JP2002127355A - 画像形成装置、画像形成方法、印刷ユニット、および印刷機 - Google Patents

画像形成装置、画像形成方法、印刷ユニット、および印刷機

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JP2002127355A JP2001223108A JP2001223108A JP2002127355A JP 2002127355 A JP2002127355 A JP 2002127355A JP 2001223108 A JP2001223108 A JP 2001223108A JP 2001223108 A JP2001223108 A JP 2001223108A JP 2002127355 A JP2002127355 A JP 2002127355A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 結像用光学部材のような装置部品を機械的に
動かすことなく、印刷点の大きさが変えられる画像形成
を可能にする。 【解決手段】 レーザ光源40から印刷面48までの実
際距離を距離計414により測定し、目標距離からのず
れを算出する。そのずれに基づいて、計算装置422が
必要なレーザ出力を算出し、レーザ制御装置426の制
御によりレーザ光源40からのレーザ出力を変更する。
レーザ出力の変更により、レーザ光源40から印刷面4
8までの距離のずれを補償して、所望の大きさの画点4
10が形成できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、印刷面に対し相対
的に動かされる少なくとも1つのレーザビームを用い
て、印刷面に点状に画像を形成する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】CtP(Computer-to-plate)印刷機ま
たはダイレクトイメージング印刷機で版に画像を形成す
る場合、画像形成装置の印刷面と光学系の間の距離は、
最適な結果を得るために非常に正確に保たれなければな
らない。しかし、例えば、運転中の機械の振動によっ
て、印刷面と画像形成レーザの間隔が目標距離からずれ
るようになる。画像形成結果の品質がこの目標距離から
のずれにどの程度大きく依存するかは、特に、レーザビ
ームの品質と選択されたビームパラメータとによる。一
般に、目標距離からのずれによって、ビームパラメータ
に応じて、予め設定された所定の寸法よりも大きいか小
さい、変形した印刷点が生じる。さらに、ずれが非常に
大きい場合には、レーザビームが、印刷面のいかなる位
置でももはや画像形成を開始できないほど大きく広がる
ので、印刷点は印刷面上にもはや生成されない。
【0003】米国特許明細書第5,764,272号に
は、レーザ画像形成装置用のオートフォーカスシステム
が開示されている。このシステムは、レーザと、画面に
焦点が合ったビームを形成する相応の光学系とを備えて
いる。像面から反射される光に特有の信号が、レーザビ
ームの焦点を、この特有の信号に応じて像面に合せるこ
とができるように、フォトダイオードによって生成され
る。したがって、レーザの像面と画面の密接な関係が、
このレーザの相応の光学系によって生じる。画像形成装
置の焦点をずらすために、レーザ、相応する光学系、ま
たは像面を移動させることができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このようなオートフォ
ーカスシステムは、限られた範囲でのみ迅速に動作でき
る。例えばレーザ光学系を作動させるときには、無視で
きない程度の加速を迅速に行い、正確な位置決めを行
い、そして再び迅速に制動しなけれければならない。例
えば、印刷面の下方の汚れや、紙粉の粒や、印刷面の折
り曲げなどによって生じるような、高い頻度で起きる障
