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Die Erfindung bezieht sich auf das
Gebiet der elektronischen Reproduktionstechnik und betrifft eine Vorrichtung
zur Fokuseinstellung der Belichtungsköpfe in einem Belichter zur
Aufzeichnung von Druckvorlagen auf Druckplatten.
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In der Reproduktionstechnik werden
Druckvorlagen für
Druckseiten erzeugt, die alle zu druckenden Elemente wie Texte,
Grafiken und Bilder enthalten. Für
den farbigen Druck wird für
jede Druckfarbe eine separate Druckvorlage erzeugt, die alle Elemente
enthält,
die in der jeweiligen Farbe gedruckt werden. Für den Vierfarbdruck sind das
die Druckfarben Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz (CMYK). Die nach
Druckfarben separierten Druckvorlagen werden auch Farbauszüge genannt.
Die Druckvorlagen werden in der Regel gerastert und mit einem Belichter auf
Filme belichtet, mit denen dann Druckplatten für das Drucken hoher Auflagen
hergestellt werden. Alternativ können
die Druckvorlagen in speziellen Belichtungsgeräten auch gleich auf Druckplatten
belichtet werden oder sie werden direkt als digitale Daten an eine
digitale Druckmaschine übergeben.
Dort werden die Druckvorlagendaten dann beispielsweise mit einer
in die Druckmaschine integrierten Belichtungseinheit auf Druckplatten
belichtet, bevor unmittelbar anschließend der Auflagendruck beginnt.
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Nach dem heutigen Stand der Technik
werden die Druckvorlagen elektronisch reproduziert. Dabei werden
Bilder in einem Farbscanner gescannt und in Form von digitalen Daten
gespeichert. Texte werden mit Textverarbeitungsprogrammen erzeugt und
Grafiken mit Zeichenprogrammen. Mit einem Layoutprogramm werden
die Bild-, Text- und Grafik-Elemente zu einer Druckseite zusammengestellt. Die
Daten mehrerer Druckseiten werden mit den Daten weiterer Elemente,
wie Passkreuzen, Schnittmarken und Falzmarken sowie Druckkontrollfeldern,
zu Druckvorlagen für
einen Druckbogen zusammengefasst. Als Datenformate zur Beschreibung
der Druckvorlagen werden heute weitgehend die Seitenbeschrei bungssprachen
Postscript und PDF (Portable Document Format) verwendet. Die Postscript-
bzw. PDF-Daten werden vor der Aufzeichnung der Druckvorlagen in
einem Raster-Image-Prozessor (RIP) in die gerasterten Farbauszüge CMYK
umgerechnet.
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In den Aufzeichnungsgeräten, die
zur Belichtung von Druckvorlagen und Druckformen eingesetzt werden,
wird beispielsweise ein Laserstrahl von einer Laserdiode erzeugt,
durch optische Mittel geformt und auf das Aufzeichnungsmaterial
fokussiert und mittels eines Ablenksystems Punkt- und Linienweise über das
Aufzeichnungsmaterial abgelenkt. Es gibt auch Aufzeichnungsgeräte, die
zur Erhöhung
der Belichtungsgeschwindigkeit ein oder mehrere Bündel von
Laserstrahlen erzeugen, z.B. mit einem bzw. mehreren Laserdiodenarrays,
und mit jedem Überstreichen
des Aufzeichnungsmaterials mehrere Bildlinien der Druckform gleichzeitig
belichten. Das Aufzeichnungsmaterial kann sich auf einer Trommel
befinden (Außentrommelbelichter),
in einer zylindrischen Mulde (Innentrommelbelichter) oder auf einer ebenen
Fläche
(Flachbettbelichter). Bei einem Außentrommelbelichter wird das
zu belichtende Material in Form von Filmen oder Druckplatten auf
eine drehbar gelagerte Trommel montiert. Während die Trommel rotiert,
wird ein Belichtungskopf in einem relativ kurzen Abstand axial an
der Trommel entlang bewegt. Der Belichtungskopf fokussiert einen
oder mehrere Laserstrahlen auf die Trommeloberfläche, die die Trommeloberfläche in Form
einer engen Schraubenlinie überstreichen.
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Der Tiefenschärfebereich eines Laserstrahls in
einem Außentrommelbelichter
für Druckplatten
beträgt
etwa 0,1 mm. Da die Druckplatten unterschiedliche Plattendicken
haben können,
etwa im Bereich von 0,1 bis 0,3 mm, ist eine Einrichtung erforderlich, mit
der der Fokus der Laserstrahlen zur Dicke der Druckplatten passend
eingestellt werden kann. Bekannte Einrichtungen dazu, mit denen
die optische Abbildung der Laserstrahlen verstellt wird oder mit denen
der Belichtungskopf, der die Laserstrahlen erzeugt, radial zur Belichtungstrommel
hin bzw. von ihr weg verschoben wird, sind konstruktiv aufwendig
und mit hohen Kosten verbunden. Das gilt besonders, wenn die Druckplatte
mit vielen Laserstrahlen oder mit mehreren Belichtungsköpfen gleichzeitig
belichtet werden soll.
