СПОСОБ ПЕЧАТИ И ПЕЧАТАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2000 года по МПК B41J2/06 

Изобретение относится к печатающим устройствам, в которых используются лазеры. Более конкретно изобретение относится к средствам печати как простейшей, так и высокохудожественной печатной продукции на носителях разного типа.

Известен способ печати, заключающийся в размещении носителя перед печатной формой, нанесении на обращенную к носителю поверхность формы слоя краски, воздействии на заданные точки поверхности формы со стороны, противоположной носителя, импульсами лазерного излучения и избирательного переноса капель краски с точек поверхности формы на носитель под воздействием этих импульсов. В известном способе, описанном в патенте РФ N 2088411, кл. 6 41 M 1 1/12, при поглощении импульсов лазерного излучения в прилегающем к форме слое краски, возникают за счет светогидравлического эффекта импульсы давления в красочном слое, вызывающие выброс из него капель.

Одним из недостатков этого способа является низкая эффективность использования лазерного излучения, отводимого от формы в зоне расположения пробелов между знаками и элементами знаков, и сложность получения очень коротких импульсов при модулировании лазерного луча во время его сканирования по поверхности печатной формы.

Другим недостатком этого способа является невозможность достижения частот коммутации точек на поверхности формы порядка 100 МГц из-за инерционности и значительной емкости электронно-оптических модуляторов лазерного луча, т. е. невозможность получения импульсов лазерного излучения, длительностью десятков наносекунд, необходимых для получения высококачественной печати.

Еще одним недостатком известного способа является ограничение разрешающей способности печати из-за дифракционной расходимости луча используемого в нем инжекционного лазера, и, как следствие этого, сложность получения на поверхности формы пятна диаметром менее 50 мкм. Кроме того, использование инжекционного лазера, работающего лишь в инфракрасном диапазоне, ограничивает возможность подбора такой длины волны лазерного излучения, которая бы наиболее полно поглощалась в красочном слое, что особенно важно при цветной печати.

Для осуществления известного способа используют описанное в указанном патенте устройство, содержащее печатную форму, средство для нанесения слоя краски на обращенную к носителю поверхность формы, средство для переноса краски с формы на носитель в виде источника лазерного излучения, воздействующего на заданные точки красочного слоя со стороны поверхности формы, противоположной обращенной к носителю и выполненной из материала, прозрачного для излучаемой лазером длины волны.

В этом устройстве для стабильного выброса капель краски за счет светогидравлического эффекта, используют полупроводниковый инжектируемый лазер, излучение активного элемента которого последовательно направляют на заданные точки поверхности формы. Так как выброс капель краски со всех точек поверхности формы производится за счет излучения одного и того же лазера, это приводит к искажениям при печати из-за отклонения лазерного излучения от вертикали к поверхности формы в любой ее точке; сокращению поля печати из-за ограниченности угла развертки луча; ограничению разрешающей способности печати из-за дифракционной расходимости луча инжекционного лазера; понижению скорости печати и низкой эффективности использования лазерного излучения из-за необходимости модулировать лазерное излучение.

В то же время известны лазеры, имеющие множество расположенных рядом возбуждаемых электронным пучком точечных излучающих элементов, диаметр которых находится в пределах 10-30 мкм, шаг между которыми составляет 15-35 мкм и скорость последовательного переключения излучения, между точками которого достигает 10⁸ Гц. Такой лазер описан в патенте РФ N 2034385, кл. 6 H 01 3/18 и предназначен для использования в оптоэлектронике, протекционных устройствах, медицине.

В основу изобретения положена задача создания таких способов печати и печатающего устройства для его осуществления, которые бы исключили воздействие лазерного излучения на заданные точки красочного слоя под углом к поверхности печатной формы, повысили разрешающую способность и скорость печати, а также обеспечили бы возможность высококачественной цветной печати. Поставленная задача решается тем, что в способе печати, заключающемся в размещении носителя перед печатной формой, нанесении на обращенную к носителю поверхность формы слоя краски, воздействии на заданные точки поверхности формы со стороны, противоположной носителю, импульсами лазерного излучения и избирательного переноса капель краски с точек поверхности формы на носитель под воздействием этих импульсов, в соответствии с изобретением, импульсное излучение осуществляют посредством возбуждаемого электронным пучком полупроводникового лазера, излучения из множества точек активного элемента которого направляют на соответствующие точки поверхности формы.

При таком способе печати электронный пучок, перемещаясь по активному элементу лазера, вызывает лазерное излучение из множества точек этого элемента, которое направлено перпендикулярно поверхности формы и не вызывает искажений при переносе капель краски на носитель.

При таком способе печати значительно легче получить высококачественную цветную печать, т. к. изменяя состав полупроводникового активного элемента лазера с электронным возбуждением можно получать лазерное излучение в диапазоне от ультрафиолетового до инфракрасного, что облегчает подбор длины волны, при которой излучение полностью поглощается в слое краски заданного цвета. При таком способе печати эффективно используется лазерное излучение, т. к. модулируется не оно, а вызывающий его электронный пучок, что позволяет достичь высокой скорости печати.