害に対して、このようなシステムが要する復旧時間は長
すぎる。したがって、これは、画像形成のエラーになる
ことが多い。マルチチャンネルシステム、すなわち複数
の平行なレーザビームを有する画像形成装置では、結像
用光学系全体が移動させられるので、通常、各レーザビ
ーム全てを正確に調整できるわけではない。言い換えれ
ば、同時に発生する全レーザビームの、目標距離からの
ずれが全体で最小になるように妥協しなければならな
い。一般に、結像用光学系の移動によって動作する機械
式のオートフォーカスシステムの構造は、技術的に費用
がかかり、相応の設置空間が必要となり、比較的に高い
コストの原因となる。
【0005】したがって、本発明の目的は、結像用光学
系と印刷面との間の距離の変動を補償するために、例え
ば結像用光学系のような装置部品を機械的に動かすこと
なく、可変の画像の形成を行える、印刷面に対し相対的
に動かされる少なくとも1つのレーザビームを用いて印
刷面に点状に画像を形成する装置を、自由に使えるよう
にすることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】この目的は、請求項1の
特徴を有する装置によって、また、請求項6または8に
記載の、少なくとも1つのレーザビームを用いて印刷面
に画像を形成する方法によって達成される。
【0007】通常、画像形成装置の結像用光学系は、焦
点、すなわちレーザビームの直径が最小になる面が、目
標距離で印刷面の表面上に正確に位置するように調節さ
れる。レーザと印刷面の間隔の目標距離からのずれは、
印刷面上のビーム直径を大きくする結果となり、これに
よって、レーザの出力および焦点直径のパラメータがい
かに調節されるかに応じて、印刷点が大きくまたは小さ
くなる。印刷面とレーザの間の実際の距離は、目標値と
比較できるように、検出器によって検出される。画像形
成を行うレーザ出力は、目標値からのずれに応じて大き
くなるか、または小さくなる。レーザ出力を大きくする
と、画像形成の閾値を越えるエネルギを印刷面上に付与
するスポットの寸法が大きくなるので、印刷点は大きく
なる。これとは逆に、レーザ出力を小さくすると、画像
形成の閾値を越えるエネルギを印刷面上に付与するスポ
ットの寸法が小さくなるので、印刷点は小さくなる。
【0008】印刷点の大きさを変える他の方策として、
露光時間を適切に延ばすかまたは短かくすることも含ま
れる。出力を変えることと露光時間を変えることとを組
み合わせることも同じく可能である。
【0009】本発明の装置によって、距離のずれに基づ
いて印刷点が大きくなったり小さくなったりするのを補
整できる。つまりレーザ出力を変更可能にすることによ
って、許容できる画像形成結果が得られるように印刷点
の寸法の適正化を行うことができる。すなわち、印刷点
の大きさは可変である。必要なレーザ出力または露光時
間の値は、計測された距離から算出できる。この機能
は、例えば、画像形成される、印刷点の見本を、レーザ
画像形成用の時間的に連続したパルス列に変換する網目
スクリーン発生装置で実現できる。テーブル、いわゆる
検索テーブルが、必要な値がその場で即座に自由に使え
るように、前段階において、関数に示される関係によっ
て作成されて記憶されていることが好ましい。
【0010】本発明の有利な他の構成では、印刷面に点
状に画像を形成する装置は、同時に露光を行う複数のレ
ーザビームを有する。この場合、個別に制御可能なダイ
オードレーザアレイが特に有利である。レーザによって
書き込まれた各印刷点の大きさは可変であり、他の印刷
点の大きさには無関係なので、このダイオードレーザア
レイの個々の各レーザについて出力または画像形成時間
を変えることができ、この結果、許容可能な画像形成結
果を得ることが可能である。
【0011】本発明は、必要な移動部品が公知のオート
フォーカスシステムよりも非常に少なく、したがって不
