DE19545821A1

DE19545821A1 - Vorrichtung zum Belichten von Druckplatten

Info

Publication number: DE19545821A1
Application number: DE19545821A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dipl Ing Luellau; Claus Mayer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-12-08
Filing date: 1995-12-08
Publication date: 1997-06-12
Also published as: WO1997022021A1; CA2239785A1; CA2239785C; EP0865617B1; JP2000501850A; DE59608027D1; US6074065A; EP0865617A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur photomechanischen Herstellung strukturierter Oberflächen, insbesondere zum Belichten von Druckplatten, mit einem verfahrbaren Belichtungskopf, der zumindest eine Lichtquelle, eine Bilderzeugungseinheit und eine Abbildungsoptik umfaßt.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der WO 95/22787 bekannt. Mit der bekannten Vorrichtung werden Offset-Druckplatten belichtet, indem die Vorlage auf elektronischem Weg in Teilbilder zerlegt wird und die Teilbilder nacheinander auf einem Flüssigkristallbildschirm so dargestellt und auf die Druckplatte abgebildet werden, daß sich die Abbilder zu einem Gesamtbild der Vorlage vereinigen. Dabei wird der Belichtungskopf von einer Belichtungsstelle zur nächsten verfahren, während gleichzeitig die Darstellung auf dem Flüssigkristallbildschirm von einem Teilbild zum nächsten wechselt. Zur Belichtung der gesamten Druckplatte muß eine große Zahl von Teilbildern belichtet werden. Dabei kann sich die Gesamtbelichtungszeit für die vollständige Belichtung der Druckplatte auf etwa 1 Stunde addieren.

Prinzipiell kann die Belichtungszeit verkürzt werden, indem für die Belichtung höhere Lichtintensitäten verwendet werden. Höhere Lichtintensitäten führen aber bei dem engen Aufbau des Belichtungskopfes zu einer nicht mehr tolerierbaren Wärmebelastung, insbesondere wenn für die erforderliche Polarisierung des in den Flüssigkristallbildschirm fallenden Lichtes eine Polarisationsfolie verwendet wird.

Derartige Polarisationsfilter lassen den einen Teil des einfallenden Lichtes mit der "richtigen" Polarisationsrichtung durch, während der verbleibende Teil mit der "falschen" Polarisationsrichtung absorbiert wird. Bei hohen Lichtintensitäten entsteht daher im Polarisationsfilter eine erhebliche Wärmemenge, die abgeführt werden muß, um eine Zerstörung des Polarisationsfilters zu vermeiden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Belichten von Druckplatten der eingangs genannten Art anzugeben, die mit höheren Lichtintensitäten und kürzeren Gesamtbelichtungszeiten betrieben werden kann.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß die Bilderzeugungseinheit zumindest einen wesentlichen Anteil der nicht für die Abbildung verwendeten Intensität des einfallenden Lichtes durch Reflexion aus dem Strahlengang herauslenkt. Durch diese Maßnahme wird die Erwärmung im Bereich der Bilderzeugungseinheit reduziert, da hier weniger Absorption stattfindet. Das herausgelenkte Licht wird außerhalb der Bilderzeugungseinheit an einer anderen Stelle absorbiert, wo sich die deponierte Wärme weniger schädlich auswirken kann. Als Folge der Erfindung können höhere Lichtintensitäten für die Belichtung verwendet werden, wodurch sich die Belichtungszeiten verkürzen.

In einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Bilderzeugungseinheit als Flüssigkristallbildschirm mit einem im Strahlengang davor angeordneten ersten Polarisator und einem dahinter angeordneten zweiten Polarisator ausgebildet ist und daß zumindest der erste Polarisator nach dem Prinzip der Reflexion im Brewster-Winkel ausgestaltet und angeordnet ist. Mit Vorteil werden in dem für die Funktion des Flüssigkristallbildschirms unbedingt erforderlichen ersten Polarisator etwa die Hälfte der einfallenden Intensität aus dem Strahlengang entfernt. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung gewährleistet daher eine geringe thermische Belastung des Flüssigkristallbildschirms und insbesondere des Polarisators, der eine sehr viel höhere Einfallsintensität verträgt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß bei der erfindungsgemäßen Anordnung auf einen sonst üblichen UV-Filter verzichtet werden kann. Ein solcher UV-Filter läßt bei bekannten Vorrichtungen vorwiegend ultraviolettes Licht auf die Bilderzeugungseinheit fallen, während der für die Belichtung der Druckplatte unwirksame Spektralbereich im UV-Filter absorbiert wird. Dies hat den Zweck, die unwirksamen Lichtanteile von vornherein von der Bilderzeugungseinheit fernzuhalten.

In vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, daß der erste Polarisator aus einem Stapel planparalleler Platten besteht, der im Strahlengang vor dem Flüssigkristallbildschirm unter dem Brewster-Winkel angeordnet ist. Diese Maßnahme gewährleistet eine einfache Anordnung mit praktisch vollständiger Polarisation über einen großen Spektralbereich.

In einer einfachen Ausgestaltung besteht der zweite Polarisator aus einem Polarisationsfilter in Form einer Folie. Im Bereich des zweiten Polarisators fällt der Vorteil eines geringen Bauraums des Polarisationsfilters mehr ins Gewicht als die zusätzliche Wärmeerzeugung durch Absorption, die im übrigen hier wesentlich geringer ist als beim ersten Polarisator.

In einer zweiten vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Bilderzeugungseinheit als Mikrochip mit rasterförmig angeordneten, elektronisch individuell ansteuerbaren, beweglichen Mikrospiegeln ausgestaltet ist. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung wird das Bild direkt durch die Mikrospiegel erzeugt, ohne daß eine Polarisation erforderlich wäre. Der Aufbau des Belichtungskopfes wird dadurch noch einfacher. Fast das gesaite für die Abbildung nicht verwendete Licht wird reflektiert. Eine wärmeerzeugende Absorption wird zumindest im Bereich der Bilderzeugungseinheit fast vollständig vermieden. Ein für diese Ausführungsform geeigneter Mikrochip wird beispielsweise unter der Bezeichnung "Digital Mirror Device (DMD)" von der Firma Texas Instruments hergestellt.

In einer geeigneten Ausgestaltung des Belichtungskopfes ist vorgesehen, daß die Lichtquelle eine Metallhalogenitlampe, einen Reflektor und einen Kollimator umfaßt. Der für die Belichtung allein wirksame UV-Anteil der Metallhalogenitlampe ist hoch, während der nicht nutzbare Spektralbereich eine relativ geringe Intensität aufweist. Daraus ergibt sich eine geringere Wärmebelastung der nachfolgenden Bilderzeugungseinheit. Reflektor und Kollimator ermöglichen die Nutzung eines großen Raumwinkelanteils des von der Lampe abgestrahlten Lichtes, so daß weniger ungenutztes Licht in Wärme umgewandelt wird.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist im Strahlengang zwischen der Lichtquelle und der Bilderzeugungseinheit ein UV-durchlässiger Filter angeordnet. Ein solcher Filter hält weitere Lichtintensität im nicht nutzbaren Spektralbereich zurück, so daß es nicht in die Bilderzeugungseinheit fällt und nicht zur Wärmebelastung der Bilderzeugungseinheit beitragen kann.

Ein UV-durchlässiger Filter absorbiert aber das Licht im nicht durchgelassenen Spektralbereich, wobei die Lichtenergie zwar nicht in der Bilderzeugungseinheit aber im UV-Filter in Wärme verwandelt wird. Zur Behebung dieses Nachteils wird als Alternative zur Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, daß zwischen der Lichtquelle und der Bilderzeugungseinheit ein UV-durchlässiges optisches Element angeordnet ist, das einen wesentlichen Teil der Lichtintensität im nicht nutzbaren Spektralbereich reflektiert. Mit Vorteil ist dadurch die Wärmeerzeugung im optischen Element reduziert. Das nicht nutzbare, reflektierte Licht kann an anderer Stelle absorbiert werden, wo die dabei erzeugte Wärme nicht mehr stört.

Die Erfindung wird noch verbessert durch die Maßnahme, daß der Belichtungskopf mit einem Kühlgebläse versehen ist. Das Kühlgebläse sorgt mit Vorteil für eine wirkungsvolle Abfuhr der deponierten Wärme.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung

Die Figuren zeigen im einzelnen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Darstellung eines erfindungsgemäß ausgestalteten Belichtungskopfes in einer ersten Ausführungsform,

Fig. 2 eine Darstellung entsprechend Fig. 1 einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.