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Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine kostengünstige,
einfach zu realisierende und zuverlässige Vorrichtung zur Fokuseinstellung
der Laserstrahlen in einem Belichter zur Aufzeichnung von Druckvorlagen
auf Druckplatten anzugeben. Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung
gelöst,
mit der ein Belichtungskopfträger,
auf dem mehrere Belichtungsköpfe
angeordnet sein können
und mit dem die Belichtungsköpfe
gemeinsam axial an der Belichtungstrommel entlang bewegt werden,
eine Kippbewegung ausführt.
Durch die Kippbewegung werden alle Belichtungsköpfe auf einmal um den gleichen
Betrag radial zur Belichtungstrommel hin bzw. von ihr weg bewegt.
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Die Erfindung wird anhand der Figuren
näher beschrieben.
Es zeigen:
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1 den
Aufbau eines Außentrommelbelichters,
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2 eine
Kippvorrichtung für
einen Belichtungskopfträger,
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3 einen
Kippantrieb mit einer Exzenterwelle,
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4 einen
Kippantrieb mit einem Kipphebel, und
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5 ein
Scharnier mit einem Federblech.
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1 zeigt
den prinzipiellen Aufbau eines Außentrommelbelichters. Eine
Belichtungstrommel 1 ist drehbar gelagert und kann mit
einem nicht gezeigten Rotationsantrieb in Richtung des Rotationspfeils 2 in
eine gleichmäßige Rotationsbewegung
versetzt werden. Auf die Belichtungstrommel 1 ist eine
unbelichtete, rechteckige Druckplatte 3 gespannt. Die Druckplatte 3 wird
so aufgespannt, dass ihre Vorderkante 4 Anlagestifte 8 berührt, die
mit der Belichtungstrommel 1 fest verbunden sind und über die Oberfläche der
Belichtungstrommel 1 hinausragen. Eine Klemmleiste 9 drückt die
Vorderkante 4 außerdem
fest auf die Oberfläche
der Belichtungstrommel 1 und fixiert dadurch die Vorderkante 4 der
Druckplatte 3. Die Druckplatte 3 wird flächig mittels
einer in 2 nicht gezeigten
Vakuumeinrichtung, die die Druckplatte 3 durch Löcher in
der Trommeloberfläche ansaugt,
auf der Trommeloberfläche
gehalten, damit die Druckplatte 3 nicht durch die Fliehkräfte bei
der Rotation abgelöst
wird. Zusätzlich
wird die Hinterkante 7 der Druckplatte 3 mit Begrenzungsstücken 10 am
Abheben von der Belichtungstrommel 1 gehindert.
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Ein Belichtungskopf 11 oder
auch mehrere Belichtungsköpfe 11,
die auf einem gemeinsamen Belichtungskopfträger 16 angeordnet
sind, werden in einem relativ kurzen Abstand axial an der Belichtungstrommel 1 entlang
bewegt, während
die Belichtungstrommel 1 rotiert. Jeder Belichtungskopf 11 fokussiert
einen oder mehrere Laserstrahlen 12 auf die Trommeloberfläche, die
die Trommeloberfläche
in Form von engen Schraubenlinien überstreichen. Auf diese Weise
werden bei jeder Trommelumdrehung eine bzw. mehrere Gruppen von
Bildlinien in der Umfangsrichtung x auf das Aufzeichnungsmaterial
belichtet. Der Belichtungskopfträger 16 wird
in der Vorschubrichtung y mittels einer Vorschubspindel 13 bewegt,
mit der er formschlüssig
verbunden ist und die mit einem Vorschubantrieb 14 in Drehbewegung
versetzt wird.
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Durch die Verwendung mehrerer Belichtungsköpfe 11 wird
die Produktivität
erhöht,
d.h. eine Druckplatte 3 kann in kürzerer Zeit belichtet werden. 1 zeigt als Beispiel einen
Belichter mit zwei Belichtungsköpfen 11,
die in axialer Richtung im Abstand A angeordnet sind und jeweils
ein Bündel
von Laserstrahlen 12 auf die Druckplatte 3 fokussieren. Die
Druckvorlage 15 wird dadurch gleichzeitig mit zwei Gruppen
von Schraubenlinien belichtet, die im axialen Abstand A die Trommeloberfläche überstreichen.
