(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用面においてレーザ印刷システムのレーザモジュールに相対的に移動するオブジェクトを照射するためのレーザ印刷システムであって、
前記レーザモジュールは、半導体レーザの少なくとも２つのレーザアレイと、少なくとも１つの光学要素とを有し、前記光学要素は、１つのレーザアレイの半導体レーザのレーザ光が当該レーザ印刷システムの前記使用面における１つの画素に対して結像されるとともに前記画素のエリア要素が少なくとも２つの半導体レーザによって照射されるように、前記レーザアレイにより放射されたレーザ光を結像するように適合され、
前記光学要素は、隣り合う半導体レーザにより放射されるレーザ光の円錐が前記使用面に対する前記光学要素の対物面において重なるように、前記対物面が前記半導体レーザの発光層と一致しない態様で設けられる、レーザ印刷システム。
【請求項２】
前記レーザモジュールは、３、４又は多数のレーザアレイを有する、請求項１に記載のレーザ印刷システム。
【請求項３】
前記光学要素は、前記使用面に対して前記レーザアレイのレーザ光を結像するように適合される１つのレンズを有する、請求項１に記載のレーザ印刷システム。
【請求項４】
前記光学要素は、前記レーザアレイの像が前記使用面において重複するように適合される、請求項１に記載のレーザ印刷システム。
【請求項５】
前記レーザモジュールの前記レーザアレイは、前記使用面における前記オブジェクトの運動の方向に直交する列に設けられ、前記列は、レーザアレイの第１の列の第１のレーザアレイが前記オブジェクトの第１のエリアを照射するように適合されるとともに、レーザアレイの第２の列の第２のレーザモジュールが前記オブジェクトの第２のエリアを照射するように適合されるように、互いにずらされ、前記第１のエリアは、前記オブジェクトの連続的な照射が可能にされるように、前記第２のエリアと隣り合う、請求項１に記載のレーザ印刷システム。
【請求項６】
前記レーザアレイは、矩形であり、前記矩形の長辺は、前記使用面における前記オブジェクトの運動の方向と平行に設けられる、請求項１に記載のレーザ印刷システム。
【請求項７】
２，３，４又は多数のレーザモジュールを有する、請求項１に記載のレーザ印刷システム。
【請求項８】
前記レーザモジュールは、前記使用面における前記オブジェクトの運動の方向に直交する列に設けられ、前記列は、レーザモジュールの第１の列の第１のレーザモジュールが前記オブジェクトの第１のエリアを照射するように適合されるとともに、レーザモジュールの第２の列の第２のレーザモジュールが前記オブジェクトの第２のエリアを照射するように適合されるように、互いにずらされ、前記第１のエリアは、前記オブジェクトの連続的な照射が可能にされるように、前記第２のエリアと隣り合う、請求項７に記載のレーザ印刷システム。
【請求項９】
レーザモジュールの列の数は、レーザモジュールの１つの列におけるレーザモジュール間の距離が最小化される態様で設けられる、請求項８に記載のレーザ印刷システム。
【請求項１０】
各レーザモジュールのレーザアレイは、長尺配列で設けられ、前記長尺配列の長辺は、前記使用面における前記オブジェクトの運動の方向に直交するよう設けられる、請求項８に記載のレーザ印刷システム。
【請求項１１】
各レーザモジュールのレーザアレイは、長尺配列で設けられ、前記長尺配列の長辺は、前記使用面における前記オブジェクトの運動の方向に直交する方向に対して傾斜するよう設けられる、請求項８に記載のレーザ印刷システム。
【請求項１２】
前記光学要素は、前記使用面における前記レーザアレイの像を縮小するように構成される、請求項１に記載のレーザ印刷システム。
【請求項１３】
各レーザアレイは、マイクロレンズアレイを有し、
前記マイクロレンズアレイは、前記半導体レーザにより放射されるレーザ光の発散を低下させるように構成される、請求項１に記載のレーザ印刷システム。
【請求項１４】
互いに隣に設けられた少なくとも第１及び第２のレーザモジュールを有し、
各レーザモジュールは、少なくとも２つのレーザアレイを有し、
前記第１又は第２のレーザモジュールの２つのレーザアレイのうち少なくとも１つは、動作中、前記使用面における少なくとも１つの規定されたエリア要素が重複レーザ光源及び前記重複レーザ光源を有するレーザモジュールの隣に設けられたレーザモジュールのレーザアレイにより照射され得るように、前記重複レーザ光源として設けられる、請求項１に記載のレーザ印刷システム。
【請求項１５】
使用面におけるオブジェクトをレーザモジュールに対して移動させるステップと、
半導体レーザの少なくとも２つのレーザアレイと少なくとも１つの光学要素とを有する前記レーザモジュールによってレーザ光を放射するステップと、
１つのレーザアレイの半導体レーザのレーザ光が前記使用面における１つの画素に結像されるとともに、前記画素のエリア要素が少なくとも２つの半導体レーザによって照射されるように、前記光学要素によって前記レーザアレイにより放射されたレーザ光を結像するステップとを有し、
前記光学要素は、隣り合う半導体レーザにより放射されたレーザ光の円錐が前記使用面に対する前記光学要素の対物面において重複するように、前記対物面が前記半導体レーザの発光層と一致しない態様で設けられる、レーザ印刷の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ印刷システム及びレーザ印刷の方法に関する。レーザ印刷は、例えば急速なプロトタイピングのために使用される積層造形のためのレーザによる３Ｄ印刷及び文書の印刷に言及する。
【背景技術】
【０００２】
従来のレーザプリンタ及び選択的レーザ溶融マシンは、照射されるべきエリアに渡ってレーザを走査するための単一の高出力レーザ及びスキャナからなる。処理速度を増大させるために、幾つかの独立したチャネル（即ち、エリアの重大な部分を覆うレーザのアドレス指定可能なアレイ）を伴う印刷ヘッドを有することが望ましい。好ましくは、印字ヘッドが一方向にのみ移動するのを必要とするように、印刷ヘッドは、画素毎に１つのアドレス指定可能なレーザソースによって印刷されるべきエリアの全幅を覆う。斯様なアドレス指定可能なアレイのサービスコスト及び信頼性が問題になり得る。
【０００３】
米国特許出願公開第２００５／０１５１８２８号明細書は、ゼログラフィのレーザ印刷のためのデバイスを開示している。ゼログラフィの印刷システムは、複数のマイクロ光学発光アレイを含むレーザプリントバー結像装置アセンブリを有する。マイクロ光学発光アレイは、複数の垂直キャビティ面発光レーザを含み、ここで、各垂直キャビティ面発光レーザは、マイクロ光学要素によって集光される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
