數字印刷設備和方法

2023-04-30 02:01:26 1

專利名稱：數字印刷設備和方法
技術領域：
本發明涉及一種數字印刷設備和方法，尤其涉及一種對諸如平版印刷部件的記錄介質成像的系統。
使用雷射能量源的成像裝置要求將雷射輸出到記錄介質的工作表面。重要的是，當將輻射聚焦到記錄介質時，應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。足夠的焦深對於結構和成像設備的使用是重要的；工作焦深越小，則所需精密的機械調整越高、而因正常使用時的對準偏差引起的性能下降的可能性就越大。產生焦深的各種因素包括雷射器自身的特性、其輸出光束的擴散度、和用於傳輸雷射輸出並對雷射聚焦的光學結構。
理想的雷射器發射「單模」輻射-即光束具有高斯對稱的輻射能量分布。光束能量的主體聚集成單個中央尖峰，並按高斯函數在所有方向平滑地輻射下降。單模輻射不僅提高焦深，還產生具有卷邊圓形等高線輪廓的清晰圖像點。
遺憾的是，不是所有記錄結構都能用單模雷射波長成像。這些雷射器產生的光束具有不均勻的強度。該光束是「多模」的，它具有一些(或許多)強度峰而不是單個高聳的峰。產生在記錄結構上的點具有多個「熱點」而不是單個的、最大成像強度的中央區。
在諸如平版印刷版成像的印刷術應用中，這些不均勻的像點具有很大的缺陷。不整齊像點的累積將使圖像質量下降。另外，由於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。
本發明利用角控擴散器抑制多模輸出的分散作用。角控擴散器一般用於將傳輸光散射到精確控制的環形區。但可發現，特別是在低分散角時，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，成像環境中的實際效果是可接受的；就是說，該輸出將以強的中央區(和「熱點」周圍的小值)產生較均勻的像點。
在第一方面中，本發明包括將多模雷射輻射聚焦到記錄結構上的預選點範圍的設備。該設備包括角控擴散器、引導多模輻射通過該擴散器以便集中該輻射的裝置、和將來自擴散器的集中輻射能量聚集到記錄結構的裝置。該記錄結構可以安裝在轉動鼓上，並用雷射輸出在圓周成像列或「掃描帶」的軸向序列上掃描該記錄結構。
在第二方面中，本發明包括實施本發明並進行成像的方法。
當結合附圖具體說明本發明時，上述的討論更易於理解，附圖中

