СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭКСПОНИРОВАНИЯ ИСХОДНОГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ РЕЛЬЕФА Российский патент 2024 года по МПК G03F7/20 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится в общем к области устройств и способов для экспонирования исходного материала, предназначенного для формирования рельефа, в частности, исходного материала для печатных форм, а более конкретно, к экспонированию оборотной стороны исходного материала для печатных форм.

Уровень техники

Рельефные структуры могут быть созданы путем переноса информации в виде изображений на слой, предназначенный для формирования изображений, и удаления частей указанного слоя для формирования изображений. Затем сформированный рельеф можно использовать для переноса информации на этапе печати на подложку. Примером исходного материала, предназначенного для формирования рельефа, является исходный материал для печатной формы. Исходные материалы для гибких печатных форм с цифровым формированием изображения известны и обычно содержат по меньшей мере опорный слой со стабильными размерами, фотополимеризуемый слой и слой для цифрового формирования изображения. Слой для цифрового формирования изображения может представлять собой, например, слой, удаляемый лазером. В случае обычных исходных материалов для печатных форм слой для цифрового формирования изображения заменяется маской, которая прикрепляется к фотополимеризуемому слою.

Чтобы изготовить печатную форму из исходного материала, предназначенного для формирования рельефа печатной формы, в соответствии с существующими способами, сначала на слой для цифрового формирования изображения записывают маску на основе данных изображения, подлежащих печати. После записи маски пластину экспонируют через маску с помощью облучения таким образом, чтобы фотополимеризующийся слой подвергался полимеризации в областях, не закрытых маской. После экспонирования остатки маски и неполимеризованные части необходимо удалить. Это можно сделать с помощью одной или нескольких жидкостей в моечном аппарате.

Известны устройства для экспонирования исходных материалов для печатных форм. Устройство экспонирования может содержать средство облучения для экспонирования передней стороны и средство облучения для экспонирования оборотной стороны. Экспонирование оборотной стороны, как правило, осуществляется с использованием набора ультрафиолетовых (УФ) ламп. Экспонирование оборотной стороны создает твердый слой (основание), на котором формируются рельефные структуры. Экспонирование передней стороны может быть также выполнено с использованием набора УФ-ламп или с использованием подвижного источника УФ-излучения, такого как подвижный лазер или светодиодная линейка. Некоторые устройства экспонирования выполняют экспонирование только передней стороны или только оборотной стороны, в зависимости от предъявляемых требований. В некоторых случаях устройство экспонирования способно экспонировать обе стороны, для этого либо переворачивают форму, либо одну сторону экспонируют через прозрачную подложку. При использовании УФ-ламп весь исходный материал одновременно подвергается экспонированию, и это часто называют сплошным экспонированием. Важной особенностью этого типа экспонирования является однородность светового потока по всей зоне экспонирования. Выходная интенсивность УФ-лампы довольно однородна вдоль ее оси, и при плотной упаковке ламп однородность является достаточной для изготовления печатных форм.

Использование светодиодов обусловлено их высокой выходной мощностью, узким спектром излучения и низким энергопотреблением. Из-за высокой интенсивности светодиодов в существующих решениях светодиоды монтируются линейным образом в виде так называемой светодиодной линейки, которая охватывает всю ширину печатной формы. Затем линейка перемещается по форме, и в результате перемещения обеспечивается однородность выходного излучения в направлении сканирования. Попытки использовать светодиоды для сплошного экспонирования до сих пор не увенчались успехом из-за различной мощности выходного излучения отдельных светодиодов. Для повышения однородности применялось относительное перемещение между светодиодной матрицей и подложкой (см., например, WO 2016160301 A1) или распределение интенсивности изменялось с помощью оптических средств и/или зеркал (смотри, например, WO 2017192499 A1). Эти способы сложны, подвержены ошибкам и являются дорогостоящими.

В документе US 2018/0210345 A1 раскрыты способ и устройство для экспонирования фоточувствительных печатных форм с заданной плотностью излучения с основной стороны (сверху) и с заданной плотностью излучения с оборотной стороны (снизу). Способ включает выполнение основного экспонирования с временной задержкой после экспонирования оборотной стороны. Временная задержка между экспонированием оборотной стороны и экспонированием основной стороны оптимизируется для создания меньшего размера стабильных одноточечных элементов на фоточувствительной печатной форме после обработки и меньших размеров отдельных точечных элементов, напечатанных на подложке для печати. Основание пластины можно регулировать посредством экспонирования только оборотной стороны, перед тем как выполняется комбинированное экспонирование - оборотной и основной сторон - с временной задержкой.

Сущность изобретения

Задача вариантов осуществления изобретения состоит в том, чтобы создать устройство и способы экспонирования исходных материалов, предназначенных для формирования рельефа, которые позволяют улучшить управление экспонируемой зоной за счет использовании светодиодов.

Согласно первому аспекту изобретения предложено устройство для экспонирования исходного материала (Р), предназначенного для формирования рельефа (далее также указан как «исходный материал»), который содержит слой подложки и по меньшей мере один фоточувствительный слой. Устройство содержит несущую конструкцию для переноса исходного материала для формирования рельефа, светодиодную матрицу и блок управления. Светодиодная матрица выполнена с возможностью облучения фоточувствительного слоя исходного материала для формирования рельефа, который несет несущая конструкция, предпочтительно через слой подложки исходного материала для формирования рельефа. Светодиодная матрица выполнена с возможностью одновременного облучения заданной зоны поверхности не менее 900 см², предпочтительно не менее 1000 см², более предпочтительно не менее 2000 см², наиболее предпочтительно не менее 5000 см². Светодиодная матрица содержит множество поднаборов из одного или более светодиодов, причем каждым поднабором можно управлять по отдельности. Блок управления выполнен с возможностью отдельного управления множеством поднаборов таким образом, чтобы изменение интенсивности излучения заданной зоны поверхности находилось в пределах заданного диапазона.

Используя светодиодную матрицу с отдельно управляемыми поднаборами светодиодов, можно регулировать интенсивность излучения поднаборов для получения более или менее однородного облучения зоны поверхности, подлежащей облучению. Таким образом, можно получить основание с практически постоянной толщиной. Кроме того, в случае, когда светодиод выходит из строя, при наличии блока управления, выполненного с возможностью отдельного управления поднаборами, поднаборами можно управлять таким образом, чтобы скомпенсировать неисправные светодиоды, поэтому на однородность это не оказывает существенного влияния, в то время как неисправный светодиод может быть заменен.

Кроме того, при наличии светодиодной матрицы, которая покрывает большую зону, устройство может быть спроектировано таким образом, чтобы исходный материал для формирования рельефа мог подвергаться экспонированию оборотной стороны или передней стороны за один шаг путем активации светодиодной матрицы. Следует отметить, что устройство может быть спроектировано для самых больших размеров исходных материалов для формирования рельефа, и в случае, когда необходимо экспонировать исходные материалы для формирования рельефа с меньшими размерами, например, в случае экспонирования оборотной стороны, может быть активирована только часть светодиодов светодиодной матрицы. Хотя устройство предпочтительно предназначено для экспонирования оборотной стороны через прозрачный слой подложки исходного материала для формирования рельефа, варианты осуществления изобретения также охватывают устройство, в котором светодиодная матрица используется для прямого экспонирования передней стороны без прохождения света через исходный материал для формирования рельефа и несущую конструкцию.

Выполняя управление таким образом, чтобы изменение интенсивности излучения заданной зоны поверхности находилось в определенном диапазоне, можно добиться точного управления изменением толщины основания.

Кроме того, по сравнению с существующими решениями для экспонирования оборотной стороны с использованием, например, УФ-ламп, потребление энергии и стоимость устройств согласно вариантам осуществления изобретения можно снизить за счет использования светодиодной матрицы. Кроме того, процесс может быть более быстрым, так как нет необходимости в предварительном нагреве, как для УФ-ламп. Кроме того, так как поднаборы светодиодной матрицы можно активировать по отдельности в зависимости от размера исходного материала для формирования рельефа, потребление энергии для форм меньшего размера будет меньше по сравнению с существующими решениями, в которых активируются все УФ-лампы независимо от размера.

Интенсивность излучения в точке заданной зоны поверхности может быть интенсивностью света, измеренной в этой точке в один момент времени и выраженной в Вт/см². Интенсивность излучения предпочтительно представляет собой интенсивность УФ-излучения, измеренную в заданном диапазоне длин волн, например, с использованием датчика, как описано ниже. Когда изменение интенсивности излучения в заданной зоне поверхности находится в пределах заданного диапазона, это означает, что разность между любыми двумя точками заданной зоны поверхности находится в пределах заданного диапазона.

