EP1176545A2 - Laserbebilderung mit variabler Druckpunktgrösse - Google Patents

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EP1176545A2
EP1176545A2 EP01114875A EP01114875A EP1176545A2 EP 1176545 A2 EP1176545 A2 EP 1176545A2 EP 01114875 A EP01114875 A EP 01114875A EP 01114875 A EP01114875 A EP 01114875A EP 1176545 A2 EP1176545 A2 EP 1176545A2
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EP
European Patent Office
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laser
printing
light source
point
imaging
Prior art date
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EP01114875A
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English (en)
French (fr)
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EP1176545B1 (de
EP1176545A3 (de
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Bernd Vosseler
Bernard Dr. Beier
Uwe Ernst
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Heidelberger Druckmaschinen AG
Original Assignee
Heidelberger Druckmaschinen AG
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Publication date
Application filed by Heidelberger Druckmaschinen AG filed Critical Heidelberger Druckmaschinen AG
Publication of EP1176545A2 publication Critical patent/EP1176545A2/de
Publication of EP1176545A3 publication Critical patent/EP1176545A3/de
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Publication of EP1176545B1 publication Critical patent/EP1176545B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/435—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material
    • B41J2/447—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material using arrays of radiation sources
    • B41J2/45—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material using arrays of radiation sources using light-emitting diode [LED] or laser arrays
    • B41J2/451—Special optical means therefor, e.g. lenses, mirrors, focusing means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41C—PROCESSES FOR THE MANUFACTURE OR REPRODUCTION OF PRINTING SURFACES
    • B41C1/00—Forme preparation
    • B41C1/10—Forme preparation for lithographic printing; Master sheets for transferring a lithographic image to the forme
    • B41C1/1075—Mechanical aspects of on-press plate preparation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/435—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material
    • B41J2/44—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material using single radiation source per colour, e.g. lighting beams or shutter arrangements
    • B41J2/442—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material using single radiation source per colour, e.g. lighting beams or shutter arrangements using lasers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/435—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material
    • B41J2/47—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material using the combination of scanning and modulation of light

Definitions

  • the invention relates to a device for point-by-point imaging of printing areas with the help of at least one laser beam which is moved relative to the printing surface.
  • Imaging printing plates in CtP computer-to-plate
  • direct imaging Printing presses must be the distance between the printing surface and the optical system the imaging device are followed very precisely in order to achieve an optimal result receive.
  • Deviations from the target distance between the printing surface and the imaging laser How strong the quality of the imaging result depends on the deviation from the target distance among other things by the beam quality of the laser and the selected beam parameters founded.
  • Such autofocus systems can only work quickly to a limited extent. For example, if Laser optics process must accelerate a non-negligible mass quickly, exactly positioned and braked quickly. For high-frequency interference like her for example due to dirt under the printing surface, dust particles or through Kinks occur in the printing area are the standard times that such a system requires too long. Imaging errors therefore often occur.
  • a multi-channel system i.e. H., an imaging device with multiple parallel laser beams, can typically not every single beam can be focused because the entire imaging optics is moved. In other words a compromise has to be found so that the deviation from the target distance of all simultaneous beams is minimal overall. in the general is the construction of a mechanical, by moving the Imaging optics acting autofocus system technically complex, needed appropriate space and causes relatively high costs.
  • the object of the present invention is therefore to provide a device for point by point Imaging of printing areas with the help of at least one laser beam, which is relative to the Printing area is moved to provide with which a variable Imaging can be done without parts of the device, such as for example the imaging optics, must be moved mechanically in order to Compensate for fluctuations in the distance between the imaging optics and the printing surface.
  • the imaging optics of an imaging device are typically set such that that at the target distance the focus, d. H. the plane in which the laser beam is has the smallest diameter, comes to lie exactly on the surface of the printing surface.
  • a deviation from the target distance between the laser and the printing surface results in one Enlargement of the jet diameter on the printing surface and thus depending on how Laser parameters of power and focus diameter are set in one Enlargement or reduction of the pressure point.
  • a detector Actual distance between the printing surface and the laser is detected, so that it has a setpoint can be compared. Depending on the deviation from the setpoint, the Light output with which imaging is carried out increases or decreases.
  • Another way to vary the size of the pressure point is to use the Extend or shorten exposure time selectively. A combination of the Changes in performance and exposure time are also possible.
  • the enlargement or reduction of the Pressure point due to a distance deviation: by the provided changeable laser power can be an adjustment of the pressure point size done so that an acceptable imaging result is achieved.
