WO2009000242A2 - Vorrichtung zur kontaktbelichtung einer druckschablone - Google Patents

Vorrichtung zur kontaktbelichtung einer druckschablone Download PDF

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WO2009000242A2
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Hans-Herbert Frintrup
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Josef Lindthaler
Hans-Herbert Frintrup
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    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70383Direct write, i.e. pattern is written directly without the use of a mask by one or multiple beams
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    • G03F7/2004Exposure; Apparatus therefor with visible light or UV light, through an original having an opaque pattern on a transparent support, e.g. film printing, projection printing; by reflection of visible or UV light from an original such as a printed image characterised by the use of a particular light source, e.g. fluorescent lamps or deep UV light
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    • G03F7/2014Contact or film exposure of light sensitive plates such as lithographic plates or circuit boards, e.g. in a vacuum frame

Definitions

  • the present invention relates to a device for contact exposure according to the preamble of claim 1.
  • a lamp for the exposure of screen printing stencils or the like in which nine LEDs arranged in a row are used as the light source, each LED emitting ultraviolet light.
  • the individual LEDs can be actuated individually or in sections.
  • This lamp generates by the arrangement of the light emitting diodes provided in series a linear light beam which is movable over the printing stencil to expose them. Due to the geometry of the light source, each individual light-emitting diode must be relatively bright, so that the line-shaped area to be illuminated by the light source is sufficiently illuminated. Such a correspondingly strong LED also generates significant amounts of scattered light and waste heat, so that the light source must be equipped with cooling fins. On the other hand, the scattered light can not be used for targeted exposure of the printing stencil.
  • DE 20 2005 017 044 U1 It is also proposed in DE 20 2005 017 044 U1 to use monochromatic light-emitting LEDs. In this case, however, only a UV exposure of a specific wavelength can take place, so that the field of application of this luminaire is limited.
  • DE 203 16241 U1 describes an exposure device for exposing a printed circuit board whose light source is formed from a number of light-emitting diodes, wherein the light-emitting diodes are arranged on a square surface. It is also described in this document that the exposure device is designed as a light source row, wherein the individual light-emitting diodes are arranged next to one another in the row. The latter light source row can be moved by means of a scanning device over the printing template to fully illuminate it.
  • the present invention the object of the invention to provide a device for contact exposure of the type mentioned, which, despite lower energy light emitting diodes of the photosensitive emulsion on the stencil sufficient energy to coincidebelichten.
  • a device for contact exposure with the features of claim 1 is proposed according to the invention.
  • Advantageous developments of this device can be found in the dependent claims.
  • a trained according to this technical teaching device for contact exposure has the advantage that a well-defined light of different frequencies is available through the use of different monochromatic light emitting diodes. This makes it possible to adapt the light to the specific conditions of the emulsion, so that an optimal and rapid exposure and thus curing of the emulsion is achieved.
  • light emitting diodes are used with two different frequencies, with a first frequency is optimized for surface hardening, z. B. 395 nm, while the second frequency is optimized for depth curing, z. B. 365 nm.
  • light-emitting diodes with a plurality of different frequencies, in particular with 355 nm, 365 nm, 375 nm, 385 nm, 395 nm, are used. This has the advantage that it covers an entire light spectrum from 350 nm to 400 nm.
  • the light-emitting diodes In order to obtain as uniform a light as possible over the entire length of the light source, it is advantageous to arrange the light-emitting diodes alternately so that adjacent light-emitting diodes have a different frequency.
  • the arrangement of the LEDs in a row has the advantage that this results in a linear light beam.
  • different light fields are formed in the light source, wherein a number of light-emitting diodes are provided in each light field.
  • a number of light-emitting diodes are provided in each light field.
  • four different monochromatic light emitting diodes are provided which emit UV light in different wavelengths, In this way, the desired light spectrum can be used in a precise manner, which is required for optimal exposure of the emulsion of the printing stencil.
  • each light-emitting diode or each LED group individually controllable so that light of the desired wavelength can be made available for each application.
  • This has the advantage that on the one hand the most favorable light for the respective emulsion can be used, and on the other hand it has the advantage that the example light of a certain wavelength for surface drying and light of another wavelength is used for deep drying of the emulsion, so that the Emulsion is dried out in no time.
  • Another advantage is that the individual fields can be prepared in series, z. B. by the desired LEDs are mounted on a corresponding board. Then only this prepared board needs to be mounted in the housing of the light source. The arrangement of the individual fields in a row, a quasi-line-shaped light beam is generated, which extends over the entire width of the stencil.
  • the device can be used for a wide range of applications.
  • the light emitting diodes of a light emitting diode group are arranged side by side in a row. As a result, the linear radiation of the light is supported. Another advantage is that light-emitting diodes of lower power can be used by the targeted wavelength used, which saves costs, which causes less stray light and which leads to a lower heat development.
