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Graviervorrichtung
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Die Erfindung betrifft eine Graviervorrichtung der im Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 genannten Art.
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Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum automatischen
Abtasten und Reproduzieren von Vorlagen auf photoempfindlichen Oberflächen, beispielsweise
zur Herstellung von Druckformen.
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Es ist bekannt, zur Herstellung von Gravuren photographische Verfahren
einzusetzen, bei denen auf einem Projektionstisch angeordnete Vorlagen intensiv
beleuchtet und als photographisches Negativ abgebildet werden. Dieses Negativ wird
dann zur Belichtung einer photoempfindlichen Druckplatte verwendet, die entweder
aus photoempfindlichen Material besteht oder aus einem mit photoempfindlichen Material
beschichteten Träger hergestellt ist. Zahlreiche solcher photoempfindlicher Träger
oder Druckformen sind bekannt.
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Insbesondere für den Hochdruck werden solche Druckformen eingesetzt.
Andere photographisch hergestellte Druckformen
werden für den Tiefdruck
hergestellt. Die mit der Vorrichtung der Erfindung herstellbaren Druckplatten sollen
für sämtliche Druckverfahren universell herstellbar sein. In jüngerer Zeit werden
Zeitungen und andere kommerzielle Druckerzeugnisse einiger häufiger irn Photokompositverfahren
hergestellt, wobei insbesondere Druckformen unter Verwendung photoempfindlicher
Polymerer verwendet werden. Häufig wird dabei die Photopolymerschicht, die auf einem
zweckentsprechenden Substrat aufgebracht ist, direkt unter Erstellung des Negativs
belichtet. Nach der Belichtung werden die Polymerschicht und das Substrat in der
Weise behandelt, dass die nicht belichteten Bereiche selektiv entfernt werden. Dabei
wird auf direktem Weg die photogravierte Druckform erhalten.
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Bei einer Reihe von Systemen wird das Negativ durch Kontaktabdruck
auf die Druckform übertragen, während in anderen Verfahren die Übertragung über
eine Kamera und ein Linsensystem erfolgt. Bei allen Fortschritten, die auf diesem
Gebiet bislang erzielt lfurden, ist jedoch stets die Herstellung eines Negativs
als Zv1ischenträger erforderlich.
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Das Negativ wird nach photographischen Verfahren erhalten.
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Dabei wird zwar eine hohe Vorlagentreue erzielt, jedoch werden stets
ein Negativmaterial und Entwicklungschemikalien sowie meistens aufwendige optische
Vorrichtungen und eine relativ lange Verarbeitungszeit benötigt.
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Daneben sind auch verschiedene Verfahren zur Herstellung von Druckformen
bekannt geworden, die Laserstrahlen oder Elektronenstrahlen zum Ätzen der Druckform
verwenden.
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Diese Verfahren haben sich jedoch bislany in der Praxis nicht durchsetzen
können, da die zum Abtasten und Ätzen verwendeten optischen Systeme inhärent zum
Teil erhebliche Nichtlinearitäten aufweisen. Dies führte im Ergebnis zu einer geringen
Auflösung und zu einer geringen Effektivität
solcher Verfahren.
Auch sind die nach diesen Verfahren arbeitenden bekannten Systeme überdurchschnittlich
schwingungsempfindlich, was zu einer Verminderung der erzielbaren Bildqualität führt.
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Ein Ziel der Erfindung ist daher angesichts dieses Standes der Technik
ein Abtast- und Schreibsystem unter Verwendung von Laserstrahlen zur Herstellung
von Gravuren auf photoempfindlichen Oberflächen, das die zuvor beschriebenen Nachteile
des Standes der Technik nicht aufweist und die Herstellung von Druckformen ohne
die Verwendung photographischer Zwischenstufen ermöglicht.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines solchen Systems,
das jede beliebige auf einem Projektionstisch anordenbare Information abzutasten
vermag, gleichgültig, ob diese Information ein Druckerzeugnis oder eine bildhafte
Darstellung ist Das System soll die abgetastete Information direkt und identisch
oder nach Umsetzung entsprechend auf eine photoempfindliche Oberfläche übertragen.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Systems der
genannten Art, das mit hoher Genauigkeit schnell und erschütterungsunempfindlich
arbeitet und eine exakte lineare Gravur der auf dem Vorlagetisch oder Objektträger
angeordneten Vorlage herzustellen vermag.
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Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, eine Graviervorrichtung
zu schaffen, die mit hohem Auflösungsvermögen rasch und ohne Rauschen vorlagengetreue
Abbildungen einer beliebigen Vorlage auf einer Druckform herzustellen vermag, wobei
zum Abtasten und übertragen in bzw. auf die Druckform ein Laserstrahl verwendet
wird.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Graviervorrichtung
der
eingangs genannten Art vorgeschlagen, die die im Patentanspruch 1 genannten Merkmale
aufweist.
