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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung
zur Bebilderung einer Druckform, mit wenigstens einem Laserdiodenbarren,
welcher eine Anzahl von Laserdioden, deren Bildpunkte in einem Bildfeld
disjunkt liegen, aufweist, und einem im Emissionsbereich des vom
Laserdiodenbarren ausgesendeten Lichtes angeordneten Arrays von
Mikrolinsen, wobei jedem Strahlengang einer Laserdiode eine Mikrolinse
zugeordnet ist. Des weiteren betrifft die Endung ein Verfahren zur
Bebilderung einer Druckform mit einem Laserdiodenbarren, welcher
eine Anzahl von einzeln ansteuerbaren Laserdioden, deren Bildpunkte
in einem Bildfeld disjunkt liegen, aufweist und in dessen Emissionsbereich
des ausgesendeten Lichtes ein Array von Mikrolinsen angeordnet ist,
wobei jedem Strahlengang einer Laserdiode eine Mikrolinse zugeordnet
ist.
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In Druckformbelichtern oder Druckwerken von
Druckmaschinen, sogenannten Direct Imaging Druckwerken, werden häufig Einrichtungen
zur Bebilderung einer Druckform mit mehreren Bebilderungskanälen, insbesondere
mit Festkörperlasern,
Halbleiterlasern oder Laserdioden versehene, zeitlich parallel eingesetzt,
um die Bebilderungszeit für
die Belichtung der zweidimensionalen Oberfläche der Druckform auf effiziente
Weise zu reduzieren. Wird ein redundanzfreies Bebilderungsverfahren
benutzt, das heißt,
werden die Bebilderungskanäle
derart über
die zweidimensionale Oberfläche
der Druckform verschoben, dass die Stelle jedes zu setzenden Druckpunktes
von einem Bebilderungskanal genau einmal passiert wird, reduziert
sich die Bebilderungszeit für die
gesamte zu bebildernde Oberfläche
unter Einsatz einer Bebilderungseinrichtung mit n Bebilderungskanälen auf
die (1/n)-fache Zeit. Eine weitere Verkürzung kann auf ebenso effiziente
Weise unter parallelem Einsatz von b Bebilderungseinrichtungen,
welche redundanzfrei in Analogie der oben beschriebenen Vorgehensweise
jeweils Abschnitte der Druckform belichten, erreicht werden. Dann
reduziert sich die Bebilderungszeit für die gesamte zu bebildernde Oberfläche auf
die (1/b)-fache Zeit, genauer unter Einsatz von b Bebilderungseinrichtungen
mit n Bebilderungskanälen
auf die (1/(bn))-fache Zeit.
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Die wesentliche Verkürzung der
Bebilderungszeit durch redundanzfreie Parallelisierung hängt also
stark von der Anzahl der zur Verfügung stehenden (aktivierbaren)
beziehungsweise benutzten Bebilderungskanäle ab. Die Bebilderungsgeschwindigkeit
skaliert linear mit der Anzahl parallel benutzter Bebilderungskanäle. Bei
Verwendung eines Laserdiodenbarrens, insbesondere eines Laserdiodenbarrens,
welcher ein Array aus einzeln ansteuerbaren Laserdioden darstellt,
als Lichtquelle in einer Einrichtung zur Bebilderung einer Druckform
kann bei gegebener maximal erreichbarer Breite, die insbesondere
herstellungstechnisch bedingt ist, eine Erhöhung der Anzahl von Bebilderungskanälen nur über eine
Verringerung des Abstandes (Pitch) zwischen zwei benachbarten Laserdioden
erfolgen.
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Zur Strahlformung in Einrichtungen
zur Bebilderung von Druckformen, welche Laserdioden, insbesondere
einzeln ansteuerbare Laserdiodenbarren (IAB, Independently Addressable
Bar), als Lichtquelle benutzen, sind im allgemeinen mikrooptische Komponenten
in einer im Emissionsbereich des Laserdiodenbarrens angeordneten
Optik vorgesehen, um eine Kollimation des ausgesendeten Lichtes
in Richtung der slow-axis der Diodenlaser vorzunehmen. Insbesondere
können
Mikrolinsenarrays, einzeln oder monolithisch, sogenannte SALA (Slow
Axis Lens Anay) eingesetzt werden. Gegeben durch den mimimal erreichbaren
Abstand der Mikrolinsen oder des SALA zu den Austrittsfacetten der
Laserdioden, die maximal zulässige
Ausleuchtung jeder einzelnen Mikrolinse sowie die gegebene Divergenz
der austretenden Laserstrahlung, müssen die Mikrolinsen einen
notwendigen Mindestdurchmesser und folglich einen gewissen Mindestabstand
voneinander aufweisen. Dieser Mindestabstand stellt eine untere
Grenze für
den Abstand der Diodenlaser beziehungsweise auch für die Anzahl
von Diodenlasern auf dem Laserdiodenbarren gegebener Breite dar,
wenn dem Stand der Technik gemäß einer
Laserdiode genau eine Mikrolinse zugeordnet ist. Eine gattungsgemäße Einrichtung
zur Bebilderung einer Druckform mit einem Halbleiterlaserarray,
in dessen Emissionsbereich ein Array von Mikrolinsen angeordnet
ist, ist beispielsweise im Dokument
US
4,428,647 offenbart.
