DK162469B - Fremgangsmaade til fremstilling af trykplader ved hjaelp af en laserstraale - Google Patents

Description

DK 162469 B

i

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til fremstilling af trykplader ved hjælp af en laserstråle, idet laserstrålen skanderes ved hjælp af et roterende polygonspejl.

5 Formålet med opfindelsen er at anvise, hvorledes man ved hjælp af en skanderende laserstråle vil kunne fremstille offsettrykplader direkte fra tekst og bi 1 ledinformation lagret i en computer, idet skanderingen skal kunne ske med høj hastighed og stor nøjagtighed.

10

En fremgangsmåde af den indledningsvis nævnte art er ifølge opfindelsen ejendommelig ved, at rotationsbevægelsen til polygonspejlet overføres via en magnetkobling, idet eventuelle svingninger dæmpes af en hysteresedæmpet magnetkob1 ing (fara-15 daydæmpning). Magnetkoblingen udgøres af i hinanden indgribende radiært udragende dele, der kan dreje en smule i forhold til hinanden, og som indeholder kraftige magneter, der er anbragt således, at de frastøder hinanden. Derved opnås en rota-tionsnøjagtighed på 6 ppm per rotation.

20

Opfindelsen skal nærmere forklares i det følgende under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 illustrerer computer-to-plate princippet anvendt i et 25 lasereksponeringssystem ifølge opfindelsen til eksponering af en trykplade ved hjælp af en laserstråle, fig. 2 et diagram over lasereksponeringssystemet, 30 fig. 3 et hovedstyresystem i lasereksponeringssystemet, fig. 4 et klok-korrektionssystem i lasereksponeringssystemet, fig. 5 et frontendesystem i lasereksponeringssystemet, fig. 6 et polygonspejl-styresystem i lasereksponeringssystemet , 35

DK 162469 B

2 fig. 7 et eksponeringsplan-styresystem i lasereksponeringssystemet, fig. 8 et stråleudvidel ses-styresystem i 1 aser eksponer ingssy-5 stemet, fig. 9 et argon!asersystem i lasereksponeringssystemet, fig. 10 et maskinstyresystem i lasereksponeringssystemet, 10 fig. 11 et facetkorrektionssystem for det roterende polygon-spej1, fig. 12 hele det optiske system, 15 fig. 13 et HeNe-1 asersystem til korrektionsformål, fig. 14 en illustration af hele lasereksponeringssystemet, 20 fig. 15 en modulator i lasereksponeringssystemet, fig. 16 en illustration af stråleudvidel ses-styresystemet, fig. 17 og 18 en magnetkobling i forbindelse med det roterende 25 polygonspejl og fig. 19 1aserexponeringssystemet set i perspektiv.

Fig. 2 viser et diagram over et lasereksponeringssystem ifølge opfindelsen. Lasereksposeneringssystemet omfatter en hovedkontrol 2, et frontendesystem 4, et klokkorrektionssystem 6 og et facetkorrektionssystem 8, hvilke systemer via en seriel bus RS 422 står i forbindelse med et maskinstyresystem 10, et eksponeringsplan-styresystem 12, et argonlasersystem 16, et stråle- udvidelses-styresystem 14 og et polygonspej1-styresystem 18.

Argonlasersystemet 16, stråleudvidelses-styresystemet 14 og polygonspej1-styresystemet 18 er en del af et optisk system, 35 3

DK 162469 B

hvori også indgår et HeNe-1 asersystem 20 til styring af klok-korrekti onssystemet 6 og facetkorrekti onssystemet 8. Hovedkontrollen 2 har den overordnede styring af hele lasereksponeringssystemet og styrer samtlige undersystemer. Endvidere kan 5 den kommunikere med omverdenen via frontendesystemet 4. Klok-korrektionssystemet 6 korrigerer den strøm af data, der tilføres til den trykplade, der skal eksponeres, idet en speciel kurveform i eksponeringssystemet bevirker, at dataene må korrigeres i afhængighed af positionen i eksponeringsplanet. Fa-10 cetkorrekti onssystemet 8 korrigerer for fejl i polygonenspejlet 32's spejlende facetter. Mask i nstyresystemet 10 varetager kommunikationen til stærkstrømsrelæer m.v. Undersystemerne kommunikerer indbyrdes via RS 422 og softwareprotokoller.

