CN1607101A - 用于印版的成像装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于尤其是一个印刷机(84)的印刷装置(82)中的印版(12)的成像装置(10)，具有至少一个光源(14)及一个用于将至少一个光源(14)投射到印版(12)上的投影光学部分(18)，其中投影光学部分(18)的至少一个光学元件(20)，尤其是透镜，借助一个致动部件(48)运动，及投影光学部分(18)包括一个用于光学元件(20)实际位置测量的传感器(24)，该传感器具有一个线圈(26)及至少一个传感器靶(28)。传感器(24)被配置给一个调节单元(66)，该调节单元用于借助致动部件(48)调节光学元件(20)的位置，由此能以高精确度实现光学元件(20)的动态定位。

Description

用于印版的成像装置
技术领域
本发明涉及用于印版的成像装置，具有至少一个光源及一个用于将至少一个光源投射到印版上的投影光学部分，其中投影光学部分的至少一个光学元件可借助一个致动部件运动。
背景技术
在印版、印版预版(Druckformvorlufer)、所谓的母版(Master)或类似物(以下均简称印版)成像时，将在一个印版曝光装置或印刷机的印刷装置中借助一个或多个光束，它们通过投影光学部分投射到印版的表面上，这时需要使印版表面待成像的部分区域与投影光学部分的图象面这样地形成一致，即所述一个或多个光束的焦点基本上位于印版的表面上，由此可进行受控制的能量输入，尤其在确定的面上用一定的强度输入。通常该目标是通过投影光学部分的焦点移动来达到的，其方式是在投影光学部分中一个光学元件-尤其是透镜-的位置改变。
例如由文献US 5,146,242及US5,248,992已公知了一种成像装置，它的投影光学部分具有一个可变的焦点。一个活动线圈致动器(音圈式致动器)这样地实现一个透镜的位置或状态的改变，以使得它沿投影光学部分的光轴移动，即其中投影光学部分的焦点位置移动。对由投影光学部分发射到一个待成像主体的表面上的光到投影光学部分中的回反射进行测量，由此可产生出用于活动线圈致动器的控制信号或调节信号。
并且由在先申请的德国专利申请DE 102 33 491.9或由在先申请的美国专利申请US60/399,581得知另一种用于印版的具有可变焦点的成像装置。这两个文献的所有公开内容将作为参考结合在该说明中。该成像装置包括一个具有一定数目沿光轴布置的透镜的投影光学部分，由一个光源-这里尤其为一组可各自控制的激光器二极管-到一个印版的光路至少两次地通过这些透镜。光路在通过这些透镜后通过一个反射镜被折回，以致光重新通过这些透镜-尤其在相反方向上。这些透镜至少一个被做成可沿光轴运动。成像装置具有一个确定成像装置与印版之间距离的装置，例如一个三角测量传感器的形式。基于该距离的测量可这样地控制或调节可运动透镜的位置，以使得投影光学部分的焦点位于待成像的印版的表面上。
因为印版表面由多个像点在短时间中进行成像，因此对于光学元件-尤其是透镜-的定位及导向必须使用高动态且同时很精确(通常精确到微米范围)的致动器，由此可快速及精确地调节光学元件的位置。虽然这种致动器可在相对光学部件已取得的实际位置附近的一定值上进行正确的位移，但该位移精确的程度仅能作到如光学部件的实际位置对于成像正确的程度。
发明内容
本发明的任务在于，精确地确定一个成像装置的投影光学部分的可运动光学元件的实际位置。
根据本发明，用于印版的成像装置具有至少一个光源、尤其是一定数目的光源及一个用于将至少一个光源投射到印版上的投影光学部分，其中至少一个光学元件、最好是投影光学部分的一个光学元件借助一个致动部件可精确运动，及投影光学部分包括一个用于光学元件给定位置测量的传感器，该传感器具有一个线圈及至少一个传感器靶(Sensortarget)或一个试样元件。
有利地，光学元件的定位-尤其与投影光学部分在印版表面部分区域上的用于印版成像的聚焦相关地-以高的精确度(精确到微米)实现，因为借助传感器产生光学部件实际位置量度的模拟或数字信号，由此该信息可用于控制或调节致动部件。该定位尤其可动态地进行。