Заданная зона поверхности представляет собой зону поверхности, расположенную на расстоянии от светодиодной матрицы, параллельной плоскости светодиодной матрицы. Предпочтительно расстояние между светодиодной матрицей и заданной зоной поверхности составляет не менее 35 мм. Размеры заданной зоны поверхности являются примерно такими же, как у светодиодной матрицы. Однако в случае, если используется только часть светодиодов светодиодной матрицы, форма и размеры заданной зоны поверхности будут приблизительно соответствовать форме и размеру используемого участка светодиодной матрицы. Исходный материал для формирования рельефа, подлежащий экспонированию, может размещаться таким образом, чтобы заданная зона поверхности располагалась в исходном материале для формирования рельефа и, в частности, по меньшей мере в одном фоточувствительном слое, но заданная зона поверхности может также располагаться на маленьком расстоянии от исходного материала для формирования рельефа, поэтому изменение интенсивности излучения будет более или менее одинаковым для ряда параллельных участков поверхности в пределах определенного диапазона расстояний светодиодной матрицы.

Предпочтительно условие относительно того, что изменение интенсивности излучения заданной зоны поверхности находится в пределах заданного диапазона, справедливо для любой зоны поверхности, параллельной плоскости светодиодной матрицы, которая находится на расстоянии от светодиодной матрицы между первым расстоянием (d1) и вторым расстоянием (d2), причем разность между вторым и первым расстоянием (d2-d1) составляет по меньшей мере 1 мм, более предпочтительно не менее 2 мм, еще более предпочтительно не менее 5 мм и наиболее предпочтительно 7 мм.

Предпочтительно каждый поднабор из множества поднаборов одного или более светодиодов содержит по меньшей мере четыре светодиода, более предпочтительно светодиодную матрицу по меньшей мере из двух рядов и по меньшей мере двух столбцов. Предпочтительно каждый поднабор содержит менее семнадцати светодиодов, более предпочтительно менее тринадцати светодиодов, еще более предпочтительно менее тринадцати светодиодов. Например, каждый поднабор может содержать массив из 2x2 светодиодов, соединенных последовательно, чтобы можно было совместно управлять интенсивностью излучения, подаваемого четырьмя светодиодами. Поддерживая поднабора относительно маленьким, и используя светодиодные матрицы, можно получить хорошую однородность. В возможном варианте осуществления расстояние между двумя соседними светодиодами одного и того же поднабора меньше, чем расстояние между двумя соседними светодиодами из разных поднаборов.

Предпочтительно блок управления выполнен с возможностью управления множеством поднаборов таким образом, чтобы разница в интенсивности излучения заданной зоны поверхности составляла менее 10% от номинального значения, предпочтительно менее 5%, более предпочтительно менее 4%, наиболее предпочтительно менее 1,5%.

Осуществляя управление таким образом, чтобы разница в интенсивности излучения заданной зоны поверхности составляла менее 10%, можно добиться того, чтобы изменение толщины основания экспонированного и проявленного исходного материала для формирования рельефа составляло менее 10%, более предпочтительно менее 4%, наиболее предпочтительно менее 1,5% относительно средней толщины основания.

Согласно второму аспекту изобретения предложено устройство для экспонирования исходного материала для формирования рельефа, которое содержит по меньшей мере один фоточувствительный слой. Устройство содержит несущую конструкцию для переноса исходного материала для формирования рельефа, светодиодную матрицу, по меньшей мере один датчик и блок управления. Светодиодная матрица выполнена с возможностью облучения фоточувствительного слоя исходного материала для формирования рельефа, переносимого несущей конструкцией. Светодиодная матрица содержит множество поднаборов из одного или более светодиодов, причем каждым поднабором можно управлять по отдельности. По меньшей мере один датчик выполнен с возможностью измерения, в множестве местоположений зоны поверхности, облучаемой светодиодной матрицей, значения, представляющего интенсивность излучения. Блок управления выполнен с возможностью отдельного управления множеством поднаборов на основе значений, измеренных по меньшей мере одним датчиком.

Используя один или более датчиков для измерения интенсивности излучения, можно осуществить управление усовершенствованным способом поднаборами с тем, чтобы получить заданную картину облучения, как правило, однородную картину облучения. Например, когда по меньшей мере один датчик обнаруживает, что один из светодиодов неисправен, можно управлять возбуждением соседних светодиодов, чтобы компенсировать отказ светодиода. Кроме того, например, светодиоды могут стареть по-разному, и эта разница в старении может компенсироваться на основе значений, измеренных по меньшей мере одним датчиком.

По меньшей мере один датчик выполнен с возможностью измерения значения, представляющего интенсивность излучения. Это значение может представлять собой, например, интенсивность УФ-излучения (в мВт/см²) и/или общее количество УФ-излучения, то есть дозу облучения (в мДж/см²) в течение заданного периода экспонирования. При необходимости по меньшей мере один датчик может быть выполнен с возможностью измерения трехмерного распределения, покрывающего множество параллельных заданных зон поверхности. В дополнение или в качестве альтернативы, по меньшей мере один датчик может быть установлен таким образом, чтобы можно было регулировать расстояние между светодиодной матрицей и по меньшей мере одним датчиком.

В предпочтительном варианте осуществления светодиодная матрица и несущая конструкция закреплены так, чтобы исходный материал для формирования рельефа не перемещался относительно светодиодной матрицы во время экспонирования светодиодной матрицей.

В предпочтительном варианте осуществления каждый поднабор состоит из одного, двух, трех, четырех или пяти светодиодов. Сохраняя поднаборы достаточно малыми, можно добиться точного управления однородностью. Один или более светодиодов поднабора могут быть одинаковыми или разными.

В предпочтительном варианте осуществления светодиодная матрица выполнена с возможностью экспонирования исходного материала для формирования рельефа через слой его подложки. Однако в других вариантах осуществления устройство можно использовать для прямого экспонирования передней стороны без прохождения света через исходный материал для формирования рельефа или несущую конструкцию.

Предпочтительно устройство дополнительно содержит средство перемещения, выполненное с возможностью перемещения по меньшей мере одного датчика для выполнения измерений в множестве местоположений. Средство перемещения может содержать, например, ремни, рельсы, ходовые винты, ползуны, линейные двигатели и т.д.

Предпочтительно средство перемещения содержит привод, выполненный с возможностью перемещения по меньшей мере одного датчика по поверхности, параллельной исходному материалу для формирования рельефа, поддерживаемому несущей конструкцией.

Предпочтительно, блок управления выполнен с возможностью управления светодиодами на основе значений измерений по меньшей мере одним датчиком в множестве местоположений таким образом, чтобы разница в интенсивности излучения в множестве местоположений находилась в пределах заданного диапазона.

Множество местоположений может быть расположено вдоль сетки, которую можно выбирать независимо от позиции светодиодов. В качестве альтернативы, может существовать корреляция между позицией светодиодов и множеством местоположений. Предпочтительно количество из множества местоположений равно или превышает количество из множества поднаборов. Например, каждый поднабор может содержать один светодиод, и измерения датчика могут выполняться для каждого светодиода. Однако в зависимости от шаблона, в соответствии с которым размещаются светодиоды, количество местоположений также может быть меньше, чем количество из множества поднаборов.

Согласно примерному варианту осуществления блок управления выполнен с возможностью ассоциирования одного или более светодиодов с местоположением из множества местоположений. Как правило, один или более светодиодов вблизи местоположения измерения будут влиять на измеренную интенсивность излучения, и блок управления, используя связи между множеством местоположений и светодиодами светодиодной матрицы, сможет регулировать интенсивность излучения светодиодов, которые требуют регулировки для достижения желаемого облучения. Например, три или более светодиодов могут быть ближайшими к местоположению из множества местоположений, и эти три или более светодиодов могут ассоциироваться с этим местоположением. Контроллер может иметь возможность регулировать интенсивность излучения светодиодов вблизи первого местоположения, чтобы она была аналогична интенсивности излучения, измеренной в другом местоположении. Кроме того, контроллер может иметь возможность регулировать интенсивность излучения светодиодов таким образом, чтобы интенсивность излучения в множестве местоположений была аналогичной значению, измеренному в первом местоположении.

Согласно примерному варианту осуществления контроллер выполнен с возможностью управления поднаборами таким образом, чтобы разница в интенсивности излучения между множеством местоположений составляла менее 10%, предпочтительно менее 5%, более предпочтительно менее 4%, наиболее предпочтительно менее 1,5%.

