(57)【要約】      （修正有）【課題】印刷システムレーザ撮像モジュール（ＬＩＭ）と関連付けられた複数の光学素子を調整する方法と調整プロセスを提示する。【解決手段】印刷システムの感度分析を実行し、各入力パラメータが各それぞれの出力パラメータに有する各光学構成要素に対する各ＤＯＦの影響の一次推定を提供することで、効果を判定する。作成されたコンピュータモデルを使用して、光学素子の位置合わせシーケンスが判定される。判定されたシーケンスに従って位置合わせされる。【選択図】図１
2020067657.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像表面と関連付けられた印刷システムレーザ撮像モジュール（ＬＩＭ）の投影光学システムと関連付けられた複数の光学素子の位置を調整するための、複数の位置調整器を調整する方法であって、
ａ）前記印刷システムＬＩＭのコンピュータモデルを作成することであって、前記コンピュータモデルが、前記光学素子の光学的及び機械的公差と関連付けられた複数の入力パラメータ、並びに前記印刷システムＬＩＭと関連付けられたビームの性能と関連付けられた複数の出力パラメータを含む、作成することと、
ｂ）各それぞれの出力パラメータに対する前記複数の入力パラメータの効果を判定するために、前記コンピュータモデルの感度分析を実行することと、
ｃ）選択された入力パラメータと関連付けられた光学素子の位置合わせシーケンスを判定して、前記印刷システムＬＩＭの前記性能と関連付けられた前記複数の出力パラメータを最適化するように、前記コンピュータモデルを使用して前記印刷システムＬＩＭのモンテカルロシミュレーションを実行することであって、前記選択された入力パラメータが、最大出力パラメータ効果及び前記印刷システムＬＩＭと関連付けられた１つ以上の他の制約の関数として選択される、実行することと、
ｄ）前記印刷システムＬＩＭの前記投影光学システムと関連付けられた前記複数の出力パラメータを最適化するように、前記位置合わせシーケンスに従って前記光学素子を位置合わせすることと、を含む、方法。
【請求項２】
工程ａ）が、コードＶを使用して、前記印刷システムＬＩＭのコンピュータモデルを作成する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記光学素子が、５〜２０の光学素子を含み、複数の前記光学素子内の各光学素子が、６つの位置自由度を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記位置合わせシーケンスが、特定の最少値を上回る前記出力パラメータの目標Ｃｐｋを達成するために調整される必要がある光学素子の数を最少化する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記目標Ｃｐｋが、１〜５の範囲内にある、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記光学素子が、コリメータ、１つ以上のレンズ、１つ以上のミラー、空間光変調器、逆全反射プリズム、及び出射窓のうちの１つ以上を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記光学素子は、光が前記撮像表面上に実質的に１次元走査線として作用する前に、前記光が６つのレンズ及び２つのミラーを通って伝搬するように構成されている、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記出力パラメータが、前記印刷システムＬＩＭと関連付けられた、ボウ、スキュー、クロスプロセス非線形性、クロスプロセス倍率、クロスプロセス照準、及びスポット直径のうちの１つ以上を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記印刷システムＬＩＭが、出力パラメータ当たり１つの調整器を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記入力パラメータが、各光学素子と関連付けられた１つ以上の位置自由度、及び各光学要素と関連付けられた１つ以上の構造上の公差を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記ＬＩＭが、３〜３０の画像ビーム経路を含み、各画像ビーム経路が、投影光学システムと関連付けられている、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記３〜３０の画像ビーム経路が、プロセス方向光学サブシステムの少なくとも１つの光学素子を共有する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記３〜３０の画像ビーム経路が、出射窓を共有する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記ＬＩＭが、少なくとも１５の画像ビーム経路を含み、各画像ビーム経路が、投影光学システムを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