一个优选的光源是激光光源，尤其是一个激光器二极管或固体激光器。如果使用多于一个的光源，则该多个光源中的光源可各自被控制，即可产生彼此不同的光输出功率。多个激光光源可组合在一个棒条中，尤其是一个排中或一个栅格上。投影光学部分可包括作用在所有数目的光源上的一些光学元件(宏光学元件)及可具有仅作用在多个光源中的一个上的光学元件(微光学元件)。印版可为平板形的或套筒形的。印版可拆卸或可取下地接收在一个印版滚筒或印版支承件上。成像装置，更准确的说是由成像装置产生的像点与印版或印版滚筒或印版支承件的表面可彼此相对运动。最好印版可绕一个轴转动及成像装置基本上可平行于旋转轴平移，其中这些运动可彼此这样协调，即印版表面上所有待成像的部分区域或印刷点可被成像装置的这些光源的像点达到。致动部件最好为活动线圈致动器，但也可为直线式致动器，具有变速器的伺服电动机或类似的致动器。
成像装置的传感器线圈可为悬置或绕在一个管上，该线圈、尤其是管可同心地围绕着投影光学部分的光轴。该实施形式具有其优点，即：即使在可提供很小结构空间的情况下也可得到一个中心光通道。
在根据本发明的成像装置的一个有利实施形式中，传感器对称地绕投影光学部分的光轴设置和/或传感器为环形的。此外致动部件、尤其是活动线圈致动器可做成旋转对称的。以此方式可减少在不对称传感器情况下当高动态、快速运动时出现的运动轴倾斜的危险。在动态的情况下可更好地保持所需的导向精确度。
在一个根据本发明的成像装置中，传感器或线圈围绕至少一个传感器靶地设置。尤其是，线圈可完全围绕地围绕传感器靶地延伸。对此附加或变换地，传感器可具有一定数目对称布置的线圈抽头，尤其是在一个360度线圈上具有三个各错开120度的抽头。
在一个紧凑的结构方式及简单的组合中，在根据本发明的成像装置中光学元件及至少一个传感器靶被接收在一个中心管上。最好在此情况下中心管的壁厚大于线圈的涡流的透入深度。
传感器靶可不同方式地实施，起决定作用的是材料良好的电磁性能上的、尤其是磁导率的对比度。尤其有利的是小的剩磁。传感器靶可具有由不同磁导率的材料制成的一些部分，例如空气/铝或软磁合金/铝的组合。最好传感器靶包括在中心管中的至少一个空气隙。
在根据本发明的成像装置的一个特别优选的实施形式中，至少一个光学元件为一个折射光学元件，尤其为一个透镜。在一个特殊的实施形式中，如从结合在该公开中作为参考的专利申请DE 102 33491.9或专利申请US60/399,581所得知的，投影光学部分包括一个反射镜，该反射镜与透镜同心，尤其是该反射镜可为平面的。
光学元件可以是被膜片支承的。在一个透镜的情况下最好使用两个膜片。在此情况下特别有利的是大的膜片距离，因为以此方式可实现光学元件的良好导向。
在成像装置的一个优选实施形式中，传感器被配置给一个调节单元，该调节单元用于借助致动部件、尤其是活动线圈致动器来调节光学元件的位置。该调节单元由一个计算单元得到或根据成像装置与印版表面部分区域的所测实际距离求出光学元件的给定位置。位置调节最好由调节器通过前馈及噪音补偿来实现。调节单元尤其包括一个确定所需用于光学元件的给定位置的电压的状态空间调节器及一个用于根据传感器的实际测量位置计算速度及电流的检测处理单元。
根据本发明的成像装置可有利地使用在一个印版曝光装置或一个印刷装置中。该印版曝光装置可具有一个接收印版、印版预版(它在曝光后接着还要被处理)或母版的滚筒，或为一个鼓内曝光装置(In-Drum-Belichter)。根据本发明的印刷装置的特征在于具有至少一个根据本发明的成像装置及也可直接或间接为平面印刷装置，凹版印刷装置，柔性印刷装置(Flexodruckwerk)，胶版印刷装置，干胶版印刷装置等。根据本发明的印刷装置可特别有利地使用在印刷机中。根据本发明的印刷机的特点在于具有至少一个根据本发明的印刷装置及可以是一个加工纸带(bahnverarbeitende)或加工页张的印刷机。典型的印刷材料为纸，厚纸，纸板，有机聚合物膜片或织物等。一个加工纸带的印刷机可具有带筒更换器，多个具有上、下印刷装置的印刷单元(通常为四个印刷单元)，一个干燥器及冷却器及一个折页装置。一个加工页张的印刷机可为双面印刷机及可具有一个续纸装置，多个印刷装置(通常为四、六、八或十个)，需要时一个印后装置(冲压装置，上光装置等)及一个收纸装置。
