12.3.1 Рекордеры для лазерной записи печатных форм
Рекордеры по принципу действия и конструкции во многом аналогичны фотонаборным автоматам. На вход рекордера поступают цифровые данные в виде матрицы экспонирования, подготовленной с помощью RIP. Результатом работы рекордера является экспонированная пластина, которая после обработки становится печатной формой. Некоторые формные материалы не требуют обработки и после экспонирования готовы к использованию в печатном процессе.
Основой рекордеров является оптико-механическая система, содержащая в зависимости от конструкции один или несколько лазеров, модулятор, телескоп, фокусирующую линзу, поворотные зеркала, вращающийся зеркальный дефлектор, механизм крепления и перемещения формной пластины, механизм перемещения оптической или термической головки.
12.3.1.1 Рекордеры для записи форм на внешней поверхности барабана
Запись изображения на формных пластинах в рекордерах с расположением пластин на внешней поверхности барабана может осуществляться методом однолучевого или многолучевого сканирования. В первом случае рекордеры оснащены одним лазером, экспонирующим светочувствительный или термочувствительный слой формного материала. Для многолучевого сканирования записывающая головка рекордера содержит несколько лазеров (лазерных диодов). При этом число экспонирующих лазерных лучей может быть равно или быть большим числа лазеров.
На рис. 12.3 приведена конструкция лазерного сканирующего устройства рекордера с однолучевой записью формной пластины. Устройство работает следующим образом. Формная пластина 16 закрепляется на барабане 15, который установлен на станине 14, и вращается электродвигателем постоянного тока 12 через механизм привода 13. На одном валу с барабаном 15 расположен оптоэлектронный преобразователь угловых перемещений в цифровой код 11. Вдоль образующей барабана на станине установлены ходовой винт 9, на валу которого расположен шаговый электродвигатель 10. При работе шагового электродвигателя 10 ходовой винт 9 вращается и за счет этого каретка 7 с записывающей головкой, содержащей фокусирующую линзу 6 и зеркало 3 перемещается вдоль образующей барабана. В качестве источника излучения используется твердотельный YAG-лазер 1, работающий в ИК-диапазоне спектра на длине волны 1064 нм с выходной мощностью 15-20 Вт и оснащенный системой охлаждения 8. Лазерный луч модулируется акустооптическим модулятором 2 и далее через систему зеркал 3, диафрагму 4, телескоп 5 попадает в линзу 6, которая фокусирует его в пятно малого размера на поверхности формной пластины, закрепленной на вращающемся барабане 15. Развертка по строке осуществляется вращением барабана и контролируется оптоэлектрон-ным преобразователем угловых перемещений 11, а развертка по кадру – вращением (с помощью шагового электродвигателя 10) прецизионного ходового винта 9, по которому движется каретка 7 записывающей головки.
Для получения требуемого качества записи печатных форм необходимо обеспечить точную фокусировку лазерного луча в точке его падения на поверхность формной пластины, расположенной на барабане. На геометрические размеры точки оказывают влияние погрешности при изготовлении барабана, при его установке, различные виды биений, возникающие из-за износа подшипников в опорах вращения. В наибольшей степени влияют отклонения барабана от идеальной формы и эксцентриситет. Из-за этих факторов при вращении барабана расстояние от поверхности формной пластины до записывающей головки изменяется на величину Δ, что приводит к расфокусировке лазерного луча. В связи с этим современные рекордеры оснащены системой поддержания положения оптимальной фокусировки пятна лазерного излучения на поверхности формного барабана.
Формные пластины крепятся на внешней поверхности барабана с помощью механического, магнитного, вакуумного прижима или их комбинаций. На рис. 12.4 представлена система крепления формных пластин, состоящая из подвижных (под разный формат пластин) зажимов в сочетании с вакуумным прижимом. Такая система обеспечивает надежную фиксацию пластин даже при высокой частоте вращения барабана – до 1000 об/мин.
