DE60119612T2

DE60119612T2 - Mehrstrahlenbelichtungsgerät

Info

Publication number: DE60119612T2
Application number: DE60119612T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Kaisei-machi Ashigarakami-gun Sunagawa
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2000-04-21
Filing date: 2001-04-23
Publication date: 2007-05-03
Anticipated expiration: 2021-04-24
Also published as: EP1147906A3; US6466359B2; JP2001305449A; DE60119612D1; EP1147906A2; US20020012153A1; EP1147906B1; JP4330762B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Mehrstrahl-Belichtungsvorrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine derartige Vorrichtung führt eine Belichtung durch, indem eine Mehrstrahl-Lichtquelle auf Aufzeichnungsmaterialien wie beispielsweise Photorezeptoren, lichtempfindliche Materialien und wärmeempfindliche Materialien abgebildet wird.
Stand der Technik
Die lithographische Druckplattenherstellung unter Verwendung von PS-Platten (vorsensibilisierte Platten) ist in der Druckindustrie allgemein üblich. Um ein Farbbild zu drucken, erfolgt ein Lesen mit einem Scanner für drei separierte Farben R (Rot), G (Grün) und B (Blau), die Bildsignale für diese drei Farben werden in farbseparierte Halbtonsignale für vier Farben C (Cyan), M (Magenta), Y (Gelb) und Bk (Schwarz) umgewandelt, es werden lichtempfindliche Materialien, die als „Lith-Filme" bezeichnet werden, für die einzelnen Farben mit Hilfe von Lichtstrahlen belichtet, die auf der Grundlage der erhaltenen farbseparierten Halbtonsignale moduliert sind, um Lith-Platten für die einzelnen Farben zu erstellen, und es werden Halbtonbilder für die einzelnen Farben durch Belichten der PS-Platten mit Hilfe der erstellten Lith-Platten erzeugt. Im Ergebnis erhält man lithographische Druckplatten für die vier Farben C, M, Y und Bk.
In den vergangenen Jahren ziehen die Direkt-Druckplattenherstellung und das CTP-Verfahren (Computer-Druckplatten-Verfahren) zunehmende Aufmerksamkeit auf sich, da sie beitragen zur Vereinfachung des Druckplattenherstellungsprozesses und zur Verkürzung der Herstellungszeit. Diese Methoden erübrigen die Lith-Filme, die Druckplatten werden durch direktes Zeichnen von Bildern auf PS-Platten mit Lichtstrahlen, beispielsweise Laserstrahlen, unter Verwendung der farbseparierten Halbtonsignale für die vier Farben C, M, Y und Bk hergestellt, die mit Hilfe des Scannersystems aufgenommen wurden.
Um Druckbilder mit stärkerem Kontrast und besserer Qualität zu erstellen, muß die Aufzeichnungsdichte bis zu 2.400-2.540 dpi erhöht werden, so daß der Fleckdurchmesser der Lichtstrahlen, die die Halbtonpunkte erzeugen, sich auf etwa 10,0 bis 10,6 μm verringert. Während es notwendig ist, feinere Lichtflecken durch Erhöhen der Dichte der gedruckten Bilder zu bilden, ist eine weitere Reduzierung der Druckplattenherstellungszeit erforderlich, und PS-Platten mit einer Größe von bis zu 1.100 mm × 950 mm werden vorzugsweise in möglichst kürzester Zeit von beispielsweise einigen Minuten belichtet. Dieses Erfordernis, eine hochdichte Belichtung großer Flächen zu erreichen, besteht nicht nur auf dem Gebiet des Druckens, sondern auch auf zahlreichen Bildaufzeichnungs-Anwendungsgebieten.
Im Fall der oben angesprochenen groß bemessenen PS-Druckplatten macht es eine hochdichte Belichtung mit einem einzelnen Lichtstrahl erforderlich, daß die Trommel (die Außentrommel), die mit der PS-Platte bestückt ist, für die Hauptabtastung mit einer Drehzahl von 10.000 U/min oder mehr drehen sollte. Aus baulichen und steuerlichen Gesichtspunkten jedoch ist diese Anforderung nahezu unmöglich mit geringen Kosten zu erfüllen.
Da die hochdichte Belichtung mit einem einzelnen Lichtstrahl nicht in kürzerer Zeit erreicht werden kann, wurde vorgeschlagen, die Belichtungszeit dadurch zu verkürzen, daß mehrere Linien mit mehreren Lichtstrahlen gezogen werden. Eine nach diesem Prinzip arbeitende Vorrichtung wird als Mehrstrahl-Belichtungsvorrichtung bezeichnet, Beispiele für den einschlägigen Stand der Technik finden sich in dem US-Patent Nr. 5 517 359, der japanischen Patentanmeldung (JPA) Nr. 1864901994 und der internationalen Veröffentlichung (WO) Nr. 97/27065.
Die US-PS 5 517 359 offenbart eine Vorrichtung zum Abbilden des Lichts einer Laserdiode über ein lineares Mehrkanal-Lichtfilter. Das Licht von 19 Emittern für eine Hochleistungs-BALD (broad area laser diode; großflächige Laserdiode) wird auf das lineare Lichtventil mit Hilfe eines Linsenarrays abgebildet, in welchem der Mittenabstand zwischen einzelnen Linsen etwa so groß ist wie der Mittenabstand der Emitter. Die Abbilder der einzelnen Emitter werden überlagert, und das kleine lineare Lichtventil wird mit einem Hochleistungs-LD-Array (einem Laserdiodenarray mit einer Leistung von 20 W insgesamt) beleuchtet, so daß das gewünschte Bild auf einem wärmeempfindlichen oder lichtempfindlichen Material erzeugt wird, um eine wirksame CTP zu erhalten.
Weil das kleine lineare Lichtventilarray mit dem eine Leistung von 20 W aufweisenden Hochleistungs-LD-Array bestrahlt wird, erfordert die Vorrichtung eine Feineinstellung der relativen Lagen der beiden Arrays. Dies führt zu zwei Problemen: erstens, wenn die LD-Lichtquelle ausfällt, muß sie durch ein neues LD-Array ersetzt werden, allerdings sind die notwendigen Justierarbeiten zu kompliziert, um vom Anwender ausgeführt werden zu können, und die Vorrichtung muß deshalb zum Hersteller oder zu einem geeigneten Servicezentrum gebracht werden, wo eine zeitaufwendige Reparatur mit dem Austausch teurer Teile stattfindet. Zweitens, um die Zuverlässigkeit des Geräts zu steigern, muß die Betriebslebensdauer des Hochleistungs-LD-Arrays gestreckt werden, dies erfordert aber eine Wasserkühlung des LD-Arrays, wodurch die Struktur der Vorrichtung komplex wird und ihre Kosten zunehmen.
Die Mehrstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung nach der japanischen Patentanmeldung (JPA) Nr. 186490/1994 enthält eine Mehrzahl von Lichtquellenbereichen, die jeweils aus eine diskreten LD und einer Kollimatoreinheit bestehen, und die in einem spezifizierten Muster angeordnet sind, um eine perforierte Platte zu beleuchten, die mehrere Öffnungen in einem Muster enthält, welches entweder identisch oder ähnlich dem Anordnungsmuster der Lichtquellenbereiche ist. Durch die Öffnungen hindurchtretende Lichtstrahlen werden auf eine Abbildungsoptik (Verkleinerungsoptik) gelenkt, so daß sie auf ein lichtempfindliches Material (eine Aufzeichnungsfläche) abgebildet werden. Mit dieser Aufzeichnungsvorrichtung brauchen die einzelnen Lichtquellenbereiche nicht in dem spezifizierten Anordnungsmuster mit hoher Genauigkeit positioniert zu werden, und es besteht nicht das Erfordernis, die langwierige Einstellarbeit auszuführen, sondern man kann bei einfacher Justierung qualitativ hochstehende Bilder erhalten.
Wird diese Vorrichtung für eine Hochgeschwindigkeitsaufzeichnung groß bemessener PS-Druckplatten verwendet, so müssen zig Lichtquellenbereiche verwendet werden, und um diese in einem spezifischen Muster anzuordnen, muß eine Lichtquelleneinheit beträchtlicher Baugröße verwendet werden.
Die Vorrichtung nach der JPA Nr. 186490/1994 erfordert nicht die präzise Positionierung wie in dem Fall, daß keine perforierte Platte verwendet wird. Andererseits aber müssen die in der perforierten Platte befindlichen Öffnungen ausgerichtet werden mit den Austrittszentren der Lichtstrahlen der betreffenden LDs, so daß ein Austausch von ausgefallenen LDs eine beträchtlich hohe Positionsgenauigkeit erfordert, dementsprechend eine komplizierte Prozedur. Zweitens, wegen der Verwendung zahlreicher teurer Hochleistungs-LDs, nehmen die Kosten für die Lichtquelleneinheit zu, die Gesamtsystemzuverlässigkeit der Vorrichtung nimmt ab. Drittens, die Lichtstrahlen von sämtlichen Lichtquellenbereichen in der baulich großen Lichtquelleneinheit müssen von Linsen, einem Parabolspiegel und anderen optischen Bauteilen hoher Präzision und beträchtlicher Baugröße aufgenommen werden, hinzu kommt eine komplizierte Verkleinerungsoptik (Abbildungsoptik), um diese Lichtstrahlen auf eine ausreichend geringe Größe auf der Aufzeichnungsfläche des lichtempfindlichen Materials zu bringen. Dies trägt bei zu einer Kostensteigerung der Vorrichtung.
Die internationale Veröffentlichung (WO) 97/27065 zeigt eine Abbildungsvorrichtung zum Belichten von Druckplattenherstellungsmaterialien und eine davon Gebrauch machende Druckplattenherstellungsvorrichtung. In dieser Vorrichtung sind mehrere an Lichtleitfasern gekoppelte LDs von 0,5-1,0 W angeordnet, und ein Muster von aus den Fasern austretenden Lichtstrahlen gelangt durch eine telezentrische Optik, so daß sie abgebildet werden (mit kleinerem Maßstab aufbelichtet werden) auf einem Druckplattenmaterial (einem wärmeempfindlichen Material oder einem Wärmeablationsmaterial), welches an einer Außentrommel fixiert ist, so daß Lage und Größe des Belichtungsflecks eine spezifische Genauigkeit aufweisen, ungeachtet von Änderungen des Abstands zwischen der Austrittsstirnfläche jeder Faser und der Aufzeichnungsoberfläche des Druckplattenmaterials.
Wird diese Vorrichtung dazu benutzt, Druckplattenmaterialien mit der oben angegebenen hohen Baugröße über eine Dauer in der Größenordnung von mehreren Minuten zu belichten, so müssen bis zu zig LDs verwendet werden, so daß die Kosten der Vorrichtung zunehmen und die Gesamt-Systemzuverlässigkeit abnimmt. Reduziert man die Anzahl der LDs auf beispielsweise 24, so verlängert sich die Belichtungszeit, die Produktivität nimmt ab.
Übliche Laserdrucker verwenden einen Polygonspiegel, der einen einzelnen Laserstrahl für die Hauptabtastung in einer Richtung parallel zur Drehachse einer Photorezeptortrommel ablenkt, und sie bilden eine wesentlich kleinere Größe und geringere Dichte als Vorrichtung zur Druckplattenherstellung. Die japanische Gebrauchsmusteranmeldung (JMA) Nr. 137916/1986 zeigt einen Laserdrucker, der von einem akustooptischen Lichtablenker (AOD; akusto-optic light deflektor) Gebrauch macht, um einen Laserstrahl in einer Hilfs- oder Nebenabtastrichtung (in welcher sich die Photorezeptortrommel dreht) ablenkt, so daß eine Mehrzahl von Zeilen (ein Raster) gleichzeitig bei einem Hauptabtastzyklus aufgezeichnet wird. Um die Erscheinung von Treppeneffekten zu verringern, die häufig bei Bilderzeugungsvorrichtungen für Bilder geringer Dichte auftreten, zeigt das japanische Patent Nr. 2783328 eine Bilderzeugungsvorrichtung, die auf dem gleichen Prinzip der Ablenkung und der Hauptabtastung wie der oben beschriebenen Laserdrucker beruht, und der von einem AOD oder einem elektrooptischen Lichtablenker (EOD) Gebrauch macht, um eine Ablenkung in einem Zick-Zack-Weg zu beschreiben, so daß ungeradzahlige und geradzahlige Zeilen um ein halbes Pixel versetzt sind und dadurch sichergestellt wird, daß schräge Linien in den Zeichen und dergleichen glatt aussehen.
Der oben beschriebene Laserdrucker und die Bilderzeugungsvorrichtung, die von einem Polygonspiegel Gebrauch machen, um einen Laserstrahl für die Hauptabtastung abzulen ken, haben ein gemeinsames Problem, welches darin besteht, daß, wenn mehrere Laserstrahlen verwendet werden, die Größe des Polygonspiegels zunimmt und die Steuerung des Polygonspiegels zum konstanten Umlaufen schwierig zu erreichen wird, oder daß dann, wenn mehr als ein Polygonspiegel verwendet wird, um mehrere Laserstrahlen abzulenken, es Schwierigkeiten bei der Steuerung der Polygonspiegel gibt. In jedem Fall sind der Polygonspiegel oder sind die Polygonspiegel teuer und lassen sich nicht einsetzen für die hochdichte Belichtung von Druckplattenherstellungsmaterialien großer Abmessungen.