附图说明
现在将借助以下的附图及说明来描述本发明的其它优点及有利的实施形式及进一步的构型。附图为：
图1：根据本发明的成像装置的一个优选实施形式中的致动部件及传感器的原理结构图，
图2：一个成像装置的优选实施形式中的带有致动部件及传感器的可移动光学元件视图，
图3：用于在一个可接收在印版滚筒上的印版上成像的成像装置的一个优选实施形式的概要视图，及
图4：用于光学元件定位的一个有利调节方案。
具体实施方式
图1表示根据本发明的成像装置的一个优选实施形式中的致动部件48及传感器24的原理结构图。在该结构中一个可在平移方向50上移动的中心管34承担线圈支架、传感器靶28及光学元件支架(见图2)的功能，该中心管34的对称轴基本上平行于成像装置(见图3)的光轴32地延伸。该致动部件48包括一个磁路52或磁环及一个活动线圈54。传感器24具有一个线圈26及对称地并仅占有很小结构空间紧凑地设置在中心管34的多个支承点之间。在这种紧凑的结构中使公差减至最小。中心管34也可被理解为致动部件48的推杆。径向对称性的优点主要在于，可避免中心管34的导向精确度的误差、例如通过不对称的质量分配引起的误差，及可补偿基于线圈26相对传感器靶28的倾斜引起的测量误差。传感器靶28可不同地实施，起决定作用的是材料良好的磁导率对比度及小的剩磁。图示的传感器具有多个空气隙36，这里在图1中可看到一个设在中心管中的所谓靶逢。因此该导磁率对比度将由配对材料空气-铝来引起。空气隙36的宽度为传感器24的线圈26的抽头的距离。在静态情况下致动部件的工作方式可简短地概括为：通过活动线圈54通以电流在磁路52中产生一个轴向力，该力作用在中心管34(见图2)的支承点上。支承点的弹簧刚度确定了由该力产生的行程。就传感器24来说，线圈26用交流电工作。当传感器靶28相对线圈26运动时，将使各个线圈段受到涡流效应的影响。
图2是成像装置的一个优选实施形式中可运动的光学部件20、这里为一个透镜与致动部件48及传感器24的视图。接收该透镜的中心管34包围着一个反射镜支架58，在该支架上直接地或在透镜的紧后面接收着一个反射镜38。如根据图1所描述地，中心管34基本平行于投影光学部分的光轴地运动。在图2所示的实施形式中，中心管34支承在两个膜片56中，中心管34将抵抗这些膜片的弹簧刚度进行平移。这些膜片56在壳体60中支承着中心管及由此支承着光学元件20。传感器24被做成这样的，即为了标定它可在轴向上相对空气隙36及壳体60调节。壳体60还支承一个光学接收单元62，它固定设置在可运动的光学元件20直接前方的一些其它透镜64。在该优选实施形式中这些其它透镜64被固定在其位置上。通过致动部件48控制的中心管34的运动可不干扰光路地进行。换句话说，致动部件48可通过其运动部分实现一个自由射束路径。
图3是用于一个印刷机84的印刷装置82中用于一个印版滚筒74上的印版12的根据本发明的成像装置10的一个有利实施形式的概要视图。这种成像装置10也可被接收在一个印版曝光装置中。成像装置10包括一个具有可运动光学元件20的投影光学部分1 8。一定数目的光源14-这里为一个棒条上的各个可控的二极管激光器-的射束将通过一个微光学部分42(最好为两部分的，其中第一部分作用在弧矢(sagitaler)方向上及第二部分作用在子午(meridionaler)方向上)成形，然后借助一个帕罗棱镜(Porroprismas)44入射到具有反射镜38的宏光学部分40中。光路22通过宏光学部分40两次及紧接着通过一个校正光学部分46。这些光源14将在印版12上的像点16上成像。为了相对成像装置10的投影光学部分的焦点位置确定印版12的位置，组合了一个三角测量传感器68。也可对三角测量传感器68变换地，在其它实施形式中使用其它合适的距离测量装置。传感器光束70或测量光束将在印版12的表面上被反射，由此可作到距离的确定。通过该测量，尤其通过自动计算可推断出该距离72。该印版的表面可具有数量级为100微米的明显弯度(“平水准仪(platebubble)”)，由此通过运动光学元件20-这里为透镜-可进行焦点位置的改变。