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Die Erfindung schafft also eine Vorrichtung,bei der der Projektions-
oder Objekttisch ein fester Bestandteil des Laserabtastsystems ist. Dieses Abtastsystem
besteht aus einem Eingangslaserstrahl, der auf einen der gewünschten Auflösung entsprechend
kleinen Punkt auf dem Objektträgertisch fokussiert ist. Mit einer entsprecherden
Tastvorrichtung wird dieser Tastpunkt in einem varbestimsten Muster über den Objektträgertisci
geführt. Diese Abtastung kann beispielsweise in der gebräuchlichen Masterform erfolgen.
Das vom Objektträger gisch bzw. voIn Objekt reflektierte Licht wi.rd in einem Sensorsystem
an der Auftreffstelle des Laserlesestrahis aufgefangen, während dieser abtastend
über die Objektträgeroberfläche wandert. Di.e am Ausgang dieses Sensorsystems, das
das reflektierte Licht umsetzt, auftretenden Ausgangssignale dienen der Steuerung
eines Modulators für einen zweiten Laserstrahl. Der Modulator moduliert die Btlplitude
oder die Leistung des aus ihm austretenden zweiten Laserstrahls. Dieser zweite Laserstrahl
sei im Gegensatz zum ersten, als Tastlaserstrahl bezeichneten Strahl als Schreiblaserstrahl
bezeichnet.
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Sowohl der Schreiblaserstrahl als auch der Tastlaserstrahl werden
über dieselbe Ablenkoptik geführt. Sie sind jedoch durch Auftreffpunkte in verschiedenen
Raumebenen in der Weise voneinander getrennt, dass die Oberfläche des Objektträgers
und die Oberfläche der zu belichtenden photoempfindlichen Schicht entweder rechtsläufig
oder linksläufig zueinander in Beziehung stehen.
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Die Ebenen oder Oberflächen des Objektträgers und der photoempfindlichen
Schicht stehen also einander entweder zumindest achsparallel oder planparallel gegenüber
oder stehen einander in bestimmter Richtungsrelation einander
gegenüber,
wobei durch diese Stellung festgelegt ist, ob die erhaltene Belichtung korrektgelesen
oder falschgelesen ist. In beiden Fällen wird der Schreibstrahl über die gleiche
Abtastoptik wie der Lesestrahl und sein Rückkehrstrahl geführt. Im Anschluss an
die Tastoptik wird eine spezielle Folgeoptik zur Trennung der Strahlen eingesetzt,
so dass der Lesestrahl auf den Objektträger gerichtet und der Schreibstrahl auf
die photoempfindliche Oberfläche geführt werden. Auf dese Weise sind die beiden
Strahlen sozusagen miteinander verriegelt, so dass jede Unregelmässigkeit in der
Bewegung der Tastoptik gleicherweise den Lesestrahl und den Schreibstrahl beeinflusst.
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Die Erfindung ist im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in
Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 in isometrischer
Darstellung, teilweise weggebrochen, ein Ausführungsbeispiel der Erfindung; Fig.
2 das Schema des optischen Systems des in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiels
der ERfindung; Fig. 3 in isometrischer Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel
der Erfindung und Fig. 4 das optische System des in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiels.
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Die wichtigsten Elemente der Vorrichtung der Erfindung sind in den
Figuren 1 und 2 dargestellt. Sie sind als Gruppe von Untersystemen in einem gemeinsamen
Gehäuse 20 angeordnet. Diese Untersysteme sind im wesentlichen der Objektträger
oder Projektionstisch 22 und die photoempfindliche
Platte 24,
das optische Lesesystem 26, das Schreibstrahlsystem 28 und das optische Tastsystem
30, die einen gemeinsamen optischen Strahlenqanq zur Aufnahme und Abtastunq sowohl
zum Empfanq als auch zum Abtasten des Einqanqs- und bzw. oder Ausganqsstrahls 31
eines optischen Lesesystems als auch eines Laserschreibstrahls 32 bilden, die über
den Objektträger 22 bzw. die photoempfindliche Platte 24, die spätere Druckform,
geführt werden. Jedes dieser Untersysteme ist im folgenden zunächst im einzelnen
und dann in seiner Funktion in der Gesamtvorrichtung erläutert.
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Die photoempfindliche Platte ist an einem Ende des Rahmens gehaltert.
Prinzipiell kann dazu jede geeignete Halterung eingesetzt werden, beispielsweise
eine flache Trägerplatte 33 mit einer aufwärts weisenden stützenden Oberfläche 34,
die unter der photoempfindlichen Schicht-oder Platte liegt.
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Die photoempfindliche Platte besteht vorzugswei.se aus einem Aluminiumträger,
der mit einer Schicht eines photoempfIndlichen Polymers 36 einseitig beschichtet
ist.
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Das Polymer wird durch Anwendung einer Strahlung geeigneter Intensität
und im benötigten Spektralbereich auspolymerisiert.
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Die eigentliche Objektträgeroberfläche 40 ist auf einer halterung
22 in einer Ebene oberhalb und parallel zur photoempfindlichen Platte gehaltert.
Die Halterung kann prinzipiell beliebiger Art sein und ist vorzugsweise als Platte
mit Nuten 42 ausgebildet, die über zahlreiche in den Figuren nicht dargestellte
Verbindungskanäle an einer Vakuumpumpe 44 liegen.