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Hinsichtlich des Mindestabstandes
benachbarter Laserdioden ist also das folgende anzumerken. Wenn
sich im Emissionsbereich der Laserdioden divergierende Strahlbündel bereits
vor den Mikrolinsen oder vor dem SALA überlappen beziehungsweise wenn
die divergenten Strahlbündel
bereits an den Mikrolinsen oder am SALA größer als die Breite der Mikrolinse
(beispielsweise die Breite der Austrittsfläche) sind, wird die optische
Qualität
des durch die Optik erzeugten Bildpunktes massiv verschlechtert.
Ein nennenswerter Anteil der Strahlung wird abgeschnitten. Häufig ist
den Mikrolinsen eine Optik zur Kollimierung oder zur Verringerung
der Divergenz der fast-axis vorgeordnet, so dass die Abstände zwischen
Mikrolinsen und Laserdioden nicht verringert werden können. Der
Divergenzwinkel der vom Laserdiodenbarren emittierten Strahlbündel kann
im allgemeinen nicht verringert werden. Ein Beschneiden der Strahlbündel kann
folglich nur vermieden werden, wenn ein Mindestabstand zwischen
benachbarten Mikrolinsen eingehalten wird.
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Um die Stellen einer zweidimensionalen Oberfläche einer
Druckform, auf welcher Druckpunkte durch Bildpunkte zu setzen sind,
mit einer Anzahl von Bebilderungskanälen (unabhängig, ob auf einer oder auf
mehreren Bebilderungseinrichtungen angeordnet) redundanzfrei zu
passieren, sind gewisse Vorschubregeln für die Passage von Stellen,
die in einem zeitlich vorgeordneten Schritt bebildert werden, zu
Stellen, die in einem zeitlich nachgeordneten Schritt bebildert
werden, zu beachten. Diese Vorschubregeln sind insbesondere streng
zu erfüllen, wenn
in einem Bebilderungsschritt durch n Bebilderungskanäle n Druckpunkte
an Stellen gesetzt werden, die nicht dicht auf der Druckform liegen,
d. h. deren Abstand nicht der minimale Druckpunktabstand p (typischerweise
10 Mikrometer) ist. Damit eine dichte Bebilderung erzielt wird,
werden in einem zeitlich nachgeordneten Bebilderungsschritt Druckpunkte zwischen
bereits bebilderte Druckpunkte gesetzt. Diese Vorgehensweise ist
auch unter dem Begriff Interleave-Verfahren (interleaving) bekannt.
Beispielsweise ist im Dokument
DE 100 31 915 A1 ein Interleave-Verfahren
zur Belichtung einer Druckform charakterisiert: Bei gegebenem minimalen
Druckpunktabstand p wird für
eine Reihe von n Bebilderungskanälen
auf einer Aufspannungsgeraden mit gleichmäßigem Abstand zueinander, deren
benachbarte Bildpunkte auf der Druckform einen Abstand a, der ein Vielfaches
des minimalen Druckpunktabstandes p ist, aufweisen, ein redundanzfreier
Vorschub um die Strecke (np) in Richtung der Aufspannungsgeraden gewährleistet,
wenn die natürlichen
Zahlen n und (a/p) teilerfremd sind.
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In diesem Zusammenhang ist zu erläutern, dass
die zweidimensionale Oberfläche
der zu bebildernden Druckform typischerweise schnell in eine erste
Richtung und langsam in eine zweite Richtung, welche linear unabhängig, bevorzugt
senkrecht zur ersten Richtung ist, von den Bebilderungskanälen überstrichen
wird. Die Aufspannungsgerade wird dabei generell nicht parallel
zur schnellen ersten Richtung liegen, kann aber unter einem Winkel,
der nicht Null ist, gegenüber
der langsamen zweiten Richtung geneigt sein. Durch diese Neigung
kann ein um den Faktor des Cosinus des Winkels geringer Druckpunktabstand
erreicht werden (Projektion). Bevorzugt wird die Aufspannungsgerade
senkrecht zur schnellen ersten Richtung liegen. Die Bildpunkte der Bebilderungskanäle können auch
durch relativ zueinander verzögerte
Auslösungszeiten,
zwischen denen die Relativbewegung zwischen Bebilderungseinrichtung
und Druckform fortgesetzt wird, auf die Aufspannungsgerade gesetzt
werden. Verzögerte
Auslösungszeiten
sind beispielsweise zur Korrektur von Geometriefehlern des Aufbaus
der Bebilderungseinrichtung und/oder zur genauen Positionierung
der Bildpunkte (geringe kleine Verschiebung durch verzögerte Auslösung im
Vergleich zur großen
Relativbewegung) hilfreich.
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Aus diesen Ausführungen wird dem Fachmann unmittelbar
klar, dass eine gewisse Symmetrie oder eine gewisse Gleichmäßigkeit
hinsichtlich des Abstands benachbarter Laserdioden in der Anordnung
der Laserdioden auf dem Laserdiodenbarren erforderlich ist, um durch
einfache Verschiebungen (Translationen) ein Interleave-Verfahren
zur Bebilderung zu ermöglichen.
Laserdiodenbarren im Stand der Technik für Einrichtungen zur Bebilderung
weisen daher einen regelmäßigen Abstand
(Pitch) benachbarter Laserdioden zueinander auf.