  • the pressure point size is variable.
  • the value of the required light output or Exposure time can be calculated from the measured distance.
  • This function can z. B. in the raster generator, the pattern of dots to be imaged in a temporal Sequence of impulses for laser imaging are implemented. advantageously, a table, a so-called Lookup table, created and saved so that the required value is immediately available in situ Available.
  • the device has point by point Imaging of printing surfaces on several laser beams, with which exposure is carried out simultaneously becomes.
  • individually controllable diode laser arrays are preferred.
  • the power or imaging time can vary for each individual laser in the array so that it is possible to achieve an acceptable imaging result because the The size of each pressure point written by a laser is variable and the size of the other pressure points is independent.
  • the present invention requires far fewer moving parts than the known ones Autofocus systems and can therefore react to faults much more quickly. she also achieves a significantly better imaging result than a facility without Autofocus.
  • the implementation of compact imaging equipment in an integrated form is much easier. It is associated with lower costs.
  • Such a device can be inside or outside a printing unit or a Printing machine can be used for point-by-point imaging.
  • FIG. 1 shows the variation of the spot size of a laser for point-by-point imaging shown by printing areas.
  • the laser beam propagates along the optical axis 10, on which his intensity maximum is also located.
  • focus 12 the Laser beam at its lowest waist.
  • the focus 12 defines the target distance of the laser to the printing surface.
  • Lines 18 indicate the variation in Limitation of the light spot as a function of the position along the direction of propagation. A greater intensity than the threshold intensity is in focus 12 in an area 110 reached for illustration.
  • the area in which the intensity lies above the threshold intensity becomes smaller, because the transported energy flows through a larger cross-sectional area.
  • arrested Laser intensity thus results in the area 112 in which the imaging threshold is exceeded.
  • the Area 116 to be imaged is larger than the area reached with the recorded intensity 112. Consequently, according to the invention, the intensity of the laser is increased so that the area in which the threshold intensity for imaging is exceeded.
  • the Threshold intensity is then exceeded in the entire area 118. At [bar booth 114 the threshold intensity is then reached in the entire region 116.
  • FIG. 2 shows the generation of a printing point by relative movement of a laser beam against a printing surface.
  • a laser beam with a spot 22 falls on a printing surface 20.
  • the laser is scanned over the printing surface 20 in such a way that the threshold intensity for imaging is exceeded in the entire region 24.
  • it is an elliptical Gaussian laser beam which has two different semiaxes.
  • the longer spot diameter w x 26 is typically perpendicular to the direction of movement.
  • the shorter spot diameter w y 28 lies in the direction of movement.
  • 3a, 3b and 3c show examples of boundary lines of written pressure points of different laser parameters.
  • the surface is shown on which the threshold intensity for imaging is exceeded.
  • 3a shows the boundary line f of a pressure point with widths d x 9.3 micrometers and d y 10.6 micrometers.
  • the boundary line u of a pressure point can also be seen, as it arises when deflected by 100 micrometers from the target distance with the laser power kept the same.
  • Its width d x is 8.5 micrometers and its height d y is 9.8 micrometers.
  • the laser wavelength is 830 nanometers and the diffraction index M 2 is 1.1. At this distance from the focus, the spots w x and w y are 8.8 micrometers and 7.7 micrometers, respectively.
  • 3 a shows the boundary line a of a pressure point as can be achieved with the aid of the device according to the invention.
  • the power of the laser is increased by 10%.
  • the pressure point size can be made variable.
  • 3 b shows an example of how a power adjustment can lead to a reduced pressure point.
  • reduced performance which is optimized for writing a line
  • the boundary line 1 of a pressure point of the width d x of 8.1 micrometers and the height d y of 9.5 micrometers is generated.
  • the actual distance in turn deviates by 100 micrometers from the target distance in the focus of the laser.
  • the spot diameters are w x 8.8 microns and w y 7.7 microns.
  • FIG. 3 c shows an example of how an extension of the exposure time, in other words the duration of the laser beam, leads to an increase in the pressure point both in the x direction and in the y direction.
  • a boundary line v of a pressure point can be seen, which is produced when the exposure is extended from 10 microseconds to 11 microseconds.
  • the point created in this way has the widths d x 9.5 micrometers and d y 10.8 micrometers.
  • the parameters of the generating beam are the same as for the beam which creates a pressure point with the boundary line u, as is also shown in Fig. 3a.