命令を記憶するコンピュータ可読プログラム製品であって、前記命令は、コンピュータによって実行されるとき、前記コンピュータに、撮像表面と関連付けられた印刷システムＬＩＭの投影光学システムと関連付けられた複数の光学素子を調整する方法を実行させるための前記命令を実行させ、前記方法が、
ａ）前記印刷システムＬＩＭのコンピュータモデルを作成することであって、前記コンピュータモデルが、前記光学素子の光学的及び機械的公差と関連付けられた複数の入力パラメータ、並びに前記投影光学システムと関連付けられたビームの前記性能と関連付けられた複数の出力パラメータを含む、作成することと、
ｂ）各それぞれの出力パラメータに対する前記複数の入力パラメータの効果を判定するために、前記コンピュータモデルの感度分析を実行することと、
ｃ）選択された入力パラメータと関連付けられた光学素子の位置合わせシーケンスを判定して、前記印刷システムＬＩＭの前記性能と関連付けられた前記複数の出力パラメータを最適化するように、前記コンピュータモデルを使用して前記印刷システムＬＩＭのモンテカルロシミュレーションを実行することであって、前記選択された入力パラメータが、最大出力パラメータ効果及び前記投影光学システムと関連付けられた１つ以上の他の制約の関数として選択される、実行することと、
ｄ）前記投影光学システムと関連付けられた前記複数の出力パラメータを最適化するように、前記位置合わせシーケンスに従って前記光学素子を位置合わせすることと、を含む、コンピュータ可読プログラム製品。
【請求項１６】
工程ａ）が、コードＶを使用して、前記印刷システムＬＩＭのコンピュータモデルを作成する、請求項１５に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項１７】
前記位置合わせシーケンスが、特定の最少値を上回る前記出力パラメータの目標Ｃｐｋを達成するために調整される必要がある光学素子の数を最少化する、請求項１５に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項１８】
前記光学素子が、コリメータ、１つ以上のレンズ、１つ以上のミラー、空間光変調器、逆全反射プリズム、及び出射窓のうちの１つ以上を含む、請求項１５に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項１９】
前記光学素子は、光が前記撮像表面上に実質的に１次元走査線として作用する前に、少なくとも６つのレンズ及び２つのミラーを通って前記光が伝搬するように構成されている、請求項１５に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項２０】
前記出力パラメータが、前記印刷システムＬＩＭと関連付けられた、ボウ、スキュー、クロスプロセス非線形性、クロスプロセス倍率、クロスプロセス照準、及びスポット直径のうちの１つ以上を含む、請求項１５に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項２１】
前記印刷システムＬＩＭが、出力パラメータ当たり１つの調整器を含む、請求項１５に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項２２】
前記入力パラメータが、各光学素子と関連付けられた１つ以上の位置自由度、及び各光学要素と関連付けられた１つ以上の構造上の公差を含む、請求項１５に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項２３】
前記ＬＩＭが、少なくとも３つの画像ビーム経路を含み、各画像ビーム経路が、投影光学システムと関連付けられている、請求項１５に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項２４】
前記ＬＩＭが、１５の画像ビーム経路を含み、各画像ビーム経路が、投影光学システムと関連付けられている、請求項１５に記載のコンピュータプログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、撮像表面上に画像を形成するための印刷システムレーザ撮像モジュール（ＬＩＭ）に関する。より具体的には、本開示は、ＬＩＭと関連付けられた光学システムと関連付けられた補正処理に関する。
【０００２】
