專利名稱：用于印版的成像裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于印版的成像裝置，具有至少一個光源及一個用于將至少一個光源投射到印版上的投影光學部分，其中投影光學部分的至少一個光學元件可借助一個致動部件運動。
背景技術：
在印版、印版預版(Druckformvorlufer)、所謂的母版(Master)或類似物(以下均簡稱印版)成像時，將在一個印版曝光裝置或印刷機的印刷裝置中借助一個或多個光束，它們通過投影光學部分投射到印版的表面上，這時需要使印版表面待成像的部分區(qū)域與投影光學部分的圖象面這樣地形成一致，即所述一個或多個光束的焦點基本上位于印版的表面上，由此可進行受控制的能量輸入，尤其在確定的面上用一定的強度輸入。通常該目標是通過投影光學部分的焦點移動來達到的，其方式是在投影光學部分中一個光學元件-尤其是透鏡-的位置改變。
例如由文獻US 5,146,242及US5,248,992已公知了一種成像裝置，它的投影光學部分具有一個可變的焦點。一個活動線圈致動器(音圈式致動器)這樣地實現(xiàn)一個透鏡的位置或狀態(tài)的改變，以使得它沿投影光學部分的光軸移動，即其中投影光學部分的焦點位置移動。對由投影光學部分發(fā)射到一個待成像主體的表面上的光到投影光學部分中的回反射進行測量，由此可產(chǎn)生出用于活動線圈致動器的控制信號或調(diào)節(jié)信號。
并且由在先申請的德國專利申請DE 102 33 491.9或由在先申請的美國專利申請US60/399,581得知另一種用于印版的具有可變焦點的成像裝置。這兩個文獻的所有公開內(nèi)容將作為參考結合在該說明中。該成像裝置包括一個具有一定數(shù)目沿光軸布置的透鏡的投影光學部分，由一個光源-這里尤其為一組可各自控制的激光器二極管-到一個印版的光路至少兩次地通過這些透鏡。光路在通過這些透鏡后通過一個反射鏡被折回，以致光重新通過這些透鏡-尤其在相反方向上。這些透鏡至少一個被做成可沿光軸運動。成像裝置具有一個確定成像裝置與印版之間距離的裝置，例如一個三角測量傳感器的形式?；谠摼嚯x的測量可這樣地控制或調(diào)節(jié)可運動透鏡的位置，以使得投影光學部分的焦點位于待成像的印版的表面上。
因為印版表面由多個像點在短時間中進行成像，因此對于光學元件-尤其是透鏡-的定位及導向必須使用高動態(tài)且同時很精確(通常精確到微米范圍)的致動器，由此可快速及精確地調(diào)節(jié)光學元件的位置。雖然這種致動器可在相對光學部件已取得的實際位置附近的一定值上進行正確的位移，但該位移精確的程度僅能作到如光學部件的實際位置對于成像正確的程度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務在于，精確地確定一個成像裝置的投影光學部分的可運動光學元件的實際位置。
根據(jù)本發(fā)明，用于印版的成像裝置具有至少一個光源、尤其是一定數(shù)目的光源及一個用于將至少一個光源投射到印版上的投影光學部分，其中至少一個光學元件、最好是投影光學部分的一個光學元件借助一個致動部件可精確運動，及投影光學部分包括一個用于光學元件給定位置測量的傳感器，該傳感器具有一個線圈及至少一個傳感器靶(Sensortarget)或一個試樣元件。
有利地，光學元件的定位-尤其與投影光學部分在印版表面部分區(qū)域上的用于印版成像的聚焦相關地-以高的精確度(精確到微米)實現(xiàn)，因為借助傳感器產(chǎn)生光學部件實際位置量度的模擬或數(shù)字信號，由此該信息可用于控制或調(diào)節(jié)致動部件。該定位尤其可動態(tài)地進行。
