本發(fā)明涉及一種用于借助具有放大器的激光射束源的激光射束將提供在載體上尤其作為涂層的印刷物質(zhì)轉(zhuǎn)移到基底上的方法和裝置，其中，激光射束和載體相對(duì)彼此運(yùn)動(dòng)并且在此隨時(shí)間這樣調(diào)制所述激光射束源的輸出功率，使得只是在激光射束源的激活階段中借助激光射束轉(zhuǎn)移所述印刷物質(zhì)，而在激光射束源的非激活階段中不轉(zhuǎn)移印刷物質(zhì)。

背景技術(shù)：

上述類型的印刷方法例如用于顏色或漿料的數(shù)字印刷。在所謂的激光轉(zhuǎn)印方法中，激光裝置的激光射束被偏轉(zhuǎn)通過印刷介質(zhì)(例如包含在殼體中的漿料或油墨)的透明載體。通過能量輸入將殼體的內(nèi)容物轉(zhuǎn)移到基底上。

為此，激光射束借助于光學(xué)機(jī)構(gòu)在載體上移動(dòng)。同時(shí)，隨時(shí)間這樣調(diào)制激光射束源的輸出功率，使得僅在激活階段中轉(zhuǎn)移印刷物質(zhì)，并且在非激活階段中不轉(zhuǎn)移印刷物質(zhì)。

這種方法的基本原理從wo2002/092674a1中已知。在此，對(duì)于激光射束透明的經(jīng)涂覆的載體處于基底對(duì)側(cè)。如果用激光射束穿過載體照射該層，則該層的一部分材料被蒸發(fā)。這觸發(fā)了未蒸發(fā)的部分到基底上的轉(zhuǎn)移。

從de19746174c1已知一種方法，其中將印刷物質(zhì)涂覆在圓筒形的透明的印刷模具上，該印刷模具具有大量的孔。將印刷物質(zhì)從這些孔中轉(zhuǎn)移到印刷材料上的方式是，借助能量發(fā)射裝置例如激光射束源來引起體積或位置改變。

從gb2173452a已知用于激光打印的裝置和方法。在此使用印刷載體，例如紙質(zhì)的印刷載體，其表面涂覆以含印刷油墨的微囊。撞擊在這樣的微囊上的激光射束使得該微囊爆裂。印刷圖像例如通過線狀掃描而形成，方式是通過借助激光射束的激活來產(chǎn)生相應(yīng)的像點(diǎn)。取決于在相應(yīng)的像點(diǎn)處是否應(yīng)當(dāng)轉(zhuǎn)移印刷油墨，對(duì)于一些像點(diǎn)來說，激光器是激活的，對(duì)于其他像點(diǎn)來說，發(fā)射中斷。

另一方面，在激光器的瞬態(tài)階段期間發(fā)生的不期望的效應(yīng)(也稱為尖峰)被證明是障礙。在激光器的發(fā)射已經(jīng)中斷了幾毫秒之后，第一脈沖呈現(xiàn)強(qiáng)烈波動(dòng)的強(qiáng)度，通常特征在于在開始時(shí)的明顯的峰值，所謂的尖峰。取決于激光器的發(fā)射是否中斷，這在印刷過程中導(dǎo)致非常不同的結(jié)果。

從de19829684b4已知一種激光裝置，其中來自兩個(gè)強(qiáng)度可控的激光二極管的射束被耦合到由單獨(dú)的泵浦源泵浦的光纖激光器中。為了調(diào)制，這兩個(gè)激光二極管被反相地控制，即交替地控制，使得這兩個(gè)激光二極管的功率的總和是恒定的。所述調(diào)制通過控制一個(gè)激光二極管進(jìn)行，而另一個(gè)激光二極管用于保持光纖激光器中的整個(gè)功率恒定。在該激光裝置的激活階段(在該階段中發(fā)射所使用的射束)中，第一激光二極管是激活的，在非激活階段(在該階段中輸出射束例如被偏轉(zhuǎn)到射束阱中并且激光射束源被有效地?cái)嚅_)中，第二激光二極管是激活的。通過總是給光纖放大器施加恒定功率并由此保持其飽和，光纖放大器的不期望的自發(fā)發(fā)射被完全抑制，并且獲得高對(duì)比度。

