DE10031162A1 - System zur Belichtung einer Druckform - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System zur Belichtung einer Druckform (2), mit einem parallel zur Oberfläche der Druckform beweglichen Belichtungskopf (8), an dem eine Lichtquelle, ein erstes (14) und ein zweites (18) Linsensystem und ein mit Bildinformationen ansteuerbares Lichtschalter-Array (16) befestigt sind, wobei das Lichtschalter-Array durch das erste Linsensystem im wesentlichen gleichförmig mit Licht von der Lichtquelle beleuchtet wird und durch das zweite Linsensystem auf die Oberfläche der Druckform abgebildet wird, wobei das vom zweiten Linsensystem erzeugte Bild des Lichtschalter-Arrays auf der Druckform ein Feld von Bildpunkten ist, die jeweils einem Lichtschalter des Lichtschalter-Arrays entsprechen. Gemäß der Erfindung wird jedes Feld von Bildpunkten auf der Druckform an Ort und Stelle gehalten, während der Belichtungskopf mit gleichmäßiger Geschwindigkeit über die Oberfläche der Druckform bewegt wird, indem die dem Lichtschalter-Array zugeführten Bildinformationen parallel verschoben werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Belichtung einer Druckform, mit einem parallel zur Oberfläche der Druckform beweglichen Belichtungskopf, an dem eine Lichtquelle, ein erstes und ein zweites Linsensystem und ein mit Bil­ dinformationen ansteuerbares Lichtschalter-Array befestigt sind, wobei das Lichtschalter-Array durch das erste Linsensystem im wesentlichen gleichför­ mig mit Licht von der Lichtquelle beleuchtet wird und durch das zweite Lin­ sensystem auf die Oberfläche der Druckform abgebildet wird, wobei das vom zweiten Linsensystem erzeugte Bild des Lichtschalter-Arrays auf der Druck­ form ein Feld von Bildpunkten ist, die jeweils einem Lichtschalter des Licht­ schalter-Arrays entsprechen.

Ein solches System zum Belichten von konventionellen Offsetdruckplatten direkt aus einem digitalen Datenbestand ist von der Fa. BasysPrint erhältlich. Wie unter http:/ / www.basysprint.delprodukt/system.htm vom 05.06.2000 be­ schrieben, enthält dieses System ein Bauelement mit einer Vielzahl von be­ weglichen Mikrospiegeln, das mit inkohärentem ultravioletten Licht beleuch­ tet wird. Jeder dieser Mikrospiegel kann digital gesteuert werden, das auf­ treffende Licht entweder durch ein optisches Linsensystem auf die Druckform zu projizieren oder es weg zu leiten, so dass es von der Optik nicht erfasst wird. Jeder Spiegel entspricht einem Pixel oder Bildpunkt, dem kleinstmögli­ chen belichtbaren Punkt, und es entsteht ein Rasterbild auf der Druckform.

Durch die begrenzte Anzahl der Mikrospiegel können stets nur Bildteile in einem Belichtungsvorgang projiziert werden. Diese Teilbilder werden durch schnell aufeinander folgende Belichtungsvorgänge wieder zu einem Ge­ samtbild zusammengesetzt. Für jedes Teilbild wird der Belichtungskopf ein Stück verschoben und wieder angehalten. Daher muss der Belichtungskopf zur Belichtung einer Vorlage mehrfach beschleunigt und abgebremst wer­ den. Dies stellt hohe Ansprüche an die mechanischen Antriebe, und außer­ dem wird die Belichtungszeit verlängert.

Eine andere Methode zum Belichten von digitalen Daten direkt auf Druck­ formen besteht darin, jedes Pixel einzeln durch einen Laserstrahl zu erzeu­ gen. Die meisten derartigen Belichtungssysteme verwenden einen kontinu­ ierlichen Laser, und um die notwendige Belichtungszeit zu erzielen, muss man den Belichtungskopf entweder für jedes Pixel anhalten, was nur geringe Belichtungsgeschwindigkeiten erlaubt, oder man muss den Laserstrahl wäh­ rend der Belichtung eines Pixels der Druckform nachführen, da sich diese relativ zum Belichtungskopf bewegt, damit ein stehendes Bild auf der Druckform entsteht. Aber auch bei Verwendung von Impulslasern, die für pi­ xelweise Belichtung an sich besser geeignet sind, kommt man nicht ohne Anhalten oder Nachführbewegungen aus, da man normalerweise mehrere Laserimpulse benötigt, um ein Pixel fertig zu belichten. Bekannte Nachführ­ systeme sind jedoch sehr aufwendig und anfällig für Defekte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bekannte Belichtungssystem mit Lichtschalter-Array dahingehend weiterzuentwickeln, dass der Belich­ tungskopf während der Belichtung einer Druckform kontinuierlich bewegt werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Belichtungssystem erfin­ dungsgemäß dadurch gelöst, dass jedes Feld von Bildpunkten auf der Druckform an Ort und Stelle gehalten wird, während der Belichtungskopf mit gleichmäßiger Geschwindigkeit über die Oberfläche der Druckform bewegt wird, indem die dem Lichtschalter-Array zugeführten Bildinformationen parallel verschoben werden.