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Eine beispielsweise auf diese Trägeroberfläche gelegte Satzmontage
wird fest und gleichmässig mit abwärts gerichteter Oberfläche über der pinotoempfindlichen
Platte gehaltert. Der Objektträgerhalter ist seinerseits auf einer geeigneten Aufhängung
40 gehaltert, so dass er zur Bedienung mit der Vorrichtung insgesamt geöffnet und
geschlossen
werdenkann.
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Das optische Lese-Untersystem 26 besteht aus einem Helium-Neon-Laser
50, dessen Ausgangsstrahl durch einen Strahlverlängerer 52, einen Umlenkspieyel
54 und einen rückwärtigen Strahlteiler 56 auf einen Strahlvereiniger 58 gelangt,
der als Eingangsstufe zum optischen Tastuntersystem 30 dient. Das Tastuntersystem
30 enthält einen Galvanometerspiegel 62 oder eine entsprechende Vorrichtung, die
einen auf sie treffenden Strahl seitlich über die Breite des Objektträgers und der
photoempfindlichen Schicht führen kann. Der Ausgang des Galvanometerspiegels 62
gelangt auf eine Tastobjektivlinse 64 und wird durch diese zumindest näherungsweise
auf die Ebene der Objektträgeroberfläche oder der photoempfindlichen Platte in der
unten näher beschriebenen Weise fokussiert.
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Das Laser-Scbreibuntersystem 28 besteht aus denÆLasern 66 und 68,
die leistungsstarke UV-Strahlen 70, 72 erzeugen.
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Die Ausgangsstrahlen jedes dieser Laser werden in der Weise miteinander
kombiniert, dass sie relativ zueinander kreuzweise polarisiert sind. Diese Kombination
wird so bewirkt, dass die Strahlen jeder der beiden Polarisationsrichtungen durch
einen polarisationsempfindlichen Strahlenvereiniger 74 geleitet werden, der von
einer Seite her für Strahlung einer Polarisationsrichtung durchlässig und für die
Strahlung der anderen Polarisationsrichtung, den Strahl 72, reflektierend wirkt.
Diese Reflektion erfolgt durch eine diagonal angeordnete innere Oberfläche 75, die
einen mehrschichtigen dielektrischen Überzug trägt. Auf diese Weise wird praktisch
das gesamte Licht der UV-Laser mit hohem Wirkungsgrad kombiniert. Dazu wird der
Ausgangsstrahl eines der Laser dadurch gedreht, dass er entweder physikalisch um
90" verdreht gegenüber dem anderen Laser gehaltert ist, oder dass ein Vxrtelwellenlängenpolarisator,
der in den Figuren nicht dargestellt
ist, eingebaut wird, der die
Phase des Lichtes eines der Laser um 900 verzögert, die Polarisation also effektiv
um diesen. Betrag verdreht. Die kombinierte Energie der beiden UV-Laser gelangt
dann vom Polarisationsstahlvereinige 74 auf einen optischen Modulator 76. Dieser
Modulator kann elektrooptischer oder akustooptischer Bauart sein. Als Beispiele
für akustooptische Modulatoren sei der Zenith M70 und der Datalite DLM 1-UV und
als Beispiel eines elektrooptischen Modulators der Coherent Associates genannt.
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Bei akustischem Modulator sind die Überzüge für eine Durchlässigkeit
im UV-Bereich optimiert, so dass sie selekti.v nach Massgabe des aufgeprägten elektriscllen
Steuersignals für Licht dieser Frequenz durchlässig sind. Eine Funktion eines akustooptischen
Modulators ist das Durchlassen eines Lichtstrahls durch eine Schallwel]e, die in
einem optisch durchsichtigen Werkstoff erzeugt wird. Die Schallwelle beugt einen
Teil oder die gesamte Energie eines W-Strahles ab, und zwar unter einem Winkel,
daß der abgebeugte Strahl nicht in den Rest des optischen Systems gelangt. Beide
Modulatoren sind also in der Lage, den Schreibstrahl voll.ständig auszuschalten
oder auszublenden bzw. einzuschalten oder einzublenden, je nach Erfordernis des
Restsystems, und zwar unter Steuerung aufgeprägter elektrischer Signale. Unabgebeugt
oder ungesperrt läuft der Schreibstrahl 32 durch den Rest des optischen Systems
und schliesslich durch einen Strahlaufweiter, der den Strahl auf eine Breite von
35 mm erweitert und kollimiert.
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Danach wird der Strahl zum optischen Tastsystem 30 über die Umlenkspiegel
78 und 79 zurückgeleitet.
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Das optische Tastsystem-30 enthält einen Strahlenvereiniger 58 und
eine erste dichroische Spiegeloberfläche, die für den auf ihre rückwärtige Oberfläche
auftreffenden
Helium-Neon-Laserstrahl durchlässig ist, deren dichroischer
Überzug hochgradig reflektierend für die auf seine erste oder vordere Oberfläche
auftreffende UV-Strahlung ist.
