DE60211832T2

DE60211832T2 - Bildaufzeichnungsgerät mit Beleuchtungsgitterlichtventil

Info

Publication number: DE60211832T2
Application number: DE60211832T
Authority: DE
Inventors: c/o Dainippon Screen MFG. Co. Yoshikazu Horikawa-dori Kamikyo-ku Kataoka; c/o Dainippon Screen MFG. Co. LTD. Eiichi Horikawa-dori Kamikyo-ku Tamaki
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2001-11-08
Filing date: 2002-10-24
Publication date: 2007-05-24
Also published as: DE60211832T8; EP1310375B1; US20030085987A1; EP1310375A1; JP2003140354A; JP3563384B2; DE60211832D1; US6806897B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Aufzeichnung eines Bildes auf einem Aufzeichnungsmedium unter Verwendung eines Mehrkanal-Lichtmodulators.
Beschreibung des Standes der Technik
Eine Bildaufzeichnungsvorrichtung, die das Grating Light Valve (Marke der Silicon Light Machines, Sunnyvale, California) zur Modulation von Licht eines Halbleiterlasers verwendet, wurde bereits vorgeschlagen. Der Halbleiterlaser wird üblicherweise zur Stabilisierung der Wellenlänge und der Ausgangsleistung sowie Sicherstellung seiner Lebensdauer gekühlt. Andererseits beschreibt die japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2000-131628 eine Bildaufzeichnungsvorrichtung, welche zusätzlich mit einem Kühlsystem zur Kühlung des Lichtmodulators versehen ist.
Das Grating Light Valve wandelt das einfallende Licht in nicht-gebeugte und gebeugte Bündel um, die als Signalbündel und als Nicht-Signalbündel verwendet werden. Die Nicht-Signalbündel werden abgeblockt, so dass sie das Aufzeichnungsmedium nicht erreichen. Wenn die Laserleistung hoch ist, muss die abgeblockte Lichtenergie durch ein Kühlsystem abgeführt werden.
Im Allgemeinen wird die Laserquelle so lange eingeschaltet gehalten, wie die Aufzeichnungsvorrichtung in Betrieb ist, um so ihre Temperatur zu stabilisieren. Die Laserenergie, die oftmals durch eine Blende abgeblockt wird, erfordert ebenfalls Beseitigung.
ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist für eine Bildaufzeichnungsvorrichtung mit einem Hochleistungslaser zur Aufzeichnung eines Bildes auf einem Aufzeichnungsmedium gedacht, wobei es eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist, in angemessener Weise einen Temperaturanstieg in der Bildaufzeichnungsvorrichtung zu unterdrücken.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die Bildaufzeichnungsvorrichtung eine einen Halbleiterlaser aufweisende Lichtquelle; das Grating Light Valve zur Modulierung des Lichts der Lichtquelle; ein Halterelement zum Halten des Aufzeichnungsmediums, welches Signalbündeln aus dem Lichtmodulator ausgesetzt ist; ein Lichtabschirmungselement zum Abblocken unerwünschten Lichts; und ein Lichtabschirmungs-Kühlelement zur Beseitigung von Wärme, die durch das Abblocken des unerwünschten Lichts erzeugt worden ist.
Bei der Bildaufzeichnungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist es möglich, in angemessener Weise schädliche Auswirkungen von Wärme auf ein optisches System durch Abführen der durch das Abblocken des unerwünschten Lichts erzeugten Wärme zu verhindern.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind ein Lichtabschirmungs-Kühlelement zum Beseitigen der Lichtenergie und ein Lichtabschirmungselement zum Richten des Lichts aus der Lichtquelle auf das Lichtabschirmungs-Kühlelement vorgesehen. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Lichtabschirmungselement einen Spiegel, welcher Nicht-Signallicht aus dem Lichtmodulator reflektiert, wobei das Lichtabschirmungs-Kühlelement mit dem durch den Spiegel spiegelreflektierten Licht bestrahlt wird, um die durch Bestrahlung erzeugte Wärme zu beseitigen.
Bei der Bildaufzeichnungsvorrichtung dieser bevorzugten Ausführungsformen wird die durch die Lichtabschirmung erzeugte Wärme vom optischen System weggeführt.
