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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zum Herstellen einer Druckform nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
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Um eine Druckform herzustellen werden Strahlungsquellen,
insbesondere Laser, verwendet, deren Strahlen auf eine strahlungsempfindliche Schicht
eines Druckformrohlings gerichtet werden. Beim Aktivieren einer
Strahlungsquelle wird ein Bildpunkt oder beim Negativverfahren ein
Nichtbildpunkt erzeugt. Der Druckform-Rohling kann auf einer flachen Unterlage,
auf der Oberfläche
eines Druckformzylinders oder auf der Innenseite eines Hohlzylinders befestigt
sein. Um die gesamte Oberfläche
des Druckform-Rohlings erfassen zu können werden die Strahlungsquellen
und der Druckform-Rohling relativ zueinander positioniert. Um die
Produktivität
zu erhöhen,
werden mehrere Strahlungsquellen gleichzeitig eingesetzt.
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Bei einer in
US 5,717,451 gezeigten Vorrichtung
werden vier Bebilderungsköpfe
eingesetzt, die jeweils ein Laserdiodenarray enthalten. Die Bebilderungsköpfe sind
zusammen mit dem Laserdiodenarrays jeweils unabhängig voneinander mit einem Schlitten
in Linearführungen
in paralleler Richtung zur Drehachse eines Druckformzylinders positionierbar.
Während
der Druckformzylinder rotiert, werden die Bebilderungsköpfe in Seitenrichtung
positioniert, wobei mit jedem Bebilderungskopf ein Streifen bebildert
werden kann. Um Bebilderungsfehler, insbesondere Anschlußfehler
zwischen zwei Streifen, zu vermeiden, werden die Bebilderungsköpfe vor
dem Bebildern exakt ausgerichtet. Zum Ausrichten der Bebilderungsköpfe werden
diese in eine Kalibrierposition verfahren und die Laserdioden aktiviert.
Die Orte der Laserstrahlen auf einer Kalibrierfläche werden mit einem Detektor
erfasst. Weicht die Strahlrichtung eines Laserdiodenarrays von einem
Vorgabewert ab, wird der betreffende Bebilderungskopf so verschwenkt, dass
die Abweichungen verschwinden. Nach dem Verschwenken wird die Position
eines Bebilderungskopfes auf einen Schlitten fixiert. Die Justierung
der Strahlrichtung und die Fixierung des Bebilderungskopfes müssen auf
wenige Mikrometer genau und reproduzierbar geschehen.
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Um das zu Realisieren sind feinmechanische Feinstverstellungen
und hochgenaue Lagerungen bekannt. Bei einer Bebilderungsanordnung
nach
US 5,367,323 wird
die Halterung eines Umlenkspiegels gelenkig mittels einer Kugel
gelagert und mittels zweier Stellschrauben in geringem Umfang verkippt. Jede
Stellschraube bewirkt die Verkippung um jeweils eine Achse, die
senkrecht aufeinander stehen. In
US
5,331,343 ist eine Bebilderungsvorrichtung gezeigt, bei
der eine Linsen-Anordnung verdrehbar in einer v-förmigen
Nut aufgenommen und in Nutrichtung verschiebbar ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine
Vorrichtung zum Herstellen einer Druckform zu schaffen, die mit
geringem Aufwand eine exakte Strahlausrichtung und Positionierung
ermöglicht.
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Die Aufgabe wird mit einer Vorrichtung
gelöst,
welche die Merkmale nach Anspruch 1 aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Erfindung ermöglicht eine Feinstverstellung
der Auftreffposition von Schreibstrahlen auf einem Druckformrohling.
Beim gleichzeitigen Verwenden von mehreren Strahlungsquellen ist
sichergestellt, dass kein Versatzfehler zwischen den Linien benachbarter
Schreiblinien entstehen. Die Einstellung der Auftreffposition auf
dem Druckformrohling geschieht einmalig während eines Kalibriervorganges
bei der Montage. Bei Austausch einer Strahlungsquelle ist nur eine
geringe Nachjustierung erforderlich. Die Strahlungsquellen sind
jeweils an drei Lagerstellen an insgesamt sechs Punkten gelagert.
