专利名称：生产印刷模板的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种生产印刷模板的装置。
这一类型的装置己被广泛熟知，它包括一只可转动地被支承住的印刷滚筒；一台用以发生向印刷滚筒入射、并能在印刷滚筒纵向移动的激光束的激光器，以及一组将激光束聚焦至印刷滚筒表面的聚焦镜片。
采用激光束对印刷模板进行蚀刻时，必须使激光束的光腰位置迅速跟踪印刷模板或工件的微小偏离，以便最高束能位置始终集中在工件表面上，尤其当该表面还显示出相对预定轨迹有位置偏离时。
对于此类偏离情况，已经建议，通过合适的运动对由一片或多片透镜组成的透镜系统相应地加以调节。然而，在表面偏离相对大，且快速发生的情况下，能发生这样一种校正运动所需的时间大多太长。例如，为较正一毫米的表面位置偏离，透镜系统也必须调节一毫米，而这就要求相当长的时间。
本发明的目的在于进一步发展于本文开头提及的这类装置，以便使激光束的束光腰能在其束轴方向十分快速的移动。
所提目的的解答在专利权利要求1的说明部分中逐一给出。本发明的优异改进方案则见于诸子权利要求之中。
本发明提出的一种装置，其特征在于-具有至少一面带有弹性可变形镜膜片的偏转镜的聚焦镜片组；-具有能将这镜膜片的曲率设定为随动作信号而变化的动作设备；-具有至少一台传感器，以测量它本身和印刷模板表面之间的距离，以及具有一台动作信号发生器，它随被测距离的变化而发生动作信号。
采用本发明提出的这种装置，位移运动相对于要控制的表面偏离能大为减少，以致可能在十分短的时间内对该激光束的聚焦位置进行调节或对激光束入射点区域的焦点直径进行变化。
该镜膜片的位移最好能通过压电或磁致伸缩动作装置来实现，这些动作装置实质上是无惯性地运作，从而使十分高的位移速度成为可能。
正如前述，镜膜片能设计成圆形的，但也能设计成蛋形或椭圆形的。在后述两种情况，特别当大入射角时，如下文将进一步讨论的，能因此避免相对大的成象错误。
动作装置最好只作用于镜膜片的中心背部部份，这可使这偏转镜的结构简单。动作装置可在背部不然可通过一环形托板作用于镜膜片之上。也可用若干台动作装置作用于该环形托板上，例如，在环形周边上面均匀间隔地布置三台动作装置。
本发明的改进方案提出，通过对镜膜片背部的适当成型，使镜膜片在中心要比在其边缘厚。
由于动作装置的作用，镜膜片的反射表面发生特定形态的变形。其目的在于使在镜片反射的激光束永远相交于一点。但是，为了使镜膜片按此方式进行变形，其背部必须维持一个严格确定的曲率，从而导至本文开头提及的镜膜片在半径方向的厚度变化。在这装置中，膜片的厚度能由外膜片反射区域径向地向内连续增加。此外，在背部的中心与边缘之间能至少有一个拐点。在背部中心也可有一个平台，在其周边环形托板加以支承。
镜膜片的边缘，例如，可与一台动作装置的壳体作整体连结，或可被夹紧在动作装置壳体另件之间。在这一情况，沿镜膜片背部的外周边边缘有一较深陷的凹槽以形成膜片的偏转区域。
本发明另一优异的改进方案提出，可对动作装置的动作头位置进行检测以确定镜膜片的位置。作用于镜膜片中心区域的动作头位置可作为当前位置输入至控制回路，它，例如，根据一预定位置发射一信号电压给动作装置。结果，可使镜膜片实现更为精确的位移。
特别是，动作头位置能通过在其上反射的一束光束与另一束光束的干涉而加以检测，这样，通过对此过程中产生的干涉环的计算，可获得十分高的分辨能力。
根据本发明的一个改进发展，可将若干台带可位移镜膜片的偏转镜放置在激光束的光路上。结果，使修正相对讲是更大的位置偏离，而不使各个镜子的位移行程变得太大，也不使镜膜片的拉伸交变强度或拉伸阈值强度超过允许范围成为可能。这样，由于众多的这种反射镜的运作，为修正位置偏离所必须的动作时间可再进一步减少。
根据本发明的另一十分优异的改进发展，将若干台偏转镜放置在不同的平面上。结果，误差特别是赤道平面和子午平面的焦距偏离的误差能进一步降低。