Die vorliegende Erfindung ist auch für eine Technik zur effizienten Beseitigung von in der Vorrichtung erzeugter Wärme gedacht.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der vorliegenden Erfindung bei Hinzunahme der beigefügten Zeichnungen deutlicher werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Ansicht, welche einen Aufbau einer Bildaufzeichnungsvorrichtung gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform zeigt;
2 ist eine schematische Draufsicht eines optischen Kopfs gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform;
3 ist ein Blockdiagramm, welches zeigt, wie ein Kühlmittel umläuft;
4 ist eine Ansicht, welche einen Aufbau einer Bildaufzeichnungsvorrichtung gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform zeigt;
5 ist eine schematische Draufsicht eines optischen Kopfes gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform.
BESCHREIBUNG DER BEVOZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 ist eine Ansicht, welche einen Aufbau einer Bildaufzeichnungsvorrichtung 1 gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Bildaufzeichnungsvorrichtung 1 weist einen optischen Kopf 10, welcher Licht zur Aufzeichnung eines Bildes emittiert, und eine Haltetrommel 7 zum Halten eines Aufzeich nungsmediums 9, wie etwa einer Druckplatte, eines lichtempfindlichen Films und dergleichen, auf. Eine lichtempfindliche Trommel für ein plattenloses Drucken kann als Haltetrommel 7 ebenfalls verwendet werden, wobei sich in diesem Fall versteht, dass das Aufzeichnungsmedium 9 einer Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel entspricht.
Der optische Kopf 10 mit einer Abdeckung 10a zum Fernhalten von Staub wird durch einen (nicht gezeigten) Bewegungsmechanismus in Richtung senkrecht zum Papier bewegt. Die Haltetrommel 7 dreht um eine zur Bewegungsrichtung des optischen Kopfes 10 parallele Achse. Durch Drehen der Haltetrommel 7 unter gleichzeitiger Bewegung des optischen Kopfes 10 wird ein Bild auf dem Aufzeichnungsmedium 9 aufgezeichnet.
Der optische Kopf 10 weist einen Halbleiterlaser (nachfolgend als „Lichtquelle" bezeichnet) 11 mit Laseremittern 111, das Grating Light Valve 12, an das Licht aus der Lichtquelle 11 über eine Linse 21 geliefert wird, auf. Signalbündel aus dem Lichtmodulator 12 erreichen die Haltetrommel 7 über Linsen 22 und 23. Der optische Kopf 10 weist ferner einen Spiegel 31, der in den Lichtweg eingesetzt werden kann, Spiegel 32 und 33 zum Abblocken von Nicht-Signalbündeln aus dem Lichtmodulator 12, einen Lichtquellen-Kühlmantel 41, einen Vorrichtungs-Kühlmantel 42 und einen Lichtabschirmungs-Kühlmantel 43 auf. Der Vorrichtungskühlmantel 42 kühlt Lichtmodulatorelemente 121 über einen am Lichtmodulator 12 angebrachten Wärmezerstreuer 421.
Licht aus den Laseremittern 111 wird in einer Richtung parallel zum Papier durch eine Linse 112 kollimiert. Licht aus einer Anzahl von Emittern wird auf dem Lichtmodulator 12 unter Überlagerung durch die Linse 21 überlappt.
Die Lichtmodulatorelemente 121 werden unter Verwendung einer Halbleiterherstellungstechnik hergestellt, wobei jedes der Lichtmodulatorelemente 121 ein Beugungsgitter ist, welches die Rillentiefe verän dern kann. Im Einzelnen ist eine Anzahl bandartiger Elemente parallel zueinander längs einer Referenzebene ausgebildet, und die Rillentiefe des Beugungsgitters wird durch eine Auf-Ab-Bewegung der bandartigen Elemente in Bezug auf die Referenzebene geändert. Durch Ändern der Rillentiefe erzeugt das Lichtmodulatorelement 121 Beugungslicht nullten Ordnung (d.h., nicht-gebeugtes Licht) und gebeugtes Licht +/– erster oder höherer Ordnung.
Der an der Antriebswelle 311 befestigte Spiegel 31 wird in den Lichtweg so eingesetzt, dass er das Licht aus der Lichtquelle 11 auf den Kühlmantel 43 in einem Nicht-Aufzeichnungszustand richtet, wobei er in einem Aufzeichnungszustand aus dem Lichtweg heraus angeordnet ist.