Das Lichtschalter-Array ermöglicht es nicht nur, trotz der kontinuierlichen Relativbewegung zwischen Belichtungskopf und Druckform ein stehendes Bild auf der Druckform zu erzeugen, sondern auch, die Größe und Form je­ des Feldes von Bildpunkten zu steuern. Zum Beispiel kann ein Feld von Bildpunkten genau einen Rasterpunkt auf der Druckform erzeugen, etwa ei­ nen quadratischen oder rautenförmigen Rasterpunkt. Alternativ kann ein Feld von Bildpunkten zum Beispiel einen Teil eines Rasterpunktes, einen Teil einer Grafik oder einen Teil eines Textzeichens erzeugen.

Unter paralleler Verschiebung der Bildinformationen wird hier z. B. eine zei­ lenweise oder spaltenweise Verschiebung verstanden. Die Bildinformationen können aber auch schräg verschoben werden, wobei die Form des Feldes von Bildpunkten unverändert bleibt.

Die kontinuierliche Bewegung ermöglicht eine hohe Belichtungsgeschwin­ digkeit.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass sich ein Ausfall von einzelnen Lichtschaltern im Lichtschalter-Array nur geringfügig auswirkt, weil an der Belichtung eines Bildpunktes immer mehrere Lichtschalter beteiligt sind. Außerdem wird jeder Bildpunkt nacheinander mit mehreren Laserim­ pulsen belichtet, wodurch an die Leistungskonstanz der Laserimpulse keine hohen Ansprüche gestellt werden müssen. Es genügt, die mittlere Laserlei­ stung konstant zu halten.

Ein weiterer Vorteil des zweidimensionalen Lichtschalter-Arrays ist, dass die Lichtleistung über eine relativ große Fläche verteilt wird. Dadurch werden thermische Probleme vermieden, die bei Laserleistungen im Bereich von ei­ nigen Watt, wie sie für die Belichtung von konventionellen UV-empfindlichen Offsetdruckplatten benötigt werden, leicht auftreten können.

Als Lichtquelle eignet sich ein Laser, vorzugsweise ein Impulslaser, der kur­ ze Lichtimpulse mit einer Frequenz im Kilohertz-Bereich erzeugt. Solche La­ ser, insbesondere mit Blitzlampen gepumpte gepulste Laser, lassen sich im Allgemeinen einfacher herstellen als Laser mit kontinuierlicher Strahlung. Impulslaser gibt es auch mit Wellenlängen im Ultravioletten und einer Licht­ leistung, die zur Belichtung von konventionellen UV-Offsetdruckplatten aus­ reicht.

Eine andere für die Erfindung geeignete Lichtquelle sind Infrarot-Laserdioden im gepulsten Betrieb.

Anstelle von Lasern kann man auch andere gepulste Lichtquellen verwen­ den, zum Beispiel gepulste Leuchtdioden, die einen guten Wirkungsgrad ha­ ben, oder Blitzlampen.

Das Lichtschalter-Array kann eine zweidimensionale regelmäßige Anord­ nung aus lichtdurchlässigen Elementen enthalten, beispielsweise flüssigen oder ferroelektrischen Kristallen, die jeweils zwischen Elektroden angeordnet sind. In einem elektrischen Feld, das durch Anlegen einer Spannung an die Elektroden erzeugt wird, ändern die lichtdurchlässigen Elemente die Polari­ sation des hindurchtretenden Lichtes. Ein nachgeschalteter Polarisator setzt die Änderung der Polarisation in eine Änderung der Lichtintensität um.

Man kann aber auch andere Lichtschalter-Arrays verwenden, zum Beispiel ein elektromechanisches, wie es das aus dem Stand der Technik bekannte Bauelement mit einer Vielzahl von elektrostatisch kippbaren Mikrospiegeln darstellt.

Es folgt die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipskizze eines Belichtungsgerätes für Druckformen,

Fig. 2 eine Detailansicht des Belichtungskopfes des Belichtungsgerätes in Fig. 1, und

Fig. 3 Beispiele für aufeinander folgende Durchlasszustände des Licht­ schalter-Arrays in Fig. 2.