多くのレーザダイオード用途は、レーザダイオードバーによって生成されたコヒーレント光の収集及び均質化を必要とする。ＬＩＭと関連付けられた多くの光学システムにおいて、最終設計に適応されなければならない多くの製造公差が存在する。例えば、ＬＩＭの単一の画像ビームバス（ＩＢＰ）の投影光学部分（以下により詳細に記載されるような）は、複数の光学素子及び２０＋出力メトリックと関連付けられた１７０＋の異なる公差を含む。例えば、限定するものではないが、１５のＩＢＰを含むＬＩＭ用の投影光学素子は、２７００＋の公差及び３００＋の出力メトリックを有する。
【０００３】
本開示は、補正策として印刷システムＬＩＭと関連付けられた複数の光学素子を調整する方法を提供する。本開示はまた、調整器の数を最少化する調整プロセスも提供する。
【０００４】
本開示の一実施形態では、撮像表面と関連付けられた印刷システムＬＩＭと関連付けられた複数の光学素子を調整する方法であって、ａ）印刷システムＬＩＭのコンピュータモデルを作成することであって、コンピュータモデルが、光学素子の光学的及び機械的公差と関連付けられた複数の入力パラメータ、及び印刷システムＬＩＭと関連付けられたビームの性能と関連付けられた複数の出力パラメータを含む、作成することと、ｂ）各それぞれの出力パラメータ上の複数の入力パラメータの効果を判定するために、コンピュータモデルの感度分析を実行することと、ｃ）選択された入力パラメータと関連付けられた光学素子の位置合わせシーケンスを判定して、印刷システムＬＩＭの性能と関連付けられた出力パラメータの可変性を最小化するように、コンピュータモデルを使用して印刷システムＬＩＭのモンテカルロシミュレーションを実行することであって、選択された入力パラメータが、最大出力パラメータ効果及び印刷システムＬＩＭと関連付けられた１つ以上の他の制約の関数として選択される、実行することと、ｄ）印刷システムＬＩＭと関連付けられた出力パラメータの可変性を最小化するように、位置合わせシーケンスに従って光学素子を位置合わせすることと、を含む、方法が、記載される。
【０００５】
本開示の別の実施形態では、命令を記憶するコンピュータ可読プログラム製品であって、命令は、コンピュータによって実行されるとき、コンピュータに、撮像表面と関連付けられた印刷システムＬＩＭと関連付けられた複数の光学素子を調整する方法を実行させるための命令を実行させ、方法が、ａ）印刷システムＬＩＭのコンピュータモデルを作成することであって、コンピュータモデルが、光学素子の光学的及び機械的公差と関連付けられた複数の入力パラメータ、及び印刷システムＬＩＭと関連付けられたビームの性能と関連付けられた複数の出力パラメータを含む、作成することと、ｂ）各それぞれの出力パラメータ上の複数の入力パラメータの効果を判定するために、コンピュータモデルの感度分析を実行することと、ｃ）選択された入力パラメータと関連付けられた光学素子の位置合わせシーケンスを判定して、印刷システムＬＩＭの性能と関連付けられた出力パラメータの可変性を最小化するように、コンピュータモデルを使用して印刷システムＬＩＭのモンテカルロシミュレーションを実行することであって、選択された入力パラメータが、最大出力パラメータ効果及び印刷システムＬＩＭと関連付けられた１つ以上の他の制約の関数として選択される、実行することと、ｄ）印刷システムＬＩＭと関連付けられた出力パラメータの可変性を最小化するように、位置合わせシーケンスに従って光学素子を位置合わせすることと、を含む、コンピュータ可読プログラム製品が、記載される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本開示によるレーザ撮像モジュールと関連付けられた複数の光学素子を調整する方法を例解する。
【図２Ａ】単一フレームスキャン動作中の本開示による例示的な印刷装置の簡略側面図である。
【図２Ｂ】単一フレームスキャン動作中の本開示による例示的な印刷装置の簡略側面図である。
【図２Ｃ】単一フレームスキャン動作中の本開示による例示的な印刷装置の簡略側面図である。
【図３】本開示の例示的な実施形態による、ＬＩＭ及び関連する光学素子の例示的なＩＢＰの側面図を例解する。
【図４】図３のＬＩＭの例示的なＩＢＰの上面図を例解する。
【図５】複数のＩＢＰを含む例示的な印刷システムＬＩＭを例解する。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本明細書に開示される構成要素、プロセス、及び装置のより完全な理解は、添付の図面を参照することによって得ることができる。これらの図は、本開示を説明する利便性及び容易さに基づいた単に概略的な表現であり、したがって、デバイス若しくはその構成要素の相対的なサイズ及び寸法を示すこと、並びに／又は例示的な実施形態の範囲を定義若しくは制限することを意図するものではない。
【０００８】