  • the series of images shown in Fig. 3 a, 3 b and 3c exemplifies how one point-by-point imaging of printing areas using at least one laser beam variable pressure point size achieved by changeable laser power or exposure time becomes. Changes in distance between the printing surface and the laser focus are instead of with a Movement of the imaging optics, the laser itself or the printing surface, as in Auto focus systems is common, balanced by adjusting the laser power.
  • the laser light source 40 generates a laser beam 42 which mediates an imaging optics 44 on the printing surface 48 located on a cylinder 46 in the Point 410 is mapped.
  • the cylinder 46 is rotatable about its axis of symmetry. This Rotation is indicated by the double arrow B.
  • the laser light source 40 can be parallel to Axis of symmetry of the cylinder 46 can be moved in a linear manner, which by the Double arrow A is marked.
  • the cylinder 46 rotates with the Printing surface 48 according to the rotational movement B, and the laser light source 40 moves along the cylinder according to the translation direction A.
  • the path of the pixel 410 is indicated by the line 412.
  • the rangefinder 414 emits a light beam 416, which reaches the printing surface 48 in the pixel 418.
  • the necessary information about the distance between the laser light source 40 and the pixel 410, which is used for imaging can be obtained for the printing surface 48.
  • Via a connection for exchanging data and / or control signals 420 the rangefinder 414 with a device for calculating the necessary Laser power 422 linked.
  • the connection for calculation is via connection 424 the necessary laser power or exposure time 422 with the laser control 426 linked, which in particular can determine the laser power.
  • Data and / or Control signals between laser control 426 and laser light source 40 are via the Transfer connection 428.
  • the laser controller 426 can do so can also be linked to the machine control 432 via a connection 430.
  • the laser light source 40 consists of a laser diode array, the individual lasers of which can be controlled separately. It a simultaneous imaging of several pressure points can then take place, the Size is variable. The deviation of the actual position from the target position of the printing surface to the laser focus through the changeable laser power or Exposure time can be compensated.

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Abstract

Es wird eine punktweise Bebilderung von Druckflächen mit wenigstens einem Laserstrahl, welcher relativ zur Druckfläche bewegt wird, vorgeschlagen, dessen aktive Fleckgröße, d. h. diejenige Fläche, auf welcher die Intensität die Schwellenintensität zur Bebilderung überschreitet durch Variation der Laserleistung veränderbar ist. Mit einem Entfernungsmesser werden Abweichungen der Istlage von der Sollage von der Druckfläche zum Strahlfokus detektiert. Durch eine entsprechende Erhöhung der Laserleistung oder Belichtungszeit wird auch mit dem aufgeweitetem Strahl die Bebilderungsschwellenintensität auf vorgegebener Fläche im tatsächlichem Abstand erreicht. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur punktweisen Bebilderung von Druckflächen mit Hilfe wenigstens eines Laserstrahls, welcher relativ zur Druckfläche bewegt wird.
Bei der Bebilderung von Druckplatten in CtP-(Computer-to-plate) oder Direct-Imaging Druckmaschinen muß der Abstand zwischen der Druckfläche und dem optischen System der Bebilderungseinrichtung sehr genau eingehalten werden, um ein optimales Ergebnis zu erhalten. Beispielsweise durch Schwingungen der Maschine im Betrieb kommt es aber zu Abweichungen vom Sollabstand zwischen Druckfläche und Bebilderungslaser. Wie stark die Qualität des Bebilderungsergebnises von der Abweichung vom Sollabstand abhängt, ist unter anderem durch die Strahlqualität des Lasers und die gewählten Strahlparameter begründet. Im allgemeinen resultiert aus einer Abweichungen vom Sollabstand ein verformter Druckpunkt, welcher je nach Strahlparameter entweder größer oder kleiner als die vorgegebene Sollgröße ist. Bei sehr starken Abweichungen wird sogar kein Druckpunkt mehr auf der Druckfläche erzeugt, da der Laserstrahl so stark aufgeweitet ist, dass an keiner Stelle der Druckfläche mehr die Bebilderungsschwelle erreicht wird.
In der US 5,764,272 wird ein Autofokussystem für eine Laserbebilderungseinrichtung offenbart. Dieses System weist einen Laser und entsprechende Optik zur Formung eines Lichtstrahls, welcher auf eine Bildebene fokusiert wird auf. Vermittels einer Fotodiode wird ein für das von der Bildfläche reflektierte Licht charakteristische Signal produziert, so dass der Fokus des Laserstrahls auf der Bildfläche dem charakteristischen Signal entsprechend angepasst werden kann. Damit wird ein enger Zusammenhang der Bildfläche und der Bildebene des Lasers mit seiner entsprechenden Optik hergestellt. Zur Verschiebung des Fokus der Bebilderungseinrichtung kann der Laser, die entsprechende Optik oder die Bildfläche bewegt werden.
