JP2008276242A

JP2008276242A - 版露光装置

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Inventors: Bernard Beier; バイエルベルナルト; Bernd Vosseler; フォッセラーベルント
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Abstract

【課題】複数の画像形成チャンネルを用いて描画することができ、光が有利な光線特性を有し、焦点を簡単な光学系を用いて生じさせることができる版露光装置を提供する。
【解決手段】ＶＣＳＥＬ光源２１を備える光源アレイ２０は、結像光学系２４によって３つの画素２１０に結像されている３つの画像形成光線２２を発生している。版２８は、対称軸２５の回りに回転可能な胴２６上にある。この回転は矢印Ｂで示されている。光源アレイ２０は、胴２６の対称軸２５に平行に、両方向矢印Ａによって示された、実質的に直線状の経路上を移動させることができる。連続的に、またはパルス状に画像を形成するように、胴２６は版２８と共に回転運動方向Ｂに回転させられ、光源アレイ２０は給電ユニット２３と共に胴２６に沿って移動方向Ａに平行移動させられる。それによって、ねじ状の経路２１２上を胴２６の対称軸２５の周りに回る画像が形成される。
【選択図】図６

Description

本発明は、版に画像を形成する装置に関し、特に、版を上に取付けることができる胴と、ｎ，ｍをｎ＞１，ｍ＞＝１の自然数として、（ｎ×ｍ）の画素を形成する光源アレイと結像光学系を備える、版に画像を形成する装置とを有し、該装置の画素は、版の２次元の面を速い送り方向と遅い送り方向に一面に覆う版露光装置に関する。

版に画像を形成する時間は、版の露光装置におけるにしても、印刷ユニットにおけるにしても、使用可能な画像形成チャンネルの数によって決まる。このため、通常の画像形成装置は、少なくとも１つが１つの画像形成チャンネルに付属している複数の光源を有している。画素は、印刷画素を版上に形成できるように、画像形成チャンネルによって版の表面上に投影される。本明細書は、版に複数の光線で画像を形成することに関する多数の文献の内容を含んでいる。

例えば、２次元的に配置された複数のレーザー光源が結像光学系によって描画面上に、複数の画素を形成するように結像される画像描画装置が、米国特許明細書第５２９１３２９号に開示されている。この場合、レーザー光源は、各レーザーの主光線が結像光学系の最初のレンズの焦点を通って走るように、通常、球面扇形上に配置される。

画素同士の間隔をより小さくするために、別々の視準線を有する複数の個々の多重モードレーザーダイオードからなる２次元アレイが米国特許明細書第５９９５４７５号に記載されている。このアレイは、強く縮小されて画像形成媒体上に結像される。この場合、結像光学系は、拡散するレーザー光を光線化する歪像光学素子を含んでいる。

上述の各画像形成装置は、エッジ発光型ダイオードレーザーを、レーザー光線を発生するのに用いる点で共通する。しかし、エッジ発光型ダイオードレーザーは、レーザー光線が大きな拡がり角と強い非点収差を有し、このため、レーザー光線を集束させるのに非常に手間がかかり、高価な光学的なレンズシステムを必要とするという不利な特性がある。さらに、エッジ発光型ダイオードレーザーは機能試験の前に最初にウェハーから切り出し、組み立てる必要がある。これらの製造工程は部分的に非常に手間がかかり、これらの製造工程によって生産高が制限され、したがってレーザーの価格が高くなる。

従来の半導体レーザーがエッジ発光素子であり、すなわち光の拡散がｐｎ結合面に垂直に生じ、光がチップのギャップ面に垂直に放射されるのに対して、ウェハー表面に垂直に光を放射する、いわゆる面発光型レーザーダイオード（ＶＣＳＥＬレーザーダイオード：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）が知られている。この場合、共振軸がｐｎ結合面に平行になっている。この記述と本発明の装置との関係から、ＶＣＳＥＬ光源の概念に基づく全てのレーザーダイオードは、その放射方向が励起帯に直角になっていると考えることができる。このレーザーダイオードは、特に、共振長が励起帯の厚さに比べて短い面発光素子であっても、共振子がモノリシックに延長された面発光素子であっても、外部共振子、すなわち連結された共振子を有する面発光素子（ＮＥＣＳＥＬとも呼ばれる）であってもよい。さらに、ＶＣＳＥＬ光源は、共振子が励起帯に実質的に平行に位置し、レーザー光線を励起帯に垂直に放射させる回折構造または反射構造を備えるダイオードレーザーであってもよい。