それ故、本発明の目的は、改良されたレーザ印刷システム及びレーザ印刷の対応する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の態様によれば、使用面においてレーザ印刷システムのレーザモジュールに対して移動するオブジェクトを照射するためのレーザ印刷システムが提供される。レーザモジュールは、半導体レーザの少なくとも２つのレーザアレイと、少なくとも１つの光学要素とを有する。光学要素は、１つのレーザアレイの半導体レーザのレーザ光がレーザ印刷システムの使用面における１つの画素に対して結像されるとともに画素のエリア要素が少なくとも２つの半導体レーザによって照射されるように、レーザアレイにより放射されたレーザ光を結像するように適合される。
【０００６】
既知のレーザ印刷システムは、単一の高出力レーザ又はレーザのアレイのいずれかを用いる。高出力レーザの場合には、例えば、単一の端発光半導体レーザが用いられ得るのに対し、レーザアレイの場合には、垂直キャビティ面発光レーザ（ＶＣＳＥＬｓ；Vertical Cavity Surface Emitting Lasers）が好ましくは用いられる。ＶＣＳＥＬアレイは、ウェーハベースの処理において容易に製造され得るが、通常、端発光半導体レーザとしてより少ない出力を放射する。これらの既知のレーザ印刷システムの光学システムは、各半導体レーザの発光層を使用面に投射又は集光する。
【０００７】
このアプローチとは対照的に、本発明は、光学要素によって使用面における２つの画素に少なくとも２つのレーザアレイを結像することを提案する。レーザアレイの像は、半導体レーザの発光層の鮮明な像を含まない。レーザアレイのうちの１つのうちの少なくとも２つのレーザによって放射される光は、１つの単一の半導体レーザによってのみ照明されるエリア要素がないように、画素の各エリア要素を照射する。好ましくは、１つのレーザアレイの３、４又は多数の半導体レーザは、画素の１つのエリア要素を同時に照射する。２つのレーザアレイが同時に同じ画素に結像されるということであってもよい。それ故、画素のエリア要素毎に多数の半導体レーザを用いることにより、より大きな強度が使用面に提供され得る。アレイの多数の半導体レーザの拡散像は、使用面における画素を形成する。レーザ印刷システムは、光エネルギによって使用面におけるオブジェクトへの照射又はエネルギ入力に対する各単一の半導体レーザの相対的に低い寄与のため、より信頼性が高くなり得る。従って、レーザアレイの単一の半導体レーザの故障は、レーザ印刷システムの故障をもたらさない。放射されたレーザ光の波長は、使用面におけるオブジェクトの吸収に適合される。
【０００８】
レーザモジュールはレーザ印刷システムに対して移動してもよく（スキャン）、及び／又は、オブジェクトがレーザ印刷システムに対して移動してもよい。オブジェクトは、紙、レーザ印刷システムによって焼結され得る粉末層、又は、レーザ印刷システムによって処理され得る任意の他のオブジェクトであってもよい。オブジェクトのみが移動することが好ましいかもしれない。レーザ印刷システムは、１、２、３、４又はそれ以上のレーザモジュールによってオブジェクトの幅に直交するよう移動するオブジェクトの全幅を照射することを可能にされてもよい。半導体レーザは、端発光半導体レーザであってもよいが、より低いコストのためＶＣＳＥＬアレイが好ましいかもしれない。
【０００９】
光学要素は、隣り合う半導体レーザにより放射されるレーザ光の円錐が対物面において重なるように、使用面に対する光学要素の対物面が半導体レーザの面と一致しない態様で設けられる。レーザアレイの半導体レーザの面は、半導体レーザの発光層によって規定される。発光層は、活性層及び対応する共振器ミラーを有する半導体レーザの光学キャビティを有する。光学要素は、使用面に対する対物面を規定する単一のイメージングレンズ又はより複雑なイメージングレンズであってもよい。レーザアレイの半導体レーザの発光層に対する対物面の配置は、使用面における発光層の拡散重複像をもたらし得る。それ故、使用面におけるエネルギ分布は、使用面に対する半導体層の各発光層の投射と比較してより均一になり得る。更に、光学要素は、レーザモジュール毎に１つの投射レンズと同じくらい単純であってもよいが、レンズのより複雑な組み合わせが、使用面とレーザモジュールとの間の距離を増大させるために用いられてもよい。マイクロレンズアレイは、各発光層の鮮明な投射を提供するために必要とされなくてもよい。
【００１０】
レーザ印刷システムのレーザモジュール又は複数のレーザモジュールは、好ましくは、３、４又は多数のレーザアレイを有する。単一のレーザアレイは、使用面における１つの画素に結像されてもよい。画素は、一方のレーザアレイの放射された光出力の一部が他方のレーザアレイにより放射された光出力と重複するように、互いに隣り合っていてもよい。２，３又はそれ以上のレーザアレイが使用面における同一画素にマッピングされ得ることがあってもよい。光学要素は、例えば、使用面における１つの画素に対するレーザモジュールの２つの、例えば隣り合うアレイのレーザ光を結像し得るマイクロ光学要素のアレイを有してもよい。この場合、２又はそれ以上のアレイが１つの画素に結像されてもよい。代わりに又は加えて、異なるレーザアレイにより放射されるレーザ光が異なる時間にオブジェクトの表面の同じ部分を照射し得ることがあってもよい。後者は、第１のアレイの光が時間ｔ１においてオブジェクトの規定された表面を照射し得るとともに、オブジェクトがレーザモジュールに対して移動されたｔ１の後の時間ｔ２において第２のアレイの光がオブジェクトの規定された表面を照射し得ることを意味する。更に、印刷システムは、異なる使用面を有するレーザモジュールを有してもよい。後者は、複数のレーザモジュールを基準表面に対して異なる高さに配置することにより、及び／又は、異なる光要素を設けることにより行われ得る。異なる使用面は、三次元印刷のために有利であってもよい。代わりに又は加えて、レーザモジュールは、常にレーザモジュールに対して規定された距離にある使用面と平行である基準表面に対して移動され得ることがあってもよい。
【００１１】
レーザモジュールのレーザアレイ又は複数のレーザモジュールは、使用面におけるオブジェクトの運動の方向に直交する列に設けられてもよい。列は、互いに対してずらされてもよく又はカスケードされてもよく、従って、レーザアレイの第１の列の第１のレーザアレイは、オブジェクトの第１のエリアを照射するように適合され、レーザアレイの第２の列の第２のレーザアレイは、オブジェクトの第２のエリアを照射するように適合され、第１のエリアは、オブジェクトの連続的な照射が可能にされるように、第２のエリアと隣り合っている。レーザアレイの像は、前述したように部分的に重複してもよい。
【００１２】
