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DE19840928A1 - Multibeam Laser Scanner - Google Patents

Multibeam Laser Scanner

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Publication number
DE19840928A1
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DE
Germany
Prior art keywords
laser
microlaser
exposure unit
microlasers
substrate carrier
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Ceased
Application number
DE19840928A
Other languages
English (en)
Inventor
Erich Hein
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Heidelberger Druckmaschinen AG
Original Assignee
Heidelberger Druckmaschinen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Heidelberger Druckmaschinen AG filed Critical Heidelberger Druckmaschinen AG
Priority to DE19840928A priority Critical patent/DE19840928A1/de
Publication of DE19840928A1 publication Critical patent/DE19840928A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/435—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material
    • B41J2/447—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material using arrays of radiation sources
    • B41J2/45—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material using arrays of radiation sources using light-emitting diode [LED] or laser arrays
    • B41J2/451—Special optical means therefor, e.g. lenses, mirrors, focusing means
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/2051—Exposure without an original mask, e.g. using a programmed deflection of a point source, by scanning, by drawing with a light beam, using an addressed light or corpuscular source
    • G03F7/2053—Exposure without an original mask, e.g. using a programmed deflection of a point source, by scanning, by drawing with a light beam, using an addressed light or corpuscular source using a laser
    • G03F7/2055—Exposure without an original mask, e.g. using a programmed deflection of a point source, by scanning, by drawing with a light beam, using an addressed light or corpuscular source using a laser for the production of printing plates; Exposure of liquid photohardening compositions
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Belichtung von Aufzeichnungsmaterialien und weist eine Laser-Belichtungseinheit (5) zur Erzeugung mindestens eines Laserstrahles und eine Steuerung (13) zur Helligkeitsmodulation des Laserstrahles in Abhängigkeit von der aufzuzeichnenden Information auf. Die Laser-Belichtungseinheit weist eine Mehrzahl von Mikrolasern (11) mit jeweils einer Lichtabstrahlfläche (12) auf. Die Mikrolaser (11) sind als Kopfstrahler ausgebildet, deren Lichtabstrahlrichtung im wesentlichen senkrecht zu der Grundfläche eines Substratträgers (10) ausgerichtet ist. Vor den Lichtabstrahlflächen (12) des Mikrolaser (11) ist mindestens eine Linse (15) angeordnet.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der elektronischen Reproduktionstech­ nik und betrifft eine Vorrichtung zur Belichtung von Aufzeichnungsmaterialien, be­ stehend aus einer Laser-Belichtungseinheit zur Erzeugung mindestens eines La­ serstrahles und einer Steuerung zur Helligkeitsmodulation des Laserstrahles in Abhängigkeit von der aufzuzeichnenden Information.
Eine Vorrichtung zur Belichtung unter Verwendung von Lasern wird beispielsweise in der US-PS 5 300 956 beschrieben. Dort wird in einem Drucker eine Laser- Belichtungseinheit mit einer Anordnung einer Mehrzahl von Laserdioden verwen­ det.
Aus der EP-OS 0 641 116 ist es bekannt, als Laser-Belichtungseinheit eine Mehr­ zahl von Laserdioden zu verwenden, in deren Strahlungsgängen optische Linsen zur Beeinflussung der Strahlengänge angeordnet sind.
Die Verwendung von auf einem Halbleiterchip angeordneten Mikrolasern wird in der Zeitschrift "Spektrum der Wissenschaft", Januar 1992, angegeben.