Derartige Autofokussysteme können nur begrenzt schnell arbeiten. Wird beispielsweise die Laseroptik verfahren, muss eine nicht vernachlässigbare Masse schnell beschleunigt, genau positioniert und schnell wieder abgebremst werden. Für hochfrequente Störungen wie sie beispielsweise durch Verschmutzungen unter der Druckfläche, Staubkörner oder durch Knicke in der Druckfläche auftreten, sind die Regelzeiten, die ein solches System benötigt, zu lang. Es kommt daher häufig zu Bebilderungsfehlern. In einem Vielkanalsystem, d. h., einer Bebilderungseinrichtung mit mehreren parallelen Laserstrahlen, kann typischerweise nicht jeder einzelne Strahl scharf gestellt werden, da die gesamte Abbildungsoptik verschoben wird. Mit anderen Worten es muss ein Kompromiss gefunden werden, so dass die Abweichung vom Sollabstand aller simultaner Strahlen insgesamt minimal wird. Im allgemeinen ist die Konstruktion eines mechanischen, durch Bewegung der Abbildungsoptik wirkenden Autofokussystems technisch aufwendig, benötigt entsprechenden Bauraum und verursacht relativ hohe Kosten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zur punktweisen Bebilderung von Druckflächen mit Hilfe wenigstens eines Laserstrahls, welcher relativ zur Druckfläche bewegt wird, zur Verfügung zu stellen, mit welchem eine variable Bebilderung durchgeführt werden kann, ohne dass Teile der Vorrichtung, wie beispielsweise die Abbildungsoptik, mechnanisch bewegt werden müssen, um Schwankungen im Abstand zwischen Abbildungsoptik und Druckfläche auszugleichen.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 und durch ein Verfahren zur Bebilderung von Druckflächen mit Hilfe wenigstens eines Laserstrahls gemäß Anspruch 6 oder 8 gelöst.
Typischerweise ist die Abbildungsoptik einer Bebilderungseinrichtung derart eingestellt, dass im Sollabstand der Fokus, d. h. die Ebene, in welcher der Laserstrahl seinen geringsten Durchmesser hat, genau auf der Oberfläche der Druckfläche zu liegen kommt. Eine Abweichung vom Sollabstand zwischen Laser und Druckfläche resultiert in einer Vergrößerung des Strahldurchmessers auf der Druckfläche und damit je nachdem wie die Laserparameter der Leistung und des Fokusdurchmessers eingestellt sind, in einer Vergrößerung oder Verkleinerung des Druckpunktes. Vermittels eines Detektors wird der Istabstand zwischen Druckfläche und Laser erfasst, so dass er mit einem Sollwert verglichen werden kann. In Abhängigkeit von der Abweichung vom Sollwert wird die Lichtleistung, mit welcher bebildert wird, erhöht oder erniedrigt. Eine Erhöhung der Laserleistung geht mit einer Vergrößerung des Druckpunktes einher, da die Fleckgröße, auf welcher Energie auf der Druckfläche deponiert wird, die die Bebilderungsschwelle überschreitet, zunimmt. Entsprechend geht eine Verringerung der Laserleistung mit einer Verkleinerung des Druckpunktes einher, da die Fleckgröße, auf welcher Energie auf der Druckfläche deponiert wird, welche die Bebilderungsschwelle überschreitet, abnimmt.