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Die Durchführung eines redundanzfreien
Interleave-Verfahrens gemäß dem Dokument
DE 100 31 915 A1 ist
in kritischem Maße
davon abhängig, dass
n Bebilderungskanäle
mit gleichmäßigem Abstand
auf einer Aufspannungsgeraden zur Verfügung stehen, also aktivierbar
sind. Als zu verfolgende Strategie bei Ausfall oder Funktionsuntüchtigkeit
eines Bebilderungskanals wird in diesem Dokument vorgeschlagen,
das größte, noch
zusammenhängende Teilstück der Bebilderungskanäle mit gleichmäßigem Abstand
zu verwenden, wenn nicht bebilderte Streifen auf der Druckform vermieden
und eine gleichbleibend gute Bebilderungsqualität gewährleistet werden soll. Es ist
klar, dass zur Realisierung eines dem Dokument entsprechenden redundanzfreien
Interleave-Verfahrens eine zum Abstandsvielfachen (a/p) teilerfremde
Zahl von Bebilderungskanälen
des noch zusammenhängenden
Teilstücks
gewählt
werden muss. Ausfälle
oder Funktionsuntüchtigkeiten
weiterer Bebilderungskanäle
führen
in Verfolgung dieser Strategie zu nur noch sehr kurzen Teilstücken der
ursprünglich
n parallelen Bebilderungskanäle.
In Konsequenz steigt die Bebilderungszeit mit Abnahme der noch zur
Verfügung
stehenden Parallelisierung beträchtlich
an. Beispielsweise steigt im ungünstigsten Fall
des Ausfalls je eines Bebilderungskanals in der Mitte des größten zusammenhängenden
Teilstücks auf
der Aufspannungsgeraden die Bebilderungszeit jeweils auf das Doppelte,
also für
mehrere Ausfälle ein
Vielfaches der ursprünglichen
parallelisierten Bebilderungszeit. Dieses ist in der Praxis völlig inakzeptabel.
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Besonders kritisch ist bei der Verwendung von
Laserdiodenbarren in Bebilderungseinrichtungen im allgemeinen der
Ausfall oder die Funktionsuntüchtigkeit
einer Laserdiode, wenn jedem Bebilderungskanal jeweils genau eine
Laserdiode zugeordnet ist, da um die ursprüngliche Funktionstüchtigkeit
wiederherzustellen, ein Ersatz des ganzen Laserdiodenbarrens erforderlich
ist. Allein schon aus ökonomischen Gründen ist
das nicht sinnvoll, da ja die anderen Laserdioden auf dem Barren
im allgemeinen noch funktionstüchtig
sind, der Laserdiodenbarren ja nicht vollständig funktionsuntüchtig geworden
ist.
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Im Dokument
US 6,181,362 B1 wird vorgeschlagen,
jedem Bebilderungskanal zwei Laserdioden auf einem Laserdiodenbarren
zuzuordnen. Für eine
Bebilderung einer Druckform werden je eine Laserdiode pro Bebilderungskanal
eingesetzt. Bei Ausfall der ersten Laserdiode in einem Bebilderungskanal
wird die zweite Laserdiode an ihrer Statt benutzt. Alternativ dazu
wird im Dokument
US
6,252,622 B1 vorgeschlagen, jedem Bebilderungskanal eine
erste Laserdiode auf einem ersten Laserdiodenbarren und eine zweite
Laserdiode auf einem zweiten Laserdiodenbarren zuzuordnen. Für eine Bebilderung
einer Druckform wird eine Laserdiode eines der zwei Laserdiodenbarren
pro Bebilderungskanal eingesetzt. Bei Ausfall der ersten Laserdiode
auf dem ersten Laserdiodenbarren in einem Bebilderungskanal wird
die zweite Laserdiode auf dem zweiten Laserdiodenbarren an ihrer
Statt benutzt. Ein Nachteil an diesen vorgeschlagenen Lösungen ist
unter anderem, dass sich bei gegebener, den minimalen Abstand zweier benachbarter
Laserdioden bestimmender Emissionscharakteristik der Laserdioden
auf einem Laserdiodenbarren die Breite des Laserdiodenbarrens erhöht werden
muss oder ein zweiter Laserdiodenbarren zu einem ersten Laserdiodenbarren
präzise
positioniert angeordnet werden muss, so dass sich die Höhe der Einrichtung
zur Bebilderung einer Druckform erhöht.
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Aufgabe der vorliegenden Endung ist
es, eine Einrichtung zur Bebilderung einer Druckform mit einem Laserdiodenbarren
zu schaffen, auf dem bei gegebener Breite des Laserdiodenbarrens
möglichst viele
Bebilderungskanäle
zur Verfügung
stehen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Einrichtung zur Bebilderung einer Druckform mit den Merkmalen gemäß Anspruch
1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen charakterisiert.
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Erfindungsgemäß zeichnet sich eine Einrichtung
zur Bebilderung einer Druckform, mit wenigstens einem Laserdiodenbarren,
welcher eine Anzahl von Laserdioden, deren Bildpunkte, erzeugt insbesondere
durch eine nachgeordnete Abbildungsoptik der Einrichtung, in einem
Bildfeld disjunkt liegen, aufweist, und einem im Emissionsbereich
des vom Laserdiodenbarren ausgesendeten Lichtes angeordneten Arrays
von Mikrolinsen, wobei jedem Strahlengang einer Laserdiode eine
Mikrolinse zugeordnet ist, dadurch aus, dass wenigstens eine erste
Laserdiode und eine zweite Laserdiode derart dicht auf dem Laserdiodenbarren
liegen, dass der erste Strahlengang der ersten Laserdiode und der
zweite Strahlengang der zweiten Laserdiode durch eine erste Mikrolinse
des Arrays verlaufen. Die Strahlung der ersten Laserdiode und die
Strahlung der zweiten Laserdiode passiert also eine erste Mikrolinse,
insbesondere ohne dass das Licht der Laserdioden durch die Mikrolinse
und gegebenenfalls weitere optische Elemente, beispielsweise eine
Makrooptik, in einen Bildpunkt fokussiert wird. Die Bildpunkte,
welche in einem Bildfeld erzeugt werden, fallen nicht zusammen, anders
ausgedrückt überlappen
sich nicht oder liegen getrennt voneinander. Anders gesagt, die
Laserdioden definieren voneinander getrennte Bebilderungskanäle. Insbesondere
kann der Laserdiodenbarren ein IAB sein, die Laserdioden können einzeln ansteuerbar
sein.
