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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Belichtung von zumindest einer gespeicherten Darstellung auf einem lichtempfindlichen Aufzeichnungsträger sowie eine Belichtungseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
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Aus der
DE 20 2016 001 967 U1 ist eine Belichtungseinrichtung bekannt, welche mindestens zwei auf einer gemeinsamen Führungsachse verschiebbare Belichtungsköpfe aufweist, welche oberhalb einer Auflage für einen Aufzeichnungsträger verfahrbar sind. Diese Belichtungsköpfe sind entlang einer verfahrbaren Führungsachse in X-Richtung verschiebbar, wobei die verfahrbare Führungsachse in Y-Richtung verfahrbar ist.
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Dadurch können die Belichtungsköpfe in verschiedenen Positionen zum Aufzeichnungsträger ausgerichtet werden, um gespeicherte Darstellungen auf einem ebenen lichtempfindlichen Aufzeichnungsträger zu belichten.
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Zur Erfassung des auf die Auflage aufgelegten Aufzeichnungsträgers ist bekannt, dass jeder der Belichtungsköpfe eine Industrie-Spezialkamera umfasst. Auf dem Aufzeichnungsträger sind mindestens zwei Messpunkte angebracht, um mögliche Verschiebungen und/oder Verdrehungen des Aufzeichnungsträgers auf der Auflage zu erfassen. Die Industrie-Spezialkamera wird derart zum Aufzeichnungsträger bewegt, dass sie auf den Bereich des Messpunktes in einer vermuteten Soll-Position ausgerichtet ist. Anschließend wird durch die Kamera die Ist-Position erfasst. Abweichungen von der Soll-Position zur erfassten Ist-Position werden automatisch von der Kamera erfasst und an ein Computerprogramm geliefert, um eine Korrekturberechnung durchzuführen. Ergänzend kann vorgesehen sein, dass zusätzlich zu den Messpunkten auf dem Aufzeichnungsträger auch Messpunkte von einem Nutzen bzw. einer Darstellung auf dem Aufzeichnungsträger erfasst werden, um die Lage und/oder Orientierung des Nutzens zum Aufzeichnungsträger ebenfalls zu erfassen und mit der gespeicherten Soll-Position zu vergleichen. Bei Abweichungen werden auch hier Korrekturberechnungen für die anschließende Belichtung durchgeführt.
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Nach dem Erfassen von zumindest zwei Messpunkten auf dem Aufzeichnungsträger und vorzugsweise von weiteren Messpunkten von dem zumindest einen Nutzen wird eine Belichtungsroutine gestartet, wobei bei dieser Belichtungsroutine bereits eine Korrekturberechnung zwischen der abgespeicherten Soll-Position und der Ist-Position erfolgt ist. Bei dieser Belichtungsroutine wird beispielsweise der Aufzeichnungsträger in Spalten untergliedert und der erste und zweite Belichtungskopf im Abstand zueinander beispielsweise entlang der Spalte S1 und S3 verfahren, um nachfolgend in entgegengesetzter Richtung entlang der Spalte S2 und S4 verfahren zu werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Lage des Aufzeichnungsträgers und/oder der zumindest einen Darstellung auf dem Aufzeichnungsträger in einer kürzeren Prozesszeit zu erfassen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Belichtung von zumindest einer gespeicherten Darstellung auf einem lichtempfindlichen Aufzeichnungsträger gelöst, bei welchem die Lage des Aufzeichnungsträgers und/oder die Lage von zumindest einer Darstellung auf dem Aufzeichnungsträger mit zumindest einer linienförmigen Bilderfassungseinrichtung erfasst wird, die sich zumindest teilweise in X-Richtung erstreckt. Dadurch wird ermöglicht, dass während einer Verfahrbewegung der linienförmigen Bilderfassungseinrichtung zur Auflage, auf welcher der Aufzeichnungsträger aufliegt oder während einer Verfahrbewegung der Auflage zur linienförmigen Bilderfassungseinrichtung oder einer Relativbewegung der linienförmigen Bilderfassungseinrichtung und der Auflage von dem Aufzeichnungsträger durch die zumindest eine linienförmige Bilderfassungseinrichtung ein Gesamtbild des Aufzeichnungsträgers