Согласно примерному варианту осуществления по меньшей мере один датчик содержит камеру, оптический датчик, датчик, чувствительный к температуре, или их комбинацию. Такие датчики могут включать в себя, например, фотодиоды, в том числе лавинные фотодиоды, фототранзисторы, фотоприемники на фотосопротивлении, линейки датчиков, ПЗС- детекторы, оптические КМОП-детекторы (включая матричные КМОП-детекторы), фотоумножители и матрицы фотоумножителей. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления датчик, такой как фотодиод или фотоумножитель, может содержать дополнительную электронику для формирования или обработки сигналов. Например, датчик может включать в себя по меньшей мере один предварительный усилитель, электронный фильтр или интегрирующую схему. Подходящие предварительные усилители включают в себя интегрирующие, трансимпедансные и токовые предусилители (токовое зеркало).

Предпочтительно устройство дополнительно содержит средство регулировки расстояния, выполненное с возможностью регулировки расстояния между несущей конструкцией и светодиодной матрицей. Следует отметить, что светодиодную матрицу и/или несущую конструкцию можно перемещать.

Используя такие средства регулировки, можно дополнительно улучшить однородность облучения в желаемой плоскости. Например, в зависимости от толщины прозрачного слоя исходного материала для формирования рельефа можно регулировать расстояние между несущей конструкцией и светодиодной матрицей.

Предпочтительно светодиоды светодиодной матрицы выполнены с возможностью испускания электромагнитного излучения с длиной волны в диапазоне от 200 до 2000 нм, более предпочтительно от 250 до 500 нм, еще более предпочтительно от 300 до 450 нм, наиболее предпочтительно от 270 до 410 нм, например, в основном на длине волны 365 нм. Затем по меньшей мере один датчик может быть чувствительным в соответствующем диапазоне длин волн, например, от 200 нм до 2000 нм.

Предпочтительно интенсивность излучения светодиодов, падающего на заданную зону поверхности, находится в диапазоне от 0,1 до 2000 мВт/см². Для экспонирования оборотной стороны предпочтительно интенсивность излучения светодиодов, падающего на заданную зону поверхности, составляет от 5 до 100 мВт/см², более предпочтительно от 8 до 60 мВт/см², наиболее предпочтительно от 10 до 50 мВт/см². Для экспонирования передней стороны предпочтительно интенсивность излучения светодиодов, падающего на заданную зону поверхности, составляет от 30 до 500 мВт/см², более предпочтительно от 50 до 450 мВт/см², наиболее предпочтительно выше 100 мВт/см². Предпочтительно расстояние между светодиодной матрицей и заданной зоной поверхности составляет не менее 35 мм. Заданная зона поверхности может представлять собой зону поверхности в исходном материале для формирования рельефа при установке на/в несущей конструкции или на небольшом расстоянии от исходного материала для формирования рельефа.

Предпочтительно доза облучения с использованием излучения светодиодов, падающего на заданную зону поверхности находится в диапазоне от 0,01 до 200 Дж/см². Для экспонирования оборотной стороны доза облучения с использованием излучения светодиодов, падающего на заданную зону поверхности, предпочтительно находится в диапазоне от 0,1 до 100 Дж/см², более предпочтительно от 0,5 до 50 Дж/см², наиболее предпочтительно от 0,5 до 30 Дж/см². Для экспонирования передней стороны доза облучения с использованием излучения светодиодов, падающего на заданную зону поверхности, предпочтительно составляет более 10 Дж/см², более предпочтительно более 20 Дж/см².

Светодиодная матрица может быть размещена на одном или нескольких носителях, таких как печатные платы. Например, светодиодная матрица может состоять из наборов меньших по размеру матриц, размещенных на многочисленных светодиодных печатных платах, расположенных рядом друг с другом в одной плоскости. Схема возбуждения для возбуждения светодиодной матрицы может быть размещена на одной или более отдельных печатных платах драйверов. Одна или более печатных плат драйверов могут размещаться в плоскости, параллельной и на расстоянии от плоскости, в которой размещается множество светодиодных печатных плат. Когда исходный материал для формирования рельефа обращен к первой стороне многочисленных светодиодных печатных плат, то одна или более печатных плат драйверов могут быть обращены к другой стороне многочисленных светодиодных печатных плат.

Предпочтительно расстояние между отдельными светодиодами светодиодной матрицы составляет по меньшей мере 5 мм, более предпочтительно не менее 7 мм и предпочтительно менее 100 мм, более предпочтительно менее 30 мм. Такие расстояния позволяют получить достаточно однородную интенсивность излучения в заданной плоскости, параллельной плоскости, в которой расположена светодиодная матрица.

Предпочтительно устройство дополнительно содержит средство охлаждения, выполненное с возможностью охлаждения светодиодной матрицы. Средство охлаждения может быть, например, средством охлаждения, выполненным с возможностью выработки газового потока, как правило, воздушного потока. Дополнительно или альтернативно может использоваться средство охлаждения с жидким хладагентом.

Предпочтительно устройство дополнительно содержит средство возбуждения, выполненное с возможностью возбуждения светодиодной матрицы, предпочтительно с помощью сигналов с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). Как объяснено выше, средство возбуждения может содержать схему возбуждения, размещенную на одной или более отдельных печатных платах драйверов, и одна или более печатных плат драйверов могут быть расположены в плоскости, параллельной и на расстоянии от плоскости, в которой размещаются многочисленные светодиодные печатные платы. Более конкретно, блок управления может быть выполнен с возможностью изменения рабочего цикла ШИМ-сигналов для изменения интенсивности излучения, испускаемого поднабором одного или более светодиодов. Средство возбуждения может возбуждать поднаборы, используя ток или напряжение.

Предпочтительно несущая конструкция содержит опорную конструкцию, на которую может опираться исходный материал для формирования рельефа, и опорная конструкция является по меньшей мере частично прозрачной для излучения, испускаемого светодиодной матрицей.

Предпочтительно несущая конструкция содержит любой из следующих компонентов: стеклянная пластина, полимерная пластина, сетка, набор роликов, барабан, конструкция, выполненная с возможностью подвешивания исходного материала для формирования рельефа, конструкция, выполненная с возможностью натяжения исходного материала для формирования рельефа.

В примерном варианте осуществления устройство может содержать корпус с входом и выходом, и при необходимости исходный материал для формирования рельефа может автоматически подаваться через вход в положение на несущей конструкции, облучаться и затем удаляться из устройства через выход. Другими словами, варианты осуществления изобретения позволяют создать полностью автоматизированную поточную систему.

Вход и выход могут быть как с одной, так и с противоположных сторон. Вход и выход могут быть выполнены с возможностью соединения с другими блоками.

Устройство может содержать систему транспортировки для автоматической транспортировки исходного материала для формирования рельефа через устройство.

Система транспортировки может содержать средство транспортировки, выбранное из группы, содержащей бесконечную конвейерную ленту, пару цепей или ремней (с толкающими блоками), пару ходовых винтов, ходовой привод, фрикционный привод и их комбинации.

Система транспортировки может дополнительно содержать по меньшей мере одно средство крепления для прикрепления исходного материала для формирования рельефа к средству транспортировки. Средство крепления может представлять собой транспортировочную пластину с множеством выводов, продолжающихся через край исходного материала для формирования рельефа. В качестве альтернативы, можно использовать зажимное средство для зажима исходного материала для формирования рельефа. Транспортировочная пластина может быть выполнена с возможностью присоединения к переднему краю исходного материала для формирования рельефа, при этом система транспортировки выполнена с возможностью протягивания транспортировочной пластины с присоединенным исходным материалом для формирования рельефа через корпус. Когда система транспортировки содержит два ходовых винта, концевые участки транспортировочной пластины могут быть снабжены выемками, приспособленными для соединения с ходовыми винтами.

Дополнительные компоненты могут быть частью устройства. Такие дополнительные компоненты могут быть выбраны из группы, содержащей источник питания, дополнительный источник света для экспонирования передней стороны, дополнительные средства транспортировки, двигатели, датчики и их комбинации. Дополнительный источник света может быть выбран из группы, содержащей светодиод, люминесцентную лампу, лампу-вспышку, набор излучающих свет ламп, расположенных линейно, (сканирующий) лазер, ЖК-экран, проекционную систему (например, с подвижными зеркалами), лазеры и их комбинации (которые могут быть стационарными и/или подвижными).

В возможном варианте осуществления дополнительным источником света может быть дополнительная светодиодная матрица, предпочтительно дополнительная светодиодная матрица, которая описана выше. Другими словами, изобретение охватывает варианты осуществления, в которых светодиодная матрица, как описано выше, используется для экспонирования оборотной стороны, варианты осуществления, в которых светодиодная матрица, как описано выше, используется для экспонирования передней стороны, и варианты осуществления, в которых первая светодиодная матрица, как описано выше, используется для экспонирования оборотной стороны, и вторая светодиодная матрица, как описано выше, используется для экспонирования передней стороны.

