印刷設備和控制印刷設備的方法技術

本發明專利技術涉及一種利用激光源（111，112，113，402，404，406，604，606，808，810）向目標對象（120）供應能量以形成圖像的基于激光的印刷設備（100）。該印刷設備（100）包括：激光源裝置（110，400，600），其包括多個激光源（111，112，113，402，404，406，604，606，808，810），布置所述多個激光源，使得所述激光源（111，112，113，402，404，406，604，606，808，810）的激光束（114，410，805，806）沿移動方向（122）在不同目標點（123，124，125，412，414，416，616，610，802）與目標對象（120）的表面（121）相交；傳送機構（130），用于沿所述移動方向（122）相對于彼此移動所述目標對象（120）和所述激光源（111，112，113，402，404，406，604，606，808，810）；以及控制裝置（140），所述控制裝置被實現為基于圖像數據（150）控制所述激光源（111，112，113，402，404，406，604，606，808，810）和/或所述傳送機構（130），從而通過沿所述移動方向（122）的至少兩個不同激光源的輻照逐步增加目標點（123，124，125，412，414，416，616，610，802）的能量水平。本發明專利技術還描述了一種控制這種基于激光的印刷設備（100）的方法。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種基于激光的印刷設備，其使用激光源向目標對象供應能量以形成圖像，包括包括多個激光源的激光源裝置，傳送機構和連接到激光裝置和傳送機構的控制裝置。本專利技術還描述了一種用于控制基于激光的印刷設備的方法。由此，在本專利技術的語境中使用術語“印刷”表示產生圖像，與所得圖像是二維還是三維無關。存在不同的間接和直接印刷技術。間接技術的實例是根據圖像數據利用激光束輻照帶電目標對象，例如旋轉的感光鼓或帶，由此改變其電學性質。目標對象的帶電區域然后以靜電方式拾取例如墨顆粒，接下來將其印刷到最終印刷介質上，例如紙上。直接印刷技術的實例是輻照、即加熱實際也是最終印刷介質的目標對象。可以使用這項技術加熱熱激活的墨或在激光燒結期間，激光源直接熔化粉末材料的小顆粒，成為三維圖像。
技術介紹
很多應用都對激光印刷越來越關注，包括在包裝上印刷、膠印版書寫和三維結構·的激光燒結。有參考文獻提到利用激光輻照目標對象并改變電學性質或簡單地加熱目標對象來進行激光印刷。例如，美國專利US 2004/0046860A1公開了一種裝置和對應方法，用于向包括多個單獨可控的激光源的印刷墨載體輸入能量。小激光源、比如垂直腔面發射激光器(VCSEL)陣列，容易控制且成本效率高，這使得它們是用于印刷設備中的理想候選光源。令人遺憾的是，它們的功率密度相對較低。另一方面，對于印刷過程中快速移動的目標對象(例如紙、貨物)，激光輻照的時間非常有限。因此，常常需要較高的激光功率密度。一種可能的解決方案可以是在目標對象的一個點疊加幾個激光源的光束。不過，這需要激光源的特定光學裝置和/或利用額外的透鏡。幾何約束限制著可以疊加的激光束數量，在立體角和集光率方面一般有限制。另一個缺點是，來自側面的激光束具有非垂直入射角，因此可能被以不同方式吸收，并可能呈現出扭曲的照射圖案。因此，本專利技術的一個目的是提供一種形成圖像的設備和方法，能夠以經濟而簡單的方式向目標對象供應充分多能量，無需復雜的光學裝置。
技術實現思路
本專利技術的目的是由根據權利要求I所述的印刷設備和根據權利要求11所述的方法實現的。根據本專利技術的印刷設備包括激光源裝置，激光源裝置包括多個激光源，布置所述多個激光源，使得激光源的激光束沿移動方向在不同目標點與目標對象的表面相交。印刷設備還包括傳送機構，用于沿移動方向相對于彼此移動目標對象和激光源，以使目標對象和激光源到達適當位置接受輻照。在本專利技術的語境中，為被激光源輻照以便直接或間接印刷目標圖像的對象使用術語“目標對象”。間接表示被輻照之后的目標對象僅包含完整圖像部分的表達，然后必須通過其他處理步驟將其變換成目標圖像。本專利技術語境中使用術語“目標點”表示印刷過程期間激光源輻照的目標對象的點。每個目標點對應于目標圖像的像點。在本專利技術的語境中，“輻照”要被理解為表示激光源作為電磁輻射而輻射的光功率。