ЛАЗЕРНАЯ ГРАВИРОВАЛЬНАЯ МАШИНА Российский патент 1995 года по МПК B41C1/02 

Изобретение относится к области оптической записи графической информации и может быть использовано в полиграфии, в частности для изготовления фотоформ, печатных офсетных и флексографских форм, а также растровых валов, в фототелеграфии, оргтехнике, вычислительной технике, устройствах автоматического проектирования, в частности, для изготовления фотошаблонов.

Известна лазерная гравировальная установка для изготовления клише [1] с применением лазера непрерывного действия, содержащая лазер, формный барабан с приводом вращения, систему плоских поворотных зеркал и фокусирующий объектив, жестко установленный на подвижной каретке, перемещающейся вдоль оси вращения формного барабана и служащей для продольного перемещения пятна лазерного излучения, сфокусированного на поверхности формного барабана.

Недостаток этой установки отсутствие возможности проводить корректировку положения фокусирующего объектива относительно поверхности формного барабана с целью поддержания положения оптимальной фокусировки пятна лазерного излучения на поверхности формного барабана при смене формного материала на барабане.

Прототипом является лазерная гравировальная машина [2] содержащая лазерный источник излучения, формный цилиндрический барабан, направляющую, параллельную оси вращения барабана, установленную на направляющей каретку для продольного перемещения пятна лазерного излучения, сфокусированного с помощью объектива на поверхности формного барабана, установленную на каретке для продольного перемещения дополнительную каретку, перемещающуюся перпендикулярно оси вращения формного барабана и содержащую фокусирующий объектив, микроскоп и ручной привод фокусирующего объектива. Микроскоп и ручной привод служат для корректировки наводки на резкость фокусирующего объектива каждый раз перед началом работы.

Недостаток такой системы неудобство, связанное с необходимостью субъективного контроля положения фокусирующего объектива при каждой смене обрабатываемой формной пластины на формном барабане, что ухудшает воспроизводимость и качество лазерной записи на форме, а также снижает производительность процесса записи.

Цель изобретения повышение воспроизводимости процесса записи, улучшение качества фото- и печатных форм при их изготовлении на лазерной гравировальной машине и повышение производительности.

Указанная цель достигается тем, что в лазерной гравировальной машине, содержащей источник лазерного излучения, формный барабан с приводом вращения, направляющую, параллельную оси вращения барабана, установленную на ней каретку для продольного перемещения пятна лазерного излучения, сфокусированного на поверхности формного барабана с помощью объектива, систему поддержания положения оптимальной фокусировки пятна лазерного излучения на поверхности формного барабана, система поддержания положения оптимальной фокусировки пятна лазерного излучения на поверхности формного барабана выполнена в виде автоматического устройства и содержит оптическую часть, включающую точечный источник света, двухзонный фотоприемник света и оптическую систему для формирования изображения источника света на фотоприемнике, состоящую из первой фокусирующей линзы, установленной между источником света и поверхностью формного барабана, и второй фокусирующей линзы, установленной между поверхностью формного барабана и фотоприемником. Оптическая часть и объектив для формирования лазерного пятна жестко установлены на единой дополнительной каретке, соединенной с приводом ее перемещения перпендикулярно оси вращения формного барабана. Датчиком системы обратной связи является двухзонный фотоприемник, формирующий электрический сигнал, пропорциональный разности освещенностей его светочувствительных зон, а выходом привод дополнительной каретки. Величина рабочего хода Δ дополнительной каретки определяется соотношением: Δ ≅3h(L-f')cos i/f^,, где h сторона зоны поверхности фотоприемника, L расстояние между изображением источника света на поверхности формного барабана и второй фокусирующей линзой, f' фокусное расстояние второй фокусирующей линзы, i угол падения излучения после первой фокусирующей линзы.

На фиг. 1 дана схема лазерной гравировальной машины; на фиг. 2 схема оптической части системы поддержания положения оптимальной фокусировки пятна лазерного излучения; на фиг. 3 схема двухзонного фотоприемника при симметричной и асимметричной засветке пятном, сфокусированным на его сенсорных поверхностях.

