【手続補正書】
【提出日】平成16年5月6日(2004.5.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】    明細書
【発明の名称】    特にオフセット印刷機の、レーザ光を用いて処理を行う版書き込みユニットの温度を調節する方法および装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】  版上に生成すべき画像パターンに応じてオンオフされるレーザダイオードユニットによってレーザ光を発生する、印刷機、特にオフセット印刷機の、レーザ光を用いて処理を行う版書き込みユニットの温度を調節する方法において、
前記レーザダイオードユニットの近傍に配置された熱源が、前記レーザダイオードユニットの温度ができるだけ一定になるように、前記レーザダイオードユニットと交互に作動させられることを特徴とする、印刷機、特にオフセット印刷機の、レーザ光を用いて処理を行う版書き込みユニットの温度を調節する方法。
【請求項２】  前記熱源から単位時間当たりに放出される熱量を、前記レーザダイオードユニットがオフされたときに増加させ、前記レーザダイオードユニットがオンされたときに減少させる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】  前記熱源から単位時間当たりに放出される熱量が、実質的に、前記レーザダイオードユニットから単位時間当たりに放出される熱量に相当する、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】  前記熱源は、前記レーザダイオードユニットがオンされているときには、単位時間当たりに、前記レーザダイオードユニットから放出される単位時間当たりの熱量より小さい所定の基本熱量を第１の熱量として放出し、
前記熱源は、前記レーザダイオードユニットがオフされているときには前記第１の熱量より大きい第２の熱量を放出し、
前記第１の熱量と前記第２の熱量は、前記レーザダイオードユニットの、該レーザダイオードユニットがオンされている状態とオフされている状態の間の温度差が最小になるように選択されている、請求項１または２に記載の方法。
【請求項５】  前記第２の熱量と前記第１の熱量の差は、実質的に、オンされている前記レーザダイオードユニットから放出される熱量と前記第２の熱量との差に相当している、請求項４に記載の方法。
【請求項６】  前記レーザダイオードユニットおよび前記熱源の一方または双方を所定の事前温度に加熱または冷却する、請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】  前記レーザダイオードユニットおよび前記熱源の一方または双方が周囲に対して熱的に絶縁されている、請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】  版上に生成すべき像点パターンに応じてオンオフされる少なくとも１つのレーザダイオードユニットによってレーザ光を発生する、印刷機、特にオフセット印刷機の、レーザ光を用いて処理を行う版書き込みユニットの温度を調節する装置において、
前記レーザダイオードユニット（１０）と交互に、前記レーザダイオードユニット（１０）がオンされているときには第１の熱量（ＱR1）を発生し、前記レーザダイオードユニット（１０）がオフされているときには前記第１の熱量より大きい第２の熱量（ＱR2）を発生する電気的な加熱素子（１８）が前記レーザダイオードユニット（１０）の周辺に配置されていることを特徴とする、印刷機、特にオフセット印刷機の、レーザ光を用いて処理を行う版書き込みユニットの温度を調節する装置。
【請求項９】  前記第２の熱量（ＱR2）は、実質的に、前記レーザダイオードユニット（１０）によって生成される熱量（ＱLD）に相当し、前記第２の熱量より小さい前記第１の熱量（ＱR1）の値は０である、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】  前記レーザダイオードユニット（１０）がオフされているときに前記加熱素子（１８）によって生成される前記第２の熱量（ＱR2）は、前記レーザダイオードユニット（１０）の温度が所定の目標値に相当するような値になっている、請求項８記載の装置。