15 Eksponeringsplan-styresystemet 12 styrer bevægelsen af den plade, der skal eksponeres, ved hjælp af detektorer.

Det optiske system styres af elektroniske kredsløb. Stråleudvide Ises -styresystemet 14 bestemmer pletstørrelsen af en lys-20 stråle fra argonlaseren 16 til eksponering af trykpladen. Lysstrålen fra HeNe-laseren 20 anvendes til klok- og facetkorrektion. Uden en sådan korrektion ville lasereksponeringssystemet ikke virke efter hensigten.

25 Et bruger interface - se fig. 3 - står via en RS 232 bus i forbindelse med hovedkontrollen 2. Hovedkontrollen 2 kommunikerer internt via den før nævnte RS 422 bus, og en klokstyring 3 giver den nødvendige synkronisering.

30 Det er nødvendigt at korrigere dataene for at eksponeringssystemet skal kunne fungere efter hensigten. Til dette formål er der et klokkorrektionssystem - se fig. 4. På basis af klokfre-kvensen fra klokgeneratoren og korrektionsdataene fra klokkor-rektionskontrollen korrigeres dataene imellem en start- og en 35 stopdetektor - se fig. 13 - således, at man får en ensartet afstand imellem pixels i eksponeringsplanet. Klokkorrektions-systemet 6 modificerer den serielle bit-strøm genereret ved

DK 162469 B

4 hjælp af frontendesystemet 4 for eventuelle maskinfejl, der er summen af geometriske fejl, neddelingsfej1 og polygonfejl. Ved klokkorrektionen genereres korrigerede kloksignaler for front-endeinterfacet 6a - se fig. 5, Disse kloksignaler benævnes DA-5 TA CLK. Frontendeinterfacet 6a kan kommunikere med omverdenen via en såkaldt IPU, der koder data fra andre systemer om til en særlig bitstrøm, der kan anvendes under eksponeringen. Frontendeinterfacet 6a modtager denne bitstrøm tilligemed kl okkorrekt i onsdata fra kl okkor rekt i-onssystemet 6 og videre-10 fører den korrigerede bitstrøm til en elektrooptisk modulator 36 - se fig. 12 - som modulerer eksponeringslysstrålen i afhængighed af bitstrømmen.

Frontendeinterfacet 6a udgør med andre ord et datalink imellem 15 IPU og lasereksponeringssystemet. Dataene overføres sammen med handshake signaler til frontendeinterfacet 6a via en databus af en busbredde svarende til ét ord. Frontendeinterfacet 6a korrigerer dataene i overensstemmelse med korrektionsdataene fra kl okkorrekti onssystemet 6. og omsætter de korrigerede data 20 til en seriel bitstrøm, der føres til modulatoren 36 for modulation af eksponeringslysstrålen.

Frontendeinterfacet 6a genererer også et eksternt modulations-signal for argon lasersystemet 16 ud.fra de modtagne handshake-25 signaler og status af eksponeringsplan-styresystemet 12, hvortil der er opnået adgang via eksponeringsplaninterfacet 6b.

Polygonspej 1-styresystemet 18 - se- fig. 6 - styrer rotati'onen af et polygonspejl 32 til linieskandering af trykpladen. Poly-30 gonspejl-styresystemet 18 kommunikerer med hovedkontrollen 2 via den serielle bus RS 422. Hovedkontrollen 2 styrer en drivmotor 51 for polygonspejlet 32 via et polygoninterface 18a. En powerdump i forbindelse med drivmotoren 51 kan absorbere energi under en eventuel decelleration.

Polygoninterfacet 18a modtager et referencesignal for drivmotoren 51 (en stepmotor) fra klokgeneratoren, idet kloksignalet 35 5

DK 162469 B

er nedskaleret til en lavere frekvens. Drivsystemet arbejder i en lukket sløjfekonfiguration, hvor en polygon indkoder genererer hast ighedsi nformat i on til interfacet 18a.

5 En facetkorrektionsdetektor detekterer positionen af polygonspejlet 32 og transmitterer denne information til klokkorrek-tionen for synkronisering af korrektionen til polygonspejlets position.