  • Figure 1 is a schematic representation of a first embodiment of a device according to the invention in front view.
  • Fig. 2a is a schematic representation of the device of Figure 1 in side view.
  • FIG. 2b shows an enlarged detail of the device according to FIG. 2a, along the line II in FIG. 2a;
  • FIG. 3a shows a schematic representation of a second embodiment of a device according to the invention in side view
  • FIG. 3b shows an enlarged detail of the device according to FIG. 3a along the line III in FIG. 3a
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a third embodiment of a device according to the invention in side view
  • 5 shows a schematic representation of a fourth embodiment of a device according to the invention in side view
  • FIG. 6 shows a schematic view of the light source of the first embodiment according to FIG. 1 in a bottom view
  • FIG. Fig. 7 is a schematic representation of the light source of a fifth
  • FIG. 8 is a schematic representation of the light source of a sixth
  • a first embodiment of a device according to the invention for contact exposure of a printing stencil 102 is shown.
  • Such printing stencils 102 are used, for example, in screen printing, offset printing, pad printing, flexographic printing or similar printing methods.
  • This device is shown in the drawing only very schematically simplified, but shows all the essential details.
  • the device 100 for contact exposure of a printing stencil comprises here not shown means for receiving a photosensitive printing stencil 102, which is provided with a photosensitive emulsion and also not shown here means for receiving a motif-bearing film 104, and a light source 106.
  • the light source 106 extends in width over the entire printing stencil 102 and can be moved longitudinally over the printing stencil 102, so that the essentially linear light emanating from the light source 106 passes over the entire printing stencil 102.
  • the film 104 is vacuum drawn onto the stencil sheet 102 to minimize the distance between the film 104 and the stencil sheet 102.
  • a glass sheet 108 which rests on the film 104 to avoid curling in the film 104 and to ensure that the film 104 resting on the stencil sheet 102 forms a planar surface, so that correct exposure of the film 104 is achieved Printing template 102 takes place.
  • the light source 106 in this embodiment comprises twelve light fields 110, which are juxtaposed in a row in a housing 112 of the Light source 106 are arranged.
  • Each light field 110 comprises five light-emitting diode groups 114 and each light-emitting diode group 114 comprises eight light-emitting diodes 116.
  • the light-emitting diodes 116 of a single light-emitting diode group 114 are arranged next to one another in a row. Consequently, the light-emitting diode group 114 consists of five rows of light-emitting diodes 116 with a total of 40 light-emitting diodes 116.
  • the light emitting diodes 116 used here are so-called laser diodes (LED) of a specific wavelength. Meanwhile, modern laser diodes now have a wavelength spectrum of only 10 nm with a light distribution corresponding to a Gaussian curve, with the highest light intensity in the middle of the spectrum.
  • LED laser diodes
  • the light-emitting diodes 116 of the first light-emitting diode group 114 have a wavelength of 355 nm
  • the second light-emitting diode group 114 comprises light-emitting diodes 116 with a wavelength of 365 nm, the third 375 nm, the fourth 387 nm and the fifth 395 nm, so that the light field 110 UV Light with a wavelength spectrum of 350 nm to 400 nm covers.
  • Each light-emitting diode group 114 can be switched individually, so that either only a single light-emitting diode group 114 or two or more light-emitting diode groups 114 are activated simultaneously. Any combination is conceivable. In another, not shown embodiment, each LED is individually controlled.
  • the emulsion used on the printing templates 102 has different chemical stabilizers which react particularly well to light of a specific wavelength. If the printing stencil is exposed to light of this wavelength, the emulsion hardens much faster.
  • the wavelength of the light can be optimized for the emulsion used, so that a faster curing of the emulsion takes place.
  • the power of the light-emitting diode can be lowered, without any loss to be expected during the exposure.
  • the light fields 114 with their monochromatic light-emitting diodes 116 at two different wavelengths, wherein a certain wavelength in the emulsion causes some depth drying and another wavelength which drives surface drying of the emulsion.
  • a particularly good drying of the emulsion can be achieved in a very short time.
  • a further advantage is that the targeted selection of the effective wavelength of the light-emitting diodes 116 results in a faster exposure, so that the light-emitting diodes 116 can be used with a lower power. This not only saves money, but also reduces the heat development in the light source.
  • SMD components surface-mounted device
  • electroluminescent diodes may also be used as light sources.
  • the housing 112 of the light source 106 encloses the light-emitting diodes 116 such that at least one front wall 118 and one rear wall 120 project beyond the light-emitting diodes 116 in the direction of the printing template 102.
  • the front 118 and the rear wall 120 are designed to be reflective on the inside in order to reflect the stray light emanating from the light emitting diodes 116 as well as possible.
  • a cylindrical solid glass rod 122 is provided below the light source 106, wherein the front 118 and the rear wall 120 of the light source 106 reach up to the solid glass rod 122.