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Auf diese Weise wird jeder der Strahlen in enger Koinzidenz vom Vereiniger
58 zum Galvanometerspiegel 62 und der Tastobjektivlinse 54 zurückgeführt. Dazu ist
der Umlenkspiegel 54 des optischen Lesesystems leicht aufwärts geneigt, so dass
der Helium-Neon-Strahl um einen kleinen Winkel (in der Grössenordnung von etwa 10)
zur horizontalen Zentralebene des Liniensystems aufwärtsgeführt wird. Die dichroische
Spiegelfläche des Vereinigers 58 ist leicht abwärts geneigt, so dass die UV-Stralzlung
in einem entsprechend kleinen Winkel von grössenordnungsmässig etwa 10 gegen die
horizontale Zentralebene des optischen Systems abwärts gerichtet wird. Auf diese
Weise divergieren die Strahlen 31 und 32 vertikal, wenn sie von der Tastobjektivlinse
auf die Objektträgerebene und die photoempfindliche Platte zu geführt werden1 obwohl
sie nach wie vor in ein und derselben vertikalen Ebene liegen. Die beiden Strahlen
weichen um etwa 25 bis 50 mm voneinander ab und werden von den beiden Flankenflächen
eines Dreieckspiegelprismas 80 aufgefangen. Die obere Oberfläche 82 dieses Prismas
steht unter einem Winkel von etwa 450 zum auftreffenden Strahl und lenkt so den
Lesestrahl 31 aufwärts auf den Objektträger. An der unteren Oberfläche. 84 des Spiegelprismas,
die ebenfalls unter etwa 450 zum auftreffenden Strahl steht, wird der Schreibstrahl
32 abwärts auf die photoempfindliche Platte gelenkt. Dieser V-förmige Spiegel ist
so beschichtet, dass er hochgradid reflektierende Oberflächen aufweist. So trägt
die Oberfläche 82 vorzugsweise einen Aluminlumüberzug und die untere Oberfläche
84 einen mehrschichtigen dielektrischen Überzug zur optimalen UV-Reflexion.
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Jede Erschütterung in diesem optischen System einschliesslich jeder
Erschütterung im Galvanometerspiegelsystem oder in
der Stellung
der einzelnen Komponenten dieses optischen Systems untereinander führt zu einer
kombinierten Auslenkung der Strahlen aufwärts oder abwärts, was dazu führt, dass
die beiden miteinander kombinierten Strahlen ausser Phase geraten, wobei eine aufwärts
gerichtete Bewegung eine Aus lenkung des Schreibstrahls 32 nach rechts und eine
Auslenkung des I,esestrahls 31 nach links bewirkt. Um beide Strahlen synchron zu
halten und im Falle des Einwirkens von Schwingungen oder Erschütterungen auf das
System in gleiche Richtung zu beeinflussen, ist eine kltischwingungsoptik eingebaut,
die aus einer ersten reflektierenden ebenen Oberfläche, vorzugsweise aus einem Aluminiumspiegel,
besteht, der in geeigneter Weise in den Strahl des Lesestrahls eingebaut ist, so
dass er auf seinem Weg zum V-förmigen Spiegel reflektiert wird. Auf diese Weise
verursacht eine Aufwärtsbewegung der Strahlen eine gleiche Translation beider Strahlen
voneinander fort oder aufeinander zu um den gleichen Betrag, wenn sie auf'die Oberflächen
des V-föom.igen Spiegels treffen. Jede in jedem der Strahlen auftretende Schwingung
ist also mit der entsprechenden Schwingung im anderen Strahl in Phase und verursacht
auf jeder der beiden Spiegeloberflächen gleiche Translationen.
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Das optische Lesesystem 26 enthält ausserdem Mittel zur rücklenkenden
Betrachtung eines kleinen Flecks auf dem Objektträger, die aus einer Leselinse 88
bestehen, die so angeordnet ist, dass sie Licht von einem Strahlteiler 56 empfängt
und den aufgefangenen Strahl auf einen Punkt auf einem Photovervielfacher 90 fokussiert.
Das Ausgangssignal des Photovervielfachers wird abgegriffen und zur Erzeugung eines
elektrischen Signals zur Steuerung des Modulators 76 verwendet. In vielen Anwendungsfällen
wird vorzugsweise ein Raumfilter 91 vor den Eingang der Photovervielfacher röhre
gesetzt, um einen sehr kleinen Punkt auf der Objektträgeroberfläche
zu
definieren, der zu jedem beliebigen Augenblick betrachtet werden kann.