10 Stepmotoren 51 er forbundet til en polygon/luftlejekonstruk- tion 53 via en hysteresedæmpet magnetkobling - se f i g. 17 - hvilket giver en rotat i onsnøjagtighed på 6 ppm per rotation.

Eksponeringsplan-styresystemet 12 styrer bevægelsen af ekspo-15 neringsplanet (trykpladen) ved hjælp af detektorer og en koder. Koderen angiver positionen af planet og udgøres af en elektronisk enhed, der f.eks. kan monteres på en rotationsakse!. En sådan enhed afgiver et bestemt antal impulser per omløb; i dette tilfælde 1250 impulser per omløb. Impulserne fø-20 fes til en tæller til opnåelse af positionsangivelsen. Denne positionsangivelse anvendes til at styre bevægelsen af eksponeringsplanet, og eksponeringsplanstyringen og er igen styret af klokfrekvensen fra systemklokken, der fastlægger den overordnede takt i eksponeringssystemet.

25

Eksponeringsplanet (trykpladen) hviler på luftlejer på en granitblok og er drevet af et spindelsystem forbundet til en eksponeringsplanmotor og en DC-motor.

30 Eksponeringspi an-interfacet 6b interfacer eksponeringsplanstyringen og klokimpulsgeneratoren med eksponeringsplandriveren 6c og DC-motordri veren 6d - se f i g. 7. Endvidere genererer interfacet 6b information om positionen af eksponeringsplanet til eksponeringsplanstyringen. Interfacet 6b modtager det ned-35 skalerede signal fra klokimpulsgeneratoren og genererer styre-og kloksignalet for eksponeringsplandriveren 6c og DC-motor-driveren 6d i overensstemmelse med indgangssignalet fra ekspo-

DK 162469 B

6 neringsplanstyringen . Endvidere genererer eksponer ingsplanin-terfacet 6b pos itions i nformati on til styring på basis af signaler fra eksponer ingsplan-koderen, autofokus, parkerings- og startpositionsdetektorer. Eksponeringsplandriveren 6c styrer 5 eksponer ingsplanmotoren 6d under eksponering i en lukket s løj-fekonfiguration under anvendelse af koder-tilbagekoblingen og eksponer i ngsfrekvens-indgangssi gna 1 et.

Under en hurtig bevægelse overtager DC-motoren styringen og 10 afkobler eksponeringsplanmotoren 6a via en ikke vist magnetisk kobling. DC-motordriveren 6d aftaster desuden nogle bevægelsesfejl detektorer."

Stråleudvidelses-styresystemet 14 bestemmer pletstørrelsen af 15 eksponeringsstrålen. Pletstørrelsen afhænger af den ønskede opløsning og en såkaldt spotfaktor. Spotfaktoren angiver overlappet under en linieskandering. Under en linieskandering skal pletten overlappe med en vis afstand for opnåelse af en jævn eksponering af pladen. En opløsning på 1000 linier svarer til 20 en afstand på 10 μ imellem skanderingslinierne på pladen. Pletten skal da være større end 10 μ for at få et overlap. En rimelig værdi er et sted imellem en faktor 2 og 3, dvs. til en 1 inieafstaad. på 10 μ vil man have en pletstørrelse på mellem 20 μ og 30 μ. Dette giver en jævn eksponering, idet pletterne 25 derved får en passende overlapning.

Stråleudvidelses-styresystemet 14 udgøres af en 8-positions gal ileankonstruktion med fikseret brændplan. Den omfatter et revolverhoved 28 indeholdende 8 forskellige forstørrelses!in-30 ser.

Argonlaseren 16 er den egentlige eksponeringslyskilde. Den står via en seriel bus i forbindelse med en laserkontrol, der sørger for, at laseren 16 drives med den ønskede effekt.

Maskinstyresystemet 10 danner interface mellem μ-processorer og stærkstrømsssignaler. Eksempelvis er en vakuumpumpe, der 35 7

DK 162469 B

fastholder den trykplade, der skal eksponeres, styret af et maskininterface, der omsætter lavspændte 5 V signaler til højspændte signaler til styringsformål.