本開示は、ＬＩＭベースの画像マーキングシステムのための最適な補正策を提供する。任意の光学システムでは、任意の最終設計に収容されなければならない製造公差が多数存在する。ＬＩＭは、概して、撮像表面上に実質的に１次元画像を生成するために共に接合された複数の画像ビーム経路（ＩＢＰ）から構成される。各ＬＩＭは、デジタルオフセット印刷システム（例えば、Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋなど）などのデジタル印刷デバイスの特定の印刷ステーションのための露光手段であることが意図される。すなわち、単一のＬＩＭ内の各ＩＢＰは、複数のカラー印刷システム内の１色の印刷ステーションの特定の幅に寄与する。
【０００９】
ＬＩＭの典型的な画像ビーム経路（ＩＢＰ）については、１７０＋の異なる公差、及び２０＋の性能メトリックが存在する。全ての性能メトリックが指定されたＣｐｋレベル（例えば、１．３３）で満たされるように、モンテカルロシミュレーションを介して、供給元によって満たされることが可能である一組の公差、及び（有限精度で）一組の調整を開発する必要がある。公差の大きさと、補正器の数及び調整能力と、性能メトリックのスペックレベルと、の間に矛盾が存在する。補正策の開発手順は、多くの異なるＬＩＭシステムに広く適用可能であるが、以下に記載されるような性能メトリックスペックを有するＬＩＭの例示的ＩＢＰに特異的な６つの特定の補正器を参照して説明されることに留意されたい。調整器の最少化は、ＵＭＣ及び位置合わせ人件費を低減させることに留意されたい。
【００１０】
１７０＋の光学的／機械的誤差（公差）及び２０＋の十分に定義された出力パラメータが存在し、これは、前述のＬＩＭシステムの各例示的なＩＢＰと関連付けられた、予想される性能限界を有する。ＩＢＰと関連付けられた各投影光学システムは、少なくとも５つの光学素子を含む。いくつかの実施形態では、ＩＢＰと関連付けられた各投影光学システムは、５〜２０の光学素子を含む。他の実施形態では、ＩＢＰの投影光学システムは、１０の光学素子から構成される。各光学構成要素は、６つの位置自由度、すなわち、３次元での並進及びチルト、並びに多くの他の構造的及び光学自由度（屈折率、ｘ及びｙ曲率半径、厚さなど）を有し得る。本開示は、１．３３を上回る出力パラメータのＣｐｋを維持しながら、最少数の調整器を有するＬＩＭシステムを提供する。
【００１１】
本開示によれば、印刷システムＬＩＭと関連付けられた光学素子を調整する方法が提供される。本方法は、複数の光学素子を調整するための位置合わせシーケンス（「調整器」）を判定する役割を果たす。いくつかの実施形態では、調整器の数は、印刷システムの光学素子の数未満である。他の実施形態では、調整器の数は、印刷システムＬＩＭの投影光学システム内の光学素子の数未満である。更に他の実施形態では、調整器の数は、所定の数である。いくつかの例示的な実施形態では、最少数の調整器を有するＬＩＭ投影光学システムが開示される。すなわち、いくつかの実施形態では、１．３３を上回る全て２０＋出力パラメータのＣｐｋを維持するために、画像ビーム経路当たり最少数６の調整器が必要とされる。各出力パラメータに対する主な寄与因子は、コードＶによって提供される感度分析ツールを使用して識別される。補正策として、１つ以上の寄与因子内の変動量を低減する、及び／又は出力における変動を低減するために指定された調整器を使用することができる。調整器は、出力及び機械設計における利用可能性に影響を与える量によって選択される。システムモデルは、コードＶ内で作成され、システムの緯度は、モンテカルロシミュレーションによって調査される。
【００１２】
図１は、複数の位置調整器を調整して、ＬＩＭと関連付けられた複数の光学素子の位置を調整する方法１０を例解する。いくつかの実施形態では、ＬＩＭと関連付けられた光学素子は、撮像表面と関連付けられたレーザ撮像モジュール（ＬＩＭ）の投影光学システムを含む。
【００１３】
方法１０は、印刷システムのコンピュータモデルを作成すること２０を含む。いくつかの実施形態では、コンピュータモデルは、例えば、限定するものではないが、図３及び図４に例解される印刷システム２００などの印刷システム内の各光学素子のモデルを含む。他の実施形態では、コンピュータモデルは、例えば、限定するものではないが、印刷システム２００などの、印刷システムの各画像ビーム経路と関連付けられた投影光学システムの光学素子のモデルである。各光学素子は、印刷システムの性能と関連付けられた複数の入力パラメータ及び出力パラメータと関連付けられる。
【００１４】
感度分析が、作成されたコンピュータモデル上で実行される３０。感度分析は、各入力パラメータが各それぞれの出力パラメータに有する効果を判定する。感度分析３０は、コードＶにおいて実行することができる。分析３０は、出力パラメータ上の各光学構成要素に対する各ＤＯＦ（自由度）の影響の一次推定を提供する。
【００１５】