所描述的激光裝置的改進(jìn)例如可以在us2011/0085149中找到。其中描述了，對(duì)于如由激光二極管發(fā)射的那樣具有非常低帶寬的激光射束的高功率密度，在光纖放大器內(nèi)發(fā)生布里淵散射，該散射可導(dǎo)致光學(xué)元件的損壞。例如，這可以通過給激光二極管的控制信號(hào)賦予周期性中斷來避免，這些周期性中斷導(dǎo)致明顯更寬帶的發(fā)射。

當(dāng)使用激光射束將印刷物質(zhì)從載體轉(zhuǎn)移到基底上時(shí)，必須首先引發(fā)該過程，并且隨后確保激光射束源的恒定輸出功率以便保證轉(zhuǎn)移過程。令人驚訝的是，在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試中已經(jīng)表明，激光射束源的恒定輸出功率不是最佳地適合于此。

這是因?yàn)槭冀K恒定的輸出功率要么太低而不能引發(fā)該過程。結(jié)果，轉(zhuǎn)移過程不是在激光射束源的激活階段的初期立即開始，這惡化了轉(zhuǎn)移過程的空間分辨率。所述恒定輸出功率要么大得足以在激活階段開始時(shí)立即觸發(fā)轉(zhuǎn)移過程。然而，在印刷過程已經(jīng)觸發(fā)之后所述功率太大，這導(dǎo)致印刷物質(zhì)的不均勻轉(zhuǎn)移。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在該背景下，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，實(shí)現(xiàn)印刷物質(zhì)的轉(zhuǎn)移，該轉(zhuǎn)移不僅在時(shí)間上是恒定的而且還允許大的空間分辨率。此外，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題還在于，提供一種用于執(zhí)行該方法的裝置。

根據(jù)本發(fā)明，前述技術(shù)問題采用根據(jù)本發(fā)明的方法來解決。本發(fā)明的其他設(shè)計(jì)方案可由從實(shí)施例得到。

根據(jù)本發(fā)明，設(shè)計(jì)一種方法，其中，在激活階段開始時(shí)，在印刷物質(zhì)的轉(zhuǎn)移的第一時(shí)段期間通過使輸出功率短期過高超過激光射束的上限功率閾值來觸發(fā)所述轉(zhuǎn)移過程，并且在短期過高之后緊接于所述第一時(shí)段后的激活階段的第二時(shí)段中，將輸出功率特別是恒定地(除了用于抑制布里淵散射的短期中斷之外)調(diào)節(jié)在上限功率閾值和下限功率閾值之間的范圍內(nèi)。

根據(jù)本發(fā)明，借助激光射束源的激光射束將印刷物質(zhì)從載體轉(zhuǎn)移到基底，方式是通過使激光射束的輸出功率短期過高(這通過在激光射束源的放大器中的反轉(zhuǎn)過高來形成)來觸發(fā)轉(zhuǎn)移過程。緊接于該短期過高之后，將輸出功率在激活階段的持續(xù)時(shí)長(zhǎng)內(nèi)恒定地保持在小于所述短期過高的水平。

激光射束源輸出功率的這種所期望的時(shí)間變化曲線能夠在以下情形中實(shí)現(xiàn)，即，激光射束源的放大器被施加以基本上反相地相對(duì)彼此發(fā)射的兩個(gè)種子激光器的功率。第一種子激光器的經(jīng)放大的射束作為有用射束被用于轉(zhuǎn)移過程，第二種子激光器的經(jīng)放大的射束例如被偏轉(zhuǎn)到射束阱中。它僅僅用于在激光射束源的非激活階段中將放大器中的反轉(zhuǎn)恒定地保持處于飽和。對(duì)于轉(zhuǎn)移過程的初始化所必需的激光射束源輸出功率的在時(shí)間上的過高是通過在黑暗階段之后發(fā)生的放大器中的反轉(zhuǎn)過高來實(shí)現(xiàn)的。為此，在激活階段開始之前，激光射束源的兩個(gè)種子激光器被短暫地?cái)嚅_。一旦第一種子激光器在激活階段開始時(shí)再次接通，放大器中的過高反轉(zhuǎn)則被降低，并且與此同時(shí)短暫地發(fā)射出明顯更高的輸出功率。根據(jù)本發(fā)明，通過黑暗階段的持續(xù)時(shí)長(zhǎng)來調(diào)節(jié)所述短期過高，即輸出功率的幅值高于上限功率閾值。