5 Styresystemet indeholder desuden det før nævnte HeNe-1asersystem 20 i forbindelse med tilbagekoblingssløjfer.

Tilbagekobli ngssløjferne korrigerer for facetfejl og drift, idet en facetkorrektionsdetektor 61 forskydes i afhængighed af 10 langsomme ændringer, der f.eks. kan skyldes termisk drift. Korrektionen for langsomme ændringer udføres mellem to på hinanden følgende skanderinger for ikke at forstyrre under skanderingerne. Endvidere korrigeres for facetfejl.

15 Facetkorrekt i onssysternet 8 tjener til at korrigere for fejl og unøjagtigheder af polygonspejlet 32's facetter. Til dette formål haves facetkorrektionsdetektoren 61, som afgiver et tilbagekoblingssignal. Dette signal styrer nogle piezoelektriske tranducere 30a, der kan ændre stillingen af et facetkorrekti-20 onsspejl 30 i strålegangen svarende til den øjeblikkelige fejl. Derved udlignes eventuelle fejl af polygonspejlet 32's facetter, idet linieafstanden derved bliver den samme for alle facetter og ens over hele trykpladen.

25 Lysstrålen fra argonlaseren 16 føres gennem en separator 39, som udfører en bølgelængdeudvælgelse af hensyn til en efterfølgende elektrooptisk modulator 36.

Modulatoren 36 tænder og slukker laserstrålen i afhængighed af 30 datastrømmen fra frontendesystemet 4. Den modulerede laser stråle afbøjes ved hjælp af to spejle 41, 42, der folder strålen og fører den gennem stråleudvidelsesenheden 28, hvor den fokuseres til opnåelse af en ønsket pletstørrelse på den trykplade, der skal eksponeres. Den udvidede lysstråle blandes med 35 lysstrålen fra HeNe-laseren 20 og reflekteres og omdirigeres ved hjælp af facetkorrektionsspej1 et 30 i afhængighed af facetkor rekti onssystemet 8's udgangssignal. De to stråler trans

DK 162469B

8 mitteres ved hjælp af afbøjningsspejlet 43 til den aktive facet af det roterende polygonspejl 32.

Den reflekterede eksponeringsstråle bestryger den flade, der 5 skal eksponeres, medens den reflekterede HeNe-1aserstråle reflekteres ved hjælp af start- og stopdetektorerne og facetkorrektionsdetektoren 61, inden den blokeres for at undgå fejleksponering.

10 Til slut ses HeNe-1 asersystemet 20, som afgiver en korrektionsstråle, der udsendes næsten parallelt med argonlaserstrålen fra facetkorrektionsspejlet 30. Denne korrektionsstråle bringes til at finde start- og stoppositionen for eksponeringsplanet, og den tjener til at korrigere for fejl i polygonspejlet 15 32's facetter.

Fig. 14 viser hele det optiske system inklusive argonlaseren 16, der afgiver en laserstråle til separatoren 39. Separatoren 39 består af to dele, en kvartsblok og en polarisator. Kvarts-20 blokken drejer polariseringen af forskel-1-ige bølgelængder forskelligt svarende til, at hvis der tilføres to lysstråler af forskellige bølgelængder, men med samme polarisationsretning, så vil de to lysstråler blive udsendt fra kvartsblokken med forskellige polarisationsretninger. Dette udnyttes i forbin-25 delse med en kvartskrystal, der har en sådan længde, at polarisationsretningerne af de afgivne stråler af de to bølgelængder drejes 90° i forhold til hinanden. Derefter adskilles de forskelligt polariserede lysstråler ved hjælp af en polarisator 34 i form af et glaskrystal med en dielektrisk film, der 30 har en vinkel på 45° i forhold til stråleretningen. Derved adskilles de to stråler i en uafbrudt stråle og en stråle, der er afbøjet til siden. Den uafbøjede stråle udnyttes og sendes gennem modulatoren 36, der af datasignaler er styret til at tænde og slukke strålen. Nogle spejle afbøjer strålen og sen-35 der den gennem stråleudvidelsesenheden 28 i form af et revolverhoved med 8 forskellige linser, der gør det muligt at vælge den ønskede pletstørrelse, idet revolverhovedet 28 drejes i

9 DK 162469B

afhængighed af den ønskede pletstørrelse. Lysstrålen fra strå-1eudvidelsesenheden 28 føres til facetkorrektionsspejlet 30, som korrigerer for polygonfejl. Reflektorspejlet afbøjer lysstrålen mod polygonfladen, som under rotation skanderer strå-5 len på eksponeringsplanet. Fra HeNe-laseren 20 afgives en laserstråle, som efter et antal afbøjninger rammer facetkorrektionsspejlet 30, afbøjningsspejlet og polygonspejlet 32 og udsendes i en lidt anden retning end argonlaserstrålen således, at der kan detekteres ved start- og stopdetektorerne, uden at 10 UV-lysstrålen brydes. Endvidere bliver den aftastet af facetkorrektionsdetektoren 61 inde i midten.