一般に、ＶＣＳＥＬ光源では、共振子の励起長が、通常わずか数ミクロンと非常に短くてよく、高次に反射する反射体が、拡がりの小さい光線を生じさせるために必要であるとされている。面発光型レーザーダイオード、すなわちＶＣＳＥＬ光源は多くの有利な特性を有している。多くの場合１０ミクロン未満の長さである、きわめて短い共振子によって、レーザーしきい値より上に単一のモードの発光を生じさせる、大きな縦方向モード間隔が得られる。直径が通常６から８ミクロンの点対称な共振子によって円形の近傍界が得られ、（相対的に大きな直径によって引き起こされる）、光線の拡がりを小さくすることができる。さらに、このレーザーの構造のために、２次元的なＶＣＳＥＬレーザーダイオードアレイを容易にモノリシックに集積することができる。最後に、レーザーの試験を製造後にウェハー上で直接行うことができる。

面発光型レーザーの通常の層構造は当業者に公知であり、相応の文献（例えば、K.J.Ebeling「集積光電子機器」Springer出版，ベルリン，１９９２年参照）から分かる。例えば、個別に照射先を指定可能であり、すなわち調節可能なＶＣＳＥＬ光源アレイがＥＰ特許明細書第０９０５８３５Ａ１号に記載されている。

通常のＶＣＳＥＬ光源は、確かに、小さな出力しか有していない。到達可能な出力を大きくし、固有モードでのレーザー発振を励起するために、ＶＣＳＥＬ層構造のための具体的な共振子構成が米国特許明細書第５８３８７１５号に開示されている。しかし、この方法の欠点は、特に、製造コストがかかることである。

これに関連して、複数の発光ダイオードの光を、強い光線を発生するために相応の結像光学系によってまとめることも文献から知られていることは言及に値する。例えば、複数の光源、またはアレイの光源からなる部分アレイの光を部分的に重なった焦点にどのように集束させるかということが米国特許明細書第５７９３７８３号に記載されている。

さらに、光源アレイを個々の部分アレイモジュールから構成することが文献、例えば米国特許明細書第５４７７２５９号から公知である。この場合、通常、この部分アレイモジュールは、光源の２次元アレイを形成するように互いに隣り合って支持部材上に固定された、一列の、すなわち１次元的に配置されたレーザーダイオードである。

１次元アレイまたは２次元アレイの画素による、版への画像形成は、通常、２つの部類の画像形成方法で行われる。第１の部類は、画像形成光源の画素を密に配置することに基づいている。すなわち、画像形成点の間隔は、形成されるべき印刷画素の間隔に相当している。この場合、２次元的に画像を形成されるべき版は、面を形成する２つの線形独立な方向への平行移動によって一面に画像を形成される。第２の部類の画像形成方法は、画素の間隔が、隣接する形成すべき印刷画素の間隔よりも大きいことを特徴としている。したがって、２次元的な版に完全に画像を形成するためには、所定の画像形成ステップの画素を時間的に先行する画像形成ステップの画素の間に形成する必要がある。このような方法はインターリーフ法とも呼ばれる。このようなインターリーフ法の例として、ここでは米国特許明細書第４９００１３０号を引用する。この文献には、画素を隣接する印刷画素の間隔より大きな間隔で画像形成媒体上に形成する、１次元または２次元の光源アレイ用のラスター走査線による、１次元のインターリーフ法も２次元のインターリーフ法も開示されている。
米国特許明細書第５２９１３２９号米国特許明細書第５９９５４７５号ＥＰ特許明細書第０９０５８３５Ａ１号米国特許明細書第５８３８７１５号米国特許明細書第５７９３７８３号米国特許明細書第５４７７２５９号米国特許明細書第４９００１３０号 K.J.Ebeling「集積光電子機器」Springer出版，ベルリン，１９９２年

したがって、本発明の目的は、複数の画像形成チャンネルを用いて描画することができ、光が有利な光線特性を有し、焦点を簡単な光学系を用いて生じさせることができる、版露光装置を提供することにある。さらに、システムの寿命を長くでき、部分故障時に低コストで修理を行うことができることが望ましい。