Die Bilderzeugungsvorrichtung nach dem japanischen Patent Nr. 2783328 hat ein weiteres Problem insofern, als man die Pixeldichte nicht adäquat steigern kann.
Wenn ein einzelner Lichtstrahl von der Vorrichtung nach der japanischen Gebrauchsmusteranmeldung (JMA) Nr. 137916/1986 und dem japanischen Patent Nr. 2783328 verwendet wird, so ist das Verfahren zum Aufzeichnen von zwei oder mehr Zeilen gleichzeitig in einem Ablenkzyklus für die Hauptabtastung unter Verwendung eines AOD, eines AOM oder dergleichen nicht anwendbar, um eine hochdichte Belichtung von Druckplattenmaterialien großer Abmessungen zu erreichen.
Noch einmal zurückkehrend zu der Mehrstrahl-Belichtungsvorrichtung nach der US-PS 5 517 359, der JPA Nr. 186490/1994 und der WO 97/27065, so muß, wenn man die Dauer der hochdichten Belichtung von Druckplattenmaterialien großer Abmessungen mit einer geringen Anzahl von mehreren Strahlen verkürzen will, die Hauptabtastgeschwindigkeit steigern, indem man die Drehzahl der externen Trommel auf beispielsweise 2.000 U/min oder darüber heraufsetzt. Allerdings ist die für die Drehung mit hoher Drehzahl geeignete Trommel nicht nur äußerst teuer, sondern es besteht auch die Gefahr, daß die an der Trommel befestigte Druckplatte weggeschleudert wird. Eine Trommel für geringere Drehzahl ist vorteilhaft im Hinblick auf die Kosten und die Sicherheit, andererseits wird die Belichtungszeit verlängert.
Wenn die Anzahl von Mehrfachstrahlen, von denen die Mehrstrahl-Belichtungsvorrichtung Gebrauch macht, um ein ausreichendes Maß erhöht wird, um da durch die angestrebte hochdichte Belichtung von Druckplattenmaterialien großer Abmessungen zu erreichen, so löst man damit die Probleme der hohen Trommelkosten und der langen Belichtungszeit, andererseits aber nimmt die Anzahl von LDs oder anderer Lichtquellen für die Erzeugung von Lichtstrahlen ebenso zu wie die dazugehörigen Bauteile, so daß schließlich die Gesamtkosten der Vorrichtung steigen.
Die Erhöhung der Anzahl von Lichtquellen wie beispielsweise von LDs, führt zu dem Problem einer höheren Ausfallrate. Angenommen, es werden gleichzeitig zehn LDs eingeschaltet, so kommt es 10.000 Stunden später zu dem ersten Ausfall. Werden hundert LDs gleichzeitig eingeschaltet, so kommt der erste Ausfall 1.000 Stunden später. Dies bedeutet, daß die Abschaltzeitspanne der Vorrichtung und damit die Wartungskosten zunehmen. Im Ergebnis nimmt die Zuverlässigkeit des Geräts ab.
Gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 zeigt die US-A-5 515 097 eine Mehrstrahl-Belichtungsvorrichtung, in der ein Strahlschieber vorgesehen ist, um jeden von mehreren Strahlen um einen gewissen Betrag zu verschieben und so die Auflösung zu verdoppeln.
Die US-A-5 896 162 zeigt eine Mehrstrahl-Belichtungsvorrichtung mit einer Reihe von LEDs und mehreren Lichtverschlüssen zwischen den LEDs und einem Aufzeichnungsträger. Das von den LEDs emittierte Licht kann durch die Lichtverschlüsse gelangen oder kann von diesen gesperrt werden.
Die US-A-5 170 180 zeigt eine Mehrstrahl-Belichtungsvorrichtung mit einer Mehrzahl von lichtemittierenden Elementen, die ein gemeinsames optisches System dazu benutzen, sämtliche Lichtstrahlen auf vorbestimmte Flecken eines Aufzeichnungsträgers zu lenken.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Mehrstrahl-Belichtungsvorrichtung zu schaffen, die sich für eine hochdichte Aufzeichnung auf Aufzeichnungsmaterialien großer Abmessungen durch eine Mehrstrahlbelichtung eignet, und die in der Lage ist, innerhalb kurzer Zeit (1 bis 3 Minuten) eine Belichtung ohne nennenswerte Zunahme der Anzahl von Lichtstrahlen aus Lichtquellen wie beispielsweise Halbleiterlasern vorzunehmen, und ohne daß dabei die Hauptabtastgeschwindigkeit gesteigert wird, beispielsweise die Drehzahl einer externen Trommel. Dabei soll die Vorrichtung die Vorteile von Sicherheit, einer geringen Teilezahl, geringen Kosten, geringer Ausfallrate der Lichtquellen wie beispielsweise Halbleiterlasern, hohe Zuverlässigkeit des Belichtungssystems, geringe Stillstandzeit und geringe Wartungskosten aufweisen.
Erreicht werden kann dieses Ziel der Erfindung durch eine Mehrstrahl-Belichtungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Vorzugsweise ist die Hauptabtasteinheit eine rotierende Außentrommel, auf deren Umfangsfläche ein Aufzeichnungsmaterial aufgebracht ist.
Vorzugsweise ist die Lichtquelle eine Mehrstrahl-Emissionseinheit in Array-Form.
Vorzugsweise ist die Lichtquelle ein Lichtleitfaser-Array, welches die Mehrfachstrahlen emittiert.
Vorzugsweise ist die Lichtquelle ein Array aus diskreten Halbleiterlasern, die individuelle Strahlen emittieren.
Vorzugsweise ist die Lichtquelle ein monolithisches Halbleiterlaserarray, welches die Mehrfachstrahlen emittiert.
Vorzugsweise umfaßt die Vorrichtung eine Kollimatorlinse, die sich zwischen der Lichtquelle und der Ablenkeinheit befindet, wobei außerdem zwischen der Ablenkeinheit und dem Aufzeichnungsträger ein Abbildungsobjektiv vorgesehen ist.
Weiterhin ist bevorzugt, wenn die Mehrstrahl-Belichtungsvorrichtung eine Reduzieroptik zwischen der Ablenkeinheit und der Kollimatorlinse aufweist.
Vorzugsweise besitzt die Ablenkeinheit ein akustooptisches Bauelement.
Vorzugsweise ist das akustooptische Bauelement ein akustooptischer Ablenker.
Vorzugsweise ist das akustooptische Bauelement ein akustooptischer Modulator.
Vorzugsweise werden Beugungslicht erster Ordnung und Beugungslicht nullter Ordnung, die von dem akustooptischen Modulator ausgegeben werden, so eingestellt, daß sie gleiche Intensität besitzen.
Vorzugsweise werden die Mehrfachstrahlen von dem akustooptischen Bauelement in einer Richtung rechtwinklig zu einer Anordnungsrichtung der Mehrfachstrahlen abgelenkt.
Vorzugsweise wird eine Richtung der Ultraschallausbreitung von dem akustooptischen Bauelement so eingestellt, daß sie rechtwinklig zu einer Richtung verläuft, in welcher die Mehrfachstrahlen verlaufen.
Vorzugsweise besitzt die Ablenkeinheit ein optisches Bauelement mit elektrooptischem Effekt.
Vorzugsweise werden die Mehrfachstrahlen von dem optischen Bauelement mit elektrooptischem Effekt in einer Richtung parallel zur einer Anordnungsrichtung der Mehrfachstrahlen abgelenkt.
Vorzugsweise werden die Mehrfachstrahlen von dem optischen Bauelement mit elektrooptischem Effekt in einer Richtung rechtwinklig zu der Richtung abgelenkt, in der die Mehrfachstrahlen angeordnet sind.
Vorzugsweise enthält die Ablenkeinheit: einen polarisierten Strahlenteiler zum Trennen der Mehrfachstrahlen in zwei Komponenten abhängig von einer Polarisationsrichtung; einen ersten Polarisationsdreher, mit dem die Polarisationsrichtung der von dem polari sierten Strahlenteiler separierten Komponente derart gedreht wird, daß die Richtung parallel ist zu der Polarisationsrichtung derjenigen Komponente, die durch den polarisierten Strahlenteiler hindurchgegangen ist; wobei eine erste und eine zweite Einheit des optischen Bauelements mit elektrooptischem Effekt, die jeweils eine Komponente, die durch den polarisierten Strahlenteiler hindurchgegangen ist, und eine Komponenten, die in der Polarisationsrichtung von dem ersten Polarisationsdreher gedreht wurde, ablenken; einen zweiten Polarisationsdreher zum Drehen der Polarisationsrichtung einer Komponente, die von der ersten Einheit des optischen Bauelements mit elektrooptischem Effekt abgelenkt wurde; und ein Wellenkoppelbauelement, mit welchem eine Komponente der Mehrfachstrahlen, deren Polarisationsrichtung von dem zweiten Polarisationsdreher gedreht wurde, kombiniert wird mit einer Komponente, die von der zweiten Einheit des optischen Bauelements mit elektrooptischem Effekt abgelenkt wurde.
Vorzugsweise ist die Mehrfachstrahl-Emissionseinheit in Arrayform in mehr als einer Reihe angeordnet, wobei die Pixel, die zwischen den von einer einzelnen Reihe der Mehrfachstrahl-Emissionseinheit emittierten Mehrfachstrahlen nicht-aufgezeichnet bleiben, uneingeschränkt von den Mehrfachstrahlen aufgezeichnet werden, die von sämtlichen anderen Reihen der Mehrfachstrahl-Emissionseinheit emittiert werden.
Vorzugsweise werden die Pixel, die zwischen den von der Mehrfachstrahl-Emissionseinheit in Arrayform emittierten Mehrfachstrahlen nicht-aufgezeichnet bleiben, durch Zwischenzeilenbelichtung durchgängig aufgezeichnet.
Vorzugsweise ist das Aufzeichnungsmaterial in Photorezeptor, ein lichtempfindliches Material oder ein wärmeempfindliches Material.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine vereinfachte perspektivische Ansicht, die schematisch eine Mehrstrahl-Belichtungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
2A ist eine vereinfachte Frontansicht eines ersten Beispiels der Abbildungseinheit in der Mehrstrahl-Belichtungsvorrichtung nach 1 bei Betrachtung in einer Richtung rechtwinklig zu der Anordnungsrichtung optischer Fasern in einem Faserarray;
2B ist eine vereinfachte Bodenansicht der Abbildungseinheit bei Betrachtung in Array-Richtung des Faserarrays;
3 ist eine Darstellung, welche zeigt, wie Mehrfachstrahlen von dem Faserarray in der in 2 gezeigten Abbildungseinheit einer zwei Pixel umfassenden Feinablenkung auf der Bildebene unterzogen werden können;
4A ist eine vereinfachte Frontansicht eines zweiten Beispiels der Abbildungseinheit in der Mehrstrahl-Belichtungsvorrichtung nach 1 bei Betrachtung in einer Richtung rechtwinklig zur Array-Richtung des Faserarrays;
4B ist eine vereinfachte Bodenansicht der Abbildungseinheit bei Betrachtung in Array-Richtung des Faserarrays;
5 ist eine Darstellung, die zeigt, wie Mehrfachstrahlen von dem Faserarray in der in 4 gezeigten Abbildungseinheit einer drei Pixel umfassenden Feinablenkung in der Bildebene unterzogen werden können;
6 ist eine vereinfachte Bodenansicht eines dritten Beispiels der Abbildungseinheit in der Mehrstrahl-Belichtungsvorrichtung nach 1 bei Betrachtung in einer Richtung rechtwinklig zur Array-Richtung des Faserarrays;
7A, 7B und 7C sind Darstellungen, die zeigen, wie Lichtstrahlen von akustooptischen Modulatoren in der in 6 gezeigten Abbildungseinheit abgelenkt werden;
8A ist eine vereinfachte Frontansicht eines vierten Beispiels der Abbildungseinheit in der Mehrstrahl-Belichtungsvorrichtung nach 1 bei Betrachtung in der Richtung, in der LDs in einem LD-Array angeordnet sind;
8B ist eine vereinfachte Bodenansicht der Abbildungseinheit;
9 ist eine Darstellung, die zeigt, wie Mehrfachstrahlen einer zwei Pixel umfassenden Feinablenkung in der Bildebene mit Hilfe des LD-Arrays in der in 8 gezeigten Abbildungseinheit unterzogen werden können;
10A ist eine vereinfachte Frontansicht eines fünften Beispiels der Abbildungseinheit der Mehrstrahl-Belichtungsvorrichtung nach 1 bei Betrachtung in einer Richtung rechtwinklig zu der Richtung, in der die optischen Fasern in dem LD-Array angeordnet sind;
10B ist eine vereinfachte Bodenansicht der Abbildungseinheit bei Betrachtung in Array-Richtung des LD-Arrays;
11 ist eine vereinfachte Frontansicht eines sechsten Beispiels der Abbildungseinheit der Mehrstrahl-Belichtungsvorrichtung nach 1 bei Betrachtung in einer Richtung rechtwinklig zur Array-Richtung des LD-Arrays;
12A ist eine vereinfachte Frontansicht eines siebten Beispiels der Abbildungseinheit in der in 1 gezeigten Mehrstrahl-Belichtungsvorrichtung bei Betrachtung in einer Richtung rechtwinklig zu der Richtung, in der optische Fasern in einem Faserarray angeordnet sind;
12B ist eine vereinfachte Bodenansicht der Abbildungseinheit bei Betrachtung in Array-Richtung des Faserarrays;
13 ist eine Darstellung, die zeigt, wie das zweidimensionale Faserarray in der in 1 gezeigten Mehrstrahl-Belichtungsvorrichtung auf der Bildebene orientiert ist, und wie Mehrfachstrahlen aus dem Faserarray einer zwei Pixel umfassenden Feinablenkung in der Bildebene unterzogen werden können; und
14 ist eine Darstellung, die zeigt, wie das Faserarray in der in 1 gezeigten Mehrstrahl-Belichtungsvorrichtung in der Bildebene orientiert ist, und wie Mehrfachstrahlen aus dem Faserarray einer verschachtelten, zwei Pixel umfassenden Feinablenkung in der Bildebene unterzogen werden können.
BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Die Mehrstrahl-Belichtungsvorrichtung gemäß der Erfindung wird im folgenden detailliert unter Bezugnahme auf die bevorzugten, in den begleitenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen beschrieben.
1 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm, welches schematisch eine Mehrstrahl-Belichtungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt. Die Mehrstrahl-Belichtungsvorrichtung, die in 1 allgemein mit 10 bezeichnet ist, wird im folgenden einfach als Belichtungsvorrichtung bezeichnet, sie enthält einen Lichtquellenteil 12 zum Emittieren einer spezifizierten Anzahl von in Hilfs- oder Nebenabtastrichtung mit Abstand angeordneten Lichtstrahlen, einen Hauptabtastteil 14 zum Durchführen einer Hauptabtastung eines Aufzeichnungsmaterials A, wobei dieses mit einer spezifizierten Anzahl von Mehrfachstrahlen belichtet wird, einer Abbildungsoptik 16, mit der die spezifizierte Anzahl von seitens des Lichtquellenteils 12 emittierten Mehrfachstrahlen auf das Aufzeichnungsmaterial A in dem Hauptabtastteil 14 abgebildet wird, und einen Feinablenkteil 18 zum Ablenken der spezifizierten Anzahl von Mehrfachstrahlen in kollektiver Weise auf Hauptabtastlinien mit Hilfe einer spezifizierten Anzahl von Ablenkungen in der Weise, daß der Abstand zwischen benachbarten Strahlen der spezifizierten Anzahl von Mehrfachstrahlen belichtet wird.
Wie in 1 gezeigt ist, enthält der Lichtquellenteil 12 eine spezifizierte Anzahl (i) von Halbleiterlaser-/Faserkopplungseinheiten 20a, 20b, ..., 20i, die Halbleiterlaser wie beispielsweise LDs (Laserdioden, nicht dargestellt) enthalten, welche eine spezifizierte Anzahl (i) von Mehrfachstrahlen emittieren (diese Kopplungseinheiten werden im folgenden einfach als LD/Faserkopplungseinheiten bezeichnet), wobei spezifizierte Längenabschnitte der optischen Fasern (im folgenden einfach als Fasern bezeichnet) 22a, 22b, ..., 22i mit ihren Eintrittsstirnflächen an die zugehörigen LDs in den LD/Faserkopplungseinheiten 20 (20a-20i) gekoppelt sind, wobei an den LD-Faserkopplungseinheiten 20a-20i eine Wärmesenke 24 an Ort und Stelle fixiert ist, um die Kopplungseinheiten auf bestimmten Temperaturen zu halten. Der Lichtquellenteil 12 enthält weiterhin ein Verbinderarray 28, welches die Fasern 22a-22i in Array-Form auf einer Trägerplatte 27 in ihrer jeweiligen Längsmitte fixiert, und ein Faserarray 30, in welchem die Austrittsstirnflächen der Fasern 22a-22i auf einer Trägerplatte 29 in Nebenabtastrichtung derart beabstandet angeordnet sind, daß die spezifizierte Anzahl von Mehrfachstrahlen, die von den Austrittsstirnflächen der Fasern 22a-22i emittiert werden, auf dem Aufzeichnungsmaterial A in Richtung der Nebenabtastung beabstandet sind.
Die LD/Faserkopplungseinheiten 20 koppeln die Halbleiterlaser (im folgenden einfach als LDs bezeichnet) mit den Fasern 22 (22a-22i) und bestehen jeweils aus einer LD, einer (nicht gezeigten) Linse, mit der der von der LD emittierte Laserstrahl auf den Kern der Eintrittsstirnfläche der zugehörigen Faser 22 abgebildet wird, und dem Kopplungsteil der Faser 22.
Erfindungsgemäß muß der Abstand zwischen benachbarten Strahlen der spezifizierten Anzahl von Mehrfachstrahlen auf dem Aufzeichnungsmaterial A im Hauptabtastteil 14 ein Integral der (spezifizierten Anzahl von Feinablenkungen durch den Feinablenkungsteil 18 plus 1), multipliziert mit dem Pixel-Mittenabstand (ihrem Abstand) in Nebenabtastrichtung sein.
Der Lichtquellenteil 12 in 1 ist vom Typ „Lichtleitfaserarray in Verbindung mit LDs", allerdings handelt es sich hierbei nicht um den einzigen Typ von Lichtquellen, die im Rahmen der Erfindung verwendet werden können, man kann jede Strahlen emittierende Lichtquelle verwenden, solange diese Mehrfachstrahlen emittiert. Jede bekannte Lichtquelle in Array-Form ist möglich, beispielsweise Lichtleitfaserarrays wie ein Mehrfachmoden-Lichtleitfaserarray und ein Einzelmoden-Lichtleitfaserarray, monolithische LD-Array und andere LD-Arrays.
Die in der LD/Faserkopplungseinheit 20 verwendeten LDs sind nicht in spezieller Weise beschränkt, möglich sind sämtliche bekannten LDs, beispielsweise Einzelmoden-LDs, Mehrfachmoden-LDs und Breitbereichs-LDs. Diese LDs besitzen selbst Kollimatorlinsen oder Aperturen.
Die Lichtleitfasern 22 sind ebenfalls in keiner Weise beschränkt. Solange sie eine adäquate Lichtführung gestatten, werden die Lichtleitfasern 22 möglichst dünn ausgebildet, so daß sie in dem Faserarray 30 dicht gepackt werden können. Selbst wenn die Lichtleitfasern 12 dünn sind, sollte der Kerndurchmesser den höchstmöglichen Prozentsatz des Gesamtdurchmessers der Faser ausmachen. Die Wärmesenke 24, auf der die LD/Faserkopplungseinheiten 20 ruhen, ist ebenfalls in keiner speziellen Weise beschränkt, sie kann aus einer Metallplatte, zum Beispiel einer Aluminiumplatte, oder aus einem Peltier-Kühlelement bestehen. Außerdem sind die Trägerplatte 27 in dem Verbinderarray 28 und die Trägerplatte 29 in dem Faserarray 30 nicht in spezieller Weise beschränkt, möglich sind verschiedene bekannte Trägerplatten.
Der Hauptabtastteil 14 dient zum Durchführen einer Belichtung vom sogenannten „Außentrommel"-Typ, und er enthält eine Trommel 32, die an ihrer Außenumfangsfläche mit dem Aufzeichnungsmaterial A, zum Beispiel einer PS-Druckplatte, bestückt ist, und die in Hauptabtastrichtung dreht, eine Antriebsquelle (nicht dargestellt) zum drehenden Antreiben der Trommel 32, und einen Nebenabtastmechanismus 36, mit dem eine Abbildungseinheit 34, die mindestens eine Abbildungsoptik 16 enthält, und die Trommel 32 relativ zueinander in Richtung der Nebenabtastung, die die Hauptabtastrichtung rechtwinklig schneidet, bewegt.
Um die Abbildungseinheit 34 in Nebenabtastrichtung gegenüber der Trommel 32 zu bewegen, ist gemäß 1 die Abbildungseinheit 34 vorzugsweise eine integrale Anordnung aus mindestens dem Faserarray 30 in dem Lichtquellenteil 12, der Abbildungsoptik 16 und dem Feinablenkteil 18, die auf einem gemeinsamen Bewegungstisch 33 fixiert sind. In diesem Fall enthält der Hilfsabtastmechanismus 36: den beweglichen Tisch 33, der einen geradlinigen Vorsprung 33a und einen Hohlgewindeabschnitt 33b aufweist, der sich in Pfeilrichtung c (der Nebenabtastrichtung) parallel zur Drehachse der Trommel 32 erstreckt und die Abbildungseinheit 34 als integrale Anordnung fixiert; eine Kugelumlaufspindel (Antriebsspindel) 35, die mit dem Hohlgewindeteil 33b des beweglichen Tisches 33 kämmt, und einen Tisch 37 mit einer Nut 37a, die sich in Nebenabtastrichtung gemäß Pfeil C erstreckt, um den geradlinigen Vorsprung 33a an dem beweglichen Tisch 33 anzupassen und den beweglichen Tisch 33 derart zu lagern, daß er bei Drehung der Kugelumlaufspindel 35 eine Bewegung ausführen kann. Der geradlinige Vorsprung 33a des beweglichen Tischs 33 und die Nut 37a in dem Tisch 37, die zu dem Vorsprung paßt, sind nicht auf die dargestellte dreieckige Form beschränkt, es sind auch andere Formen möglich. Die Bewegungseinheit ist außerdem nicht auf den beweglichen Tisch (die Wandermutter) 33 beschränkt, der den Hohlgewindeteil 33b enthält, welcher mit der Kugelumlaufspindel 35 kämmt, es kann jeder andere Typ vorgesehen werden, der eine translatorische Bewegung des beweglichen Tischs erreicht.
Überflüssig zu sagen, daß die Abbildungseinheit 34 in Nebenabtastrichtung gegenüber der Trommel 32 integral mit sämtlichen Bestandteilen des Lichtquellenteils 12 bewegt wird, einschließlich die LD/Faserkopplungseinheiten 20, die Fasern 22, die Wärmesenke 24 und das Verbinderarray 28, fixiert an einem einzigen Trägertisch und als Bewegungseinheit bewegt, beispielsweise durch Bewegen des einzelnen Trägertisches.
Wenn hingegen die Trommel relativ zu der Abbildungseinheit 34 in Hilfsabtastrichtung bewegt werden soll, so werden die beiden Komponenten vorzugsweise als Bewegungseinheit dadurch bewegt, daß entweder die Antriebsquelle für die Trommel 32 auf dem (nicht gezeigten) Tisch gelagert wird, welcher die Trommel 32 drehbar lagert, oder aber der Trägertisch und die Antriebsquelle auf einem getrennten Tisch fixiert sind.
Das Aufzeichnungsmaterial A, welches in dem Hauptabtastteil 14 verwendet wird, ist auf keinen besonderen Typ beschränkt, es sind verschiedene bekannte Aufzeichnungsmaterialien, zum Beispiel PS-Druckplatten, einsetzbar, auf die das gewünschte Bild entweder als latentes oder als sichtbares Bild mit Hilfe der Lichtstrahlen in einem Photonenmodus oder einem Erwärmungsmodus aufgezeichnet werden kann. Beispiele beinhalten Druckplattenherstellungsmaterialien wie beispielsweise lichtempfindliche Materialien, die bei Belichtung mit einem Laser mäßiger Leistung in einem Photonenmodus bei anschließender optischer Entwicklung eine photochemische Reaktion im belichteten Bereich unter Aushärtung des Polymers ausführt oder anderweitig tinten- oder wasseraufnahmefähig wird, ferner licht- und wärmeempfindliche Materialien, wärmeempfindliche Materialien und Wärmeablationsmaterialien, die bei Exposition mit Wärmeenergie durch einen Laser vergleichsweise hoher Leistung in einen erhitzten Zustand gelangen, wobei die exponierten Bereiche tinten- oder wasseraufnahmefähig werden, außerdem lichtempfindliche Bildaufzeichnungsmaterialien, licht- und wärmeempfindliche Materialien, lichtempfindliche und thermisch entwickelbare Materialien, wärmeempfindliche Materialien und Wärmeablationsmaterialien.
Die Trommel 32 selbst kann eine Photorezeptortrommel sein.
Die Abbildungsoptik 16 ist eine Reduzieroptik, mit der die von dem Lichtquellenteil 12 emittierten Mehrfachstrahlen schließlich auf spezifizierte Fleck- oder Punktgrößen abgebildet werden. Die Abbildungsoptik 16 enthält eine Kollimatorlinse 38 und eine Abbildungslinse 40. Die Kollimatorlinse 38 befindet sich stromabwärts bezüglich des Faserarrays 30 in Laufrichtung des Lichts und wirkt auf sämtliche Lichtstrahlen aus dem Faserarray 30 ein, so daß die Strahlen in den Feinablenkteil 18 in Form kollimierten (parallelen) Lichts eingeleitet werden, wobei zwischen der Kollimatorlinse 38 und der Aufzeichnungsfläche A am Umfang der Trommel 32 die Abbildungslinse 40 angeordnet ist, die die Lichtstrahlen auf das Aufzeichnungsmaterial A im Hauptabtastteil 14 abbildet. Der Feinablenkteil 18 befindet sich im Brennpunkt der Kollimatorlinse 38, und die Abbildungslinse 40 ist derart positioniert, daß die durch den Feinablenkteil 18 hindurchlaufenden oder dort abgelenkten Lichtstrahlen auf spezifizierte Fleckgrößen auf der Aufzeichnungsfläche A am Umfang der Trommel 32 abgebildet werden. Die Abbildungsoptik 16 ist nicht auf den dargestellten Fall beschränkt, es kann jede Reduzieroptik eingesetzt werden, solange sie in der Lage ist, sicherzustellen, daß die von dem Lichtquellenteil 12 emittierten Mehrfachstrahlen schließlich auf die spezifizierten Fleckgrößen abgebildet werden. Auf Wunsch können mehrere derartige Reduzieroptiken vorgesehen werden.