In den Figuren erkennt man einen Belichtungskopf 1, der mittels einer nicht gezeigten Vorrichtung auf einer Unterlage 2 motorisch verfahrbar angeordnet ist. Der Belichtungskopf 1 besitzt eine Lichtquelle 3, die aus einer Metallhalogenitlampe 4, einem Reflektor 5 und einem Kollimator 6 besteht. Der Kollimator 6 enthält eine nicht gezeigte Linsenoptik, die das für die Belichtung vorgesehene Licht weitgehend parallel ausrichtet. Weiterhin umfaßt der Belichtungskopf 1 eine Bilderzeugungseinheit 7 bzw. 8 und eine Abbildungsoptik 9, mittels derer die in der Bilderzeugungseinheit 7 bzw. 8 erzeugte Bildvorlage auf eine nicht gezeigte Druckplatte auf der Unterlage 2 im verkleinerten Maßstab projiziert und abgebildet werden kann. Für eine bessere Handhabbarkeit ist der Belichtungskopf 1 im wesentlichen liegend über der Unterlage 2 angeordnet. Das für die Belichtung verwendete Licht hat ursprünglich einen Strahlengang mit einer horizontalen optischen Achse 10. Für die Abbildung auf der Unterlage 2 ist eine optische Achse 11 der Abbildungsoptik 9 vertikal ausgerichtet. Für die Umlenkung des Strahlengangs aus der Horizontalen in die Vertikale ist ein Spiegelelement 12 vorgesehen.

In einer ersten Ausführungsform gemäß Fig. 1 besteht die Bilderzeugungseinheit 7 aus einem Flüssigkristallbildschirm 13, einem im Strahlengang davor angeordneten ersten Polarisator 14 und einem im Strahlengang dahinter angeordneten zweiten Polarisator 15. Der erste Polarisator 15 arbeitet nach dem Prinzip der Reflexion im Brewster-Winkel. Er besteht aus einem Stapel planparalleler Platten, der im Strahlengang derart schräg angeordnet und befestigt ist, daß ein Lot 16 auf die Plattenfläche mit der optischen Achse 10 den Brewster-Winkel 17 bildet. Diese Anordnung hat zur Folge, daß im Strahlengang nach dem ersten Polarisator 14 nur noch polarisiertes Licht auf den Flüssigkristallbildschirm 13 fällt. Das vom ersten Polarisator 14 nicht durchgelassene Licht wird für die Belichtung der Druckplatte nicht verwendet. Es wird an den Oberflächen der planparallelen Platten und überwiegend an der ersten Oberfläche 18 reflektiert und fällt im wesentlichen auf eine seitliche Wand 19, wo es im wesentlichen absorbiert wird. Die an der seitlichen Wand 19 entstehende Wärme kann relativ leicht abgeführt werden. Für eine ausreichende Wärmeabfuhr sorgt ein seitlich am Gehäuse des Belichtungskopfes 1 angebrachtes Gebläse 20.

Das vom ersten Polarisator 14 polarisierte Licht tritt durch den Flüssigkristallbildschirm 13 hindurch, der entsprechend der abzubildenden Bildvorlage in bestimmten Flächenbereichen die Polarisationsebene des einfallenden Lichtes mehr oder weniger dreht. Das so modulierte Lichtbündel fällt dann auf den zweiten Polarisator 15, der je nach Drehung der Polarisationsebene in den betroffenen Flächenbereichen ein Hell-Dunkel-Muster erzeugt. Damit ist die Bildvorlage geeignet für die Abbildung über das Spiegelelement 12 und mittels der Abbildungsoptik 9 auf die Druckplatte.

Der zweite Polarisator 15 besteht aus einem gebräuchlichen Polarisationsfilter in Form einer Folie. Zwar tritt bei einer derartigen Polarisationsfolie wieder der Nachteil auf, daß das nicht durchgelassene Licht absorbiert und somit Wärme erzeugt wird, jedoch ist die zu absorbierende Lichtintensität am zweiten Polarisator 15 sehr viel geringer als die am ersten Polarisator 14, so daß die erzeugte Wärmemenge hier noch tolerierbar ist, jedenfalls nicht den Aufwand für die Anordnung eines Stapels planparalleler Platten wie beim ersten Polarisator 14 rechtfertigt.