在短期過高之后，放大器繼續(xù)被施加以第一種子激光器的恒定輸出功率，由此在放大器中的反轉(zhuǎn)再次呈現(xiàn)隨時(shí)間恒定的值。激光射束源的輸出功率因此也隨時(shí)間恒定，但是在低于短期過高期間的水平。

然而，所描述的布里淵散射的問題可以通過激光二極管的控制中的周期性中斷來抑制，因?yàn)檫@些中斷可以選擇得如此短，以使得它們由于轉(zhuǎn)移過程的慣性而對(duì)其沒有任何影響。

用來使激光射束在載體上移動(dòng)的光學(xué)機(jī)構(gòu)可以是例如電流計(jì)掃描器，多邊形掃描器，電光偏轉(zhuǎn)器或聲光偏轉(zhuǎn)器。

光學(xué)機(jī)構(gòu)使激光射束基本上沿著線偏轉(zhuǎn)。因此，激光射束與載體材料或印刷物質(zhì)材料相互作用的相互作用區(qū)域是帶狀的。帶狀區(qū)域的長(zhǎng)度明顯大于其寬度。

激光射束優(yōu)選以大于10m/s的幅面速度在載體上移動(dòng)。

載體和帶狀相互作用區(qū)域相對(duì)于彼此移動(dòng)，使得通過轉(zhuǎn)移過程可以從印刷物質(zhì)已經(jīng)轉(zhuǎn)移的區(qū)域和其中沒有轉(zhuǎn)移印刷物質(zhì)的區(qū)域產(chǎn)生二維圖案。

優(yōu)選地，載體的移動(dòng)與帶狀相互作用區(qū)域的大的尺寸正交。

在轉(zhuǎn)移過程中載體被印刷物質(zhì)涂覆。為了實(shí)現(xiàn)連續(xù)轉(zhuǎn)移，載體上的印刷物質(zhì)因此必須更新。為此，例如使用涂覆單元，載體在其旁邊連續(xù)經(jīng)過。為了以高產(chǎn)率實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)移過程的高空間分辨率，有利的是，激活階段的最短持續(xù)時(shí)長(zhǎng)不超過10ns，優(yōu)選約1ns。

相應(yīng)地，有利的是，輸出功率的短期過高具有明顯小于1ns的持續(xù)時(shí)長(zhǎng)。為了能夠轉(zhuǎn)移印刷物質(zhì)，載體優(yōu)選至少部分地對(duì)于激光射束的波長(zhǎng)透明。這允許激光射束和印刷物質(zhì)之間的最佳相互作用。然后通過向印刷物質(zhì)中輸入能量來觸發(fā)轉(zhuǎn)移過程。

根據(jù)本發(fā)明的另一設(shè)計(jì)方式是使用被施加到載體上的強(qiáng)烈吸收激光波長(zhǎng)的層。然后將印刷物質(zhì)施加到該層上。通過激光射束在吸收層上的作用而加熱所述吸收層。然后，向印刷物質(zhì)中導(dǎo)熱來觸發(fā)轉(zhuǎn)移過程。

轉(zhuǎn)移過程通?？捎糜趲缀跛胁牧?。然而，根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選使用粘度小于106pa·s的液態(tài)印刷物質(zhì)。

另外，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題還通過一種用于借助激光射束轉(zhuǎn)移印刷物質(zhì)的裝置來解決，其中載體涂覆有印刷物質(zhì)，并且所述轉(zhuǎn)移借助于可隨時(shí)間調(diào)制的具有激活階段和非激活階段的激光射束源觸發(fā)，在所述激活階段中發(fā)射所述激光射束，并且在所述非激活階段中不發(fā)射激光射束。

激光射束借助于光學(xué)機(jī)構(gòu)在載體上移動(dòng)。為了在激活階段開始時(shí)以小的延遲觸發(fā)轉(zhuǎn)移過程，激光射束源在激活階段開始時(shí)短暫地發(fā)射較高的輸出功率。隨后，射束源在激活階段的持續(xù)時(shí)長(zhǎng)內(nèi)發(fā)射恒定的較低功率。