Der Feinablenkteil 18 ist derart beschaffen, daß während der Hauptabtastung Mehrfachstrahlen einer kollektiven Feinablenkung in einer Richtung rechtwinklig zu der Anordnungsrichtung (Array-Richtung) unterzogen werden. Ein Beispiel für den Feinablenkteil 18 ist eine Einrichtung, die Gebrauch vom akustooptischen oder elektrooptischen Effekt macht, um eine kollektive Feinablenkung der Mehrfachstrahlen in einer Richtung rechtwinklig zur Array-Richtung auszuführen. Beispiele für Ablenkeinrichtungen, die von dem akustooptischen Effekt Gebrauch machen, sind akustooptische Ablenker (im folgenden als AODs abgekürzt) und akustooptischen Modulatoren (im folgenden als AOMs abgekürzt). Beispiele für Ablenkeinrichtungen, die den elektrooptischen Effekt nutzen, beinhalten elektrooptische Ablenker (im folgenden als EODs abgekürzt). Die AODs, AOMs und EODs, die im Rahmen der Erfindung verwendet werden können, sind nicht auf spezielle Weise beschränkt, man kann verschiedene bekannte Ablenkeinrichtungen mit akustooptischem oder elektrooptischem Effekt verwenden.
Wenn die von einem Multimoden-Faserarray emittierten Mehrfachstrahlen in dem Lichtquellenteil 12 emittiert werden, können die Lichtstrahlen nicht in der Polarisationsrichtung gesteuert werden. Um mit diesem Problem fertig zu werden, kann der Feinablenkteil 18 ein EOD in Kombination mit einem Polarisationsstrahl-Aufteiler, einem Polarisationsdreher und einem Wellenkoppler verwendet werden. Ein auftreffender Lichtstrahl wird in zwei kleine Strahlen unterschiedlicher Polarisationsrichtung aufgetrennt, wobei die Polarisationsrichtung des einen kleinen Strahls derart gedreht wird, daß sie der Polarisationsrichtung des anderen kleinen Strahls gleicht, gefolgt von einer Feinablenkung mit dem EOD, so daß die Polarisationsrichtung des anderen kleinen Strahls gedreht wird, woraufhin die beiden kleinen Strahlen kombiniert werden.
Die oben beschriebenen Ablenkeinrichtungen, die von dem akustooptischen oder dem elektrooptischen Effekt Gebrauch machen, sind nicht die einzigen Beispiele für den Feinablenkteil, der im Rahmen der Erfindung verwendet werden kann, es können mechanische Deflektoren wie beispielsweise Spiegel-Lichtablenker, die von schnell ansprechenden piezoelektrischen Bauelementen Gebrauch machen, eingesetzt werden, solange sie in der Lage sind, eine kollektive Feinablenkung der Mehrfachstrahlen in einer Richtung rechtwinklig zur Array-Erstreckung zu vollziehen.
Oben wurde der Grundaufbau der erfindungsgemäßen Belichtungsvorrichtung beschrieben. Auf den folgenden Seiten wird die Abbildungseinheit 34 für die Anwendung bei der Belichtungsvorrichtung 10 gemäß der Erfindung in größerer Einzelheit unter Bezugnahme auf die verschiedenen in den 2 bis 14 gezeigten Ausführungsformen erläutert.
2A ist eine vereinfachte Frontansicht der Abbildungseinheit 34 in der in 1 gezeigten Belichtungsvorrichtung 10 bei Betrachtung in einer Richtung rechtwinklig zur Array-Erstreckung des Faserarrays 30, und 2B ist eine vereinfachte Bodenansicht der selben Abbildungseinheit 34 bei Betrachtung in Array-Richtung. 3 ist eine anschauliche Darstellung der Orte der Hauptabtastaktionen (2-Pixel-Feinablenkungen) einschließlich der Aktion der Feinablenkung von Mehrstrahlflecken von dem Faserarray 30, wenn die Orte die Oberfläche des Aufzeichnungsmaterials A (im folgenden einfach als Aufzeichnungsfläche oder Bildebene A bezeichnet) abtasten.
Die Abbildungseinheit 34 nach 2A und 2B ist eine erste Ausführungsform der Erfindung, sie enthält das Faserarray 30 und den Lichtquellenteil 12 der in 1 gezeigten Belichtungsvorrichtung 10 sowie die Abbildungsoptik 16 und den Feinablenkteil 18.
Bei dem Faserarray 30 handelt es sich um ein Multimodenfaser-Array. Die Abbildungsoptik 16 enthält die Kollimatorlinse 38 und die Abbildungslinse 40. Der Feinablenkteil 18 enthält ein AOD 42 und eine Treiberenergiequelle 44, die eine Spannung zum Treiben der AOD 42 liefert.
Die Kollimatorlinse 38 der Abbildungsoptik 16 ist von dem Faserarray 30 in Lichtausbreitungsrichtung um ein Stück in Stromabwärtsrichtung versetzt, welches der Brennweite f1 der Kollimatorlinse 38 entspricht. Das AOD 42 befindet sich stromabwärts der Kollimatorlinse 38 und ist von dieser um die Brennweite f1 beabstandet. Die Abbildungslinse 40 befindet sich stromabwärts des AOD 42, um Lichtstrahlen auf der Aufzeichnungsfläche A des Aufzeichnungsmaterials in dem Hauptabtastteil 14 abzubilden.
Die Mehrfachstrahlen A, die durch den Durchlauf durch die Kollimatorlinse 38 kollimiert (parallel gemacht) wurden, müssen derart in das AOD 42 eingegeben werden, daß sie exakt unter dem Bragg-Winkel bezüglich des Ultraschalls von dem AOD 42 gebeugt werden, wie in 2B gezeigt ist. Aus diesem Grund muß das Faserarray 30 ebenso wie das AOD 42 eine gewisse Lagebeziehung in der Weise erfüllen, daß in der Ebene, die das AOD 42 bildet (rechtwinklig zur optischen Achse der Abbildungsoptik 16) die Array-Richtung des Faserarrays 30 exakt den Bragg-Winkel mit der Ultraschall-Ausbreitungsrichtung seitens des AOD 42 bildet. Andererseits ist es, wie 2A zeigt, nicht unbedingt notwendig, daß in der Ebene, die das AOD 42 bildet, die Mehrfachstrahlen L exakt rechtwinklig zu der Ultraschallausbreitungsrichtung seitens des AOD 42 verlaufen, sie können etwas geneigt sein. Damit besitzt das AOD 42 zwei Einfallrichtungen, von denen eine Bedingungen strikt erfüllen muß, die andere hingegen nicht, wobei mehrere Lichtstrahlen aus der weniger strengen Richtung in das AOD 42 eingegeben und in gleicher Weise kollektiv abgelenkt werden können.
Wie 2B zeigt, schaltet die Treiberspannungsquelle 44 die Frequenz des erzeugten Ultraschalls zwischen fr1 und fr2 auf einer Zeitbasis um und ändert die Periode des Beugungsgitters, welches durch die Frequenzänderungen im Brechungsindex des AOD 42 hervorgerufen werden, demzufolge der Ablenkwinkel der einfallenden Mehrfachstrahlen seitens des AOD 42 um beispielsweise 1,0 bis 3,0 Grad geändert wird. Hierdurch erreicht das AOD 42 eine kollektive Feinablenkung der einfallenden Mehrfachstrahlen L.
Weiterhin auf die 2A und 2B bezugnehmend, die die Feinablenkung von Mehrfachstrahlen durch das Faserarray 30 mit Hilfe des AOD 42 veranschaulichen, sind die folgenden drei Merkmale der Erwähnung wert. Erstens: die Richtung der Feinablenkung kreuzt sich mit der Array-Richtung des Faserarrays 30 unter rechten Winkeln auf dem Aufzeichnungsmaterial A auf der Trommel 32, wie in 3 gezeigt ist.
Zweitens: die Array-Richtung des Faserarrays 30 ist gegenüber der Hilfsabtastrichtung rechtwinklig zur Drehrichtung der Trommel gemäß Pfeil b in 3 geneigt (entgegen der Hauptabtastrichtung), und der Neigungswinkel sowie der Faser-Mittenabstand pf auf der Bildebene ist so, wie es in 3 gezeigt ist, das heißt, die Belichtungspunkte durch die Lichtstrahlen L aus den einzelnen Fasern fallen zusammen mit den Stellen integraler Pixel auf dem Aufzeichnungsmaterial (der Bildebene) A, welche den in 3 gezeigten Gitterpunkten entsprechen; im dargestellten Fall sind die Belichtungspunkte um 4 Pixel in Hauptabtastrichtung und um 2 Pixel in Hilfs- oder Nebenabtastrichtung versetzt.
Drittens: die Ablenkrichtung ist derart, daß, wenn ein Belichtungspunkt sich um eine spezifizierte Strecke bewegt (im dargestellten Fall um ein halbes Pixel in Hauptabtastrichtung), um zu einer benachbarten Zeile abgelenkt zu werden, so befindet sich der Belichtungspunkt an der Stelle eines integralen Pixels, bei dem es sich im dargestellten Fall um ein Pixel beabstandet in Nebenabtastrichtung handelt.
Selbst wenn die Belichtungspunkte durch die Lichtstrahlen L aus den einzelnen Fasern gegenüber den Stellen der integralen Pixel etwas versetzt sind, kann die erfindungsgemäße Belichtungsvorrichtung 10 das Aufzeichnungsmaterial auf der gesamten Oberfläche belichten, ohne daß irgendein Teil unbelichtet bleibt. Wenn allerdings die Belichtungspunkte gegenüber den Stellen der integralen Pixel etwas versetzt sind, kollidieren sie möglicherweise mit der Periode der Halbtonpunkte, und auf dem Aufzeichnungsmaterial kommt es zu unerwünschten Mustern, beispielsweise Moiré.
Im folgenden soll eine spezifische Diskussion des Schreibens p für die Pixel-Mittenabstände gemäß 3 anschließen. Ein Lichtstrahl L belichtet die Stelle eines Pixels auf einer gewissen Linie (einer ungeraden Linie) mit einem spezifizierten Fleckdurchmesser (in 3 durch einen ausgezogenen Fleck angedeutet). Anschließend be wegt sich der Strahl L um (1/2)p in der Hauptabtastrichtung, wobei er gleichzeitig um (√5/2)p in einer Richtung rechtwinklig zur Array-Erstreckung abgelenkt wird, so daß er die Stelle eines Pixels auf einer benachbarten Linie (einer geraden Linie) benachbart zu dem zuerst erwähnten Pixel in Nebenabtastrichtung belichtet. Erneut bewegt sich der Strahl L um (1/2)p in die Hauptabtastrichtung, während er gleichzeitig um (√5/2)p in die entgegengesetzte Richtung ebenfalls rechtwinklig zur Array-Erstreckung abgelenkt wird, um die Stelle eines Pixels auf der anfänglichen ungeraden Zeile oder Linie zu belichten, die dem zuerst erwähnten Pixel in der Hauptabtastrichtung benachbart ist. Dieser Vorgang wird wiederholt. Ein benachbarter Lichtstrahl L, der um den Faser-Mittenabstand pf (= 2√5p) beabstandet ist, wiederholt den gleichen Vorgang der Belichtung von zwei Zeilen, jeweils ungerade und gerade, für zwei Rasterabstände. Auf diese Weise führt die dargestellte Abbildungseinheit 34 eine vollständige abdeckende Belichtung des Aufzeichnungsmaterials A mit Mehrfachstrahlen durch und zeichnet so ein latentes oder ein sichtbares Bild auf. Da ein Lichtstrahl zwei Raster belichtet, können 32 Mehrfachstrahlen gleichzeitig 64 Raster aufzeichnen. Der Pixel-Mittenabstand p beträgt 10 μm, während die Aufzeichnungsdichte 2.540 dpi beträgt, und beträgt 10,6 μm, wenn die Aufzeichnungsdichte 2.400 dpi beträgt.
Aus Gründen der Klarheit ist der Fleckdurchmesser des Lichtstrahls L gemäß 3 kleiner gemacht als der Pixel-Mittenabstand, allerdings ist dies nicht der einzige Fall für die Erfindung, und in einer bevorzugten Ausführungsform ist der Fleckdurchmesser des Lichtstrahls L ausreichend größer, damit der Pixel-Mittenabstand p über das Pixel hinweg eine Aufzeichnung vollziehen kann.
Oben wurde der Grundaufbau der Abbildungseinheit 34 der ersten Ausführungsform der Erfindung beschrieben, die eine zwei Pixel umfassende Feinablenkung der Lichtstrahlen aus dem Faserarray mittels des AOD ausführt.
4A ist eine vereinfachte Frontansicht der Abbildungseinheit 50 einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, die eine drei Pixel umfassende Feinablenkung durch das AOD ausführt, dargestellt in einer Richtung rechtwinklig zur Array-Erstreckungsrichtung des Faserarrays, und 4B ist eine vereinfachte Bodenansicht derselben Abbildungseinheit 50 bei Betrachtung in Erstreckungsrichtung des Arrays. 5 ist eine anschauliche Darstellung der Orte der Hauptabtastvorgänge (3-Pixel-Feinablenkungen) einschließlich der Wirkungsweise der Feinablenkung von Mehrfachstrahl-Flecken, wenn diese die Bildebene des Aufzeichnungsmaterials A abtasten.