具合に対して非常に迅速に対応できる。さらに本発明で
は、オートフォーカスのない装置よりも明らかに良好な
画像形成結果が得られる。本発明では、一体型のコンパ
クトな画像形成装置の実現が明らかに容易になる。これ
はより低コストにつながる。
【0012】このような装置は、点状に画像を形成する
印刷ユニットもしくは印刷機の内部または外部で用いる
ことができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
【0014】図1では、印刷面に点状に画像を形成する
レーザのスポットの寸法の例が示されている。このレー
ザビームは、強度が最大である光学軸10に沿って広が
っている。このレーザビームは焦点12において最も細
くくびれている。画像形成はこの点で行われることが好
ましい。すなわち、焦点12は、レーザの、印刷面に対
する目標距離を規定している。レーザビームは、焦点1
2の前の点14でも焦点12の後の点16でも拡がって
いる。ライン18は、レーザビームのスポットの境界の
例を、拡散方向に沿う位置の関数として示したものであ
る。焦点12では、領域110内で、画像形成の閾値で
ある強度よりも強い強度が得られる。レーザビームの拡
散によって、焦点12の前後においては、送られるエネ
ルギが通過して流れる断面積がより大きくなるので、画
像形成の閾値である強度を超える強度が存在する領域は
小さい。レーザの強度が一定に保たれている場合、これ
によって、画像形成の閾値を越える領域112が生じ
る。レーザの、印刷面に対する実際距離114が短かく
された場合には、画像が形成される領域116は、強度
が一定に保たれている場合に得られる領域112よりも
大きい。したがって、本発明では、画像形成の閾値であ
る強度を越える領域がより大きくなるように、レーザの
強度が強められる。そうすれば、領域118全体で閾値
の強度を越える。そして、実際距離114では、閾値の
強度が領域116内全体で得られる。
【0015】図2は、印刷面に対するレーザビームの相
対的な移動による印刷点の生成について示している。レ
ーザビームは、印刷面20上にスポット22で当たる。
このレーザは、領域24内全体で画像形成の閾値である
強度を越えるように、印刷面20上を走査させられる。
好適な実施形態では、レーザは2つの異なる半軸を備え
る楕円形のガウスレーザビームである。この場合、スポ
ットの長径(wx)26は、通常、移動方向に直交す
る。スポットの短径(wy)28は移動方向に沿ってい
る。このような装置によって、印刷点の幅dx210と
印刷点の高さdy212を然るべく予め設定できるの
で、ラインのみならず点についても、書き込みが可能で
ある。
【0016】図3(a)、3(b)、および3(c)に
は、異なるレーザパラメータで書き込まれた印刷点の境
界線の例が示されている。すなわち、画像形成の閾値で
ある強度を越える面が示されている。図3(a)には、
幅がdx=9.3マイクロメートルとdy=10.6マイ
クロメートルである印刷点の境界線fが示されている。
境界線fを有する、図示されたこの印刷点は、楕円形の
レーザビームによって、スポットの直径がwx=8.0
マイクロメートルとwy=6.0マイクロメートルであ
る焦点内に形成される。同様に、レーザ出力が一定に保
たれる場合に、目標距離から100マイクロメートルだ
けずらされて生じた印刷点の境界線uが示されている。
その幅dxは8.5マイクロメートルであり、その高さ
yは9.8マイクロメートルである。レーザ波長は約
830ナノメートルであり、回折率M2は1.1であ
る。焦点に対するこの距離の場合、スポットは、wx
yがそれぞれ8.8マイクロメートル、7.7マイク
ロメートルである。図3(a)には、本発明の装置によ
って得られる印刷点の境界線aが示されている。焦点か
ら100マイクロメートル離れた与えられた実際距離
で、幅dxが9.4マイクロメートルで高さdyが10.