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Das Array von Mikrolinsen kann in
einer Ausführungsform
ein SALA sein. Es können
mehr als zwei Laserdioden einer bestimmten Mikrolinse zugeordnet
sein. Es können
jeder Mikrolinse des Arrays von Mikrolinsen zwei oder mehrere Laserdioden
zugeordnet sein. Die Laserdioden können symmetrisch oder gleichmäßig um die
optische Achse der zugeordneten Mikrolinse angeordnet sein. Der
Laserdiodenbarren kann eine in einem eindimensionalen oder in einem
zweidimensionalen Array angeordnete Anzahl von Laserdioden aufweisen.
Die Laserdioden einer Zeile oder einer Spalte können alle in einer Ebene durch
den Laserdiodenbarren angeordnet sein. Ein zweidimensionales Array
kann insbesondere kartesisch oder rechtwinklig sein.
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Unter anderem liegt der Erfindung
der Gedanke zugrunde, einen Laserdiodenbarren zu schaffen und in
einer Einrichtung zur Bebilderung vorzusehen, welcher verschiedene
Abstände
zwischen benachbarten Laserdioden aufweist. Insbesondere kann der
Laserdiodenbarren derart ausgeführt
sein, dass eine Anzahl von Laserdioden mit regelmäßigen Abständen zueinander
in Unterarrays/Mikroarrays gruppiert wird, wobei die Unterarrays/Mikroarrays
in einem Überarray/Superarray
wiederum regelmäßig – beispielsweise
die Schwerpunkte der Unterarrays/Mikroarray – beabstandet sind. Anders
ausgedrückt,
ein erfindungsgemäßer Laserdiodenbarren mit
einer Anzahl von einzeln ansteuerbaren Laserdioden, zeichnet sich
dadurch aus, dass wenigstens eine Laserdiode auf dem Laserdiodenbarren
einen ersten Abstand von einer ersten benachbarten Laserdiode aufweist,
wobei der erste Abstand verschieden von einem zweiten Abstand der
Laserdiode von einer zweiten benachbarten Laserdiode ist.
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In einer Einrichtung zur Bebilderung
einer Druckform ist dem Laserdiodenbarren eine Optik, typischerweise
eine abbildende Optik, auch mit Zwischenbildern, nachgeordnet. Die
Optik kann refraktive und/oder reflektive optische Elemente aufweisen. Besonders
vorteilhaft ist eine Abbildungsoptik mit mikrooptischen und makrooptischen
Komponenten (Aggregaten von optischen Elementen), wenn das Licht
der Laserdioden in eine Bildebene projiziert werden soll. Eine makrooptische
Komponente kann dabei derart ausgebildet sein, dass sie eine variable Brennweite
der Optik der Einrichtung zur Bebilderung einer Druckform ermöglicht.
In einer vorteilhaften Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Einrichtung
zur Bebilderung einer Druckform, verlaufen die Strahlengänge der
Laserdioden nach Passage durch das Array von Mikrolinsen durch eine
Makrooptik zur Fokussierung in ein Bildfeld, insbesondere kann im Bildfeld
wenigstens ein Teil der Oberfläche
einer Druckform angeordnet sein oder die Oberfläche der Druckform wird relativ
zum Bildfeld derart bewegt, dass sukzessiv Teile der Oberfläche im Bildfeld
zu liegen kommen.
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Neben wenigstens einem die slow-axis
des emittierten Lichtes beeinflussenden optischen Element, kann
die Optik der erfindungsgemäßen Einrichtung
zur Bebilderung einer Druckform auch wenigstens ein optisches Element
für die
Beeinflussung der fast-axis des emittierten Lichtes aufweisen. In
einer vorteilhaften Ausführungsform
der Einrichtung zur Bebilderung einer Druckform verlaufen die Strahlengänge der
Laserdioden vor Passage durch das Array von Mikrolinsen durch eine
Optik zur Verringerung der Divergenz des aus dem Laserdiodenbarren austretenden
Lichtes in wenigstens einer Raumrichtung im wesentlichen senkrecht
zur Ausbreitungsrichtung des Lichtes, bevorzugt handelt es sich
bei der Raumrichtung um die Richtung der fast-axis. Die Optik zur
Verringerung der Divergenz kann ein virtuelles Bild erzeugen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Einrichtung
zur Bebilderung einer Druckform kann die zu bebildernde Druckform auf
einem rotierbaren Zylinder aufgenommen sein. Alternativ dazu kann
die Oberfläche
eines rotierbaren Zylinders eine Druckform bilden. In anderen Worten, die
Druckform kann eine plattenförmige
(mit einem Rand) oder hülsenförmige (mit
zwei Rändern)
Druckform sein.
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Es kann sich um eine einfach beschreibbare (konventionelle),
wiederbeschichtbare oder wiederbeschreibbare Druckform handeln.