上述の目的は、請求項１の特徴を備える、版露光装置によって達成される。本発明の好ましい実施態様と他の構成は従属請求項に示されている。

本発明による版露光装置は、版を上に取付けることができる胴と、ｎ，ｍをｎ＞１，ｍ＞＝１の自然数として、（ｎ×ｍ）の画素を形成する光源アレイと結像光学系を備える、版に画像を形成する装置とを有し、該装置の画素は、版の２次元の面を速い送り方向と遅い送り方向（線形独立な方向、互いに直交している必要はない）に一面に覆う。この装置は、光源のアレイが、ｒ，ｓをｒ＞＝ｎ，ｓ＞＝ｍの自然数として、ｒ×ｓのＶＣＳＥＬ光源からなり、少なくとも２つのＶＣＳＥＬ光源を互いに独立して調節可能であるアレイを含んでいることを特徴とする。面発光ダイオード（ＶＣＳＥＬ）は有利な光線特性を有している。発光面が拡がりを有しているために、拡がり角の小さい光線が発光される。発光される光の光線の質と形態は実質的に放射面の大きさによって決まる。高い焦点深度のために印刷版の画像形成に特に有利である、共振子の基底モードにおけるＶＣＳＥＬ光線（ガスウ・ビーム）が、所定の大きさを選定することによって発生する。エッジ発光型レーザーとは対照的に、光線の直径と、光線の直径を形成する線形独立な方向の拡がり角が均一であり、その結果、視準と集束を、比較的簡単な光学素子（より少数の非対称な、および／または非球形の素子）を用い、また微細レンズアレイの形態で用いても得ることができる。アレイ内の個々のＶＣＳＥＬを適切に接触させることによって、個々のレーザーを別々に、互いに独立して調節可能であることが保証され、その結果、画像形成チャンネルに付属するＶＣＳＥＬ光源の光の強さを変化させることができる。

すなわち、本発明の重要な考えは、ＶＣＳＥＬアレイを版に画像を形成するのに用い、この際、十分に高い出力をＶＣＳＥＬ発光によって有利な共振子モードにおいて各画像形成チャンネルに生じさせることにある。個別に調節可能なアレイを用いることによって、各画像形成チャンネルにおいて画像形成情報に応じた強さで画素を形成することができる。高い出力を各画像形成チャンネルに生じさせるために、共振子の基底モードと同時に他のモードも励起するのが有利である。

特に、発生可能な出力を高くするために、版に画像を形成する装置は、版上の少なくとも１つの画素をｒ×ｓのＶＣＳＥＬ光源の部分アレイによって発光された光をまとめることによって、すなわち少なくとも２つのＶＣＳＥＬ光源によって形成するように構成してもよい。複数のＶＣＳＥＬ光源を１つの画像形成チャンネルにこのように付属することによって、冗長性を高め、システムの寿命を長くするのも同様に有利である。１つのＶＣＳＥＬ光源が故障した場合、画像形成チャンネル内の他のＶＣＳＥＬ光源はまだ使用可能である。

版に画像を形成する装置が、幾つかの小アレイモジュールから組み立てられたＶＣＳＥＬ光源アレイを備えるのが特に有利である。すなわち、（ｒ×ｓ）のＶＣＳＥＬ光源の全アレイは、複数のＶＣＳＥＬ光源をそれぞれ含む別個のストライプまたはブロック、例えばｒ個の面発光素子を備えるｓ個のブロックから構成してもよい。この場合、別個のストライプまたはブロックは、部分故障した場合、迅速に、簡単に、また低コストで交換することができる。

楕円形の面発光素子によるにしても、相応の光学系によるにしても少なくとも１％の楕円率を有するのが有利である楕円形の焦点を版上に生じさせる、本発明の装置の他の実施態様では、均一な線幅を生じる円形の光線を用いる場合に比べて、移動方向に関して傾斜した口状の（偏球状の）光線を用いて比較的高いエネルギー密度を得ることができ、縦方向の口状の（長球状の）光線を用いてエネルギーを版において有利に時間的に加え合わせることができる。

ＶＣＳＥＬアレイの特性のために、基板の縁は空いており、エッジ発光ダイオードの場合のように、発光する切子面の機能は有していない。したがって、このエッジを非常に正確に加工することができ、その結果、個々のアレイを相互に位置決めすることができる。これによって、発光素子を全アレイ上に幾何学的に規則正しく配置して、複数の１次元または２次元のＶＣＳＥＬアレイを並べて１つのより大きなアレイにする、すなわち小アレイを並べて（ｒ×ｓ）のＶＣＳＥＬ光源アレイにすることが可能になる。すなわち、モジュール構成にすることによって、非常に大きなアレイを構成することができ、この際、１つのモジュール上の個々の発光素子の故障は、当該モジュールのみを交換することによって容易に除去できる。