Die in den 4A und 4B dargestellte Abbildungseinheit 50 hat den gleichen Aufbau wie die in 2A und 2B dargestellte Abbildungseinheit 34, ausgenommen die Treiberenergiequelle 44 für das AOD 42 in dem Feinablenkungsteil 18. Gleiche Bestandteile sind hier mit gleichen Bezugszeichen versehen und werden nicht noch einmal im einzelnen erläutert.
In der in den 4A und 4B dargestellten Abbildungseinheit 50 ist anstelle der Treiberenergiequelle 44 nach 2B, die die Frequenz des Ultraschalls zwischen fr1 und fr2 umschaltet, eine Treiberenergiequelle 52 vorgesehen, die die Frequenz des Ultraschalls zwischen fr1, fr2 und fr3 umschaltet.
Wie 4B zeigt, schaltet die Treiberenergiequelle 52 die Frequenz des erzeugten Ultraschalls zwischen fr1, fr2 und fr3 auf Zeitbasis um und ändert die Periodendauer des Beugungsgitters, welches durch die Frequenz von Änderungen im Brechungsindex des AOD 42 hervorgerufen wird, demzufolge der Ablenkwinkel der einfallenden Mehrfachstrahlen durch das AOD 42 geändert wird und das AOD 42 zu einer kollektiven Feinablenkung der einfallenden Mehrfachstrahlen L führt.
Der Neigungswinkel der Array-Erstreckung des Faserarrays 30 und der Faser-Mittenabstand pf der Bildebene gemäß 5, das sind die Belichtungspunkte durch Belichtung mit den Lichtstrahlen L aus den einzelnen Fasern, sind 9 Pixel in Hauptabtastrichtung und 3 Pixel in Nebenabtastrichtung versetzt.
Die Ablenkrichtung ist derart angelegt, daß, wenn ein Belichtungspunkt sich um ein Drittel eines Pixels in Hauptabtastrichtung bewegt, um eine Ablenkung zu einer benachbarten Zeile auszuführen, dieser Belichtungspunkt um ein Pixel in Nebenabtastrichtung verlagert wird.
Im folgenden soll eine spezifische Diskussion in bezug auf 5 erfolgen, wobei p der Mittenabstand von Pixeln ist. Ein Lichtstrahl L belichtet die Stelle eines Pixels auf einer gewissen Linie oder Zeile (die erste Zeile) mit einem spezifizierten Fleckdurchmesser (in 5 durch einen ausgefüllten Punkt angedeutet); anschließend bewegt sich der Strahl L um p/3 in Hauptabtastrichtung, während er gleichzeitig um (√10/3)p in einer Richtung rechtwinklig zur Array-Erstreckung bewegt wird, um die Stelle eines Pixels auf einer benachbarten Zeile (der zweiten Zeile) zu belichten, die dem erstgenannten Pixel in Hilfsabtastrichtung benachbart ist; der Strahl L bewegt sich um p/9 in Hauptabtastrichtung, während er gleichzeitig um (√10/3)p in einer Richtung rechtwinklig zur Array-Erstreckung abgelenkt wird, um die Stelle eines Pixels einer benachbarten Zeile (der dritten Zeile) zu belichten, die dem zweiten genannten Pixel in Nebenabtastrichtung benachbart ist; wiederum bewegt sich der Strahl L um p/3 in Hauptabtastrichtung, während er gleichzeitig um 2(√10/3)p in die entgegengesetzte Richtung bewegt wird, ebenfalls rechtwinklig zur Array-Erstreckung, um die Stelle eines Pixels auf der ersten Zeile zu belichten, benachbart zu dem als erstes erwähnten Pixel in der Hauptabtastrichtung. Dieser Prozeß wird wiederholt. Ein benachbarter Lichtstrahl L, der um den Faser-Mittenabstand pf (= 3√10)p) entfernt ist, wiederholt den gleichen Prozeß des Belichtens von drei Zeilen, nämlich der ersten, der zweiten und der dritten Zeile. Auf diese Weise führt die dargestellte Abbildungseinheit 50 eine vollständige abdeckende Belichtung des Aufzeichnungsmaterials A mit Mehrfachstrahlen durch und zeichnet damit ein latentes oder ein sichtbares Bild auf. Da ein Lichtstrahl drei Raster belichtet, können 32 Mehrfachstrahlen gleichzeitig 96 Raster aufzeichnen.
Oben wurde der Grundaufbau der Abbildungseinheit 50 der zweiten Ausführungsform der Erfindung beschrieben, die eine drei Pixel umfassende Feinablenkung der Lichtstrahlen aus dem Faserarray mit Hilfe des AOD ausführt.
7 ist eine vereinfachte Vorderansicht der Abbildungseinheit 54 einer dritten Ausführungsform der Erfindung, die eine zwei Pixel umfassende Feinablenkung mittels AOM ausführt, betrachtet in einer Richtung rechtwinklig zur Array-Erstreckung des Faserarrays 30. 7A, 7B und 7C sind Darstellungen, die drei verschiedene Fälle für die Wirkungsweise der Feinablenkung der Lichtstrahlen mit Hilfe des Lichts erster Ordnung (Licht der Beugung erster Ordnung) und des Lichts nullter Ordnung (Licht mit der Beugung nullter Ordnung) durch den AOM ausführt.
Die in 6 gezeigte Abbildungseinheit 54 hat den gleichen Aufbau wie die in 2B gezeigte Abbildungseinheit 34, ausgenommen den Feinablenkteil 18. Folglich sind gleiche Bauteile mit ähnlichen Bezugszeichen versehen und werden nicht näher beschrieben.
In der in 6 gezeigten Abbildungseinheit 54 verwendet der Feinablenkteil 18 einen AOM 56 anstelle des AOD 42 nach 2B, und er enthält außerdem eine Treiberenergiequelle 58, die eine Spannung zum Treiben des AOM 56 anlegt.
Der AOM 56 arbeitet nach dem gleichen Prinzip und hat den gleichen Aufbau wie das AOD 42. Er verwendet den akustooptischen Effekt oder die Lichtbeugung durch Frequenzänderungen im Brechungsindex (Beugungsgitter), die durch Ultraschallausbreitung erzeugt werden. Durch Ändern der Treiberleistung aus der Treiberenergiequelle 58 wird anstelle der Frequenz die Intensität des Ultraschalls geändert. Im dargestellten Fall liegt die Frequenz fr1 bei 80 MHz fest, und die Treiberleistung seitens der Treiberenergiequelle 58 wird geändert, um eine Intensitätsmodulation des Lichts erster Beugungsordnung und des Lichts nullter Beugungsordnung zu erreichen. Im Fall der AOD-Modulation ist allgemein gefordert, daß die Ultraschallfrequenz zwischen zwei Werten fr1 und fr2 geändert wird, wobei die Differenz zwischen fr1 und fr2 vorzugsweise auf den oben genannten Wert von 80 MHz eingestellt ist. Wenn allerdings die Mittenfrequenz (= (fr1 + fr2)/2) zunimmt, wird die Differenz zwischen fr1 und fr2 bis zu etwa 200 MHz groß, wenn der Pixel-Mittenabstand etwa 10 μm beträgt. Dies steigert die Kosten des AOD und führt zu Schwierigkeiten bei dessen Ausgestaltung. Um mit dieser Situation fertig zu werden, wird vorzugsweise der AOM verwendet, wobei die Ultraschallfrequenz auf etwa 80 MHz fest gelegt wird, während die Treiberleistung für die Ultraschallwelle und damit die Intensität geändert wird.
Diese Vorgehensweise ist in den 7A bis 7C dargestellt. Zuerst wird auf 7A bezug genommen, in der das Multimoden-Faserarray 30 Lichtstrahlen L mit einer Leistung (P_LD) von 1.000 mW emittiert und der AOM 56, der eine spezifische Treiberleistung (Hochleistung) von der Treiberenergiequelle 58 erhält, Licht erster Beugungsordnung mit einem Wirkungsgrad (η_AO) von 90 % erzeugt. Dabei beugt der AOM 56 die einfallenden Lichtstrahlen L, um abgelenktes Licht erster Beugungsordnung mit einer Intensität von 900 mW zu emittieren (dargestellt durch die ausgezogene Linie). Das um die Trommel 32 in Hauptabtastrichtung 14 geschlungene Aufzeichnungsmaterial A wird ebenfalls mit Licht nullter Beugungsordnung bei einer Intensität von 100 mW (dargestellt durch die gestrichelte Linie) belichtet, wobei dieses Licht ohne Beugung durch den AOM 56 hindurchgelangt ist. Wenn die Belichtung oder die Wärmeempfindlichkeit des Aufzeichnungsmaterials A derart beschaffen ist, daß das Material mit den Lichtstrahlen einer Intensität von 900 mW vollständig angeregt wird, hingegen bei Lichtstrahlen mit einer Intensität von 100 mW nicht angeregt wird, so kann verhindert werden, daß das Material durch unerwünschtes Licht nullter Beugungsordnung (angedeutet durch die gestrichelte Linie) angeregt wird.
Alternativ kann gemäß 7B der AOM 56 mit einer geringeren Leistung aus der Teileenergiequelle 58 gespeist werden, so daß der Wirkungsgrad der Beugung um 10 % gesenkt wird. In diesem Fall läuft einfach ein Anteil von 90 % der einfallenden Lichtstrahlen L durch den AOM 56, der Licht einer Beugung nullter Ordnung mit einer Intensität von 900 mW (dargestellt durch eine ausgezogene Linie) emittiert, während der AOM 56 10 % der einfallenden Lichtstrahlen L beugt und Licht der Beugung erster Ordnung mit einer Intensität von 100 mW (angegeben durch die gestrichelte Linie) emittiert. Falls erwünscht, kann die Antriebsenergiequelle 58 ausgeschaltet werden, so daß dem AOM 56 keine Treiberenergie zugeleitet wird. Darüber hinaus ist das Faserarray 30 so eingestellt, daß es Lichtstrahlen mit einer Leistung (P_LD) von 900 mW erzeugt. Wie in 7C dargestellt ist, laufen sämtliche einfallenden Lichtstrahlen L einfach durch den AOM 56, der nur 900 mW Licht einer Beugung von nullter Ordnung (es wird kein Licht erster Ordnung erzeugt) emittiert.
Mit Hilfe jedes dieser Verfahren kann der AOM 56 eine Feinablenkung der Lichtstrahlen L vornehmen, um fein abgelenkte Lichtstrahlen gleicher Intensität zu bilden.
Es wurden hiermit verschiedene Verfahren beschrieben, mit deren Hilfe die von dem Faserarray 30 emittierten Mehrfachstrahlen L kollektiv mit Hilfe des AOM 56 einer Feinablenkung unterzogen werden.
Die Orte der Strahlflecken, die durch Belichtung mit Mehrfachstrahlen gezogen werden, wenn diese einer zwei Pixel umfassenden Feinablenkung der dritten Ausführungsform der Erfindung unterzogen werden, sind vollständig die gleichen, wie sie in 3 dargestellt sind, und brauchen nicht näher erläutert zu werden.
Es wurde oben der grundlegende Aufbau der Abbildungseinheit 54 der dritten Ausführungsform der Erfindung erläutert, bei der eine zwei Pixel umfassende Feinablenkung der Lichtstrahlen aus dem Faserarray mit Hilfe des AOD vorgenommen wird.
8A ist eine vereinfachte Frontansicht der Belichtungsvorrichtung (Abbildungseinheit) 60 einer vierten Ausführungsform der Erfindung, die eine zwei Pixel umfassende Feinablenkung mittels EOD von Licht aus einem monolithischen LD-Array vornimmt, bezogen auf eine Betrachtung in Richtung rechtwinklig zur Array-Richtung des Faserarrays, und 8B ist eine vereinfachte Bodenansicht der selben Belichtungsvorrichtung 60 bei Betrachtung in Array-Richtung. 9 ist eine Darstellung der Orte der Hauptabtastaktionen (Zwei-Pixel-Feinablenkungen) einschließlich der Wirkungsweise der Feinablenkung von Mehrstrahl-Flecken, wenn diese die Oberfläche der Bildebene des Aufzeichnungsmaterials A abtasten.
Die Belichtungsvorrichtung (Abbildungseinheit) 60 gemäß 8A und 8B hat den gleichen Aufbau wie die Abbildungseinheit 34 in den 2A und 2B, ausgenommen der Lichtquellenteil 12 und der Feinablenkteil 18. Folglich werden gleiche Bestandteile mit gleichen Bezugszeichen versehen und nicht näher erläutert.
Die in den 8A und 8B dargestellte Belichtungsvorrichtung (Abbildungseinheit) 60 bildet die vierte Ausführungsform der Erfindung und enthält einen Lichtquellenteil 12, eine Abbildungsoptik 16, einen Feinablenkteil 18 und einen Hauptabtastteil 14.
In der Belichtungsvorrichtung 60 setzt sich der Lichtquellenteil 12 selbst zusammen aus einem monolithischen LD-Array 62 anstelle des Faserarrays 30 nach 2A, der Abbildungsoptik 16 mit der Kollimatorlinse 38 und der Abbildungslinse 40 wie in der ersten Ausführungsform, und den Feinablenkteil 18, der ein EOD 64 und eine Treiberenergiequelle 66 zum Anlegen einer Treiberspannung an den EOD 64 anstelle des AOD 42 und der Treiberenergiequelle 44 aufweist.