【請求項１１】  前記レーザダイオードユニット（１０）がオンされているときに前記加熱素子（１８）によって生成される前記第１の熱量（ＱR1）は、前記レーザダイオードユニット（１０）によって生成される熱量（ＱLD）と前記第２の熱量（ＱR2）との差を前記第２の熱量（ＱR2）から減じた大きさに対応する値になっている、請求項１０記載の装置。
【請求項１２】  前記加熱素子（１８）は、発生すべき熱量に対応して電圧源および電流源（３２）の一方または双方に接続され、ジュール熱を発生する電気的な構成部材によって形成されている、請求項８から１１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】  制御装置（１２）と、該制御装置（１２）によって制御される、前記加熱素子（１８）を通過する電流を決める第１のパワートランジスタ（３４）と、反転シュミットトリガ回路（３８）を介して制御装置（１２）によって制御される、前記レーザダイオードユニット（１０）を通過する電流を決める第２のパワートランジスタ（３６）とを有する電子的な逆位相切り替え装置（３０）が設けられている、請求項１２に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、請求項１および８の前提部に記載されている、特にオフセット印刷機の、レーザ光を用いて処理を行う版書き込みユニットの温度を調節する方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日、フィルムを用いる従来の露光法と並んで、画像情報が、印刷前段階において生成され、書き込みユニットによって版に転写されるディジタルビットパターンの形態で供給される、ディジタル方式で作動する書き込みユニットが、印刷機に使用される版への書き込みにますます多く使用されている。このために、書き込みユニットは光源を備え、その光は光学的なレンズ系によって版の各位置に集束させられ、版上の対応する位置に像点を生成すべきか否かに応じて光源がオンまたはオフされる。
【０００３】
ＵＳ ５，３５１，６１７から、特殊な被覆が施された、オフセット印刷機の版胴に張られた版用の、レーザ光によって処理を行う書き込みユニットが知られている。この書き込みユニットにおいては、レーザ光はレーザダイオードユニットによって生成され、次に光学的な光案内ケーブルを通って版胴近傍に配置された光学的集束ユニットに送られる。光学的集束ユニットは、版胴の縦軸に平行に版胴の表面上を原動機によって移動させられ、レーザ光を版の対応する位置に集束させる。版胴を適宜に回すことによって、胴に張られた版の全面に書き込みが行われる。
【０００４】
さらに、ＵＳ ５，３５１，６１７には、光学的な光案内ケーブルを通って対応するレーザ光源に接続されている複数の光学的集束ユニットが平らな版上を動かされ、このレーザ光源が対応する箇所を照射する装置が示されている。
【０００５】
上記のレーザダイオードを用いて処理を行う文字書き込みユニット、すなわち描画ユニットにおいては、レーザ光の強さがそれぞれのレーザ光源、この場合にはレーザダイオードの温度によって著しく影響されるという問題が生じる。レーザダイオードの場合、公知のように、発生するレーザ光の強さはほぼ指数関数的に温度に依存するので、温度変動が０．５°Ｃないし２°Ｃの範囲に達するだけでも、それによって、完成した印刷画像における品質損失が、人間の目で容易に知覚できるほどに不都合な影響を書き込み結果に与えるのに充分である。
【０００６】
こうした品質損失は、それぞれのレーザダイオードの温度が低すぎるか、高すぎることに起因してレーザ光の光の強さが変動すると、版上に生成される像点が著しく変化し、その結果、この版によって形成される印刷画像が、上述の知覚可能な品質損失を生ずるほどの欠陥を有することによって生じる。
【０００７】
版に書き込みを行う際にレーザダイオードの温度変動が生じるのは、特にレーザダイオードユニットが、オンされた状態では、これらのレーザダイオードに供給される電気的エネルギーの大部分をジュール熱に変換し、オフされた状態では、すなわち書き込みが行われない位置ではレーザダイオードから熱が発生しないということによる。実際には、このことによって、特に、版の、当該レーザダイオードユニットによってばらばらの像点しか書き込まれない区域で大きな品質損失が発生する。その理由は、比較的長時間オフされたレーザダイオードユニットが、オフされている間に冷却され、再びオンされたときに、レーザダイオードユニットの加熱に必要な時間によって制約されて光の強さが弱くなるからである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、レーザ光を発生するレーザ光源、特にレーザダイオードの温度を高度に、かつ、簡単な手段で一定に保つことができる、レーザ光を用いて処理を行う版書き込みユニットの温度を調節する方法を提供することにある。
