專利名稱：數(shù)字印刷設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)字印刷設(shè)備和方法，尤其涉及一種對(duì)諸如平版印刷部件的記錄介質(zhì)成像的系統(tǒng)。
使用激光能量源的成像裝置要求將激光輸出到記錄介質(zhì)的工作表面。重要的是，當(dāng)將輻射聚焦到記錄介質(zhì)時(shí)，應(yīng)保持適宜的聚焦深度(焦深)—即在記錄表面將聚焦保持在允許誤差之內(nèi)。足夠的焦深對(duì)于結(jié)構(gòu)和成像設(shè)備的使用是重要的；工作焦深越小，則所需精密的機(jī)械調(diào)整越高、而因正常使用時(shí)的對(duì)準(zhǔn)偏差引起的性能下降的可能性就越大。產(chǎn)生焦深的各種因素包括激光器自身的特性、其輸出光束的擴(kuò)散度、和用于傳輸激光輸出并對(duì)激光聚焦的光學(xué)結(jié)構(gòu)。
理想的激光器發(fā)射“單模”輻射-即光束具有高斯對(duì)稱的輻射能量分布。光束能量的主體聚集成單個(gè)中央尖峰，并按高斯函數(shù)在所有方向平滑地輻射下降。單模輻射不僅提高焦深，還產(chǎn)生具有卷邊圓形等高線輪廓的清晰圖像點(diǎn)。
遺憾的是，不是所有記錄結(jié)構(gòu)都能用單模激光波長(zhǎng)成像。這些激光器產(chǎn)生的光束具有不均勻的強(qiáng)度。該光束是“多?！钡?，它具有一些(或許多)強(qiáng)度峰而不是單個(gè)高聳的峰。產(chǎn)生在記錄結(jié)構(gòu)上的點(diǎn)具有多個(gè)“熱點(diǎn)”而不是單個(gè)的、最大成像強(qiáng)度的中央?yún)^(qū)。
在諸如平版印刷版成像的印刷術(shù)應(yīng)用中，這些不均勻的像點(diǎn)具有很大的缺陷。不整齊像點(diǎn)的累積將使圖像質(zhì)量下降。另外，由于與理想焦深的偏差使尖銳的多模峰的能通量密度比單模峰的能通量密度下降得快，所以尖銳的多模峰減小焦深。
本發(fā)明利用角控?cái)U(kuò)散器抑制多模輸出的分散作用。角控?cái)U(kuò)散器一般用于將傳輸光散射到精確控制的環(huán)形區(qū)。但可發(fā)現(xiàn)，特別是在低分散角時(shí)，這些裝置的集中作用具有將多模輸出拉成接近單模操作的更均勻輪廓的作用。只要能充分控制能量分散，成像環(huán)境中的實(shí)際效果是可接受的；就是說，該輸出將以強(qiáng)的中央?yún)^(qū)(和“熱點(diǎn)”周圍的小值)產(chǎn)生較均勻的像點(diǎn)。
在第一方面中，本發(fā)明包括將多模激光輻射聚焦到記錄結(jié)構(gòu)上的預(yù)選點(diǎn)范圍的設(shè)備。該設(shè)備包括角控?cái)U(kuò)散器、引導(dǎo)多模輻射通過該擴(kuò)散器以便集中該輻射的裝置、和將來自擴(kuò)散器的集中輻射能量聚集到記錄結(jié)構(gòu)的裝置。該記錄結(jié)構(gòu)可以安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)鼓上，并用激光輸出在圓周成像列或“掃描帶”的軸向序列上掃描該記錄結(jié)構(gòu)。
在第二方面中，本發(fā)明包括實(shí)施本發(fā)明并進(jìn)行成像的方法。
當(dāng)結(jié)合附圖具體說明本發(fā)明時(shí)，上述的討論更易于理解，附圖中

圖1是本發(fā)明聚焦機(jī)構(gòu)的局部剖視圖；圖2表示角控?cái)U(kuò)散器對(duì)多模激光輸出的作用。
本發(fā)明可在其中操作的典型成像環(huán)境已在US 5,351,617，US5,385,092，和US 5,764,274中公開，這些公開在此引作參考。如US5,351,617和US 5,385,092所述，激光輸出可在遠(yuǎn)距離產(chǎn)生、并由光纖和聚焦鏡頭裝置引到印刷坯版。另一方面，激光二極管本身可鄰近印刷部件定位，其輸出經(jīng)聚焦裝置直接到達(dá)印刷部件。
本發(fā)明的輸出裝置將激光輻射(直接從激光器得到，或從纖維光纜得到)導(dǎo)向成像表面、例如熱成像平版印刷版的燒蝕層。在圖1所示的典型結(jié)構(gòu)中，輸出組件100接收來自纖維光纜110的輻射，并將該輻射輸出到印刷部件115的成像表面，印刷部件115被支承在可轉(zhuǎn)動(dòng)鼓或版輥120上。(這個(gè)結(jié)構(gòu)可以有很多變型，例如，印刷部件115可構(gòu)成鼓120的外表面，或如US 5,351,617所述，印刷部件115可支承在彎曲的壓印板內(nèi)部上或支承在平板式結(jié)構(gòu)上。)如圖所示，纖維光纜110端接在SMA連接器組件125上，SMA連接器組件125包括與組件100上的套管130嚙合的螺紋環(huán)127。除套管130之外，聚焦組件100包括管形殼135。用螺母140將套管130固定到殼135的端壁137。聚焦及校正鏡頭145(如US 5,764,274所述)安裝在頭套147內(nèi)，頭套147固定在殼135的后端。頭套147有一個(gè)露出鏡頭145的窗口150，窗口150的直徑小于殼135的直徑。