Рисунок 12.4 – Система крепления пластин на барабане рекордера
Некоторые рекордеры оснащены системой автоматической установки формных пластин на внешнюю поверхность барабана и снятия их после экспонирования, а также системой пробивки штифтовых отверстий. На рис. 12.5 показаны этапы (1 – 5) работы такой системы. Формная пластина 5 с помощью пневматического устройства подачи 4 вынимается из сдающей кассеты 6 и переносится к устройству пробивки штифтовых отверстий 3. Затем устройство 4 подводит край пластины с отверстиями к барабану 1 и надевает ее на штифты. При повороте ба рабана 1 на один оборот пластина полностью прилегает к нему и закрепляется зажимами. После этого барабан начинает вращаться, а записывающая головка 2, перемещаясь вдоль образующей барабана, осуществляет экспонирование пластины. Закончив экспонирование, барабан останавливается и поворачивается на один оборот назад. При этом пластина снимается со штифтов и с помощью транспортеров 8 подается в приемную кассету 7 или в процессор для обработки форм, соединенных в линию с рекордером.
Рисунок 12.5 – Этапы работы системы автоматической установки и снятия пластин
В качестве примера многолучевой лазерной записи формных пластин, расположенных на внешней поверхности барабана, на рис. 12.5 приведена схема рекордера для экспонирования термочувствительных пластин мощным инфракрасным многоканальным лазерным диодом, которые управляются электронными блоками по командам микропроцессора. В этом рекордере лазерный диод и формирующая изображение оптика смонтированы в термоголовке 4, которая перемещается с помощью ходового винта 3 по направляющим 2 вдоль барабана 1.
Рисунок 12.5 – Схема многолучевой лазерной записи формных пластин, расположенных на внешней поверхности барабана
В термоголовке луч записывающего лазера делится электрооптическим световым затвором на множество индивидуально управляемых лучей, фокусируемых на пластину. Электрические сигналы, управляющие включением и выключением каждого луча, поступают из блока обработки данных. Данные об изображении в этот блок передаются из RIP системы допечатной подготовки изданий по интерфейсу SCSI.
Для вращения барабана 1 и ходового винта 3 служат соответственно электродвигатели 5 и 6. Управление приводами термоголовки и барабана, позиционирование термоголовки осуществляются электронными блоками по командам микропроцессора. Для определения позиции барабана с целью синхронизации его вращения с работой светового затвора служит оптоэлектронный преобразователь угловых перемещений (ОПУП).
В термоголовке (рис. 12.6) использован мощный многоканальный лазерный диод 1 (10 Вт) с длиной волны 830 нм. Он имеет несколько эмиттеров 2 (обычно от 10 до 40) с широкой областью излучения в горизонтальном и достаточно узкой – в вертикальном направлениях. Лазерные лучи, испускаемые каждым эмиттером, коллимируются в вертикальном направлении удлиненной цилиндрической микролинзой 3. Вторая микролинза 4 представляет собой совокупность цилиндрических микролинз 5, расположенных на одной прямой с эмиттерами 2 лазерного диода 1. Поток излучения 6 от микролинз 5 коллимируется цилиндрической линзой 7 и проецируется как строка на линейный электрооптический световой затвор 8.
Рисунок 12.6 – Термоголовка рекордера
Так как строка, проецируемая на световой затвор 8, является суперпозицией потоков излучения всех эмиттеров лазерного диода, то отказ одного-двух эмиттеров не приводит к образованию темного пятна на световом затворе. В этом случае уменьшается общая интенсивность освещения. Например, для 20-эмиттерного лазерного диода один дефектный эмиттер уменьшит освещенность светового затвора на 5%. Это равномерное падение освещенности можно легко компенсировать, увеличивая ток лазерного диода.
Линейный световой затвор 8 состоит из множества (известно до 240) отдельно управляемых ячеек. При подаче электрических сигналов управления (СУ) на электроды ячеек они под действием электрического напряжения меняют направление поляризации света. Призма поляризатора 9 передает световой поток 11 горизонтальной поляризации, т.е. свет, проходящий через неактивированные ячейки светового затвора, и отражает световой поток 10, у которого изменилось направление поляризации под действием активированных ячеек.