レーザアレイは、矩形であってもよく、矩形の長辺は、使用面におけるオブジェクトの運動の方向と平行に設けられる。この配列は、オブジェクトの運動の方向に直交する横方向における解像度を低減することなく、画素毎により多くの半導体レーザを提供することにより、画素毎により高い全体出力を可能にする。
【００１３】
レーザ印刷システムは、２，３，４又は多数のレーザモジュールを有してもよい。多数のレーザモジュールを用いることは、より大きな印刷エリアを可能にしてもよい。更に、例えばレーザモジュール毎に１つのイメージングレンズを用いることにより複雑な光学要素が回避されてもよい。
【００１４】
レーザモジュールは、使用面におけるオブジェクトの運動の方向に直交する列に設けられてもよい。列は、互いにずらされてもよく又はカスケードされてもよく、従って、レーザモジュールの第１の列の第１のレーザモジュールは、オブジェクトの第１のエリアを照射するように適合され、レーザモジュールの第２の列の第２のレーザモジュールは、オブジェクトの第２のエリアを照射するように適合され、ここで、第１のエリアは、オブジェクトの連続的な照射が可能にされるように、第２のエリアと隣り合っている。
【００１５】
レーザモジュールの列の数は、レーザモジュールの１つの列におけるレーザモジュール間の距離が最小化される態様で設けられてもよい。モジュール直径及びアレイの像の幅は、レーザモジュールによってオブジェクトの照射をカバーするエリアを可能にするために必要な列の数を決定してもよい。アレイ配列の像の幅に対してモジュールの直径が大きくなるほど、より多くの列が必要とされる。
【００１６】
各レーザモジュールのレーザアレイは、長尺配列で設けられてもよく、長尺配列の長辺は、使用面におけるオブジェクトの運動の方向に直交するよう設けられる。各レーザモジュールは、例えば使用面におけるオブジェクトの運動の方向に直交するレーザアレイの２、３又はそれ以上の列を有してもよい。列毎のアレイの数は、列の数を越えてもよい。この配列は、とりわけ１よりも多いレーザモジュールがレーザ印刷システムにより含まれる場合、単一のアレイの比較的単純な駆動方式によってオブジェクトの均一な照射を可能にしてもよい。この場合において、オブジェクトの各エリア要素は、１つの専用のレーザアレイによってのみ照明されてもよく、ここで、隣り合うレーザアレイは、隣り合う画素を照射する。使用面におけるオブジェクトの運動の速度は、オブジェクトのエリア要素毎の全体エネルギを規定するために適合されてもよい。
【００１７】
レーザ印刷システムは、２、３、４又は多数のレーザモジュールを有してもよく、各レーザモジュールのレーザアレイは、レーザ印刷システムの幅広いワークスペース（オブジェクトの運動の方向に直交する印刷幅）を可能にするために長尺配列で設けられる。
【００１８】
各レーザモジュールのレーザアレイは、代わりに、長尺配列で設けられてもよく、長尺配列の長辺は、使用面におけるオブジェクトの運動の方向に直交する方向に対して傾斜又は回転するよう設けられる。規定された傾斜角又はそれらの中央のまわりのレーザモジュールの長尺配列の回転は、滑らかな傾斜を有する一体型の強度プロファイルを可能にしてもよく、これは、とりわけ画素が互いに対して僅かに正しく配列されていない場合に、全体の強度分配の均一性を向上させるために、隣り合う画素と重複してもよい。後者は、レーザアレイの配置努力及びそれ故にレーザモジュール及びレーザ印刷システムの製造コストを削減する。不整列は、極端な場合において、レーザ印刷システムの追加の較正実行により補正されてもよい。較正オブジェクトのエリア要素及び時間当たりのエネルギ入力に関するオブジェクトの運動の速度が決定される。
【００１９】
代わりに、同じレーザモジュール又は異なるレーザモジュールの２，３又はそれ以上のレーザアレイは、オブジェクトの同じエリア要素を照射するように構成されてもよい。レーザアレイは、その後、エリア要素を照射するように構成されてもよい。使用面におけるオブジェクトのエリア要素に対する時間当たりのエネルギ入力が増大されてもよい。これは、オブジェクトのより高い速度及びそれ故にレーザ印刷システムのより高いスループットを可能にしてもよい。更に、レーザアレイの不整列及び単一の半導体レーザの故障に関する許容誤差が向上してもよい。異なるアレイの駆動方式は、先に述べたように較正オブジェクトを伴う較正実行に基づいて適合されてもよい。
【００２０】
レーザモジュールの光学要素は、使用面におけるレーザアレイの像を縮小するように構成されてもよい。縮小は、より小さな画素サイズ及びより高いエネルギ密度を可能にしてもよい。更に、各レーザアレイは、光学要素の部分であるマイクロレンズアレイを有してもよく、マイクロレンズアレイは、半導体レーザにより放射されるレーザ光の発散を低下させるように構成されてもよい。発散の低減は、対物面における半導体レーザにより放射されるレーザ光の重複と単一の画素のサイズとの間の妥協点を見つけるために用いられてもよい。更に、レーザアレイと使用面との間の距離はマイクロレンズアレイによって適合されてもよく、及び／又は、光学要素（イメージングレンズ）が簡素化されてもよい。
【００２１】
レーザアレイの密度は、レーザ印刷システムによって照射されるべきオブジェクトのエリアに依存して変化してもよい。後者は、オブジェクトの規定された部分においてより高いパワー密度を可能にしてもよい。代わりに又は加えて、アレイ内の半導体レーザの密度は、例えばより少ないか又はより多くの強度が画素の端で与えられ得るように適合されてもよい。更に、アレイの形状は、使用面における規定された強度分配を生成するために、及び／又は、均一性を向上させるために、調整されてもよい。アレイは、例えば、ダイヤモンド、三角形、円形、楕円形、台形又は平行四辺形を有してもよい。
【００２２】
レーザ印刷システムは、互いに隣に設けられた少なくとも第１及び第２のレーザモジュールを有してもよい。各レーザモジュールは、少なくとも２つのレーザアレイを有し、第１又は第２のレーザモジュールの２つのレーザアレイのうち少なくとも１つは、動作中、使用面における同じエリア要素が重複レーザ光源を有するレーザモジュールの隣に設けられたレーザモジュールのレーザアレイ及び重複レーザ光源により照射され得るように、重複レーザ光源として設けられる。
【００２３】
重複レーザ光源は、使用面におけるオブジェクト上に予想外の照射ギャップをもたらし得るレーザモジュールの潜在的不整列を補正するように構成される。それ故、重複は、部分的なものであってもよい。
【００２４】