  • the light emanating from the light fields 110 strikes the surface of the solid glass rod 122 and becomes approximately parallelized by this, so that incident on the glass 108 according to parallel aligned light beams.
  • These rays of light pass in parallel through the glass pane 118 and in turn impinge in parallel onto the film 104, the light rays being absorbed in the area of the motif 124 and passing through the film 104 only in the non-motif areas and the emulsion of the printing stencil 102 being exposed.
  • the light emanating from the light source 106 is always aligned in parallel, even if the light source 106 is moved longitudinally over the printing stencil 102. As can be seen in particular from FIG. 2b, this parallel light generates very sharp printed edges on the emulsion of the printing stencil 102, so that high-precision images are produced as a result.
  • a second device 200 for contact exposure of a printing template illustrated in FIGS. 3 a and 3 b corresponds to the first device 100 described above, except that the solid glass bar 222 of the device 200 has a comparatively large distance from the light source 206. Because of this large distance, the light rays emanating from the light source 206 are focused by the solid glass rod 222 onto a quasi-line-shaped region, so that this line-shaped region is irradiated with light of a very high intensity. As a result, it is possible to be able to move the light source 206 over the printing template 202 at a higher speed, since this focused light provides for evaluation of the emulsion of the printing template 202 in a shorter time.
  • the power of the LED can be reduced, resulting in a longer life, lower heat and less stray light.
  • the solid glass rod is slidably held on the light source, so that the desired distance of the solid glass rod to the light source can be adjusted individually. Intermediate values can also be set in order to achieve partial focusing of the light beams.
  • the device 300 for contact exposure of a printing stencil shown in FIG. 4 differs from the device 100 only in that here a half-glass rod 326 is used, which parallelises the light emanating from the light fields 310.
  • Both the solid glass bar 122, 222 and the half-glass bar 326, 426 are coated on their surface facing the light source 106, 206 by means of a surface coating so that UV light of the wavelength of 350 nm to 400 nm almost completely enters the solid glass bar 122, 222, or half-glass rod 326, 426 may occur. As a result, reflections and the associated scattered light are reduced to a minimum.
  • the device 400 for contact exposure of a printing template shown in FIG. 5 differs from the device 200 shown in FIGS. 3 a and 3 b only in that here a half-glass rod 426 focuses the light emanating from the light fields 410.
  • the light source 506 shown schematically in FIG. 7 belongs to a fifth embodiment of a contact exposure apparatus according to the invention, wherein light sources 516 having a frequency of 365 nm and light emitting diodes 516 'having a frequency of 395 are alternately arranged in the light source 506 in a row nm are provided.
  • the light emitting diodes 516 '(395 nm) are used for surface hardening of the emulsion, while the light emitting diodes 516 "(365 nm) used for deep curing of the emulsion.
  • the light source 606 shown schematically in FIG. 8 belongs to a sixth embodiment of a device according to the invention for contact exposure, wherein in the light source 606 in a row alternating light emitting diodes 616 with a frequency A of 365 nm, light emitting diodes 616 'with a frequency B of 375 nm, light-emitting diodes 616 "having a frequency C of 385 nm and light-emitting diodes 616 '" having a frequency D of 395 nm are provided, so that a broad spectrum of light is covered thereby.
  • the light emitting diodes 516, 516 ', 616, 616 ", 616", 626'" can each be controlled individually, so that, depending on the application, light of a specific wavelength or a specific combination of two or more
  • the light-emitting diodes 516, 516 'and 616, 616', 616 ", 626 '" are monochrome light-emitting diodes with a light field of approximately 2 to 3 mm
  • monochrome Arrayleuchtdioden can be used, the light field about 8 mm
  • the series-arranged LEDs have a distance of about 1 cm, each calculated from the center.

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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Kontaktbelichtung einer Druckschablone (202), vorzugsweise zur Verwendung im Siebdruck, Offsetdruck, Tampondruck, Flexodruck oder dergleichen, mit Mitteln zur Aufnahme einer lichtempfindlichen Druckschablone (202), mit Mitteln zur Aufnahme eines das Motiv tragenden Films, und mit einer aus Leuchtdioden gebildeten Lichtquelle, wobei die Lichtquelle (206) ein im Wesentlichen linienförmiges Licht ausstrahlt und wobei die Lichtquelle (206) entlang der Druckschablone (202) bewegbar ist. Eine Vorrichtung zur Kontaktbelichtung zu schaffen, die trotz energieärmerer Leuchtdioden (116) die lichtempfindliche Emulsion auf der Druckschablone ausreichend belichtet, wird dadurch erreicht, dass in der Lichtquelle (206) eine Anzahl von Lichtfeldern ausgebildet sind, wobei jedes Lichtfeld eine Anzahl Leuchtdioden aufweist und wobei die Lichtfelder in einer Reihe nebeneinander angeordnet sind und dass in einem Lichtfeld (110) zwei bis sechs, vorzugsweise vier, verschiedene Leuchtdiodengruppen vorgesehen sind, wobei in jeder Leuchtdiodengruppe annähernd monochromes Licht ausstrahlende Leuchtdioden derselben Wellenlänge vorgesehen sind.