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Weiterhin ist ein Antrieb zum Führen des optischen Tastuntersystems
vorgesehen, der Haiterungsplatten 92,94 enthält, die auf einem Unterschlitten 96
gehaltert sind, der seinerseits auf geeigneten Lagern 98,99, beispielsweise Kugellagern,
gehaltert ist. Diese Lager sind auf Stangen 102,104 geführt, die durch spitzenloses
Rundschleifen hergestallt sind. Der Schlitten 96 trägt das gesamte optische Lesesystem
26 und das gesamte optische Tastsystem und führt diese Untersysteme in translatorischer
Bewegung auf den Objektträger und die photoempfindliche Platte zu und von dieser
fort. In einer an der Unterseite des Schlittens etwa unterhalb der Objektivlinse
angebrachten Nut 108 greift eine Antriebsschraubenweile 106 ein. Die Schraubenwelle
106 wird von einem Schrittschaltwerk 110 beaufschlagt, so dass nach jeder Tastzeile
des Spiegels 62 über das Feld das Schrittschaltwerk um ein Inkrement fortgeschaltet
wird. Ein zweiter Motor 112, der im Ruhezustand ausgekuppelt ist, dient dem schnellen
Rücklauf des Schlittens nach Abschluss jeder Tastsequenz. Der Motor 112 wird über
eine Einwegkupplung 114 angekoppelt.
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Im folgenden ist die Funktion dieser Vorrichtung und sind einige weitere
Einzelheiten des Systems näher erläutert.
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Nach dem Aufklappen des Objektträgers 22 wird die Vorlage oder der
durch Zusammenkleben hergestellte Satz aufgelegt und durch den Unterdruck festgehalten.
Nach Schliessen des Systems liegt die Vorlage direkt über der Druckplatte 36 und
dieser gegenüber. Zunächst wird zu Beginn der Tastphase der verschiebbare Schlitten
bis zu einem Punkt vorgeschoben, an dem der V-förmige Spiegel 80 direkt zwischen
dem Beginn der Vorlage auf dem Objektträger und dem Beginn
der
Druckplatte steht. Zu diesem Zeitpunkt kann der Benutzer die rote Helium-Neon-Laserstrahllinie
optisch verfolgen, die abtastend über die Vorlage geführt wird. Der Schlitten 96
wird durch den Motor 110 und die Schraube 106 vorwärts geführt, und zwar mit einem
Schrittabstand, der je Tastung gleich dem Radius des Auflösungskreises ist. Der
Auflösungskreis hat für das hier beschriebene Ausführungsbeispiel der Vorrichtung
der Erfindung einen Durchmesser von etwa 25 bis 76 Znz. Der Auflösungskreis ist
als der kleinste praktisch mit dem optischen System der Erfindung auflösbare Punkt
definiert. Der Galvanometerspiegel 62 tastet während dieser Operation in beiden
Richtungen ab.
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Am Ende jedes Tastvorganges wird der Schlitten 96 vorgeschoben, der
das Lesesystem und das Schreibsystem und das Tastsystem trägt. Während der Lesestrahl
die Vorlage abtastet, ist der Durchmesser des kleinen Lesepunktes, der vom Lesestrahl
erzeugt wird, etwa gleich 50 zum.
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Dieser Lesepunkt wandert heim Abtasten der Vorlage abwechselnd über
helle und dunkle Flächen. Die dunklen Flächen können eine Schreibmaschinenschrift,
eine Strichzeichnung, eine Photographie, vorzugsweise eine gerasterte Photographie,
oder andere geeigneten Vorlagen sein, die sich durch Kleben zu einer Vorlage zusammenstellen
lassen. Die Intensität des von der Vorlage reflektierten Lichtes ist spürbar von
der Reflexionsdichte der Vorlage abhängig, wobei die dunklen Flächen nur schwach,die
hellen Flächen dagegen stark reflektieren. Dabei ist der Winkel, unter dem der Lesestrahl
auf die Oberfläche der Vorlage trifft, so ausgerichtet, dass Spiegelreflexionen
ausgeschaltet sind.
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Auf diese Weise kann das reflektierte Licht retrodirektiv und spiegelfrei
vom selben optischen System wieder aufgenommen werden, das den Lesestrahl führt.
Die.spiegelfreie Reflexion wird von der Objektivlinse aufgenommen, vom Tastspiegel
62 reflektiert, läuft durch den Strahlenvereiniger 58, wird am Strahlenteiler 56
ausgeblendet und auf den Photovervielfacher geleitet. Die vor der Röhre
liegende
Linse 88 dient der Dekollimierung der Energie und bringt das Licht in einen Brennpunkt
im Eingangsschlitz zum Photovervielfacher. Gewünschtenfalls kann ein Raumfilter
91 am Einlaßschlitz des Photovervielfachers eingebaut sein, um eine grössere Auflösung
unter Ausschaltung der Streureflexion und optischer Rauscheffekte zu erzielen.
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Die Photovervielfackerröhre nimmt die Änderungen der Energie im reflektierten
Licht auf, während der Taste punkt über die hellen und dunklen Bereiche der Vorlage
läuft, eo dass im Photovervielfacher starke und schwache Signale empfanyen werden.
Diese Signale werden verstärkt und in einem Diskrimlnator 92 gefiltert. Die durchgelassenen
Signale öffnen eine normalerweise geschlossene Steuerschaltung 94 für EF-Signale
des Oszillators 93, die dadurch über die Steuerschaltung 54 auf den Modulator 76
gelangen. Liegen die Signale unterhalb der Diskriminator schwelle, so entsprechen
sie dunklen Abtastflächen und schalten dadurch den Modulator ein, so dass der Laserschreibstrahl
aus geblendet wird.