Unter einer Druckform wird im Zusammenhang dieser Darstellung der
erfindungsgemäßen Einrichtung
auch eine sogenannte digitale Druckform verstanden. Eine digitale
Druckform ist eine Oberfläche,
welche als Zwischenträger
für Druckfarbe
dient, bevor diese auf einen Bedruckstoff übertragen wird. Die Oberfläche kann
dabei an sich in farbannehmende und farbabstoßende Bereiche strukturiert
sein oder nur strukturiert mit Druckfarbe durch die Bebilderung
versehen worden sein. Die digitale Druckform kann durch die Wechselwirkung
mit Laserstrahlung in Bereiche strukturiert werden, die Druckfarbe
an einen Bedruckstoff oder einen Zwischenträger abgeben beziehungsweise
nicht abgeben. Die Strukturierung der digitalen Druckform kann vor
oder nach der Beaufschlagung der Druckform mit Farbe stattfinden.
Die Druckform kann auch zum Beispiel für die Verwendung in einem Thermotransferverfahren
im wesentlichen aus der Druckfarbe an sich bestehen.
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Während
eine Relativbewegung in eine, die Oberfläche der Druckform aufspannenden
Richtung durch eine Rotation des Zylinders um seine Achse ermöglicht wird,
kann eine Bewegung wenigstens mit einer Komponente im wesentlichen
senkrecht zur aufspannenden Richtung durch eine Translation der Einrichtung
zur Bebilderung wenigstens in einer Richtung im wesentlichen parallel
zur Rotationsachse des Zylinders erreicht werden. Die Einrichtung
zur Bebilderung kann also bewegbar ausgeführt sein.
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Für
den Einsatz in der erfindungsgemäßen Einrichtung
zur Bebilderung können
eine Vielzahl von Typen von Festkörperlaser oder Halbleiterlasern oder
Laserdioden eingesetzt werden. Insbesondere kann es sich um single-mode
Laserdioden handeln. Die Laserdioden können Einstreifenlaserdioden
sein. In einer vorteilhaften Weiterbildung einer Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Einrichtung
zur Bebilderung sind sogenannte oberflächenemittierende Laserdioden
(Vertical Cavity Surface Emitting Laser, VCSEL) aufgrund ihrer vorteilhaften
Strahlungscharakteristik, insbesondere der geringen Divergenz des
austretenden Lichtes eingesetzt.
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Im erfinderischen Zusammenhang mit
der Einrichtung zur Bebilderung steht auch ein Verfahren zur Bebilderung
einer Druckform mit einem Laserdiodenbarren, welcher eine Anzahl
von einzeln ansteuerbaren Laserdioden, deren Bildpunkte, erzeugt
insbesondere durch eine nachgeordnete Abbidungsoptik, in einem Bildfeld
disjunkt liegen, aufweist und in dessen Emissionsbereich des ausgesendeten
Lichtes ein Arrays von Mikrolinsen angeordnet ist, wobei jedem Strahlengang
einer Laserdiode eine Mikrolinse zugeordnet ist. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet
sich dadurch aus, dass ein Laserdiodenbarren mit wenigstens einer
ersten Laserdiode und einer zweiten Laserdiode, welche derart dicht
auf dem Laserdiodenbarren liegen, dass der erste Strahlengang der
ersten Laserdiode und der zweite Strahlengang der zweiten Laserdiode
durch eine erste Mikrolinse des Arrays verlaufen, verwendet wird.
Insbesondere können
die Bildpunkte der Bebilderungskanäle im wesentlichen auf einer
Aufspannungsgeraden auf der Druckform liegen.
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Im Sinne einer Ausfallstrategie wird
in einer Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
zur Bebilderung einer Druckform entweder die erste Laserdiode oder
die zweite Laserdiode, deren Strahlengänge durch die erste Mikrolinse
des Arrays verlaufen, betrieben. In anderen Worten ausgedrückt, der
Bebilderungskanal der einen Laserdiode kann für den Fall des Ausfalls der
anderen Laserdiode als Ersatzbebilderungskanal eingesetzt werden. Im
Sinne einer alternativen Ausfallstrategie kann eine zweite Laserdiode
eines zweiten Mikroarrays eine ausgefallene Laserdiode eines ersten
Mikroarrays ersetzen. In diesem Fall werden beide Laserdioden des
zweiten Mikroarrays betrieben. In anderen Worten ausgedrückt, eine
ersten Laserdiode und eine zweite Laserdiode, deren Strahlengänge durch
eine erste Mikrolinse des Arrays verlaufen, werden dann betrieben,
wenn eine weitere Laserdiode, deren Strahlengang durch eine andere
Mikrolinse des Array verläuft,
ausgefallen ist. Ein allgemeines Vorgehen für eine Ausfallstrategie von
Laserdioden auf einem Laserdiodenbarren einer Bebilderungseinrichtung
ist in dem vorangemeldeten Dokument Nr.
DE 102 10 308.9 offenbart. Es findet
eine Analyse des Ausfallmusters, d. h. der noch einsetzbaren Bebilderungskanäle, statt,
und es wird ein reduzierter, aber maximal möglicher Vorschub im Zusammenhang
der Anzahl der noch benutzbaren Bebilderungskanäle für die Bebilderung bestimmt.
Das Design der Optik und die Anzahl der verwendeten Bebilderungskanäle, d. h.
des Vorschubs, bestimmt das Mikroarray und bestimmt die Ersatzlaserdiode
für eine
weitere ausgefallene Laserdiode in der erfindungsgemäßen Einrichtung
zur Bebilderung einer Druckform.