Die Lagerteile bestehen aus harten Materialien, so dass Materialverformungen
keinen Einfluß auf
die Genauigkeit der Lagerung haben. Es ist von Vorteil, wenn die
Lagerkräfte
für ein
Bebilderungsmodul so eingeleitet werden, dass die auf die sechs
Lagerpunkte wirkenden Kraftvektoren nahe betragsmäßig gleich sind.
Die beim Fixieren eines Bebilderungsmoduls aufgebrachten Kräfte sind
genau definiert.
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Die Erfindung soll anhand von Ausführungsbeispielen
noch näher
erläutert
werden, es zeigen:
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1 ein
Schema einer Vorrichtung zum Herstellen einer Druckform,
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2 Details
der Vorrichtung nach 1,
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3 ein
Schema einer Vorrichtung zum Bebildern mit Laserdioden,
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4 eine
Lagerstelle bestehend aus zwei Zylindern und einer Kugel,
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5 eine
Detailansicht der Lagerstelle nach 4,
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6 eine
perspektivische Darstellung einer Sechspunktlagerung mit drei Prismen,
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7 ein
Schema einer Lagerung für
ein Lasermodul,
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8 ein
Schema einer Sechs-Punkt-Lagerung mit einer Ecke, einem Prisma und
einer Fläche, und
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9 ein
Schema zur Verstellung einer Sechs-Punkt-Lagerung nach 8.
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1 und 2 zeigen ein Schema zum Herstellen
einer Druckform. Zwischen zwei fest miteinander verbundenen Seitenwänden 1, 2 ist
ein Druckformzylinder 3 mit seinen Achszapfen 4, 5 in
Lagern 6, 7 drehbar gelagert. Die Achszapfen 4 und 5 sind
mit einem Motor 8 und einem Drehgeber 9 gekoppelt.
Der Druckformzylinder 3 trägt einen Druckform-Rohling 10.
Die Seitenwände 1, 2 sind
mit einer Traverse 11 verbunden, an der sich Führungsbahnen 12, 13 für einen
Schlitten 14 befinden. Der Schlitten 14 ist in den
Führungsbahnen 12, 13 mit
acht Kugellagern 15–22 verschiebbar
gelagert. Die Führungsbahnen 12, 13 liegen
parallel zur Rotationsachse 23 des Druckformzylinders 3.
Der Schlitten 14 hat einen U-förmigen Querschnitt, zwischen
dessen Schenkeln ein Spindeltrieb aufgenommen ist. Der Spindeltrieb besteht
aus einer Gewindespindel 24, die in Lagern 25, 26 in
den Seitenwänden 1, 2 aufgenommen
ist. Die Enden der Gewindespindel 24 sind mit einem Motor 27 und
einem Drehgeber 28 gekoppelt. Auf der Gewindespindel 24 sitzt
eine Mutter 29, die mit dem Schlitten 14 gekoppelt
ist. Auf dem Schlitten 14 sind vier Lasermodule 30–33 befestigt,
die jeweils auf drei Lagerstellen 34–45 sitzen. Die Lagerstellen 34–45 liegen
in einer Ebene, die parallel zur Rotationsachse 23 verläuft. In
der Draufsicht nach 1 bilden
die Lagerstellen 34–45 eines
jeden Lasermoduls 30–33 ein
gleichschenkliges Dreieck, wobei die auf der Basis des jeweiligen
Dreiecks liegenden Lagerstellen 34, 35; 37, 38; 40,41 und 43, 44 parallel
zur Rotationsachse 23 liegen. Die in dem Schnittpunkt der gleichlangen
Schenkel liegenden Lagerstellen 36, 39, 42 und 45 liegen
dem Druckformrohling 10 zugewandt. Die Lasermodule 30–33 sind
mit Federn 46 in den Lagerstellen 34–45 gehalten.
Die Angriffspunkte 47–50 der
Federn 46 am jeweiligen Lasermodul 30–33 liegen
zentrisch in dem gleichschenkligen Dreieck, welches jeweils durch
die Lagerstellen 34–45 gebildet
ist. Wie in 2 näher gezeigt,
handelt es sich bei den Federn 46 um Zugfedern, die jeweils
am Lasermodul 30–33 und
am Schlitten 14 verankert sind und die die Lasermodule 30–33 jeweils mit
einer Kraft FF gegen den Schlitten 14 ziehen.