Fig. 1 zeigt eine Druckform 2, zum Beispiel eine Offsetdruckplatte, die auf einem Tisch 4 aufliegt. Quer über den Tisch 4 erstreckt sich eine Führung 6, an der ein Belichtungskopf 8 angebracht ist, so dass er in den eingezeich­ neten Richtungen parallel zur Oberfläche der Druckform 2 verfahrbar ist, um eine Zeile auf der Druckform 2 zu belichten. Für eine nachfolgende Zeile wird entweder die Druckform 2 oder die Führung 6 einschließlich Belich­ tungskopf 8 ein Stück senkrecht zu den eingezeichneten Richtungen verfah­ ren, wobei die Abtastrichtung von Zeile zu Zeile umgekehrt werden kann, um den Belichtungskopf 8 nicht jedes Mal zurückfahren zu müssen.

Wie in Fig. 2 gezeigt, enthält der Belichtungskopf 8 mehrere Bauelemente, die der Reihe nach entlang einer optischen Achse 10 angeordnet sind, die senkrecht zur Oberfläche der Druckform 2 verläuft.

Ein Impulslaser 12 erzeugt Lichtimpulse mit einer Frequenz von typischer­ weise im Bereich 5 kHz bis 50 kHz und einer Wellenlänge um 360 nm. Die Lichtleistung kann z. B. zwei Watt betragen. Der Impulslaser 12 muss nicht am Belichtungskopf 8 selbst angebracht sein, sondern er kann an irgendei­ ner Stelle am Belichtungsgerät befestigt sein, wenn das Laserlicht z. B. über flexible Lichtwellenleiter in den Belichtungskopf 8 geleitet wird, deren Aus­ gangsoptik die Lichtquelle bildet.

Das Laserlicht tritt entlang der optischen Achse 10 in eine Beleuchtungsoptik 14 ein, die ein Lichtschalter-Array 16 im wesentlichen gleichmäßig mit dem La­ serlicht beleuchtet. Das Lichtschalter-Array 16 ist eine zweidimensionale re­ gelmäßige Anordnung aus flüssigen oder ferroelektrischen Kristallen, die je­ weils zwischen Elektroden angeordnet sind. Diese Kristalle ändern die Pola­ risation des hindurchtretenden Laserlichtes, wenn sie durch Anlegen einer Spannung an die Elektroden einem elektrischen Feld ausgesetzt werden. Ein integrierter Polarisator setzt die Polarisationsänderungen in Änderungen der Lichtintensität um.

Das vom Lichtschalter-Array 16 durchgelassene Laserlicht wird durch eine Abbildungsoptik 18 auf die Oberfläche der Druckform 2 abgebildet, um dort eine Matrix oder ein Feld von Bildpunkten zu erzeugen, das einem Raster­ punkt, einem Teil eines Rasterpunktes, einem Teil einer Grafik, einem Teil eines Textzeichens oder einer anderen auf der Druckform zu erzeugenden Struktur entspricht.

Die Beleuchtungsoptik 14, das Lichtschalter-Array 16 und die Abbildungsop­ tik 18 bilden eine starr zusammenhängende Baugruppe und sind so ausge­ legt bzw. angeordnet, dass ein Feld von Bildpunkten mit einer der Auflösung entsprechenden Maximalgröße auf der Druckform 2 erzeugt wird, wenn alle Lichtschalter des Lichtschalter-Arrays 16 lichtdurchlässig geschaltet sind.

Um das Bild des Lichtschalter-Arrays 16 auf der Druckform 2 mehrere La­ serimpulse lang an Ort und Stelle zu halten, während sich der Belichtungs­ kopf 8 kontinuierlich bewegt, werden die dem Lichtschalter-Array 16 zuge­ führten Bildinformationen zwischen jedem Laserimpuls um eine Zeile ver­ schoben. Dies veranschaulicht Fig. 3a, die ein Lichtschalter-Array 16 aus 6 × 6 Lichtschaltern während sechs aufeinander folgender Laserimpulse zeigt, wie es von der Druckform 2 aus gesehen wird. Von der zuerst vollständig lichtundurchlässigen Fläche des Lichtschalter-Arrays 16 wird für den ersten Laserimpuls eine erste Zeile lichtdurchlässig geschaltet. Für den zweiten La­ serimpuls wird zusätzlich eine zweite Zeile lichtdurchlässig geschaltet, und so weiter, bis das Lichtschalter-Array 16 einen Laserimpuls lang vollständig lichtdurchlässig ist, wie im letzten Einzelbild von Fig. 3a gezeigt. Für den nächsten Laserimpuls wird die erste Zeile lichtundurchlässig gemacht, an­ schließend auch die zweite Zeile, und so weiter, bis das lichtdurchlässige Fenster auf dem Lichtschalter-Array 16 vollständig daraus ausgewandert ist (in Fig. 3a nicht dargestellt).