Eine weitere Möglichkeit, die Größe des Druckpunktes zu variieren, besteht darin, die Belichtungszeit gezielt zu verlängern oder zu verkürzen. Eine Kombination der Veränderungen der Leistung und der Belichtungszeit ist ebenso möglich.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die Vergrößerung bzw. Verkleinerung des Druckpunktes aufgrund einer Abstandsabweichung ausgeglichen werden: Durch die vorgesehene veränderbare Laserleistung kann eine Anpassung der Druckpunktgröße erfolgen, so dass ein akzeptables Bebilderungsergebnis erzielt wird. Mit anderen Worten die Druckpunktgröße ist variabel. Der Wert der erforderlichen Lichtleistung oder Belichtungszeit kann aus dem gemessenen Abstand errechnet werden. Diese Funktion kann z. B. im Rastergenerator, der das zu bebildernde Muster von Druckpunkten in eine zeitliche Folge von Impulsen für die Laserbebilderung umsetzt, erfüllt werden. Vorteilhafterweise wird im Vorfeld durch den funktionellen Zusammenhang eine Tabelle, ein sogenannter Lookup-Table, erstellt und gespeichert, so dass in situ der erforderliche Wert sofort zur Verfügung steht.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Vorrichtung zur punktweisen Bebilderung von Druckflächen mehrere Laserstrahlen auf, mit welchen simultan belichtet wird. Dabei wird insbesondere einzeln ansteuerbaren Diodenlaserarrays Vorzug gegeben. Für jeden einzelnen Laser des Arrays kann die Leistung oder Bebilderungszeit variiert werden, so dass es möglich ist, ein akzeptables Bebilderungsergebnis zu erzielen, da die Größe jedes von einem Laser geschriebenen Druckpunktes variabel und von der Größe der anderen Druckpunkte unabhängig ist.
Die vorliegende Erfindung benötigt wesentlich weniger bewegte Teile als die bekannten Autofokussysteme und kann dadurch sehr viel schneller auf Störungen reagieren. Sie erzielt zugleich ein deutlich besseres Bebilderungsergebnis als eine Einrichtung ohne Autofokus. Die Realisierung von kompakten Bebilderungseinrichtung in integrierter Form ist deutlich einfacher. Sie ist mit geringeren Kosten verbunden.
Eine derartige Einrichtung kann innerhalb oder außerhalb eines Druckwerks bzw. einer Druckmaschine zur punktweisen Bebilderung verwendet werden.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Figuren sowie deren Beschreibungen dargestellt.
Es zeigen im einzelnen:
Fig. 1
Variation der Fleckgröße eines Laserstrahls
Fig. 2
Erzeugung eines Druckpunktes auf einer Druckfläche durch relative Bewegung eines Laserstrahls gegen die Druckfläche
Fig. 3
Beispiele für geschriebene Druckpunkte mit unterschiedlichen Laserparametern
Fig. 4
Schematische Ansicht der Bebilderung einer Druckfläche durch eine erfindungsgemäße Einrichtung
In der Fig. 1 wird die Variation der Fleckgröße eines Lasers zur punktweisen Bebilderung von Druckflächen gezeigt. Der Laserstrahl breitet sich entlang der optischen Achse 10 aus, auf welchem sich auch sein Intensitätsmaximum befindet. Im Fokus 12 weist der Laserstrahl seine geringste Taille auf. An diesem Punkt wird vorteilhafterweise eine Bebilderung vorgenommen. Mit anderen Worten der Fokus 12 definiert den Sollabstand des Lasers zur Druckfläche. Sowohl an einem Punkt 14 vor dem Fokus als auch an einem Punkt 16 nach dem Fokus ist der Strahl aufgeweitet. Die Linien 18 deuten die Variation der Begrenzung des Lichtflecks als Funktion der Position entlang der Ausbreitungsrichtung an. Im Fokus 12 wird in einem Bereich 110 eine größere Intensität als die Schwellenintensität zur Bebilderung erreicht. Durch die Aufweitung des Laserstrahls vor und hinter dem Fokus 12 wird der Bereich, in welchem die Intensität über die Schwellenintensität liegt, kleiner, da die transportierte Energie eine größere Querschnittsfläche durchfließt. Bei festgehaltener Laserintensität ergibt sich damit der Bereich 112, in welchem die Bebilderungsschwelle überschritten wird. Bei einem verkürzten Istabstand 114 vom Laser zur Druckfläche ist der zu bebildernde Bereich 116 größer als der bei festgehaltener Intensität erreichte Bereich 112. Folglich wird erfindungsgemäß die Intensität des Lasers erhöht, so dass der Bereich, in welchem die Schwellenintensität zur Bebilderung überschritten wird größer wird. Die Schwellenintensität wird dann im gesamten Bereich 118 überschritten. Im [stabstand 114 wird dann die Schwellenintensität im gesamten Bereich 116 erreicht.