In jedem Lasermodul 30–33 befinden
sich eine Strahlungsquelle 51 mit mindestens einem Laser,
ein optisches System 52 zur Strahlformung und Strahlablenkung
und ein Schutzglas 53. Die Strahlrichtung 54 eines
ein Lasermodul 30–33 verlassenden
Strahls schneidet bis auf geringe Abweichungen die Rotationsachse 23.
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In 3 ist
eine Ausführung
einer Strahlungsquelle 51 mit einem Laserdiodenarray 55 gezeigt.
Das Laserdiodenarray 55 besteht aus einem Barren 56,
auf dem eine Vielzahl von einzeln ansteuerbaren Laserdioden 57 angeordnet
sind. Die Laserdioden 57 weisen den gleichen Abstand auf
und liegen auf einer Linie, die parallel zur Rotationsachse 23 ist.
Die Laserdioden 57 sind mit einer Steuereinrichtung 58 verbunden.
Wenn mittels der Steuereinrichtung 58 eine Laserdiode 57 aktiviert
wird, dann wird ein Laserstrahl 59 ausgesandt, der mittels
dem optischen System 52 auf die Oberfläche des Druckform-Rohlings 10 fokusiert
wird und dort einen druckfarbeannehmenden Bildpunkt 60 erzeugt.
Die Strahlrichtungen der Laserstrahlen 59 liegen alle parallel.
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Bei der Montage der Vorrichtung zur
Herstellung einer Druckform und beim Austausch eines defekten Lasermoduls 30–33 muss
gewährleistet
sein, dass die Abstände
a zweier von verschiedenen Lasermodulen 30–33 erzeugten
Bildpunkte 60 in y-Richtung einem vorgegebenen Wert entsprechen. Wenn
sich bei einer Testbebilderung ergibt, dass Abweichungen von einem
vorgegebenen Wert bestehen, dann ist eine neue Justage mindestens
eines Lasermoduls 30–33 erforderlich,
wozu die Lasermodule 30–33 justierbar angeordnet
sind. Zur Justierung der Lasermodule 30–33 auf dem Schlitten 14 sind
Stellschrauben 61–64 in
Halteböcken 65–68 vorgesehen.
Die Stellschrauben 61–64 greifen
spielfrei an einem Lagerelement jeweils der Lagerstelle 36, 39, 42, 50 an,
die dem Druckform-Rohling 10 zugewandt liegt. Beim Betätigen einer
Stellschraube 61–64 wird das
entsprechende Lagerelement am Lasermodul 30–33 mitgenommen,
so dass das Lasermodul 30–33 eine Verdrehung
um die z-Achse vollführt.
Damit ist die Strahlrichtung 54 in einem Winkelbereich
a einstellbar, der in der x-y-Ebene liegt.
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Jede Lagerstelle 34–35 besteht
aus zwei Lagerelementen, die jeweils dem Schlitten 14 und
dem Lasermodul 30–33 zugeordnet
sind. Bei dem Ausführungsbeispiel
in 1 und 2 sind als Lagerelemente Kugeln 69 und
Zylinderrollen 70, 71 vorgesehen. Die Kugeln 69 sind
mit einem Kleber 72 im Schlitten 14 oder in einem
mit dem Schlitten 14 verbundenen Bauteil eingebettet. Die
Zylinderrollen 70, 71 sind mit einem Kleber 73 in
einer parallelen Nut 74 so eingebettet, dass deren Achsen 75, 76 parallel
liegen. Die Achsen 75, 76 liegen in einer Ebene
senkrecht zur z-Achse. Die Symmetrielinien der Achsen 75, 76 schneiden
sich im Mittelpunkt des Umkreises des Dreiecks, welches aus den
drei Lagerstellen 34–45 eines
Lasermoduls 30–33 gebildet
wird. An jeder Lagerstelle 34–45 liegt ein Lasermodul 30–33 an zwei Berührpunkten 77, 78 an
einer Kugel 69 an. Damit ist jedes Lasermodul 30–33 an
sechs Berührpunkten 77, 78 gelagert.
Wenn mit einer Stellschraube 61–64 ein Lasermodul 30–33 um
die z-Achse verdreht wird, dann bleibt der Kontakt zwischen den
Kugeln 69 und den Zylinderrollen 70, 71 bei
Aufrechterhaltung der Kraft FF der Feder 46 erhalten.