Устройство работает следующим образом. Лазерное излучение от источника 1, проходя через призму 5 и объектив 7, фокусируется в пятно необходимого размера на поверхности вращающегося формного барабана 2. Параллельно оси вращения барабана по направляющей 3 движется каретка 4 для продольного перемещения сфокусированного лазерного пятна вдоль образующей цилиндра формного барабана. На каретке для продольного перемещения размещена дополнительная каретка 6 с жестко установленными на ней фокусирующим объективом 7 и оптической частью системы поддержания оптимальной фокусировки 8. Дополнительная каретка 6 имеет возможность перемещения относительно каретки 4 в направлении, перпендикулярном оси вращения формного барабана 2, с помощью привода 9, укрепленного на каретке 4. В случае оптимальной фокусировки лазерного излучения на поверхности формного барабана оптическая часть системы поддержания оптимальной фокусировки обеспечивает симметричное освещение зон а и б фотоприемника 13. При уходе сфокусированного лазерного пятна из положения 14 оптимальной фокусировки в положения плоскостей 15 или 16 пятно на двухзонном фотоприемнике 13 смещается вправо в зону б при положении 15 или влево в зону а при уходе плоскости фокусировки в положение 16. В том и другом случаях освещенности зон а и б становятся различными, что изменяет величины соответствующих фототоков. На выходе фотоприемника находится устройство, которое формирует электрический сигнал, пропорциональный разности освещенностей зон а и б. На выходе дифференцирующего устройства сигнал имеет либо положительный, либо отрицательный знак. После усиления мощности этот сигнал поступает на привод 9 перемещения дополнительной каретки, являющийся выходом цепи обратной связи. Перемещение дополнительной каретки 6 приводит пятно лазерного излучения в положение 14 оптимальной фокусировки. Разностный электрический сигнал становится нулевым. Система обратной связи является стандартной [3]
Система поддержания положения оптимальной фокусировки характеризуется величиной допустимого рабочего хода Δ дополнительной каретки 6, в пределах которого достигается цель изобретения. Для оптической части системы поддержания положения оптимальной фокусировки на основании анализа фиг. 2 и 3 найдено следующее соотношение между Δ и параметрами элементов оптической части:
Δ ≅3h (L-f')cos i/f', где h сторона зоны поверхности фотоприемника;
L расстояние между изображением источника света на поверхности формного барабана 2 и второй фокусирующей линзой 12;
f' фокусное расстояние второй фокусирующей линзы 12;
i угол падения излучения точечного источника 10 света после первой фокусирующей линзы 11.

При выходе дополнительной каретки за пределы, определяемые величиной Δ цель не достигается.

Изобретение позволяет повысить производительность и качество растрированных полиграфических форм, получаемых на лазерной гравировальной машине.

Использование: в технике оптической записи графической информации, а также в полиграфии, фототелеграфии, оргтехнике, вычислительной технике, устройствах автоматического проектирования. Сущность изобретения: в лазерную гравировальную машину введена система автоматического поддержания положения оптимальной фокусировки пятна лазерного излучения на поверхности обрабатываемой формы, работающая по принципу обратной связи, датчиком которой является двухзонный фотоприемник, а выходом привод каретки с фокусирующим объективом. 3 ил.

ЛАЗЕРНАЯ ГРАВИРОВАЛЬНАЯ МАШИНА, содержащая источник лазерного излучения, формный барабан с приводом вращения, направляющую, параллельную оси вращения барабана, установленную на ней каретку для продольного перемещения пятна лазерного излучения, сфокусированного на поверхности формного барабана с помощью объектива, систему поддержания положения оптимальной фокусировки пятна лазерного излучения на поверхности формного барабана, отличающаяся тем, что система поддержания положения оптимальной фокусировки пятна лазерного излучения содержит оптическую часть, включающую точечный источник света, двухзонный фотоприемник света и оптическую систему для формирования изображения источника света на фотоприемнике, состоящую из первой фокусирующей линзы, установленной между источником света и поверхностью формного барабана, и второй фокусирующей линзы, установленной между поверхностью формного барабана и фотоприемником, при этом оптическая часть и объектив для формирования лазерного пятна жестко установлены на единой дополнительной каретке, соединенной с приводом ее перемещения перпендикулярно к оси вращения формного барабана, а также систему обратной связи, датчиком которой является двухзонный фотоприемник, формирующий электрический сигнал, пропорциональный разности освещенностей его светочувствительных зон, а выходом является привод дополнительной каретки, причем величина Δ рабочего хода дополнительной каретки определяется соотношением
D ≅ 3h(L-f′)·cos i/f′,
где h сторона зоны поверхности фотоприемника;
L расстояние между изображением источника света на поверхности формного барабана и второй фокусирующей линзой;
f′ фокусное расстояние второй фокусирующей линзы;
i угол падения излучения после первой фокусирующей линзы.