レーザアレイは、使用面におけるそれぞれ１つの画素を照射する。重複レーザ光源として構成されるレーザアレイは、同じ画素又は隣り合うレーザモジュールのレーザアレイと同じ画素の一部を照射するように構成されてもよい。これは、双方のレーザアレイが、時間的に同じ時点で使用面における同じエリア要素を照射し得ることを意味する。代わりに、重複レーザ光源は、隣り合うレーザモジュールのレーザアレイと同じエリア要素であるが時間的に遅く又は早くにエリア要素を照射するように構成されてもよい。重複レーザ光源の光は、例えば、時間ｔ１において使用面におけるオブジェクトの１つのエリア要素を照射してもよく、隣り合うレーザモジュールのレーザアレイは、レーザモジュールに対するオブジェクトの運動のため、ｔ１より後の時間ｔ２において同じエリア要素を照射してもよい。相対的な運動は、オブジェクトの運動、レーザモジュールの運動又はオブジェクト及びレーザモジュールの運動によりもたらされてもよい。移動オブジェクト又は移動レーザモジュールの規定されたエリア要素に与えられる全体強度は、本質的に同じエネルギがエリア要素毎に与えられるように適合されなければならない。完全に位置調整されたレーザモジュールの場合においては重複レーザ光源を必要としないためである。エリア要素毎に与えられるエネルギは、オブジェクトの欠陥が回避されるように、適合されなければならない。照射されたエリア間に完璧なマッチがある場合に、重複レーザ光源又は隣り合うレーザモジュールのレーザアレイのみが用いられてもよい。代わりに、双方が、適合された強度（例えば５０％の強度）で用いられてもよく、適合された強度は、レーザモジュールに対するオブジェクトの相対速度に適合されてもよい。供給されたレーザ光の適合は、多過ぎるか又は少な過ぎるエネルギが供給されるのを回避するために、照射されたエリア要素間に完璧なマッチがない（例えば不整列による半分だけの重複の）場合に重要であってもよい。
【００２５】
従属請求項２−１３に記載された技術的な手段及び対応する説明は、先に述べたような重複レーザ光源と組み合わせられてもよい。
【００２６】
使用面において少なくとも１つの規定されたエリア要素に与えられる全体強度は、基本的には重複レーザを伴うことなく位置調整されたレーザモジュールの場合と同じエネルギが少なくとも１つの規定されたエリア要素毎に与えられるようになってもよい。
【００２７】
加えて、使用面において少なくとも１つの規定されたエリア要素に与えられる全体強度は、基本的にはレーザアレイによる少なくとも１つの規定されたエリア要素の照射と対応する重複レーザ光源との間の時間オフセットｔ２−ｔ１を伴わない場合と同じエネルギが少なくとも１つの規定されたエリア要素毎に与えられるようになってもよい。
【００２８】
レーザアレイの適合された強度及び／又は対応する重複レーザ光源は、時間ｔ１においてレーザアレイにより、及び、時間ｔ２において重複レーザ光源により、照射される使用面における規定されたエリア要素のエネルギ損失が補正されるようになってもよい。
【００２９】
レーザアレイの適合された強度及び／又は対応する重複レーザ光源は、３Ｄ印刷のために使用される形成材料に依存して選択されてもよい。
【００３０】
重複レーザ光源を有する請求項に記載されていないレーザシステムにおいて、単一のレーザとしてのレーザ光源が、先に述べられたようなレーザアレイの代わりに用いられてもよい。従属請求項２−１３に記載された技術的な手段及び対応する説明は、適用可能である場合に、（レーザアレイの代わりに）単一のレーザを有するレーザシステムにおいて重複レーザ光源と組み合わせられてもよい。
【００３１】
１つの画素は、レーザアレイの多数の半導体レーザにより同時に照射されてもよく、半導体レーザの全体数は、予め決められた数の半導体レーザより少ないという失敗が予め決められた許容誤差値の範囲内でのみレーザアレイの出力を低減するようになっている。これは、半導体レーザの動作寿命に関する要件が不必要に増大されるのを回避する。
【００３２】
レーザモジュールは、レーザモジュールに関連付けられた単一の光学要素を用いて少なくとも２、より好ましくは、４，１６，３２，６４又はそれ以上の画素を照射するように構成されてもよい。
【００３３】
レーザモジュールに関連付けられた光学要素は、２つの対向面上で切り取られる円形又は回転対称の外形から得られる外形形状を有してもよく、対向面は、好ましくは運動の方向に直交する方向に配向される軸に沿って互いに対して位置調整される。これによって、運動の方向にずらされる複数のモジュールを有する照射ユニットのコンパクトな設計が実現され得る。
【００３４】
半導体レーザを個別に制御するか又はレーザアレイを制御する制御デバイスは、照射するために用いられないレーザアレイ又は半導体レーザが使用面に熱を供給するために用いられる態様で提供されてもよい。
【００３５】
照射するために用いられないレーザアレイ又は半導体レーザは、照射するために用いられるレーザアレイ又は半導体レーザより低い出力によって動作され得る。
【００３６】
１つのレーザアレイの少なくとも２つの半導体レーザ又は１つのレーザアレイの半導体レーザの少なくとも２つのサブグループは、レーザアレイの出力が１若しくはそれ以上の半導体レーザ又は半導体レーザの１若しくはそれ以上のサブグループのスイッチを切ることにより制御可能であるように個別に対処可能であってもよい。これは、形成材料の溶融又は焼結を伴わない加熱のためにレーザアレイを用いるか、又は、重複レーザ光源の場合における要求された強度を与えるように、それぞれのレーザアレイを伴う種々の機能を実行するのを可能にする。
【００３７】
アレイを形成する複数の半導体レーザは、アレイの外形形状が実質的に多角形、好ましくは実質的に六角形の形状を有するように設けられてもよい。斯様な設計によれば、アレイの強度分布は、実質的に鋭角を含まない。
【００３８】
更に他の態様によれば、１又はそれ以上のレーザモジュールが好ましくは保護デバイスを有するレーザ印刷システムが提供される。
【００３９】
保護デバイスは、レーザ光に対して透明であるプレート（好ましくは、ガラスプレート）で形成されてもよい。保護デバイスは、光学要素及び光源を保護し、蒸気及び縮合物を含まないレーザモジュールを維持する。
【００４０】
保護デバイスの温度を制御する温度制御デバイスが提供されてもよい。
【００４１】
温度制御デバイスは、使用面における材料から保護デバイスへの熱的放射が実質的に阻止されるように、保護デバイスを加熱するように構成されてもよい。
【００４２】
レーザモジュールは、照射ユニットを形成し、照射ユニットは、使用面に渡って移動するように構成されてもよい。
【００４３】
１つのレーザアレイは、少なくとも２つの半導体レーザを含んでもよい。
【００４４】
半導体レーザは、ＶＥＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Lasers）及び／又はＶＣＳＥＬ（Vertical External Cavity Surface Emitting Laser）であってもよい。
【００４５】
本発明の他の態様によれば、レーザ印刷の方法が提供される。本方法は、以下のステップを有する。
−  使用面におけるオブジェクトをレーザモジュールに対して移動させるステップ。
−  半導体レーザの少なくとも２つのレーザアレイと少なくとも１つの光学要素とを有するレーザモジュールによってレーザ光を放射するステップ。