本発明による版露光装置の有利な実施態様では、ＶＣＳＥＬ光源を、ｐ側を内側に向けて（キャリアまたは支持部材上に）取り付ければ、良好に冷却を行うことができる。

ＶＣＳＥＬ光源を２次元的に配置することによって、熱抵抗がエッジ発光型ダイオードレーザーの場合よりも小さい、等質の、ほぼ１次元の熱流が生じる。熱が発生する領域と１つまたは複数のヒートシンクとの間の接触面は、エッジ発光型ダイオードの場合、通常０．１ｃｍ²であるが、ＶＣＳＥＬアレイの場合、通常１．０ｃｍ²である。

これに関連して、ＶＣＳＥＬはエッジ発光型ダイオードレーザーと対照的に、比較的再現性の良い老朽化特性を有していることは言及に値する。例えば切子面の腐食による自然発生的な故障は比較的まれにしか発生しない。このことは、ＶＣＳＥＬアレイの全寿命が、全ての発光素子が大抵の場合、長い時間の後初めて故障するので、一定のレートで生じる老朽化とはほぼ無関係に発生する、エッジ発光型ダイオードレーザーの切子面の腐食と対照的に、長いことを意味している。この再現性の良い老朽化は、参照発光素子の出力を測定すれば、参照発光素子とそれが付属する一群の発光素子の老朽化による出力の損失を、個々の発光素子の出力を算定する、すなわち測定する必要なしに調節できるというように有利に利用できる。

個別に調節できるのが有利であるＶＣＳＥＬアレイを上述したように見積もりできることと並んで、ＶＣＳＥＬアレイの対称な特性のために、エッジ発光型ダイオードを用いた装置に比べて低コストの装置を構成できることが重要である。さらに、ＶＣＳＥＬアレイの幾何学的な大きさは非常に小さく、その結果、版に画像を形成する装置を非常に小型にできる。

少なくとも２つのＶＣＳＥＬ光源の光を画像形成チャンネル内でそれ自身の画素に干渉させることなく集束させている間、画像形成チャンネルに付属する部分アレイのＶＣＳＥＬ光源は、１つのＶＣＳＥＬ光源によって発光された光が第２のＶＣＳＥＬ光源によって発光された光に対して一定の位相関係を有するように調節することが好ましい。構造上の干渉効果を利用して、光線の高い質と一緒に高い出力を有する光線を発生してもよい。したがって、この場合、当該ＶＣＳＥＬ光源は、所定の画素を形成するために同時に調整する必要がある。したがって、複数の発光素子、すなわちＶＣＳＥＬ光源が、このように、画像形成チャンネルにまとめられる。

本発明の版露光装置は印刷ユニット内で用いるのが特に有利である。この場合、本発明による装置は、平床式露光器の周りに支持された版でも、湾曲した支持部材、例えば胴上に支持された版でも扱うことができる。版の２次元の面は、画像を形成する装置の画素によって、速い送り方向と遅い送り方向に（線形独立な方向、互いに直交している必要はない）一面に覆われる。少なくとも給紙装置と印刷ユニットと排紙装置を含む（枚葉紙印刷機）、本発明による印刷機は、本発明による、版に画像を形成する装置を備える少なくとも１つの印刷ユニットを有している。あるいは、これに対して、ウェブを処理する印刷機が本発明による装置を有していてもよい。この印刷機はじか刷り、または非じか刷りの平版印刷機、特にオフセット印刷機であるのが有利である。

この場合、アレイの２次元の配置は、（ｓ個のＶＣＳＥＬ光源を備える）ｒ個の列が速い送り方向に実質的に直角に位置し、したがってアレイのｓ個の行が遅い送り方向に実質的に直角に位置しているのが有利である。ｑを２つの隣接する面発光素子の間隔、ｄを版上の隣接する２つの線の間隔とした場合、ｓ＝ｑ／ｄであるのが有利である。ｘ重に冗長化するためには、ｓ＝ｘ×ｑ／ｄであるのが有利である。アレイが傾くのに対する、また制御の時間誤差に対する影響が、隣接する線を描画する２つのＶＣＳＥＬ光源の、速い送り方向の最大の間隔がｓ×ｑより小さくなるように幾何学的に配置することによって、あまり生じないようにすることができる。