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2 zeigt
die erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Fokuseinstellung der Belichtungsköpfe 11 in einer perspektivischen
Ansicht. Der Belichtungskopfträger 16 besteht
aus zwei Teilen, einer Trägerplatte 20,
auf der die Belichtungsköpfe 11 montiert
sind, und einer Trägerbasis 21,
die auf Führungsschienen 22 läuft und
mittels der Vorschubspindel 13 zusammen mit der Trägerplatte 20 in
y-Richtung axial an der Belichtungstrommel 1 entlang bewegt
wird. Die Trägerplatte 20 und
die Trägerbasis 21 sind
an der der Belichtungstrommel 1 zugewandten Seite durch
ein Scharnier 23 verbunden, dessen Drehachse sich in y-Richtung
erstreckt. Das Scharnier 23 ermöglicht eine Kippbewegung der
Trägerplatte 20 um die
Drehachse des Scharniers 23, wodurch die auf der Trägerplatte 20 montierten
Belichtungsköpfe 11 in
Richtung des Pfeils 24 auf die Belichtungstrommel 1 zu bzw.
von der Belichtungstrommel 1 weg bewegt werden: Die Kippbewegung
der Trägerplatte 20 wird
beispielsweise mit einem Antrieb ausgeführt, der die hintere, der Belichtungstrommel 1 abgewandte
Rückseite
der Trägerplatte 20 in
Richtung des Pfeils 25 hebt bzw. senkt. Durch die Kippbewegung
wird der Fokus der Laserstrahlen 12 für alle Belichtungsköpfe 11 gemeinsam
vor Beginn der Belichtung auf die jeweilige Dicke der zu belichtenden
Druckplatte 3 optimal eingestellt.
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Als Antrieb für die Kippbewegung können verschiedene
Konstruktionen verwendet werden. 2 zeigt
eine bevorzugte Ausführungsform
für den
Antrieb. Eine Exzenterwelle 26 ist über Tragarme 27 mit
der Rückseite
der Trägerplatte 20 verbunden. Die
Exzenterwelle 26 ist in den Tragarmen 27 drehbar
gelagert. Die Exzenterwelle 26 hat an beiden Enden je einen
exzentrisch angeordneten Zapfen 28, der jeweils eine Rolle 29 trägt, die
auf der Trägerbasis 21 abrollt. 3a und 3b zeigen dies für ein Ende der Exzenterwelle
in einer vergrößerten Ansicht.
Wenn die Exzenterwelle 26 um einen bestimmten Winkel gedreht
wird, wird sie von den exzentrischen Zapfen 28 gehoben
bzw. gesenkt. Damit werden auch die Tragarme 27 gehoben
bzw. gesenkt, wodurch die Trägerplatte 20 um
die Achse des Scharniers 23 gekippt wird. 3a zeigt die Exzenterwelle 26 in
ihrer niedrigsten Stellung, und 3b zeigt
sie in ihrer höchsten
Stellung. Der Höhenunterschied
H wird so bemessen, dass die Belichtungsköpfe 11 unter Berücksichtigung
der Hebellängen
zu beiden Seiten der Achse des Scharniers 23 in einem ausreichend
großen
Bereich radial zur Belichtungstrommel 1 verstellt werden
können.
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Der Drehantrieb für die Exzenterwelle 26 erfolgt
zum Beispiel mit einem Schrittmotor 30 über einen Zahnriemen 31 (2). Zweckmäßigerweise
ist die Exzenterwelle 26 auch noch mit einer in 2 nicht gezeigten Einrichtung
zur Ermittlung einer Nullwinkellage der Exzenterwelle 26 verbunden,
die beispielsweise aus einer mit einem Schlitz versehenen Scheibe
und einer Lichtschranke bestehen kann. Der Nullwinkeldetektor kann
so justiert werden, dass sich die Belichtungsköpfe 11 bei der Nullwinkellage
der Exzenterwelle 26 in einer Mittenstellung des radialen Zustellbereichs
befinden. Der benötigte
radiale Zustellbereich beträgt zum
Beispiel 0,5 mm, und die Zustellung der Belichtungsköpfe 11 muss
reproduzierbar in sehr kleinen Schritten erfolgen. Durch Drehen der
Exzenterwelle 26 um eine bestimmte Zahl von Taktschritten
des Schrittmotors 30 werden dann je nach der Drehrichtung
die Belichtungsköpfe 11 um eine
genau definierte Strecke auf die Belichtungstrommel 1 zu
bzw. von ihr weg bewegt. Die benötigte Zahl
von Taktschritten kann aus den Hebelverhältnissen des Kippantriebs zuvor
berechnet werden. Alternativ kann die radiale Zustellung in Abhängigkeit
von der Zahl der Taktschritte einmalig gemessen werden und in einem
Tabellenspeicher des Belichters abgelegt werden, von wo sie später beim
Betrieb des Belichters als Einstellwerte zur Verfügung gestellt
werden. Damit sind zugleich alle mechanischen Toleranzen des Kippantriebs
mit erfasst und berücksichtigt. Wegen
der Kippbewegung um die Achse des Scharniers 23 bewegen
sich die Belichtungsköpfe 11 nicht auf
einer geraden Linie radial zur Belichtungstrommel 1 sondern
auf einem Kreisbogenstück.