7マイクロメートルの印刷点を形成するために、レーザ
の出力が10%だけ強められる。レーザ波長830ナノ
メートルと回折率M 2=1.1は他の2つの場合と同様
に選択される。
【0017】本発明の装置によると、印刷点は大きさを
可変に形成できる。図3(b)には、出力の適正化によ
って印刷点を小さくすることができるかが例示されてい
る。ラインの書き込みのために最適化された小さい出力
によって、幅dxが8.1マイクロメートルで高さdy
9.5マイクロメートルの印刷点の境界線iが形成され
る。この実際距離も、レーザの焦点内で、目標距離から
100マイクロメートルだけずれている。ここで、スポ
ットの直径は、wx=8.8マイクロメートルとwy
7.7マイクロメートルである。
【0018】図3(c)には、露光時間を長くするこ
と、すなわちレーザ照射を時間的に継続することによ
り、印刷点がx方向にもy方向にも大きくなることが例
示されている。境界線fとu(それぞれ、焦点内の露光
と、焦点から100マイクロメートル外側での露光であ
る)のそばには、露光が時間的に10マイクロ秒から1
1マイクロ秒に延長されて形成された印刷点の境界線v
が示されている。このようにして形成された印刷点は、
幅dx=9.5マイクロメートルとdy=10.8マイク
ロメートルを有する。この生成されたレーザビームのパ
ラメータは、図3(a)にも示された境界線uを有する
印刷点を形成するレーザビームの場合と同じである。
【0019】図3(a)、3(b)、および3(c)に
示された一連の図は、印刷面への点状の画像形成が、レ
ーザ出力または露光時間が変更可能なことによって印刷
点の大きさが可変の少なくとも1つのレーザビームを用
いて実現されることを例示している。印刷面とレーザ焦
点との間の距離の変化は、オートフォーカスシステムで
一般的であるように、結像用光学系の移動、レーザ自体
の移動、または印刷面の移動の代わりに、レーザ出力を
適性化することによって補償される。
【0020】図4には、回転可能な胴上にある印刷面に
画像を形成する、本発明の好適な実施形態が示されてい
る。このような実施形態は、特に印刷ユニットまたは印
刷機において実現できる。レーザ光源40は、胴46上
にある印刷面48の画点410に結像用光学系44を用
いて結像されるレーザビーム42を生成する。胴46は
対称軸の周りを回転可能である。この回転は双方向矢印
Bによって示されている。レーザ光源40は、胴46の
対称軸に平行に、双方向矢印Aが付けられている直線経
路上を動くことができる。画像形成のために、印刷面4
8を有する胴46は回転方向Bに回転し、レーザ光源4
0は並進方向Aに胴46に沿って移動する。これによっ
て、胴46の対称軸のまわりの螺旋状の経路上での画像
形成が行われる。画点410の経路はライン412によ
って示されている。距離計414は、画点410の印刷
面48に到達するビーム416を放射する。これによっ
て、画像形成に用いられる画点410を生成するレーザ
光源40の、印刷面48に対する距離についての必要な
情報を得ることができる。距離計414は、データおよ
び/または制御信号の交換用の接続線420によって、
必要なレーザ出力を計算する装置422に接続されてい
る。必要なレーザ出力または露光時間を計算する装置4
22は、接続線424によって、特にレーザ出力を決定
できるレーザ制御装置426に接続されている。データ
および/または制御信号は、接続線428によってレー
ザ制御装置426とレーザ光源40との間を伝達され
る。
【0021】本発明の好ましい実施形態では、レーザ制
御装置426はさらに接続線430によって機械制御装
置432に接続されている。
【0022】本発明の有利な他の構成では、レーザ光源
40は、個々のレーザが別々に制御できるレーザダイオ
ードアレイから構成される。したがって、大きさが可変
な複数の印刷点によって同時に画像形成を行える。個々
の各印刷点について、レーザ焦点に対する印刷面の実際
位置の、目標位置からのずれは、変更可能なレーザ出力
または露光時間によって補償できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】レーザビームのスポットの大きさの例を示す図
である。
【図2】印刷面に対するレーザビームの相対的な移動に
よる、印刷面上での印刷点の生成について示す図であ
る。
【図3】図3(a)、3(b)、3(c)は、様々なレ
ーザパラメータで書き込まれた印刷点の例を示す図であ
る。
【図4】本発明の装置による印刷面の画像形成を示す概
略図である。
【符号の説明】