另外，如果聚焦镜片中包含有一聚焦透镜系统，则该组合透镜一镜系统的总焦距有如下关系 这里，令偏转镜曲率为凹半径的焦距f镜为正，而令曲率为凸半径的为负。在这里，总是选择会聚透镜系统或选择至少在总体上表现为会聚透镜系统的作为透镜系统。相应地，焦距f透镜总是正的。小的束发散的激光束光腰是当激光束在实质上是透镜系统的焦点环境中通过透镜系统的过程中产生的。在此情况下，放置偏转镜和透镜系统间的相互距离最好满足上述关系(1)。
例如，如果选一单个透镜作为透镜系统，并进一步假定此单个透镜的焦距为50mm，而由此单个透镜和偏转镜组成的系统的总焦距可假定在50与49mm之间，在总焦距为50mm时，偏转镜必须严格是平面的，而在总焦距为49mm时，偏转镜必须具有2450mm的焦距。这样的焦距要求镜半径为其二倍，也就是说在此处约为4900mm。假如一圆形盘状膜片在其边缘可转动地被支承住，现在由于作用于其背部的力而挠曲，于是在每一子午剖面上产生一挠曲曲线，它十分近似地对应于一圆形挠曲的凹面镜。藉助于膜片厚度由边缘至中心进行变化的相应造型，挠曲曲线的形状能与任何要求的曲线变化相吻合。
球形弯曲的圆形膜自的挠曲度与球半径之间的关系为如下表达式b=R-R2-(d2/4)--------(2)]]>这里，b为挠曲度，R为球半径，而d为圆形膜片的直径。
通常用于所述运作目的的激光束的直径，在激光谐振腔出口之后约为15mm。假如采用一直长为25mm的反射圆形膜片，且希望将其挠曲成曲率半径为4900mm，按照刚才提及的关系则要求挠曲度约为16μm。膜片直径与束直径的这一特定关系(25/15)是出自己知的激光工艺要求，即束边界应近似为1/e2的束边缘的1.7倍，因为这样可避免出现对运作结果产生不利影响的衍射现象。
而束光腰的位移与镜膜片上的动作运动之比相应为1000/16＝62.5。因此用作镜膜的膜片只需挠曲束光腰位移运动的1/62.5。如果考虑到膜片厚度只需保证热耗散的要求(对于一镀有介电多层镀层的镜子，当激光束功率为1KW时，约有5W功率损失入射)，可看到，需移动的质量要远比需移动透镜及相联结支架时的为小。因此，本发明提出的装置的机械固有频率十分高，因而激光束光腰与印刷模板表面或工件表面成直角的跟踪可非常快迅。
聚焦镜片组或透镜系统和至少一台偏转镜最好装置在一个共同的滑板上，滑板可相对印刷模板或屏幕印刷模板或相对工件运动。例如，假如现有一只中空滚筒结构的屏幕印刷模板，在其表面上有一层光敏漆层，且绕其纵轴快速旋转，当屏幕印刷模板绕其纵轴旋转时，滑板可以平行于此纵轴运动，以便能将屏幕印刷模板或在其上的漆层沿一螺旋线轨迹逐区或逐点加以暴光。如果在这样做时，屏幕印刷模板与其理想圆形形状发生偏离，它可被安装于其周边的一只传感器加以确定，则屏幕印刷模板壁相对其理想位置的实际位置可采用此传感器的输出信号在激光束入射点区域加以计算，根据此位置产生一行动信号来调节激光束在束方向的束光腰，以便它再一次停止于屏幕印刷模板的表面区域。在欧洲专利申请94106498.2中也描述了相应的过程，它在这意义上也是本应用的主题。
以下结合附图，对本发明作详细说明，其中
图1是本发明提出的第一实施例的聚焦机构的顶视图；图2是本发明提出的第二实施例的聚焦机构的顶视图；图3是图2中聚焦机构的侧视图；图4是用以解释蛋形或椭圆镜的关系的图象；图5是本发明提出的第三实施例的聚焦机构的顶视图；图6是本发明提出的第四实施例的聚焦机构的顶视图；图7是一台具有压电元件的旋转对称结构的偏转镜的轴向剖面图；图8是图7中偏转镜的轮廓图；图9是一台具有磁致伸缩元件的旋转对称结构的偏转镜的轴向剖面图；图10是图9中偏转镜的轮廓图；图11是一台具有椭圆形镜膜片的偏转镜沿椭圆长轴的剖面图；图12是图11中偏转镜沿椭圆短轴的剖面图；图13是图11和12中偏转镜的顶视图；图14是一台带镜片位置检测装置的压电动作偏转镜的轴向剖面图15是一台带镜片位置检测装置的磁致伸缩动作偏转镜的轴向剖面图；图16是本发明提出的一台具有激光束聚焦装置的激光蚀刻装置的总体结构示意图；图17是一台具有环形托板的偏转镜的剖面图；和图18是本发明提出的改进型聚焦装置的透视图。