Поставленная задача решается также тем, что в печатающем устройстве, содержащем печатную форму, средство для нанесения краски на обращенную к носителю поверхность формы, средство переноса краски с формы на носитель в виде источника импульсного лазерного излучения, воздействующего на заданные точки красочного слоя со стороны поверхности формы, противоположной обращенной к носителю и выполненной из материала, прозрачного для излучаемой лазером длины волны, в соответствии с изобретением, источник импульсного лазерного излучения представляет собой возбуждаемый электронным пучком, управляемым по интенсивности и положению, полупроводниковый лазер, излучающие элементы которого оптически сопряжены с точками поверхности формы, с которых осуществляется перенос капель краски на носитель.

Такое выполнение устройства позволяет получать лазерное излучение с точек малого диаметра на поверхности активного полупроводникового элемента лазера, повторяющих форму и размеры пятна электронного пучка, что позволяет повысить разрешающую способность печати. Так как лазерное излучение направлено на заданные точки красочного слоя на поверхности формы из множества излучающих элементов, обеспечивается возможность печати без искажений за счет попадания лучей лазера на форму под прямым углом.

Целесообразно, чтобы излучающие элементы полупроводникового лазера были соединены с торцами волоконно-оптических световодов, другие торцы которых были подведены к точкам на поверхности формы, расположенным по линии переноса капель краски с формы на носитель.

Такое выполнение устройства позволяет значительно расширить поле печати, если учесть, что на активном элементе лазера может быть расположено до одного миллиона излучающих элементов. Целесообразно, чтобы излучающие элементы были расположены на траектории, описываемой электронным пучком по поверхности активного элемента лазера с продольным возбуждением.

Такое выполнение устройства позволяет до минимума сократить время, необходимое для возбуждения всех изучающих элементов, участвующих в переносе капель краски с формы на носитель в каждом цикле движения электронного пучка, и повысить тем самым скорость печати.

Целесообразность применения лазера с поперечной накачкой заключается в возможности увеличения мощности лазерного излучения без изменения размера излучающих элементов, что позволяет увеличить скорость печати.

В дальнейшем изобретение поясняется описанием конкретных, но не ограничивающих настоящее изобретение вариантов осуществления и прилагаемыми чертежами, на которых:
фиг. 1 иллюстрирует предлагаемый способ печати;
фиг. 2 - общий вид предлагаемого печатающего устройства с полупроводниковым лазером с продольным возбуждением;
фиг. 3 - то же, что полупроводниковым лазером с поперечным возбуждением;
фиг. 4 - то же, при проецировании излучающих элементов лазера на форму посредством оптики;
фиг. 5 - то же, при соединении расположенных по окружности излучающих элементов лазера с продольным возбуждением с торцами волоконно-оптических световодов;
фиг. 6 - то же, при соединении расположенных рядами излучающих элементов лазера с продольным возбуждением с торцами волоконно-оптических световодов;
фиг. 7 - разрез по А-А на фиг. 4;
фиг. 8 - вид по стрелке А на фиг. 6.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

На поверхности формы C /фиг. 1/, обращенную к носителю D, наносят слой краски E, а со стороны, противоположной поверхности, направляют на заданные точки формы множество лазерных лучей B₁-B_II. При выполнении формы C из материала, прозрачного для длины волны лазерных лучей B₁-B_II, в точках их попадания на слой краски возникают под действием светогидравлического эффекта ударные импульсы и выброс капель краски на носитель D. Источником множества лазерных лучей служит возбуждаемый электронным пучком K полупроводниковый лазер T с активным элементом M. Воздействие электронного пучка K на любую точку поверхности активного элемента M вызывает с ее противоположной стороны лазерное излучение, т.е. при движении пятна, управляемого по интенсивности электронного пучка по внутренней поверхности активного элемента лазера с ее наружной поверхности из точек, лежащих на траектории движения пятна, будут исходить лазерные лучи.

Из приведенного выше описания предлагаемого способа очевидно, что выброс капель краски из заданных точек на поверхности формы можно осуществить за счет множества лазерных лучей одного лазера и не прибегать к сканированию ее поверхности одним лучом. Для осуществления предлагаемого способа необходимо обеспечить воздействием лазерных лучей на те точки красочного слоя на поверхности формы, с которых необходимо осуществить перенос капель краски на носитель.