−  １つのレーザアレイの半導体レーザのレーザ光が使用面における１つの画素に結像されるとともに、画素のエリア要素が少なくとも２つの半導体レーザによって照射されるように、光学要素によってレーザアレイにより放射されたレーザ光を結像するステップ。光学要素は、隣り合う半導体レーザにより放射されたレーザ光の円錐が対物面において重複するように、使用面に対する光学要素の対物面が半導体レーザの面と一致しない態様で設けられる。
【００４６】
本方法は、使用面におけるより均一な強度分布を可能にしてもよい。
【００４７】
本方法は、使用面と平行な基準面と直交するようレーザモジュールを移動させる更なるステップを有してもよい。基準面に直交する運動は、互いに平行である異なる使用面を可能にする。
【００４８】
請求項１のレーザ印刷システム及び請求項１５の方法は、とりわけ従属請求項に規定されるように、類似及び／又は同一の実施形態を有することが理解されるべきである。
【００４９】
本発明の好ましい実施形態は、従属請求項の、それぞれの独立請求項との任意の組み合わせであってもよいことが理解されるべきである。
【００５０】
更に有利な実施形態が以下で規定される。
【００５１】
本発明のこれらの及び他の態様は、後述される実施形態から明らかになり、これらを参照して説明されるだろう。
【００５２】
本発明は、添付図面を参照して実施形態に基づいて、例によって、述べられるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】第１のレーザ印刷システムの主要な略図を示す。
【図２】第１のレーザ印刷システムの部分を示す。
【図３】第２のレーザ印刷システムの部分の主要な略図を示す。
【図４】レーザ印刷システムのレーザモジュールにおけるレーザアレイの配列の主要な略図を示す。
【図５】レーザ印刷システムのレーザモジュールの第１の配列の主要な略図を示す。
【図６】レーザ印刷システムのレーザモジュールの第２の配列の主要な略図を示す。
【図７】図６に示されたレーザモジュールの配列においていかなる第２の画素も伴わない一体化された強度プロファイルを示す。
【図８】図６に示されたレーザモジュールの配列におけるオン／オフ動作の切替えられた画素の任意のパターンを伴う一体化された強度プロファイルを示す。
【図９】レーザ印刷の方法の方法ステップの主要な略図を示す。
【図１０】レーザ印刷システムのレーザモジュールの第３の配列の主要な略図を示す。
【図１１】レーザモジュールの第１の配列及び使用面におけるそれぞれ関連付けられた印刷エリアの主要な略図を示す。
【図１２】レーザモジュールに関連付けられた光学要素の一実施形態の主要な略図を示す。
【図１３】レーザ光源のアレイにおけるレーザ光源の代替配列の主要な略図を示す。
【図１４】アレイにおけるレーザ光源の配列の主要な略図及びアレイの関連付けられた一体化された強度プロファイルを示す。
【図１５】オン／オフ動作の切替えられた画素及び関連付けられた一体化された強度プロファイルのパターンを伴う図４に示されたレーザモジュールにおける図１４によるレーザアレイの配列を示す。
【図１６】図１３と同様のアレイにおけるレーザ光源の配列の主要な略図及びアレイの関連付けられた一体化された強度プロファイルを示す。
【図１７】オン／オフ動作の切替えられた画素及び関連付けられた一体化された強度プロファイルのパターンを伴う図４に示されたレーザモジュールにおける図１６のレーザアレイの配列を示す。
【発明を実施するための形態】
【００５４】
図中、類似の数字はこの文書において類似のオブジェクトに言及する。図中のオブジェクトは、実寸で描かれているわけではない。
【００５５】
本発明の種々の実施形態は、図面によってここで述べられるだろう。
【００５６】
図１は、第１のレーザ印刷システム１００の主要な略図を示している。レーザ印刷システム１００は、半導体レーザ１１５を有する２つのレーザアレイ１１０と光学要素１７０とを有する。半導体レーザ１１５は、半導体チップ上に設けられたＶＣＳＥＬである。この場合、１つのアレイ１１０の全てのＶＣＳＥＬ１１５は、１つのチップ上に設けられる。光学要素１７０は、焦点距離ｆを有するイメージングレンズである。アレイ１１０は、イメージレンズによって使用面１８０に拡散的に結像される図の面に直交する幅Ｄを有する。使用面１８０における幅Ｄを有する各アレイ１１０の拡散像の幅ｄは、使用面１８０における画素の幅を規定する。画素ｄの幅は、それぞれのアレイの幅Ｄより小さい。それ故、アレイの像は縮小される。使用面１８０とイメージレンズ又は光学要素１７０との間の距離ｂは、イメージレンズの焦点距離ｆより大きい。光学要素１７０又はイメージレンズは、使用面１８０と一緒に、イメージレンズの焦点距離より大きい距離ｇにおいて対物面１５０を規定する。ＶＣＳＥＬ１１５の発光面は、対物面に設けられるのではなく、ＶＣＳＥＬ１１５の発光面の鮮明な投射が与えられないように、或る距離において対物面の後にある。ＶＣＳＥＬ１１５の発光層と対物面との間の距離は、１つのレーザアレイ１１０の少なくとも２つのＶＣＳＥＬ１１５のレーザ光が画素のエリア要素を同時に照射する態様で選択される。図２は、対物面１５０に関して１つのＶＣＳＥＬ１１５により放射されたレーザ光の発散角度の配列を更に詳細に示している。
ＶＣＳＥＬ１１５の発散角度は、図２に示されるように或る角度により与えられ、単一のＶＣＳＥＬ１１５により放射されるレーザ光の円錐を規定する。レーザアレイ１１０におけるＶＣＳＥＬ１１５は、互いに対して距離ｐ（ピッチ）を有する。ピッチｐと距離ａとの間の関係は、条件
【数１】
0006310560.tif 000002
を満たす。
【００５７】
レーザアレイ１１０のＶＣＳＥＬ１１５により放射されたレーザ光は、対物面１５０におけるレーザアレイ１１０と同じサイズの各エリアが少なくとも２つのＶＣＳＥＬ１１５によって照射されるように、対物面１５０において重複する。従って、画素サイズｄにより規定される画素の各エリア要素は、それぞれのレーザアレイ１１０の少なくとも２つのＶＣＳＥＬ１１５によってイメージレンズを介して照射される。各レーザアレイのＶＣＳＥＬは、並行して駆動され、それ故レーザ光を同時に放射する。画素のサイズは、ｄ＝Ｍ＊Ｄにより与えられる。ここで、倍率Ｍは、Ｍ＝ｂ／ｇにより与えられる。
【００５８】
使用面１８０におけるオブジェクトへのエネルギ入力の均一性を増大させるために、及び、単一のＶＣＳＥＬの故障に関する信頼性を向上させるために、使用面１８０におけるレーザアレイ１１０の像は拡散する。
【００５９】
レーザモジュールのレーザアレイ１１０と使用面１８０との間の全体距離は、図３に示すようにレーザアレイ１１０と組み合わせられ得るマイクロレンズアレイ１７５によって増大されてもよい。マイクロレンズアレイ１７５は、各ＶＣＳＥＬ１１５の発散角度αを減少させるために、レーザアレイ１１０と対物面１５０との間に設けられてもよい。距離ａ、それ故に使用面１５０までの全体距離は、ＶＣＳＥＬ１１５のピッチが同じのままである場合に条件