图1中表示的是本发明提出的激光束聚焦装置的第一实施例。一束直径约为15mm的激光束1自上入射到固定于滑板2上的一号偏转镜3之上，并被该一号偏转镜偏转至一面镜子或一面凹面镜膜片4之上。刚提到的束直径与在束直径处强度要下降至1/e2，也即下降至束平均强度的13.53％有关。镜膜片4的镜表面曲率半径可通过压电元件5加以改变。为此目的，使用一电动作信号来驱动压电元件5。对所谓的压电多层元件，量级为100V的电压信号对此已是足够的了。压电元件5在一端被支承在壳座6上，而壳座又通过一环形件7与凹面镜膜片4相连接。在这里，环形件7和凹面镜膜片4之间的连接是整体结构。在环形件7和凹面镜膜片4之间的过渡点处有一由旋转凹槽8产生的向周边方向伸展的壁厚非常薄的部份，它可称之为膜片偏转区域，这样凹面镜膜片4实质上就象一块在边缘可自由转动的受支撑的平板那样运作。在激光束1被凹面镜膜片4反射后，由于2450mm的焦距是很大的，所以一开始只稍微被聚焦，并在偏转镜9的进一步反射之后，射过聚焦透镜10。这样最终将激光束1聚焦至工件12的表面11之上，在此处，工件12为一涂漆的模板，例如，为一中空滚筒式屏幕印刷模板，滑板2与滚筒纵轴相平行而移动。这里，聚焦后的激光束1在半径方向入射至屏幕印刷模板上。当束轨迹如这里所示时，由于入射角13很小，所以不需要采取进一步措施对成象错误(象散现象或慧差)进行校正。
凹面镜膜片4的生产，例如，可进行如下将一只调节螺钉代替压电元件5插入壳座6，用该调节螺钉将此预制凹面镜膜片4朝外挠曲，例如16μm，并在此条件下，将此凹面镜膜片4研磨平或抛光平。如在完成这些生产工艺之后，将调节螺钉拿走，则凹面镜膜片4就弹朝后16μm，这样，在现在无应力条件下，就成了一面凹面镜。
可在压电元件5的范围内，通过伸展压电元件5对后者进行变形，例如16μm，这样，正好又一次达到加工过程中产生的平面位置。例如，对直径25mm的膜片，选择厚度为1mm，并选Al Cu Mg(铝铜镁)合金作为膜片材料，则对于16μm的平均挠曲度和膜片中心225N/mm2的机械挠曲负荷，必须14N的力。由此可见，必须的挠曲过程发生于纯弹性区域，所以过程是可逆的。在刚计算的例子中，具有扩展的弹性区域的材料自然被选作膜片材料，例如含铜的铝合金(硬质)或淬火弹簧钢。可用介电材料对这些材料加上多层反射层，以便使反射率达到0.998及以上。
通过作用于压电元件5上的可选择电动作信号，可对后者的伸展进行合适的设置，因此，也就设置了凹面镜膜片4的焦距。
在图2和3中，与图1中相同的另件则采用相同的标号。这里画出的激光束1的束光路稍为简单一些，但对于聚焦机构的光学修正则提出了更高的要求。带有安装于其上的对激光束1进行聚焦的光学元件的滑板2在两根导轨14上移动，这两根导轨相互平行、并分开，且也和屏幕印刷滚筒的滚筒轴相平行，这里用标号12来表示屏幕印刷滚筒。其表面11在蚀刻头区域与其理想位置发生偏离，如图3的所示，此理想位置以细点线画出。为了能将激光束1的束光腰在滚筒表面11的方向移动，用一合适的径向动作信号来驱动压电元件5，信号的发生已在上述欧洲专利申请94106498.2中原则地加以说明。
此外，在透镜10和需加工的表面11之间还有一保护喷嘴15。它拧在固定聚焦透镜10的透镜支架16上。保护气体或空气通过保护喷嘴15上的气体连接管(不再进一步表示)，通入喷嘴内部空间17，并由此通过一喷嘴孔18流出。已被强烈聚焦的激光束1也从这保护喷嘴15通过同一喷嘴孔18射出。气流实质上用来防止粒子接近聚焦镜10时损坏透镜。
在这里，激光束的束导向装置的构造十分简单，且允许有很大的相对凹面镜膜片4的入射角。但是，由于大的入射角13，也就有了相对大的成象误差的风险。这些将通过下述图4的等角投影图来加以更为详尽的说明。参照那里使用的标记，应指出，图2中保护喷嘴15的剖视平面是子午平面，而与之成直角的通过光学轴19的平面则是赤道平面。
在图4中，凹面镜膜片再一次用标号4来加以标记。子午平面以画的边缘光线21为界，而赤道平面以边缘光线23为界。由于入射角很大，激光束1对凹面镜膜片4加载的截线沿与子午面要交的曲线20要比沿与赤道平面相交的曲线22为长。当相交曲线20和22的曲率半径相等时，在赤道平面的束焦点剖视宽度要大于在子午平面的剖视宽度。在这一前提下，这两种剖视宽度要相差因子Cosα，这里，α是激光束1的入射角13相对凹面镜膜片4的极点26的法线27的数值。