В предпочтительном варианте осуществления экспонирование оборотной стороны выполняют одновременно с экспонированием передней стороны. Например, экспонирование оборотной стороны может быть выполнено с использованием светодиодной матрицы согласно любому из вариантов осуществления, раскрытых выше, и экспонирование передней стороны может быть выполнено с использованием светодиодной матрицы или другого подходящего источника света одновременно с экспонированием оборотной стороны, то есть одно и то же место исходного материала для формирования рельефа может подвергаться экспонированию как с оборотной стороны, так и с передней стороны.

При необходимости блок управления управляет компонентами устройства, а также компонентами других блоков в технологической цепочке. Таким образом, различные операции, которые необходимо выполнять над исходным материалом для формирования рельефа, могут координироваться одним блоком управления. Следует отметить, что блок управления также может быть распределенным средством управления с рядом модулей управления, осуществляющих управление независимым или зависимым образом.

Блок управления также может быть выполнен с возможностью управления синхронизацией экспонирования передней и оборотной сторон с тем, чтобы экспонирование оборотной стороны выполнялось с использованием светодиодной матрицы согласно любому из вариантов осуществления, раскрытых выше, и экспонирование передней стороны выполнялось с использованием светодиодной матрицы или другого подходящего источника света одновременно с экспонированием оборотной стороны, то есть одно и то же пятно исходного материала для формирования рельефа может экспонироваться как с оборотной стороны, так и с передней стороны.

Согласно примерному варианту осуществления зона облучаемой поверхности разделена по меньшей мере на две зоны, которые облучаются с разной интенсивностью излучения, причем разница в интенсивности излучения в разных местоположениях в пределах каждой зоны предпочтительно составляет менее 10%, предпочтительно менее 5%, более предпочтительно менее 4%, наиболее предпочтительно менее 1,5%; или разница по толщине основания экспонированного и проявленного исходного материала для формирования рельефа составляет менее 10%, предпочтительно менее 5%, более предпочтительно менее 4%, наиболее предпочтительно менее 1,5% толщины основания.

За счет разделения зоны облучаемой поверхности по меньшей мере на две зоны можно использовать различную интенсивность излучения в этих зонах, так что можно получить по меньшей мере два основания с различной толщиной.

В соответствии с другим аспектом изобретения предложен способ экспонирования исходного материала для формирования рельефа, который содержит слой подложки, предпочтительно прозрачный слой подложки, и по меньшей мере один фоточувствительный слой. Способ содержит этапы: использования светодиодной матрицы, при необходимости светодиодной матрицы устройства в соответствии с любым из предыдущих вариантов осуществления, для испускания излучения на фоточувствительный слой исходного материала для формирования рельефа, предпочтительно через слой подложки исходного материала для формирования рельефа, таким образом, чтобы одновременно облучалась заданная зона поверхности фоточувствительного слоя по меньшей мере 900 см², причем упомянутая светодиодная матрица содержит множество поднаборов из одного или более светодиодов, при этом каждым поднабором можно управлять по отдельности; отдельного управления множеством поднаборов и таким образом, чтобы изменение интенсивности излучения заданной зоны поверхности находилось в заданном диапазоне, и предпочтительно таким образом, чтобы различие в интенсивности излучения составляло менее 10%, предпочтительно менее 5%, более предпочтительно менее 4%, наиболее предпочтительно менее 1,5%.

В соответствии с другим аспектом изобретения предложен способ калибровки устройства экспонирования, содержащего светодиодную матрицу, например, устройства экспонирования в соответствии с любым из приведенных выше вариантов осуществления. Способ содержит этапы: использования светодиодной матрицы для испускания излучения на заданную зону поверхности; причем упомянутая светодиодная матрица содержит множество поднаборов из одного или более светодиодов, при этом каждым поднабором можно управлять по отдельности; измерения, в множестве местоположений заданной зоны поверхности, значения, характеризующего интенсивность излучения; определения схемы управления для управления множеством поднаборов на основе значений, измеренных по меньшей мере одним датчиком, для получения желаемой картины облучения заданной зоны поверхности.

Способ калибровки можно периодически повторять, и она позволяет компенсировать старение или выход из строя светодиодов светодиодной матрицы. Предпочтительно, чтобы настройки интенсивности излучения для отдельных светодиодов сохранялись и/или применялись для экспонирования других исходных материалов для формирования рельефа, при этом предпочтительно, чтобы перед повторным выполнением процедуры калибровки экспонировалось большое количество исходных материалов для формирования рельефа.

Предпочтительно желаемая картина облучения является по существу однородной картиной облучения.

Предпочтительно измерение в множестве местоположений выполняется путем перемещения по меньшей мере одного датчика таким образом, чтобы по меньшей мере один датчик выполнял измерения в множестве местоположений. Множество местоположений может быть выбрано, как объяснено выше, в связи с другим аспектом изобретения.

В примерном варианте осуществления измерение и управление содержит этапы:

позиционирования по меньшей мере одного датчика в первой позиции в плоскости, параллельной плоскости светодиодной матрицы, причем упомянутая первая позиция ассоциируется с одним или несколькими первыми соседними светодиодами светодиодной матрицы;

измерения излучения в первом местоположении, ассоциированном с первой позицией по меньшей мере одного датчика;

позиционирования по меньшей мере одного датчика в дополнительной позиции в упомянутой плоскости, причем упомянутая дополнительная позиция ассоциируется с одним или несколькими дополнительными соседними светодиодами светодиодной матрицы;

измерения интенсивности излучения в другом местоположении, ассоциированном с дополнительной позицией по меньшей мере одного датчика;

регулировки излучения одного или нескольких первых и/или дополнительных соседних светодиодов таким образом, чтобы уменьшить разность между интенсивностью излучения в первом местоположении и в другом местоположении;

где при необходимости вышеописанные этапы повторяются для одного и того же и/или для других местоположений.

При необходимости, облучаемая зона может быть покрыта сеткой, в которой расстояние между линиями сетки равно или больше, чем наименьшее расстояние между светодиодами светодиодной матрицы, и по меньшей мере один датчик может позиционироваться на пересечении линий сетки.

Предпочтительно первая и последующие позиции по меньшей мере одного датчика выбираются таким образом, чтобы по меньшей мере один соседний светодиод в первой позиции был соседним светодиодом в дополнительной позиции.

Согласно примерному варианту осуществления измеренные значения излучения в множестве местоположений собираются и сохраняются, и для регулировки интенсивности отдельных светодиодов до целевого значения используется алгоритм с тем, чтобы разность между различными местоположениями составляла менее 10% от интенсивности излучения в первой позиции, предпочтительно менее 5%, более предпочтительно менее 4%, наиболее предпочтительно менее 1,5%.

Изобретение также относится к способу экспонирования исходного материала для формирования рельефа, который содержит слой подложки и по меньшей мере один фоточувствительный слой, причем упомянутый способ содержит способ калибровки в соответствии с любым из вышеприведенных вариантов осуществления и этап облучения фоточувствительного слоя исходного материала для формирования рельефа с желаемой картиной облучения с использованием определенной схемы управления.

В соответствии с другим аспектом изобретения предложен способ калибровки устройства экспонирования, содержащего светодиодную матрицу, например, устройства экспонирования в соответствии с любым из приведенных выше вариантов осуществления. Способ содержит этапы: использования светодиодной матрицы для испускания излучения в заданной зоне фоточувствительного слоя исходного материала для формирования рельефа таким образом, чтобы отверждались упомянутые заданные зоны; причем упомянутая светодиодная матрица содержит множество поднаборов из одного или более светодиодов, при этом каждым поднабором можно управлять по отдельности; удаления отвержденного участка исходного материала для формирования рельефа; измерения изменений толщины отвержденного участка; определение схемы управления для управления множеством поднаборов на основе измеренных изменений толщины для получения желаемой картины облучения в заданной зоне.

Процедуру калибровки можно периодически повторять, и она позволяет компенсировать старение или выход из строя светодиодов светодиодной матрицы. Предпочтительно, чтобы настройки интенсивности излучения для отдельных светодиодов сохранялись и/или применялись для экспонирования других исходных материалов для формирования рельефа.

Удаление отвержденного участка исходного материала для формирования рельефа можно выполнить с помощью растворителя или путем термического проявления.

При необходимости облучаемая зона может быть покрыта сеткой, в которой расстояние между линиями сетки равно или больше наименьшего расстояния между светодиодами, и можно измерить толщину в точках пересечения линий сетки. Позиции измерений толщины могут быть выбраны таким образом, чтобы по меньшей мере один соседний светодиод, ассоциированный с первой позицией, также является соседним светодиодом в дополнительной позиции.

Согласно примерному варианту осуществления измеренные значения толщины собираются и сохраняются, и для регулировки интенсивности отдельных светодиодов до целевого значения используется алгоритм с тем, чтобы разность между различными местоположениями составляла менее 10% от интенсивности излучения в первой позиции, предпочтительно менее 5%, более предпочтительно менее 4%, наиболее предпочтительно менее 1,5%.