Die Fig. 2 zeigt die Erzeugung eines Druckpunktes durch relative Bewegung eines Laserstrahls gegen eine Druckfläche. Auf eine Druckfläche 20 fällt ein Laserstrahl mit einem Fleck 22. Der Laser wird derart über die Druckfläche 20 gescannt, dass im gesamten Bereich 24 die Schwellenintensität zur Bebilderung überschritten wird. In bevorzugter Ausführungsform handelt es sich um einen elliptischen Gaußschen Laserstrahl, welcher zwei unterschiedlich Halbachsen aufweist. Typischerweise liegt dabei der längere Fleckdurchmesser wx 26 senkrecht Bewegungsrichtung. Der kürzere Fleckdurchmesser wy 28 liegt in Bewegungsrichtung. Mit einer derartigen Einrichtung können sowohl Linien als auch Punkte geschrieben werden, da die Druckpunktweite dx 210 und die Druckpunkthöhe dy 212 entsprechend vorgegeben werden kann.
In den Fig. 3a, 3b und 3c sind Beispiele für Begrenzungslinien geschriebener Druckpunkte unterschiedlicher Laserparametern gezeigt. Mit anderen Worten es ist diejenige Fläche gezeigt, auf welcher die Schwellenintensität zur Bebilderung überschritten wird. In der Fig. 3a ist die Begrenzungslinie f eines Druckpunkts mit Weiten dx 9,3 Mikrometern und dy 10,6 Mikrometern dargestellt.Der gezeigte Druckpunkt mit Begrenzungslinie f ist durch einen elliptischen Laserstrahl im Fokus mit den Fleckdurchmessern wx = 8,0 Mikrometern und wy = 6,0 Mikrometern erzeugt. Es ist ebenfalls die Begrenzungslinie u eines Druckpunktes zu sehen, wie er bei Auslenkung um 100 Mikrometern vom Sollabstand bei gleichgehaltener Laserleistung entsteht. Seine Weite dx beträgt 8,5 Mikrometer, und seine Höhe dy ist 9,8 Mikrometer. Die Laserwellenlänge liegt bei 830 Nanometern, und die Beugungsmaßzahl M2 ist 1,1. In diesem Abstand zum Fokus betragen die Fleck wx und wy 8,8 Mikrometer respektive 7,7 Mikrometer. Es ist in der Fig. 3 a die Begrenzungslinie a eines Druckpunkts gezeigt, wie er mit Hilfe der erfindungsgemäßen Einrichtung erreicht werden kann. Um im gegebenen Istabstand, 100 Mikrometer vom Fokus entfernt, einen Druckpunkt der Weite dx 9,4 Mikrometern und der Höhe dy von 10,7 Mikometern zu erzeugen, wird die Leistung des Lasers um 10 % erhöht. Die Laserwellenlänge 830 Nanometer und die Beugungsmaßzahl M2 = 1,1 sind wie in den zwei anderen Fällen gewählt.
Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung kann die Druckpunktgröße variabel gestaltet werden. In der Fig. 3 b ist beispielhaft gezeigt, wie eine Leistungsanpassung zu einem verkleinerten Druckpunkt führen kann. Mit verringerter Leistung, welche zum Schreiben einer Linie optimiert ist, ist die Begrenzungslinie 1 eines Druckpunkts der Weite dx von 8,1 Mikrometern und der Höhe dy von 9,5 Mikrometern erzeugt. Der Istabstand weicht wiederum um 100 Mikrometern vom Sollabstand im Fokus des Lasers ab. Dort betragen die Fleckdurchmesser wx 8,8 Mikrometer und wy 7,7 Mikrometer.
In der Figur 3 c ist beispielhaft dargestellt, wie eine Verlängerung der Belichtungszeit, mit anderen Worten der zeitlichen Dauer des Lasterstrahls, zu einer Vergrößerung des Druckpunktes sowohl in x-Richtung als auch in y-Richtung führt. Neben den Begrenzungslinien f und u (Belichtung im Fokus und 100 Mikrometer außerhalb des Fokus Respektive) ist eine Begrenzungslinie v eines Druckpunktes zu sehen, welcher bei einer Zeitlinien Verlängerung der Belichtung von 10 Mikrosekunden auf 11 Mikrosekunden erzeugt wird. Der so erzeugte Punkt hat die Weiten dx 9,5 Mikrometer und dy 10,8 Mikrometer. Die Parameter des erzeugenden Strahls sind die gleichen wie für den Strahl, welcher einen Druckpunkt mit der Begrenzungslinie u erzeugt, wie er auch in Fig. 3a gezeigt ist.