例えば、小アレイモジュールを組み立てた非常に大きなアレイを用いることによって、１：１に画像を形成することができる。すなわち、一定数の印刷画素を備える版の、画像を形成されるべき全面が、同一の数の画像形成チャンネルによって露光される。これは、非常に速く版を露光できるので、特に平床式で露光する場合に有利である。ＶＣＳＥＬ光源の有利な光線特性のために、比較的簡単な結像光学系を用いることができ、さもなければ、画像形成間隔が非常に小さい場合には、結像光学系なしで直接画像を形成することができる。

版は、従来の版でも、すなわち例えば通常の熱式の版でも、再度描画できる版でも、版箔、すなわちフィルムであってもよいことは言及に値する。感度が画像形成光線の一定の波長に対して鋭いピークを有する、デジタル式に画像を形成できる版の場合、相応の発光波長を有するＶＣＳＥＬ光源を用いる必要がある。ある用途では、ＶＣＳＥＬ光源をＣＷ法で、すなわち光線を連続的に発光するのに用いるのではなく、短いパルス光を発光するのに用いるのが有利である場合もある。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は、版上に画素を形成するＶＣＳＥＬ光源アレイと結像光学系を備える、本発明による、版に画像を形成する装置の模式図である。光源アレイ１０は、ＶＣＳＥＬ光源１２を含む個々の発光素子を有している。図示する例では、このＶＣＳＥＬ光源１２は間隔ｑを有しており、一般的には、発光素子の間隔は、面を形成する２つの線形独立な方向で異なっていてもよい。例として、図１には、３×５のＶＣＳＥＬ光源１２の光源アレイ１０が図示されているが、一般的には、光源アレイ１０は、ｎ，ｍを自然数として、ｎ×ｍのＶＣＳＥＬ光源１２を含んでいる。

隣接するものの間隔がｌの画素１８が結像光学系１４によって版１６上に形成されている。この際、隣接する画素１８の間隔ｌが、形成すべき印刷画素の間隔ｐと同じであるか、隣接する画素１８の間隔ｌが、形成すべき印刷画素の間隔ｐより大きいかは本発明の装置の本質にとって重要ではない。後者の場合、画素１８を版１６に対して、画像形成をインターリーフ法で行うことができるように平行移動させる必要がある。

光源アレイ１０のＶＣＳＥＬ光源１２は個別に調節可能である。このことを代表して、図１には、個々に調節されたＶＣＳＥＬ光源１２の画像形成光線１１０が図示されている。光源アレイ１０は給電ユニット１１２上に支持されている。この給電ユニット１１２は、データおよび／または制御信号を交換するための接続線１１４で制御ユニット１１６に接続されている。既に上述したように、版１６を、印刷画素を版１６上に形成するために、光源アレイ１０の画素１８に対して相対的に移動させる、図１には図示しない手段が備えられている。版１６の２次元面を密に満たすために、版１６の面を形成する第１の方向１１８にも第２の方向１２０にも移動が行われる。

本発明の好ましい他の実施形態では、平らな版であるにしても、少なくとも部分的に湾曲している版であるにしても、２次元の版のうちの１次元方向に、全サイズに、すなわち全側方幅に、したがって版１６の、画像を形成する印刷面の少なくとも全幅に実質的に平行に画像を形成できるように延びている光源アレイ１０が備えられている。この場合、画像を形成する装置はこの方向に移動させなくても済み、その結果、迅速かつ正確に画像形成を行うことができる。

図２は、ＶＣＳＥＬ光源の、部分アレイを含むアレイと、別個の構成部材を有する結像光学系を備える、本発明による、版に画像を形成する装置の好ましい実施形態の模式図である。図２は、個々のＶＣＳＥＬ光源１２を含む光源アレイ１０、個々の構成部材１２２を有する結像光学系１４、および版１６を示している。全ＶＣＳＥＬ光源１２の一部が部分アレイ１２４を構成している。通常、部分アレイ１２４は互いに分離され、相互に補い合ってＶＣＳＥＬ光源１２の全体を構成している。例として、図２には、３×５のＶＣＳＥＬ光源１２から構成された光源アレイ１０が図示されている。一般的には、光源アレイ１０は、ｎ，ｍを自然数として、ｎ×ｍのＶＣＳＥＬ光源１２から構成されている。例えば、部分アレイ１２４は、一列の、したがって３つの異なる行それぞれの、３つのＶＣＳＥＬ光源１２を含んでいる。この場合、結像光学系１４は、部分アレイ１２４によって発光された光、すなわちここでは部分アレイ１２４の画像形成光線１２６が版１６上の１つの画素１８に集束するように、構成部材１２２に分けられている。すなわち、ある部分アレイ１２４のＶＣＳＥＬ光源１２は、版１６上に１つの画素１８を形成する１つの画像形成チャンネルの光源になっている。これに関連して、既に別のところで述べたように、版１６上の隣接する画素１８の間隔ｌが印刷画素の間隔ｐと同じであるか、それより大きいかは重要ではない。光源アレイ１０の部分アレイ１２４は、部分アレイ１２４のＶＣＳＥＬ光源１２によって発光された光が、版１６上の、版１６上で実質的に一直線上に位置する画素１８に集束するように形成するのが有利である。したがって、これによって、ラスター走査線、すなわち画像形成の走査線を版１６上に生じさせるように、この走査線を横切って、版１６の面を形成する線形独立な方向に移動させることができる一群の画素１８が形成される。