因此，本发明的进一步目标提出，将相交曲线20(子午平面)的曲率半径30选得比相交曲线22(赤道平面)的曲率半径31大很多，以使对子午平面和对赤道平面的剖视宽度25相等。焦点用24来标记，而轴向直径用28，29。按照先前的说明，这些曲率半径是由于在凹面镜膜片4的中心的强制挠曲而固有地建立的，由此，现在的凹面镜膜片就不是圆形结构而是椭圆形或蛋形结构的了。
图5中表示的是本发明的第三实施例，那里有两面带有可调节凹面镜膜片4的凹面镜。这样一种布置选择在，或当需要再调节的偏离是如此之大，以致所必须的动作行程将超过凹面镜膜片4的材料，包括反射层在内的允许拉伸交变强度或拉伸阈值强度，或者当意欲将动作时间进一步加以缩短。因为，根据原理，组合镜片装置的各焦距倒数值之和为总焦距的通用倒数值，通过凹面镜膜片4的成双布置，压电控制的焦距也将减半，结果，再调节行程就能增加。采用相当相似的方法，这对于几台这样的凹面镜膜片布置也是正确的，即再调节行程能增加几倍。
当然，采用所示的聚焦装置时，通过移动束光腰也可实现对焦点尺寸的控制。这样，如果有一模板蚀刻要求有焦点横截面不同的直径，则这也能通过束光腰在压电装置通用动作时间内的位移来完成。这种应用，例如在照相铜版工艺领域中就有要求。
按照图5中的第三实施例，也可能使束光路的入射角(束轴与镜膜片有面法线之间的夹角)和射出角，从而使束光路在凹面镜膜片反射时的总偏转保持很小。结果，能将赤道平面的与子午平面的焦点差的误差保持得如此之小，以致不再有影响。当然，对此容许的裕度取决于有关的应用，特别是取决于要求的焦点直径。
图6中表示的是本发明的第四实施例。这是采用两面凹面镜膜片4以减少赤道平面和子午平面的焦距偏离的误差，进一步修正束光路的一种可能性。这里，激光束1不再在一个平面内传布，而是空间地偏转。这里的基本概念是，由于两面凹面镜膜片4的空间位移以及它们法线27的相差倾斜，在原先两个通过束轴的相互垂直的平面-例如赤道平面和子午平面-的边缘光线经受同等大小的偏转，因此不再产生这些束光路的焦距的偏离。这可以通过两面或多面凹面镜膜片的空间布置加以达到。
图7是具有旋转对称结构镜装置的轴剖面图，而图8是图7中镜装置的轮廓图。凹面镜膜片4的曲率通常是如此之小(顶点高度为15至20μm)，以致它在正确再现几何关系的图中，只能表示为相交直线。由于压电元件5的作用，凹面镜膜片的反射表面必然按特定的方式进行变形。而法线相对轴39的倾斜角必然随距此轴39量出的半径而线性增加。然而，为了使凹面镜膜片4的壁35按此方式变形，必须使壁35的底面36保持严格确定的曲线轨迹，所述曲线轨迹可，例如，通过有限元方法的分析加以数值确定，并按比例示于图7之中。是将结合有压力件37的压电元件5通过一调节螺钉38在无电压状态下相对壁35调节到直至原先生产的球形凹面镜模片4成为平面为止，还是只对比压电元件5相对壁35轻微加压，使凹面镜膜片4的球形状只稍稍减少，取决于所使用的压电元件5。对此，压电元件在施加电压情况下是伸展还是收缩，具有决定意义。如果压电元件5收缩，则将其相对壁35调节直至凹面镜膜片呈现一直线的轨迹为止。通过应用电压，于是压电元件5收缩，凹面镜膜片4在全电压下最终达到实质上它原先有的轨迹。当然，在每种情况，都可能留下一些机械预应力，因此压电元件5连同结合在其端部的压力件37总是被相当大的力夹持在壁35与调节螺钉38之间。在压电元件5和密封盖41之间的空腔40中可填充弹性树脂。由于激光辐射的吸收，也由于压电元件5的电容性加热，装置的温度上升。因此，可供应一种冷却介质(空气，硅油等)，并再通过密封盖41中的洞孔42将其引走。如果这种冷却介质是一种液体，则在快速运作运动情况下，对壁35也施加了一种机械减震作用。压电元件5的电连结线43由洞孔44引出，而洞孔则穿过密封盖41和壳体盖45。在液体冷却介质时，这些洞孔44也同样要用弹性树脂或浇铸化合物加以密封。