Die LDs in dem monolithischen LD-Array 62 können individuell ein- und ausgeschaltet werden.
Der EOD 64 ist ein Prisma aus einem Kristall mit einem starken elektrooptischen Effekt, beispielsweise KH₂PO₄ (KDP) oder LiNbO₃. Beim Anlegen einer Spannung ändert sich der Brechungsindex des Kristalls, wodurch die einfallenden Lichtstrahlen abgelenkt werden. EODs besitzen eine ziemlich rasche Ansprechgeschwindigkeit von weniger als 100 ns, sie ermöglichen allerdings nur geringe Ablenkwinkel. Folglich besteht der EOD 64 aus zwei oder mehr Prismen (im dargestellten Fall sechs Prismen), die derart miteinander verklebt sind, daß ihre optischen Achsen einander entgegengesetzt sind. Auf diese Weise wird die äquivalente Brechungsindex-Änderung erhöht, und der geringe Ablenkwinkel, der durch ein Einzelprisma erzielt wird, wird verstärkt auf einen ausreichend großen Wert, wenn mehrere Prismen miteinander kombiniert werden.
Der EOD, der bei der vierten Ausführungsform der Erfindung verwendet wird, ist nicht in spezieller Weise beschränkt, es können verschiedene bekannte EOD-Typen verwendet werden, beispielsweise der EOD, der beschrieben ist in IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol. QE-9, Nr. 8, Seiten 791-795 (1973).
Im dargestellten Fall werden die Mehrfachstrahlen L des aufgrund des Durchlaufs durch die Kollimatorlinse 38 kollimierten Lichts in den EOD 64 eingeleitet, so daß sie unter exakt rechten Winkeln bezüglich der Richtung verlaufen, in der die Lichtstrahlen von dem EOD 64 abgelenkt werden (vergleiche 8B), wohingegen die einfallenden Lichtstrahlen L in bezug auf die Grenzflächen zwischen benachbarten Prismen innerhalb des EOD 64 etwas geneigt werden (vergleiche 8A).
Man beachte, daß bei Verwendung eines EOD 64 die Polarisationsrichtung jedes Lichtstrahls L, der auf den EOD 64 auftrifft, übereinstimmt mit der Array-Richtung, in welcher die Mehrfachstrahlen angeordnet sind.
Der dargestellte Fall für die Feinablenkung durch den EOD 64 besitzt folgende charakteristische Merkmale: Erstens wird die Richtung der Feinablenkung der Mehrfachstrahlen L in Übereinstimmung mit der Array-Richtung des monolithischen LD-Arrays 62 gebracht. Damit stimmt gemäß 9 die Richtung der Feinablenkung der einzelnen Mehrfachstrahlen L auf dem Aufzeichnungsmaterial A auf der Trommel 32 auch mit der Array-Richtung der Strahlen überein.
Zweitens ist die Array-Richtung der Mehrfachstrahlen L in bezug auf die Nebenabtastrichtung, die rechtwinklig zur Umdrehungsrichtung der Trommel gemäß Pfeil b in 9 verläuft (entgegen der Hauptabtastrichtung) geneigt, wobei der Neigungswinkel und der Mitten-Abstand pf des LD-Arrays auf der Bildebene den in 9 dargestellten Wert annimmt, das heißt, die Belichtungspunkte der Lichtstrahlen L aus den einzelnen Fasern stimmen überein mit den Positionen der integralen Pixel auf dem Aufzeichnungsmaterial (der Bildebene) A, die den Gitterpunkten in 9 entsprechen. Im dargestellten Fall befinden sich die Belichtungspunkte um ein Pixel in Hauptabtastrichtung und um zwei Pixel in Nebenabtastrichtung versetzt.
Drittens ist die Ablenkrichtung derart, daß, wenn ein Belichtungspunkt sich um eine spezifizierte Distanz (im dargestellten Fall um ein halbes Pixel in Hauptabtastrichtung) zur Ablenkung auf die Nachbarzeile bewegt, der Belichtungspunkt sich an der Stelle des integralen Pixels befindet, bei der es sich im dargestellten Fall um einen Pixel entfernt in Nebenabtastrichtung handelt.
Im folgenden soll anhand der 9 das Schreiben mit dem Pixel-Mittenabstand p diskutiert werden. Ein Lichtstrahl L belichtet die Stelle eines Pixels auf einer gewissen Linie (ungeraden Linie) mit einem spezifizierten Fleckdurchmesser (in 9 durch einen ausgezogenen Punkt dargestellt). Anschließend bewegt sich der Lichtstrahl L um (1/2)p in Hauptabtastrichtung, während er gleichzeitig um (√5/2)p in Array-Richtung abgelenkt wird, so daß er die Stelle eines Pixels auf einer Nachbarzeile (einer geraden Zeile) belichtet, die dem erstgenannten Pixel in Nebenabtastrichtung benachbart ist, jedoch entgegen dem in 3 dargestellten Fall. Wiederum bewegt sich der Lichtstrahl L um (1/2)p in Hauptabtastrichtung, während er gleichzeitig um (√5/2)p in entgegengesetzter Richtung parallel zur Array-Richtung abgelenkt wird, um die Stelle eines Pixels auf der anfänglichen ungeraden Zeile zu belichten, die dem erstgenannten Pixel in Hauptabtastrichtung benachbart ist. Dieser Prozeß wird wiederholt. Ein benachbarter Lichtstrahl L, der um den LD-Array-Mittenabstand (Faser-Mittenabstand) pf (= √5p) beabstandet ist, wiederholt denselben Vorgang bei der Belichtung von zwei Zeilen, einer geraden und einer ungeraden Zeile. Auf diese Weise führt die dargestellte Abbildungseinheit 60 eine vollabdeckende Belichtung des Aufzeichnungsmaterials A mit Mehrfachstrahlen aus, um dadurch ein latentes oder ein sichtbares Bild aufzuzeichnen.
Im Gegensatz zu dem AOD und dem AOM beruht der Betrieb des EOD als Feinablenkungseinrichtung nicht auf Beugung. Damit ist die Ablenkrichtung des EOD nicht auf eine einzelne Richtung begrenzt, rechtwinklig zu der Array-Richtung der Mehrfachstrahlen, sondern kann parallel dazu verlaufen, wie bei der vierten Ausführungsform der Erfindung, die in den 8A und 8B dargestellt ist. Auf Wunsch kann die Ablenkrichtung durch den EOD rechtwinklig zur Array-Richtung der Mehrfachstrahlen verlaufen, so wie im Fall des AOD und des AOM.
10A und 10b zeigen die Belichtungsvorrichtung (Abbildungseinheit) 68 einer fünften Ausführungsform der Erfindung, bei der die Mehrfachstrahlen von einem monolithischen LD-Array einer zwei Pixel umfassenden Feinablenkung durch den EOD in einer Richtung rechtwinklig zur Array-Richtung der Mehrfachstrahlen unterworfen werden.
Die in den 10A und 10B dargestellte Belichtungsvorrichtung 68 ist die gleiche wie die in 8A und 8B dargestellte Belichtungsvorrichtung 60, nur daß die Orientierung des EOD 64 um 90 Grad gedreht ist. Aufgrund dieser Ausgestaltung werden die Mehrfachstrahlen L, die von dem monolithischen LD-Array 62 emittiert werden, einer Feinablenkung in einer Richtung rechtwinklig zur Array-Richtung unterzogen, wie in 10B dargestellt ist.
Damit sind die Orte der Strahlflecken, die durch die Belichtung mit den Mehrfachstrahlen gezogen werden, welche einer zwei Pixel umfassenden Feinablenkung durch die fünfte Ausführungsform der Erfindung unterzogen werden, vollständig die gleichen, wie sie in 3 dargestellt sind und brauchen nicht näher beschrieben zu werden.
Oben wurde der grundlegende Aufbau der Belichtungsvorrichtungen (Abbildungseinheiten) 60 und 68 der vierten und der fünften Ausführungsform der Erfindung beschrieben, die eine zwei Pixel umfassende Feinablenkung mittels EOD der Lichtstrahlen aus dem monolithischen LD-Array ausführen.
11 ist eine vereinfachte Frontansicht der Belichtungsvorrichtung (Abbildungseinheit) 70 einer sechsten Ausführungsform der Erfindung, die eine Zwei-Pixel-Feinablenkung von Licht aus einem Array diskreter LDs mittels EOD vornimmt, betrachtet in einer Richtung rechtwinklig zur Array-Richtung des LD-Arrays.
Die Belichtungsvorrichtung (Abbildungseinheit) 70 nach 11 hat den gleichen Aufbau wie die Belichtungsvorrichtung (Abbildungseinheit) 60 nach 8A, ausgenommen den Lichtquellenteil 12 und einen Teil der optischen Einheit. Folglich sind gleiche Bestandteile mit gleichen Bezugszeichen versehen und werden nicht näher erläutert.
Die in 11 dargestellte Belichtungsvorrichtung (Belichtungseinheit) 70 enthält einen Lichtquellenteil 12, eine optische Einheit mit einer Verkleinerungsoptik 72 und einer Abbildungsoptik 16, einen Feinablenkteil 18 und einen Hauptabtastteil 14.
In der Belichtungsvorrichtung 70 enthält der Lichtquellenteil 12 ein LD-Array 74 mit einer Mehrzahl diskreter LDs 26a, 26b, ..., 26i in Array-Form, Kollimatorlinsen 76 (76a, 76b, ..., 76i) an den Austrittsenden der LDs 26 (26a-26i) und eine perforierte Platte 79 mit Öffnungen 78 (78a, 78b, ..., 78i), angeordnet in Entsprechung der zugehörigen Kollimatorlinsen 76 (76a-76i). Dieser Lichtquellenteil 12 wird anstelle des in 8A gezeigten monolithischen LD-Arrays 62 verwendet.
Die bei der sechsten Ausführungsform verwendeten diskreten LDs 26 können solche vom Einzel- oder solche vom Mehrfachmodus sein, wobei es sich ohne besondere Beschränkung um bekannte LDs handeln kann. Im dargestellten Fall können der Lichtquellenteil 12, das LD-Array 74 zum Emittieren von Mehrfachstrahlen, die Kollimatorlinsen 76 und die Öffnungen 78 in beliebiger Kombination entweder als eindimensionales oder als zweidimensionales Muster angeordnet sein.
Die diskreten LDs 26 haben eine vergleichsweise hohe Baugröße, und die emittierten Mehrfachstrahlen können nicht so dicht angeordnet werden, als wenn das Faserarray 30 oder das monolithische LD-Array 62 verwendet wird. Dementsprechend besitzen die Öffnungen 78 eine Größe von 1-3 mm. Wenn die auf der Aufzeichnungsfläche des Aufzeichnungsmaterials A erzeugten Flecken eine Größe von 10-15 μm besitzen, beträgt das Untersetzungsverhältnis zwischen 1/100 und 1/200. Bei diesem kleinen Wert kann die Abbildungsoptik 16, lediglich bestehend aus der Kollimatorlinse 38 und der Abbildungslinse 40 wie in den Abbildungseinheiten 34, 50, 56, 60 und 68 gemäß den 2A, 4A, 6, 8A und 10A, keine Bildverkleinerung bis zu der gewünschten Fleckgröße auf dem Aufzeichnungsmaterial A in dem Hauptabtastteil 14 erreichen. Um mit dieser Situation fertig zu werden, besitzt die in 11 dargestellte optische Einheit eine Verkleinerungsoptik 72, die vor der Abbildungsoptik 16 (zwischen dem Belichtungsteil 12 und der Abbildungsoptik 16) angeordnet ist.
Die Verkleinerungsoptik 72 enthält eine Kollimatorlinse 80 und eine Abbildungslinse 82. Dies ist nicht der einzige Fall im Rahmen der Erfindung. Die Linsen 80 und 82 können mit verschiedenen anderen Linsen kombiniert werden. Alternativ kann man von einer bekannten Verkleinerungsoptik oder von mehreren Verkleinerungsoptiken Gebrauch machen, die in mehreren Stufen angeordnet sind. In 11 ist die perforierte Platte 79 unmittelbar stromabwärts bezüglich der Kollimatorlinsen 76 (76a-76i) im Lichtquellenteil 12 vorgesehen. Alternativ kann die perforierte Platte 79 selbst oder kann eine andere perforierte Platte mit Öffnungen entsprechend den Öffnungen 78 an der Stelle 84 angeordnet sein, wo sich der Brennpunkt der Abbildungslinse 82 der Verkleinerungsoptik 72 befindet.
Die hier betrachtete sechste Ausführungsform ist nicht darauf beschränkt, daß der EOD 64 im Feinablenkteil 18 sich an der in 11 gezeigten Stelle befindet. Die Richtung bei der Feinablenkung verläuft parallel zur Array-Richtung des LD-Arrays 74. Bei Bedarf kann der EOD 64 um 90 Grad gedreht werden, wie dies in den 10A und 10B gezeigt ist, so daß die Richtung der Feinablenkung rechtwinklig zu der Array-Richtung des LD-Arrays 74 verläuft. In dem Feinablenkteil 18 kann der EOD 64 ersetzt werden durch ein AOD oder einen AOM, wie er in 2A oder 6 gezeigt ist.
Damit sind die Orte der Strahlflecken, die durch die Belichtung mit den Mehrfachstrahlen gezogen werden, die der Zwei-Pixel-Feinablenkung im Rahmen der sechsten Ausführungsform der Erfindung unterzogen wurden, vollständig die gleichen wie in 3, und brauchen daher nicht näher beschrieben zu werden.
