JP2002113837A - 版に画像を形成する装置、該装置を有する印刷ユニット、および印刷機 - Google Patents
版に画像を形成する装置、該装置を有する印刷ユニット、および印刷機Info
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Abstract
画像を形成する。 【解決手段】 光源10から、レーザ光12を照射して
版18上に画像を形成する。レーザ光12としては、画
像を形成するのに必要な平均出力が、連続波運転の場合
に比べて小さくて済む、1ns幅の超短光パルスを照射
する。このような超短光パルスは、特に、レーザのモー
ド結合によって生起する。
Description
レーザと、レーザ光を版上に結像させる少なくとも1つ
の光学系とを有する、版に画像を形成する装置に関す
る。
成は、集中的なレーザ光をその表面に照射することによ
って可能であることが知られている。この光-物質相互
作用によって、表面特性の物理的または化学的な変化が
生じる。レーザ光の熱的な作用によって表面特性を変化
させる場合、画点を生成するには一定の最小エネルギ密
度が必要である。この最小エネルギー密度は、特に、版
の材料パラメータや照射の時間幅に依存する。エネルギ
密度が最小エネルギ密度よりも小さい場合には、非常に
長い時間にわたって露光してもそれ自体で画点が生じる
ことはない。通常、最小エネルギ密度は、レーザによる
照射の時間幅が短くなるとともに小さくなる。
を形成するために、レーザの連続的な運転、いわゆる連
続波運転で生起される光が用いられる。通常、レーザに
よる照射の時間幅は、露光が通常マイクロ秒の期間また
はより長い期間行われるように、レーザ発振をオン/オ
フすることによって、または、照射を中断することによ
って決められる。露光の時間幅をより短かくすること
は、パルスを照射するレーザを用いることによって達成
できる。一連の用途のために、パルス動作についてQス
イッチイング化されたレーザが提案されている。この場
合、通常はガスレーザシステムまたは固体レーザシステ
ムが用いられる。
は、用いる光源のエネルギ供給を調整することによっ
て、生起されるレーザ光の振幅と時間を、表面上に画像
が形成されるように調整できることが開示されている。
この場合、このレーザは短い時間間隔の間、連続波運転
される。
は、レーザ彫刻装置が記載されている。変調されたレー
ザ光によって加工材料表面に目的形状が形成される。こ
の場合、この形状の微細構造は、MHz範囲の比較的高
い変調周波数を有する音響光学変調器によって振幅変調
された第1のレーザ光によって形成され、他方で、この
目的形状の深い領域は第2のレーザ光によって形成され
る。この変調器とこの第2のレーザ光発生源は、互いに
関連しているが分離された制御信号によって制御され
る。これらのレーザは、短い時間間隔の間、連続波運転
される。
は、データ図案を表面上に描画するレーザシステムが記
載されている。光変調器が、エキシマレーザのパルス化
されたレーザ光によって図案を表面上に投影できるよう
に露光される。この光変調器は、変形可能な鏡のアレイ
から構成されており、これによってオン状態とオフ状態
との間で切替えることが可能となっている。米国特許第
5,940,115号明細書には、マイクロ秒範囲のパ
ルスを照射するレーザシステムが用いられている。この
場合、通常、ガスレーザ、特にCO2レーザが用いられ
る。このレーザパルスによって、写真感光材料上に点が
描かれる。この結像は、小さい寸法にされた光学系によ
って、オン状態の鏡により反射された光だけが表面上に
あたるようにこの表面上で行われる。
は表面を変化させるQスイッチイング化されたレーザが
提案されている。この場合、光学的にポンピングされた
レーザ、特に、固体レーザが用いられる。このQスイッ
チングによって生起されるレーザパルスは、レーザ共振
器の内部にあるマスクを表面上に結像させるのに用いら
れる。レーザ光で照射することにより、例えば気化、加
熱、化学反応、または酸化によって表面が変化させられ
る。
を形成するためには、最小エネルギー密度として通常は
0,5J/cm2が必要である。したがって、点の大き
さが概ね10マイクロメートルである場合、最小エネル
ギーは0.5〜3μJとなる。したがって、ダイオード
レーザを用いて画像を形成するには個々の光につき10
0〜500mWの出力が必要である。大きな光出力が要
求されるので、相応の電力が必要になる。この電力は、