这里，凹面镜膜片4和壳体盖45是整体相互连结在一起并形成一种汽缸缸体。在这一装置中，凹面镜膜片4是该缸体的底。缸体用密封盖41，特别可通过螺钉32加以密封，螺钉通过密封盖41外周边的孔33伸出，然后拧入位于壳体盖45壁上的攻丝盲孔34之中。
压电元件5与缸体中心轴39同轴，并在其纵向延伸。孔42和螺钉32的轴与该轴平行。压电元件5的压力件37作用于凹面镜膜片4的背部，同样作用于中心轴39，凹面镜膜片4在中心轴处有其最大的厚度，并伸展至最远界限而进入缸体内部。由中心轴39开始，从径向看，凹面镜膜片4的厚度一开始按预定轨迹急剧下降，然后稍为缓和，并通过一拐点以便接着进一步下降直至达到开头提及的旋转凹槽8，该凹槽位于汽缸周边方向，处于缸体内部。
图9和10表示了一台具有磁致伸缩位移元件的镜装置。这里图9是镜装置的轴向剖面图，而图10是一个轮廓图。这里，镜装置又是旋转对称结构，另外还采用如图7和8中相同的标号。这里，一片纯镍金属薄片绕制成螺旋形状以形成一凹面的，近似圆柱形的中心件46，其外边环绕有一个线圈架47。与中心轴39同轴地绕于线圈架47的线匝与通过通孔44向外引出的电连接线43相连接。如果对这些电连接线43加上一电压，电流就流过线圈架47的线匝，这样，由于所建立磁场的影响，中心件46就收缩。
如已经提及的，该中空圆柱形中心件46的柱体轴与镜装置的中心轴39同轴。在这一装置中，压力件37结实地插入中心件的顶部。中心件的底部以其另一端固定在由作为其一部份的一个调节螺钉38作用的一附件37a上，线圈架47位于中心件46之外，与其或与中心轴39同轴，线圈架的线匝绕在中心件46周围。此外，图9和10中的镜体结构与图7和8中的镜体结构相对应。
图11，12和13示出了一台装备有轮廓为椭圆形的凹面镜膜片4的镜装置。该凹面镜膜片4在通过中心轴50相互垂直的两个截面上具有挠曲地有效膜片区的不同直径51、52。由于要在中空壳体的内部加工成这样的膜片形状在工艺上是困难的，因此膜片设计成一片薄片，然后根据变形分板通过对背部的成形加工，使其得到正确的形状。这里，壁35的背部36也再一次显示出壁厚随半径的增加而确定地减少的轨迹，但背部36的轮廓线不再是圆用而是椭圆或蛋形了。这可由图13看出。凹面镜膜片4最终被夹紧在外环件56和框架57之间。密封盖41与前述一样，支承住压电元件5。这里，螺钉48通过密封盖41的边缘通孔压入，然后通过框架57的法兰边缘的通孔49压入并拧紧于位于外环件56壁部的相应的螺孔53中。该外环件56有一个内法兰54，凹面镜膜片4固定在其内部，并通过框架57将其压向该内法兰。在此装置中，框架57有一个与中心轴50同轴的中空圆柱体58，采用推入配合将它固定在外环件56中，并以其端部压向凹面镜膜片4的从半径方向看来位于旋转凹槽8之外的周边截面59。而密封盖41则如以前一样支承住压电元件5。压电元件5与密封盖41之间的空间40再一次可用合适的浇铸化合物加以填充。另外，使用与图7-10相同的标号。
图14表示了一台压电驱动的镜装置，装置中通过一台干涉测量装置来确定已产生的真实位置变化。压电元件5由一些小的环形盘60组成，这些小环形盘组成一个与中心轴39同轴的中空柱体。加压件37以其一端在顶部插入此中空柱体，并在其背部装有一面光学镜61，它指向中空柱体的内部。一只激光二极管62发送出一束光线，这束光线通过一透镜63(消色差透镜)被送至一分束器64，此分束器通过透镜65(消色差透镜)将50％的光强度聚焦在压力件37背部的镜子61上，并将其余50％的光强度通过一透镜67射至固定的镜表面66上。由镜61和镜66反射来的光束再一次通过分束器64，由每束光线，50％的光强度通过下一个透镜68聚焦至一个光二极管69上。当压力件37有位置变化时，在该光二极管69的表面上产生了干涉，它触发了一个相应变化的二极管电流。此电流被一放大器电路70预放大至能被发送至计算逻辑(未再进一步说明)的程度。此计算逻辑以本质上已知的方法，例如通过计算亮/暗事件来计算被传送的资料，如果必要，附加再测量电压以获得更为精确的分辨率。陶瓷盘71被用来使压电元件5与金属壳体72绝缘，在此金属壳体72的底端面有一个中心通孔，使光束可通向镜61。金属壳体72在顶部或另一端面被一端部膜片73所封闭，它被拧到壳体72的顶部外螺纹上。端部膜片73有一个中心通孔以放置压力件37。压电元件5就这样被壳体72和端部膜片73所封闭。该端部膜片73设计成相对的薄，以使其纵向膨胀仅可能的小。