根據處理哪類目標對象，可能有利的是僅移動目標對象，而激光源靜止不動，或反之，或移動目標對象和激光源兩者。優選地，可以考慮任何種類的運動，即激光源和目標對象兩者的位置和/或取向變化，例如沿線或曲線的運動，或者還有轉動，由此定義移動方向。傳送機構和/或包括激光源的激光源裝置連接到控制裝置。所述控制裝置被實現為基于圖像數據控制所述激光源裝置的激光源和/或所述傳送機構，從而通過沿所述移動方向的至少兩個不同的激光源的輻照將目標點的能量水平逐步增加到印刷目標圖像所需的期望量。為此目的，控制裝置可以包括功率控制模塊，用于控制激光源的輸出功率。 因此，在一種控制這種印刷設備的方法中，相對于彼此移動目標對象和激光源，使得激光源的激光束沿移動方向在不同目標點處與目標對象的表面相交，基于圖像數據輻照目標對象，使得通過沿移動方向的至少兩個不同激光源的輻照逐步增加目標點的能量水平。通過將目標點的能量水平提高到期望量，因此稱為“最終能量水平”，觸發目標對象的那些物理反應，這是進一步印刷過程所必需的。最終能量水平取決于目標對象的質地和所用的印刷技術，例如，改變電學性質或簡單加熱。為了增大目標點的能量水平，控制裝置控制傳送機構和/或激光源，從而將目標對象和/或激光源移動到適當位置，在目標對象的冷卻和熱擴散顯著降低目標點的能量水平之前，激光源再次輻照目標點。由此，控制裝置根據目標對象和/或激光源的運動、目標對象的質地和使用的印刷技術調節輻照強度，使得目標點得到充分輻照。優選地，可以使用熱導率低的目標對象(例如紙、塑料)。由于每個目標點被輻照多次，所以單個激光源未必要在閾值能量以上輻照目標點。因此，可以在快速或高速生產過程中有利地使用該印刷設備。出于同樣的理由，可以使用功率更小、因此更有成本效率的激光源，克服了多次輻照的功率限制。由于不需要復雜的激光光學裝置和/或使用額外的透鏡，所以本專利技術可以實現靈活簡單的系統設計。也可以將本專利技術有利地用于幾何約束或不相稱的復雜性和成本阻礙部署復雜光學裝置和/或額外透鏡的印刷應用。此外，甚至可以將目標點的能量水平升高到超過光學疊加限制。可以將此有利地用于需要高功率密度激光束進行印刷且目標對象以相當低的熱導率為特征的應用。從屬權利要求和以下描述特別公開了本專利技術的有利實施例和特征。可以組合各實施例的特征以酌情給出其他實施例。在印刷設備的優選實施例中，實現控制裝置，使得激光源的控制與目標對象的移動同步。因此，控制裝置根據激光源需要目標對象的位置數據。控制裝置從原理上能夠從傳送機構進行的移動導出位置數據。由此，考慮了目標對象和/或激光源的速度和移動方向。也可以由額外的位置傳感器獲取位置數據，該位置傳感器根據激光源測量目標對象的位置。傳感器可以是激光源裝置的一部分。于是，控制裝置對傳送機構的控制可能是過時的，因為可以連續地且獨立于圖像數據來移動激光源和/或目標對象。在這種情況下，可以基于圖像數據和從位置傳感器獲得的位置數據進行印刷。在有利實施例中，可以實現印刷設備的控制裝置，使得基于圖像數據僅單獨控制激光源的子集，即，可以獨立地對一部分激光源尋址。在這種特征的有利用法中，控制裝置可以控制激光源，以便以更高能量效率操作，僅輻照目標對象需要的區域。對于印刷過程，控制裝置通過適當的接口接收圖像數據。圖像數據是已經適于控制裝置的格式或多種標準圖像格式(例如CAD文件、Adobe PostScript、HP打印機命令語言)的任一種，控制裝置在印刷之前將它們轉換成適當的內部數據格式。可以設計印刷設備，使得傳送機構移動目標對象和/或激光源，從而由同一激光源輻照同一目標點若干次。不過，在印刷設備的進一步發展中，傳送機構相對于彼此移動目標對象和激光源，使得每個激光源僅輻照同一目標點一次。通過這種方式，傳送機構幾乎無需或無需執行向后的移動。因此，可以將這種特征有利地用于高速印刷生產。在印刷設備的優選實施例中，控制裝置控制激光源，使得激光源在定義的功率操作點操作，該操作點是激光源最大輸出功率的一部分。操作點是標準印刷操作期間激光源供應的輸出功率量，以便實現目標對象的充分輻照，獲得良好的印刷質量。優選地，實現控制裝置，使其根據所用目標對象的質地，基于圖像數據，將激光曝光的期望值轉換成用于激 光源的足夠的操作點。可以根據所用目標對象的質地調節激光曝光值并例如由印刷設備制造商輸入。這個特征實現了使用印刷設備時本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：H莫恩奇，S格羅南伯爾恩，A普魯姆布姆，
申請(專利權)人：皇家飛利浦電子股份有限公司，
類型：
國別省市：