Description

VORRICHTUNG ZUR KONTAKTBELICHTUNG EINER DRUCKSCHABLONE
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kontaktbelichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Aus der DE 20 2004 017 044 U1 ist eine Leuchte zur Belichtung von Siebdruckschablonen oder dergleichen bekannt, bei der als Lichtquelle neun in einer Reihe angeordnete Leuchtdioden verwendet werden, wobei jede Leuchtdiode ultraviolettes Licht abstrahlt. Dabei sind die einzelnen Leuchtdioden individuell oder abschnittsweise betätigbar. Diese Leuchte erzeugt durch die Anordnung der in Reihe vorgesehenen Leuchtdioden einen linienförmigen Lichtstrahl, der über die Druckschablone bewegbar ist um diese zu belichten. Aufgrund der Geometrie der Lichtquelle muss jede einzelne Leuchtdiode vergleichsweise lichtstark sein, damit der von der Lichtquelle zu beleuchtende linienförmige Bereich ausreichend erleuchtet wird. Eine solche entsprechend stark ausgelegte Leuchtdiode erzeugt auch nicht unerhebliche Mengen an Streulicht und Abwärme, so dass die Lichtquelle mit Kühlrippen ausgestattet werden muss. Andererseits kann das Streulicht nicht zur gezielten Belichtung der Druckschablone genutzt werden.
Außerdem wird in der DE 20 2005 017 044 U1 vorgeschlagen, monochromatisches Licht abstrahlende Leuchtdioden einzusetzen. Hierbei kann aber nur eine UV-Belichtung einer bestimmten Wellenlänge erfolgen, so dass der Einsatzbereich dieser Leuchte beschränkt ist. Aus der DE 203 16241 U1 ist eine Belichtungsvorrichtung zur Belichtung einer Platine beschrieben, deren Lichtquelle aus einer Anzahl von Leuchtdioden gebildet ist, wobei die Leuchtdioden auf einer quadratischen Fläche angeordnet sind. Auch in dieser Schrift ist beschrieben, dass die Belicht- ungsvorrichtung als Lichtquellenzeile ausgebildet ist, wobei die einzelnen Leuchtdioden nebeneinander in der Reihe angeordnet sind. Letztere Lichtquellenzeile kann mittels einer Scanvorrichtung über die Druckschablone bewegt werden, um diese vollständig auszuleuchten. Sowohl in der Lichtquellenzelle, als auch in der Lichtquellenanordnung gemäß DE 203 16 241 LM müssen vergleichsweise lichtstarke Leuchtdioden eingesetzt werden, um ausreichend starkes Licht zur Belichtung der Druckschablone zur Verfügung zu stellen, was letztendlich zu einer hohen Wärmeentwicklung, hohen Kosten und zu einer nicht unerheblichen Menge von unerwünschtem Streulicht führt.
Bei den Belichtungssystemen nach den vorgenannten Druckschriften ist es notwendig, eine vergleichsweise lange Belichtungszeit vorzusehen, um die lichtempfindliche Emulsion der Druckschablone ausreichend zu belichten.
Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zur Kontaktbelichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die trotz energieärmerer Leuchtdioden der lichtempfindlichen Emulsion auf der Druckschablone ausreichend Energie zuführen, um diese auszubelichten.
Als technische Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung zur Kontaktbelichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen dieser Vorrichtung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Eine nach dieser technischen Lehre ausgebildete Vorrichtung zur Kontaktbelichtung hat den Vorteil, dass durch die Verwendung verschiedener monochromatisch leuchtender Leuchtdioden ein genau definiertes Licht verschiedener Frequenzen zur Verfügung steht. Hierdurch ist es möglich, das Licht an die spezifischen Gegebenheiten der Emulsion anzupassen, so dass eine optimale und schnelle Belichtung und damit auch Aushärtung der Emulsion erreicht wird.
In einer vorteilhaften Anwendung werden Leuchtdioden mit zwei verschiedenen Frequenzen eingesetzt, wobei eine erste Frequenz zur Oberflächenhärtung optimiert ist, z. B. 395 nm, während die zweite Frequenz zur Tiefenhärtung optimiert ist, z. B. 365 nm.
In einer anderen, vorteilhaften Anwendung werden Leuchtdioden mit mehreren verschiedenen Frequenzen, insbesondere mit 355 nm, 365 nm, 375 nm, 385 nm, 395 nm, eingesetzt. Dies hat den Vorteil, dass hierdurch ein ganzes Lichtspektrum von 350 nm bis 400 nm abgedeckt ist.