In der elektronischen Reproduktionstechnik besteht das Problem, eine ausreichend hohe Belichtungsgeschwindigkeit sowie eine ausreichend hohe Belichtungsinten­ sität zu erzielen. Bei der Belichtung von relativ gering lichtempfindlichen Aufzeich­ nungsmaterialien, beispielsweise Druckplatten, können deshalb die bekannten Be­ lichtungsvorrichtungen nur bei vergleichsweise geringen Belichtungsgeschwin­ digkeiten verwendet werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zur Belichtung von Aufzeichnungsmaterialien derart zu verbessern, daß sowohl hohe Anforderun­ gen an die Belichtungsgeschwindigkeit als auch hohe Anforderungen an die Be­ lichtungsintensität erfüllt werden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Vorrichtung zur Belichtung von Aufzeichnungsmaterialien wird nachfolgend an­ hand der Fig. 1 bis 12 näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel für eine als Trommelbelichter ausgebildete Be­ lichtungsvorrichtung mit einer beweglichen Laser-Belichtungseinheit,
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel für eine als Trommelbelichter ausgebildete Be­ lichtungsvorrichtung mit einer stationären Laser-Belichtungseinheit,
Fig. 3 ein weiters Ausführungsbeispiel für eine Belichtungsvorrichtung,
Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel für eine Laser-Belichtungseinheit,
Fig. 5 ein anders Ausführungsbeispiel für eine Laser-Belichtungseinheit,
Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Laser-Belichtungseinheit mit integrierten optischen Linsen,
Fig. 7 eine Realisierungsmöglichkeit für den Strahlengang in der Laser-Be­ lichtungseinheit,
Fig. 8 eine andere Realisierungsmöglichkeit für den Strahlengang in der Laser- Belichtungseinheit,
Fig. 9 eine weitere Realisierungsmöglichkeit für den Strahlengang in der Laser- Belichtungseinheit,
Fig. 10 eine alternative Realisierungsmöglichkeit für den Strahlengang in der La­ ser-Belichtungseinheit,
Fig. 11 eine Weiterbildung des Strahlenganges in der Laser-Belichtungseinheit und
Fig. 12 eine andere Weiterbildung des Strahlenganges in der Laser-Belich­ tungseinheit.
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine als Trommelbelichter ausgebildete Be­ lichtungsvorrichtung mit einer Aufzeichnungstrommel (1), die in Umfangsrichtung (2) um eine Längsachse (3) drehbar gelagert ist. In Richtung der Längsachse (3) bewegt sich ein Schlitten (4) an der Aufzeichnungstrommel (1) entlang, der eine die Laserstrahlen erzeugende Laser-Belichtungseinheit (5) trägt. Der Schlitten (4) ist auf Transversalführungen (6) gelagert. Durch die Rotationsbewegung der Auf­ zeichnungstrommel (1) und die Vorschubbewegung der Laser-Belichtungseinheit (5) erfolgt eine flächenhafte punkt- und zeilenweise Belichtung eines auf der Auf­ zeichnungstrommel (1) befestigten Aufzeichnungsmaterials durch die helligkeitsmo­ dulierten Laserstrahlen.
Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform für eine als Trommelscanner ausgebildete Be­ lichtungsvorrichtung mit einer stationärem Laser-Belichtungseinheit (5), die sich in Längsrichtung (3) über die gesamte Abtasttrommel (1) erstreckt. Die flächenhafte Belichtung des Aufzeichnungsmaterials durch die helligkeitsmodulierten Laser­ strahlen erfolgt dabei die Drehbewegung der Aufzeichnungstrommel (1) in Verbin­ dung mit einer geeigneten Ansteuerung der Laser-Belichtungseinheit (5).
Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Belichtungsvorrichtung. Die Laser-Belichtungseinheit (5) erstreckt sich mindestens über die Breite eines zu be­ lichtenden bandförmigen Aufzeichnungsmaterials (7), das von einer Abgaberolle (8) zu einer Aufnahmerolle (9) an der Laser-Belichtungseinheit (5) vorbeigeführt wird.
Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Laser-Belichtungseinheit (5). Die La­ ser-Belichtungseinheit (5) besteht aus in einer Reihe angeordneten Mikrolasern (11), die auf einem Substratträger (10) aufgebracht sind. Die Mikrolaser (11) sind als Kopfstrahler ausgebildet, d. h. das Laserlicht verläßt die Mikrolaser (11) durch Lichtabstrahlflächen (12), die dem Substratträger (10) abgewandt und im wesentli­ chen parallel zu einer Grundfläche des Substratträgers (10) angeordnet sind. Die Durchmesser der Mikrolaser (11) betragen im Bereich der Lichtabstrahlflächen (12) beispielsweise 10 µm. Eine typische Ausgangsleistung je Mikrolaser (11) liegt im Bereich von etwa 2 mW. Ein typischer Wellenlängenbereich der Mikrolaser (11) liegt im Intervall von 700 nm bis 1000 nm.
Aufgrund der Herstellungsweise der Mikrolaser (11) auf dem Substratträger (10) in Halbleitertechnik ist es möglich, auf dem Substratträger (10) zusätzlich eine elek­ tronische Steuerung (13) für die Mikrolaser (11) als integriertes Bauelement aufzu­ bringen. Durch die gemeinsame Anordnung der elektronischen Steuerung (13) und der Mikrolaser (11) auf dem Substratträger (10) können eine kompakte Bauweise, eine kostengünstige Herstellung und schnelle Schaltzeiten erreicht werden. Eine typische Schaltzeit der Mikrolaser (11) beträgt beispielsweise 4 Milliarden Bit/Sekunde.
Fig. 5 zeigt ein weiters Ausführungsbeispiel für eine Laser-Belichtungseinheit (5), bei der die Mikrolaser (11) flächenhaft auf dem Substratträger (10) angeordnet sind. Durch die flächenhafte Anordnung einer Vielzahl von Belichtungsflecken (18) kann der gesamte Oberflächenbereich des zu belichtenden Aufzeichnungsmateri­ als erfaßt werden.
Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Laser-Belichtungseinheit (5) auf einem Halteelement (14), bei dem auf den Mikrolasern (11) optische Linsen (15) zur Beeinflussung des Strahlenganges integriert sind. Die optischen Linsen (15) können als defraktive Optik in einem gemeinsamen Fertigungsprozeß mit den Mi­ krolasern (11) hergestellt werden.
Fig. 7 zeigt eine weiter Ausführungsform einer Laser-Belichtungseinheit (5), bei der eine Vielzahl von optischen Linsen (15) im Bereich eines plattenförmigen Linsen­ trägers (16) angeordnet sind. Es ist zu erkennen, wie durch die optischen Linsen (15) die Strahlengänge (17) der Mikrolaser (11) beeinflußt werden.
In Fig. 8 wird schematisch eine Realisierungsmöglichkeit für den Strahlengang (17) in der Laser-Belichtungseinheit veranschaulicht. Durch die Verwendung der Linsen (15) ist es insbesondere möglich, einen zu erzeugenden Belichtungsfleck (18) mit einem vorgebbaren Abstand zum Mikrolaser (11) zu erzeugen. Hierdurch ist es möglich, das zu belichtende Aufzeichnungsmaterial (7) mit einem technisch zweck­ mäßigen Abstand an den Mikrolasern (11) vorbei zu führen. Bei der Durchführung von Belichtungsprozessen in der elektronischen Reproduktionstechnik beträgt ein typischer Durchmesser des Belichtungsfleckes (18) etwa 10 Mikrometer.
Fig. 9 zeigt schematisch eine weitere Realisierungsmöglichkeit für den Strahlen­ gang (17) in der Laser-Belichtungseinheit, bei der im Strahlengang zwei hinterein­ ander angeordneten Linsen (15) angeordnet sind. Durch diese Anordnung wird ei­ ne verbesserte räumlichen Positionierung des Belichtungsfleckes (18) erreicht.
