通过激光射束将印刷物质转移到基底上的方法和装置与流程

本发明涉及一种用于借助具有放大器的激光射束源的激光射束将提供在载体上尤其作为涂层的印刷物质转移到基底上的方法和装置，其中，激光射束和载体相对彼此运动并且在此随时间这样调制所述激光射束源的输出功率，使得只是在激光射束源的激活阶段中借助激光射束转移所述印刷物质，而在激光射束源的非激活阶段中不转移印刷物质。

背景技术：

上述类型的印刷方法例如用于颜色或浆料的数字印刷。在所谓的激光转印方法中，激光装置的激光射束被偏转通过印刷介质(例如包含在壳体中的浆料或油墨)的透明载体。通过能量输入将壳体的内容物转移到基底上。

为此，激光射束借助于光学机构在载体上移动。同时，随时间这样调制激光射束源的输出功率，使得仅在激活阶段中转移印刷物质，并且在非激活阶段中不转移印刷物质。

这种方法的基本原理从wo2002/092674a1中已知。在此，对于激光射束透明的经涂覆的载体处于基底对侧。如果用激光射束穿过载体照射该层，则该层的一部分材料被蒸发。这触发了未蒸发的部分到基底上的转移。

从de19746174c1已知一种方法，其中将印刷物质涂覆在圆筒形的透明的印刷模具上，该印刷模具具有大量的孔。将印刷物质从这些孔中转移到印刷材料上的方式是，借助能量发射装置例如激光射束源来引起体积或位置改变。

从gb2173452a已知用于激光打印的装置和方法。在此使用印刷载体，例如纸质的印刷载体，其表面涂覆以含印刷油墨的微囊。撞击在这样的微囊上的激光射束使得该微囊爆裂。印刷图像例如通过线状扫描而形成，方式是通过借助激光射束的激活来产生相应的像点。取决于在相应的像点处是否应当转移印刷油墨，对于一些像点来说，激光器是激活的，对于其他像点来说，发射中断。

另一方面，在激光器的瞬态阶段期间发生的不期望的效应(也称为尖峰)被证明是障碍。在激光器的发射已经中断了几毫秒之后，第一脉冲呈现强烈波动的强度，通常特征在于在开始时的明显的峰值，所谓的尖峰。取决于激光器的发射是否中断，这在印刷过程中导致非常不同的结果。

从de19829684b4已知一种激光装置，其中来自两个强度可控的激光二极管的射束被耦合到由单独的泵浦源泵浦的光纤激光器中。为了调制，这两个激光二极管被反相地控制，即交替地控制，使得这两个激光二极管的功率的总和是恒定的。所述调制通过控制一个激光二极管进行，而另一个激光二极管用于保持光纤激光器中的整个功率恒定。在该激光装置的激活阶段(在该阶段中发射所使用的射束)中，第一激光二极管是激活的，在非激活阶段(在该阶段中输出射束例如被偏转到射束阱中并且激光射束源被有效地断开)中，第二激光二极管是激活的。通过总是给光纤放大器施加恒定功率并由此保持其饱和，光纤放大器的不期望的自发发射被完全抑制，并且获得高对比度。

所描述的激光装置的改进例如可以在us2011/0085149中找到。其中描述了，对于如由激光二极管发射的那样具有非常低带宽的激光射束的高功率密度，在光纤放大器内发生布里渊散射，该散射可导致光学元件的损坏。例如，这可以通过给激光二极管的控制信号赋予周期性中断来避免，这些周期性中断导致明显更宽带的发射。

当使用激光射束将印刷物质从载体转移到基底上时，必须首先引发该过程，并且随后确保激光射束源的恒定输出功率以便保证转移过程。令人惊讶的是，在实验室测试中已经表明，激光射束源的恒定输出功率不是最佳地适合于此。

这是因为始终恒定的输出功率要么太低而不能引发该过程。结果，转移过程不是在激光射束源的激活阶段的初期立即开始，这恶化了转移过程的空间分辨率。所述恒定输出功率要么大得足以在激活阶段开始时立即触发转移过程。然而，在印刷过程已经触发之后所述功率太大，这导致印刷物质的不均匀转移。