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Grundsätzlich werden die Bildpunkte
der ersten Laserdiode und der zweiten Laserdiode in der Bildebene
nicht zusammenfallen. Das Design der Optik kann aber derart ausgeführt sein,
dass die Bildpunkte in der Bildebene zusammenfallen. Da aber eine
in der Bildebene angeordnete Druckform relativ zur Einrichtung zur
Bebilderung bewegt wird, kann in vorteilhafter Weise durch eine
zeitlich verzögerte
Ansteuerung des Ersatzbebilderungskanals der einen Laserdiode ein
Druckpunkt dann gesetzt werden, wenn der Bildpunkt des Ersatzbebilderungskanals
gerade auf der Position der Druckform zu liegen kommt, an der durch
den Bebilderungskanal der anderen Laserdiode gesetzt worden wäre.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bebilderung
kann insbesondere eine Belichtung der Druckform in ein Interleave-Verfahren
realisierenden Relativbewegungen (Vorschüben) zwischen den Bebilderungskanälen und
der Druckform umfassen. Bevorzugt für ein derartiges Interleave-Verfahren
sind die redundanzfreien Vorschubregeln der
DE 100 31 915 A1 , wie auch
bereits in der Beschreibungseinleitung dargelegt. Des weiteren kann
die Aufspannungsgerade der Bebilderungskanäle mit einem Winkel verschieden
von Null gegenüber
der langsamen Vorschubsrichtung geneigt sein.
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Die erfindungsgemäße Bebilderungseinrichtung
kann mit besonderem Vorteil in einem Druckformbelichter (mit Flachbett
oder mit Trommel) oder einem Druckwerk einer Druckmaschine eingesetzt sein.
Ein Druckwerk kann eine oder mehrere Bebilderungseinrichtung umfassen.
Mehrere Bebilderungseinrichtungen können derart angeordnet sein,
dass sie zeitlich parallel Teilbereiche einer Druckform belichten
können.
Eine erfindungsgemäße Druckmaschine,
welche ein oder mehrere erfindungsgemäße Druckwerke aufweist, kann
eine bahnverarbeitende oder bogenverarbeitende Maschine sein. Eine
bogenverarbeitende Maschine kann typischerweise einen Anleger, einen
Ausleger und eine oder mehrere Weiterverarbeitungsstationen, wie
beispielsweise ein Lackwerk oder einen Trockner umfassen. Einer bahnverarbeitenden
Druckmaschine kann ein Falzapparat nachgeordnet sein. Das zugrundeliegende Druckverfahren
des erfindungsgemäßen Druckwerks oder
der erfindungsgemäßen Druckmaschine
kann ein direktes oder indirektes Flachdruckverfahren, ein Flexodruckverfahren,
ein Offsetdruckverfahren, ein digitales Druckverfahren oder dergleichen
sein.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte
Ausführungsformen
und Weiterbildungen der Erfindung werden anhand der nachfolgenden
Figuren sowie deren Beschreibungen dargestellt. Es zeigt im Einzelnen:
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1 eine
schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Laserdiodenbarrens mit
im Emissionsbereich angeordnetem Array von Mikrolinsen in einer
Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Einrichtung
zur Bebilderung,
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2 die
Topologie einer vorteilhaften Ausführungsform einer Abbildungsoptik
in einer erfindungsgemäßen Einrichtung
zur Bebilderung mit einem erfindungsgemäßen Laserdiodenbarren, und
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3 eine
schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einrichtung
zur Bebilderung in einem Druckwerk einer Druckmaschine, wobei die
zu bebildernde Druckform auf einem Zylinder aufgenommen ist.
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Die 1 zeigt
eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Laserdiodenbarrens mit
im Emissionsbereich angeordnetem Array von Mikrolinsen in einer
Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Einrichtung
zur Bebilderung. Ein Laserdiodenbarren 10 weist beispielhaft
acht Laserdioden 12, welche in vier Gruppen mit jeweils
zwei Laserdioden 12 angeordnet sind. Der Abstand der Laserdioden 12 innerhalb
einer Gruppe ist kleiner als der Abstand zweier Gruppen (beispielsweise
der Abstand benachbarter Laserdioden, wobei die eine in einer ersten
und die andere in einer zweiten Gruppe liegt) zueinander. Im Emissionsbereich 14 der
Laserdioden 12 ist ein Array 16 von Mikrolinsen 20 angeordnet,
in dieser Ausführungsform
ist das Array 16 ein monolithisches SALA mit vier Mikrolinsen.
Die Strahlengänge 18 der
Laserdioden 12 verlaufen durch die Mikrolinsen 20.
Das von den zu einer Gruppe zusammengefassten Laserdioden 12 emittierte Licht
verläuft
durch dieselbe Mikrolinse 20: Eine erste Laserdiode 22 und
eine zweite Laserdiode 24 bilden eine Gruppe. Der erste
Strahlengang 26 der ersten Laserdiode 22 und der
zweite Strahlengang 28 der zweiten Laserdiode 24 verlaufen
durch eine erste Mikrolinse 30. Die Strahlengänge werden
durch die erste Mikrolinse 30 nicht beschnitten. Die Überlappung der
zwei Strahlen ist unkritisch, da die benachbarten Laserdioden 22, 24 auf
getrennte Bildpunkte in einem Bildfeld abgebildet werden. Die benachbarten
Laserdioden sind allenfalls partiell zeitlich kohärent zueinander.
Räumliche
Kohärenz
ist im Zusammenhang der Erfindung ohne Belang.
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Es sei angemerkt, dass bevorzugt
eingesetzte Laserdiodenbarren eine Anzahl von Laserdioden aus dem
Intervall natürlicher
Zahlen von 8 bis 600 aufweisen können.
Für die
Realisierung eines Interleave-Verfahrens ist es vorteilhaft, wenn
der Abstand der von den Bebilderungskanälen auf der Druckform gesetzten
Bildpunkte gemessen in minimalen Druckpunktabständen teilerfremd zu der Anzahl
der Bebilderungskanäle
ist.