und/oder der zumindest einen Darstellung erfasst wird. Darauffolgend werden die erfassten Daten des Gesamtbildes durch eine Steuerungseinrichtung ausgewertet. Die Auswertung des erfassten Gesamtbildes kann spezifisch erfolgen. Beispielsweise können wenigstens zwei oder drei Punkte des Aufzeichnungsträgers zugrundegelegt werden, um die Lage und/oder Orientierung des Aufzeichnungsträgers auf der Auflage zu erfassen. Es können auch nur zwei oder drei Punkte auf dem jeweiligen Nutzen bzw. der jeweiligen Darstellung auf dem Aufzeichnungsträger verwendet werden, um die Lage und/oder Orientierung der jeweiligen Darstellung zu ermitteln. Es kann auch eine Kombination hiervon erfolgen. Die Belichtung mittels der Belichtungsköpfe wird in Anpassung an die tatsächlich erfasste Lage des Aufzeichnungsträgers und/oder der zumindest einen Darstellung, also die X/Y-Position und die Orientierung beziehungsweise Ausrichtung in der Winkellage des Aufzeichnungsträgers und/oder der Darstellung, angesteuert. Somit kann eine Verfahrbewegung der Bilderfassungseinrichtung entlang oder relativ der Auflage genügen, um das Gesamtbild von dem beziehungsweise den auf der Auflage aufliegenden Aufzeichnungsträgern und/oder Darstellung zu erfassen. Dies ermöglicht daraufhin, dass die einzelnen Darstelllungen für den daran sich anschließenden Belichtungsprozess unmittelbar und direkt mit dem zumindest einen Belichtungskopf angefahren werden können. Dadurch wird die Prozesszeit reduziert.
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Bevorzugt werden der oder die gesamten Aufzeichnungsträger auf der Auflage durch eine einzige linienförmige Bilderfassungseinrichtung mittels einer Verfahrbewegung abgescannt und erfasst, welches sich über die gesamte Breite der Auflage erstreckt. Die Lage des oder der Aufzeichnungsträger und/oder die Lage der zumindest einen Darstellung des Aufzeichnungsträgers werden ausgewertet und anschließend die zumindest zwei Belichtungsköpfe zur Belichtung des oder der Aufzeichnungsträger unter Berücksichtigung von Abweichungen der Ist-Position zur gespeicherten Soll-Position angesteuert. Somit kann die Prozesszeit erheblich minimiert werden.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass nach der Erfassung des Gesamtbildes des Aufzeichnungsträgers und/oder der zumindest einen Darstellung auf dem Aufzeichnungsträger die erfasste Ist-Position mit den abgespeicherten Soll-Positionen des Aufzeichnungsträgers und/oder der zumindest einen Darstellung verglichen wird und eine Korrektur der Soll-Position auf die erfasste Ist-Position für den nachfolgenden Belichtungsprozess errechnet und angesteuert wird. Somit können Toleranzen bei dem Fertigungsprozess dieser Aufzeichnungsträger ausgeglichen werden. Zudem können die zu belichtenden Darstellungen unmittelbar angefahren werden.
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Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass nach der Erfassung des Gesamtbildes des Aufzeichnungsträgers und/oder der zumindest einen Darstellung auf dem Aufzeichnungsträger die erfasste Ist-Position mit der abgespeicherten Soll-Position verglichen wird und Skalierungsunterschiede erfasst werden und eine Korrektur von solchen Skalierungsunterschieden für den nachfolgenden Belichtungsprozess errechnet und angesteuert wird. Durch dieses Verfahren können also Veränderungen in der Ebene des Aufzeichnungsträgers und/oder der Darstellung, wie beispielsweise Ausdehnungen oder Schrumpfungen, berücksichtigt werden, um im Anschluss daran einen optimalen Belichtungsprozess durchzuführen.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass zur Erfassung des Gesamtbildes die zumindest eine Bilderfassungseinrichtung mit einer IR-Strahlung und/oder einer homogenen sichtbaren LED-Beleuchtung betrieben wird. Beispielsweise kann bei einer IR-Strahlung ermöglicht sein, dass durch den Beschichtungslack überdeckte Bohrungen in dem Aufzeichnungsträger exakt erfasst werden können, da für die IR-Strahlung der Beschichtungslack nicht störend ist.