Um über die gesamt Länge der Lichtquelle ein möglichst gleichmäßiges Licht zu erhalten ist es vorteilhaft, die Leuchtdioden abwechselnd anzuordnen, so dass benachbarte Leuchtdioden eine unterschiedliche Frequenz aufweisen.
Die Anordnung der Leuchtdioden in einer Reihe hat den Vorteil, dass hierdurch ein linienförmiger Lichtstrahl entsteht.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind in der Lichtquelle verschiedene Lichtfelder ausgebildet, wobei in jedem Lichtfeld eine Anzahl von Leuchtdioden vorgesehen sind. Insbesondere wenn in jedem Feld beispielsweise vier verschiedene, monochromatische Leuchtdioden vorgesehen sind, die UV-Licht in verschiedenen Wellenlängen abstrahlen, kann hierdurch in präziser Weise das gewünschte Lichtspektrum eingesetzt werden, welches zu einer optimalen Belichtung der Emulsion der Druckschablone erforderlich ist.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, jede Leuchtdiode oder jede Leuchtdiodengruppe individuell ansteuerbar zu gestalten, so dass für jeden Anwendungszweck Licht der gewünschten Wellenlänge zur Verfügung gestellt werden kann. Dies hat den Vorteil, dass zum einen das für die jeweilige Emulsion günstigste Licht verwendet werden kann, und zum anderen hat es den Vorteil, das Beispiel Licht einer bestimmten Wellenlänge zur Oberflächentrocknung und Licht einer anderen Wellenlänge zur Tiefentrocknung der Emulsion eingesetzt wird, so dass die Emulsion in kürzester Zeit ausgetrocknet ist.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die einzelnen Felder serienmäßig vorbereitet werden können, z. B. indem die gewünschten Leuchtdioden auf einer entsprechenden Platine montiert werden. Dann braucht lediglich diese vorbereitete Platine im Gehäuse der Lichtquelle montiert werden. Durch die Anordnung der einzelnen Felder in einer Reihe wird ein quasi linienförmiger Lichtstrahl erzeugt, der über die gesamte Breite der Druckschablone reicht.
Durch die Verwendung mehrerer verschiedener monochromatischer Leuchtdioden kann die Vorrichtung für ein großes Spektrum von Anwendungen eingesetzt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Leuchtdioden einer Leuchtdiodengruppe nebeneinander in einer Reihe angeordnet. Hierdurch wird die linienförmige Abstrahlung des Lichtes unterstützt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass durch die gezielte eingesetzte Wellenlänge Leuchtdioden geringerer Leistung eingesetzt werden können, was Kosten spart, was weniger Streulicht verursacht und was zu einer geringeren Wärmeentwicklung führt.
Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Kontaktbelichtung ergeben sich aus der beigefügten Zeichnung und den nachstehend beschriebenen Ausführungsformen. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln oder in beliebigen Kombinationen miteinander verwendet werden. Die erwähnten Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in Frontansicht; Fig. 2a eine schematische Darstellung der Vorrichtung gemäß Fig. 1 in Seitenansicht;
Fig. 2b eine Detailvergrößerung der Vorrichtung gemäß Fig. 2a, entlang der Linie Il in Fig. 2a;
Fig. 3a eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in Seitenansicht; Fig. 3b eine Detailvergrößerung der Vorrichtung gemäß Fig. 3a, entlang der Linie IM in Fig. 3a; Fig. 4 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in Seitenansicht; Fig. 5 eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in Seitenansicht; Fig. 6 eine schematische Darstellung der Lichtquelle der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 1 in Unteransicht; Fig. 7 eine schematische Darstellung der Lichtquelle einer fünften
Ausfϋhrungsform in Unteransicht; Fig. 8 eine schematische Darstellung der Lichtquelle einer sechsten
Ausfϋhrungsform in Unteransicht.
In den Fig. 1 , 2a, 2b und 6 ist eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Kontaktbelichtung einer Druckschablone 102 dargestellt. Derartige Druckschablonen 102 werden beispielsweise im Siebdruck, Offsetdruck, Tampondruck, Flexodruck oder in ähnlichen Druck- verfahren verwendet. Diese Vorrichtung ist in der Zeichnung nur stark schematisch vereinfacht dargestellt, zeigt aber alle wesentlichen Details.
Die Vorrichtung 100 zur Kontaktbelichtung einer Druckschablone umfasst hier nicht näher dargestellte Mittel zur Aufnahme einer lichtempfindlichen Druckschablone 102, die mit einer lichtempfindlichen Emulsion versehen ist und hier ebenfalls nicht näher dargestellte Mittel zur Aufnahme eines das Motiv tragenden Films 104, sowie eine Lichtquelle 106. Die Lichtquelle 106 reicht in ihrer Breite über die gesamte Druckschablone 102 und ist der Länge nach über die Druckschablone 102 verfahrbar, so dass das von der Lichtquelle 106 ausgehende, im wesentlichen linienförmige Licht, die gesamte Druckschablone 102 überstreift. In der Regel wird der Film 104 mittels Vakuum auf die Druckschablone 102 gesaugt, um den Abstand zwischen Film 104 und Druckschablone 102 zu minimieren. Darüber hinaus ist oberhalb des Films 104 eine Glasscheibe 108 vorgesehen, die auf dem Film 104 aufliegt, um Wellenbildung im Film 104 zu vermeiden und um sicherzustellen, dass der auf der Druckschablone 102 aufliegende Film 104 eine plane Oberfläche bildet, so dass eine korrekte Ausbelichtung der Druckschablone 102 erfolgt.