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Die 2 ist
die Darstellung der Topologie einer vorteilhaften Ausführungsform
einer Abbildungsoptik in einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Bebilderung
mit einem erfindungsgemäßen Laserdiodenbarren.
Die 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Laserdiodenbarren 10 mit
beispielhaft acht Laserdioden, welche zu vier Gruppen mit zwei Laserdioden
zusammengefasst sind. Die Bebilderungskanäle 40 der acht Laserdioden
sind durch gestrichelte Linien angedeutet, ohne detailliert auf
die Abbildungseigenschaften der Optik der Einrichtung zur Bebilderung
einzugehen. Das aus dem Laserdiodenbarren 10 austretende
Licht durchläuft
eine Kollimierungsoptik 32, bevor es auf ein Array 12 aus
Mikrolinsen trifft. Dem Array 16 von Mikrolinsen nachgeordnet
ist eine Makrooptik 34, welche eine Abbildung der Laserdioden
in ein Bildfeld 36 bewirkt. Für den Laserdiodenbarren 10 ist
eine Steuerungseinheit 38 vorgesehen, so dass die Laserdioden
auf dem Laserdiodenbarren 10 einzeln ansteuerbar sind.
Die Intensität der
austretenden Lichtstrahlung ist variierbar. Es ist auch eine zeitlich
verzögerte
Ansteuerung oder Auslösung
der Laserdioden möglich.
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Bevorzugt werden durch die Mikrooptik 16 mit
einem ersten Vergrößerungsfaktor
und die nachgeordnete Makrooptik 34 mit einem zweiten Vergrößerungsfaktor
Bildpunkte in einem Bildfeld 32 (spezieller auf einer Druckform)
erzeugt, welche im wesentlichen auf einer Linie oder einer Aufspannungsgeraden
liegen. Auch kann eine verzögerte
Auslösung
bei gleichzeitiger Relativbewegung zwischen Einrichtung zur Bebilderung
und Druckform zu Druckpunkten in einer Linie führen. Die Mikrooptik 16 kann
derart ausgeführt
sein, dass die Bildpunkte benachbarter Laserdioden einen gleichmäßigen Abstand
zueinander aufweisen. Alternativ dazu können auch die Laserdioden ins
Bildfeld 32 derart abgebildet werden, dass die Bildpunkte
zu Gruppen zusammengefasst werden können, wobei benachbarte Gruppen
bestimmte Abstände
g zueinander haben – beispielsweise
gemessen von Schwerpunkt zu Schwerpunkt (mittlere Lage in der Gruppe) – und benachbarte
Diodenlaser in einer Gruppe einen bestimmten Abstand a zueinander
aufweisen.
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Bei vorgegebenen Vergrößerungsfaktoren der
Mikrooptik 16 und der Makrooptik 34 müssen die Abstände der
Laserdioden auf dem Laserdiodenbarren 10 geeignet gewählt werden.
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Für
bestimmte Interleave-Verfahren ist es erforderlich, dass die Gruppenabstände g und
die Laserdiodenabstände
a in einer Gruppe ganzzahlige Vielfache des zu schreiben Druckpunktabstands
(der Rasterweite) sind. Je nach Position der Laserdioden auf dem
Laserdiodenbarren 10 und den Vergrößerungsfaktoren sind auch Konfigurationen
möglich,
bei denen die Reihenfolge der Bildpunkte im Bildfeld nicht der Reihenfolge
auf dem Laserdiodenbarren 10 entspricht. Dieses ist aber
unerheblich, da zwischen Laserdioden und Bildpunkten eine feste
Zuordnung besteht, so dass die Bilddaten nur für die Bebilderung entsprechend
umsortiert werden müssen.
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Die
3 bezieht
sich schematisch auf eine schematische Darstellung eine Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Einrichtung
zur Bebilderung in einem Druckwerk einer Druckmaschine, wobei die zu
bebildernde Druckform auf einem Zylinder aufgenommen ist. Die Einrichtung
zur Bebilderung umfasst einen Laserdiodenbarren
10, dem
eine Abbildungsoptik
42 nachgeordnet ist. Die Einrichtung
ist einem rotierbaren Zylinder
44 zugeordnet. In dieser
Ausführungsform
ist auf dem Zylinder
44 eine Druckform
46 aufgenommen.
Alternativ dazu kann die Oberfläche des
Zylinders
44 eine Druckform
46 darstellen, eine Druckfläche sein.
Der Zylinder
44 ist um seine Achse
50 in durch
den Pfeil angedeuteten Rotationsrichtung
52 drehbar und – in dieser
3 nicht näher spezifiziert – drehbar
im Druckwerk
60 gelagert. Das Druckwerk
60 bildet
einen Teil einer Druckmaschine
62. Die Druckmaschine
62 weist
eine hier nicht gezeigte Steuerung auf. Die Einrichtung zur Bebilderung
ist wenigstens in einer Richtung im wesentlichen parallel zur Achse
50 des
rotieren Zylinders
44 bewegbar. Die bevorzugt lineare Bewegung
erfolgt in Translationsrichtung
54. Die Bebilderungslichtstrahlen
48 erzeugen
Bildpunkte
56 im Bildfeld
36 auf einem Teil der
Oberfläche
der Druckform
46. In Zusammenwirkung der Rotation des Zylinders
44 und
der Translation der Einrichtung zur Bebilderung folgen die Bildpunkte
56 helixförmigen Wegen
58 um
die Achse
50 des Zylinders
44 entlang der Oberfläche der
Druckform
46. Die Koordination der zwei Bewegungen wird durch
die Steuerung der Druckmaschine
62 erreicht. Bei einer
einem Interleave-Verfahren entsprechendem Vorschub, beispielsweise
gemäß der
DE 100 31 915 A1 ,
sind die helixförmigen
Wege
58 ineinander verschränkt.