一個優(yōu)選的光源是激光光源，尤其是一個激光器二極管或固體激光器。如果使用多于一個的光源，則該多個光源中的光源可各自被控制，即可產(chǎn)生彼此不同的光輸出功率。多個激光光源可組合在一個棒條中，尤其是一個排中或一個柵格上。投影光學部分可包括作用在所有數(shù)目的光源上的一些光學元件(宏光學元件)及可具有僅作用在多個光源中的一個上的光學元件(微光學元件)。印版可為平板形的或套筒形的。印版可拆卸或可取下地接收在一個印版滾筒或印版支承件上。成像裝置，更準確的說是由成像裝置產(chǎn)生的像點與印版或印版滾筒或印版支承件的表面可彼此相對運動。最好印版可繞一個軸轉(zhuǎn)動及成像裝置基本上可平行于旋轉(zhuǎn)軸平移，其中這些運動可彼此這樣協(xié)調(diào)，即印版表面上所有待成像的部分區(qū)域或印刷點可被成像裝置的這些光源的像點達到。致動部件最好為活動線圈致動器，但也可為直線式致動器，具有變速器的伺服電動機或類似的致動器。
成像裝置的傳感器線圈可為懸置或繞在一個管上，該線圈、尤其是管可同心地圍繞著投影光學部分的光軸。該實施形式具有其優(yōu)點，即即使在可提供很小結構空間的情況下也可得到一個中心光通道。
在根據(jù)本發(fā)明的成像裝置的一個有利實施形式中，傳感器對稱地繞投影光學部分的光軸設置和/或傳感器為環(huán)形的。此外致動部件、尤其是活動線圈致動器可做成旋轉(zhuǎn)對稱的。以此方式可減少在不對稱傳感器情況下當高動態(tài)、快速運動時出現(xiàn)的運動軸傾斜的危險。在動態(tài)的情況下可更好地保持所需的導向精確度。
在一個根據(jù)本發(fā)明的成像裝置中，傳感器或線圈圍繞至少一個傳感器靶地設置。尤其是，線圈可完全圍繞地圍繞傳感器靶地延伸。對此附加或變換地，傳感器可具有一定數(shù)目對稱布置的線圈抽頭，尤其是在一個360度線圈上具有三個各錯開120度的抽頭。
在一個緊湊的結構方式及簡單的組合中，在根據(jù)本發(fā)明的成像裝置中光學元件及至少一個傳感器靶被接收在一個中心管上。最好在此情況下中心管的壁厚大于線圈的渦流的透入深度。
傳感器靶可不同方式地實施，起決定作用的是材料良好的電磁性能上的、尤其是磁導率的對比度。尤其有利的是小的剩磁。傳感器靶可具有由不同磁導率的材料制成的一些部分，例如空氣/鋁或軟磁合金/鋁的組合。最好傳感器靶包括在中心管中的至少一個空氣隙。
在根據(jù)本發(fā)明的成像裝置的一個特別優(yōu)選的實施形式中，至少一個光學元件為一個折射光學元件，尤其為一個透鏡。在一個特殊的實施形式中，如從結合在該公開中作為參考的專利申請DE 102 33491.9或?qū)＠暾圲S60/399,581所得知的，投影光學部分包括一個反射鏡，該反射鏡與透鏡同心，尤其是該反射鏡可為平面的。
光學元件可以是被膜片支承的。在一個透鏡的情況下最好使用兩個膜片。在此情況下特別有利的是大的膜片距離，因為以此方式可實現(xiàn)光學元件的良好導向。
在成像裝置的一個優(yōu)選實施形式中，傳感器被配置給一個調(diào)節(jié)單元，該調(diào)節(jié)單元用于借助致動部件、尤其是活動線圈致動器來調(diào)節(jié)光學元件的位置。該調(diào)節(jié)單元由一個計算單元得到或根據(jù)成像裝置與印版表面部分區(qū)域的所測實際距離求出光學元件的給定位置。位置調(diào)節(jié)最好由調(diào)節(jié)器通過前饋及噪音補償來實現(xiàn)。調(diào)節(jié)單元尤其包括一個確定所需用于光學元件的給定位置的電壓的狀態(tài)空間調(diào)節(jié)器及一個用于根據(jù)傳感器的實際測量位置計算速度及電流的檢測處理單元。