Dadurch verschieben sich die Punkte, bei denen die Laserstrahlen 12 auf
die Druckplatte 3 treffen, etwas in Umfangsrichtung der
Belichtungstrommel 1. Diese Verschiebung kann aber durch
eine entsprechende Verschiebung der Zeittakte, bei denen die Belichtung
der Bildlinien beginnt, kompensiert werden, so dass für jede mögliche radiale
Zustellung der Belichtungsköpfe 11 die
Belichtung der Druckvorlagen immer im gleichen Abstand von der Vorderkante 4 der
Druckplatte 3 beginnt.
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4 zeigt
eine alternative Ausführungsform
für einen
Kippantrieb. Auf der Trägerbasis 21 ist ein
Schrittmotor 40 montiert, der eine Zugspindel 41 drehbar
antreibt. In die Zugspindel 41 greift ein Mutternsegment 42 formschlüssig ein,
so dass das Mutternsegment 42 beim Drehen der Zugspindel 41 horizontal
hin- und herbewegt werden kann. Am Mutternsegment 42 ist
eine Rolle 43 befestigt, die bei der horizontalen Bewegung
des Mutternsegments 42 auf der Trägerbasis 21 abrollt.
Außerdem
ist am Mutternsegment 42 ein Kipphebel 44 drehbar
angebracht, dessen anderes Ende drehbar mit der Rückseite
der Trägerplatte 20 verbunden
ist. Die Länge
des Kipphebels 44 ist so bemessen, dass die horizontale
Bewegung des Mutternsegments 42 in eine vertikale Bewegung
der Rückseite
der Trägerplatte 20 umgesetzt
wird.
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5 zeigt
eine bevorzugte Ausführungsform
für das
Scharnier 23 in einer vergrößerten Querschnittansicht auf
die Stirnseite des Belichtungskopfträgers 16. Die Trägerplatte 20 und
die Trägerbasis 21 sind
an ihrer der Belichtungstrommel 1 zugewandten Seite durch
einen schmalen Spalt 50 getrennt. Über den Spalt 50 ist
ein Federblech 51 gelegt, das an der Trägerplatte 20 und an
der Trägerbasis 21 mittels
zweier Klemmschienen 52 und Schrauben fest angeklemmt wird.
Bei der Kippbewegung der Trägerplatte 20 in
Richtung des Pfeils 53 wird das Federblech 51 im
Spalt 50 gebogen. Das Federblech 51 besteht aus
einem elastischen Material, vorzugsweise aus Federstahl. Da der
Kippwinkel nur einen Bruchteil eines Grads beträgt, ist die Biegebeanspruchung
sehr gering. Das Federblech 51 kann so gestaltet werden,
dass es sich über
die gesamte axiale Länge
des Belichtungskopfträgers 16 erstreckt.
Vorteilhafter ist es aber, über
die axiale Länge
des Belichtungskopfträgers 16 mehrere
Federbleche 51 vorzusehen, um die Funktion des Scharniers 23 auch dann
weiter aufrecht zu erhalten, falls ein Federblech 51 brechen
sollte. Andere konstruktive Gestaltungen des Scharniers 23 sind
ebenfalls denkbar. Wegen der erforderlichen Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der
radialen Zustellbewegung der Belichtungsköpfe 11 muss das Scharnier 23 spielfrei
arbeiten.
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- 1
- Belichtungstrommel
- 2
- Rotationspfeil
- 3
- Druckplatte
- 4
- Vorderkante
- 7
- Hinterkante
- 8
- Anlagestift
- 9
- Klemmleiste
- 10
- Begrenzungsstück
- 11
- Belichtungskopf
- 12
- Laserstrahl
- 13
- Vorschubspindel
- 14
- Vorschubantrieb
- 15
- Druckvorlage
- 16
- Belichtungskopfträger
- 20
- Trägerplatte
- 21
- Trägerbasis
- 22
- Führungsschiene
- 23
- Scharnier
- 24
- Pfeil
- 25
- Pfeil
- 26
- Exzenterwelle
- 27
- Tragarm
- 28
- Zapfen
- 29
- Rolle
- 30
- Schrittmotor
- 31
- Zahnriemen
- 40
- Schrittmotor
- 41
- Zugspindel
- 42
- Mutternsegment
- 43
- Rolle
- 44
- Kipphebel
- 50
- Spalt
- 51
- Federblech
- 52
- Klemmschiene
- 53
- Pfeil