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Wie zuvor beschrieben, wird gleichzeitig mit der Tastführung des Lesepunktes
über die Vorlage der UV-Schreiblaserstrahl 32 über die zu belichtende Druckplatte
geführt. Normalerweise sind die beiden Strahlen in einer vertikalen Ebene koaxial
und von ihren reflektierenden Elementen, die zuvor beschrieben sind, im Bereich
von etwa 20 bis 5° getrennt, um ihre räumliche Trennung und ihre getrennte Reflexion
aufwärts bzw. abwärts am Spiegel 80 zu gewährleisten. Nach Ablenkung durch den Tastgalvanometerspiegel
werden beide Strahlen von der Objektivlinse fokussiert.
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Diese Linse ist eine flache Feldlinse, die einen Winkel von etwa 250
erfasst und im Bereich der Brechungsgrenzauflösung arbeitet. Die Objektivlinse fokussiert
jeden der Strahlen scharf in einem Brennpunkt zumindest angenähert in der Ebene
der Vorlage bzw. der photoempfindlichen Platte.
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Wenn so also der Lesestrahl einen dunklen Bereich der Vorlage kreuzt,
wird der UV-Strahl gleichzeitig ein Segment der photoempfindlichen Platte ablichten.
Diese belichtete Fläche wird dann eine Fläche, die die Druckerschwärze auf den Druckträger,
beispielsweise das Zeitungspapier, überträgt.
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In vielen Anwendungsbereichen, insbesondere beim Zeitungsdruck, wird
häufig eine geringfügige Verkleinerung der Abbildung auf der photoempfindlichen
Druckplatte gegenüber der Vorlage verlangt. Die erforderlichen Verkleinerungsgrade
liegen im Bereich zwischen Nul. und 10 % bezüglich der Breite und bis zu 3 % in
der Länge. Diese Verkleinerung kann in der Vorrichtung der Erfindung direkt erzielt
werden.
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Die Breitenvergrösserung wird durch die Umlenkentfernung zwischen
dem Tastobjektiv und der jeweiligen Ebene bestimmt. Wenn dieser Abstand zwischen
dem Tastobjektiv 64 und der Plattenoberfläche 34 verkürzt wird, tritt eine Breitenverkleierung
auf. Veränderungen in der Längenver grösserung werden erfindungsgemäss durch den
auf einem kugellager auf Schienen oder Stangen, die im Rahmen der Vorrichtung gehaltert
sind, laufenden Wagen oder Schlitten bewirkt, auf dem die herzustellende Druckform
gehaltert ist.
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Dieser Schlitten wird langsam durch eine Schraubenwelle und eine Kugellagernut
vorgeschoben, wobei dieser Antrieb dem zuvor beschriebenen Antrieb des Schlittens
96 entspricht.
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Die Antriebsgeschwindigkeit ist dabei prozentual zur Antriebsgeschwindigkeit
des Schlittens 96 übersetzt oder untersetzt, wobei der Obersetzungs- oder Untersetzungsgrad
der gewünschten Vergrösserung oder Verkleinerung entspricht.
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Die Vorlage kann ausserdem lesegerecht oder spiegelverkehrt auf die
Vorlage übertragen werden. Dies wird durch einen Speicher 95 bewirkt, der im Steuerkreis
für den Modulator 76
liegt, und zwar in der Signalleitung vom Photovervielfacher
zum Diskriminator. Dieser Speicher speichert die gesamte über eine Tastbreite erstellte
Information des Lesestrahls und liest diese Information rückwärts (links läufig)
für den nächsten Tastgang des Schreibstrahls 32 aus.
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Innerhalb des zuvor beschriebenen prinzipiellen Systems sind dem Fachmann
selbstverständlich viele Variationen geläufig, wobei einige solcher Abwandlungen
im folgenden erläutert sind. Insbesondere ist nachstehend ein weiteres Ausführungsbei.spJel
der Erfindung beschrieben, das wesentlich andere konstruktive Syste.lmerkmale aufweist,dennoch
aber nach dem erfindungswesentlichen Konzept auf gebaut ist.
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Dieses Beispiel dient insbesondere de Verdeutlichung des Umfangs des
allgemeinen Brfindunysgedankens.
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Im Rahmen des vorstehend beschrIebenen Beispiels ist die Horizontalablenkvorrichtung
als Galvanometerspiegel ausgebildet, der um eine senkrechte Achse hin und her schwingt.
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Ein solcher Spiegel ist vom Prinzip her ausserordentlich wirkungsvoll,
da er für beide Laufrichtungen sowohl zum Lesen als auch zum Schreiben verwendbar
ist, so dass seine Arbeitsfrequenz relativ niedrig gewählt werden kann.
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Der Galvanometerspiegel kann jedoch beispielsweise auch durch einen
facettierten polygonalen Drehspiegel ersetzt werden. Wenn keine ungewöhnlich hohen
Auflösungsanforderungen an die Vorrichtung gestellt sind, kann auch der elektrooptische
Ablenker im Schreibstrahlsystem in bereits früher vorgeschlagener Weise ersetzt
werden.