図３は、ＶＣＳＥＬ光源の、部分アレイを含むアレイと、別個の構成部材を有する結像光学系を備える、本発明による、版に画像を形成する装置の他の実施形態の模式図である。この場合、版１６に画像を形成するこの装置は、ＶＣＳＥＬ光源１２を備える光源アレイ１０、複数の構成部材１２２を有する結像光学系１４、および版１６を含んでいる。例として、図３には、３×６のＶＣＳＥＬ光源１２からなる光源アレイ１０が示されている。この場合、この光源アレイ１０は、例として、２つの３×３の部分アレイ１２４を有している。結像光学系１４は、１つの構成部材１２２が部分アレイ１２４の複数の画像形成光線１２６を版１６上の１つの画素１８に集束させるように構成されている。

図２または図３の本発明の実施形態の有利な他の実施形態では、ＶＣＳＥＬ光源１２からなる光源アレイ１０の部分アレイ１２４に作用する、結像光学系１４の少なくとも１つの構成部材１２２は微細光学系として形成することができる。これは、構成部材１２２が互いに相対的に移動可能である場合に特に好ましい。

図４は、本発明による、画像を形成する装置内における、ＶＣＳＥＬ光源の、小アレイモジュールから構成されたアレイの実施形態の模式図である。ＶＣＳＥＬ光源１２を備える光源アレイ１０は、一列に並べられた、この例では５つのＶＣＳＥＬ光源１２をそれぞれ有する、この例では３つの光源モジュール１２８から構成されている。光源モジュール１２８は、３×５の光源アレイ１０を形成するように互いに隣り合って配置されている。支持部材１３０としては、光源アレイ１０の給電ユニット１１２の表面を用いるのが有利である。光源モジュール１２８には、参照発光素子１３２を設定することができる。この参照発光素子１３２は、発光に関連するパラメータを診断するために備えられている。発光に関連するこのパラメータは、例えば、供給電流か、さもなければＶＣＳＥＬ光源の出力である。

図５は、参照発光素子の出力検出器の構成と共に示す、ＶＣＳＥＬ光源の、小アレイモジュールから構成されたアレイの実施形態の模式図である。版１６に画像を形成するこの装置は、ＶＣＳＥＬ光源１２を備える光源アレイ１０、複数の構成部材１２２を有する結像光学系１４、および版１６を含んでいる。例として図示するこの実施形態では、ＶＳＥＬ光源１２の、３×６の光源アレイ１０は２つの光源モジュール１２８から構成されている。この光源モジュール１２８は３×３のＶＣＳＥＬ光源１２をそれぞれ有している。給電ユニット１１２の表面が支持部材１３０として用いられている。給電ユニット１１２は、データおよび／または制御信号を交換するための接続線１１４によって制御ユニット１１６に接続されている。参照発光素子１３２が光源モジュール１２８上に設けられている。例として、ここでは、この参照発光素子１３２が、版１６上に画像を形成する画像形成光線１３４を発光するのを図示している。画像形成光線１３４の発光された光の一部が所定の分配率の分光器１３６によって分光され、検出器１３８に向けられる。検出器１３８の信号が接続線１４０によって、後続処理するために制御ユニット１１６に伝達される。したがって、少なくとも１つのＶＣＳＥＬ光源１２、ここでは参照発光素子１３２の入力電力をＶＣＳＥＬ光源１２の出力の関数として、出力が目標値から外れた時に変化させて調節することができる。さらに、光源アレイ１０の部分アレイ１２８の参照発光素子１３２は、部分アレイ１２８の、少なくとも１つの他のＶＣＳＥＬ光源１２の入力電力を参照発光素子１３２の出力の関数として、出力が目標値から外れた時に変化させて調節するのに用いてもよい。