Изобретение также относится к способу экспонирования исходного материала для формирования рельефа, который содержит слой подложки и по меньшей мере один фоточувствительный слой, упомянутый способ содержит способ калибровки в соответствии с любым из вышеприведенных вариантов осуществления и этап облучения фоточувствительного слоя другого исходного материала для формирования рельефа с желаемой картиной с использованием определенной схемы управления.

В соответствии с еще одним аспектом изобретения предложен способ экспонирования исходного материала для формирования рельефа, содержащий следующие этапы:

a) предоставление устройства согласно любому из вариантов осуществления, описанных выше,

b) выполнение процедуры калибровки согласно любому из вариантов осуществления, описанных выше,

b) предоставление исходного материала для формирования рельефа, содержащего слой подложки и по меньшей мере один фоточувствительный слой,

d) при необходимости выполнение предварительного экспонирования с использованием дополнительного источника света,

e) при необходимости позиционирование исходного материала для формирования рельефа на по меньшей мере частично прозрачной подложке,

f) выполнение экспонирования исходного материала для формирования рельефа с настройками интенсивности, полученными на этапе b),

g) при необходимости выполнение экспонирования с использованием дополнительного источника света,

h) при необходимости дополнительные этапы.

Этап b) может быть выполнен после этапа c), d) или e).

Этап f) может быть выполнен через слой подложки исходного материала для формирования рельефа. Этап f) и этап g) могут выполняться одновременно или последовательно. Этап f) может представлять собой экспонирование оборотной стороны, и этап g) может представлять собой экспонирование передней стороны или наоборот.

Предварительное экспонирование на этапе d) может быть выполнено с использованием источника света, выбранного из группы, содержащей светодиод, флуоресцентную лампу, лампу-вспышку, набор трубчатых ламп, расположенных линейным образом, (сканирующий) лазер, ЖК-экран, световая проекционная система (например, с подвижными зеркалами) и их комбинации. Во время этапа предварительного экспонирования, коэффициент пропускания слоя исходного материала для формирования рельефа изменяется способом формирования изображения (включая абляцию и изменение коэффициента пропускания).

Необязательные дополнительные этапы этапа h) могут быть выбраны из группы, состоящей из удаления неотвержденного материала, промывки, сушки, нагревания, последующего экспонирования, шлифовки и их комбинаций.

В соответствии с еще одним аспектом изобретения предложен способ экспонирования исходного материала для формирования рельефа, содержащий следующие этапы:

a) предоставление исходного материала для формирования рельефа со слоем подложки и по меньшей мере одним фоточувствительным слоем,

b) экспонирование исходного материала для формирования рельефа однородным излучением, испускаемым светодиодной матрицей через слой подложки,

c) при необходимости дополнительные этапы

где на этапе b) не используется маска или средство формирования изображения, при этом разница в интенсивности излучения в различных местоположениях исходного материала для формирования рельефа составляет менее 10%.

Любой из признаков, описанных выше, может быть объединен с этим способом, когда это возможно. Предпочтительно однородная интенсивность излучения находится в диапазоне 0,1-2000 мВт/см². Предпочтительно доза облучения, доставляемая на этапе b), находится в диапазоне 0,01-200 Дж/см².

При необходимости перед этапом b) можно выполнить предварительное экспонирование с использованием источника света, выбранного из группы, содержащей светодиод, флуоресцентную лампу, лампу-вспышку, набор трубчатых ламп, расположенных линейным образом, (сканирующий) лазер, ЖК-экран, световая проекционная система (например, с подвижными зеркалами) и их комбинации. При необходимости могут быть выполнены дополнительные этапы, например, этапы, выбранные из группы, состоящей из удаления неотвержденного материала, промывки, сушки, нагревания, последующего экспонирования, шлифовки и их комбинации.

Исходные материалы для формирования рельефа могут быть исходным материалом для элемента, выбранного из группы, включающей: форму для флексографской печати, форму для рельефной печати, форму для высокой печати, форму для глубокой печати, (гибкую) печатную плату, электронный элемент, микрожидкостный элемент, микрореактор, форетическую ячейку, фотонный кристалл и оптический элемент, линзу Френеля.

Краткое описание чертежей

Сопроводительные чертежи используются для иллюстрации предпочтительных в настоящее время неограничивающих примерных вариантов осуществления устройства и способа согласно настоящему изобретению. Вышеупомянутые и другие преимущества, признаки и задачи изобретения станут более очевидными, и изобретение станет более понятным из последующего подробного описания после его прочтения совместно с сопроводительными чертежами, на которых:

фиг. 1 – схематичный вид в перспективе примерного варианта осуществления устройства для экспонирования исходного материала для формирования рельефа;

фиг. 1А – вид в разрезе исходного материала для формирования рельефа;

фиг. 1В – вид светодиодной матрицы, иллюстрирующий позицию заданной зоны поверхности на расстоянии светодиодной матрицы;

фиг. 2А – вид сверху примерного варианта осуществления светодиодной матрицы;

фиг. 2В – вид сверху другого примерного варианта осуществления светодиодной матрицы;

фиг. 3 – вид в перспективе примерного варианта осуществления устройства для экспонирования исходного материала для формирования рельефа;

фиг. 4 – подробный вид в перспективе примерного варианта осуществления, показанного на фиг. 3;

фиг. 5 – подробный вид в перспективе сенсорного средства примерного варианта осуществления, показанного на фиг. 3;

фиг. 6 – подробный вид в перспективе печатных плат для светодиодов и их драйверов примерного варианта осуществления, показанному на фиг. 3; и

фиг. 7А и 7В – схематичные виды в разрезе двух дополнительных примерных вариантов осуществления изобретения.

Подробное описание изобретения

На фиг. 1 схематично показано устройство для экспонирования исходного материала Р для формирования рельефа. Исходный материал Р для формирования рельефа показан в разрезе на фиг. 1А и содержит слой Ls подложки, в данном случае слой подложки, прозрачный для излучения светодиодов, смотри далее, и по меньшей мере один фоточувствительный слой Lp. Устройство содержит несущую конструкцию 10 для переноса исходного материала Р для формирования рельефа, светодиодную матрицу 20, средство 30 возбуждения для возбуждения светодиодной матрицы 20, блок 40 управления для управления средством 30 возбуждения и по меньшей мере один датчик 50. Светодиодная матрица 20 выполнена с возможностью облучения фоточувствительного слоя Lp исходного материала Р для формирования рельефа, который переносится несущей конструкцией 10.

Несущая конструкция 10 обеспечивает горизонтальную опору для исходного материала для формирования рельефа и может представлять собой, например, прозрачную пластину. Однако в других вариантах осуществления несущая конструкция 10 может быть выполнена с возможностью обеспечения наклонной опоры, или вертикального подвешивания исходного материала для формирования рельефа или натяжения исходного материала для формирования рельефа таким образом, чтобы исходный материал для формирования рельефа продолжался в плоскости. Несущая конструкция 10 выполнена таким образом, чтобы исходный материал для формирования рельефа, переносимый несущей конструкцией, простирался по существу параллельно плоскости, в которой расположена светодиодная матрица 20.

Светодиодная матрица 20 выполнена с возможностью одновременного облучения заданной зоны поверхности S по меньшей мере 900 см², смотри также фиг. 1В. Светодиодная матрица 20 содержит множество поднаборов 25 из одного или более светодиодов 21, причем управление каждым поднабором 25 осуществляется по отдельности в том смысле, что интенсивность излучения, подаваемого первым поднабором 25, можно регулировать независимо от интенсивности другого поднабора 25. В примерном варианте осуществления, показанном на фиг. 1 и 2А, каждый поднабор 25 содержит один светодиод 21, которым можно управлять отдельно. Однако, как показано на фиг. 2В, ряд светодиодов 21 может быть сгруппировано в поднабор 25, например, ряд светодиодов 21, соединенных последовательно, при этом управление поднабором 25 может осуществляться по отдельности. В примере, показанном на фиг. 2В, каждый поднабор 25 содержит четыре светодиода 21, при этом можно управлять интенсивностью, подаваемой совместно четырьмя светодиодами.

Светодиодная матрица 20 выполнена с возможностью облучения фоточувствительного слоя Lp исходного материала Р для формирования рельефа через слой Ls подложки исходного материала Р для формирования рельефа, то есть устройство предназначено для экспонирования оборотной стороны. Однако, как показано на схематичном виде на фиг. 7А, можно также реализовать светодиодную матрицу 20’ со светодиодами 21’ для экспонирования передней стороны или, как показано на фиг. 7В, реализовать две светодиодные матрицы 20, 20’ для экспонирования передней и оборотной сторон. Светодиоды 21 могут быть размещены на одной или более печатных платах светодиодов.