【０００９】
さらに、本発明の目的は、版書き込みユニットのレーザ光源、特にレーザダイオードの温度を、簡単な手段で効率的かつ安価に一定に保つことができる装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上記の課題は請求項１および８の特徴部に記載した特徴によって解決される。
【００１１】
本発明のその他の特徴は、従属請求項に記載されている。
【００１２】
本発明によって、特に得られる長所は、比較的多数の個別のレーザダイオードユニットと付属の集束光学系を備えた書き込みユニットにおいても、版に個々の像点を生成する際に高度の一定性とこれによって生ずる高品質を全画像にわたって達成することができる点である。
【００１３】
さらに、本発明の装置は、平らな版に対しても版胴に張った版に対しても、この装置を既存の版書き込みユニットに簡単かつ安価に増備することができるという利点を有している。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
図１に示す、印刷機の版胴２に張られた版４に書き込みを行う装置１は、１つ、または２つ以上、たとえば１６個の版書き込みユニット５を備えている。それらのうち、図１には図示技術上の理由で、全部で２つのユニットのみ示されている。書き込みユニット５は、版胴２に張られた版４に書き込みを行うばかりでなく、平らな版４に書き込みを行うのにも使用することができる。書き込みユニット５の各々は、版４の近傍に配置された集束光学系６を含んでいる。この集束光学系６は、光学的光ガイド８を通してレーザダイオードユニット１０に接続されている。集束光学系６は、レーザダイオードユニット１０によって生成されたレーザ光を、版４上に生成すべき像点の位置に集束させて、像点に対応する区域を版４の表面層から除去する。その結果、その表面層の下にあるインキを受け取る層が露出する。このような版の構造と組成は、たとえばＵＳ ５，３５１，６１７から知られており、ここでは詳しく述べない。
【００１６】
レーザダイオードユニット１０の制御は、印刷前段階において生成されたビットパターンに対応して、像点を書き込むか書き込まないかに応じてレーザダイオードユニット１０をオン（発光状態）またはオフ（非発光状態）する制御装置１２によって行われる。
【００１７】
図１に表されている本発明の好適な実施形態において、レーザダイオードユニット１０は、基体または支持体１６に固定されたケーシング１４に収容されている。レーザダイオードユニット１０の近傍、好ましくはケーシング１４の内部には、制御装置１２によって操作される加熱素子１８が配置されている。この場合、加熱素子１８の動作は、制御装置１２によりレーザダイオードユニット１０と交互に、すなわち逆位相(im Gegentakt)で行われ、レーザダイオードユニット１０がオフされると加熱素子１８が作動させられ、オフされたレーザダイオードユニット１０を加熱するようになっている。レーザダイオードユニット１０がオンされるとき、すなわち、版４に像点を書き込むときには、加熱素子１８はオフされ、その結果、レーザダイオードユニット１０がオンされている間には加熱素子１８から熱エネルギーは生じない。本発明の好適な実施形態では、加熱素子１８は、レーザダイオードユニット１０と交互に、対応して、高い電圧または低い電圧に接続されるオーミック抵抗体によって構成される。同様に、加熱素子１８は、レーザダイオードユニット１０と逆位相で、対応して、電流源および電圧源の一方または双方に接続されてジュール熱を発生する他の任意の電子部品によって構成することができる。このような部材は、たとえばトランジスタ、ダイオード、またはいわゆるペルチエ素子などであってもよい。
【００１８】