さらに、これは、ＶＣＳＥＬ光源１２からなる光源アレイ１０の部分アレイ１２８用の結像光学系１４の少なくとも１つの構成部材１２２が、後に配置される焦点の位置をＶＣＳＥＬ光源１２からなる光源アレイ１０の、版１６に対する距離の関数として変えるように、移動方向１４２に移動可能である場合に特に有利である。これに関して、ＶＣＳＥＬ光源１２と版１６の間の距離の測定値をオートフォーカス調節用の入力パラメータとして用いることができるのは当業者に公知であり、このため、本発明による、版に画像を形成する装置はさらにこのように構成することができ、このように構成するのが有利である。

出力検出器を図５に示すように構成する代わりに、少なくとも１つの参照発光素子１３２の出力をＶＣＳＥＬ光源１２において直接、振動子の反射体のところで測定することも同様に可能である。

図６には、回転可能な胴上にある版に画像を形成しているのが図示されている。ＶＣＳＥＬ光源２１を備える光源アレイ２０は、ここでは例として、結像光学系２４によって３つの画素２１０に結像されている３つの画像形成光線２２を発生している。画素２１０は互いに同じ間隔を有し、１つの軸上に位置しているのが有利である。版２８は、対称軸２５の回りに回転可能な胴２６上にある。この回転は矢印Ｂで示されている。光源アレイ２０は、胴２６の対称軸２５に平行に、両方向矢印Ａによって示された、実質的に直線状の経路上を移動させることができる。連続的に、またはパルス状に画像を形成するように、胴２６は版２８と共に回転運動方向Ｂに回転させられ、光源アレイ２０は給電ユニット２３と共に胴２６に沿って移動方向Ａに平行移動させられる。それによって、ねじ状の経路２１２上を胴２６の対称軸２５の周りに回る画像が形成される。画素２１０の経路は線２１２によって示されている。すなわち、この場合、３つの画素２１０が画像形成された後、版２８と画素２１０が、版２８の他の位置に新たに３つの画素を形成できるように、３つの画素２１０の線によって定まる方向に直角な方向に第１の所定量のベクトル成分を有するように相対的に移動させられる。これによって、画素の、いわゆるラスター走査線が生じる。密に画像を形成できるように、すなわち版２８上の全ての印刷画素を画像形成できるように、３つの画素２１０の線によって定まる軸に平行に移動させる必要のある第２の所定量が、隣接するラスター走査線の所定の間隔、すなわち隣接する画素２１０の間隔ｌと画素２１０の数に応じて得られる。

すなわち、光源アレイ２０が、軸が平行移動方向Ａに実質的に平行に位置しているｎ個の画像形成光線２２を発生するように構成されている場合、ｎ個の画素２１０は、ｎ個のらせんに沿って、方向Ｂに回転する胴２６に亘って移動する。方位角があることが分かり、したがってｎ個のらせんは互いに交錯する。このらせんは、ｎ個のらせんを生じる画素２１０が密に配置されない場合、対称軸２５に平行な方向に見てこの方位角の方へ、胴２６の表面の点に重複して画像を形成するのを避けるために、インターリーフ法における走査線の送り制御に相当するように往復運動させる必要がある。

図６に図示する、画像を形成する装置は、印刷ユニット内の胴２６のところに設けることができる。このような印刷ユニットは印刷機の一部であってもよい。

版上に画素を形成するＶＣＳＥＬ光源と結像光学系を備える、本発明による、版に画像を形成する装置の模式図である。ＶＣＳＥＬ光源の、部分アレイを含むアレイと、別個の構成部材を有する結像光学系を備える、本発明による、版に画像を形成する装置の好ましい実施形態の模式図である。ＶＣＳＥＬ光源の、部分アレイを含むアレイと、別個の構成部材を有する結像光学系を備える、本発明による、版に画像を形成する装置の他の実施形態の模式図である。本発明による、画像を形成する装置内における、ＶＣＳＥＬ光源の、小アレイモジュールから構成されたアレイの実施形態の模式図である。参照発光素子の出力検出器の構成と共に示す、ＶＣＳＥＬ光源の、小アレイモジュールから構成されたアレイの他の実施形態の模式図である。本発明による装置を、胴上に支持された版に用いているのを示す模式図である。