組件100包括一對(duì)限定來自纖維光纜110端部的光路的同軸內(nèi)孔，激光從同軸內(nèi)孔發(fā)射到鏡頭145。第一個(gè)內(nèi)孔穿過與套管130相對(duì)的后壁137內(nèi)表面連接的管155，使得當(dāng)螺紋環(huán)127與套管130嚙合時(shí)、纖維光纜110的端部伸入管155。管155的端部限定具有固定徑向尺寸的擋板160，借助擋板160，發(fā)射的輻射可偏離中央傳輸光線，因而避免數(shù)值孔徑(NA)值大于預(yù)定限度的輻射通過。(如US 5,764,274所述，小的NA值可取的是與大的焦深對(duì)應(yīng))擋板160具有尖銳的錐形邊緣以防止反射。在圖示的實(shí)施例中，擋板160的邊緣是錐形企口。本發(fā)明的光擴(kuò)散器165設(shè)在管155內(nèi)緊靠擋板160的位置。
組件100的第二孔由殼135的內(nèi)壁限定。從管155射出的低NA激光輻射通過殼135的內(nèi)部到達(dá)鏡頭145，鏡頭145聚焦該輻射并校正偏離中心的發(fā)射。擋板160充分限制輻射的發(fā)散，以避免輻射從殼135內(nèi)壁反射，窗口150形成的孔徑光闌將最大輸出限制為低NA輻射。雖然每次限制輻射會(huì)損失能量，但窗口150直徑的調(diào)整可使焦深達(dá)到最大值；通過保持具有不同尺寸孔徑的端蓋數(shù)量、和使用最適于所用激光器的孔徑可方便地改變?cè)撝睆健?br> 管155的所有表面和殼135的內(nèi)表面均涂黑(例如，使用Ebnol“C”黑)以避免反射。
擴(kuò)散器165最好是由“數(shù)字光學(xué)公司”(Charlotte，NC)提供的角控?cái)U(kuò)散器。這些光學(xué)裝置在所限定的角輸出區(qū)內(nèi)集中入射輻射，限定的角輸出區(qū)具有理想的橫截面-該橫截面通常是正方形或圓形，限定的角輸出區(qū)的尺寸根據(jù)裝置的擴(kuò)散角隨距離而增加。為了本發(fā)明的目的，這個(gè)角根據(jù)多模激光源的特性和所需的光束集中程度而選擇；但是，散射角必須與組件100的光學(xué)特性匹配，以便將所需尺寸的點(diǎn)施加到印刷部件115。研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)于圖1所示的裝置，3°的光束擴(kuò)散角和圓形橫截面可提供滿意的特性。
由光學(xué)擴(kuò)散器165實(shí)現(xiàn)的校正示于圖2中。對(duì)于其輸出通過角控?cái)U(kuò)散器的單模激光、未改性多模激光、多模激光三種光源中的每一種，曲線200示出了徑向光束截面的能量振幅，210表示由這些光束產(chǎn)生的像點(diǎn)(相當(dāng)于記錄結(jié)構(gòu)對(duì)由圖形200所表示分布的響應(yīng)的平面圖)。應(yīng)強(qiáng)調(diào)的是，圖2只是示意性說明，并不表示精確的能線圖或圖像點(diǎn)。
由于單模光束具有高斯截面200，所以它能以完好的圓形輪廓產(chǎn)生像點(diǎn)。點(diǎn)210的邊緣均勻性是通過在記錄介質(zhì)上進(jìn)行快速、非線性成像轉(zhuǎn)變而極好地實(shí)現(xiàn)的-即在直到入射能量達(dá)到閾值水平之前、點(diǎn)210保持不成像，一旦達(dá)到該閾值、點(diǎn)210立即完全成像。于是，點(diǎn)210的直徑由等于或大于閾值能量的光束部分所限定；該光束的整個(gè)面積(即，噪聲電平以上的能量)由虛線圓表示。
多模光束示出的能線圖在光束的整個(gè)截面變化(該能線圖一般是非徑向?qū)ΨQ的，即在分散于整個(gè)截面的尖峰處上升、而并非同心圓)。于是，多模光束的特定徑向截面200顯示出四個(gè)尖峰，使像點(diǎn)成為一組雜亂的斑點(diǎn)，該斑點(diǎn)反射高于成像閾值的能量峰；四個(gè)同一直線的像斑點(diǎn)從光束能線圖中顯示的四個(gè)峰升起。