Die Geschwindigkeit des Belichtungskopfes 8 und die Laserfrequenz werden so aufeinander abgestimmt, dass sich die Bewegung des Belichtungskopfes 8 und die Bewegung des Bildpunktes auf der Druckform 2 kompensieren, so dass das größer und dann wieder kleiner werdende Bild des Lichtschalter-Arrays 16 gerade auf der Druckform 2 stehen bleibt.

Für das nächste Feld von Bildpunkten wird auf die beschriebene Weise ein weiteres Fenster durch das Lichtschalter-Array 16 durchgeschaltet. Die sechs Einzelbilder von Fig. 3b veranschaulichen, wie zwei aufeinander fol­ gende Bildpunktfelder über das Lichtschalter-Array 16 wandern, wobei die Bildpunkte nur bei jedem zweiten Laserimpuls dargestellt sind. Außerdem sind die erzeugten Bildpunktfelder in Fig. 3b kleiner als die Bildpunktfelder in Fig. 3a, um zu veranschaulichen, dass man verschieden große Bildpunktfel­ der erzeugen kann.

Mit so einem Lichtschalter-Array 16, das in der Praxis über wesentlich mehr als die im Beispiel gezeigten 6 × 6 Lichtschalter verfügen kann, kann man natürlich auch andere Bildpunktfelder als quadratische erzeugen, zum Bei­ spiel rautenförmige Bildpunktfelder, die jeweils einem rautenförmigen Ra­ sterpunkt entsprechen.

Nachdem eine Zeile belichtet worden ist, wird die Bewegungsrichtung des Belichtungskopfes 8 zweckmäßigerweise umgekehrt, und die nächste Zeile wird in umgekehrter Richtung belichtet. Dementsprechend lässt man die Fenster für die Bildpunkte der zweiten Zeile in umgekehrter Richtung durch das Lichtschalter-Array 16 wandern.

Das Lichtschalter-Array 16 ist einige Quadratzentimeter groß und kann da­ her im Betrieb leicht gekühlt werden. Falls dennoch einzelne Lichtschalter des Lichtschalter-Arrays 16 defekt werden, so wirkt sich dies nur geringfügig aus, weil an der Belichtung eines Bildpunktes immer mehrere Lichtschalter beteiligt sind.

Das Belichtungsverfahren kann auch zur Belichtung der Druckform 2 inner­ halb einer Druckmaschine angewendet werden, indem man die Druckma­ schine mit dem beschriebenen Belichtungsgerät ausstattet.

Claims (6)

1. System zur Belichtung einer Druckform, mit einem parallel zur Oberflä­ che der Druckform beweglichen Belichtungskopf, an dem eine Licht­ quelle, ein erstes und ein zweites Linsensystem und ein mit Bildinforma­ tionen ansteuerbares Lichtschalter-Array befestigt sind, wobei das Licht­ schalter-Array durch das erste Linsensystem im wesentlichen gleichför­ mig mit Licht von der Lichtquelle beleuchtet wird und durch das zweite Linsensystem auf die Oberfläche der Druckform abgebildet wird, wobei das vom zweiten Linsensystem erzeugte Bild des Lichtschalter-Arrays auf der Druckform ein Feld von Bildpunkten ist, die jeweils einem Licht­ schalter des Lichtschalter-Arrays entsprechen, dadurch gekennzeich­ net dass jedes Feld von Bildpunkten auf der Druckform (2) an Ort und Stelle gehalten wird, während der Belichtungskopf (8) mit gleichmäßiger Geschwindigkeit über die Oberfläche der Druckform (2) bewegt wird, in­ dem die dem Lichtschalter-Array (16) zugeführten Bildinformationen par­ allel verschoben werden.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Licht­ quelle durch mindestens einen Laser (12) gebildet wird.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Laser ein Impulslaser (12) ist.

4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Impulsla­ ser ein Ultraviolett-Laser (12) ist.

5. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, dass jedes Feld von Bildpunkten ein Rasterpunkt, ein Teil ei­ nes Rasterpunktes, ein Teil einer Grafik oder ein Teil eines Textzeichens ist.

6. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, dass das Lichtschalter-Array (16) eine zweidimensionale re­ gelmäßige Anordnung aus lichtdurchlässigen Elementen, die in einem elektrischen Feld die Polarisation von hindurchtretendem Licht ändern, und einen nachgeschalteten Polarisator enthält.