Fig. 17 viser selve magnetkoblingen. Den udgøres af i hinanden indgribende radiært udragende dele, der kan drejes en smule i 15 forhold til hinanden. I over for hinanden liggende flader af disse radiært udragende dele er indbygget kraftige magneter 62 på en sådan måde, at de frastøder hinanden under overføring af en drejningsbevægelse. I forbindelse med magnetkoblingen er der desuden indrettet en hysteresedæmpet magnetkobling bestå-20 ende af en forholdsvis tyk kobberplade 63, der er drejningsstift forbundet med det ene sæt af radiært udragende dele. På begge sider af kobberpladen 63 er der et sæt kraftige magneter 64a, 64b, idet magneterne tiltrækker hinanden. Hvis kob berskiven 63 bevæges i forhold til magneterne 64a, 64b, gene-25 reres der i kobberskiven 63 en hysteresestrøm, der virker kraftigt dæmpende på denne relative bevægelse.

Fig. 18 viser rotationsakslen med den hysteresedæmpede magnetkobling, luftlejet og svinghjulet 52, hvortil polygonspejlet 30 32 er fastgjort. Den del af rotationsakslen, der ligger i luftlejet, omfatter en cylinder 53 af et forholdsvis tungt materiale eksempelvis granit. Til højre for granitcylinderen 53 sidder svinghjulet 52, hvortil polygonspejlet 32 er fastgjort på en justerbar måde. For enden af akslen sidder der en for-35 holdsvis kraftig magnet 54, der i aksial retning frastødes af en anden fastsiddende magnet 55. Den aksiale stilling af rotationsakslen opretholdes ved hjælp af trykket i luftlejet,

Claims (6)

10 DK 162469 B især det aksiale tryk, der bevirker, at akslen presses i ak-sial retning imod kraften af magneterne 54, 55. Akslen drives rundt af en stepmotor 51, der sidder til venstre for magnetkobl i ngen. 5 Kombinationen af den faraday-dæmpede magnetkobling, luftlejet og inertien af henholdsvis granitcylinderen 53, svinghjulet 52 og polygonspejlet 3.2 sikrer den ekstremt høje rotationsnøjag-tighed på 6 ppm per rotation ved de forholdsvis lave rotati-10 onshastigheder, der her er tale om. Patentkrav. 15 1· Fremgangsmåde til fremstilling af trykplader ved hjælp af en laserstråle, idet laserstrålen skanderes ved hjælp af et roterende polygonspejl (32), kendetegnet ved, at rotationsbevægelsen til polygonspejlet (32) overføres via en magnetkobling, idet eventuelle svingninger dæmpes af en hyste-20 resedæmpet (faraday dæmpet) magnetkobling.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at magoetkobli ngen udgøres af i hinanden indgribende radiært udragende dele, der kan dreje en smule i forhold til hinanden, 25 og som indeholder kraftige magneter (62).

3. Fremgangsmåde ifølge krav 2, kendetegnet ved, at de kraftige magneter (62) er anbragt således, at de frastøder hinanden. 30

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1-3, kendetegnet ved, at polygonspejlet (32) er monteret på et svinghjul (52).

5. Fremgangsmåde ifølge krav 1-4, kendetegnet ved, 35 at rotationsakslen ligger i et luftleje og omfatter en cylinder (53) af forholdsvis tungt materiale, eksempelvis granit. DK 162469 B u

6. Fremgangsmåde ifølge krav 1-5, kendetegnet ved, at den aksiale stilling af rotationsakslen opretholdes ved hjælp af trykket i luftlejet og et frastødende magnetfelt (54, 55. for enden af polygonspejlet (32). 5 10 15 20 25 30 35