Die obige Beschreibung bezieht sich auf die grundlegende Struktur der Belichtungsvorrichtung (der Abbildungseinheit) 70 der sechsten Ausführungsform der Erfindung, die eine zwei Pixel umfassende Feinablenkung mittels EOD an den Lichtstrahlen aus dem diskreten LD-Array vornimmt.
Wenn der EOD 64 verwendet wird, wird eine zum Steuern der Polarisationsrichtung der emittierten Lichtstrahlen geeignete Lichtquelle in dem Lichtquellenteil 12 verwendet, bei spielsweise in Form des monolithischen LD-Arrays 62 (siehe 8A und 8B und 10) und des diskreten LD-Arrays 74 (siehe 11). Dies hat den Zweck, sicherzustellen, daß die Polarisationsrichtung der Lichtstrahlen übereinstimmt mit der Array-Richtung der Mehrfachstrahlen.
Wenn allerdings ein Multimoden-Faserarray 30 in dem Lichtquellenteil 12 verwendet wird, können die von den einzelnen optischen Fasern 22 in dem Multimoden-Faserarray 30 emittierten Lichtstrahlen keine definierte Polarisationsrichtung einnehmen.
Um mit dieser Situation fertig zu werden, wird die in den 12A und 12B dargestellte Ausgestaltung vorzugsweise dann angewendet, wenn das Multimoden-Faserarray 30 in dem Lichtquellenteil 12 verwendet wird. Um genau zu sein, werden Lichtstrahlen unterschiedlicher Polarisationsrichtungen an einer Stelle stromaufwärts des EOD 64 in dem Feinablenkteil 18 aufgetrennt, und die aufgetrennten Lichtstrahlen werden verarbeitet, so daß sie gleiche Polarisationsrichtung besitzen. Nach dieser Verarbeitung werden die aufgetrennten Lichtstrahlen zur Feinablenkung in den EOD 64 eingeleitet und fein abgelenkt, wobei aufgetrennte Strahlen umgekehrt werden, so daß sie die anfängliche Beziehung für die Polarisationsrichtung besitzen. Die aufgetrennten Strahlen werden dann miteinander kombiniert und von dem Feinablenkteil 18 ausgegeben.
12A ist eine vereinfachte Frontansicht der Belichtungsvorrichtung (Abbildungseinheit) 86 in einer siebten Ausführungsform der Erfindung, die eine Zwei-Pixel-Feinablenkung durch EOD von dem Licht aus einem Faserarray vornimmt, betrachtet in einer Richtung rechtwinklig zur Array-Richtung, und 12B ist eine vereinfachte Bodenansicht derselben Belichtungsvorrichtung bei Betrachtung in Array-Richtung.
Die Belichtungsvorrichtung (Abbildungseinheit) 86 nach den 12A und 12B hat den gleichen Aufbau wie die Belichtungsvorrichtung (die Abbildungseinheit) 60 nach den 8A und 8B, nur daß der Lichtquellenteil 12 und der Feinablenkteil 18 anders sind. Folglich werden Bestandteile hier mit gleichen Bezugszeichen versehen und nicht im einzelnen erläutert.
In der Belichtungsvorrichtung 86 besteht der Lichtquellenteil 12 aus dem Faserarray 30 (2A und 2B) anstelle des in 8A gezeigten monolithischen LD-Array 62.
Der Feinablenkteil 18 besteht aus einem ersten Strahlaufteiler 88 für polarisierte Strahlen, einem ersten rechtwinkligen Prisma 89, einer ersten λ/2-Platte 90, zwei EODs 64a und 64b, einer zweiten λ/2-Platte 92, einem zweiten rechtwinkligen Prisma 93, einem zweiten Strahlaufspalter 94 für polarisierte Strahlen, und einer Treiberenergiequelle 66 zum Treiben der beiden EODs.
Die Belichtungsvorrichtung 86 arbeitet in folgender Weise: das Multimoden-Faserarray 30 emittiert Lichtstrahlen, die aufgrund des Durchgangs durch die Kollimatorlinse 38 kollimiert werden. Die kollimierten Lichtstrahlen L werden in den ersten Strahlaufspalter 88 eingeleitet, der die erste Strahlkomponente mit einer spezifizierten Polarisationsrichtung durchläßt und eine zweite Strahlkomponente, die in einer Richtung rechtwinklig zur Polarisationsrichtung der ersten Strahlkomponente um 90 Grad ablenkend reflektiert. Die so abgetrennte zweite Strahlkomponente trifft auf das erste rechtwinklige Prisma 89 auf, wird in ihrer Ausbreitungsrichtung um 90 Grad abgeknickt, um parallel zu der ersten Strahlkomponente zu werden, wird in die erste λ/2-Platte 90 eingeleitet, wobei ihre Polarisationsrichtung um 90 Grad gedreht wird, so daß sie identisch ist mit der Polarisationsrichtung der ersten Strahlkomponente. Die erste und die zweite Strahlkomponente sind nun parallele Strahlen mit gleicher Polarisationsrichtung und werden in das erste bzw. das zweite EOD 64a bzw. 64b eingeleitet, so daß sie in gleicher Weise einer Feinablenkung unterzogen werden.
Die erste Strahlkomponente, die der Feinablenkung von dem ersten EOD 64a unterzogen wurde, wird in die zweite λ/2-Platte 92 eingeleitet, so daß ihre Polarisationsrichtung um 90 Grad gedreht wird. Anschließend trifft die erste Strahlkomponente auf das zweite rechtwinklige Prisma 93 auf und wird in seiner Ausbreitungsrichtung um 90 Grad abgeknickt. Die erste Strahlkomponente wird dann in den zweiten Strahlaufspalter 94 eingeleitet, zusammen mit der zweiten Strahlkomponente, die von dem zweiten EOD 64b einer Feinablenkung unterzogen wurde. Die beiden Strahlkomponenten, die um 90 Grad in Polarisationsrichtung versetzt sind, werden in dem zweiten Strahlaufspalter 94 kombiniert.
Die kombinierten Lichtstrahlen L treffen auf die Abbildungslinse 40 auf, durch die sie hindurchtreten, um auf der Aufzeichnungsfläche des Aufzeichnungsmaterials A in dem Hauptabtastbereich 14 ein Bild zu erzeugen.
Die Orte der Strahlflecken, die durch die Belichtung mit Mehrfachstrahlen nach einer Zwei-Pixel-Feinablenkung von der siebten Ausführungsform der Erfindung gezogen werden, sind insgesamt die gleichen wie in 3 und brauchen nicht im einzelnen beschrieben zu werden.
Oben wird der Grundaufbau der Belichtungsvorrichtung (der Abbildungseinheit) 86 der siebten Ausführungsform der Erfindung beschrieben, die eine Zwei-Pixel-Feinablenkung mittels des EOD für Lichtstrahlen aus dem Faserarray vornimmt.
Die Mäntel der optischen Fasern (Lichtleitfasern) in dem Rahmen der Erfindung verwendeten Faserarray (typischerweise in 2 mit 30 bezeichnet) besitzen Durchmesser von etwa 80-125 μm, die entweder identisch oder im wesentlichen die gleichen sind, unabhängig davon, ob es sich um Multimoden- oder Einzelmoden-Fasern handelt. Andererseits besitzt der Kern, der der Übertrager der Lichtstrahlen ist, einen Durchmesser von etwa 50- 100 μm im Fall der Multimoden-Faser, während im Fall der Einzelmoden-Faser der Durchmesser 5-10 μm beträgt. Der Manteldurchmesser der Einzelmoden-Fasern ist also viel größer als der Kerndurchmesser, so daß selbst dann, wenn die Fasern in Berührung miteinander stehend angeordnet sind, der Abstand zwischen den Kernen benachbarter optischer Fasern nicht kleiner werden kann als der Manteldurchmesser, und die Flecken benachbarter Lichtstrahlen, die auf der Abbildungsebene (Aufzeichnungsfläche) des Aufzeichnungsmaterials A entstehen und dem Faserkern entsprechen, nicht dichter benachbart sein können, als es einem spezifischen Abstand entspricht. Es wird auf 13 zur Erläuterung verwiesen. Innerhalb der Bildebene müssen die Strahlflecken B_SP, die dem Faserkern entsprechen und durch ausgezogene Punkte oder Kreise dargestellt sind, eine vorbestimmte Größe in bezug auf den Pixel-Mittenabstand p besitzen, so daß der Abstand zwischen benachbarten Strahlflecken B_SP des Faser-Mittenabstands pf in der Bildebene nicht kleiner werden kann als D_CD, bei dem es sich um den Manteldurchmesser jeder Faser handelt.
Um diese Beschränkung zu überwinden, sind Faserarrays in einem zweidimensionalen Muster angeordnet, welches typischerweise zwei Reihen gemäß 13 umfaßt. Diejenigen Zeilen (Hauptabtastzeilen), die von der ersten Faserreihe nicht belichtet werden können, werden mit der zweiten Reihe belichtet. Falls notwendig, kann eine dritte Reihe oder können mehr Reihen von Fasern vorhanden sein, um zu garantieren, daß sämtliche Zeilen (Hauptabtastzeilen) in Nebenabtastrichtung belichtet und abgetastet werden können. 13 zeigt den Fall der Verwendung eines zweidimensionalen Faserarrays aus zwei Faserreihen und benachbarten Strahlflecken B_SP in jeder Reihe, beabstandet voneinander um 8 Pixel in Hauptabtastrichtung. Da m oder die Anzahl von auszuführenden Feinablenkungen den Wert 1 hat, beträgt der Mittenabstand der Pixel in Nebenabtastrichtung 2(m + 1), und benachbarte Strahlflecken B_SP sind um vier Pixel in Nebenabtastrichtung voneinander beabstandet. Im Ergebnis beträgt der Faser-Mittenabstand pf in jeder Reihe, gemessen in der Bildebene, 4√5p (p ist der Pixel-Mittenabstand). In dem in 13 gezeigten Fall werden die von jeder Faserreihe emittierten Lichtstrahlen in der gleichen Weise einer Feinablenkung unterzogen wie in 3, nämlich um √5p/2 in einer Richtung rechtwinklig zu der Array-Richtung der Faserarrays.
Im dargestellten Fall setzt sich das zweidimensionale Faserarray aus zwei Faserreihen zusammen. Falls erwünscht können drei oder noch mehr Faserreihen vorgesehen sein, um eine Belichtung mit einem zweidimensionalen Mehrstrahl-Array auszuführen.
Das oben angesprochene zweidimensionale Mehrstrahl-Array ist ein zweidimensionales Muster aus Einzelmoden-Faser-Arrays, jedoch ist dies nicht das einzige Beispiel der Erfindung, es sind verschiedene andere Array von Lichtquellen einschließlich Laserarrays, beispielsweise Multimoden-Faser-Arrays, monolithische LD-Arrays und diskrete LD-Arrays in Form zweidimensionaler Muster möglich.
Im dargestellten Fall erfolgt die zwei Pixel umfassende Feinablenkung, wobei diese Feinablenkung aber natürlich auch für drei und noch mehr Pixel ausgeführt werden kann.
In dem in 13 dargestellten Fall sind die Lücken zwischen Fasern, die nicht durch eine gewünschte Fleckgröße belichtet werden könnten, falls das Faserarray aus nur einer Faserreihe bestünde, dadurch aufgefüllt, daß die Fasern in zwei oder mehr Reihen angeordnet sind und folglich keine Faser-Lücken unbelichtet bleiben. Es ist dies nicht der einzige Fall der Erfindung, der gleiche Effekt läßt sich mit einer einzigen Faserreihe dann erreichen, wenn eine verschachtelte Belichtung in der in 14 dargestellten Weise vorgenommen wird.
In dem in 14 dargestellten Fall werden Mehrfachstrahlen von einer einzelnen Faserreihe zunächst einer zwei Pixel umfassenden Feinablenkung in der gleichen Weise wie in 13 unterzogen, wodurch mehr als ein Paar von zwei Zeilen, angedeutet mit En, gleichzeitig von der n-ten Hauptabtastung (Trommeldrehung) belichtet werden. Anschließend werden die Mehrfachstrahlen von der einzelnen Faserreihe in Nebenabtastrichtung relativ bewegt (Pfeil c), und das Paar aus zwei Zeilen E_n+1, die sich zwischen den beiden Zeilenpaaren E_n befinden, werden von der nächsten Hauptabtastung, nämlich der (n+1)-ten Hauptabtastung belichtet. Durch Ausführen einer verschachtelten Belichtung auf diese Weise reicht ein Faserarray, welches aus lediglich einer Faserreihe besteht, für eine Belichtung der gesamten Aufzeichnungsfläche aus, ohne daß irgendwelche Bereiche unbelichtet bleiben, selbst wenn es zwischen den Fasern Lücken gibt.
Im dargestellten Fall werden sämtliche von einer einzelnen Hauptabtastung unbelichtet bleibende Lücken durch zwei aufeinanderfolgende Hauptabtastungen aufgefüllt. Es ist dies nicht der einzige Fall der Erfindung, die beiden Hauptabtastungen, die zum Auffüllen der Lücken zwischen Fasern dienen, können, brauchen aber nicht direkt aufeinander zu folgen. Auf Wunsch können auch drei oder mehr aufeinanderfolgende oder nicht aufeinanderfolgende Hauptabtastungen ausgeführt werden, um die Lücken zwischen Fasern zu füllen.