技术实现要素：

在该背景下，本发明要解决的技术问题在于，实现印刷物质的转移，该转移不仅在时间上是恒定的而且还允许大的空间分辨率。此外，本发明要解决的技术问题还在于，提供一种用于执行该方法的装置。

根据本发明，前述技术问题采用根据本发明的方法来解决。本发明的其他设计方案可由从实施例得到。

根据本发明，设计一种方法，其中，在激活阶段开始时，在印刷物质的转移的第一时段期间通过使输出功率短期过高超过激光射束的上限功率阈值来触发所述转移过程，并且在短期过高之后紧接于所述第一时段后的激活阶段的第二时段中，将输出功率特别是恒定地(除了用于抑制布里渊散射的短期中断之外)调节在上限功率阈值和下限功率阈值之间的范围内。

根据本发明，借助激光射束源的激光射束将印刷物质从载体转移到基底，方式是通过使激光射束的输出功率短期过高(这通过在激光射束源的放大器中的反转过高来形成)来触发转移过程。紧接于该短期过高之后，将输出功率在激活阶段的持续时长内恒定地保持在小于所述短期过高的水平。

激光射束源输出功率的这种所期望的时间变化曲线能够在以下情形中实现，即，激光射束源的放大器被施加以基本上反相地相对彼此发射的两个种子激光器的功率。第一种子激光器的经放大的射束作为有用射束被用于转移过程，第二种子激光器的经放大的射束例如被偏转到射束阱中。它仅仅用于在激光射束源的非激活阶段中将放大器中的反转恒定地保持处于饱和。对于转移过程的初始化所必需的激光射束源输出功率的在时间上的过高是通过在黑暗阶段之后发生的放大器中的反转过高来实现的。为此，在激活阶段开始之前，激光射束源的两个种子激光器被短暂地断开。一旦第一种子激光器在激活阶段开始时再次接通，放大器中的过高反转则被降低，并且与此同时短暂地发射出明显更高的输出功率。根据本发明，通过黑暗阶段的持续时长来调节所述短期过高，即输出功率的幅值高于上限功率阈值。

在短期过高之后，放大器继续被施加以第一种子激光器的恒定输出功率，由此在放大器中的反转再次呈现随时间恒定的值。激光射束源的输出功率因此也随时间恒定，但是在低于短期过高期间的水平。

然而，所描述的布里渊散射的问题可以通过激光二极管的控制中的周期性中断来抑制，因为这些中断可以选择得如此短，以使得它们由于转移过程的惯性而对其没有任何影响。

用来使激光射束在载体上移动的光学机构可以是例如电流计扫描器，多边形扫描器，电光偏转器或声光偏转器。

光学机构使激光射束基本上沿着线偏转。因此，激光射束与载体材料或印刷物质材料相互作用的相互作用区域是带状的。带状区域的长度明显大于其宽度。

激光射束优选以大于10m/s的幅面速度在载体上移动。

载体和带状相互作用区域相对于彼此移动，使得通过转移过程可以从印刷物质已经转移的区域和其中没有转移印刷物质的区域产生二维图案。

优选地，载体的移动与带状相互作用区域的大的尺寸正交。

在转移过程中载体被印刷物质涂覆。为了实现连续转移，载体上的印刷物质因此必须更新。为此，例如使用涂覆单元，载体在其旁边连续经过。为了以高产率实现转移过程的高空间分辨率，有利的是，激活阶段的最短持续时长不超过10ns，优选约1ns。

相应地，有利的是，输出功率的短期过高具有明显小于1ns的持续时长。为了能够转移印刷物质，载体优选至少部分地对于激光射束的波长透明。这允许激光射束和印刷物质之间的最佳相互作用。然后通过向印刷物质中输入能量来触发转移过程。

根据本发明的另一设计方式是使用被施加到载体上的强烈吸收激光波长的层。然后将印刷物质施加到该层上。通过激光射束在吸收层上的作用而加热所述吸收层。然后，向印刷物质中导热来触发转移过程。