Die Berührpunkte 77, 78 wandern
geringfügig
auf der Oberfläche
der Kugeln 69. Der Auftreffpunkt eines Laserstrahls 59 auf der
Oberfläche
des Druckformrohlings 10 wird in Richtung y korrigiert.
Da ein Lasermodul 30–33 keine reine
Drehung um die z-Achse ausführt,
verändert sich
die Lage des Auftreffpunktes auch in z und x-Richtung, was aber
ohne weiteres durch Steuern des Zeitpunktes des Aktivierens einer
Laserdiode 57 und durch eine Fokussier-Anordnung im Laserstrahlengang
korrigiert werden kann.
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In 6 ist
in perspektivischer Darstellung eine weitere Variante einer Sechs-Punkt-Lagerung für ein Lasermodul
dargestellt. Verwendet werden Kugeln 79–81, die an einem
Lasermodul in einer Ebene 82 fixiert sind. Die Kugeln 79–81 werden
mit der Kraft FF einer Feder in drei v-förmigen Prismen 83–85 gelagert.
Es ergeben sich sechs Berührpunkte 86–91.
Wenn, wie näher
in 7 gezeigt, eines
der Prismen 83–85 verschieblich
angeordnet ist, kann eine Verdrehung eines Lasermoduls 92, 93 erreicht werden.
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7 zeigt
schematisch zwei Lasermodule 92, 93 mit sechs
Kugeln 94–99,
die auf sechs Prismen 83–85, 100–102 aufsitzen.
Die Kugeln 94–99 bzw.
Prismen 83–85; 100–102 bilden
Lagerstellen an den Eckpunkten gleichseitiger Dreiecke, wobei eine justierbare
Lagerstelle der Oberfläche
einer Druckform 103 zugewandt liegt. Am Lasermodul 92 ist
demonstriert, wie sich eine Verschiebung des Prismas 83 in
y-Richtung auswirkt. Wenn z. B. mittels einer Stellschraube 104 die
Kugel 94 um einen einen Betrag Δ a in y-Richtung verschoben
wird, dann werden die Berührpunkte 105, 106 am
Prisma 83 im wesentlichen ebenfalls in y-Richtung versetzt.
Die Berührpunkte 107–110 und
der Krafteinleitungspunkt 111 erfahren einen Versatz sowohl
in y als auch in x-Richtung. Die verschobene Position des Lasermoduls 92 ist
in gestrichelter Form dargestellt. Durch die am Krafteinleitungspunkt 111 wirkende
Kraft bleibt der Kontakt zwischen Lasermodul 92 und dem
mit einem Schlitten verbundenen Prismen 83–85, 100–102 an den
Berührpunkten 105–110 erhalten.
Der Auftreffpunkt 112 weist nach der Justage des Lasermoduls 92 den
vorgegebenen Abstand a zum Auftreffpunkt 113 des benachbarten
Lasermoduls 93 auf.
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In 8 ist
eine weitere Variante für
eine Sechs-Punkt-Lagerung gezeigt. Auf einem nicht dargestellten
Schlitten ist eine Ecke 114, ein Prisma 115 und
eine Auflageebene 116 ausgebildet. An einem Lasermodul 117 sind
drei Kugeln 118–120 befestigt, die
mit drei Berührpunkten 121–123 an
der Ecke 114, mit zwei Berührpunkten 124–125 an
dem Prisma 115 und mit einem Berührpunkt 126 auf der
Auflageebene 116 anliegen. Das Lasermodul 117 ist
so mit Spannkräften
F1–F3 beaufschlagt, dass beim Verschieben der
Ecke 114 in Richtung y der Kontakt an den sechs Berührpunkten 121–126 stets
erhalten bleibt. Die in Richtung der Ecke 114 verlaufende Spannkraft
F3 ist dabei größer gewählt als die Spannkraft F2 in Richtung des Prismas 115. Die
Spannkraft F2 in Richtung des Prismas 115 ist
größer als
die Spannkraft F1 in Richtung senkrecht
zur Auflageebene 116.
