[發明專利]成像裝置

有效

• 申請號: 201680030861.1
• 申請日: 2016-05-27
• 公開（公告）號: CN107667317B
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 邁克爾.納格勒;尼爾.魯賓.本.海姆;奧弗·阿克南;本錫安·蘭達
• 申請（專利權）人: 蘭達實驗室（2012）有限公司
• 主分類號: G03G15/04
• 分類號: G03G15/04;B41J2/455;B41J2/447;B41J2/45;G03G15/043
• 代理公司: 北京華夏正合知識產權代理事務所(普通合伙) 11017
• 代理人: 韓登營

公開了一種成像裝置，用于將多個單獨可控的激光束在基準X方向上投射到相對該成像裝置可移動的表面上。所述成像裝置包含多個半導體芯片，每個半導體芯片包括以M行和N列的二維陣列配置的多個單獨可控的激光束發射元件。在每一行上的多個所述元件具有均勻間距A_r，并且每一列上的多個所述元件具有均勻的間距a_c。所述芯片以這樣的方式安裝在支架上，即在基準Y方向上彼此相鄰的每對芯片橫向于X方向，并且在X方向上彼此偏移，以及，當被持續激活時，所述每對的兩個芯片所發射的激光束在成像表面上勾畫一組在X方向延伸并且在Y方向上基本均勻間隔的平行線。所述芯片設置在所述支架上的至少一對行中，并且該對行內的芯片的對齊使得，在X和Y方向上的三個相鄰芯片的任意一組中相對應的元件置于全等等邊三角形的各頂點上，并且所述成像裝置進一步包括多個透鏡系統，所述透鏡系統分別用于將各自芯片的所有激光元件的激光束聚焦到成像表面上而不變更激光束之間的間距。每個透鏡系統可以包括一個漸變折射率(GRIN)柱或多個彼此串聯的多個GRIN柱。

技術領域

本公開涉及一種成像裝置，該成像裝置用于將多個單獨可控的激光束投射到相對該成像裝置可移動的表面上。本文主要通過參考所述成像裝置在數碼打印系統中的應用對其進行描述，但是該成像裝置的利用不限于這一應用。

背景技術

US 7,002,613描述了一種數碼打印系統，本公開的成像系統可應用于該數碼打印系統。特別是，在后者的專利說明書的圖8中，顯示了一種指定為84的成像裝置，該成像裝置被認為代表了與本公開最接近的現有技術。該成像裝置用于將多個單獨可控的激光束投射到本文稱之為成像表面的表面上，以將能量圖像生成到該表面上。激光圖像可以用于各種目的，如US 7,002,613所教導的那樣，以3D打印以及以將圖像蝕刻到任何表面的方式，在襯底產生二維打印圖像僅為其少數例示。

對于高通量的應用，如商業打印或3D光刻(3D lithography)，每秒待成像的像素數量非常高，要求在成像裝置中并行化。本公開的激光成像裝置旨在用于需要大功率能量束的應用。因此，不能只用單束激光束掃描成像表面以便按順序曝光像素。相反，需要成像裝置具有用于成像表面的圖像區域的每個像素(圖片元素)的單獨激光發射元件。

為了實現可接受的打印質量，具有盡可能高的像素密度是重要的。由于用以實現均衡打印質量的激光源之間必需的重疊量，如果激光發射元件全部放置在一條直線上，例如具有1200dpi(每英寸的點)的高分辨率圖像需要的激光發射元件密度是不可實現的。除了物理上不可能實現如此高封裝密度的事實以外，相鄰元件會彼此熱干擾。

已知半導體芯片以M行和N列的陣列發射激光束。在US7,002,613中，行和列完全垂直于彼此，但芯片按照后一專利的圖1所顯示的方式歪斜安裝，以便于各行可以填充前一行或前多行中缺失的像素。以這種方式，這樣的陣列可以實現高分辨率圖像，但只能在芯片的寬度上實現，并且如果要實現沿其長度沒有條紋的打印圖像，這樣的芯片不能簡易地并排安裝，因為該芯片不能使得其激光發射元件位于充分靠近它們的側邊沿的位置。

US 7,002,613以該專利的圖8所示的方式，通過將這樣的芯片設置成兩行來避免這一問題。在每一行中的芯片相對于另一行中的芯片交錯安排，以便于每個芯片掃描未被另一行中的兩個相鄰芯片掃描所留下的間隙。

US 7,002,613認識到芯片上元件發射的激光束的光束成形的需求以及使用(只作用于VCSEL棒的一個或更多激光束的)顯微光學組件和/或(作用于VCSEL棒的所有激光束的)宏觀光學組件的提案。特別是，提出了諸如顯微鏡頭陣列的顯微光學組件的陣列，其中各個組件之間的間距與兩個激光發射器之間的間距或數倍的間距相對應。

發明內容