Im dargestellten Fall ist das Faserarray, mit welchem eine verschachtelte Belichtung ausgeführt wird, ein Einzelmoden-Faser-Array, es ist dies aber nicht das einzige Beispiel der Erfindung, vielmehr sind verschiedene andere Arrays aus Lichtquellen möglich, darunter Laserarrays wie zum Beispiel ein Multimoden-Faser-Array, ein monolithisches LD-Array und ein diskretes LD-Array.
Im dargestellten Fall erfolgt eine zwei Pixel umfassende Feinablenkung, jedoch kann die Feinablenkung natürlich auch für drei oder noch mehr Pixel erfolgen.
Die folgenden Beispiele dienen zum Veranschaulichen der Mehrstrahl-Belichtungsvorrichtung gemäß der Erfindung.
Beispiele 1 und 2
Es wurden Modelle der in 1 gezeigten Mehrstrahl-Belichtungsvorrichtung 10 mit der Abbildungseinheit 34 gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung (vergleiche 2A und 2B und 3) entworfen und gebaut. Die Belichtungsvorrichtung 10 führte eine zwei Pixel umfassende Feinablenkung mittels AOD 42 der von dem Faserarray 30 emittierten Lichtstrahlen aus. Auf der Bildebene (der Aufzeichnungsfläche) des Aufzeichnungsmaterials A auf der Trommel 32 erzeugte die Array-Richtung des Faserarrays 30 einen Winkel von 34 Grad gegenüber der Hauptabtastrichtung. Die Optik besaß einen Wirkungsgrad von 90 %, das AOD 42 besaß einen Wirkungsgrad von 80 % und bestand aus Tellurdioxid (TeO₂), und es wurden Longitudinalwellen mit einer Geschwindigkeit (Va) von 4.260 m/s erzeugt.
Die Spezifikationen des Belichtungssystems sind in Tabelle 1 angegeben, und die übrigen Belichtungsparameter sind ebenso wie die Angaben zu dem Faserarray (dem Faserbündel-LD-Array) 30 und des AOD 42 in Tabelle 2 angegeben.
Tabelle 1. Spezifikationen des Belichtungssystems
Tabelle 2.
Vergleichsbeispiel 1
Zum Vergleich wurde ein Modell der Mehrstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung nach der japanischen Patentanmeldung (JPA) Nr. 186490/1994 entworfen und aufgebaut.
Wie bei den Beispielen 1 und 2 besaß die Optik einen Wirkungsgrad von 90 %. Die Spezifikationen des Belichtungssystems sind in Tabelle 1 angegeben, die übrigen Belichtungsparameter sowie die Angaben zu dem LD-Array und dem AOD sind in Tabelle 2 gezeigt.
Wie aus Tabelle 2 hervorgeht, wurde die Belichtungszeit, die beim Vergleichsbeispiel 4 Minuten betrug, auf weniger als den halben Wert reduziert, als de Vorrichtung nach Beispiel 1 (1,8 Minuten) bzw. die Vorrichtung nach Beispiel 2 (1,5 Minuten) verwendet wurde.
Beispiel 3
Es wurde ein Modell der Mehrstrahl-Belichtungsvorrichtung 10 nach 1 hergestellt, die die Abbildungseinheit 50 gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung (vergleiche 4A und 4B und 5) enthielt, entworfen und gebaut. Die Belichtungsvorrichtung 10 sollte eine drei Pixel umfassende Feinablenkung mittels AOD 42 de von dem Faserarray 30 emittierten Lichtstrahlen ausführen. In der Bildebene (Aufzeichnungsfläche) des Aufzeichnungsmaterials A auf der Trommel bildete die Array-Richtung des Faserarrays 30 einen Winkel von 18 Grad bezüglich der Hauptabtastrichtung. Die Optik besaß einen Wirkungsgrad von 90 %, der Faserwirkungsgrad betrug 80 %, das AOD 42 hatte einen Wirkungsgrad von 80 % und bestand aus Tellurdioxid (TeO₂) und erzeugte Longitudinalwellen mit einer Geschwindigkeit (Va) von 4.260 m/s.
Die Spezifikationen des Belichtungssystems sind in Tabelle 3 angegeben, die übrigen Belichtungsparameter sowie die Angaben zu dem Faserarray (Faserbündel-LD-Array) 30 und des AOD 42 sind in Tabelle 4 angegeben.
Tabelle 3. Spezifikationen des Belichtungssystems
Tabelle 4.
Vergleichsbeispiel 2
Zum Vergleich wurde ein Modell der Mehrstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung nach der japanischen Patentanmeldung (JPA) Nr. 186490/1994 entworfen und aufgebaut. Die Optik besaß einen Wirkungsgrad von 30 %. Die Spezifikationen des Belichtungssystems sind in Tabelle 3 angegeben, die übrigen Belichtungsparameter sowie die Angaben zu dem LD-Array und dem AOD finden sich in Tabelle 4.
Wie aus Tabelle 4 ersichtlich ist, wurde die Belichtungszeit, die bei der Vorrichtung gemäß Vergleichsbeispiel 2 4,2 Minuten betrug, mit Hilfe der Vorrichtung nach Beispiel 3 (1,0 Minute) auf weniger als ein Viertel reduziert.
Während die Mehrstrahl-Belichtungsvorrichtung gemäß der Erfindung im einzelnen anhand verschiedener Ausführungsformen erläutert wurde, ist die Erfindung keineswegs auf diese Ausführungsformen beschränkt, sondern es versteht sich, daß verschiedene Verbesserungen und Design-Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang und Grundgedanken der Erfindung abzuweichen.
Wie auf den obigen Seiten im einzelnen beschrieben wurde, eignet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung für eine hochdichte Aufzeichnung auf groß bemessenen Aufzeichnungsträgern mittels Mehrstrahlbelichtung, wobei die Belichtungszeit verkürzt werden kann, ohne dazu die Anzahl von Lichtstrahlen zu erhöhen, die von Lichtquellen wie beispielsweise Halbleiterlasern ausgegeben werden, und ohne die Hauptabtastgeschwindigkeit, beispielsweise die Drehgeschwindigkeit der externen Trommel zu erhöhen.
Der fehlende Zwang, die Hauptabtastgeschwindigkeit, beispielsweise die Trommeldrehzahl zu erhöhen, bietet den zusätzlichen Vorteil der Sicherheit.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß diese von einer geringen Anzahl von Bauteilen Gebrauch macht und folglich billiger gefertigt werden kann.
Die geringere Bauteilzahl trägt bei zu einer geringeren Ausfallrate der Lichtquelle, beispielsweise eines Halbleiterlasers.
Als Ergebnis dieser Vorteile wird bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Zuverlässigkeit des gesamten Belichtungssystems gesteigert, es werden kürzere Stillstandzeiten erreicht, und man kommt mit geringeren Wartungskosten aus.

Claims

Mehrstrahl-Belichtungsvorrichtung (10, 60, 68, 70, 86), umfassend: eine Lichtquelle (12) zum Emittieren einer spezifizierten Anzahl (i) von Mehrfachstrahlen (L), die in einer Nebenabtastrichtung voneinander beabstandet sind; eine Ablenkeinheit (18) zum kollektiven Ablenken der spezifizierten Anzahl von Mehrfachstrahlen (L) auf Hauptabtastlinien durch eine spezifizierte Anzahl von Ablenkungen (m) derart, daß ein Raum zwischen benachbarten Mehrfachstrahlen der spezifizierten Anzahl von Mehrfachstrahlen (L) belichtet wird; und eine Hauptabtasteinheit (14) zum Durchführen einer Hauptabtastung auf einem Aufzeichnungsmaterial (A), wenn dieses mit der spezifizierten Anzahl von Mehrfachstrahlen (L) belichtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum zwischen benachbarten Mehrfachstrahlen der spezifizierten Anzahl von Mehrfachstrahlen (L) ein ganzzahliges Vielfaches (n) der Summe der spezifizierten Anzahl von Ablenkungen (m) + 1 ist, wobei die Summe außerdem multipliziert wird mit einem Mittenabstand (p) von Pixeln in Nebenabtastrichtung, das heißt n × (m + 1) × p.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Hauptabtasteinheit eine rotierende Außentrommel (32) ist, auf deren Umfangsfläche das Aufzeichnungsmaterial (A) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Lichtquelle (12) eine Mehrstrahl-Emissionseinheit in Array-Form ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Lichtquelle (12) ein Lichtleitfaser-Array (30) ist, welches die Mehrfachstrahlen (L) emittiert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Lichtquelle ein Array (74) aus diskreten Halbleiterlasern (26) ist, die individuelle Strahlen emittieren.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Lichtquelle ein monolithisches Halbleiterlaserarray (62) ist, welches die Mehrfachstrahlen emittiert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, weiterhin umfassend eine Kollimatorlinse (38) zwischen der Lichtquelle (12) und der Ablenkeinheit (18), ferner ein zwischen der Ablenkeinheit (18) und dem Aufzeichnungsmaterial (A) vorgesehenes Abbildungsobjektiv (40).
Vorrichtung nach Anspruch 7, weiterhin umfassend eine in einer Mehrzahl von Stufen zwischen der Ablenkeinheit (18) und der Kollimatorlinse (38) vorgesehene Reduzieroptik (72).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der die Ablenkeinheit (18) ein akustooptisches Bauelement (42, 56) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, bei der das akustooptische Bauelement ein akustooptischer Ablenker (42) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, bei der das akustooptische Bauelement ein akustooptischer Modulator (56) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, bei der Beugungslicht erster Ordnung und Beugungslicht nullter Ordnung, welches von dem akustooptischen Modulator (56) ausgegeben wird, auf gleiche Intensität eingestellt werden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, bei der die Mehrfachstrahlen (L) von dem akustooptischen Bauelement (42, 56) in einer Richtung rechtwinklig zu einer Anordnungsrichtung der Mehrfachstrahlen (L) abgelenkt werden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, bei der eine Ultraschall-Ausbreitungsrichtung ausgehend von dem akustooptischen Bauelement so eingestellt wird, daß sie rechtwinklig ist zu einer Richtung, in der die Mehrfachstrahlen (L) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der die Ablenkeinheit (18) ein optisches Bauelement (64) aufweist, welches einen elektrooptischen Effekt besitzt.
Vorrichtung nach Anspruch 15, bei der die Mehrfachstrahlen von dem optischen Bauelement mit elektrooptischem Effekt in einer Richtung parallel zu einer Richtung, in der die Mehrfachstrahlen (L) angeordnet sind, abgelenkt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 15, bei der die Mehrfachstrahlen von dem optischen Bauelement (64) mit elektrooptischem Effekt in einer Richtung rechtwinklig zu der Richtung abgelenkt werden, in der die Mehrfachstrahlen (L) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, bei der die Ablenkeinheit (18) aufweist: einen polarisierten Strahlenteiler (88) zum Trennen der Mehrfachstrahlen (L) in zwei Komponenten abhängig von einer Polarisationsrichtung; einen ersten Polarisationsdreher (89, 90), mit dem die Polarisationsrichtung der von dem polarisierten Strahlenteiler (88) separierten Komponente derart gedreht wird, daß die Richtung parallel ist zu der Polarisationsrichtung derjenigen Komponente, die durch den polarisierten Strahlenteiler (88) hindurchgegangen ist; wobei eine erste und eine zweite Einheit (64a, 64b) des optischen Bauelements mit elektrooptischem Effekt, die jeweils eine Komponente, die durch den polarisierten Strahlenteiler (88) hindurchgegangen ist, und eine Komponente, die in der Polarisationsrichtung von dem ersten Polarisationsdreher (89, 90) gedreht wurde, ablenken; einen zweiten Polarisationsdreher (94) zum Drehen der Polarisationsrichtung einer Komponente, die von der ersten Einheit (64b) des optischen Bauelements mit elektrooptischem Effekt abgelenkt wurde; und ein Wellenkoppelbauelement, mit welchem eine Komponente der Mehrfachstrahlen (L), deren Polarisationsrichtung von dem zweiten Polarisationsdreher (94) gedreht wurde, kombiniert wird mit einer Komponente, die von der zweiten Einheit (64a) des optischen Bauelements mit elektrooptischem Effekt abgelenkt wurde.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 18, bei der die Mehrfachstrahl-Emissionseinheit in Array-Form in mehr als einer Reihe angeordnet ist, wobei die Pixel, die zwischen den von einer einzelnen Reihe der Mehrfachstrahl-Emissionseinheit emittierten Mehrfachstrahlen nicht-aufgezeichnet bleiben, uneingeschränkt von den Mehrfachstrahlen aufgezeichnet werden, die von sämtlichen anderen Reihen der Mehrfachstrahl-Emissionseinheit emittiert werden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 18, bei der die Pixel, die zwischen den von der Mehrfachstrahl-Emissionseinheit in Array-Form emittierten Mehrfachstrahlen nicht-aufgezeichnet bleiben, durch Zwischenzeilenbelichtung durchgängig aufgezeichnet werden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, bei der das Aufzeichnungsmaterial (A) ein Photorezeptor, ein lichtempfindliches Material oder ein wärmeempfindliches Material ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, bei der die Mehrfachstrahlen (L) in Nebenabtastrichtung geneigt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 19, bei der der Faktor eines ganzzahligen Vielfachens (n) der Anzahl von Reihen der Mehrstrahl-Emissionseinheit gleicht.
Vorrichtung nach Anspruch 20, bei der der Faktor des ganzzahligen Vielfachens (n) eine Anzahl von Zwischenzeilen-Belichtungen gleicht.