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In 9 ist
die Justierung eines Lasermoduls 117 mittels der Sechs-Punkt-Lagerung
nach 8 gezeigt. Die
Ecke 114 ist so arrangiert, dass die beiden in z-Richtung
stehenden Wände 127, 128 einen
spitzen Winkel bilden, der in Richtung der Oberfläche eines
Druckformrohlings 129 weist. Der Boden der Ecke 114 liegt
in einer Ebene mit einer Schenkelfläche des Prismas 115 und
der Auflageebene 116. Die Ecke 114 ist in y-Richtung auf
einem Schlitten verschieblich angeordnet. Beim Verschieben der Ecke 114 um
einen geringen Betrag Δ a
ergibt sich die punktiert dargestellte Position des Lasermoduls 11.
Der Auftreffpunkt 130 einer Laserdiode wird ebenfalls in
y-Richtung verschoben, so dass sich ein neuer Auftreffpunkt 131 ergibt.
Während
die Berührpunkte 121–123 im
wesentlichen in y-Richtung verschoben werden, erhalten die Berührpunkte 124–126 Verschiebekomponenten
in x- und y-Richtung.
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Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel
begrenzt. So kann die Strahlungsquelle einfach oder mehrfach vorgesehen
werden. In einer Strahlungsquelle können einzelne Strahler oder
eine Vielzahl von Strahlern vorhanden sein, die eine gemeinsame
Justage erfahren. Außer Lasern
sind LED oder sonstige Strahler anwendbar, die das Vermögen haben,
einen Bildpunkt oder einen Nichtbildpunkt auf einem Druckformrohling
zu setzen. Der Druckformrohling kann auf einem Druckformzylinder
aufgespannt sein oder hülsenförmig ausgebildet
sein. Die positive oder negative Bebilderung kann ebenso auf der
Oberfläche
eines geeigneten Druckformzylinders stattfinden. Die Erfindung ist ebenso
bei Flachbettbelichtern und Innentrommelbelichtern einsetzbar. Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
kann in Druckmaschinen integriert sein. Die Rotation der Spindel 24 und
des Druckformzylinders 3 mittels der Motoren 8, 27,
die Verarbeitung der Drehgebersignale und die Ansteuerung der Laserdioden 57 kann
synchronisiert mittels einer gemeinsamen Steuereinrichtung 58 gesteuert
werden. Es ist möglich,
die Position der Lasermodule 30–33 messtechnisch
zu erfassen und deren Justierung automatisch mittels Stellmotoren
durchzuführen.
In diesem Fall kann die Position der Lasermodule 30–33 laufend nachgeregelt
werden, falls Abweichungen während dem
Bebilderungsbetrieb auftreten.
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- 1,
2
- Seitenwand
- 3
- Druckformzylinder
- 4,
5
- Achszapfen
- 6,
7
- Lager
- 8
- Motor
- 9
- Drehgeber
- 10
- Druckformrohling
- 11
- Traverse
- 12,13
- Führungsbahn
- 14
- Schlitten
- 15–22
- Kugellager
- 23
- Rotationsachse
- 24
- Gewindespindel
- 25,
26
- Lager
- 27
- Motor
- 28
- Drehgeber
- 29
- Mutter
- 30–33
- Lasermodul
- 34–45
- Lagerstelle
- 46
- Feder
- 47–50
- Angriffspunkte
- 51
- Strahlungsquelle
- 52
- Optisches
System
- 53
- Schutzglas
- 54
- Strahlrichtung
- 55
- Laserdiodenarray
- 56
- Barren
- 57
- Laserdioden
- 58
- Steuereinrichtung
- 59
- Laserstrahl
- 60
- Bildpunkt
- 61–64
- Stellschraube
- 65–68
- Haltebox
- 69
- Kugel
- 70,
71
- Zylinderrolle
- 72,
73
- Kleber
- 74
- Nut
- 75,
76
- Achse
- 77,
78
- Berührpunkt
- 79–81
- Kugel
- 82
- Ebene
- 83–85
- Prisma
- 86–91
- Berührpunkt
- 92–93
- Lasermodul
- 94–99
- Kugel
- 100-102
- Prisma
- 103
- Druckformrohling
- 104
- Stellschraube
- 105-110
- Berührpunkt
- 111
- Krafteinleitungspunkt
- 112,
113
- Auftreffpunkt
- 114
- Ecke
- 115
- Prisma
- 116
- Auflageebene
- 117
- Lasermodul
- 118–120
- Kugel
- 121–126
- Berührpunkt
- 127,
128
- Wand
- 129
- Druckformrohling
- 130,
131
- Auftreffpunkt