Блок 40 управления выполнен с возможностью управления множеством поднаборов 25 по отдельности таким образом, чтобы изменение интенсивности излучения заданной зоны поверхности находилось в пределах заданного диапазона. Заданная зона поверхности может соответствовать, например, опорной плоскости исходного материала для формирования рельефа или плоскости на маленьком расстоянии над упомянутой опорной плоскостью. В идеальном случае заданная зона поверхности соответствует плоскости, в которой расположен фоточувствительный слой Lp, подлежащий облучению.

Светодиодная матрица 20 с отдельно управляемыми поднаборами 25 светодиодов 21 позволяет регулировать интенсивность излучения поднаборов 21 для получения управляемого излучения и, в частности, более или менее однородного облучения заданной зоны S поверхности, подлежащей облучению. Таким образом, можно получить основание с управляемой толщиной и, в частности, основание по существу с постоянной толщиной. Кроме того, когда светодиод 21 выходит из строя, при наличии блока 40 управления, выполненного с возможностью отдельного управления поднаборами 21, поднаборами 21 можно управлять таким образом, чтобы компенсировать выход из строя светодиода, поэтому на однородность это не оказывает существенного влияния.

Как показано на фиг. 1В, заданная зона S поверхности представляет собой зону поверхности, расположенную на расстоянии от светодиодной матрицы 20, параллельной плоскости светодиодной матрицы. Расстояние ds между светодиодной матрицей 20 и заданной зоной S поверхности предпочтительно составляет не менее 35 мм. Размеры заданной зоны S поверхности примерно такие же, как у светодиодной матрицы 20. Однако, если используется только часть светодиодов 21 светодиодной матрицы 20, форма и размеры заданной зоны S поверхности будут приблизительно соответствовать форме и размеру используемого участка светодиодной матрицы 20. Исходный материал Р для формирования рельефа, подлежащий экспонированию, может быть расположен таким образом, чтобы заданная зона S поверхности располагалась в исходном материале Р для формирования рельефа и, в частности, по меньшей мере в одном фоточувствительном слое Lp, но заданная зона поверхности также может быть расположена на маленьком расстоянии от исходного материала для формирования рельефа, так как изменение интенсивности излучения будет более или менее одинаковым для ряда параллельных зон поверхности в пределах определенного диапазона расстояний светодиодной матрицы. Предпочтительно условие относительно того, что изменение интенсивности излучения заданной зоны S поверхности находится в пределах заданного диапазона, справедливо для любой зоны поверхности, параллельной плоскости светодиодной матрицы 20, которая находится на расстоянии от светодиодной матрицы между первым расстоянием d1 и вторым расстояние d2, при этом разность между вторым и первым расстоянием (d2-d1) составляет не менее 1 мм, более предпочтительно не менее 2, еще более предпочтительно не менее 5 мм и наиболее предпочтительно 7 мм. На фиг. 1B показано, что для всех зон S поверхности между S1 и S2 выполняется это условие. Таким образом, условие можно легко выполнить во всем слое Lp, подлежащем отверждению.

По меньшей мере один датчик 50 выполнен с возможностью измерения, в множестве точек L1, L2, L3, L1", L2", L3" и т.д. (смотри фиг. 2А) зоны поверхности, облучаемой светодиодной матрицей 20, значения, представляющего интенсивность излучения в упомянутом множестве местоположений L1, L2, L3, L1", L2", L3". Эта зона поверхности может быть такой же, как упомянутая выше заданная зона поверхности, или может быть расположена в другой плоскости, параллельной плоскости светодиодной матрицы 20. Затем блок 40 управления может быть выполнен с возможностью управления множеством поднаборов 25 по отдельности на основе значений, измеренных по меньшей мере одним датчиком. Множество местоположений может соответствовать позициям, расположенным над множеством светодиодов 21, как показано на фиг. 2А, но измерения также могут выполняться в других местоположениях L1, L2, L3, как показано на фиг. 2В. В более общем плане можно использовать любую схему расположения, которая позволяет получить репрезентативное изображение облучения на соответствующем участке поверхности. Устройство содержит средство перемещения (не показано), выполненное с возможностью перемещения по меньшей мере одного датчика 50 в плоскости, параллельной матрице 20 светодиодов, в направлении X и в направлении Y для выполнения измерений в множестве местоположений. Средство перемещения может содержать привод, выполненный с возможностью перемещения по меньшей мере одного датчика 50 в плоскости, параллельной исходному материалу Р для формирования рельефа, который несет несущая конструкция 10. Плоскость, в которой перемещается по меньшей мере один датчик 50, может быть плоскостью исходного материала Р для формирования рельефа, плоскостью, расположенной на расстоянии выше упомянутого исходного материала Р для формирования рельефа или на расстоянии ниже упомянутого исходного материала Р для формирования рельефа. При необходимости по меньшей мере один датчик 50 может быть выполнен с возможностью измерения трехмерного распределения, покрывающего множество параллельных заданных зон S поверхности между S1 и S2. В дополнение или в качестве альтернативы, по меньшей мере один датчик 50 может быть установлен таким образом, чтобы можно было регулировать расстояние в направлении Z между светодиодной матрицей 20 и по меньшей мере одним датчиком 50.

Блок 40 управления может быть выполнен с возможностью управления светодиодами 21 на основе значений измерений по меньшей мере одним датчиком 50 в множестве местоположений таким образом, чтобы разница в интенсивности излучения в множестве местоположений находилась в пределах заданного диапазона, когда желательно получить по существу однородное облучение и, таким образом, по существу постоянную толщину слоя полимеризованного фоточувствительного слоя Lp.

При необходимости устройство дополнительно содержит средство регулировки расстояния (не показано), выполненное с возможностью регулировки расстояния d между несущей конструкцией 10 и светодиодной матрицей 20. Таким образом, расстояние d можно оптимизировать для того, чтобы излучение было максимальным в зоне, подлежащей облучению.

Предпочтительно светодиоды 21 светодиодной матрицы 20 выполнены с возможностью испускания электромагнитного излучения с длиной волны в диапазоне от 270 до 410 нм. Предпочтительно светодиоды 21 излучают УФ-излучение. Интенсивность излучения светодиодов, падающего на заданную зону поверхности, предпочтительно находится в диапазоне от 1 до 200 мВт/см², и/или доза облучения с использованием светодиодов 21 составляет от 1 до 100 Дж/см². Расстояние dl между отдельными светодиодами 21 светодиодной матрицы 20, смотри фиг. 2А, может составлять по меньшей мере 5 мм, предпочтительно не менее 7 мм и предпочтительно менее 100 мм.

Устройство дополнительно содержит средство 60 охлаждения, выполненное с возможностью охлаждения светодиодной матрицы 20. Средство 60 охлаждения может быть выполнено с возможностью направления воздушного потока под светодиодную матрицу 20 и, в частности, под одну или более светодиодных печатных плат, на которых установлены светодиоды 21.

Средство 30 возбуждения выполнено с возможностью возбуждения светодиодной матрицы 20 предпочтительно с помощью сигналов с широтно-импульсной модуляцией. Средство 30 возбуждения может содержать одну или более печатных плат драйверов, на которых установлена схема возбуждения. Печатные платы драйверов могут быть расположены в плоскости, параллельной печатным платам светодиодов, под печатными платами светодиодов.

Используя светодиодную матрицу с отдельно управляемыми поднаборами светодиодов, интенсивность излучения поднаборов можно регулировать таким образом, чтобы получить более или менее однородное облучение зоны поверхности, подлежащей облучению. Таким образом, можно получить основание по существу с постоянной толщиной. Кроме того, когда светодиод выходит из строя, при наличии блока управления, выполненного с возможностью отдельного управления поднаборами, поднаборами можно управлять таким образом, чтобы скомпенсировать неисправные светодиоды, поэтому на однородность это не оказывает существенного влияния, в то время как неисправный светодиод может быть заменен.

Кроме того, при наличии светодиодной матрицы, которая покрывает большую зону, устройство может быть спроектировано таким образом, чтобы исходный материал для формирования рельефа мог подвергаться экспонированию оборотной стороны за один этап путем активации светодиодной матрицы. Следует отметить, что устройство может быть спроектировано для самых больших исходных материалов для формирования рельефа, и в случае, когда необходимо экспонировать меньшие по размеру исходные материалы для формирования рельефа, например, в случае экспонирования оборотной стороны, может быть активирована только часть светодиодов (достаточная для покрытия размера меньшей пластины) светодиодной матрицы Хотя устройство предпочтительно предназначено для экспонирования оборотной стороны через прозрачный слой подложки исходного материала для формирования рельефа, варианты осуществления изобретения также охватывают устройство, в котором светодиодная матрица используется для экспонирования передней стороны.