在端部膜片73上，凹面镜膜片4的壳体盖45通过相应的内螺纹拧在其相应的外周边螺纹上。在这里，壳体盖45也是和凹面镜膜片4整体连结在一起的，凹面镜膜片用其中心内附件与压力件37相接触。在另一端，壳体72则是插入或拧入至支架壳体72a上。前述的光学元件63，64，65，66，67和68位于支架壳体72a的相应的光学通道中，激光二极管62和光二极管69也放置到该支架壳体72a上。所述光二极官69与放大器回路70相连结，放大器回路置放在壳体件72b中，而壳体件则与该支架壳体72a相连结。
图15表示了在原则上与图14相同的装置，只是这里有的是一个磁致伸缩元件。用镍金属薄带卷成螺旋形状，再用环氧树脂加以粘结，从而形成一内中空圆柱体74。该中空圆柱体74被一绕制的组合件75所包围，而它又被一外中空圆柱体76所包围。该外中空圆柱体76可与内中空圆柱体74以相同方法制作。壳体端部盘77和78在端部与中空圆柱体74和76以及该绕制组合件75粘结或浇铸在一起。在此装置中，壳体端部盘77有一个中心通孔用以安装压力件37，压力件在其下部装有镜61，它指向中空圆柱体74的内部。在壳体端部盘78上也有一个中心通孔，光束通过此孔入射在镜61上。这里，壳体端部盘78通过合适的外螺纹拧入至支架壳体72a中。而凹面镜膜片4与之整体连结的壳体壁45又拧在上壳体端部盘77上。
由于流经绕制组合件75的电流相对强或相对弱的影响，或者由于伴随的磁场的影响，中空圆柱体74和76膨胀或收缩，从而使凹面镜膜片4位移。
本发明提出的用以作为生产屏幕印刷模板装置的例子，其总体结构将在下文更为详尽地加以说明。
如图16所示，屏幕印刷模板用标号79表示，而中空滚筒则用标号80表示。在后者上有模板图形81，特别在位于中空滚筒80外周边表面的漆层82之内。在这里，中空滚筒80，例如是一个均匀打孔的镍滚筒。
该屏幕印刷模板79在其相对的端部中的每一个被一设计成如对中法兰般的夹紧头83和84固定住。这些夹紧头83、84中的每一个都可转动地被支承在轴承壳85、86中。轴承壳85、86通过支架88、89支承在一特殊的机器底座87上。
支架89能从机器底座87上移走或能相对它在屏幕印刷滚筒79的纵向移动，以便使后者能较方便地定位于夹紧头84、83之间，或能由它们间之区域再移开。
与左夹紧头84相连接的中空轴接口90伸展到轴承壳85之中，并在那里可转动地被支承住。该中空轴接口90由一驱动链带动旋转，驱动链穿过支架88远远安装于机器底座上的一台驱动马达。当中空轴接口90被转动后，夹紧头84也由其带动，结果，屏幕印刷模板79也因此而被带动旋转，另一夹紧头83可自由转动，并通过一中空轴接口91支承在轴承壳86上。
两只中空轴接口90和91都相应地截止于夹紧头84和83的区域，也即这些接口不伸入至屏幕印刷模板79之中，并也在密封状态下在它们的与夹紧头84、83相对的那些端部处与流动管道92和93相连接。
一台与中空轴接口90的自由端相连的角度编码器94将有关该屏幕印刷模板79的各个旋转位置通过一条控制线95传送给一台联带有监视器97的计算机96。在此过程中，计算机96通过控制线99给一台激光器98发出相应的接通或断开脉冲。按照这些接通和断开脉冲，激光器98发送或不发送激光束100。激光束100通过一号偏转镜101被送至连同聚焦透镜103一起安装在光学滑板104上的二号偏转镜102，而光学滑板则可移动地安装在移动滑板105上。移动滑板105不是直接支承在机器底座87之上的，对此下文加以解释，而底座则和固定一号偏转镜101的支架106一样被竖放于，例如地面上。
在一号偏转镜101与二号偏转镜102之间的区域中，激光束100平行屏幕印刷模板79的滚筒轴107传布，并被二号偏转镜102偏转使其至少近似径向地向中空滚筒80传布。在这样做时，它被聚焦透镜103聚焦至漆层82上。