10 光学軸 12 焦点 14 焦点の前の点 16 焦点の後の点 18 ライン 20,48 印刷面 22 スポット 24 領域 26 スポットの長径wx 28 スポットの短径wy 42 レーザビーム 40 レーザ光源 44 結像用光学系 46 胴 110,112 閾値を越える領域 116 画像形成領域 118 領域 114 実際距離 210 印刷点の幅dx 212 印刷点の高さdy 410 画点 412 ライン 414 距離計 416 ビーム 420,424,428,430 接続線 422 計算装置 426 レーザ制御装置 432 機械制御装置 A,B 双方向矢印 a,f,i,u,v 境界線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 390009232 Kurfuersten−Anlage 52−60,Heidelberg,Fede ral Republic of Ger many (72)発明者 ベルナルト バイエル ドイツ連邦共和国 68526 ラーデンブル ク ルストガルテンシュトラーセ 21 (72)発明者 ウヴェ エルンスト ドイツ連邦共和国 68163 マンハイム トルヴィーセンシュトラーセ 21 Fターム(参考) 2C362 AA03 AA13 AA16 AA20 AA21 AA26 AA32 AA33 AA42 AA47 AA54 AA63 BA60 BA67 BA90 2H084 AA14 AA30 AE05 AE06 AE07 BB02 BB04 BB13 CC05

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 印刷面に対し相対的に動かされる少なく
    とも1つのレーザビームを用いて、前記印刷面に点状に
    画像を形成する装置において、 画点(410)に対するレーザ光源(40)の距離の関
    数でレーザ出力または露光時間を変えるレーザ制御装置
    (426)を備えていることを特徴とする画像形成装
    置。
  2. 【請求項2】 前記画点(410)に対する前記レーザ
    光源(40)の距離を求める距離計(414)を備えて
    いる、請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 【請求項3】 前記レーザ光源(40)はダイオードレ
    ーザである、請求項1または2に記載の画像形成装置。
  4. 【請求項4】 前記レーザ光源(40)は、複数の印刷
    点に同時に画像を形成する、空間的に互いに隔たった複
    数のレーザビーム(42)を有する、請求項1または2
    に記載の画像形成装置。
  5. 【請求項5】 前記レーザ光源(40)は、個々に制御
    可能なダイオードレーザアレイである、請求項1から4
    のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  6. 【請求項6】 拡散軸に直角な2つの空間方向に、場所
    に応じた強度分布で、かつ一定の発散のレーザビーム
    (42)を生成するレーザ光源(40)を設けるステッ
    プと、 印刷面(48)を前記レーザ光源(40)から離れて設
    けるステップと、 前記レーザ光源(40)から所定の距離だけ離れた前記
    印刷面(48)の露光を行うステップとを含む、少なく
    とも1つのレーザビームを用いて印刷面に画像を形成す
    る方法において、 前記印刷面(48)上の画点(410)の大きさを変え
    るためにレーザ出力または露光時間を変更するステップ
    を含むことを特徴とする画像形成方法。
  7. 【請求項7】 前記印刷面(48)上の前記画点(41
    0)からの前記レーザ光源(40)の距離に応じて、前
    記レーザ出力または前記露光時間を変更するステップを
    含む、請求項6に記載の方法。
  8. 【請求項8】 拡散軸に直角な2つの空間方向に、場所
    に応じた強度分布で、かつ所定の発散のレーザビーム
    (42)を生成するレーザ光源(40)を設けるステッ
    プと、 印刷面(48)を前記レーザ光源(40)から離れて設
    けるステップとを含む、所望の大きさの印刷点を形成す
    る方法において、 前記印刷面(48)に対する前記レーザ光源(40)の
    距離を測定するステップと、 レーザ出力または露光時間を変えることによって、前記
    印刷点の大きさを所定の値に調節するステップとを含む
    ことを特徴とする、所望の大きさの印刷点を形成する方
    法。
  9. 【請求項9】 前記印刷面(48)上の画点(410)
    からの前記レーザ光源(40)の距離に応じて、前記レ
    ーザ出力または前記露光時間を変更するステップを含
    む、請求項8に記載の方法。
  10. 【請求項10】 印刷ユニットにおいて、請求項1から
    5のいずれか1項に記載の装置を少なくとも1つ有する
    ことを特徴とする印刷ユニット。
  11. 【請求項11】 印刷機において、請求項10に記載の
    印刷ユニットを少なくとも1つ有することを特徴とする
    印刷機。
JP2001223108A 2000-07-24 2001-07-24 画像形成装置、画像形成方法、印刷ユニット、および印刷機 Expired - Fee Related JP4933001B2 (ja)

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