作成されたコンピュータモデルを使用して、光学素子の位置合わせシーケンスが判定される４０。いくつかの実施形態では、判定４０は、作成されたコンピュータモデルを使用して、印刷システムＬＩＭのモンテカルロシミュレーションを実行することによって行われる。シミュレーションは、印刷システムの性能と関連付けられた複数の出力パラメータを最適化するために、光学素子の選択された入力パラメータを使用して実行されてもよい。位置合わせシーケンスが判定４０された後、光学素子は、判定されたシーケンスに従って位置合わせ５０されてもよい。
【００１６】
図３及び図４を参照すると、最少数の調整器を有するＬＩＭシステム２００のＩＢＰが示される。図３及び図４に例解される各構成要素及びサブシステムは、光学公差（縞、厚さ、屈折率、表面オフセット、及びウェッジ）、並びに機械的公差（Ｘ、Ｙ、Ｚ並進及びチルト）を有する。以下の表１は、レンズ１の公差タイプ及び値のうちのいくつかのサンプルを示す。表２は、ＬＩＭシステムのＩＢＰの投影光学部分と関連付けられた光学素子公差の完全なリストの１つの例示的な例を示す。公差は、２シグマで公差値を有するガウス分布などの多くの方法でモデル化することができる。ＬＩＭ中の各ＩＢＰの典型的な出力パラメータを表３に示す。
【００１７】
【表１】
2020067657.tif 000003
【００１８】
【表２−１】
2020067657.tif 000004
【００１９】
【表２−２】
2020067657.tif 000005
【００２０】
【表２−３】
2020067657.tif 000006
【００２１】
【表２−４】
2020067657.tif 000007
【００２２】
【表３】
2020067657.tif 000008
【００２３】
モンテカルロシミュレーションは、各誤差について分布（例えば、ガウス）のフォーマットの基礎的な仮定で、各光学素子の光学的及び機械的誤差に対するランダムに選択された値を有する公称設計を摂動させる。望まれる場合、確率関数は、任意の共通分布（均一、ガンマ．．．）又はカスタム分布と置き換えることができる。各摂動事例の出力パラメータは、評価及び記録される。各出力パラメータのヒストグラムがプロットされ、平均及び標準偏差を容易に計算することができる。２００の摂動システムのモンテカルロシミュレーションは、概して統計の良好な推定を生成するのに十分である。画像ビーム経路当たりの６つの調整器の最少数は、他の要素公差の大きさを考慮して、出力パラメータをスペック制限内にもたらすように識別される。このプロセスは、コードＶにおける感度分析によって促進される。出力パラメータ上の各光学構成要素に対する各ＤＯＦ（自由度）の影響の一次推定を提供する。それらは、モンテカルロシミュレーションによって更に確認される。６つの調整器の位置合わせにより、ここで全ての出力パラメータは１．３３を上回るＣｐｋを有する。最少６の調整器は、以下のように与えられる。
・ミラー１α回転
・レンズ４ｚシフト
・レンズ４ガンマ回転
・レンズ１ｚシフト
・レンズ１ガンマ回転
・レンズ５ｚシフト
【００２４】
本明細書には、画像ビーム経路当たり最少数の調整器を有するＬＩＭシステムが記載される。最少数の６の調整器が、１．３３を上回る２０＋出力パラメータのＣｐｋを維持するように実装される。
【００２５】
開示されたプロセスと関連付けられたいくつかの利点は、調整器の数を最少に保つことが、システムは依然として光学的及び機械的誤差に対して堅牢でありながら、機械的設計及び工具のコストが少なく、位置合わせプロセスにおいてより良好な効率を意味することである。
【００２６】
図２Ａ〜図２Ｃは、ＬＩＭが、複数の光学素子を含むデジタルオフセット印刷機などの印刷機に組み込まれる、本発明の実施形態による単純化された撮像装置１００を示す。図２Ａ〜図２Ｃは、単一のＩＢＰを有するＬＩＭを例解する。デジタルオフセット印刷プロセスは、湿し水を撮像プレートの表面に適用することを含んでもよい。撮像プレートは、撮像シリンダの外側部分上に配置されてもよい。撮像シリンダは、撮像プレート表面の領域を、湿し水を適用するための緩衝材を含む隣接するサブシステムに通すために回転可能であってもよく、撮像システムは、撮像プレートの選択領域からの湿し水の撮像又は画像ワイズ気化のためのＬＩＭと、インクを撮像プレート表面に適用するためのインカと、インク画像が印刷可能媒体に転送される転送ステーションと、画像プレートの表面から残渣を除去し、表面を整えてプロセスを再度開始するためのクリーナと、を含む。
【００２７】
湿し水を適用した後、高出力レーザで構成された撮像システムを使用して、表面の選択領域から、湿し水を画像様に気化させる。光エネルギーは、シリコーンを含み得る撮像プレートによって吸収されて、プレート表面から湿し水を局所的に加熱及び沸騰させる。レーザは、デジタル画像データに従って、選択表面領域で湿し水を気化させるために使用されてもよい。撮像工程に関して、撮像プレート表面の動作幅にわたる出力ビームを生成するように構成されているＬＩＭシステムを使用することができる。得られた画像は、転送ステーションで紙又は他の好適な媒体に転送される。
【００２８】