Die Lichtquelle 106 umfasst in dieser Ausführungsform zwölf Lichtfelder 110, die nebeneinander in einer Reihe in einem Gehäuse 112 der Lichtquelle 106 angeordnet sind. Jedes Lichtfeld 110 umfasst fünf Leuchtdiodengruppen 114 und jede Leuchtdiodengruppe 114 umfasst acht Leuchtdioden 116. Dabei sind die Leuchtdioden 116 einer einzelnen Leuchtdiodengruppe 114 nebeneinander in einer Reihe angeordnet. Folglich besteht die Leuchtdiodengruppe 114 aus fünf Reihen Leuchtdioden 116 mit insgesamt 40 Leuchtdioden 116.
Die hier verwendeten Leuchtdioden 116 sind sogenannte Laserdioden (LED) einer bestimmten Wellenlänge. Dabei haben moderne Laserdioden mittlerweile ein Wellenlängenspektrum von nur 10 nm mit einer Lichtverteilung entsprechend einer gausschen Kurve, wobei die höchste Lichtintensität in der Mitte des Spektrums liegt. Somit haben die Leuchtdioden 116 der ersten Leuchtdiodengruppe 114 eine Wellenlänge von 355 nm, die zweite Leuchtdiodengruppe 114 umfasst Leuchtdioden 116 mit einer Wellenlänge von 365 nm, die dritte 375 nm, die vierte 387 nm und die fünfte 395 nm, so dass das Lichtfeld 110 UV-Licht mit einem Wellenlängenspektrum von 350 nm bis 400 nm abdeckt.
Jede Leuchtdiodengruppe 114 lässt sich dabei einzeln schalten, so dass entweder nur eine einzelne Leuchtdiodengruppe 114 oder aber zwei oder mehr Leuchtdiodengruppen 114 gleichzeitig aktiviert sind. Dabei ist jede beliebige Kombination denkbar. In einer anderen, hier nicht dargestellten Ausführungsform ist jede Leuchtdiode einzeln ansteuerbar.
Die auf den Druckschablonen 102 verwendete Emulsion hat je nach Herstellerfirma unterschiedliche chemische Stabilisatoren, die auf Licht einer bestimmten Wellenlänge besonders gut reagieren. Wird die Druckschablone mit Licht dieser Wellenlänge belichtet, so härtet die Emulsion sehr viel schneller aus. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die Wellenlänge des Lichtes für die eingesetzte Emulsion optimiert werden, so dass ein schnelleres Aushärten der Emulsion erfolgt. Alternativ hierzu kann die Leistung der Leuchtdiode gesenkt werden, ohne dass einbüßen bei der Belichtung zu erwarten sind.
Auch ist es möglich, die Lichtfelder 114 mit ihren monochromatischen Leuchtdioden 116 mit zwei verschiedenen Wellenlängen zu betreiben, wobei eine bestimmte Wellenlänge in der Emulsion eine gewisse Tiefentrocknung hervorruft und eine andere Wellenlänge, die Oberflächentrocknung der Emulsion vorantreibt. Somit kann eine besonders gute Trocknung der Emulsion in sehr kurzer Zeit erreicht werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass durch die gezielte Auswahl der wirkungsvollen Wellenlänge der Leuchtdioden 116 eine schnellere Belichtung erfolgt, so dass die Leuchtdioden 116 mit einer geringeren Leistung eingesetzt werden können. Dies spart nicht nur Geld, sondern reduziert auch die Wärmeentwicklung in der Lichtquelle.
In einer anderen, hier nicht dargestellten Ausführungsform können als Lichtquellen auch SMD-Bauelemente (Surface-Mounted Device) eingesetzt werden. In noch einer anderen Ausführungsform können als Lichtquellen auch Elektrolumineszenz-Dioden verwendet werden.
Das Gehäuse 112 der Lichtquelle 106 umschließt die Leuchtdioden 116 derart, dass zumindest eine Vorderwand 118 und eine Rückwand 120 in Richtung der Druckschablone 102 bis über die Leuchtdioden 116 hinausragen. Dabei sind die Vorder- 118 und die Rückwand 120 innenseitig reflektierend ausgebildet, um das von den Leuchtdioden 116 ausgehende Streulicht möglichst gut zu reflektieren.