圖1是本發明聚焦機構的局部剖視圖；圖2表示角控擴散器對多模雷射輸出的作用。
本發明可在其中操作的典型成像環境已在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，雷射輸出可在遠距離產生、並由光纖和聚焦鏡頭裝置引到印刷坯版。另一方面，雷射二極體本身可鄰近印刷部件定位，其輸出經聚焦裝置直接到達印刷部件。
本發明的輸出裝置將雷射輻射(直接從雷射器得到，或從纖維光纜得到)導向成像表面、例如熱成像平版印刷版的燒蝕層。在圖1所示的典型結構中，輸出組件100接收來自纖維光纜110的輻射，並將該輻射輸出到印刷部件115的成像表面，印刷部件115被支承在可轉動鼓或版輥120上。(這個結構可以有很多變型，例如，印刷部件115可構成鼓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部上或支承在平板式結構上。)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，頭套147固定在殼135的後端。頭套147有一個露出鏡頭145的窗口150，窗口150的直徑小於殼135的直徑。
組件100包括一對限定來自纖維光纜110端部的光路的同軸內孔，雷射從同軸內孔發射到鏡頭145。第一個內孔穿過與套管130相對的後壁137內表面連接的管155，使得當螺紋環127與套管130嚙合時、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，藉助擋板160，發射的輻射可偏離中央傳輸光線，因而避免數值孔徑(NA)值大於預定限度的輻射通過。(如US 5,764,274所述，小的NA值可取的是與大的焦深對應)擋板160具有尖銳的錐形邊緣以防止反射。在圖示的實施例中，擋板160的邊緣是錐形企口。本發明的光擴散器165設在管155內緊靠擋板160的位置。
組件100的第二孔由殼135的內壁限定。從管155射出的低NA雷射輻射通過殼135的內部到達鏡頭145，鏡頭145聚焦該輻射並校正偏離中心的發射。擋板160充分限制輻射的發散，以避免輻射從殼135內壁反射，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損失能量，但窗口150直徑的調整可使焦深達到最大值；通過保持具有不同尺寸孔徑的端蓋數量、和使用最適於所用雷射器的孔徑可方便地改變該直徑。
管155的所有表面和殼135的內表面均塗黑(例如，使用Ebnol「C」黑)以避免反射。
擴散器165最好是由「數字光學公司」(Charlotte，NC)提供的角控擴散器。這些光學裝置在所限定的角輸出區內集中入射輻射，限定的角輸出區具有理想的橫截面-該橫截面通常是正方形或圓形，限定的角輸出區的尺寸根據裝置的擴散角隨距離而增加。為了本發明的目的，這個角根據多模雷射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的光學特性匹配，以便將所需尺寸的點施加到印刷部件115。研究發現，對於圖1所示的裝置，3°的光束擴散角和圓形橫截面可提供滿意的特性。
由光學擴散器165實現的校正示於圖2中。對於其輸出通過角控擴散器的單模雷射、未改性多模雷射、多模雷射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表示由這些光束產生的像點(相當於記錄結構對由圖形200所表示分布的響應的平面圖)。應強調的是，圖2隻是示意性說明，並不表示精確的能線圖或圖像點。
由於單模光束具有高斯截面200，所以它能以完好的圓形輪廓產生像點。點210的邊緣均勻性是通過在記錄介質上進行快速、非線性成像轉變而極好地實現的-即在直到入射能量達到閾值水平之前、點210保持不成像，一旦達到該閾值、點210立即完全成像。於是，點210的直徑由等於或大於閾值能量的光束部分所限定；該光束的整個面積(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截面變化(該能線圖一般是非徑向對稱的，即在分散於整個截面的尖峰處上升、而並非同心圓)。於是，多模光束的特定徑向截面200顯示出四個尖峰，使像點成為一組雜亂的斑點，該斑點反射高於成像閾值的能量峰；四個同一直線的像斑點從光束能線圖中顯示的四個峰升起。
多模光束通過角控擴散器將使分散的能量集中到中心徑向區，但是非光滑高斯曲線的光束能線圖在輪廓上仍然粗糙。從本質說，許多強度峰在單個高度上減小，整個強度分布變為中心加權。因此，如果不是完美的圓形，所成的圖像點是很多的；雖然圖像點被一些像斑圍繞(這是由高於成像閾值之上的能量峰造成的)，但只要中心點突出且足夠小，上述情況就不會在圖解透視上產生問題。在典型的應用中，成像點很小以致不能被單獨看到。因此，當眼睛觀看由多模裝置產生的成像點周圍的模糊像斑時，對擴散的圖像點的感覺與單模像點的感覺相似。
因此可以看出，發明人提出了一種使用多模裝置方便高效地進行成像的方案。這裡所用的術語和表達式用作說明書的術語且不受限制，在使用這種術語和表達式時，這些術語和表達式不表示非所示和所述的特徵或特徵部分的等同物，但是各種改型應包含在本發明的權利要求範圍之內。
權利要求
1.一種將多模雷射輻射聚焦成記錄結構上的預選點尺寸的設備，所述設備包括a.角控擴散器；b.將所述多模輻射引導通過所述擴散器以聚集所述輻射的裝置；c.將從所述擴散器發出的聚集的輻射聚焦到所述記錄結構上的裝置。
2.如權利要求1的設備，還包括a.具有內孔的殼，用於接收所述多模雷射輻射，所述擴散器橫跨所述內孔延伸；b.引導雷射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位於所述殼的第二端的鏡頭。
3.如權利要求2的設備，還包括一個位於所述擴散器與所述殼的第二端之間的環形擋板，所述擋板包括具有錐形邊緣的圓形出口。
4.如權利要求3的設備，其中所述邊緣是圓錐形的企口。
5.如權利要求1的設備，其中所述擴散器具有3°的圓形擴散角。
6.一種印刷設備，包括a.用於支承雷射印刷部件的裝置；b.至少一個可產生多模成像輸出的雷射源；c.將所述至少一個雷射源的輸出直接傳輸到所述印刷部件的裝置，所述裝置包括1)角控擴散器；2)將所述的多模輸出引導通過所述擴散器以便聚集該輸出的裝置；3)將從所述擴散器發出的集中輻射聚焦到所述記錄結構上的裝置。
7.一種將多模雷射輻射聚焦成記錄結構上的預選點尺寸的方法，該方法包括步驟a.將所述的多模輸出引導通過所述的角控擴散器以便聚集該輸出；b.將從所述擴散器發出的聚集的輻射聚焦到所述記錄結構上。
8.如權利要求7的方法，還包括步驟在整個記錄結構上掃描所述的輸出，並以圖像圖案觸發雷射器。
9.如權利要求7的方法，其中所述擴散器具有3°的圓形擴散角。
10.平版印刷部件的成像方法，該方法包括步驟a.提供可雷射成像的印刷部件；b.提供至少能產生多模成像輸出的雷射源；c.將所述至少一個雷射源的輸出直接傳輸到所述印刷部件，其步驟是1)將所述輸出引導通過一個角控擴散器以便聚集該輸出；2)將從所述擴散器發出的聚集的輻射聚焦到所述記錄結構上；d.使所述至少一個雷射源與所述印刷部件之間產生相對運動以便對該印刷部件進行掃描；e.在所述的掃描期間，以圖像圖案觸發所述的至少一個雷射源。
全文摘要
利用角控擴散器將多模雷射輻射聚焦成記錄結構上的預先點尺寸。該擴散器聚集該輻射,以消除多模輸出的分散作用。
文檔編號G02B5/02GK1249998SQ99110720
公開日2000年4月12日 申請日期1999年7月28日 優先權日1998年10月6日
發明者J·G·索薩 申請人:壓縮技術公司