通常、個々のレーザ光あたり3ワットに達する。この結
果、相応の冷却が必要になる。コストがかかる空冷装置
または水冷装置によって、画像形成装置をコンパクトな
形態にまとめることが困難になる。
テムは、版に画像を形成する装置に、特に印刷ユニット
または印刷機に実際に用いるにはあまり適していない。
このようなシステムは、レーザ発振を生起する高価なポ
ンピング装置を必要とし、また、通常、構造上の容積が
大きく、また、高価である。パルスをQスイッチング化
されたレーザシステムによって生起する際に達成可能な
最小のパルス幅は物理的な限界を有しており、通常、最
小のパルス幅は概ね10-8秒である。
発明の目的は、最小エネルギー密度をより低くすること
ができる、レーザから照射される光線によって版に画像
を形成する改良された装置を提供することにある。
れば、レーザ光が1ns幅の超短パルスを有することを
特徴とする、版に画像を形成する装置によって達成され
る。
ルスの場合、レーザ光の時間的なパルス幅に非線形に依
存するということは明らかである。10psのパルス幅
では、例えば0.02J/cm2の最小エネルギー密度と
なる。この最小エネルギー密度は、レーザの連続波運転
における最小エネルギー密度よりもファクターが25だ
け小さい。数ナノ秒〜数ピコ秒の時間幅を有するレーザ
光パルスを生成することについては、文献で、特にモー
ド結合の手法が知られている(例えば「P.W.Milonni
& J.H.Eberly "Lasers", Wiley,New York,NY,
1988」参照)。この種の手法は、短い光インパルス
を生成するダイオードレーザにも利用できる(例えば
「P.Vasil'ev ,,Ultrafast Diodelasers" Artechh
ouse Inc.,1995」参照)。
請求項1の装置に用いることによって、個々のレーザ光
ごとに画像を形成するために必要な平均出力は、連続波
運転に比べて小さくなる。この場合、好ましい実施態様
では半導体レーザが用いられる。パルス化されたレーザ
をポンピングするために運転時に必要な電力はより小さ
くなる。したがって、必要な冷却が少なくなり、その結
果、相応の装置をより簡素な構成とすることができる。
これによって、まとまった形態のコンパクトな画像形成
装置を簡単に実現できる。さらに、熱的な負荷がより小
さいことによって、レーザの寿命が長くなる。
図面を参照して説明する。
成しているのが示されている。光源10は、結像光学系
14によって圧胴110上にある版18上の画点16上
に結像される、パルス化されたレーザ光12を生起す
る。圧胴110はその対称軸のまわりに回転可能であ
る。この回転は双方向矢印Bによって示されている。光
源10は、胴110の対称軸と平行に、双方向矢印Aに
よって示される直線状の経路上を移動できる。連続的に
画像を形成するために、胴110は版18と共に双方向
矢印Bで示すように回転運動し、光源10は胴の長手方
向に沿って双方向矢印Aで示すように並進運動する。こ
れによって圧胴110の対称軸の周りにらせん状の経路
に沿って回転するようにして画像を形成する。画点16
の経路は線112によって示されている。電力供給・制
御用線114によって、パルス化されたレーザ光12を
照射する光源10は制御ユニット116に接続されてい
る。この制御ユニット116は、直流電源120と、交
流電源122と、光源10の供給電圧の直流分と交流分
を結合する電気カプラ118とを備えている。他の実施
形態では、画点16は、先ず圧胴110の対称軸に平行
な線に沿って完全に画像を形成し、続いて胴110の対
称軸のまわりに段階的に回転させることによって、版1
8上を蛇行するように動かしてもよい。
な運動だけに依ることは明らかである。この相対運動
は、圧胴110の運動によっても実現できる。この運動
は、双方向矢印Aで示す並進運動方向と双方向矢印Bで
示す回転運動方向との双方について、連続的または段階
的に行ってよい。
い配置が可能になるように、版に画像を形成する装置、
光源10、結像光学系14などを圧胴110の内側に備
えてもよい。
は、1つの印刷点に対して少なくとも1つのレーザパル
スを使用できるように、少なくとも、個々の印刷点を処
理する繰り返し頻度とちょうど同じである。結像光学系
14は、反射、透過、屈折などを行う光学系構成部材を
備えてもよい。この場合、微細光学系構成部材を用いる
ことが好ましい。結像光学系14は、拡大も縮小もす