【数２】
0006310560.tif 000003
を満たすために増大されなければならない。
【００６０】
図２に関して述べられた条件の改良は、円形開口を有するＶＣＳＥＬ１１５の場合にＶＣＳＥＬ１１５のアクティブな直径ｖを考慮することにより実現されてもよい。アクティブな直径ｖは、活性層の発光エリアの直径に対応する。アクティブな直径ｖ、ピッチｐ及び距離ａの間の関係は、この改良された実施形態において、条件
【数３】
0006310560.tif 000004
を満たさなければならない。
【００６１】
図４は、レーザ印刷システム１００のレーザモジュールにおけるレーザアレイ１１０の配列の主要な略図を示している。レーザ又はＶＣＳＥＬアレイ１１０は、正方形ではないが矩形であり、矩形の長辺は、オブジェクトの運動の方向に設けられる（図５を参照）。これは、横方向の解像度を低減することなく、画素毎により高い全体出力を可能にする。ＶＣＳＥＬアレイ１１０は、互いに対して僅かにシフトされる２つの列に更に設けられる（カスケードされた又はずらされた配列）。これは、オブジェクトがＶＣＳＥＬの列の方向に直交するよう移動する場合にオブジェクトのエリア要素の照射に対する規定された重複を可能にする。
【００６２】
図５は、レーザ印刷システム１００のレーザモジュールの第１の配列の主要な略図を示している。レーザモジュールは、図４に示されたレーザアレイ１１０及び光学要素１７０のずらされた又はカスケードされた配列を有する。光学要素１７０は、レーザ印刷システム１００の使用面１８０に対してそれぞれのレーザモジュールの全てのレーザアレイ１１０を結像する。光学要素１７０は、レーザモジュールの全体のサイズＹを規定し、それぞれのレーザモジュールのレーザアレイ１１０の配列の幅は、１つのレーザモジュールの印刷幅ｙを規定する。レーザモジュールは、互いに平行な列に設けられ、オブジェクトがレーザモジュールに対して方向２５０に移動する場合に連続エリアが使用面１８０に照射され得るように、各列がシフトされる。それ故、印刷エリアは、単一のレーザモジュールのサイズＹ及び印刷幅ｙから独立して使用面におけるオブジェクトのサイズに適合され得る。使用面１８０において移動するオブジェクトを継続的に照射するために必要とされる列の数は、レーザモジュールのサイズＹ及び印刷幅ｙに依存する。１つの列の範囲内のレーザモジュールは、少なくともＮ＝Ｙ／ｙ列が必要とされるように、少なくとも距離Ｙにより分離される。カスケードされた光学要素１７０は、例えばガラスモールディングにより単一の部分として製作されてもよい。代わりに、レンズアレイは、能動的又は受動的な配置により個々のレンズから組み立てられてもよい。
【００６３】
図６は、レーザ印刷システムのレーザモジュールの第２の配列の主要な略図を示している。配列は、図５に関して述べられた配列と非常に類似している。レーザモジュールのレーザアレイ１１０は、レーザモジュールに対してオブジェクトの運動２５０の方向に直交する方向に対して傾斜される（これらの中央の周りで回転される）。これは、図７及び図８に示されるように滑らかな傾斜を有する一体化された強度プロファイルを可能にし、これは、とりわけ画素が互いに対して僅かに整列されていない場合に、全体の強度分配の均一性を向上させるために、隣り合う画素と重複してもよい。
【００６４】
図７は、図６に示されたレーザモジュールの配列において如何なる第２の画素も伴わないレーザモジュールに対するオブジェクトの運動２５０の方向に直交する方向６１０における一体化された強度プロファイルを示している。画素形状は、隣り合う画素と重複する大きな傾斜を有する、ほぼ三角形である。図８は、図６に示されたレーザモジュールの配列におけるオン／オフ動作の切替えられた画素の任意のパターンを有する一体化された強度プロファイルを示している。数"１"及び"０"は、隣り合うレーザアレイ１１０のうちどれがオンであるか又はオフであるかを示す。一体化された強度プロファイルは、使用面１８０における２又はそれ以上の隣り合う画素の重複を示す。
【００６５】
図９は、レーザ印刷の方法の方法ステップの主要な略図を示している。ステップの示されたシーケンスは、方法の実行の間に同じシーケンスを必ずしも意味するというわけではない。方法ステップは、異なる順序で又は同時に実行されてもよい。ステップ９１０において、１枚の紙のようなオブジェクトは、レーザモジュールに対してレーザ印刷システムの使用面において移動される。ステップ９２０において、レーザ光は、半導体レーザの少なくとも２つのレーザアレイと少なくとも１つの光学要素とを有するレーザモジュールによって放射される。ステップ９３０において、レーザアレイにより放射されるレーザ光が結像され、従って、１つのレーザアレイの半導体レーザのレーザ光は、使用面における１つの画素に結像され、画素のエリア要素は、少なくとも２つの半導体レーザによって照射される。オブジェクトが移動されてもよく、同時に、レーザアレイのレーザ光が使用面に放射及び結像されてもよい。
【００６６】
個別に対処可能なレーザ又はレーザアレイを用いたとき、印刷、とりわけ３Ｄ印刷プロセスの最大の速度は、ラインに沿って全ての個々の画素が同時に書き込まれ得るときに、即ち画素毎の分離レーザ又はレーザアレイにより取得され得る。レーザ印刷システム又はマシンにおける典型的なライン幅は、３０ｃｍ又はそれ以上のオーダーである。一方で、個別に対処可能なレーザ又はレーザアレイのレーザモジュールのサイズ又は印刷幅は、数ｃｍに制限される。これらのレーザモジュールは、通常、レーザモジュールが設けられる１つのマイクロチャネル冷却器に対応する。
【００６７】
それ故、多数のレーザモジュール及び対応するマイクロチャネル冷却器を用いること、及び、これらを同時に完全なレーザ印刷モジュール又は印刷ヘッドにスタックすることが必要である。レーザモジュールを有する隣り合うマイクロチャネル冷却器間の配列許容誤差は、レーザ光が供給され得ないか又は充分なレーザ光が供給され得ない使用面１８０においてギャップをもたらし得る。最悪の場合において、斯様なギャップは、低品質の印刷シートとしてのオブジェクトの処理に関して、又は、３Ｄプリンタ／ラピッドプロトタイピングマシンによって生成される部分において、欠陥をもたらす。
【００６８】
１００μｍのレーザ光源１１６の典型的なサイズ及び幾つかの配列許容誤差が同時に加算されるという事実からみて、ギャップの問題は厳しい問題である。レーザ印刷システムを組み立てる個々のステップにおける厳しい許容誤差であっても、全体的な許容誤差チェインは、３０μｍ又はそれ以上の重大なずれをもたらし得る。
【００６９】