移动滑板105可在屏幕印刷模板79的滚筒轴107方向移动。此移动由一根被马达109驱动的蜗杆108所产生。一根柱形导轨111a和一根棱形导轨保证移动滑板105的运动严格与屏幕印刷模板79的滚筒轴107相平行。在此装置中，棱形导轨111b位于机器底座87的上表面上，而蜗杆108和柱形导轨111a则相互平行地被安装在机器底座87的前部。
在机器底座87的内部有气体传输装置，它们各自相应地和流通管道92和93相连接。通过这些气体传输装置，压缩气体通过流通管道92、93、中空轴接口90、91和夹紧头84、83吹入屏幕印刷模板79的内部。也可用气体将密封工具吹入屏幕印刷滚筒79的内部，以密封住中空滚筒80中不带漆层82的内孔，如果需要的话。密封工具可以是，例如材料的切层，象纸屑、小塑料片以及类似物，它们也可以有反射表面。
驱动螺杆108的马达109最好是一台步进马达，这样入射至中空滚筒80上的激光束100的轴位置也能通过对步进马达的驱动脉冲而加以确定。计算机发出的相应驱动脉冲通过传输线110被步进马达所接收。
一台支托架112，例如是一体地与移动滑动105连结在一起，支托架位于屏幕印刷模板79之下，并与后者相隔一段距离，例如以部分圆或半圆的形式环绕后者。当滑板105在滚筒轴107的方向移动时，支托架112于是也相应地与其一起运动。一台距离传感器固定在支托架112上或被放在后者之内，距离传感器径向地对中屏幕印刷模板79，测量其本身与屏幕印刷模板79或中空滚筒80的表面间的距离。该距离测量信号通过传输线114传送给计算机96。通过在一固定测量位置的该距离传感器113，来测量中空滚筒80旋转时的，其若干周边位置上的中空滚筒80壁的真实位置与其理想位置的径向偏离。接着相应的测量信号在计算机96中进行处理，以便从测得的传感器与中空滚筒表面间的距离来确定激光束100在中空滚筒上入射点位置的径向位置偏离，特别是还考虑到传感器与激光束入射点之间的旋转角。由此，得到用以将激光束100的焦点始终保持在漆层82区域的动作信号信则这样的保持是通过镜102的相应移动来获得。移动镜102的动作信号由计算机96通过传输线115输送给镜102，计算机96也装备有一台数据存储器，例如一盒盒式磁带。存储于该数据存储器的是镜102的光机械数值，例如各种焦点位置的表格，这样，如果通过传感器确定的距离是规定的，则相应的动作信号就能应用这些表格来加以确定或计算。
不幸的是，薄壁屏幕印刷模板不是理想圆形柱体。在它们的纵向和它们的横截面上，它们都具有与圆柱体理想形状的偏离，这就妨碍在精确配合的状态下使用图形，并要求，例如通过测量和引入合适的修正措施，使这些旋转偏离不起破坏影响。
对一台典型的激光蚀刻装置，屏幕印刷滚筒大约以每分钟1200转的速度旋转，也即角频率为15至20HZ。对所发生的旋转偏离的傅利叶分析表明，如果忽略高于100量级的元素，则必须对激光束100的焦点在频率高达2KHZ的情况进行再调节。采用本发明提出的偏转镜可容易地将此实现，这就是图16中的偏转镜102。其工作频率可不费力就增加到6KHZ。当然，图16中的偏转镜102和聚焦透镜103的组合也可用任何其它过去描述过的透镜一偏转镜组合来代替。在此装置中，镜与透镜系统之间的距离是各自焦距的量级，所以在开头提及的组合透镜-镜系统的总焦距关系(1)是满足的。正常的入射角最好在5至45°的范围。
在图17表示的实施例中，作用于镜膜片4壁35背部36的不再是一中心动作力，这里，动作力作用于一个半径121不为零的圆周上。为此，在压力件37上建造了一个作用于壁35背部36的环形托板122。从而，在大于此半径121处，在壁35上没有作用于壁的横向力，背部36在半径小于半径121和半径大于半径121的部份，其轮廓必须具有不同的轨迹。壁35在小于半径121的部分，其轮廓的正确成型可采用早先已描述过的有限元分析加以确定。