Предлагаемое печатающее устройство /фиг.2/ содержит печатную форму 1, средство 2 для нанесения слоя краски на форму 1 и средство 3 для переноса краски с формы 1 на носитель 4 в виде источника лазерного излучения. Печатная форма выполнена в виде гибкой ленты, изготовленной из материала, прозрачного для длины волны этого излучения. Печатная форма в виде ленты приводится в движение от привода /на фиг. не показано/. Средство 2 для нанесения слоя краски на форму содержит ванну 5 с краской и приводные ролики 6, подающие краску из ванны на поверхность формы. Средство 3 для переноса краски с формы на носитель выполнено в виде полупроводникового лазера 7 с продольным /фиг. 2/ или поперечным /фиг.3/ возбуждением электронным пучком, представляющего собой электроннолучевую трубку с управляемым по интенсивности и положению электронным пучком 8. В случае использования лазера 7 с продольным возбуждением круглое пятно электронного пучка перемещается по заданной траектории по поверхности полупроводниковой пленки 9, закрепленной на волоконном фронтальном окне 10 трубки 7 /фиг.2/, а в случае использования лазера 7 с поперечным возбуждением прямоугольное пятно электронного пучка совершает возвратнопоступательное перемещение по полупроводниковой полосе 11 /резонатору/, торец которой является источником лазерного излучения в месте падения на нее пучка 8 /фиг.3/. При этом ширина пятна электронного пучка равна ширине полосы 11. Наружная поверхность волоконного фронтального окна трубки может быть либо подведена непосредственно к поверхности печатной формы 1, противоположной обращенной к носителю 4 /фиг. 2 и 3/, либо спроецирована на нее посредством оптики 12 /фиг.4/. При этом излучающие элементы лазера будут, например, спроецированы на точки меньшего диаметра на поверхности формы, что позволит повысить разрешающую способность печати. Наружная поверхность волоконного фронтального окна трубки может быть также соединена с торцами волоконно-оптических световодов 13, другие торцы которых подведены к поверхности печатной формы 1 и расположены по линии переноса капель краски с формы на носитель /фиг. 5 и 6/. При этом стыкующиеся с трубкой 7 торцы волоконно-оптических световодов 13 могут быть расположены по окружности /фиг. 7/, а могут быть распределены на группы, в каждой из которых они образуют, например, прямую линию /фиг.8/.

Торцы волоконно-оптических световодов 13, стыкующихся с лазером с поперечным возбуждением, располагаются только по прямой линии. Предлагаемое печатающее устройство работает следующим образом. При движении формы в виде ленты /фиг. 2 и 3/ слой краски наносится на ее поверхность, обращенную к носителю 4. Импульсы лазерного излучения от множества излучающих элементов лазера последовательно, в порядке обхода пятном электронного пучка траектории на полупроводниковой пленке /фиг.2/ или перемещения по полосе /фиг.3/, подаются по соответствующим волоконно-оптическим световодам 13 к заданным по программе точкам на поверхности формы, вызывая в этих точках выброс капель на носитель 4, печатая на нем таким образом подлежащее воспроизводству изображение.

Печатающее устройство предназначено для печати различной продукции, в том числе высокохудожественной полиграфической на высоких скоростях печати. .

Изобретение относится к полиграфии. Способ печати осуществляют путем подачи на заданные точки покрытой слоем краски поверхности формы импульсов лазерного излучения от множества излучающих элементов возбуждаемого электронным пучком полупроводникового лазера, вызывая тем самым выброс капель краски из этих точек на носитель за счет светогидравлического эффекта. Печатающее устройство содержит волоконнооптические световоды, подводящие импульсы лазерного излучения от множества источников к точкам поверхности формы, с которых осуществляется перенос капель краски на носитель. Указанные признаки позволят повысить разрешающую способность и скорость печати, обеспечат высокое качество цветной печати. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Способ печати, заключающийся в размещении носителя перед печатной формой, нанесении на обращенную к носителю поверхность формы слоя краски, воздействии на заданные точки поверхности формы со стороны, противоположной носителю, импульсами лазерного излучения и избирательного переноса капель краски с точек поверхности формы на носитель под воздействием этих импульсов, отличающийся тем, что импульсное излучение осуществляют посредством возбуждаемого электронным пучком полупроводникового лазера, излучения из множества точек активного элемента которого направляют на соответствующие точки поверхности формы. 2. Печатающее устройство, содержащее печатную форму, средство для нанесения слоя краски на обращенную к носителю поверхность формы, средство для переноса краски с формы на носитель в виде источника импульсного лазерного излучения, воздействующего на заданные точки красочного слоя со стороны поверхности формы, противоположной обращенной к носителю и выполненной из материала, прозрачного для излучаемой лазером длины волны, отличающееся тем, что источник импульсного лазерного излучения представляет собой возбуждаемый электронным пучком, управляемым по интенсивности и положению, полупроводниковый лазер, излучающие элементы которого оптически сопряжены с точками поверхности формы, с которых осуществляется перенос капель краски на носитель. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что излучающие элементы полупроводникового лазера соединены с торцами волоконно-оптических световодов, другие торцы которых подведены к точкам на поверхности формы, расположенным по линии переноса капель краски с формы на носитель. 4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что излучающие элементы расположены на траектории, описываемой электронным пучком по поверхности активного элемента лазера с продольным возбуждением. 5. Устройство по п.2, отличающееся тем, что излучающие элементы расположены на гранях резонатора активного элемента лазера с поперечным возбуждением.