31 zu unterscheiden sind die in der schematischen Darstellung schraffiert dargestellten ausgeschalteten Lichtmodulatorzellen 28b und die in der schematischen Darstellung ausgefüllt dargestellten eingeschalteten Lichtmodulatorzellen 28a.
Für die eingeschalteten Lichtmodulatorzellen 28a und die ausgeschalteten Lichtmodulatorzellen 28b wird beim Scrolling-Vorgang jeweils über die Treiberschaltung 27 die Datenmusterinformation, ob nämlich die jeweilige Lichtmodulatorzelle 28 eingeschaltet oder ausgeschaltet werden soll, übertragen. Demgegenüber muß für die mittels der Einrichtung 30 zum Inaktivieren von Zeilen inaktiv gesetzten Zeilen 31 keine Datenmusterübertragung durch die Treiberschaltung 27 erfolgen. Die von der Treiberschaltung 27 an den Lichtmodulator 4 zu übertragende Datenmenge wird dadurch um die gemäß der Erfindung nicht mehr zu übertragende Bildinformation für die inaktiv gesetzten Zeilen 31 vermindert. Die erreichbare Scroll-Geschwindigkeit vergrößert sich dementsprechend.
In dem normalen und aus dem Stand der Technik bekannten Betrieb wird ein Datenmuster zunächst von der Treiberschaltung 27 auf beispielsweise die die eingeschaltete Lichtmodulatorzelle 28a enthaltende Zeile gesetzt
und anschließend wird das Datenmuster dieser Zeile auf die angrenzende Zeile verschoben. Das Verschieben erfolgt, indem ein vollständiges neues Bild an den Lichtmodulator 4 übertragen wird, auf dem die Zeile entsprechend verschoben ist. Dadurch, dass diese Verschiebung der Datenmuster von Zeile zu Zeile parallel und synchron zu der
Relativbewegung des lichtempfindlichen Materials 25, welche durch den Positionsgeber 26 erzeugt wird, erfolgt, bleibt das Datenmuster dabei ortsfest auf dem lichtempfindlichen Material 25. Die Belichtungsdauer des lichtempfindlichen Materials 25 ergibt sich aus der Anzahl der aktiven Lichtmodulatorzellen 28a, 28b und der Scrolling-Taktrate, also der Verweilzeit eines einzelnen Datenmusters in einer Zeile.
Weiter ist in der Figur 5 zu erkennen, dass die Lichtquelle 2 über die Beleuchtungsoptik 3 lediglich die Lichtmodulatorzellen 28a, 28b beleuchtet, welche grundsätzlich aktiv sind, d. h., für welche über die Treiberschaltung 7 Datenmusterinformationen an den Lichtmodulator 4 übertragen wird. Demgegenüber beleuchtet die Lichtquelle 2 die inaktiv geschalteten Zeilen 31 nicht. Damit steht die gesamte Intensität der Lichtquelle 2 zur Ausleuchtung der aktiven Lichtmodulatorzellen 28a, 28b zur Verfügung.
In der Figur 6 ist zur Verdeutlichung des der vorliegenden Erfindung zugrunde liegenden Prinzips zum Vergleich die Situation bei einer herkömmlichen Belichtungsvorrichtung nach dem Stand der Technik dargestellt.
Zu erkennen ist schematisch die Lichtquelle 2 und die Beleuchtungsoptik 23. Außerdem ist der Lichtmodulator 4 zu erkennen. Durch Schraffur ist auf dem Lichtmodulator 4 der aktive Bereich 32 zu erkennen. In der Figur 6 ist zu erkennen, dass der aktive Bereich 32
identisch ist mit dem Gesamtbereich des Lichtmodulators 4. Es sind also sämtliche Zeilen des Lichtmodulators 4 aktiv.
Außerdem ist zu erkennen, dass durch die Lichtquelle 2 und die Abbildungsoptik 23 der gesamte Bereich des Lichtmodulators 4, welcher identisch ist mit dem aktiven Bereich 32 des Lichtmodulators 4, vollständig ausgeleuchtet wird.
Für den Scroll-Vorgang wird für jeden Belichtungsschrift bzw. jeden Scroll- Schritt die komplette Datenmusterinformation für alle Zeilen des Lichtmodulators 4 übertragen. Durch die große zu übertragende Datenmenge kann nachteilhaft die maximale Belichtungsgeschwindigkeit beschränkt sein durch die Datenübertragungsrate, welche der Lichtmodulator 4 maximal zulässt, so dass unter Umständen die minimal erforderliche Belichtungszeit, wie sie sich aus den photochemischen Eigenschaften des zu belichtenden Materials 25 ergibt, weit überschritten wird. Dies hat den großen Nachteil, dass die Belichtungsgeschwindigkeit hinter den photochemischen Grenzen deutlich zurückbleibt.
Mit Bezugnahme auf die Figur 7 wird das Funktionsprinzip der Belichtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert. Wiederum ist schematisch die Lichtquelle 2 und die Beleuchtungsoptik 23 zu erkennen. Auf dem Lichtmodulator 4 ist nunmehr zu erkennen, dass ein Teil der gesamten Displayfläche aus den inaktiven Zeilen 31 besteht. Der aktive Bereich 32 des Lichtmodulators 4 mit den aktiven Zeilen umfasst nunmehr lediglich den oberen Bereich des Lichtmodulators 4. Weiterhin ist durch die Lichtquelle 2 und die Beleuchtungsoptik 23 der vollständige Bereich des Lichtmodulators, also sowohl die inaktiven Zeilen 11 als auch der aktive Bereich 32, ausgeleuchtet. Die über die Treiberschaltung 7 an den Lichtmodulator 4 zu übertragende Datenmusterinformation ist gegenüber der Situation in Figur 2 deutlich reduziert, da keine Information
mehr für die inaktiven Zeilen 31 übertragen werden muss. Hierdurch kann mit großem Vorteil eine wesentlich höhere Scroll-Rate erreicht werden, da die Datenmusterinformation, welche pro Belichtungsschritt bzw. Scroll- Teilschritt an den Lichtmodulator 4 zu übertragen ist, deutlich vermindert ist gegenüber der in Figur 6 dargestellten Situation, welche dem Stand der Technik entspricht.