図２Ａ〜図２Ｃは、本開示の文脈を示すために提供される。この装置は、インクの適用前に、湿し水が集中レーザ光によって選択的に除去され、次いで印刷媒体（例えば、紙のシート）に転送される、画像転送動作を利用する。図２Ａ〜図２Ｃに示される例解された配置は、ＬＩＭを使用する画像転送動作を非常に一般的に説明することを意図しており、当業者は、画像転送動作の基本概念が、本明細書に記載されるもの以外の配置を使用して実施され得ることを認識するであろう。当業者であれば、「湿し水」という句は、滑らかな撮像表面（例えば、プレート又はローラ表面）の非画像領域がインクを保持しないようにするために、リソグラフィにおいて使用される緩衝（例えば、アメリカ合衆国ミネソタ州セントポールの３Ｍによって製造される水、Ｎｏｖｅｃ（商標）など）溶液を指すことを認識するであろう。
【００２９】
図２Ａ〜図２Ｃは、撮像装置１００の画像転送動作を例解し、これらの図は、集中光に曝露されたとき、湿し水１９２を実質的に瞬時にかつ完全に除去することを示す。図２Ａは、初期時間ｔ０における撮像装置１００を示し、図２Ｂは、後続の時間ｔ１における撮像装置１００を示し、図２Ｃは、更に後続の時間ｔ２における撮像装置１００を示す。
【００３０】
図２Ａを参照すると、画像転送動作を実装するために、撮像装置１００は、細長い撮像領域１６７の上流の点において撮像表面１６２上に湿し水１９２を適用する液体源１９０と、細長い撮像領域１６７の下流の点においてインク材料１９７を適用するインク源１９５と、インク材料１９７を目標印刷媒体に転送するための転送機構（図示せず）と、次の露光サイクルのために撮像表面１６２を整える洗浄機構１９８と、を更に含む。インク源１９５は、インク材料１９７を撮像表面１６２の露出部分上に適用する（すなわち、湿し水１９２を除去して、かかる部分を露出させるとき）。画像転送操作によれば、撮像表面１６２上に配設されたインク材料のみが印刷媒体に転送される。このように、従来のシステムのようなプレートからの一定のデータの代わりに、湿し水除去からの可変データが転送される。
【００３１】
時間ｔ０（図２Ａ）では、照明光学システムを通過する光源によって生成された均質な光フィールド１１９Ａ（図３、２１０を参照）が、複数の光変調素子１２５を含む空間光変調器１２０（例えば、デジタルマイクロミラーデバイス）に導入される。均質な光フィールド１１９Ａの一部は、これらの素子によって受容され、変調された光フィールド１１９Ｂに通され、光は、投影光学システム１３０によって概して表現され、図３においてより詳細に説明される、複数の光学素子を通って集中する。
【００３２】
投影光学システム１３０は、単一の一般化された歪像投影レンズによって、図２Ａ〜図２Ｃにおいて単純化する目的で表現される。実際には、投影光学システム１３０は、図３を参照して以下に記載され、本明細書に記載される一般化されたレンズ又は特定のレンズシステムに限定されないものなどの複数の別個の円筒形又は非円筒形状レンズ及びミラーから典型的に構成される。
【００３３】
変調素子１２５のうちの少なくとも１つが「オン」変調状態にあるとき、光は、空間光変調器１２０を通過させることが可能になる。光フィールド１１９Ａは、光学システム１３０によって集中され、そのため撮像及び集中された光フィールド１１９Ｃは、実質的に１次元走査線部分ＳＬに対応する細長い撮像領域１６７の部分上に光を適用する。この実施形態では、集中された光フィールド１１９Ｃは、表面領域１６２にわたって配設された湿し水を実質的に瞬時にかつ完全に除去し、それによって撮像表面領域１６２を露出させる表面特徴部ＳＦを形成する。時間２ｔ２の前に、空間光変調器１２０の変調素子１２５は、「オフ」変調状態に維持され、そのため表面領域１６２の下流に位置する撮像表面の全ての部分は、インク材料１９７と混じり合わない、又は排斥する湿し水１９２で覆われたままであることに留意されたい。
【００３４】
図２Ｂ及び図２Ｃは、撮像装置１００の画像転送動作に従って表面特徴部ＳＦがどのようにその後利用されるかを示す。図２Ｂを参照すると、時間ｔ１において、ドラムシリンダ１６０は、表面領域１６２がインク源１９５の下を通過するように回転している。図２Ａに図示される湿し水の除去に起因して、インク材料１９７は、露出表面領域１６２上に配設されて、インク特徴部ＴＦを形成する。インク特徴部ＴＦが転送点を通過すると、インク特徴部ＴＦが印刷媒体に転送され、印刷媒体上にインクが印刷される。続いて、図２Ｃに示されるように、実質的に除去されたインク特徴部ＴＦを有する表面領域１６２は、洗浄機構１９８の下で回転し、これにより、任意の残留インク及び湿し水材料を除去して、後続の露出／印刷サイクルのために表面領域１６２を整える。
【００３５】
図３は、本出願の概念による、ＬＩＭシステム２００の単一画像ビーム経路（ＩＢＰ）の側面図を表現する。概して、ＬＩＭシステムのＩＢＰは、光源２０２と、照明光学システム２１０と、空間光変調器（ＳＬＭ）２２０と、投影光学システム２３０と、を含むものとして説明することができる。