図１に示されているように加熱素子１８をレーザダイオードユニット１０のケーシング１４内に配置するばかりでなく、加熱素子１８をケーシング１４の外部、たとえばケーシング１４上または支持体１６上に配置することもできる。さらに、本発明の他の実施形態において、たとえば支持体１６の内部が中空に形成されていて、所望の温度の適当な冷却媒体または加熱媒体が、矢印２０、２２で示されているように内部を貫流させることによって、版書き込みユニット５を支持している版書き込み装置１の支持体１６を一定に冷却または加熱するようにしてもよい。支持体１６中に冷却媒体または加熱媒体を貫流させる代わりに、支持体１６を同じように電気的に加熱することもできる。それによって、加熱素子１８による温度調節に関係なく、レーザダイオードユニット１０および加熱素子１８の一方または双方に独立の初期温度が与えられるので、たとえば幾つかの、たとえば１６個の版書き込みユニット５から成る版書き込み装置１の動作点(Arbeitspunkt)は、たとえば版書き込み時毎の周囲温度に応じてすべての書き込みユニット５に対して共通に変えることができる。
【００１９】
加熱素子１８によるレーザダイオードユニット１０の温度調節は、たとえば図２ HYPERLINK "http://www6.ipdl.jpo.go.jp/Tokujitu/tjitemdrw.ipdl?N0000=231&N0500=1E#N/;>??8>96?///&N0001=505&N0552=9&N0553=000004" \t "tjitemdrw" に示されている切り替え装置３０によって行うことができる。切り替え装置３０は電流源および電圧源の一方または双方（以下、電流源または電圧源と記す）３２を備え、第１の電極、たとえばプラス極に制御装置１２と加熱素子１８、およびこれと並列にレーザダイオードユニット１０が接続されている。さらに、加熱素子１８およびレーザダイオードユニット１０は、それぞれに割り当てられているパワートランジスタ３４および３６を介して電流源または電圧源３２の第２の電極と接続されている。加熱素子１８のパワートランジスタ３４のベースは、好ましくは固定または調節可能な第１の抵抗器３５を通って制御装置１２と接続されている。レーザダイオードユニット１０のパワートランジスタ３６のベースは、好ましくは、固定または調節可能な第２の抵抗器３７および反転シュミットトリガ回路３８を経て、制御装置１２と接続されている。制御装置１２はパワートランジスタ３４および３６のベースを逆位相で(im Gegentaktbetrieb)作動するように制御し、その結果、レーザダイオードユニット１０がオフされているときには、加熱素子１８を通って電流が流れる。この電流の大きさは、版書き込みユニット５の各加熱素子１８用の抵抗器３５によって適宜に調節することができる。その際、反転シュミットトリガ回路３８によって、レーザダイオードユニット１０のパワートランジスタ３６のベースに向かう信号は反転されているので、パワートランジスタ３６は遮断され、レーザダイオードユニット１０はオフされたままになる。レーザダイオードユニット１０をオンするために、制御装置１２は極性が反転した信号を発生し、これに対応して加熱素子１８のパワートランジスタ３４がオフされ、かつシュミットトリガ回路３８の反転作用によってパワートランジスタ３６が導通させられ、その結果、レーザダイオードユニット１０に電流が流れる。この電流の大きさは抵抗器３７によって調節することができる。この際、制御装置１２による信号の発生は、版４に書き込まれるべき像点に応じて行われる。
【００２０】
加熱素子１８に印加される電圧ＵRと、同時にレーザダイオードユニット１０に印加される電圧ＵLDの曲線が図３に理想化された形態で示されている。図３から分かるように、加熱素子１８は予熱段階Ｖの間、電圧源３２、または類似の仕方で対応する電流源と接続されて一定の熱量ＱRを放出する。その大きさは、この時オフされているレーザダイオードユニット１０の温度が所望の動作温度に調節されるように、調節可能な抵抗器３５によって調整されることが好都合である。本発明のこの実施形態において予熱段階Ｖでレーザダイオードユニット１０に印加される電圧ＵLDは０ボルトであり、したがって、レーザダイオードユニット１０によって生成される単位時間当たりの熱量は、それに相当して０Ｊ（ジュール）であることが好ましい。これに続く書き込み段階Ｂでは、電圧ＵLDを印加することによってレーザダイオードユニット１０がオンされ、同時に、すなわちこれと交替して、もしくは逆位相で加熱素子１８がオフされる。本発明のこの実施形態では、レーザダイオードユニット１０から単位時間当たりに放出される熱量ＱLDと加熱素子１８から単位時間当たりに放出される熱量ＱRがほぼ等しいことが好都合である。この際、加熱素子１８の配置または支持体１６の予熱または放出される合計の熱エネルギーに応じて、加熱素子１８から放出される熱量ＱRはレーザダイオードユニット１０から放出される熱量ＱLDよりも小さくしても大きくしてもよい。熱量の調整は、たとえば図２に示されている切り替え装置の調節可能な抵抗器３５、３７によって行うことができる。その際、その調整は、レーザダイオードユニットがオンされたときとオフされたときとの温度の変動ができるだけ小さくなるように行うのが好ましい。