根據(jù)本發(fā)明的成像裝置可有利地使用在一個印版曝光裝置或一個印刷裝置中。該印版曝光裝置可具有一個接收印版、印版預版(它在曝光后接著還要被處理)或母版的滾筒，或為一個鼓內(nèi)曝光裝置(In-Drum-Belichter)。根據(jù)本發(fā)明的印刷裝置的特征在于具有至少一個根據(jù)本發(fā)明的成像裝置及也可直接或間接為平面印刷裝置，凹版印刷裝置，柔性印刷裝置(Flexodruckwerk)，膠版印刷裝置，干膠版印刷裝置等。根據(jù)本發(fā)明的印刷裝置可特別有利地使用在印刷機中。根據(jù)本發(fā)明的印刷機的特點在于具有至少一個根據(jù)本發(fā)明的印刷裝置及可以是一個加工紙帶(bahnverarbeitende)或加工頁張的印刷機。典型的印刷材料為紙，厚紙，紙板，有機聚合物膜片或織物等。一個加工紙帶的印刷機可具有帶筒更換器，多個具有上、下印刷裝置的印刷單元(通常為四個印刷單元)，一個干燥器及冷卻器及一個折頁裝置。一個加工頁張的印刷機可為雙面印刷機及可具有一個續(xù)紙裝置，多個印刷裝置(通常為四、六、八或十個)，需要時一個印后裝置(沖壓裝置，上光裝置等)及一個收紙裝置。


現(xiàn)在將借助以下的附圖及說明來描述本發(fā)明的其它優(yōu)點及有利的實施形式及進一步的構型。附圖為圖1根據(jù)本發(fā)明的成像裝置的一個優(yōu)選實施形式中的致動部件及傳感器的原理結構圖，圖2一個成像裝置的優(yōu)選實施形式中的帶有致動部件及傳感器的可移動光學元件視圖，圖3用于在一個可接收在印版滾筒上的印版上成像的成像裝置的一個優(yōu)選實施形式的概要視圖，及圖4用于光學元件定位的一個有利調(diào)節(jié)方案。
具體實施例方式
圖1表示根據(jù)本發(fā)明的成像裝置的一個優(yōu)選實施形式中的致動部件48及傳感器24的原理結構圖。在該結構中一個可在平移方向50上移動的中心管34承擔線圈支架、傳感器靶28及光學元件支架(見圖2)的功能，該中心管34的對稱軸基本上平行于成像裝置(見圖3)的光軸32地延伸。該致動部件48包括一個磁路52或磁環(huán)及一個活動線圈54。傳感器24具有一個線圈26及對稱地并僅占有很小結構空間緊湊地設置在中心管34的多個支承點之間。在這種緊湊的結構中使公差減至最小。中心管34也可被理解為致動部件48的推桿。徑向?qū)ΨQ性的優(yōu)點主要在于，可避免中心管34的導向精確度的誤差、例如通過不對稱的質(zhì)量分配引起的誤差，及可補償基于線圈26相對傳感器靶28的傾斜引起的測量誤差。傳感器靶28可不同地實施，起決定作用的是材料良好的磁導率對比度及小的剩磁。圖示的傳感器具有多個空氣隙36，這里在圖1中可看到一個設在中心管中的所謂靶逢。因此該導磁率對比度將由配對材料空氣-鋁來引起?？諝庀?6的寬度為傳感器24的線圈26的抽頭的距離。在靜態(tài)情況下致動部件的工作方式可簡短地概括為通過活動線圈54通以電流在磁路52中產(chǎn)生一個軸向力，該力作用在中心管34(見圖2)的支承點上。支承點的彈簧剛度確定了由該力產(chǎn)生的行程。就傳感器24來說，線圈26用交流電工作。當傳感器靶28相對線圈26運動時，將使各個線圈段受到渦流效應的影響。
圖2是成像裝置的一個優(yōu)選實施形式中可運動的光學部件20、這里為一個透鏡與致動部件48及傳感器24的視圖。接收該透鏡的中心管34包圍著一個反射鏡支架58，在該支架上直接地或在透鏡的緊后面接收著一個反射鏡38。如根據(jù)圖1所描述地，中心管34基本平行于投影光學部分的光軸地運動。在圖2所示的實施形式中，中心管34支承在兩個膜片56中，中心管34將抵抗這些膜片的彈簧剛度進行平移。這些膜片56在殼體60中支承著中心管及由此支承著光學元件20。傳感器24被做成這樣的，即為了標定它可在軸向上相對空氣隙36及殼體60調(diào)節(jié)。殼體60還支承一個光學接收單元62，它固定設置在可運動的光學元件20直接前方的一些其它透鏡64。在該優(yōu)選實施形式中這些其它透鏡64被固定在其位置上。通過致動部件48控制的中心管34的運動可不干擾光路地進行。換句話說，致動部件48可通過其運動部分實現(xiàn)一個自由射束路徑。