Прошедший через поляризатор 9 световой поток 11 направляется зеркалом 12 на фокусирующую линзу 13, которая проецирует на формную пластину 14 изображение строки ab. Это изображение является уменьшенным изображением светового затвора и состоит из отдельных близко расположенных точек. Форма точек (круглая, квадратная) определяется геометрической формой ячеек светового затвора, размер точек – размерами ячеек с учетом коэффициента увеличения (β < 1), создаваемого линзой 13. Например, используя 19-канальный лазерный диод с эмиттерами длиной 0,15 мм и расстоянием между ними 0,64 мм, а также световой затвор с 240 прямоугольными ячейками, можно получить после фокусирования на пластине прямоугольные световые «пятна» высотой 3,4 мкм и шириной 10,6 мкм. За счет вращения барабана (рис. 12.7) на пластине формируются экспонированные квадратные точки размером 10,6х10,6 мкм.
Поскольку барабан вращается, расстояние между формной пластиной 14 и фокусирующей линзой 13 может меняться в некоторых пределах Δ из-за отклонения барабана от идеальной формы или эксцентриситета (см. рис. 12.6). Это приводит к тому, что изображение строки аb будет расфокусировано. Для компенсации расфокусировки линза 13 автоматически перемещается. Управление приводом фокусирующей линзы 13 осуществляет электронный блок системы автоматической самофокусировки по показаниям оптоэлектронного датчика 17 расфокусировки. Система автоматической самофокусировки содержит маломощный лазер 16(10 мВт) с длиной волны 670 нм. Луч этого лазера проходит через зеркало 12, которое для длины волны излучения 670 нм является прозрачным, и линзой 13 фокусируется в точку О на поверхности пластины 14. Точка О является точкой оптимальной фокусировки для записи изображения строки ab. Отраженный от пластины в точке О луч, проходя обратно через линзу 13, зеркало 12, отклоняется призмой 15 и попадает в точку М на поверхности датчика 17.
Рисунок12.7 –. Схема формирования квадратных точек на пластине: 1 – начальная стадия формирования; 2 – сформированная точка
При увеличении расстояния между формной пластиной и линзой 13 луч лазера 16 фокусируется в точке О и, отражаясь от пластины, попадает через линзу 13, зеркало 12 и призму 15 на датчик в точку М. Датчик 17 вырабатывает сигнал, пропорциональный расстоянию между точками М и М', а электронный блок системы автоматической самофокусировки – соответствующий сигнал управления приводом линзы 13. В результате линза 13 перемещается ближе к пластине и фокусировка для записи изображения строки ab снова становится оптимальной. При уменьшении расстояния от формной пластины до фокусирующей линзы луч лазера 16 отражается от поверхности пластины в точке О" и попадает на датчик 17 в точку М". Аналогично вырабатывается сигнал управления приводом линзы 13, который перемещает ее, удаляя от пластины,
В термоголовке предусмотрены воздушное охлаждение, а также подача потока воздуха, направленного к пластине в точке экспонирования. Воздушный поток сдувает дым и отходы, чтобы они не препятствовали световому пучку лазерного диода 1 падать на пластину.
Для определения позиции барабана используется оптоэлектронный преобразователь угловых перемещений. Он состоит из стеклянного диска, установленного на барабане, и блока чтения шкалы стеклянного диска.
Внешнебарабанные устройства имеют такие достоинства, как невысокая частота вращения барабана благодаря наличию многочисленных лазерных диодов; долговечность лазерных диодов; невысокая стоимость запасных источников излучения; возможность экспонирования больших форматов. К их недостаткам относят использование значительного числа лазерных диодов и, как следствие, такого же числа информационных каналов; необходимость трудоемкой юстировки; невысокую глубину резкости; сложность установки устройств для перфорирования форм.