る、またはこの2つを同時にする、光源10の作動領域
に直角な方向に様々な結像スケールを有していてもよ
い。版18の表面は、その物理的または化学的な特性が
レーザ光によって変えられる。場合によっては、この表
面がその最終的な要求に合致できるまでさらに他の処理
ステップが必要になる。版18は再書き込み可能または
消去可能であってもよい。
は、直流を調整して、生起される光の光度を変えてもよ
い。
生起されるn個のレーザ光24を発する、版に画像を形
成する装置を示している。光源20は、1ns幅の超短
パルス長のn個のレーザ光24を照射するn個のダイオ
ードレーザからなる、個々に制御可能なアレイから構成
されている。この種の光源は、通常100個までの、好
ましくは10〜60個の単一ビームダイオードレーザを
備えている。この単一ビームダイオードレーザは、通常
1×5μm2の大きさの照射面22を有しており、レー
ザ光24を好ましい光線品質で照射する。1ns幅の超
短パルス長のn個のレーザ光24は、結像光学系26に
よって版28上のn個の画点210上に結像される。版
28は、結像光学系26の焦点にあることが好ましい。
結像光学系26によって、レーザ光24がその直径比率
を(照射面22の作動領域22に直角かつ平行に)変更
されるだけでなくレーザ光24間の互いの間隔も修正さ
れることが特に好ましい。通常は個々の照射の間隔は一
定であり、好ましい画像形成のためには、結像光学系2
6によって決められる、n個の画点210の間隔が一定
であることだけが必要である。
212上にある。光源20は電力供給・制御用線214
によって制御ユニット216に接続されている。制御ユ
ニット216は、直流電源220と、交流電源222
と、供給電流の直流分と交流分を連結する電気カプラ2
18とを備えていることが好ましい。光源20は、冷却
部材212の制御用線224によって温度調節装置22
6に接続されていることが好ましい。直流分は、レーザ
光24の光度を調整するために調整してもよい。
ットまたは印刷機の内部または外部に設けることができ
る。
よって、版に画像を形成しているのを示す模式図であ
る。
レイによって、版に画像を形成しているのを示す模式図
である。
Claims (13)
- 【請求項1】 少なくとも1つのレーザ(10)と、レ
ーザ光を版上に結像させる光学系(14)とを有し、版
に画像を形成する装置において、前記レーザ光は、1n
s幅の超短パルス(12)を有することを特徴とする、
版に画像を形成する装置。 - 【請求項2】 前記レーザ光(12)は半導体レーザ
(10)によって生起される、請求項1記載の、版に画
像を形成する装置。 - 【請求項3】 前記レーザ(10)は多重モード運転で
用いられ、モード結合される、請求項1または2に記載
の、版に画像を形成する装置。 - 【請求項4】 前記レーザ(10)の供給電流は直流分
と交流分とを有している、請求項1〜3のいずれか1項
に記載の、版に画像を形成する装置。 - 【請求項5】 前記レーザ光(12)は個々のダイオー
ドレーザ (10)によって生起される、請求項1〜4
のいずれか1項に記載の、版に画像を形成する装置。 - 【請求項6】 前記レーザ光(12)は、ダイオードレ
ーザアレイ(10)によって生起される、請求項1〜5
のいずれか1項に記載の、版に画像を形成する装置。 - 【請求項7】 前記ダイオードレーザアレイ(10)
は、個々に制御可能な単一ビームダイオードレーザから
構成される、請求項6記載の、版に画像を形成する装
置。 - 【請求項8】 前記レーザ(10)の温度調節をする制
御装置(226)を有する、請求項1〜7のいずれか1
項に記載の、版に画像を形成する装置。 - 【請求項9】 前記レーザ光を前記版上に結像させる前
記光学系(14)は、反射を行う部材を備えている、請
求項1〜8のいずれか1項に記載の、版に画像を形成す
る装置。 - 【請求項10】 前記光学系(14)は、微細光学系構
成部材を備えている、請求項1〜9のいずれか1項に記
載の、版に画像を形成する装置。 - 【請求項11】 前記直流分を調整できる、請求項4〜
10のいずれか1項に記載の、版に画像を形成する装
置。 - 【請求項12】 請求項1〜11のいずれか1項に記載
の、版に画像を形成する装置を少なくとも1つ有する印
刷ユニット。 - 【請求項13】 請求項12記載の印刷ユニットを少な
くとも1つ有する印刷機。
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