符号の説明

１０，２０光源アレイ
１２，２１ＶＣＳＥＬ光源
１４，２４結像光学系
１６，２８版
１８，２１０画素
２２，１１０，１２６，１３４画像形成光線
２５対称軸
２６胴
１１２，２３給電ユニット
１１６制御ユニット
１２２構成部材
１２８光源モジュール
１２４部分アレイ
１３０支持部材
１３２参照発光素子
１３６分光器
１４０接続線

Claims

版を上に取付けることができる胴（２６）と、ｎ，ｍをｎ＞１，ｍ＞＝１の自然数として、ｎ×ｍの画素（１８）を版（１６）上に形成する、光源（１２）のアレイ（１０）と結像光学系（１４）を備える、版（１６）に画像を形成する装置とを有し、該装置の画素（１８）は、前記版（１６）の２次元の面を速い送り方向と遅い送り方向（Ａ、Ｂ）に一面に覆う版露光装置において、
前記光源（１２）のアレイ（１０）は、ｒ，ｓをｒ＞＝ｎ，ｓ＞＝ｍの自然数として、ｒ×ｓのＶＣＳＥＬ光源（１２）からなり、少なくとも２つの前記ＶＣＳＥＬ光源（１２）は互いに独立して調節可能であるアレイを含むことを特徴とする、版露光装置。
少なくとも１つの所定の画素が、ｒ×ｓの前記ＶＣＳＥＬ光源（１２）の部分アレイによって発光された光をまとめることによって、すなわち少なくとも２つの前記ＶＣＳＥＬ光源（１２）によって版（１６）上に形成される、請求項１に記載の版露光装置。
前記ＶＣＳＥＬ光源（１２）からなる前記アレイは、幾つかの小アレイモジュール（１２８）から組み立てられている、請求項１または２に記載の版露光装置。
ｎ個の画素（１８）が、隣接する画素の間に間隔ｌをおいて一列に前記版上に形成される、請求項１から３のいずれか１項に記載の版露光装置。
１つの前記部分アレイ（１２４）内の少なくとも１つの第１の前記ＶＣＳＥＬ光源と少なくとも１つの第２の前記ＶＣＳＥＬ光源が、前記第１のＶＣＳＥＬ光源から発光する光と前記第２のＶＣＳＥＬ光源から発光する光が一定の位相関係を有するように調節される、請求項２から４のいずれか１項に記載の版露光装置。
前記ＶＣＳＥＬ光源（１２）からなる前記アレイの少なくとも１つの部分アレイ（１２４）に作用する、前記結像光学系（１４）の少なくとも１つの構成部材（１２２）が微細光学系として形成されている、請求項１から５のいずれか１項に記載の版露光装置。
前記ＶＣＳＥＬ光源（１２）からなる前記アレイの少なくとも１つの部分アレイ（１２４）内に、前記ＶＣＳＥＬ光源を発光に関連するパラメータを診断するための参照発光素子（１３２）として備えている、請求項１から６のいずれか１項に記載の版露光装置。
少なくとも、前記ＶＣＳＥＬ光源（１２）からなる前記アレイの部分アレイ用の前記結像光学系（１４）は、焦点距離を少なくとも１つの前記ＶＣＳＥＬ光源（１２）からなる前記アレイ（１０）の、前記版に対する距離の関数として変えることができる構成部材（１２２）を有する、請求項１から７のいずれか１項に記載の版露光装置。
前記ＶＣＳＥＬ光源（１２）からなる前記アレイ（１０）の少なくとも１つの前記光源は、入力を前記光源の出力の関数として、該出力が目標値から外れた時に変化させる調節部を有する、請求項１から８のいずれか１項に記載の版露光装置。
前記ＶＣＳＥＬ光源（１２）からなる前記アレイの部分アレイの少なくとも１つの参照発光素子（１３２）が、前記部分アレイの少なくとも１つの他の前記光源（１２）の入力を、前記参照発光素子（１３２）の出力の関数として、該出力が目標値から外れた時に変化させる調節部を有する、請求項９に記載の版露光装置。
前記ＶＣＳＥＬ光源（１２）からなる前記アレイ（１０）の少なくとも１つの前記光源は短いパルス光を発生する、請求項１から１０のいずれか１項に記載の版露光装置。
印刷ユニットにおいて、少なくとも１つの、請求項１から１１のいずれか１項に記載の版露光装置を有することを特徴とする印刷ユニット。
給紙装置と印刷ユニットと排紙装置を少なくとも有する印刷機において、少なくとも１つの、請求項１２に記載の印刷ユニットを有することを特徴とする印刷機。