Unterhalb der Lichtquelle 106 ist ein zylindrischer Vollglasstab 122 vorgesehen, wobei die Vorder- 118 und die Rückwand 120 der Lichtquelle 106 bis an den Vollglasstab 122 heranreichen. Das von den Lichtfeldern 110 ausgehende Licht trifft auf die Oberfläche des Vollglasstabes 122 und wird von diesem annähernd parallelisiert, so dass auf der Glasscheibe 108 entsprechend parallel ausgerichtete Lichtstrahlen auftreffen. Diese Lichtstrahlen gehen parallel durch die Glasscheibe 118 hindurch und treffen wiederum parallel auf den Film 104 auf, wobei die Lichtstrahlen im Bereich des Motivs 124 absorbiert werden und nur in den motivfreien Bereichen durch den Film 104 hindurchgelangen und die Emulsion der Druckschablone 102 ausbelichten.
Durch den Vollglasstab 122 wird das von der Lichtquelle 106 ausgehende Licht stets parallel ausgerichtet, auch wenn die Lichtquelle 106 längs über die Druckschablone 102 bewegt wird. Wie insbesondere Fig. 2b zu entnehmen ist, erzeugt dieses parallele Licht sehr scharfe Druckkanten auf der Emulsion der Druckschablone 102, so dass hierdurch hochpräzise Bilder entstehen.
Eine in den Fig. 3a und 3b dargestellte zweite Vorrichtung 200 zur Kontaktbelichtung einer Druckschablone entspricht der oben beschriebenen ersten Vorrichtung 100 bis auf den Umstand, dass der Vollglasstab 222 der Vorrichtung 200 eine vergleichsweise großen Abstand zur Lichtquelle 206 aufweist. Aufgrund dieses großen Abstandes werden die von der Lichtquelle 206 ausgehenden Lichtstrahlen durch den Vollglasstab 222 auf einen quasi linienförmigen Bereich fokussiert, so dass dieser linienförmige Bereich mit Licht einer sehr hohen Intensität bestrahlt wird. Hierdurch ist es möglich, die Lichtquelle 206 mit einer höheren Geschwindigkeit über die Druckschablone 202 bewegen zu können, da dieses fokussierte Licht in kürzerer Zeit für eine Auswertung der Emulsion der Druckschablone 202 sorgt. Alternativ kann auch die Leistung der Leuchtdiode reduziert werden, was zu einer höheren Lebensdauer, geringeren Wärmeentwicklung und zu weniger Streulicht führt. In einer anderen, hier nicht dargestellten Ausführungsform ist der Vollglasstab verschiebbar an der Lichtquelle gehalten, so dass der gewünschte Abstand des Vollglasstabes zur Lichtquelle individuell eingestellt werden kann. Dabei können auch Zwischenwerte eingestellt werden, um eine Teilfokussierung der Lichtstrahlen zu erreichen.
Die in Fig. 4 dargestellte Vorrichtung 300 zur Kontaktbelichtung einer Druckschablone unterscheidet sich von der Vorrichtung 100 lediglich dadurch, dass hier ein Halbglasstab 326 verwendet wird, der das von den Lichtfeldern 310 ausgehende Licht parallelisiert.
Sowohl der Vollglasstab 122, 222, als auch der Halbglasstab 326, 426, sind auf ihrer der Lichtquelle 106, 206 zugewandten Oberfläche mittels einer Oberflächenbeschichtung entspiegelt, so dass UV - Licht der Wellenlänge von 350 nm bis 400 nm annährend vollständig in den Vollglasstab 122, 222, bzw. Halbglasstab 326, 426 eintreten kann. Hierdurch werden Spiegelungen und damit verbunden das Streulicht auf ein Minimum reduziert.
Die in Fig. 5 dargestellte Vorrichtung 400 zur Kontaktbelichtung einer Druckschablone unterscheidet sich von der in den Fig. 3a und 3b dargestellten Vorrichtung 200 lediglich dadurch, dass hier ein Halbglasstab 426 das von den Lichtfeldern 410 ausgehende Licht fokussiert.
Die in Fig. 7 schematisch dargestellte Lichtquelle 506 gehört zu einer hier nicht näher dargestellten fünften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Kontaktbelichtung, wobei in der Lichtquelle 506 in einer Reihe abwechselnd Leuchtdioden 516 mit einer Frequenz von 365 nm und Leuchtdioden 516' mit einer Frequenz von 395 nm vorgesehen sind. Dabei werden die Leuchtdioden 516' (395 nm) zur Oberflächenhärtung der Emulsion eingesetzt, während die Leuchtdioden 516" (365 nm) zur Tiefenhärtung der Emulsion verwendet werden. Durch das parallele Aushärten der Tiefe und der Oberfläche der Emulsion erfolgt einer sehr viel schnellere Ausbelichtung der Emulsion, bei gleichzeitig geringerer Leistung der Leuchtdiode, was neben der Energieersparnis auch zu einer geringeren Wärmeentwicklung führt.