Die gezeigte Serie von Bildern in Fig. 3 a, 3 b und 3c stellt beispielhaft dar, wie eine punktweise Bebilderung von Druckflächen mit Hilfe wenigstens eines Laserstrahls mit variabler Druckpunktgröße durch veränderbare Laserleistung oder Belichtungszeit erreicht wird. Abstandsänderungen zwischen Druckfläche und Laserfokus werden anstatt mit einer Bewegung der Abbildungsoptik, des Lasers selbst oder der Druckfläche, wie es in Autofokussystemen üblich ist, durch Anpassung der Laserleistung ausgeglichen.
In der Fig. 4 wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zur Bebilderung einer Druckfläche, welche sich auf einem rotierbaren Zylinder befindet, gezeigt. Eine derartige Ausführungsform kann insbesondere in einem Druckwerk oder einer Druckmaschine verwirklicht sein. Die Laserlichtquelle 40 erzeugt einen Laserstrahl 42, welcher vermittelt einer Abbildungsoptik 44 auf die auf einem Zylinder 46 befindliche Druckfläche 48 im Punkt 410 abgebildet wird. Der Zylinder 46 ist um seine Symmetrieachse drehbar. Diese Drehung ist durch den Doppelpfeil B bezeichnet. Die Laserlichtquelle 40 kann parallel zur Symmetrieachse des Zylinders 46 auf linearem Wege bewegt werden, welches durch den Doppelpfeil A gekennzeichnet ist. Zur Bebilderung rotiert der Zylinder 46 mit der Druckfläche 48 gemäß der Rotationsbewegung B, und die Laserlichtquelle 40 bewegt sich längs des Zylinders gemäß der Translationsrichtung A. Es ergibt sich eine Bebilderung, welche auf schraubenförmigen Wege die Symmetrieachse des Zylinders 46 umläuft. Der Weg des Bildpunktes 410 ist durch die Linie 412 angegeben. Der Entfernungsmesser 414 sendet einen Lichtstrahl 416 aus, welcher die Druckfläche 48 im Bildpunkt 418 erreicht. Dadurch kann die notwendige Information über den Abstand der Laserlichtquelle 40 mit dem Bildpunkt 410, welche zur Bebilderung dient, zur Druckfläche 48 gewonnen werden. Vermittels einer Verbindung zum Austausch von Daten und/oder Steuersignalen 420 ist der Entfernungsmesser 414 mit einer Einrichtung zur Berechnung der notwendigen Laserleistung 422 verknüpft. Über die Verbindung 424 ist die Einrichtung zur Berechnung der notwendigen Laserleistung oder Belichtungszeit 422 mit der Lasersteuerung 426 verknüpft, welche insbesondere die Laserleistung bestimmen kann. Daten und/oder Steuersignale zwischen Lasersteuerung 426 und Laserlichtquelle 40 werden über die Verbindung 428 übertragen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Lasersteuerung 426 darüber hinaus über eine Verbindung 430 mit der Maschinensteuerung 432 verknüpft sein.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besteht die Laserlichtquelle 40 aus einem Laserdiodenarray, dessen einzelne Laser separat angesteuert werden können. Es kann dann eine simultane Bebilderung von mehreren Druckpunkten stattfinden, deren Größe variabel ist. Für jeden einzelnen Druckpunkt kann die Abweichung der Istlage von der Solllage der Druckfläche zum Laserfokus durch die veränderbare Laserleistung oder Belichtungszeit ausgeglichen werden.
Bezugszeichenliste
10
Optische Achse
12
Strahlfokus
14
Aufgeweiteter Strahl vor Fokus
16
Aufgeweiteter Strahl nach Fokus
18
Variable Begrenzung des Laserfleckens als Funktion der Position
110
Bebilderungsbereich
112
Intensität über Schwelle bei Sollabstand
114
Istabstand
116
Gewünschter Bebilderungsbereich
118
Intensität über Schwelle bei Istabstand
20
Druckfläche
22
Fleck des Bebilderungslasers
24
zu schreibender Druckpunkt
26
Fokusdurchmesser in x-Richtung wx
28
Fokusdurchmesser in y-Richtung wy
210
Weite des Druckpunktes dx
212
Höhe des Druckpunktes dy
A
Translationsbewegung
B
Rotationsbewegung
f
Begrenzungslinie des Druckpunktes bei Belichtung im Fokus
u
Begrenzungslinie des Druckpunktes bei Belichtung 100 Mikrometer außerhalb des Fokus
a
Begrenzungslinie des Druckpunktes bei Belichtung mit angepasster Leistung
l
Begrenzungslinie des Druckpunktes bei Belichtung 100 Mikrometer außerhalb des Fokus
u
Begrenzungslinie des Druckpunktes bei verlängerter Belichtungszeit
40
Laserlichtquelle
42
Laserstrahl
44
Abbildungsoptik
46
Zylinder
48
Druckfläche
410
Bildpunkt
412
Weg der Bildpunkte
414
Entfernungsmesser
416
Strahl zur Entfernungsmessung
418
Bildpunkt des Strahls zur Entfernungsmessung
420
Verbindung zum Austausch von Daten und/oder Steuersignalen
422
Einrichtung zur Berechnung der notwendigen Laserleistung oder Belichtungszeit
424
Verbindung zum Austausch von Daten und/oder Steuersignalen
426
Lasersteuerung, insbesondere Steuerung der Laserleistung oder Belichtungszeit
428
Verbindung zum Austausch von Daten und/oder Steuersignalen
430
Verbindung zur Maschinensteuerung
432
Maschinensteuerung

Claims (11)

  1. Vorrichtung zur punktweisen Bebilderung von Druckflächen mit Hilfe wenigstens eines Laserstrahls, welcher relativ zur Druckfläche bewegt wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Lasersteuerung (426) aufweist, welche in Funktion des Abstands der Laserlichtquelle (40) zum Bildpunkt (410) die Laserleistung oder die Belichtungszeit variiert.