In Figur 8 ist schließlich zunächst ein mit der Situation in Figur 7 vergleichbarer Zustand dargestellt. Wiederum sind von der gesamten Fläche des Lichtmodulators 4 die inaktiven Zeilen 31 derart inaktiv geschaltet, dass über die Treiberschaltung 27 keine
Datenmusterinformation an den Lichtmodulator 4 übertragen werden muss. Lediglich für die Zeilen des aktiven Bereichs 32 des Lichtmodulators 4 erfolgt über die Treiberschaltung 7 eine Datenmusterinformationsübertragung.
Im Unterschied zu der in Figur 7 dargestellten Situation ist jedoch durch die Lichtquelle 2 und die Beleuchtungsoptik 3 lediglich der aktive Bereich 32 des Lichtmodulators 4 beleuchtet. Der ausgeleuchtete Bereich des Lichtmodulators 4 fällt somit im wesentlichen zusammen mit dem aktiven Bereich 32 des Lichtmodulators 4.
Hierdurch wird gegenüber dem Aufbau aus Fig. 7 der zusätzliche Vorteil erzielt, dass die gesamte von der Lichtquelle 2 abgegebene Strahlung auf den aktiven Bereich 32 fällt und somit für die Belichtung des lichtempfindlichen Materials 25 zur Verfügung steht. Demgegenüber wird die für die Belichtung des lichtempfindlichen Materials 25 zur Verfügung stehende Strahlung bei der in Figur 7 dargestellten Ausführungsform der Erfindung vermindert um den auf die inaktiven Zeilen 31 fallenden Anteil der NichtStrahlung der Lichtquelle 2.
Die in Figur 8 dargestellte Funktionsweise ist somit bevorzugt, da aufgrund der hohen Strahlungsdichte und der zu übertragenden Dateninformation an den Lichtmodulator 4 ein Optimum bezüglich der Belichtungszeiten erreichbar ist.
Für die Lichtquelle 2 eignet sich insbesondere die Verwendung von Laserdioden bzw. eines Moduls bestehend aus mehreren einzelnen Laserdioden.
Der in den Figuren 6, 7 und 8 dargestellte aktive Bereich 32 kann außerdem mit Hilfe der Einrichtung zum Inaktivieren von Zeilen auf der Gesamtfläche des Lichtmodulators 4 verschoben werden. Beispielsweise ist es möglich, die nicht aktivierten Zeilen 31 sowohl ober- als auch unterhalb des aktiven Bereichs 32 anzuordnen.
Durch die Möglichkeit des Verschiebens des aktiven Bereichs 32 kann eine gleichmäßige Alterung der einzelnen Zellen 8 des Lichtmodulators 4 erreicht werden. Beispielsweise können zweckmäßigerweise die inaktiven Zeilen 31 auf solche Zeilen gesetzt werden, in denen sich Lichtmodulatorzellen 28 befinden, welche bestrahlungsinduziert ausgefallene Bildpunkte enthalten. Die Lebensdauer der Belichtungsvorrichtung lässt sich auf diese Weise gegenüber den herkömmlichen Belichtungsvorrichtungen verlängern.
Hierdurch ist eine Vorrichtung zum Belichten von lichtempfindlichem Material, insbesondere Offset-Druckplatten, Sieben für Siebdruck, Flexo- Druckplatten, Proof-Materialien, Stahlplatten zur Stanzmusterherstellung sowie Fotopapier angegeben, bei welcher durch eine geschickte Reduzierung der zu übertragenden Datenmenge an den Lichtmodulator bei gegebener Datenübertragungsrate an den Lichtmodulator 4 eine wesentlich höhere Belichtungsgeschwindigkeit erreicht wird.
Durch die Verwendung einer Fokussieroptik in Verbindung mit einer Lichtquelle mit sehr viel kleinerer Etendue als der έtendue des Gesamtsystems kann außerdem erreicht werden, dass die volle Lichtemission der Lichtquelle unverändert für den Belichtungsvorgang des lichtempfindlichen Materials zur Verfügung steht.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Belichtungsvorrichtung
2 Lichtquelle
3 Lichteinkoppelungseinheit 4 Lichtmodulator
5 Abbildungsoptik
6 zu belichtendes Material
7 Laserdioden
8 Einzelglasfaser 9 Faserbündel
10 moduliertes Licht
11 Modul
12 Außengehäuse
13 FC-Stecker 14 Kühlplatte
15 Kühlrohr
16 Anschlußstutzen
17 Steuereinheit
18 Dsub Stecker 19 Kühlkörper
20 Gesamtstrahlung
21 Integratorstab
23 Beleuchtungsoptik
25 lichtempfindliches Material 26 Positionsgeber
27 Treiberschaltung
28 Lichtmodulatorzelle
28a Lichtmodulatorzelle (eingeschaltet)
28b Lichtmodulatorzelle (ausgeschaltet)
29 Abbildungsoptik
30 Einrichtung zum Inaktivieren von Zeilen
31 inaktive Zeilen
32 aktiver Bereich 33 Feldlinse
34 Spiegel
35 Objektiv
36 Integratorlinse
37 Lichtwellenreiter 38 Belichtungskopf
39 Kühlwasserzulauf
40 Kühlwasserablauf
41 Maschinenbett
42 Achsen