-
In einer vorteilhaften Weiterbildung
des in 3 schematisch
gezeigten Druckwerks 60 sind eine Anzahl b von erfindungsgemäßen Einrichtungen zur
Bebilderung vorgesehen. Den b Einrichtungen sind b im wesentlichen
gleich große
Teilbereiche der Druckform 46 (d. h. mit im wesentlichen
derselben Anzahl von zusetzenden Druckpunkten) zur Bebilderung zugeordnet,
so dass bei zeitlich paralleler Bebilderung eine (1/b)-fache Bebilderungsdauer
resultiert.
-
In einer besonderen Weiterbildung
des Verfahren zur Bebilderung einer Druckform wird mit jeweils einer
Laserdiode aus den zu Gruppen zusammengefassten Laserdioden des
Laserdiodenbarrens bebildert. Wenn ein Bebilderungskanal ausfällt, wird mit
einer anderen Laserdiode aus der Gruppe, zu der die Laserdiode des
ausgefallenen Bebilderungskanals gehört, als Ersatzbebilderungskanal
bebildert. Die Bebilderung kann dann zeitlich verzögert, beschleunigt
oder versetzt erfolgen.
-
Abschließend seien noch ein paar quantitative
Anmerkungen über
eine Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Einrichtung
zur Bebilderung gemacht. Bei der Wahl der Abstände zwischen den Laserdioden/Bebilderungskanälen eines
Laserdiodenbarrens ist einerseits auf das Übersprechen, vor allem der
thermische Übersprechen,
und auf die benötigte
Fläche
für Bondpads
zu achten. Die Breite eines single-mode Laser beträgt typischerweise
etwa 3 bis 5 Mikrometer. Die minimale Größe eines Bondpads beträgt typischerweise
60 bis 100 Mikrometern. Bei Abständen
unter 100 Mikrometern ist thermisches Übersprechen zu kompensieren.
-
Wie bereits erwähnt, ist insbesondere eine Konfiguration
von Laserdioden auf einem erfindungsgemäßen Laserdiodenbarren, in welcher
zwei Laserdioden zu einem Mikroarray oder einer Gruppe zusammengefasst
sind (siehe auch 1),
vorteilhaft. Thermischer Crosstalk kann dann relativ einfach auf der
Grundlage einer Messung der Strahlungsleistung der betreffenden
Laserdiode kompensiert werden: Beispielsweise am rückwärtigen Spiegel
des Laserresonators kann eine Messung des Ist-Wertes vorgenommen
werden, der Ist-Wert kann mit einem Soll-Wert in der Steuerungseinheit 38 verglichen
werden. Da der Ist-Wert von der Umgebung der betreffenden Laserdiode
beeinflusst wird, hängt
er vom Betriebszustand der benachbarten Laserdiode ab. Eine Ansteuerung
erfolgt dann in Funktion einer Regelung und berücksichtigt folglich, ob die
benachbarte Laserdiode an oder aus ist. Der Abstand zwischen zwei Laserdioden
liegt im Bereich zwischen 8 und 22 Mikrometern, vorteilhafterweise
10 oder 20 Mikrometer, bevorzugt symmetrisch zu der durch die nachgeordnete
Mikrolinse verlaufenden optischen Achse, während dis Strahlbreite (1/e2 Abfall) in der Laserdiode etwa 3 Mikrometer
beträgt.
Der Abstand der Gruppen von Laserdioden ist neben dem thermischen Übersprechen
bestimmt durch die Größe der Mikrolinsen für die slow-axis
und die Bondpads. Vorteilhaft ist ein Abstand von etwa 170 Mikrometern
zwischen zwei benachbarten Gruppen von Laserdioden. Für derartige
Abstände
ist thermisches Übersprechen
unerheblich. Die Mikrolinsen des SALA sind derart ausgeführt, dass
auch noch Strahlbündel
mit 10 Mikrometer Versatz von der optischen Achse mit hinreichender Präzision abgebildet
werden können.
Der Abstand zwischen Laserdiodenbarren und SALA (der optische Weg)
beträgt
etwa 600 Mikrometer. Numerische Aperturen betragen etwa 0,5 für die fast-axis
und 0,125 für
die slow-axis Richtung vor der Mikrooptik und circa 0,09 nach der
Mikrooptik.
-
- 10
- Laserdiodenbarren
- 12
- Laserdiode
- 14
- Emissionsbereich
- 16
- Array
von Mikrolinsen
- 18
- Strahlengang
- 20
- Mikrolinse
- 22
- erste
Laserdiode
- 24
- zweite
Laserdiode
- 26
- erster
Strahlengang
- 28
- zweiter
Strahlengang
- 30
- erste
Mikrolinse
- 32
- Kollimierungsoptik
- 34
- Makrooptik
- 36
- Bildfeld
- 38
- Steuerungseinheit
- 40
- Bebilderungskanal
- 42
- Abbildungsoptik
- 44
- Zylinder
- 46
- Druckform
- 48
- Bebilderungslichtstrahl
- 50
- Achse
- 52
- Rotationsrichtung
- 54
- Translationsrichtung
- 56
- Bildpunkt
- 58
- Weg
eines Bildpunkts
- 60
- Druckwerk
- 62
- Druckmaschine