【００２１】
本発明の他の実施形態においては、図４に示されているように、加熱素子１８は、レーザダイオードユニット１０がオンされているときにおいても、好ましくは調節可能な基本電圧ＵR1（第１の電圧）もしくはこれに対応する基本電流が供給され、そのとき、図４の上方のグラフに点線で示されている第１の基本熱量ＱR1を放出する。レーザダイオードユニット１０がオフされているときは、加熱素子１８は第２のより高い電圧ＵR2を接続されており、それによって単位時間当たりに熱量（第２の熱量）ＱR2を発生する。本発明のこの実施形態において加熱素子１８から放出される熱量ＱR1とＱR2との差は、レーザダイオードユニット１０がオフされた状態とオンされた状態の間におけるレーザダイオード１０の温度動揺もしくは温度差が最小になるように選択されていることが好ましい。レーザダイオードユニット１０がオンされているときに加熱素子１８によって生成される熱量ＱR1は、レーザダイオードユニット１０から放出される熱量ＱLDと熱量ＱR2との差を熱量ＱR2から減じた値に等しいことが好都合である。これを式で表すと、次のとおりである。
ＱR1＝ＱR2−（ＱLD−ＱR2）
このとき、熱量ＱR2が熱量ＱLDより小さいことが好ましい。
【００２２】
しかし、熱量ＱR1、ＱR2およびＱLDと、これらの対応する電圧ＵR1、ＵR2およびＵLD、特にＱR2とＱR1との差は、他の値を取ることができる。この値は、周囲に放出される単位時間当たり熱量、個々の構成要素の熱伝導度、加熱素子１８の配置および構成、支持体１６またはケーシング１４の予熱などに応じて、好ましくは実験的に、調節可能な抵抗器３５、３７によって電圧および電流の一方または双方を調節することによって、レーザダイオードユニット１０の温度差ができるだけ小さくなるように定められる。
【００２３】
レーザダイオードユニット１０のオンと、これに対応する加熱素子１８のオフが同時に行うのが好都合である。しかし、レーザダイオードユニット１０がオンされている時間と、加熱素子１８がオフされている時間とが重なり、たとえばレーザダイオードユニット１０がオフされる少し前に加熱素子１８をオンすることができるようにすることも可能である。同様に、次に、レーザダイオードユニット１０がオンされる時点を僅かな時間だけ越えて、加熱素子１８を引続きオンしたままにしておくことができる。
【００２４】
さらに、図示されない本発明の他の実施形態では、支持体１６、またはレーザダイオードユニット１０とそのケーシングの少なくとも一方に、断熱材料の層を設け、周囲温度の変動がレーザダイオードユニット１０の温度に対して比較的僅かしか、またはほとんど全く影響しないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の温度調節装置を有する、印刷機の版胴に配置された２つの版書き込みユニットの模式図である。
【図２】
本発明の温度調節装置の好適な実施形態の電気回路図である。
【図３】
レーザダイオードをオンする際に抵抗器に印加される電圧がゼロに降下させられる、本発明の第１の実施形態において、抵抗器またはレーザダイオードに印加されている電圧、または抵抗器またはダイオードから放出される熱量の推移曲線である。
【図４】
レーザダイオードユニットをオフした際、加熱素子に所定の熱量が発生させられ、この熱量が、レーザダイオードユニットをオンした後に、予め定められた値だけ減少させられる、本発明の他の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
１  版書き込み装置
２  版胴
４  版
５  版書き込みユニット
６  集束光学系
８  光学的光ガイド
１０  レーザダイオードユニット
１２  制御装置
１４  ケーシング
１６  支持体
１８  加熱素子
２０、２２  矢印
３０  切り替え装置
３２  電流または電圧源
３４  パワートランジスタ
３５  加熱素子に対する調節可能な抵抗器
３６  レーザダイオードユニットに対するパワートランジスタ
３７  レーザダイオードユニットに対する調節可能な抵抗器
３８  反転シュミットトリガ回路
Ｖ  予熱段階
Ｂ  書き込み段階