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Des Weiteren werden bevorzugt nach der gesamten Erfassung des Aufzeichnungsträgers und/oder der Darstellungen bzw. Nutzen auf dem Aufzeichnungsträger einzelne Bereiche auf dem Aufzeichnungsträger bestimmt und ausgewählt, welche bei einer nachfolgenden Belichtung nicht berücksichtigt, insbesondere nicht skaliert belichtet werden. Dabei kann nur eine Anpassung in der Position und im Winkel zur Ansteuerung des Belichtungskopfes erfolgen. Dies ist insbesondere bei Gegenständen, wie beispielsweise Mikrochip ohne Gehäuse oder dergleichen, von Vorteil, welche eine hohe Genauigkeit aufweisen und einem allgemeinen Verzug aufgrund der Produktion des ein- oder mehrlagigen Aufzeichnungsträgers nicht unterliegen.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird des Weiteren durch eine Belichtungseinrichtung gelöst, welche zumindest eine linienförmige Bilderfassungseinrichtung aufweist, welche sich zumindest teilweise in X-Richtung erstreckt. Dadurch ist mittels einer Verfahrbewegung der Führungsachse entlang der Auflage und/oder des Aufzeichnungsträgers relativ zur Führungsachse eine vollständige Erfassung der Lage des Aufzeichnungsträgers zur Auflage und somit zur Führungsachse mit den daran angeordneten Belichtungsköpfen mit nur einer Verfahrbewegung ermöglicht. Unter der Erfassung der Lage und/oder Orientierung des Aufzeichnungsträgers einerseits und/oder der Lage und/oder Orientierung der zumindest einen Darstellung auf dem Aufzeichnungsträger andererseits wird sowohl die Positionierung in X-/Y-Richtung als auch die Ausrichtung bzw. die Verdrehung bzw. der Winkelversatz verstanden. Dadurch kann aufgrund einer Korrektur der Soll-Werte durch die erfassten Ist-Werte eine exakte Belichtung der Darstellungen durch den zumindest einen Belichtungskopf basierend auf gespeicherten Soll-Werten zur Belichtung der Darstellungen auf dem Aufzeichnungsträger ermöglicht sein.
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Bevorzugt erstreckt sich die einzige linienförmige Bilderfassungseinrichtung zumindest in X-Richtung entlang der gesamten Auflage oder eines Belichtungsfeldes der zumindest zwei Belichtungsköpfe der Belichtungseinrichtung. Dadurch wird der Vorteil erzielt, dass mittels einer einzigen Verfahrbewegung die gesamte Auflage abgescannt und darauf aufliegende Aufzeichnungsträger erfasst werden können. Beispielsweise können auf der Auflage mehrere Aufzeichnungsträger mit unterschiedlichen Formaten aufgelegt sein. Eine Erfassung des gesamten jeweiligen Aufzeichnungsträgers ist möglich.
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Vorteilhafterweise ist diese linienförmige Bilderfassungseinrichtung an der Führungsachse des zumindest einen Belichtungskopfes vorgesehen. Dadurch kann eine kompakte Bauweise geschaffen werden.