Im Strahlengang zwischen der Metallhalogenitlampe 4 und dem Flüssigkristallbildschirm 13 könnte mit Vorteil ein UV-durchlässiger Filter oder ein UV-durchlässiges optisches Element angeordnet sein, das einen wesentlichen Teil der Lichtintensität im nicht nutzbaren Spektralbereich aus dem Strahlengang heraustritt und dabei die Wärmebelastung der nachfolgenden optischen Elemente, insbesondere des Flüssigkristallbildschirms 13 und des zweiten Polarisators 15 verringert.

Bei der in Fig. 2 dargestellten zweiten vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann das Gehäuse des Belichtungskopfes 1 noch viel kürzer, kompakter und leichter ausgeführt sein als beim ersten Ausführungsbeispiel. Der die optischen Elemente im horizontalen Strahlengang beherbergende Gehäuseteil des Belichtungskopfes 1 enthält nun lediglich die Lichtquelle 3 mit ihren Elementen Metallhalogenitlampe 4, Reflektor 5 und Kollimator 6. Die Bilderzeugungseinheit 8 ist im Spiegelelement 12 untergebracht. Sie besteht aus einem Mikrochip mit rasterförmig angeordneten, elektronisch individuell ansteuerbaren, beweglichen Mikrospiegeln. Die Spiegel können durch elektronische Ansteuerung entweder so ausgerichtet sein, daß sie den Strahlengang des einfallenden Lichtes aus der Horizontalen in die Vertikale und damit in die Abbildungsoptik 9 hineinlenken, oder so ausgerichtet sein, daß das reflektierte Licht gerade seitlich an der Abbildungsoptik 9 vorbeigelenkt wird. Durch individuelles Ausrichtung der Mikrospiegel in bestimmten Flächenbereichen kann eine Bildvorlage erzeugt werden, die mittels der Abbildungsoptik 9 auf die Druckplatte projiziert werden kann. Dabei wird fast das gesamte für die Abbildung nicht verwendete Licht aus dem Strahlengang herausgelenkt.

Bezugszeichenliste

1 Belichtungskopf
2 Unterlage
3 Lichtquelle
4 Metallhalogenitlampe
5 Reflektor
6 Kollisator
7 Bilderzeugungseinheit
8 Bilderzeugungseinheit
9 Abbildungsoptik
10 optische Achse
11 optische Achse
12 Spiegelelement
13 Flüssigkristallbildschirm
14 erster Polarisator
15 zweiter Polarisator
16 Lot
17 Brewster-Winkel
18 erste Oberfläche
19 seitliche Wand
20 Gebläse.

Claims

1. Vorrichtung zur photomechanischen Herstellung strukturierter Oberflächen, insbesondere zum Belichten von Druckplatten, mit einem verfahrbaren Belichtungskopf (1), der zumindest eine Lichtquelle (3), eine Bilderzeugungseinheit (7, 8) und eine Abbildungsoptik (9) umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Bilderzeugungseinheit (7, 8) zumindest einen wesentlichen Anteil der nicht für die Abbildung verwendeten Intensität des einfallenden Lichtes durch Reflexion aus dem Strahlengang herauslenkt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bilderzeugungseinheit (7) als Flüssigkristallbildschirm (13) mit einem im Strahlengang davor angeordneten ersten Polarisator (14) und einem dahinter angeordneten zweiten Polarisator (15) ausgebildet ist und daß zumindest der erste Polarisator (14) nach dem Prinzip der Reflexion im Brewster-Winkel ausgestaltet und angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Polarisator (14) aus einem Stapel planparalleler Platten besteht, der im Strahlengang vor dem Flüssigkristallbildschirm (13) unter dem Brewter-Winkel (17) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, da durch gekennzeichnet, daß der zweite Polarisator (15) aus einem Polarisationsfilter in Form einer Folie besteht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bilderzeugungseinheit (8) als Mikrochip mit rasterförmig angeordneten, elektronisch individuell ansteuerbaren, beweglichen Mikrospiegeln ausgestaltet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (3) eine Metallhalogenitlampe (4) einen Reflektor (5) und einen Kollimator (6) umfaßt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang zwischen der Lichtquelle (3) und der Bilderzeugungseinheit (7, 8) ein UV-durchlässiger Filter angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Lichtquelle (3) und der Bilderzeugungseinheit (7, 8) ein UV-durchlässiges optisches Element angeordnet ist, das einen wesentlichen Teil der Lichtintensität im nicht nutzbaren Spektralbereich reflektiert.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Belichtungskopf (1) mit einem Kühlgebläse (20) versehen ist.