【００３６】
照明光学システム２１０は、ＳＬＭ２２０の均一な照明を確実とするための複数の光学素子を含む。ＳＬＭ２２０は、変調された光を画像受容表面（「撮像表面」）に撮像及び集中させる、投影光学システム２３０に光を選択的に通過させる。
【００３７】
最初に、複数のビーム生成素子を含むレーザダイオードアレイ（ＬＤＡ）などの、独立してアドレス可能なレーザアレイ２０４は、ＦＡＣレンズ２０８を通過するように、グループとして画定されたビーム２０６を放射する。ビーム２０６は、次いで、照明光学システム２１０内の少なくとも１つの光学素子を通過する。いくつかの実施形態では、照明光学システムは、マイクロレンズアレイ２０９と、複数の光学レンズ、ミラー、及びプリズムと、を含んでもよい。いくつかの実施形態では、照明光学システムは、光学レンズ２１２及び２１４と、ミラー２１６と、ビームステアリングプリズム２１７と、を含む。レンズは、凸状、凹状、平面状、球面状、非球面状、円筒形状、非円筒形状、光ビームをＳＬＭ２２０に方向付け、かつ集中させるために必要な形状又はレンズ形状の任意の組み合わせであってもよい。レンズは、当該技術分野において既知の材料及びプロセスで作製されてもよい。本開示は、記載される光学素子に限定されるものではなく、ビーム混合光学、プリズム、ミラー、又は当該技術分野において既知の他の光学素子などの他の光学素子が、照明光学システム２１０内で使用され得ることを理解されたい。照明光学システム２１０は、ビーム２０６をＳＬＭ２２０上に均一に作用させる。
【００３８】
次いで、ビーム２０６は、一組の逆全反射（ＲＴＩＲ）プリズム２１８及び２１９を通過する。ＲＴＩＲプリズム２１８及び２１９は、ビーム２０６を合成入射角に沿って方向付けて、ＳＬＭ２２０を照明する。プリズムは、次いで、ＳＬＭ  ２２０を通って、変調された光ビーム２２６を受容及び投影する。すなわち、合成角プリズム２１８は、照明光学システム２１０の一部である。合成角プリズム２１８は、４５−４５−９０度プリズム２１９の頂面の上方に底面を有し、その間に空間を伴う。ＳＬＭアレイ２２０は、合成プリズム２１８からＳＬＭ  ２２０に方向付けられた光ビーム２０６を変調し、反射画像出力ビームとして画像を生成する。反射された画像ビームは、走査線ＳＬとしてＳＬＭを撮像表面上に撮像する投影光学システム２３０に沿って、変調された光ビーム２２６を方向付ける、４５−４５−９０度プリズム２１９に入る。
【００３９】
４５−４５−９０プリズム２１９は、投影光学システム２３０の一部であり、入射面２１９Ａ（ＲＴＩＲ−１）と、反射面２１９Ｂ（ＲＴＩＲ−２）と、出射面２１９Ｃ（ＲＴＩＲ−３）と、を含む。変調された光ビーム２２６は、入射面２１９Ａで、ＳＬＭ２２０からプリズム２１９に入る。変調された光ビーム２２６は、反射面２１９Ｂから内部反射し、出射面２１９Ｃからコリメートレンズ２３５に向かって出射する。
【００４０】
いくつかの実施形態では、空間光変調器２２０は、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）である。ＤＭＤは、チップ基板上に配置された数千〜数百万のマイクロミラーのアレイを含む。マイクロミラーは、急速に切り替えて、複数の投影画素を作成する。そのようなＤＭＤデバイスの１つは、Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ（登録商標）を介して入手可能なＤＬＰ４５０１である。ＤＭＤは、デジタル制御されたマイクロオプトエレクトロメカニカルシステム（ＭＯＥＭＳ）空間光変調器であってもよい。
【００４１】
図３の右側部分を参照すると、投影光学システム２３０は、ビーム２２６から構成される２次元変調光フィールド１１９Ｂを撮像表面１６２の細長い撮像領域上に歪像的に撮像及び集中（焦点）させる働きをする。具体的には、投影光学システム２３０は、変調された光フィールド１１９Ｂ（変調ビーム２２６）の二次元パターンを受容するように位置決めされた１つ以上の光学素子（例えば、レンズ、ミラー、及びプリズム）を含む。１つ以上の光学素子（例えば、レンズ、ミラー、プリズム）は、受容された光部分を、クロスプロセス（ｘ軸）方向よりもプロセス（例えば、ｙ軸）方向に沿って、より大きい角度に集中するように配置され、それにより、受容された光部分は、歪像的に集束されて、クロスプロセス／走査（ｘ軸）方向に対して平行に延在する細長い走査線画像ＳＬを形成する。
【００４２】
例示的な実施形態による投影光学システム２３０は、ＲＩＴＲプリズム２１９と、クロスプロセス光学サブシステムと、プロセス方向光学サブシステムと、出射窓２４１と、を含む。図３及び図４の光ビームトレースによって示されるように、光学サブシステムは、空間光変調器２２０と走査線ＳＬとの間の光学経路内に配設される。図４は、クロスプロセス光学サブシステムの素子（以下により詳細に記載される）が、ＳＬＭ  ２２０によって通過された変調光に作用して、ｘ軸に対して平行な走査線ＳＬ上に集中光部分を形成することを示す上面図である。図３は、サブシステムが変調された光にどのように作用して、ｙ軸に垂直な方向において、走査線ＳＬ上に集中光部分を生成するかを示す側面図である。