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Alternativ kann die linienförmige Bilderfassungseinrichtung an einer Linearachse vorgesehen sein, welche unabhängig und getrennt von der Führungsachse in Y-Richtung verfahrbar ist. Dies ermöglicht die Durchführung eines eigenständigen Scans. Bei einer hinreichenden Erfassung von erforderlichen Werten des Aufzeichnungsträgers durch die linienförmige Bilderfassungseinrichtung kann bereits eine Belichtung mittels der Belichtungsköpfe gestartet werden.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Belichtungseinrichtung kann vorgesehen sein, dass die linienförmige Bilderfassungseinrichtung an einer Gehäuseöffnung der Belichtungseinrichtung feststeht oder verfahrbar vorgesehen ist, durch welche die Belichtungseinrichtung zugänglich ist und die Auflage zumindest teilweise aus der Gehäuseöffnung des Gehäuses herausfahrbar ist. Dadurch kann beispielsweise ein Bestücken der Auflage außerhalb des Gehäuses erfolgen. Beim Einfahren der Auflage in eine Belichtungsposition im Gehäuse der Belichtungseinrichtung wird durch die der Gehäuseöffnung zugeordneten Bilderfassungseinrichtung eine Erfassung des Gesamtbildes des Aufzeichnungsträgers und/oder der zumindest einen Darstellung durchgeführt. Nach dem Positionieren der Auflage in der Belichtungsposition für den nachfolgenden Belichtungsprozess liegen bereits die errechneten Korrekturwerte ausgehend von den abgespeicherten Soll-Positionen vor. Der Belichtungsprozess kann unmittelbar beginnen und angesteuert werden.
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Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen derselben werden im Folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Beispiele näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmenden Merkmale können einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination erfindungsgemäß angewandt werden. Es zeigen:
- 1 eine schematisch vereinfachte und teilweise Darstellung einer Belichtungseinrichtung,
- 2 eine schematische Ansicht auf eine alternative Ausführungsform der Belichtungseinrichtung zu 1,
- 3 eine perspektivische Teilansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform der Belichtungseinrichtung gemäß 2, und
- 4 eine perspektivische Ansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform der Belichtungseinrichtung zu 1.
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In 1 ist schematisch vereinfacht und nur teilweise eine Belichtungseinrichtung 11 dargestellt. Diese Belichtungseinrichtung 11 umfasst eine Auflage 12 für einen oder mehrere Aufzeichnungsträger 14. Bei solchen Aufzeichnungsträgern 14 handelt es sich insbesondere um fotografische Vorlagen für gedruckte Leiterplatten sowie andere Gegenstände, welche fototechnische Strukturen als Teil des Produktionsverfahrens einsetzen. Insbesondere können als Aufzeichnungsträger resistbeschichtete Paneele, UV-Filme, Lötstopplacke, rotempfindliche, orthochromatische Filme oder Masken vorgesehen sein. Solche Belichtungseinrichtungen arbeiten als sogenannte Direktbelichtungssysteme. Die Auflage 12 der Belichtungseinrichtung 11 ist an einem nicht näher dargestellten Maschinengrundgestell vorgesehen. Die Auflage 12 kann beispielsweise als ein Vakuumtisch ausgebildet sein, sodass nach dem Auflegen und Ausrichten des Aufzeichnungsträgers 14 ein Vakuum angelegt wird, um den Aufzeichnungsträger 14 zur Auflage für die Belichtung zu fixieren. Der Auflage 12 zugeordnet, insbesondere oberhalb der Auflage 12, sind zumindest zwei Belichtungsköpfe 16, 17 vorgesehen, die entlang einer Führungsachse 18 in X-Richtung verfahrbar vorgesehen sind. Die Führungsachse 18 ist mit einer Schlittenanordnung 19 in Y-Richtung entlang der Auflage 12 verfahrbar. Die Ansteuerung der Schlittenanordnung 19 sowie der Belichtungsköpfe 16, 17 erfolgt mittels einer nicht näher dargestellten Steuerungseinrichtung. Die Steuerungseinrichtung der Belichtungseinrichtung 11 ist computerprogrammgesteuert. Die Verschiebung der Schlittenanordnung 19 in Y-Richtung und der Belichtungsköpfe 16, 17 in X-Richtung erfolgt computerprogrammgesteuert mittels an sich bekannter translatorisch wirkendender Antriebe.