Die Spiegel 32 und 33 empfangen Nicht-Signallicht aus dem Lichtmodulator 12, wie oben diskutiert, und richten das Nicht-Signallicht auf den Lichtabschirmungs-Kühlmantel 43. 2 ist eine Draufsicht des optischen Kopfes 10, die schematisch zeigt, wie die Spiegel 32 und 33 angeordnet sind. Der Lichtquellen-Kühlmantel 41 kühlt die Lichtquelle 11, um so die Wellenlänge und die Ausgangsleistung zu stabilisieren und ihre Lebensdauer zu gewährleisten. Der Vorrichtungs-Kühlmantel 42 kühlt über den Wärmezerstreuer 421 effizient den Lichtmodulator 12, um so seine Stabilität und Lebensdauer sicherzustellen. Der Lichtabschirmungs-Kühlmantel 43 beseitigt Wärme, die durch Bestrahlung mit dem von den Spiegeln 31 bis 33 herkommenden Licht erzeugt wird.
Die Spiegel 31, 32 und 33 sind so orientiert, dass alle reflektierten Bündel ungefähr an der gleichen Stelle des Kühlmantels 43 auftreffen. Dies gestattet eine Verminderung der Größe des Lichtabschirmungs-Kühlmantels 43. Die Lichtempfangsoberfläche auf dem Lichtabschirmungs-Kühlmantels 43 besteht aus einem Material, welches das Licht der Lichtquelle 11 effizient absorbiert.
Wie oben diskutiert, ist es, da alle Komponenten, welche eine Wärmeerzeugung verursachen, das heißt, die Lichtquelle 11, der Licht modulator 12 und die Lichtempfangsoberfläche des Lichtabschirmungs-Kühlmantels 43, gleichzeitig gekühlt werden, möglich, in angemessener Weise einen Temperaturanstieg im optischen Kopf 10 zu unterdrücken. Dies hilft, eine Dejustierung der Optik zu verhindern.
3 ist ein Blockdiagramm, welches einen Zustand zeigt, in dem ein Kühlmittel durch den Lichtquellen-Kühlmantel 41, den Vorrichtungs-Kühlmantel 42 und den Lichtabschirmungs-Kühlmantel 43 geführt wird. Die Bildaufzeichnungsvorrichtung 1 umfasst eine Kühlereinheit 44 zum Abkühlen des Kühlmittels und zur Regelung der Temperatur, wobei das durch die Kühlereinheit 44 geschickte Kühlmittel den Lichtquellen-Kühlmantel 41, den Vorrichtungs-Kühlmantel 42 und den Lichtabschirmungs-Kühlmantel 43 in dieser Reihenfolge durchläuft und zur Kühlereinheit 44 zurückgeführt wird. Die Kühlereinheit 44 weist einen Tank zum Sammeln des Kühlmittels, ein Kühlelement zum Kühlen des Kühlmittels im Tank, eine Temperaturregelschaltung zur Regelung des Kühlens des Kühlmittels und eine Pumpe zum Aussenden des Kühlmittels auf.
Im Vergleich zwischen der Lichtquelle 11 und dem Lichtmodulator 12 benötigt der Lichtmodulator 12 keine so hochgenaue Temperaturregelung wie die Lichtquelle 11. Beispielsweise muss die Temperatur des Halbleiterlasers mit einer Genauigkeit von + – 1 °C geregelt werden, während der Lichtmodulator 12 nur unter eine bestimmte Temperatur gekühlt werden muss, um zu verhindern, dass die Energieabsorbtion den Modulator schädigt.
4 ist eine Ansicht, welche einen Aufbau der Bildaufzeichnungsvorrichtung 1 gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In 4 sind Komponenten, die mit solchen aus der ersten bevorzugten Ausführungsform identisch sind, durch die gleichen Bezugszeichen dargestellt, und wie bei der ersten bevorzugten Ausführungsform wird das Licht aus der Lichtquelle 11 ü ber die Linse 21 auf den Lichtmodulator 12 gerichtet, und das Signallicht aus dem Lichtmodulator 12 wird über die Linsen 22 und 23 auf das von der Haltetrommel 7 gehaltene Aufzeichnungsmedium gerichtet. Bei der Bildaufzeichnungsvorrichtung 1 der zweiten bevorzugten Ausführungsform sind die Lichtquelle 11, der Lichtmodulator 12 und die für eine Lichtabschirmung relevanten Komponenten im optischen Kopf luftgekühlt.