Fig. 10 zeigt schematisch eine andere Realisierungsmöglichkeit für den Strahlen­ gang (17) in der Laser-Belichtungseinheit, bei der einer Mehrzahl von Mikrolasern (11) eine gemeinsamen Linse (15) ist. Eine derartige Ausführungsform ist insbe­ sondere dann von Vorteil, wenn eine verstärkte Miniaturisierung der Mikrolaser (11) durchgeführt wird. Eine Mehrzahl von Mikrolasern (11) ist hierdurch einem gemein­ samen Belichtungsfleck (18) zugeordnet. Diese Ausführungsform hat insbesondere den Vorteil einer verbesserten Ausfallsicherheit. Bei einem Defekt eines einzelnen Mikrolasers (11) ist es möglich, durch eine Veränderung der Ansteuerung der ver­ bleibenden Mikrolaser (11) oder durch eine Aktivierung von Reservelasern den Be­ lichtungsbetrieb ohne Beeinflussung der Belichtungsqualität fortzusetzen.
Fig. 11 zeigt schematisch eine weitere Realisierungsmöglichkeit für den Strahlen­ gang (17) in der Laser-Belichtungseinheit, bei der einer Mehrzahl von Mikrolasern (11) zwei hintereinander angeordnete Linsen (15) zugeordnet sind. Durch diese Ausführungsform werden Redundanzeigenschaften sowie vergrößerte Freiheiten bei der räumlichen Positionierung des Belichtungsfleckes (18) miteinander kombi­ niert.
In Fig. 12 ist eine weitere Variante zur Anordnung der Linsen (15) dargestellt. Es ist zunächst jedem Mikrolaser (11) eine Einzellinse (15) zugeordnet, und eine Mehr­ zahl von die Linsen (15) verlassenden Strahlengängen (17) werden durch eine ge­ meinsame Linse zusammengefaßt. Es ist am dargestellten resultierenden Strah­ lengang (17) erkennbar, daß eine Positionierung des Belichtungsfleckes (18) mit einem relativ großen Abstand zu den Mikrolasern (11) möglich ist.
Die Herstellung der Linsen (15) unmittelbar auf den Mikrolasern (11) erfolgt derart, daß in das Halbleitersubstrat ein Material mit einer anderen optischen Brechzahl eindiffundiert wird.

Claims (9)

1. Vorrichtung zur Belichtung von Aufzeichnungsmaterialien, bestehend aus einer Laser-Belichtungseinheit zur Erzeugung mindestens eines Laserstrahles und einer Steuerung zur Helligkeitsmodulation des Laserstrahles in Abhängigkeit von der aufzuzeichnenden Information, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - die Laser-Belichtungseinheit (5) eine Mehrzahl von Mikrolasern (11) mit je­ weils einer Lichtabstrahlfläche (12) aufweist,
  • - die Mikrolaser (11) als Kopfstrahler ausgebildet sind, deren Lichtabstrahl­ richtung im wesentlichen senkrecht zu der Grundfläche eines Substratträgers (10) verläuft
  • - vor den Lichtabstrahlflächen (12) der Mikrolaser (11) mindestens eine opti­ sche Linse (15) angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor jedem ein­ zelnen Mikrolaser (11) mindestens eine zugeordnete Linse (15) angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor mindestens zwei Mikrolasern (11) eine gemeinsame Linse (15) angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Linsen (15) gemeinsam mit den Mikrolasern (11) in Halbleitertechnologie auf dem Substratträger (10) gefertigt sind.
5. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Linsen (15) als defraktive Optik durch Eindiffundieren eines Materials mit zum Substratträger (10) unterschiedlichem optischem Bre­ chungsindex gefertigt sind.
6. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Steuerung (13) für die Mikrolaser (11) gemeinsam mit den Mikrolasern (11) in Halbleitertechnologie auf dem Substratträger (10) gefertigt ist.
7. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Mikrolaser (11) zeilenweise auf dem Substratträger (10) angeordnet sind.
8. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Mikrolaser (11) auf dem Substratträger (10) in mehre­ ren zueinander parallelen Zeilen angeordnet sind.
9. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Linsen (15) in Aus­ breitungsrichtung eines Strahlenganges (17) der Mikrolaser (11) hintereinander angeordnet sind.
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