Выполняя управление таким образом, чтобы изменение интенсивности излучения заданной зоны поверхности находилось в определенном диапазоне, можно добиться точного управления изменением толщины основания.

Кроме того, по сравнению с существующими решениями для экспонирования оборотной стороны с использованием, например, УФ-ламп, потребление энергии и стоимость вариантов осуществления изобретения могут быть ниже при использовании светодиодной матрицы. Кроме того, процесс может быть более быстрым, так как нет необходимости в предварительном нагреве, как в случае УФ-ламп. Кроме того, так как поднаборы светодиодной матрицы можно активировать по отдельности в зависимости от размера исходного материала для формирования рельефа, потребление энергии для пластин меньшего размера будет меньше по сравнению с существующими решениями, в которых активируются все УФ-лампы независимо от размера.

Согласно примерному варианту осуществления устройство, показанное на фиг. 1, можно использовать следующим образом. Управление светодиодной матрицей 20 осуществляется для испускания излучения на фоточувствительный слой исходного материала Р для формирования рельефа через слой подложки исходного материала Р для формирования рельефа таким образом, чтобы заданная зона поверхности облучалась одновременно, при этом управление множеством поднаборов осуществляется по отдельности, и поэтому изменение интенсивности излучения заданной зоны поверхности находится в пределах заданного диапазона.

Перед использованием устройства его можно откалибровать любым из следующих способов. Согласно первому возможному варианту осуществления способ калибровки содержит использование светодиодной матрицы 20 для испускания излучения на заданную зону поверхности; измерение в множестве точек L1, L2, L3 и т.д. заданной зоны поверхности значения, характеризующего интенсивность излучения, с использованием по меньшей мере одного датчика 50; определение схемы управления для управления множеством поднаборов 21 на основе измеренных значений для получения желаемой картины облучения заданной зоны поверхности. Желаемая картина облучения может быть по существу однородной картиной облучения для того, чтобы получить основание по существу с постоянной толщиной, но также может быть картиной с разными зонами облучения, чтобы получить основание с разной толщиной.

Измерение в множестве местоположений L1, L2, L3 и т.д. может быть выполнено путем перемещения по меньшей мере одного датчика 50 таким образом, чтобы по меньшей мере один датчик выполнял измерения в множестве местоположений. Например, измерение и управление могут содержать:

позиционирование по меньшей мере одного датчика 50 в первой позиции в плоскости, параллельной плоскости светодиодной матрицы, причем упомянутая первая позиция ассоциируется с одним или несколькими первыми соседними светодиодами светодиодной матрицы;

измерение интенсивности излучения в первом местоположении L1, ассоциированном с первой позицией по меньшей мере одного датчика 50;

позиционирование по меньшей мере одного датчика 50 в дополнительной позиции в упомянутой плоскости, причем упомянутая дополнительная позиция ассоциируется с одним или несколькими дополнительными соседними светодиодами светодиодной матрицы;

измерение интенсивности излучения в другом местоположении L2, ассоциированном с дополнительной позицией по меньшей мере одного датчика;

регулировку интенсивности излучения одного или нескольких первых и/или дополнительных соседних светодиодов таким образом, чтобы уменьшить разницу между интенсивностью излучения в первом местоположении L1 и в другом местоположении L2;

Описанные выше этапы можно повторять для одних и тех же местоположений L1, L2 и/или для других местоположений L3 и т.д. до тех пор, пока не будет достигнута желаемая картина облучения.

Согласно другому возможному варианту осуществления способ калибровки содержит:

использование светодиодной матрицы 20 для испускания излучения в заданной зоне фоточувствительного слоя исходного материала для формирования рельефа таким образом, чтобы отверждалась упомянутая заданная зона;

удаление отвержденного участка исходного материала для формирования рельефа;

измерение изменений толщины отвержденного участка;

определение схемы управления для управления множеством поднаборов на основе измеренных изменений толщины для получения желаемой картины облучения в заданной зоне.

На фиг. 3-6 подробно показан примерный вариант осуществления, в котором используются те же основные компоненты, что и в варианте осуществления, показанном на фиг. 1, и эти компоненты повторно не описываются. Устройство содержит корпус 100 с нижней частью 130 корпуса, содержащей средство экспонирования оборотной стороны, и верхней частью 110 корпуса, содержащей средство экспонирования передней стороны. Исходный материал Р для формирования рельефа может быть вручную или автоматически перенесен на несущую конструкцию 10 таким образом, чтобы исходный материал Р для формирования рельефа располагался между средством экспонирования оборотной стороны в нижней части 130 корпуса и средством экспонирования передней стороны в верхней части 110 корпуса. При необходимости устройство может содержать дополнительное средство 120 экспонирования передней стороны, содержащее подвижную светодиодную линейку. Подвижная конструкция 120 светодиодной линейки может перемещаться справа налево и назад.

На фиг. 4 показан вид в разрезе нижнего участка 130 корпуса. Светодиодная матрица 20 размещается в нижней части 130 корпуса и содержит множество печатных плат 22 светодиодов, в данном случае 3x6 печатных плат 22 светодиодов, расположенных рядом друг с другом в плоскости, параллельной стеклянной пластине 10, которая поддерживает исходный материал Р для формирования рельефа. На фиг. 4 и 6 дополнительно показано средство 30 возбуждения, содержащее множество печатных плат 32 драйверов, несущих схему возбуждения. Печатные платы 32 драйверов расположены в плоскости под платами 22 светодиодов. Множество кабелей 31 соединяют схему возбуждения на плате 32 драйвера с разъемом на плате 22 светодиодов, расположенной выше, для подключения светодиодов 21, расположенных на печатной плате 22 светодиодов. Печатные платы 22 светодиодов и печатные платы 32 драйверов установлены на противоположных сторонах опорной конструкции 65, предпочтительно выполненной из теплопроводного материала. Средство охлаждения (не показано) может быть выполнено с возможностью создания воздушного потока через каналы 61 опорной конструкции 65 для охлаждения печатных плат 22 светодиодов и связанных с ними светодиодов 21.

Верхняя часть 130 корпуса содержит множество основных УФ-ламп 112 для экспонирования передней стороны исходного материала Р для формирования рельефа способом, известным специалистам в данной области техники.

На фиг. 5 подробно показано сенсорное средство 50. Сенсорное средство 50 содержит подвижную опорную конструкцию 51, которая несет опорную пластину 52 для датчиков, на которой установлено множество датчиков, как правило, УФ-датчиков, например, диодов (на фиг. 5 не показаны, так как датчики установлены на нижней стороне опорной пластины 52 датчиков). Опорная конструкция 51 может перемещаться в направлении X и в направлении Y в плоскости, параллельной плоскости светодиодной матрицы 20. При необходимости опорная конструкция 51 может быть подвижно прикреплена к средству 120 экспонирования передней стороны, которое может перемещаться в направлении X, причем опорная конструкция может перемещаться в направлении Y относительно средства 120 экспонирования передней стороны.

Способы, поясненные выше в связи с предыдущими вариантами осуществления изобретения, также могут быть выполнены с помощью устройства, показанного на фиг. 3-6.

В непроиллюстрированных вариантах осуществления может быть предусмотрена последующая обработка для выполнения последующей обработки исходного материала для формирования рельефа, например, промывка, сушка, последующее экспонирование, нагревание, охлаждение, удаление материала и т.д. Кроме того, в непроиллюстрированных вариантах осуществления, может быть предусмотрена предварительная обработка для выполнения предварительной обработки исходного материала для формирования рельефа, причем упомянутая предварительная обработка выбирается из группы, содержащей: резку, абляцию, экспонирование электромагнитным излучением и их комбинации.

Исходный материал для формирования рельефа обычно содержит опорный слой и по меньшей мере один фоточувствительный слой. Опорный слой может быть гибким металлом, натуральным или искусственным полимером, бумагой или их комбинацией. Предпочтительно опорный слой представляет собой гибкую металлическую или полимерную пленку или лист. В случае гибкого металла опорный слой может содержать тонкую пленку, структуру подобную ситу, структуру подобную сетке, тканую или нетканую структуру или их комбинацию. Предпочтительными являются стальные, медные, никелевые или алюминиевые листы, толщина которых может быть приблизительно равна 50-1000 мкм. В случае полимерной пленки пленка является стабильной по размерам, но способна сгибаться и может быть изготовлена, например, из полиалкиленов, полиэфиров, полиэтилентерефталата, полибутилентерефталата, полиамидов и поликарбонатов, полимеров, армированных ткаными, неткаными или слоистыми волокнами (например, стеклянными волокнами, углеродными волокнами, полимерными волокнами) или их комбинаций. Предпочтительно используют полиэтиленовую фольгу и полиэфирную фольгу, и их толщина может находиться в диапазоне примерно от 100 до 300 мкм, предпочтительно в диапазоне от 100 до 200 мкм.