Als für die Lichtabschirmung relevante Komponenten sind eine Lichtabschirmungsplatte 301 zum Abblocken von Licht aus der Lichtquelle 11, zwei Lichtabschirmungsplatten 302 und 303 zum Abblocken des Nicht-Signallichts aus dem Lichtmodulator 12 vorgesehen. Die Lichtabschirmungsplatte 301 ist um die Antriebswelle 311 drehbar und ihre Haltung ändert sich zwischen einer Position im Lichtweg von der Lichtquelle 11 zum Lichtmodulator 12 und einer Position außerhalb des Lichtweges.
Die Lichtquelle 11 wird mit einer Ventilatoreinheit 401 und der Lichtmodulator 12 mit einer Ventilatoreinheit 402 gekühlt. Andererseits wird die Lichtabschirmungsplatte 301 durch einen Luftstrom aus einem Ventilator 431 gekühlt, wenn sie mit Licht aus der Lichtquelle 11 bestrahlt wird. Die Lichtabschirmungsplatten 302 und 303 werden durch Ventilatoreinheiten 432 bzw. 433 luftgekühlt.
4 ist eine Ansicht einer Bildaufzeichnungsvorrichtung 1 gesehen von der Seite, weshalb die Lichtabschirmungsplatten 302 und 303 so gezeigt sind, als befänden sie sich auf einer optischen Achse, einander überlappend, tatsächlich aber sind die Lichtabschirmungsplatten 302 und 303 an bestimmten Abschnitten in der Richtung senkrecht zum Papier mit dazwischen liegender optischer Achse vorgesehen. 5 ist eine Draufsicht des optischen Kopfes 10, die schematisch eine Lagebeziehung dieser Lichtabschirmungsplatten zeigt. Wie aus 5 ersicht lich, sind die Lichtabschirmungsplatten 302 und 303 symmetrisch in Bezug auf die optische Achse angeordnet.
Bei dem optischen Kopf 10 ist ferner die Abdeckung 10a mit einem Lufteinlass 501 und einem Luftauslass 502 versehen, wobei in dem Lufteinlass 501 ein Ventilator 51 und ein Filter 52 angeordnet sind und in dem Luftauslass 502 ein einfacher Filter 53 angeordnet ist. Der optische Kopf 10 nimmt dadurch Außenluft aus dem Ventilator 51 und dem Filter 52 herein und stößt die für eine Luftkühlung verwendete Luft über den Filter 53 aus.
Auch bei der Bildaufzeichnungsvorrichtung 1 der zweiten bevorzugten Ausführungsform ist es, da die Lichtquelle 11, der Lichtmodulator 12 und die Lichtabschirmungsplatten 301, 302 und 303, die eine Erzeugung von Wärme bewirken, gekühlt werden, möglich, angemessen einen Temperaturanstieg im optischen Kopf 10 zu unterdrücken.
Die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden oben diskutiert, die vorliegende Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf die oben diskutierten bevorzugten Ausführungsformen, sondern lässt verschiedene Abwandlungen zu.
Die Lichtquelle 11 in den bevorzugten Ausführungsformen beschränkt sich nicht auf einen Halbleiterlaserstab, sondern kann ein Halbleiterlaser mit einem einzelnen Emitter oder ein Halbleiterlaserfeld, welches eine Anzahl von Dioden aufweist, sein. Für eine strengere Temperaturregelung können Peltier-Module obigen Ausführungsformen hinzugefügt werden.
Das Kühlmittel beschränkt sich nicht auf Wasser, vielmehr können auch andere Kühlmittel verwendet werden.
Die Erfindung wurde im Einzelnen wiedergegeben und beschrieben, die vorstehende Beschreibung ist jedoch in allen Aspekten veranschaulichend und nicht einschränkend. Es versteht sich daher, dass zahlreiche Abwandlungen und Variationen erdacht werden können, ohne die Erfindung, wie sich durch die Ansprüche definiert ist, zu verlassen.