多模光束通過角控?cái)U(kuò)散器將使分散的能量集中到中心徑向區(qū)，但是非光滑高斯曲線的光束能線圖在輪廓上仍然粗糙。從本質(zhì)說，許多強(qiáng)度峰在單個(gè)高度上減小，整個(gè)強(qiáng)度分布變?yōu)橹行募訖?quán)。因此，如果不是完美的圓形，所成的圖像點(diǎn)是很多的；雖然圖像點(diǎn)被一些像斑圍繞(這是由高于成像閾值之上的能量峰造成的)，但只要中心點(diǎn)突出且足夠小，上述情況就不會(huì)在圖解透視上產(chǎn)生問題。在典型的應(yīng)用中，成像點(diǎn)很小以致不能被單獨(dú)看到。因此，當(dāng)眼睛觀看由多模裝置產(chǎn)生的成像點(diǎn)周圍的模糊像斑時(shí)，對(duì)擴(kuò)散的圖像點(diǎn)的感覺與單模像點(diǎn)的感覺相似。
因此可以看出，發(fā)明人提出了一種使用多模裝置方便高效地進(jìn)行成像的方案。這里所用的術(shù)語和表達(dá)式用作說明書的術(shù)語且不受限制，在使用這種術(shù)語和表達(dá)式時(shí)，這些術(shù)語和表達(dá)式不表示非所示和所述的特征或特征部分的等同物，但是各種改型應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種將多模激光輻射聚焦成記錄結(jié)構(gòu)上的預(yù)選點(diǎn)尺寸的設(shè)備，所述設(shè)備包括a.角控?cái)U(kuò)散器；b.將所述多模輻射引導(dǎo)通過所述擴(kuò)散器以聚集所述輻射的裝置；c.將從所述擴(kuò)散器發(fā)出的聚集的輻射聚焦到所述記錄結(jié)構(gòu)上的裝置。
2.如權(quán)利要求1的設(shè)備，還包括a.具有內(nèi)孔的殼，用于接收所述多模激光輻射，所述擴(kuò)散器橫跨所述內(nèi)孔延伸；b.引導(dǎo)激光輻射從所述殼的第一端通過所述殼的裝置，所述的聚焦裝置包括一個(gè)位于所述殼的第二端的鏡頭。
3.如權(quán)利要求2的設(shè)備，還包括一個(gè)位于所述擴(kuò)散器與所述殼的第二端之間的環(huán)形擋板，所述擋板包括具有錐形邊緣的圓形出口。
4.如權(quán)利要求3的設(shè)備，其中所述邊緣是圓錐形的企口。
5.如權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述擴(kuò)散器具有3°的圓形擴(kuò)散角。
6.一種印刷設(shè)備，包括a.用于支承激光印刷部件的裝置；b.至少一個(gè)可產(chǎn)生多模成像輸出的激光源；c.將所述至少一個(gè)激光源的輸出直接傳輸?shù)剿鲇∷⒉考难b置，所述裝置包括1)角控?cái)U(kuò)散器；2)將所述的多模輸出引導(dǎo)通過所述擴(kuò)散器以便聚集該輸出的裝置；3)將從所述擴(kuò)散器發(fā)出的集中輻射聚焦到所述記錄結(jié)構(gòu)上的裝置。
7.一種將多模激光輻射聚焦成記錄結(jié)構(gòu)上的預(yù)選點(diǎn)尺寸的方法，該方法包括步驟a.將所述的多模輸出引導(dǎo)通過所述的角控?cái)U(kuò)散器以便聚集該輸出；b.將從所述擴(kuò)散器發(fā)出的聚集的輻射聚焦到所述記錄結(jié)構(gòu)上。
8.如權(quán)利要求7的方法，還包括步驟在整個(gè)記錄結(jié)構(gòu)上掃描所述的輸出，并以圖像圖案觸發(fā)激光器。
9.如權(quán)利要求7的方法，其中所述擴(kuò)散器具有3°的圓形擴(kuò)散角。
10.平版印刷部件的成像方法，該方法包括步驟a.提供可激光成像的印刷部件；b.提供至少能產(chǎn)生多模成像輸出的激光源；c.將所述至少一個(gè)激光源的輸出直接傳輸?shù)剿鲇∷⒉考?，其步驟是1)將所述輸出引導(dǎo)通過一個(gè)角控?cái)U(kuò)散器以便聚集該輸出；2)將從所述擴(kuò)散器發(fā)出的聚集的輻射聚焦到所述記錄結(jié)構(gòu)上；d.使所述至少一個(gè)激光源與所述印刷部件之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)以便對(duì)該印刷部件進(jìn)行掃描；e.在所述的掃描期間，以圖像圖案觸發(fā)所述的至少一個(gè)激光源。
全文摘要
利用角控?cái)U(kuò)散器將多模激光輻射聚焦成記錄結(jié)構(gòu)上的預(yù)先點(diǎn)尺寸。該擴(kuò)散器聚集該輻射,以消除多模輸出的分散作用。
文檔編號(hào)G02B5/02GK1249998SQ99110720
公開日2000年4月12日 申請(qǐng)日期1999年7月28日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月6日
發(fā)明者J·G·索薩 申請(qǐng)人:壓縮技術(shù)公司