В дополнение к фоточувствительному слою и опорному слою исходный материал для формирования рельефа может содержать один или несколько дополнительных слоев. Например, дополнительным слоем может быть слой, поддающийся прямой гравировке (например, с помощью лазера), или слой, проявляемый растворителем или водой, или слой, проявляемый термическим способом, или маскирующий слой, или покрывающий слой, или барьерный слой и т.д. Между различными слоями, описанными выше, может быть расположен один или несколько адгезионных слоев, которые обеспечивают надлежащее адгезию различных слоев.

Хотя принципы изобретения были изложены выше в связи с конкретными вариантами осуществления, следует понимать, что это описание приведено только в качестве примера, а не как ограничение объема защиты, который определяется прилагаемой формулой изобретения.

Изобретение относится к области устройств и способов для экспонирования исходного материала, предназначенного для формирования рельефа, в частности исходного материала для печатных форм, а более конкретно к экспонированию оборотной стороны исходного материала для печатных форм. Устройство для экспонирования исходного материала (Р), предназначенного для формирования рельефа, который содержит слой подложки и по меньшей мере один фоточувствительный слой, указанное устройство содержит несущую конструкцию (10) для переноса исходного материала, светодиодную матрицу (20), выполненную с возможностью облучения фоточувствительного слоя исходного материала, переносимого несущей конструкцией, при этом упомянутая светодиодная матрица выполнена с возможностью одновременного облучения заданной зоны поверхности с размером по меньшей мере 900 см², упомянутая светодиодная матрица содержит множество подмножеств (25) из одного или более светодиодов (21), причем каждое из подмножеств с отдельным управлением; блок (40) управления для управления множеством подмножеств (25) по отдельности и таким образом, чтобы разность значений интенсивности облучения заданной зоны поверхности находилась в пределах заданного диапазона. Технический результат – улучшение управления экспонируемой зоной за счет использования светодиодов. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Устройство для экспонирования исходного материала, предназначенного для формирования рельефа, исходный материал содержит по меньшей мере один фоточувствительный слой, содержащее:

- несущую конструкцию (10) для переноса исходного материала;

- светодиодную матрицу (20), выполненную с возможностью облучения фоточувствительного слоя исходного материала, переносимого несущей конструкцией, причем упомянутая светодиодная матрица содержит множество поднаборов из одного или более светодиодов, при этом каждый поднабор с отдельным управлением;

- по меньшей мере один датчик (50), выполненный с возможностью измерения значения, характеризующего интенсивность облучения, в множестве местоположений (L1, L2, L3) заданной зоны поверхности, облучаемой светодиодной матрицей;

- блок (40) управления для отдельного управления поднаборами указанного множества поднаборов на основе значений, измеренных указанным по меньшей мере одним датчиком;

- средство перемещения, выполненное с возможностью перемещения указанного по меньшей мере одного датчика для выполнения измерений в указанном множестве местоположений.

2. Устройство по п. 1, в котором средство перемещения содержит привод, выполненный с возможностью перемещения указанного по меньшей мере одного датчика на поверхности, параллельной исходному материалу, переносимому несущей конструкцией.

3. Устройство по п. 1 или 2, в котором блок управления выполнен с возможностью управления светодиодами на основе значений измерений, выполняемых указанным по меньшей мере одним датчиком в множестве местоположений, таким образом, чтобы разница в интенсивности облучения в указанном множестве местоположений находилась в пределах заданного диапазона.

4. Устройство по любому из пп. 1-3, в котором указанное множество местоположений равно или превышает указанное множество поднаборов.

5. Устройство по любому из предыдущих пунктов, дополнительно содержащее средство регулировки расстояния, выполненное с возможностью регулировки расстояния (d) между несущей конструкцией и светодиодной матрицей.

6. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором светодиоды светодиодной матрицы выполнены с возможностью испускания электромагнитного излучения с длиной волны в диапазоне от 200 до 2000 нм, предпочтительно от 270 до 410 нм.

7. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором интенсивность облучения, создаваемого светодиодами в заданной зоне поверхности, находится в диапазоне от 0,1 до 2000 мВт/см², предпочтительно от 5 до 50 мВт/см² для экспонирования оборотной стороны и предпочтительно от 30 до 500 мВт/см² для экспонирования передней стороны.

8. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором расстояние (ds) между заданной зоной (S) поверхности и светодиодной матрицей (20) составляет по меньшей мере 35 мм.

9. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором для любой заданной зоны (S) поверхности, которая находится от светодиодной матрицы на расстоянии, находящемся между первым расстоянием (d1) и вторым расстоянием (d2), изменение интенсивности облучения в заданной зоне (S) поверхности находится в указанном заданном диапазоне, при этом разность между вторым и первым расстояниями (d2-d1) составляет по меньшей мере 1 мм, более предпочтительно по меньшей мере 2 мм, еще более предпочтительно по меньшей мере 5 мм и наиболее предпочтительно 7 мм.

10. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором расстояние между отдельными светодиодами светодиодной матрицы составляет по меньшей мере 5 мм, предпочтительно по меньшей мере 7 мм и предпочтительно менее 100 мм.

11. Устройство по любому из предыдущих пунктов, дополнительно содержащее средство (60) охлаждения, выполненное с возможностью охлаждения светодиодной матрицы.

12. Устройство по любому из предыдущих пунктов, дополнительно содержащее средство возбуждения, выполненное с возможностью возбуждения светодиодной матрицы, предпочтительно с помощью сигналов с широтно-импульсной модуляцией.

13. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором несущая конструкция содержит опорную конструкцию, которая является по меньшей мере частично прозрачной для излучения, испускаемого светодиодной матрицей.

14. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором несущая конструкция содержит любой из следующих компонентов: стеклянная пластина, полимерная пластина, сетка, набор роликов, барабан, конструкция, выполненная с возможностью подвешивания исходного материала, конструкция, выполненная с возможностью натяжения исходного материала.

15. Способ калибровки устройства экспонирования, содержащего светодиодную матрицу, характеризующийся тем, что

- используют светодиодную матрицу для испускания излучения на заданную зону поверхности, при этом упомянутая светодиодная матрица содержит множество поднаборов из одного или более светодиодов, причем каждый из поднаборов с отдельным управлением;

- измеряют значение, характеризующее интенсивность облучения, в множестве местоположений заданной зоны поверхности посредством перемещения по меньшей мере одного датчика таким образом, чтобы указанный по меньшей мере один датчик выполнял измерения в указанном множестве местоположений;

- определяют схему управления для управления указанным множеством поднаборов на основе измеренных значений для получения заданной картины облучения в указанной заданной зоне поверхности.

16. Способ калибровки по п. 15, в котором заданная картина облучения представляет собой по существу однородную картину облучения.

17. Способ калибровки по п. 15 или 16, в котором указанное измерение в множестве местоположений выполняют путем перемещения по меньшей мере одного датчика таким образом, чтобы указанный по меньшей мере один датчик выполнял измерения в указанном множестве местоположений.

18. Способ калибровки по любому из пп. 15-17, в котором при выполнении указанного измерения и управления:

- позиционируют по меньшей мере один датчик в первой позиции в плоскости параллельной плоскости светодиодной матрицы, причем упомянутая первая позиция ассоциируется с одним или более первыми соседними светодиодами светодиодной матрицы;

- измеряют интенсивность облучения в первом местоположении, ассоциированном с первой позицией указанного по меньшей мере одного датчика;

- позиционируют указанный по меньшей мере один датчик в дополнительной позиции в упомянутой плоскости, причем упомянутая дополнительная позиция ассоциируется с одним или более дополнительными соседними светодиодами светодиодной матрицы;

- измеряют интенсивность облучения в дополнительном местоположении, которое ассоциировано с указанной дополнительной позицией указанного по меньшей мере одного датчика;

- регулируют интенсивность излучения одного или более светодиодов из указанных первых и/или дополнительных соседних светодиодов таким образом, чтобы уменьшить разницу между интенсивностью облучения в первом местоположении и в указанном дополнительном местоположении.

19. Способ калибровки по п. 18, в котором первую и дополнительную позиции указанного по меньшей мере одного датчика выбирают таким образом, чтобы по меньшей мере один соседний светодиод указанной первой позиции представлял собой соседний светодиод указанной дополнительной позиции.

20. Способ экспонирования исходного материала, предназначенного для формирования рельефа, исходный материал содержит слой подложки и по меньшей мере один фоточувствительный слой, характеризующийся тем, что включает способ калибровки по любому из пп. 15-19 и этап облучения фоточувствительного слоя исходного материала с применением полученной заданной картины облучения.