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Alternativ kann auch ein Schwingspiegelsystem verwendet werden, das
nach dem Stimmgabelsystem betrieben wird.
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Im Lesesystem ist insbesondere das Sensorsystem für das von der Vorlage
reflektierte Licht vielfältig veränderbar.
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In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist
ein
Sensorsystem mit direkter Strahlumkehr, also ein sogenanntes retrodirektives System
verwendet. Das von der Vorlage reflektierte Licht kann jedoch gleicherweise von
einem faseroptischen System erfasst werden, das sich über dem Prismaspiegel über
eine vollstandige ridstzeiie erstreckt. Eine solche faseroptische Anordnung kann
beispielsweise aus einer Reihe von Fasern bestehen, die der Tastlinie im Brennpunkt
des roten Laserstrahles gegenüberliegen. Diese Faserleitungen nehmen das gesamte
von jedem beliebigen Punkt der Tastlinie reflektierte Licht auf, sammeln so das
Licht einer gesamten Tastzeile in einem Faserbündel mit geringem Querschnitt und
leiten das so gesammelte und quasi mechanisch gebündelte Licht zum Detektor, wobei
dieses Leitungssystem dem zuvor beschriebenen gleichwertig ist.
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Die Vorlage kann auch durch generelle Beleuchtung abgetastet werden,
wozu das zuvor beschriebene System mit der Abänderung verwendet wird, dass statt
der Abtastung durch den Lesestrahl die Vorlage durch ein der Vorlage gegenüber inertes
Lampensystem flächig beleuchtet wird und als Blendenfilter der Photovervielfacherröhre
ein winziges Tastloch verwendet wird, das dann die Auflösung des Lesesystems bestimmt.
Dies entspricht gewissermassen der Erstellung eines passiven Lesestrahls, der vom
optischen System abgetastet wird. Die Praxis hat jedoch gezeigt, dass die Verwendung
eines Laserlesestrahls,wie im vorhergehenden Beispiel beschrieben, die gesamte Vorrichtung
relativ unanfällig gegen Streulicht und Umgebungslicht werden lässt. Bei zusätzlicher
Verwendung eines Raumfiltersystems kann praktisch das gesamte Streulicht aus dem
Lesesystem eliminiert werden. Der Vorteil der Verwendung eines faseroptischen Sensorsystems
liegt im günstigeren Signal-Rausch-Verhältnis. Dafür ist jedoch eine etwas grössere
Empfindlichkeit gegenüber dem Umgebungslicht nicht zu vermeiden. In passiven Systemen
mit einem die
Vorlage ganz flächig beleuchtenden Lampensystem ist
die optische Justierung der Vorrichtung nicht kritisch, dafür liegt jedoch das Signal-Rausch-Verhältnis
etwas ungünstiger.
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In dem zuvor beschriebenen System ist das auf die Druckplatte übertragene
Abbild der Vorlage eine Umkehrung der Vorlage. Ein solches System wird als Umkehrlesesystem
oder Falschlesesystem bezeichnet. Sollte ein sogenanntes Korrektlesesystem, das
die Vorlage direkt abbildet, erforderlich sein, so kann dieses System nach verschiedenen
Methoden realisiert werden. Eines dieser Verfahren besteht darin, dass man einen
kleinen Speicher in der Weise einfügt, dass durch Abtasten eine Zeile voraus gelesen
wird, diese Zeile im Speicher abgespeichert wird und anschliessend rückwärts ausgelesen
wird, wobei die erforderliche Umkehr erhalten wird. Wenn das Tastspiegelsystem in
der gezeigten Weise in beiden Ri.clitungen arbeitet, so braucht jede Zeile ledigich
während des folgenden Tastzyklus ausgelesen zu werden. Bei der Aus--legung der Geometrie
des vorstehend beschriebenen Systems liegen die Lese- und die Schreiboberfläche
einander gegenüber. Alternativ können diese beiden Flächen nebeneinander oder hintereinander
liegend angeordnet sein.
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Sie sind auch im Tandemprinzip tastfähig. Um die Vielfalt der möglichen
Änderungen am System der Erfindung zu zeigen, ist im folgenden ein weiteres Ausführungsbeispiel
der Erfindung erläutert.
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Das in den Figuren 3 und 4 gezeigte System der Erfindung ist in einem
Gehäuse 120 gehaltert. Gleiche Bauelemente, wie sie auch im vorhergehend beschriebenen
Beispiel verwendet werden, sind im hier beschriebenen Beispiel mit gleichen Bezugszeichen
wie in den Figuren 1 und 2 versehen. Zur Unterscheidung der Zuordnung der einzelnen
Teile zu den beiden Ausführungsbeispielen sind die Bezugszeichen
in
den Figuren 3 und 4 lediglich um den Addenden 100 erhöht.
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Das in den Figuren 3 und 4 gezeigte Aus führungsbei spiel weist also
die folgenden Untersysteme auf: Den Objektträgertisch 122 und die photoempfindlJ.che
Platte 124, das optische Lesesystem 126, das Laserschreibstrahlsystem 128 und das
Tastsystem 130, die einen gemeinsamen optischen Strahlengang für den Empfang und
das Tasten sowohl für den Ausgangsstrahl 131 des optischen Lesesystems als auch
für den Laserschreibstrahl l32 während ihrer Führung über den Objektträger 122 bzw.
die Platte 124 aufweisen.