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Zur Belichtung des Aufzeichnungsträgers 14 beziehungsweise von der zumindest einen darauf vorgesehenen Darstellung 21 können verschiedene Belichtungsstrategien eingesetzt werden. Beispielsweise wird der Aufzeichnungsträger 14 in Spalten S1, S2 ... S8 aufgeteilt. Die Belichtung erfolgt bevorzugt spaltenweise, wobei zwei ausgewählte und zueinander beabstandete Spalten immer gleichzeitig von den ihnen zugeordneten Belichtungsköpfen 16, 17 überfahren und dabei belichtet werden. Die Spaltenbreite entspricht bevorzugt der Breite eines Lichtstrahlen-Sende-Feldes LA bzw. LB des jeweiligen Belichtungskopfes. Die Belichtung eines solchen gesamten Aufzeichnungsträgers 14 ist in der DE 20 2016 01 967 U1 näher beschrieben, auf welche vollumfänglich Bezug genommen wird.
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Vor dem Beginn der Belichtung wird die Lage und/oder Orientierung des zumindest einen Aufzeichnungsträgers 14 auf der Auflage 12 erfasst. Zur Ermittlung einer Lage und/oder Ausrichtung des Aufzeichnungsträgers 14 einerseits und/oder der Lage und/oder Ausrichtung von zumindest einer Darstellung 21 auf dem Aufzeichnungsträger 14 andererseits werden wenigstens zwei, vorzugsweise drei oder mehrere Messpunkte des Aufzeichnungsträgers 14 und/oder der zumindest einen Darstellung 21 erfasst. Diese Erfassung erfolgt mit zumindest einer linienförmigen Bilderfassungseinrichtung 25. Diese zumindest eine linienförmige Bilderfassungseinrichtung 25 erstreckt sich in X-Richtung. Durch eine Verfahrbewegung der Schlittenanordnung 19 in Y-Richtung kann die zumindest eine linienförmige Bilderfassungseinrichtung 25 vollständig entlang der Auflage 12 verfahren und die gesamte flächige Erstreckung des oder der Aufzeichnungsträger 14 erfasst werden.
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Im Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist eine einzige linienförmige Bilderfassungseinrichtung 25 vorgesehen. Diese kann beispielsweise in Form einer Scanleiste ausgebildet sein, welche von dem Aufzeichnungsträger 14 zeilenweise ein Bild während der Verfahrbewegung in Y-Richtung erfasst. Die erfassten Daten werden über eine Frame-Grabber-Karte zu einem kompletten Bild zusammengefasst. Dadurch lassen sich die Lage und/oder Orientierung des zumindest einen Aufzeichnungsträgers 14 und/oder die Lage der zumindest einen Darstellung 21 erfassen. Bevorzugt weist der Aufzeichnungsträger 14 zumindest zwei, vorzugsweise drei, Messpunkte auf, um die X/Y-Position des Aufzeichnungsträgers 14 auf der Auflage 12 und die Ausrichtung des Aufzeichnungsträgers 14 auf der Auflage 12 zu erfassen. Analoges gilt für die Darstellungen 21.
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Die linienförmige Bilderfassungseinrichtung 25 kann eine LED-Beleuchtung umfassen, um eine schattenfreie Ausleuchtung des Aufzeichnungsträgers 14 zur Bilderfassung zu ermöglichen. Die Bilderfassungseinrichtung kann Chips, insbesondere CMOS-Chips, für die Hochgeschwindigkeits-Bildaufnahme aufweisen. Alternativ kann eine IR-Strahlung vorgesehen sein. Auch kann eine Kombination vorgesehen sein.
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Im Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist die linienförmige Bilderfassungseinrichtung 25 an der Schlittenanordnung 19 vorgesehen. Alternativ kann der Schlittenanordnung 19 eine separat ansteuerbare Schlittenanordnung 19' zugeordnet sein, welche ausschließlich die linienförmige Bilderfassungseinrichtung 25 aufnimmt. Dadurch kann eine Scanbewegung der linienförmigen Bilderfassungseinrichtung 25 unabhängig von den Belichtungsköpfen 16, 17 angesteuert werden.