これに関して、重なり合う強度分布を提供するだけでなく、各レーザモジュールの端において追加のレーザ光源１１６を用いることが有利であってもよい。前記レーザ光源１１６は、これらの重複レーザ光源１１７の光が隣り合うレーザモジュールのレーザ光源１１６の光と重複するように設けられる、いわゆる重複レーザ光源１１７である。これは、隣り合うレーザモジュール間のピッチが少なくともレーザモジュールの全体の印刷幅より小さな１つのレーザ光源１１６の幅（例えば１００μｍ）によるものであることを意味する。
【００７０】
隣り合うレーザモジュールの機械的／光学的配列からの最大許容誤差が１つのレーザ光源１１６の幅より小さい場合、レーザ光が供給され得ない使用面におけるギャップを回避するために意図的に１つのレーザ光源１１６の重複を有することが十分である。とにかく、隣り合うレーザモジュールの機械的／光学的配置からの最大許容誤差が１つのレーザ光源１１６の幅より大きい場合、代わりに１つを超える重複レーザ光源１１７を設けることが可能であってもよい。この場合、隣り合うレーザモジュール間のギャップの幅に従って重複レーザ光源１１７を用いることが可能であってもよい。レーザ印刷システムは、この場合、重複レーザ光源１１７がレーザモジュール間の予想外のギャップを埋めるように較正されてもよい。ギャップ及び１つのレーザ光源１１６の幅に依存して、１，２，３又はそれよりも多くの重複レーザ光源１１７が使用面のシームレスな照射を可能にするために用いられることがあってもよい。
【００７１】
図１０は、互いに対してレーザサブモジュール１２０の潜在的な不整列を補正するためにレーザサブモジュール１２０である隣り合うレーザモジュールの重なり合う配列に設けられるレーザ光源１１６である重複レーザ光源１１７を有する斯様な配列の一実施形態を示している。重複レーザ光源１１７は、ラインパターンにより示される。
【００７２】
隣り合うレーザサブモジュール１２０の印刷幅は、完全なレーザ光源１１６又はより明示的な重複レーザ光源１１７により重複する。レーザ光源１１６は、前の実施形態とは異なり単一のレーザのみを有してもよく、又は、前の実施形態に従って、レーザアレイ１１０のようなレーザアレイを有してもよい。単一のレーザは、マイクロレンズのような光学要素を有してもよい。レーザアレイの場合、マイクロレンズアレイが含まれてもよい。レーザサブモジュール１２０の配列は、図５に示された配列と同様である。図５に示されたレーザモジュールは、各レーザアレイ１１０が使用面１８０における専用の画素又はエリア要素を照射するように構成される。図１０に示されたレーザサブモジュール１２０は、隣り合うレーザサブモジュール１２０のレーザ光源１１６と同じ、使用面１８０におけるエリア要素を照射し得るように、組立ての間に配列誤差がない場合において重複レーザ光源１１７が適合されるように構成される。
【００７３】
図１１は、図５と同様のレーザモジュールの配列を示しており、２つを超える列及び使用面１８０において光学要素を有するレーザモジュールにより生成される縮小された像が示される点が異なる。図１１に概略的に示されるように、レーザモジュールの配列は、運動２５０の方向に直交する列に設けられた複数のレーザモジュール２００を含む。図５及び図６と同様に、レーザモジュールの第１の列ｃ１の第１のレーザモジュール２００１が使用面１８０における第１のエリアｙ１を照射するように適合されるように、レーザモジュールの列が互いに対してずらされる。レーザモジュールの第２の列ｃ２の第２のモジュール２００２は、使用面１８０における第２のエリアｙ２を照射するように適合され、第１のエリアｙ１は、オブジェクトの連続的な照射が可能になるように、第２のエリアｙ２と隣り合う。これによって、使用面１８０における照射されたエリアｙ１，ｙ２は、運動の方向に直交する方向において隣接するエリアを形成する。図１１に更に示されるように、運動２５０の方向にずらされたレーザモジュールはカスケードを形成する。第１のカスケードｋ１は、列の第１のレーザモジュール２００１，２００２，２００ｎにより形成される。第２のカスケードｋ２は、列の第２のレーザモジュール２０１１，２０１２，２０１ｎにより形成される等である。カスケードの数は、運動２５０の方向に直交する方向における個々の印刷幅ｙの合計が使用面において照射されるべき全体エリアを覆うようになっている。
【００７４】
好ましくは、モジュール２００のレーザアレイ１１０は、図４に示されるように設けられる。更に好ましい実施形態において、レーザアレイ１１０の斯様な配列に関連付けられた光学要素１７５は、両面が切り取られた円形又は回転対称の外形から取得される外形を有し、光学要素１７５の両面ｌは、好ましくは運動２５０の方向に直交する方向に配向される軸に沿って互いに位置調整される。より正確に言うと、図４のようなレーザアレイの配列の場合、光学要素１７５は、平行な長辺ｌに接続する２つの対向する円形セグメント状の短辺ｓを有する変更された矩形の輪郭を有する。これは、円形光学要素が図４に示されたレーザアレイの矩形配列によって完全には照射されないことを考慮する。それ故、完全には照明されない円形光学要素の部分は省略され得る。光学要素１７５の形状によって、運動２５０の方向のモジュールのサイズが低減され得る。その結果として、運動２５０の方向におけるレーザモジュールの配列のサイズが低減され得る。これは、運動の方向に配向されるラインが３Ｄ印刷システム全体の生産性を強化する低減された時間の範囲内で照射され得るという利点を有する。また、１つのカスケードｋ１の１つのモジュール２００１と隣り合うモジュール２００２との間の、及び／又は、１つのカスケードｋ１の１つのモジュール２００ｎと隣り合うカスケードｋ２の隣り合うモジュール２０１１との間の、境界における隣り合う画素は、低減された時間オフセットにより照射され得る。これは、三次元物品の品質を増大させる。
【００７５】
レーザアレイ１１０におけるＶＣＳＥＬの配列は、強度プロファイルを規定する。配列が実質的に矩形である場合、即ちＶＣＳＥＬが行及び列のアレイに設けられる場合、アレイの一体化された強度プロファイル６００は実質的に矩形である、即ち一体化された強度プロファイルは、図１４に示されるようないわゆる"フラットトップ"プロファイルを有する。幾つかのアレイ１１０がオンにされるとともに幾つかのアレイがオフにされる、図４によるモジュールにおいて、運動２５０の方向に直交する方向６１０におけるモジュールの一体化された強度は、図１５に示されるようなもの、即ち鮮明なエッジを有する。
【００７６】
鮮明なエッジを伴うことなく一体化された強度プロファイルを有することが望ましいかもしれない。これは、図１３による配列により実現され得る。ここで、１つのアレイ１１０におけるＶＣＳＥＬは、行及び列に配置され、アレイの外形形状は、実質的に多角形、とりわけ実質的に六角形である。個々のＶＣＳＥＬは、１つの列から隣の列までずらされるグリッドポイントに配置され、列は、運動２５０の方向に直交するよう配向される。好ましくは、アレイの外形形状は、運動２５０の方向に直交するよう延在する２つの対向する平行面ｐを有する六角形の形状を有する。