【００４３】
クロスプロセス光学サブシステムは、少なくとも２つの光学素子のシステムである。クロスプロセス光学システムは、クロスプロセス（走査）方向における（すなわち、ｘ軸に沿った）光を拡大する。これにより、単一経路撮像システムの出力に位置するＳＬ上で光（例えば、レーザ）パワーの強度を集中させることが可能になる。マルチレンズサブシステムは、空間光変調器２２０によって通過され、最終的にクロスプロセス方向において撮像表面（例えば、シリンダ）に画像を作用させる出射窓２４１を通過する、変調された光部分（撮像データ）を投影及び拡大するように配置される円筒形状又は非円筒形状レンズを含むことができる。いくつかの実施形態において、かつ図３及び図４に示されるように、クロスプロセス光学サブシステムは、コリメート光学レンズ２３５（Ｌ１）と、投影レンズ２３６（Ｌ２）、２３７（Ｌ３）、及び２３９（Ｌ５）と、を含む。コリメート光学レンズ２３５は、空間光変調器２２０の直後に位置し、空間光変調器２２０の表面からわずかに発散する光ビーム部分をコリメートするように配置される。クロスプロセス光学システムのレンズは、既知の技術に従って形成される。プロセス方向光学サブシステムは、ｙ方向に光を集束する少なくとも１つの光学素子を含む。いくつかの実施形態では、プロセス方向光学サブシステムは、円筒形状及び／又は非円筒状レンズを含み得る。このサブシステムは、ＬＩＭシステム２００の出力に位置する走査線ＳＬ上に光（例えば、レーザ）パワーの強度を集中させることを可能にする。すなわち、投影された撮像データを走査線ＳＬ上の狭い高解像度線画像に集中させる。いくつかの実施形態では、クロスプロセス方向光学システムは、投影レンズ２３８（Ｌ４）及び投影レンズ２４０（Ｌ６）を含む。
【００４４】
投影光学システム２３０の出射窓２４１は、外部環境から残りの光学素子を隔離及び保護するために使用される。いくつかの実施形態では、出射窓２４１は、平坦なガラスの細長い（横方向）片である。他の実施形態では、出射窓は、細長い（横方向）レンズを含んでもよい。
【００４５】
いくつかの実施形態では、システムは、一対の投影ミラー２３４Ａ（Ｍ１）及び２３４Ｂ（Ｍ２）を含む。一対の投影ミラー２３４Ａ及び２３４Ｂは、所望の走査線ＳＬでビームを平面レベルに方向付ける／チルトさせる。これは、ｙ軸に沿って光ビームをシフトさせる一組のミラーを含んでもよい。
【００４６】
図３及び図４の詳細は、本出願の概念を組み込むＬＩＭシステム２００の単一のＩＢＰを例解することを意図している。しかしながら、このような概念はまた、他の設計のマルチビームシステムにおいて使用されてもよいことを理解されたい。更に、本発明の概念は、わずか１つのＩＢＰを有するシステムに適用されるが、現在を２〜３０のＩＢＰを含む、複数のＩＢＰ  ＬＩＭシステムが開発されており、本発明の概念はこれらのシステムに適用可能である。いくつかの実施形態では、ＬＩＭは、１５のＩＢＰを含む。
【００４７】
図５は、２つ以上のＩＢＰを含む例示的なデジタルオフセット印刷システムＬＩＭ４００を例解する。３つのＩＭＰ４０１、４０２、及び４０３が示される。各ＩＢＰは、それぞれ経路４０１、４０２、及び４０３、に沿ってビームを各々生成する、それ自体の光源４１１、４１２、４１３と関連付けられることを理解されたい。各ＩＢＰ４０１、４０２、及び４０３は、図３及び図４に記載される単一のＩＢＰと同様であってもよく、すなわち、各ＩＢＰは、光源と、照明光学システムと、ＳＬＭと、投影光学システムと、出射窓と、を含んでもよい。
【００４８】
いくつかの実施形態では、デジタルオフセット印刷システムは、共有光学素子を含んでもよい。すなわち、図３及び図４に関して示されるように、各ＩＢＰがそれ自体の一組の光学素子を有するのではなく、いくつかの光学素子が、全てのビーム経路が同じプロセス方向の光学素子を通過するように、組み合わされたビーム４１１、４１２、及び４１３のｘ方向全体に広がってもよい。いくつかの実施形態では、ＩＢＰは、単一の出射窓４４１を共有してもよい。いくつかの実施形態では、ＩＢＰ４０１、４０２、及び４０３は、クロスプロセス方向光学システムの共通構成要素を共有することができ、例えば、限定することなく、ＩＢＰ４０１、４０２、及び４０３は、投影レンズ４４０を共有してもよい。ＬＩＭは、１５のＩＢＰを含む３〜３０のＩＢＰを含んでもよい。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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