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In 2 ist eine schematische Ansicht auf eine alternative Ausführungsform der Belichtungseinrichtung 11 zu 1 dargestellt. Bei dieser alternativen Ausführungsform ist die linienförmige Bilderfassungseinrichtung 25 direkt an der Führungsachse 18 befestigt. Diese linienförmige Bilderfassungseinrichtung 25 kann seitlich, also den Belichtungsköpfen gegenüberliegend, an der Führungsachse 18 vorgesehen sein, wie dies in 2 dargestellt ist.
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Alternativ kann die linienförmige Bilderfassungseinrichtung 25 auch unterhalb der Führungsachse 18, also zwischen der Führungsachse 18 und der Auflage 12, positioniert sein. Diese Ausführungsform ist beispielsweise in 3 dargestellt. Bei der Ausführungsform gemäß den 2 und 3 werden die Belichtungsköpfe 16, 17 und die linienförmige Bilderfassungseinrichtung 25 gemeinsam mittels der Führungsachse 18 verfahren.
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In 4 ist perspektivisch eine weitere alternative Ausführungsform der Belichtungseinrichtung 11 dargestellt. Diese Belichtungseinrichtung 11 umfasst ein Gehäuse 13 mit einem Maschinengrundgestell, auf welchem die Auflage 12 verfahrbar aufgenommen ist. Bedienerseitig ist in dem Gehäuse 13 eine Gehäuseöffnung 15 vorgesehen, durch welche die Auflage 12 zur Bestückung mit zumindest einem Aufzeichnungsträger 14 zumindest teilweise herausgefahren werden kann. Ebenso kann zur Entnahme des zumindest einen Aufzeichnungsträger 14 von dieser Auflage 12 die Auflage 12 aus dem Gehäuse 13 herausgefahren werden. An einer oberen Stirnseite der Gehäuseöffnung 15 des Gehäuses 13 kann die linienförmige Bilderfassungseinrichtung 25 befestigt sein. Dies ermöglicht, dass während dem Einfahren der Auflage 12 in das Gehäuse 13 bereits die Lage und/oder Orientierung des Aufzeichnungsträgers 14 erfasst werden kann. Des Weiteren kann die Lage und/oder Ausrichtung der zumindest einen Darstellung 21 erfasst werden. Bevorzugt wird ein Gesamtbild des zumindest einen auf der Auflage 12 aufliegenden Aufzeichnungsträger 14 erfasst.
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Nach dem Einfahren der Auflage 12 in das Gehäuse 13 in einer Bearbeitungs- oder Belichtungsposition zu dem zumindest einen Belichtungskopf 16 kann der Belichtungsprozess gestartet werden.
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Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Bilderfassungseinrichtung 25 in Y-Richtung zumindest teilweise verfahrbar ist, so dass diese ausgehend von der Gehäuseöffnung 15 zumindest teilweise in das Gehäuseinnere verfahrbar ist. Dadurch kann mittels einer Relativbewegung zwischen der Bilderfassungseinrichtung 25 und der Auflage 12 ebenfalls die Erfassung eines Gesamtbildes des zumindest einen Aufzeichnungsträgers 14 und/oder der zumindest einen Darstellung 21 auf der Auflage 12 ermöglicht sein.
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Die linienförmige Bilderfassungseinrichtung 25 ist bevorzugt in der Länge derart ausgewählt, dass diese sich über die gesamte Breite der Auflage 12, also in X-Richtung, rechtwinklig zur Verfahrbewegung der Auflage 12 erstreckt. Dadurch kann ein Scanfeld 26 geschaffen werden, welches sich linienförmig oder in Form eines schmalen Streifens über die gesamte Auflage 12 erstreckt.
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Für die Belichtungseinrichtung 11 ist eine Steuerung 27 vorgesehen, welche eine Bedienoberfläche 28 sowie ggf. ein Display 29 umfasst.
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Dadurch können die einzelnen Programmschritte und Verfahrensabläufe eingegeben und/oder gestartet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202016001967 U1 [0002]