  2. Vorrichtung zur punktweisen Bebilderung von Druckflächen gemäß Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Entfernungsmesser (414) zur Bestimmung des Abstandes der Laserlichtquelle (40) zum Bildpunkt (410) aufweist.
  3. Vorrichtung zur punktweisen Bebilderung von Druckflächen gemäß einem der oberen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Laserlichtquelle (40) ein Diodenlaser ist.
  4. Vorrichtung zur punktweisen Bebilderung von Druckflächen gemäß Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Laserlichtquelle (40) mehrere räumlich voneinander getrennte Lichtstrahlen (42) zur simultanen Bebilderung mehrerer Druckpunkte aufweist.
  5. Vorrichtung nach einem der oberen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Laserlichtquelle (40) ein einzeln ansteuerbares Diodenlaserarray ist.
  6. Verfahren zur Bebilderung von Druckflächen mit Hilfe wenigstens eines Laserstrahls mit den Schritten:
    Bereitstellung einer Laserlichtquelle (40) zur Erzeugung eines Laserstrahls (42) mit ortsabhängiger Intensitätsverteilung in den zwei Raumrichtungen senkrecht zur Ausbreitungsachse und bestimmter Divergenz
    Bereitstellung einer Druckfläche (48) in einem Abstand von der Laserlichtquelle (40)
    Belichtung der in einem gewissen Abstand von der Laserlichtquelle (40) befindlichen Druckfläche (48),
    gekennzeichnet durch,
    Variation der Laserleistung oder Belichtungszeit zur Veränderung der Punktgröße der Bildpunkte (410) auf der Druckfläche (48).
  7. Verfahren zur Bebilderung von Druckflächen mit Hilfe wenigstens eines Laserstrahls gemäß Anspruch 6,
    gekennzeichnet durch,
    Veränderung der Laserleistung oder Belichtungszeit in Abhängigkeit des Abstandes der Laserlichtquelle (40) vom Bildpunkt (410) auf der Druckfläche (48).
  8. Verfahren zur Erzeugung von Druckpunkten gewünschter Größe mit den Schritten:
    Bereitstellung einer Laserlichtquelle (40) zur Erzeugung eines Laserstrahls (42) mit ortsabhängiger Intensitätsverteilung in den zwei Raumrichtungen senkrecht zur Ausbreitungsachse und gewisser Divergenz
    Bereitstellung einer Druckfläche (48) in einem Abstand von der Laserlichtquelle (40)
    gekennzeichnet durch,
    Messung des Abstandes der Laserlichtquelle (40) zur Druckfläche (48),
    Einstellung der Punktgröße auf einen vorgegebenen Wert durch Variation der Laserleistung oder der Belichtungszeit.
  9. Verfahren zur Erzeugung von Druckpunkten gewünschten Größe gemäß Anspruch 8,
    gekennzeichnet durch,
    Veränderung der Laserleistung oder Belichtungszeit in Abhängigkeit des Abstandes der Laserlichtquelle (40) vom Bildpunkt (410) auf der Druckfläche (48)
  10. Druckwerk,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Druckwerk wenigstens eine Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-5 aufweist.
  11. Druckmaschine,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmaschine wenigstens ein Druckwerk gemäß Anspruch 10 aufweist.
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