转移过程通常可用于几乎所有材料。然而，根据本发明，优选使用粘度小于106pa·s的液态印刷物质。

另外，本发明要解决的技术问题还通过一种用于借助激光射束转移印刷物质的装置来解决，其中载体涂覆有印刷物质，并且所述转移借助于可随时间调制的具有激活阶段和非激活阶段的激光射束源触发，在所述激活阶段中发射所述激光射束，并且在所述非激活阶段中不发射激光射束。

激光射束借助于光学机构在载体上移动。为了在激活阶段开始时以小的延迟触发转移过程，激光射束源在激活阶段开始时短暂地发射较高的输出功率。随后，射束源在激活阶段的持续时长内发射恒定的较低功率。

附图说明

本发明允许各种实施方式。为了进一步说明它们的基本原理，其中一些在附图中示出并且在下面描述。其中：

图1示出了用于将印刷物质从载体转移到基底上的装置的原理图；

图2示出了图1所示装置的变型，该装置具有无限循环的载体；

图3示出了图1和图2所示的装置的两个种子激光器的相应输出功率的示意性曲线；

图4示出了从图3所示的曲线得到的该装置的总输出功率的示意性曲线。

具体实施方式

图1示出了用于执行根据本发明的转移过程的装置的简单实施方式。静止或位置固定的载体1具有带印刷物质2的涂层。为了将印刷物质2转移到基底3上，光学机构4将激光射束源(未示出)的激光射束5偏转到具有印刷物质2的载体1上。作为热能输入的结果，印刷物质被选择性地或空间分辨地，例如点状或线状地从载体1转移到基底3上。除了激光射束5的偏转之外，载体1和/或基底3也可以以平移运动的方式实施，以便以此方式扩大可用的工作空间。

图2示出了该装置的另一实施方式。载体1设计成无限循环带，并且特别是连续地通过四个导向辊6被引导。载体1在其在面向基底3的一侧上整面地涂覆有印刷物质2。为了能够连续转移并且特别是为了防止在装置的操作中的不期望的停止，载体1上的印刷物质2被循环地或连续地更新。为此，使用涂覆单元7，载体1被连续地引导经过涂覆单元7的旁边。

通过激光射束5的热能输入再次触发向衬底3上的转移，激光射束5由光学机构4偏转到载体1的背离涂层的一侧上并且以此方式将印刷物质2转移到基底3上。

图3示意性地示出了两个种子激光器sl1、sl2的相应输出功率的曲线，这两个种子激光器在激活阶段ap和非激活阶段pp中交替地激活，并且一起形成激光射束源(未示出)。通过基本上反相操作具有至少基本一致的输出功率al1或al2的两个种子激光器sl1、sl2，激光射束源的放大器中的反转恒定地保持饱和。

在激活阶段ap开始之前，这两个种子激光器sl1和sl2被短暂地关断，导致黑暗阶段dp，在所述黑暗阶段dp中放大器不经受激光射束。在激活阶段ap开始时，第一种子激光器sl1被接通。在图4中示出激光射束源的放大器的所产生的总输出功率al，其如图1和2所示地那样作为激光射束5被偏转到具有印刷物质2的载体1上。

相对于现有技术中不可避免的转移延迟，前述的黑暗阶段dp在激活阶段ap开始时在第一时段zr1期间导致放大器的总输出功率al过高超过上限功率阈值ols，并且因此导致印刷物质2在激活阶段ap开始时已经转移。

在总输出功率al的短期过高之后，紧接于第一时段zr1后的激活阶段ap的第二时段zr2中，总输出功率al基本上恒定地保持在上限功率阈值ols和下限功率阈值uls之间的区域中。根据本发明，通过黑暗阶段dp的持续时长来调节功率的过高。

附图标记清单

1载体ap激活阶段

2印刷物质pp非激活阶段

3基底dp黑暗阶段

4机构zr1第一时段

5激光射束zr2第二时段

sl1种子激光器

6导向辊sl2种子激光器

7涂覆单元

al总输出功率

al1输出功率

al2输出功率

ols上限功率阈值

uls下限功率阈值