附圖說明

本發(fā)明允許各種實(shí)施方式。為了進(jìn)一步說明它們的基本原理，其中一些在附圖中示出并且在下面描述。其中：

圖1示出了用于將印刷物質(zhì)從載體轉(zhuǎn)移到基底上的裝置的原理圖；

圖2示出了圖1所示裝置的變型，該裝置具有無限循環(huán)的載體；

圖3示出了圖1和圖2所示的裝置的兩個(gè)種子激光器的相應(yīng)輸出功率的示意性曲線；

圖4示出了從圖3所示的曲線得到的該裝置的總輸出功率的示意性曲線。

具體實(shí)施方式

圖1示出了用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)移過程的裝置的簡(jiǎn)單實(shí)施方式。靜止或位置固定的載體1具有帶印刷物質(zhì)2的涂層。為了將印刷物質(zhì)2轉(zhuǎn)移到基底3上，光學(xué)機(jī)構(gòu)4將激光射束源(未示出)的激光射束5偏轉(zhuǎn)到具有印刷物質(zhì)2的載體1上。作為熱能輸入的結(jié)果，印刷物質(zhì)被選擇性地或空間分辨地，例如點(diǎn)狀或線狀地從載體1轉(zhuǎn)移到基底3上。除了激光射束5的偏轉(zhuǎn)之外，載體1和/或基底3也可以以平移運(yùn)動(dòng)的方式實(shí)施，以便以此方式擴(kuò)大可用的工作空間。

圖2示出了該裝置的另一實(shí)施方式。載體1設(shè)計(jì)成無限循環(huán)帶，并且特別是連續(xù)地通過四個(gè)導(dǎo)向輥6被引導(dǎo)。載體1在其在面向基底3的一側(cè)上整面地涂覆有印刷物質(zhì)2。為了能夠連續(xù)轉(zhuǎn)移并且特別是為了防止在裝置的操作中的不期望的停止，載體1上的印刷物質(zhì)2被循環(huán)地或連續(xù)地更新。為此，使用涂覆單元7，載體1被連續(xù)地引導(dǎo)經(jīng)過涂覆單元7的旁邊。

通過激光射束5的熱能輸入再次觸發(fā)向襯底3上的轉(zhuǎn)移，激光射束5由光學(xué)機(jī)構(gòu)4偏轉(zhuǎn)到載體1的背離涂層的一側(cè)上并且以此方式將印刷物質(zhì)2轉(zhuǎn)移到基底3上。

圖3示意性地示出了兩個(gè)種子激光器sl1、sl2的相應(yīng)輸出功率的曲線，這兩個(gè)種子激光器在激活階段ap和非激活階段pp中交替地激活，并且一起形成激光射束源(未示出)。通過基本上反相操作具有至少基本一致的輸出功率al1或al2的兩個(gè)種子激光器sl1、sl2，激光射束源的放大器中的反轉(zhuǎn)恒定地保持飽和。

在激活階段ap開始之前，這兩個(gè)種子激光器sl1和sl2被短暫地關(guān)斷，導(dǎo)致黑暗階段dp，在所述黑暗階段dp中放大器不經(jīng)受激光射束。在激活階段ap開始時(shí)，第一種子激光器sl1被接通。在圖4中示出激光射束源的放大器的所產(chǎn)生的總輸出功率al，其如圖1和2所示地那樣作為激光射束5被偏轉(zhuǎn)到具有印刷物質(zhì)2的載體1上。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中不可避免的轉(zhuǎn)移延遲，前述的黑暗階段dp在激活階段ap開始時(shí)在第一時(shí)段zr1期間導(dǎo)致放大器的總輸出功率al過高超過上限功率閾值ols，并且因此導(dǎo)致印刷物質(zhì)2在激活階段ap開始時(shí)已經(jīng)轉(zhuǎn)移。

在總輸出功率al的短期過高之后，緊接于第一時(shí)段zr1后的激活階段ap的第二時(shí)段zr2中，總輸出功率al基本上恒定地保持在上限功率閾值ols和下限功率閾值uls之間的區(qū)域中。根據(jù)本發(fā)明，通過黑暗階段dp的持續(xù)時(shí)長(zhǎng)來調(diào)節(jié)功率的過高。

附圖標(biāo)記清單

1載體ap激活階段

2印刷物質(zhì)pp非激活階段

3基底dp黑暗階段

4機(jī)構(gòu)zr1第一時(shí)段

5激光射束zr2第二時(shí)段

sl1種子激光器

6導(dǎo)向輥sl2種子激光器

7涂覆單元

al總輸出功率

al1輸出功率

al2輸出功率

ols上限功率閾值

uls下限功率閾值