Die in Fig. 8 schematisch dargestellte Lichtquelle 606 gehört zu einer hier nicht näher dargestellten sechsten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Kontaktbelichtung, wobei in der Lichtquelle 606 in einer Reihe abwechselnd Leuchtdioden 616 mit einer Frequenz A von 365 nm, Leuchtdioden 616' mit einer Frequenz B von 375 nm, Leuchtdioden 616" mit einer Frequenz C von 385 nm und Leuchtdioden 616'" mit einer Frequenz D von 395 nm vorgesehen sind, so dass hierdurch ein breites Lichtspektrum abgedeckt ist.
Bei den in den Fig. 7 und 8 dargestellten Ausführungsformen sind die Leuchtdioden 516, 516', 616, 616", 616", 626'" jeweils einzeln ansteuerbar, so dass je nach Anwendungsfall Licht einer bestimmten Wellenlänge oder einer bestimmte Kombination zweier oder mehr Wellenlängen appliziert werden kann. Die Leuchtdioden 516, 516' und 616, 616', 616", 626'" sind monochrome Leuchtdioden mit einem Lichtfeld von etwa 2 bis 3 mm. Alternativ können auch monochrome Arrayleuchtdioden eingesetzt werden, deren Lichtfeld ca. 8 mm beträgt. Die in Reihe angeordneten Leuchtdioden haben einen Abstand von ca. 1 cm, jeweils vom Mittelpunkt aus gerechnet.
Bezugszeichenliste:
100 200 300 400 Vorrichtung
102 202 Druckschablone
104 Film 110066 220066 506 606 Lichtquelle
108 Glasscheibe
110 310 410 Lichtfeld
112 Gehäuse
114 Leuchtdiodengruppe 111166 516, 616, 616' Leuchtdiode
515' 616", 616'" Leuchtdiode
118 Vorderwand
120 Rückwand
122 222 Vollglasstab 112244 Motiv
326 426 Halbglasstab

Claims

Ansprüche:
1. Vorrichtung zur Kontaktbelichtung einer Druckschablone (102, 202), vorzugsweise zur Verwendung im Siebdruck, Offsetdruck, Tampondruck, Flexodruck oder dergleichen, mit Mitteln zur Aufnahme einer lichtempfindlichen Druckschablone (102, 202), mit Mitteln zur Aufnahme eines das Motiv tragenden Films (104), und mit einer aus Leuchtdioden (116) gebildeten Lichtquelle (106, 206, 506.606), wobei die Lichtquelle
(106, 206, 506, 606) ein im Wesentlichen linienförmiges Licht ausstrahlt und wobei die Lichtquelle (106, 206, 506, 606) entlang der Druckschablone (102, 202) bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Lichtquelle (106, 206, 506, 606) monochromatisches Licht ausstrahlende Leuchtdioden (116, 516, 515', 616, 616', 616", 6161") unterschiedlicher Frequenz vorgesehen sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass Leuchtdioden (516, 516') mit zwei verschiedenen Frequenzen eingesetzt werden, wobei eine erste Frequenz, insbesondere 395 nm, zur Oberflächenhärtung der auf der Druckschablone befindlichen Emulsion optimiert ist, während die zweite Frequenz, insbesondere 365 nm, zur Tiefenhärtung der Emulsion optimiert ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass Leuchtdioden (616, 616', 616", 616'") mit einer Frequenz von 365 nm, 375 nm, 385 nm, 395 nm vorgesehen sind.
4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtdioden (116, 516, 516', 616, 616', 616", 616'") in einer Reihe angeordnet sind und dass benachbarte Leuchtdioden (516, 516'; 6161, 616', 616", 616'") eine unterschiedliche Frequenz aufweisen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Leuchtdioden (116, 516, 516", 616, 616', 616", 616'") einen Abstand von 1 cm aufweisen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in der Lichtquelle (106, 206) eine Anzahl von Lichtfeldern (110, 310,410) ausgebildet sind, wobei jedes Lichtfeld (110, 310, 410) eine Anzahl Leuchtdioden (116) aufweist und wobei die Lichtfelder (110, 310, 410) in einer Reihe nebeneinander angeordnet sind und dass in einem Lichtfeld (110, 310, 410) zwei bis sechs, vorzugsweise vier, verschiede- ne Leuchtdiodengruppen (114) vorgesehen sind, wobei in jeder Leuchtdiodengruppe (114) annähernd monochromes Licht ausstrahlende Leuchtdioden (116) derselben Wellenlänge vorgesehen sind.
7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Leuchtdiode oder jede Leuchtdiodengruppe (114) individuell ansteuerbar ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass jede Leuchtdiodengruppe (114) dieselbe Anzahl Leuchtdioden (116) aufweist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtdioden (116) einer Leuchtdiodengruppe (114) neben- einander in einer Reihe angeordnet sind.
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