圖3是用于一個印刷機84的印刷裝置82中用于一個印版滾筒74上的印版12的根據(jù)本發(fā)明的成像裝置10的一個有利實施形式的概要視圖。這種成像裝置10也可被接收在一個印版曝光裝置中。成像裝置10包括一個具有可運動光學元件20的投影光學部分1 8。一定數(shù)目的光源14-這里為一個棒條上的各個可控的二極管激光器-的射束將通過一個微光學部分42(最好為兩部分的，其中第一部分作用在弧矢(sagitaler)方向上及第二部分作用在子午(meridionaler)方向上)成形，然后借助一個帕羅棱鏡(Porroprismas)44入射到具有反射鏡38的宏光學部分40中。光路22通過宏光學部分40兩次及緊接著通過一個校正光學部分46。這些光源14將在印版12上的像點16上成像。為了相對成像裝置10的投影光學部分的焦點位置確定印版12的位置，組合了一個三角測量傳感器68。也可對三角測量傳感器68變換地，在其它實施形式中使用其它合適的距離測量裝置。傳感器光束70或測量光束將在印版12的表面上被反射，由此可作到距離的確定。通過該測量，尤其通過自動計算可推斷出該距離72。該印版的表面可具有數(shù)量級為100微米的明顯彎度(“平水準儀(platebubble)”)，由此通過運動光學元件20-這里為透鏡-可進行焦點位置的改變。三角測量傳感器68可在印版12的一個位置附近進行測量，該位置在隨后時刻上通過印版滾筒74在轉(zhuǎn)動方向76上的轉(zhuǎn)動將到達像點16的像區(qū)中。它也可是這樣一個位置，即該位置是沿著印版滾筒74的軸線相對像點16錯開的位置。這一定數(shù)目的光源14與一個激光器驅(qū)動器78相連接，后者與一個控制單元80形成功能連接。如借助圖1及2所描述的，光學元件20可借助一個致動部件48在平移方向50上運動。借助傳感器24測量光學元件20的實際位置及傳送到一個調(diào)節(jié)單元66。該三角測量傳感器68與調(diào)節(jié)單元66相連接，以便可確定光學元件20的給定位置值。調(diào)節(jié)單元66的執(zhí)行機構是用于光學元件20運動的致動部件48。
圖4表示用于光學元件定位的一個有利調(diào)節(jié)方案。將一個給定位置值90輸送給一個狀態(tài)空間調(diào)節(jié)器86，以使得該調(diào)節(jié)器可確定用于致動部件48的電壓92。該致動部件48的操作將導致光學元件的一個實際位置94。該實際位置將由傳感器24測量。被測量的實際位置不僅輸送給狀態(tài)空間調(diào)節(jié)器86而且輸送給一個檢測處理單元88。根據(jù)傳感器24的實際位置應答信號或位移位置應答信號及由狀態(tài)空間調(diào)節(jié)器86輸出的電壓92，檢測處理單元88將計算一個電流98及一個速度100。狀態(tài)空間調(diào)節(jié)器86將由實際位置96(位移)，速度98及電流100確定出調(diào)節(jié)到給定位置90所需的電壓。
權利要求