三角测量传感器68可在印版12的一个位置附近进行测量，该位置在随后时刻上通过印版滚筒74在转动方向76上的转动将到达像点16的像区中。它也可是这样一个位置，即该位置是沿着印版滚筒74的轴线相对像点16错开的位置。这一定数目的光源14与一个激光器驱动器78相连接，后者与一个控制单元80形成功能连接。如借助图1及2所描述的，光学元件20可借助一个致动部件48在平移方向50上运动。借助传感器24测量光学元件20的实际位置及传送到一个调节单元66。该三角测量传感器68与调节单元66相连接，以便可确定光学元件20的给定位置值。调节单元66的执行机构是用于光学元件20运动的致动部件48。
图4表示用于光学元件定位的一个有利调节方案。将一个给定位置值90输送给一个状态空间调节器86，以使得该调节器可确定用于致动部件48的电压92。该致动部件48的操作将导致光学元件的一个实际位置94。该实际位置将由传感器24测量。被测量的实际位置不仅输送给状态空间调节器86而且输送给一个检测处理单元88。根据传感器24的实际位置应答信号或位移位置应答信号及由状态空间调节器86输出的电压92，检测处理单元88将计算一个电流98及一个速度100。状态空间调节器86将由实际位置96(位移)，速度98及电流100确定出调节到给定位置90所需的电压。

Claims (15)

1.用于一个印版(12)的成像装置(10)，具有至少一个光源(14)及一个用于将所述至少一个光源(14)投射到所述印版(12)上的投影光学部分(18)，其中所述投影光学部分(18)的至少一个光学元件(20)可借助一个致动部件(48)运动，其特征在于：所述投影光学部分(1 8)包括一个用于所述光学元件(20)的实际位置测量的传感器(24)，该传感器具有一个线圈(26)及至少一个传感器靶(28)。
2.根据权利要求1的成像装置(10)，其特征在于：所述线圈(26)同心地围绕着所述投影光学部分(18)的光轴(32)。
3.根据权利要求1或2的成像装置(10)，其特征在于：所述传感器(24)对称地绕所述投影光学部分(18)的光轴(32)设置和/或所述传感器(24)为环形的。
4.根据以上权利要求中一项的成像装置(10)，其特征在于：所述传感器(24)围绕着所述至少一个传感器靶(28)设置。
5.根据以上权利要求中一项的成像装置(10)，其特征在于：所述传感器(24)具有一定数目的对称设置的线圈抽头。
6.根据以上权利要求中一项的成像装置(10)，其特征在于：所述光学元件(20)及所述至少一个传感器靶(28)被接收在一个中心管(34)上。
7.根据以上权利要求中一项的成像装置(10)，其特征在于：所述中心管(34)的壁厚大于所述线圈的涡流的透入深度。
8.根据权利要求6或7的成像装置(10)，其特征在于：所述传感器靶(28)包括在所述中心管(34)中的至少一个空气隙(36)。
9.根据以上权利要求中一项的成像装置(10)，其特征在于：所述至少一个光学元件(20)为一个透镜。
10.根据权利要求9的成像装置(10)，其特征在于：所述投影光学部分(18)包括一个反射镜(38)，该反射镜与所述透镜同心。
11.根据以上权利要求中一项的成像装置(10)，其特征在于：所述光学元件(20)是被膜片(56)支承的。
12.根据以上权利要求中一项的成像装置(10)，其特征在于：所述传感器(24)被配置给一个调节单元(66)，该调节单元用于借助所述致动部件(48)调节所述光学元件(20)的位置。
13.根据权利要求12的成像装置(10)，其特征在于：所述调节单元(66)包括一个确定所述光学元件的给定位置的所需电压的状态空间调节器(86)及一个用于根据所述传感器(24)的实际测量位置计算速度及电流的检测处理单元(88)。
14.印刷装置(82)，其特征在于：具有至少一个根据以上权利要求中一项的成像装置(10)。
15.印刷机(84)，其特征在于：具有至少一个根据权利要求14的印刷装置(82)。
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