图18表示了一台激光聚焦镜片的设计，它全部采用曲面镜。一开始，激光束1被已指出过的压电控制的凹面镜膜片4所偏转，并被传送至凹面镜120，它的反射表面的曲率要比凹面镜膜片4的大很多。在采用凹面镜120的情况下，为了避免大的入射角，因此也是为了避免严重的象差，进一步采用了偏转镜9，它是平面结构的，并保证将业已聚焦的激光束偏转至模板12上。激光束1由此最后偏转出发的传布方向基本上是沿着通过模板12上蚀刻点的表面法线。但是，，在一些特殊情况，该方向也能另行选择。例如，假如希望在模板周边方向有不同于在模板轴向的蚀刻宽度，则可传递给激光束1以不同的向模板入射的方向。当然，该凹面镜120也可以有这样的结构，即借助放置于其内部的受控压电元件，其曲率能得以变化。在压电元件的小动作行程情况下该凹面镜120的曲率半径，因而也只十分微小地进行变化。如结合图6已说明过的那样，凹面镜26、120也能置于不同的平面。
权利要求
1.一种生产印刷模板(79)，特别是生产屏幕印刷模板的装置，它包括一只可转动地被支承住的印刷滚筒(80)，一台用以发生向印刷滚筒(80)入射、并能在印刷滚筒(80)纵向(107)移动的激光束(100)的激光器(98)，以及一组将激光束(100)聚焦至印刷滚筒(80)表面的聚焦镜片，其特征在于聚焦镜片组，它具有至少一面带弹性可变形镜膜片(4)的偏转镜(26，102，120)。动作设备(5，46，60，74，76)，它能将这镜膜片(4)的曲率设定为随动作信号而变化。至少一台传感器(113)，用以测量它本身和印刷模板(80)表面之间的距离，以及一台动作信号发生器(96)，它随被测距离的变化而发生动作信号。
2.根据权利要求1的装置，其特征在于，该动作装置是压电动作装置(5，60)。
3.根据权利要求1的装置，其特征在于，该动作装置是磁致伸缩动作装置(46，74，76)。
4.根据权利要求1的装置，其特征在于，该镜膜片(4)是圆形结构。
5.根据权利要求1至3之一的装置，其特征在于，该镜膜片(4)是蛋形或椭圆形结构的。
6.根据权利要求1至5之一的装置，其特征在于，该动作装置作用于该镜膜片(4)的中心背部。
7.根据权利要求1至5之一的装置，其特征在于，该动作装置通过一环形托板(122)作用于该镜膜片(4)的背部(36)。
8.根据权利要求1至7之一的装置，其特征在于，由于镜膜片(4)背部(36)的合适成型该镜膜片(4)在中心厚于在其边缘。
9.根据权利要求8的装置，其特征在于，在该镜膜片(4)的背部的其中心与其边缘之间至少有一个拐点。
10.根据权利要求1至9之一的装置，其特征在于，该镜膜片(4)的边缘是和动作装置壳(45)整体地连接的。
11.根据权利要求1至9之一的装置，其特征在于，该镜膜片(4)的边缘汇合成一加厚的周边部分(59)，它被夹紧在动作装置壳另件(54，58)之间。
12.根据权利要求1至11之一的装置，其特征在于，该动作装置的一个动作头(37)的位置能被检测以确定该镜膜片(4)的位置。
13.根据权利要求12的装置，其特征在于，该动作头(37)的位置能通过在其上反射的一束光线与另一束光线的干涉来测检。
14.根据权利要求1至13之一的装置，其特征在于，若干面带可位移镜膜片(4)的偏转镜位于激光束的光路上。
15.根据权利要求14的装置，其特征在于，这些偏转镜放置于不同的平面上。
16.根据权利要求1至15之一的装置，其特征在于，聚焦镜片组还附加包括一个聚焦透镜系统(10，103)。
17.根据权利要求1至16之一的装置，其特征在于，聚焦镜片组安装在一可移动滑板(2，105)上。
全文摘要
一种生产印刷模板的装置，它包括一印刷滚筒，一台用以发生向印刷滚筒入射并能在印刷滚筒纵向移动的激光束的激光器，以及一组将激光束聚焦至印刷滚筒表面的聚焦镜片，其特征在于该聚焦镜片组具有至少一面带弹性可变形镜膜片的偏转镜；动作设备，它能将这镜膜片的曲率设定为随动作信号而变化；至少一台传感器，用以测量它本身和印刷模板表面之间的距离，以及一台动作信号发生器，它随被测距离的变化而发生动作信号。
文档编号B41C1/14GK1125660SQ9511668
公开日1996年7月3日 申请日期1995年8月24日 优先权日1994年8月24日
发明者西格弗里德·吕克尔 申请人:库夫施泰因模板技术公司