1.用于一個印版(12)的成像裝置(10)，具有至少一個光源(14)及一個用于將所述至少一個光源(14)投射到所述印版(12)上的投影光學部分(18)，其中所述投影光學部分(18)的至少一個光學元件(20)可借助一個致動部件(48)運動，其特征在于所述投影光學部分(1 8)包括一個用于所述光學元件(20)的實際位置測量的傳感器(24)，該傳感器具有一個線圈(26)及至少一個傳感器靶(28)。
2.根據(jù)權利要求1的成像裝置(10)，其特征在于所述線圈(26)同心地圍繞著所述投影光學部分(18)的光軸(32)。
3.根據(jù)權利要求1或2的成像裝置(10)，其特征在于所述傳感器(24)對稱地繞所述投影光學部分(18)的光軸(32)設置和/或所述傳感器(24)為環(huán)形的。
4.根據(jù)以上權利要求中一項的成像裝置(10)，其特征在于所述傳感器(24)圍繞著所述至少一個傳感器靶(28)設置。
5.根據(jù)以上權利要求中一項的成像裝置(10)，其特征在于所述傳感器(24)具有一定數(shù)目的對稱設置的線圈抽頭。
6.根據(jù)以上權利要求中一項的成像裝置(10)，其特征在于所述光學元件(20)及所述至少一個傳感器靶(28)被接收在一個中心管(34)上。
7.根據(jù)以上權利要求中一項的成像裝置(10)，其特征在于所述中心管(34)的壁厚大于所述線圈的渦流的透入深度。
8.根據(jù)權利要求6或7的成像裝置(10)，其特征在于所述傳感器靶(28)包括在所述中心管(34)中的至少一個空氣隙(36)。
9.根據(jù)以上權利要求中一項的成像裝置(10)，其特征在于所述至少一個光學元件(20)為一個透鏡。
10.根據(jù)權利要求9的成像裝置(10)，其特征在于所述投影光學部分(18)包括一個反射鏡(38)，該反射鏡與所述透鏡同心。
11.根據(jù)以上權利要求中一項的成像裝置(10)，其特征在于所述光學元件(20)是被膜片(56)支承的。
12.根據(jù)以上權利要求中一項的成像裝置(10)，其特征在于所述傳感器(24)被配置給一個調(diào)節(jié)單元(66)，該調(diào)節(jié)單元用于借助所述致動部件(48)調(diào)節(jié)所述光學元件(20)的位置。
13.根據(jù)權利要求12的成像裝置(10)，其特征在于所述調(diào)節(jié)單元(66)包括一個確定所述光學元件的給定位置的所需電壓的狀態(tài)空間調(diào)節(jié)器(86)及一個用于根據(jù)所述傳感器(24)的實際測量位置計算速度及電流的檢測處理單元(88)。
14.印刷裝置(82)，其特征在于具有至少一個根據(jù)以上權利要求中一項的成像裝置(10)。
15.印刷機(84)，其特征在于具有至少一個根據(jù)權利要求14的印刷裝置(82)。
全文摘要
本發(fā)明公開了用于尤其是一個印刷機(84)的印刷裝置(82)中的印版(12)的成像裝置(10)，具有至少一個光源(14)及一個用于將至少一個光源(14)投射到印版(12)上的投影光學部分(18)，其中投影光學部分(18)的至少一個光學元件(20)，尤其是透鏡，借助一個致動部件(48)運動，及投影光學部分(18)包括一個用于光學元件(20)實際位置測量的傳感器(24)，該傳感器具有一個線圈(26)及至少一個傳感器靶(28)。傳感器(24)被配置給一個調(diào)節(jié)單元(66)，該調(diào)節(jié)單元用于借助致動部件(48)調(diào)節(jié)光學元件(20)的位置，由此能以高精確度實現(xiàn)光學元件(20)的動態(tài)定位。
文檔編號G01B7/00GK1607101SQ200410088129
公開日2005年4月20日 申請日期2004年10月14日 優(yōu)先權日2003年10月14日
發(fā)明者托馬斯·沃爾夫, 伯恩哈德·青察恩, 卡爾·維斯派特內(nèi)爾 申請人:海德堡印刷機械股份公司