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Das Lesesystem enthält einen Helium-Neon-Leselaser 150, der über einen
Umlenkspiegel 154 auf einen Strahlenvereiniger 158 gerichtet ist, der für das Laserlicht
durch lässig ist. Das Ausgangssignal eines Schreiblasers 166 läuft durch einen Intensitätsmodulator
176 und über einen Umlenkspiegel 177 auf eine erste dichroische Oberfläche des Strahlenvereinigers
158. Jeder dieser Strahlen ist koinzident.Es sind keine vertikalen Divergenzen erforderlich.
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Die Strahlen gelangen vom Strahlenvereiniger 158 über einen Satz von
Hohlspiegeln 177A, 177B, die als Strahlenerweiterer dienen, auf einen zusätzlichen
Umlenkspiegel 200.
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Nach Reflexion vom Spiegel200 gelangen die Strahlen koinzident und
kollimiert auf einen gewünschten Durchmesser auf eine Folge von ebenen Spiegeloberflächen
162a, 162b, die auf einer zylindrischen Trommel 162 angeordnet sind.
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Die von diesem polygonalen Drehspiegel reflektierten Strahlen laufen
dann durch die Objektivlinse. Die Objektivlinse 164 fokussiert die Strahlen auf
den jeweiligen Oberflächen in der zuvor beschriebenen Weise.
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Auf einem Unterrahmen 196 sind der Objektträger 122 und die Platte
124 gehaltert, und zwar zeilengenau zueinander, bezogen auf die Strahlen 131 und
132. Ein erster dichroischer Strahlenteiler 184 dient als UV-Tastspiegel, indem
er
die UV-Energie des Schreiblaserstrahles 132 abwärts auf die
Oberfläche der Platte 124 richtet, wöhrend er den Lesestrahl 131 auf einen zweiten
Tastspiegel 182 gelangen lässt, der ihn abwa'rts. umlenkt und auf die Vorlage auf
dem Objektträger richtet. Die optischen Abstände vom Tastpolygon jeweils zur Platte
bzw. zum Objektträger sind praktisch gleich gross ausgelegt, um eine Abbildung im
Maßstab 1 :1 ZU gewährleistcn. Die nicht spiegelreflektierten Ausganssignale von
der Vorlage werden von einer Faseroptik 188 aufgenomnen, die unter einem Winkel
auf die Vorlage gerichtet instr und zwar ausgerichtet auf die Tastzeile. Die Faseroptik
ist unmittelbar unterhalb des Tastspiolgels angeordnet. Die Faseroptik ist linear
ausgerichtet und nach Art eines Zeile-Punkt -Umsetzers aufgebaut, so dass also alle
möglichen reflektierenden Elemente der abgetasteten Vorlage gleichzeitig gesehen
werden. Das gesamte Zeilenfeld wird dann zu einem kleinflächigen Punkt zusammengefasst,
der als Eingangsgrösse auf den PhoLovervielfacher 190 gegeben wird, der dann seinerseits
die vom Modulator 176 durchgelassene Lichtintensität steuert Die Vorlage und der
Objektträger sind auf einem Unterrahmen 196 gehaltert, der seinerseits auf einem
Kugellag 198, das auf Stangen 202 gehaltert ist, getragen wird. Der Rahmen 196 wird
von einer motorgetriebenen Schraubenwelle 208 geführt, und zwar in der Weise, dass
in der vorstehend beschriebenen Weise eine Schritttastung erfolgt.
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Da sowohl der Lese- als auch der Schreibstrahl gleichsinnig verlaufen,
steht das auf der photoempfindlichen Platte erzeugte Abbild der Vorlage zu dieser
in einer Lese-Schreih-Beziehung, so dass die erhaltene Gravur direkt als Offsetdruckform
verwendbar ist. Da die Strahlen
weiterhin von der Tastoptik gleichsinnig
abgelenkt werden, braucht auch kei.ne Antischwingungsoptik eingebaut zu sein.
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Vorstehend ist die Vorrichtung der Erfindung zum Abtasten von Vorlagen,
insbesondere von Satzvorlagen, beschrieben.
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Sie kann jedoch gleicherweise der F'alvsimileübertragung codierter
Infornation dienen. Die Vorlage kann dann beispielsweise ein Rasternetz odei ein
anderes positionsanzeigendes Netz sein, das beim Abtasten durch die Lesestrahl Ausgangsimpulse
erzeugt, die in einem vorwärts und rüc:cwärts zählenden Zähler gezählt und dadurch
binär umgesetzt werden. Sie können dadurch der Position des Lesestrahls zugeordnet
werden. Da der Lesestrahl optisch mit dem Schreibstrahl verriegelt ist, liefert
diese Vorrichtung die für eine hochwertige Datenübertragung erforderlichen hochgenauen
Positionsda-erl.
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