【００７７】
図１６に示されるように、図１３に示された実質的に六角形の形状を有するレーザアレイの一体化された強度プロファイル６００は丸い端を有し、ガウス強度分布と同様である。切替えられたオン／オフ動作のアレイを有するレーザモジュールに関して、方向６１０に沿った一体化された強度プロファイル６００は、図１７に示された丸い遷移を有する。それ故、強度の平均値からのずれはより小さくなる。
【００７８】
レーザモジュールの配列によれば、作業エリアにおける１つの画素は、レーザアレイ１１０の多数の半導体レーザにより同時に照射される。半導体レーザの全体数は、予め決められた数の半導体レーザより少ないという失敗が予め決められた許容誤差値の範囲内でのみレーザアレイ１１０の出力を低減させるように選択されてもよい。その結果として、個々のＶＣＳＥＬの動作寿命に関する要件は、異常に高くならないかもしれない。
【００７９】
レーザアレイの個々のＶＣＳＥＬは、制御信号によりこれらの対処能力に関してサブグループにおいてグループ化されてもよい。サブグループは、少なくとも２つのＶＣＳＥＬを含んでもよい。１つのレーザアレイのＶＣＳＥＬの少なくとも２つのサブグループは、レーザアレイ１１０の出力がＶＣＳＥＬの１又はそれ以上のサブグループのスイッチをオフにすることにより制御可能であるように、個別に対処可能であってもよい。また、レーザアレイの出力が個々の半導体レーザをオン／オフにすることにより制御され得るように１つのレーザアレイの半導体レーザが個別に対処可能である一実施形態が提供されてもよい。
【００８０】
更なる実施形態において、レーザモジュールの配列のレーザアレイ又は半導体レーザは、照射するために用いられないレーザアレイ又は半導体レーザが使用面１８０における材料に熱を与えるためにオプションとして用いられ得るように、更に制御され得る。これを達成するために、半導体レーザ又はレーザアレイを個別に制御する制御デバイスが提供される。この加熱は、前記の分離加熱デバイスに加えて、又は、動作温度までオブジェクトを予熱する排他的加熱システムとして用いられ得る。
【００８１】
レーザモジュールの配列は、図１０を参照して説明される重複光源１１７を含んでもよい。重複光源１１７は、隣り合う列の隣り合うモジュールに対する１つの列の１つのモジュール、例えば列ｃ１のモジュール２００１と、図１３における列ｃ２のモジュール２００２との間の、及び／又は、隣り合うカスケードにおける隣り合うモジュールに対する１つのカスケードにおける１つのモジュール、例えばカスケードｋ１におけるモジュール２００ｎと図１１におけるカスケードｋ２におけるモジュール２０１１との間の、境界に好ましくは設けられる。重複光源１１７は、モジュールのずらされた配列に起因して及び／又はモジュールのカスケードされた配列に起因して、運動２５０の方向に直交する隣り合う画素の時間オフセットから生じるエネルギ損失のバランスをとる。
【００８２】
重複光源１１７は、時間オフセットに起因したエネルギ損失及び／又はＶＣＳＥＬ若しくはアレイの不整列に起因したエネルギ損失若しくはエネルギ超過が補正され得るような態様で制御され得る。それ故、重複光源１１７による動作エリアに与えられるエネルギの合計は、完全に位置調整されたＶＣＳＥＬ若しくはアレイ及び／又は時間オフセットゼロの場合に照射するために必要なエネルギになるように調整され得る。重なり合うＶＣＳＥＬ又はアレイにより与えられるエネルギは、形成材料のタイプに依存して選択され得る。影響する因子は、オブジェクトの熱伝導率であってもよい。
【００８３】
更なる変形例において、照射ユニットの半導体レーザは、ＶＥＣＳＥＬ（Vertical External Cavity Surface Emitting Laser）により実現される。
【００８４】
本発明が図面及び前述の説明において詳細に示され、述べられた一方で、斯様な図及び説明は、例証又は例示的であり、限定的ではないものと見なされるべきである。
【００８５】
本開示を読みとることから、他の変形が当業者にとって明らかになるだろう。斯様な変形は、従来技術において既に知られている他の特徴、及び、ここで既に述べられた特徴の代わりに又はそれに加えて用いられ得る他の特徴を含んでもよい。
【００８６】
開示された実施形態のバリエーションは、図面、開示及び添付の特許請求の範囲の研究から、当業者により理解され、遂行され得る。請求項において、"有する"という用語は、他の要素又はステップを除外するものではなく、単数表記は、複数の要素又はステップを除外するものではない。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されるという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有効に用いられ得ないことを示すものではない。
【００８７】
請求項中の任意の参照符号は、その範囲を限定するものとして解釈されるべきでない。
【符号の説明】
【００８８】
１００  レーザ印刷システム
１１０  レーザアレイ
１１５  半導体レーザ
１１６  レーザ光源
１１７  重複レーザ光源
１２０  レーザサブモジュール
１５０  対物面
１７０  光学要素
１７５  マイクロレンズアレイ
１８０  使用面
２００，２００１，２００２，２００ｎ，２０１１，２０１２，２０１ｎ  レーザモジュール
２５０  運動の方向
６００  一体化された強度
６１０  運動の方向に直交する方向
７５０  保護デバイス
８００  制御ユニット
９１０  オブジェクトの方法ステップ
９２０  レーザ光を放射する方法ステップ
９３０  レーザ光を結像する方法ステップ
【図１】
0006310560.tif 000005
【図２】
0006310560.tif 000006
【図３】
0006310560.tif 000007
【図４】
0006310560.tif 000008
【図５】
0006310560.tif 000009
【図６】
0006310560.tif 000010
【図７】
0006310560.tif 000011
【図８】
0006310560.tif 000012
【図９】
0006310560.tif 000013
【図１０】
0006310560.tif 000014
【図１１】
0006310560.tif 000015
【図１２】
0006310560.tif 000016
【図１３】
0006310560.tif 000017
【図１４】
0006310560.tif 000018
【図１５】
0006310560.tif 000019
【図１６】
0006310560.tif 000020
【図１７】
0006310560.tif 000021