Claims

Bildaufzeichnungsvorrichtung (1) zur Aufzeichnung eines Bildes auf einem Aufzeichnungsmedium (9) durch Belichtung, welche aufweist: eine Lichtquelle (11), welche einen Halbleiterlaser (111) umfasst; ein Gitterlichtventil (12) zum Modulieren von Licht aus der Lichtquelle (11); ein Halteteil (7) zum Halten des Aufzeichnungsmediums (9) welches dem modulierten Licht ausgesetzt ist; ein Lichtabschirmungsteil (31, 32, 33) zum Abblocken von unerwünschtem Licht; und gekennzeichnet durch ein Lichtabschirmungskühlteil (43) zur Beseitigung von durch das Abblocken des unerwünschten Lichts erzeugter Wärme.
Bildaufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Abschirmungsteil (31) für ein Abblocken von Licht zwischen der Lichtquelle (11) und dem Lichtventil (12) in einem Nicht-Aufzeichnungszustand eingerichtet ist.
Bildaufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Lichtabschirmungsteil einen Spiegel (31) umfasst, welcher für ein Reflektieren des Lichts aus der Lichtquelle (11) eingerichtet ist; und das Lichtabschirmungskühlteil (43) für ein Absorbieren des Lichts, das durch den Spiegel (31) reflektiert wird, eingerichtet ist, um die Wärme zu beseitigen.
Bildaufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Lichtabschirmungsteil (32, 33) für ein Abblocken von Nicht-Signalbündeln aus dem Lichtventil (12) eingerichtet ist.
Bildaufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei das Lichtabschirmungsteil einen ersten Spiegel (32) aufweist, welcher für ein Reflektieren der Nicht-Signallichtbündel eingerichtet ist, und das Lichtabschirmungskühlteil (43) für ein Absorbieren der Lichtbündel, welche durch den Spiegel (32) reflektiert werden, eingerichtet ist, um die Wärme zu beseitigen.
Bildaufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 5, welche ferner aufweist: einen zweiten Spiegel (31) zum Abblocken von Licht zwischen der Lichtquelle (11) und dem Lichtventil (12) in einem Nicht-Aufzeichnungszustand, wobei das Lichtabschirmungskühlteil (43) für ein Absorbieren des durch den zweiten Spiegel (31) reflektierten Lichts eingerichtet ist.
Bildaufzeichnungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, welche ferner aufweist: ein Lichtquellenkühlteil (41) zum Kühlen der Lichtquelle (11) mit einem Kühlmittel, wobei das Lichtabschirmungskühlteil (43) für eine Verwendung des aus dem Lichtquellenkühlteil (41) kommenden Kühlmittels eingerichtet ist.
Bildaufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 7, welche ferner aufweist: ein Vorrichtungskühlteil (42) zum Kühlen des Lichtventils (12) mit dem aus dem Lichtquellenkühlteil (41) kommenden Kühlmittel.
Bildaufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 8, welche ferner aufweist: ein Temperaturregelteil (44) zur Regelung der Temperatur des Kühlmittels, wobei die Bildaufzeichnungsvorrichtung so aufgebaut ist, dass das Kühlmittel aus dem Temperaturregelteil (44) durch das Lichtquellenkühlteil (41), das Vorrichtungskühlteil (42) und das Lichtabschirmungskühlteil (43) in dieser Reihenfolge geht und zum Temperaturregelteil (44) zurückgeführt wird.
Bildaufzeichnungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, welche ferner aufweist: ein Vorrichtungskühlteil (42) zum Kühlen des Lichtventils (12) mit einem Kühlmittel, wobei das Lichtabschirmungskühlteil (43) für eine Durchführung der Kühlung mit Kühlmittel aus dem Vorrichtungskühlteil (42) eingerichtet ist.
Bildaufzeichnungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, welche aufweist: ein Lichtquellenkühlteil (41) zum Kühlen der Lichtquelle (11); und ein Vorrichtungskühlteil (42) zum Kühlen des Lichtventils (12).
Bildaufzeichnungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 8, 9 und 11, wobei die Lichtquelle (11), das Lichtventil (12) und das Lichtabschirmungsteil (31, 32, 33) durch eine Verschlussabdeckung abgedeckt sind.