专利名称：集成的内嵌式撞击和曝光的系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于具有光敏层的印刷板或者其它基体上的集成的内嵌式撞击和曝光的系统。
相关申请本申请要求2003年5月29日提交的US临时申请第60/474,185号的优先权。
背景技术：
在机器如计算机制版(computer-to-plate)(CTP)曝光系统中，涂有光敏聚合物树脂层的印刷板如印刷胶版典型地使用调制的光栅化激光束或者光束来进行数字成像，其中光阵列由照明或者再成像空间光调制器阵列来产生。大多数的印刷胶版不能在无氧的环境中进行制造，并且不能过多涂有氧障碍层如聚乙烯醇。此外，氧污染成分分布在整个光敏聚合物上。在这种情况下，在整个光敏树脂上具有丰富的溶解氧，而这障碍了光聚作用。及，如果从这种印刷胶版中除去氧，那么周围中的氧将扩散回到树脂中。
曝光和显影后印刷胶版的立体感、尤其是成像特征的侧壁倾斜对曝光图像质量起着极其重要的决定作用。对于这种板上的孤立点而言，较宽的底部和较窄而平坦顶部是优选的。通过传统曝光的紫外线敏感光敏聚合物树脂以下面方法来实现这个第一“撞击板”，即，使整个板均匀地充满紫外线光以通过光度消耗在整个树脂中的溶解氧，接着通过成像光来进行曝光，从而在板上聚合出所选择的特征。曝光的板通过化学方法来显影，留下附在板基体上的聚合树脂的残余图像。通过一个时间常数，撞击过程在未曝光的板上引起了化学反应，其中，所测出的厚印刷胶版中的该时间常数为几秒。在施加撞击过程之后不久，周围中的氧从表面开始扩散回到板中。这导致相对于基体(板的底部)更加靠近表面(板的顶部)的树脂中的氧浓度更高，因此在该表面附近处，光聚作用障碍更大。因此，当形成图案曝光时，与顶部相比，点基部(dotbase)更加聚合，从而产生了更宽的底部和更窄的顶部。
对于一个成功的曲面CTP系统而言，需要使整个树脂横截面上的氧浓度适合于预曝光系统，该系统调节撞击辐照度和撞击后的经过时间，直到图案曝光为止。
公知的是，使用分开的撞击台来预曝光整个印刷板，该撞击台包括紫外线或者近紫外线源，然后把印刷板输送到传统的胶片片基的曝光系统或者非掩模的CTP曝光系统中形成图案。对于泛光撞击曝光与泛光图案曝光相结合而言，这种方法工作得很好，但是当撞击同时使整个板区域进行曝光、接着同时使板的一部分进行图案曝光，这种方法就不能很好地工作。因此，当撞击和成像之间的延迟在印刷胶版的所有位置上接近恒定时，产生了最好的曝光性能和曝光范围。
专利第5,455,416号在这里引入以作参考，该专利公开了一种预曝光装置，其中线性LED装置对印刷板进行预曝光，而印刷板在该装置下方的输送器上进行移动。但是，印刷板在什么时间及如何进行完全曝光，在‘416专利中没有公开。
在专利第6,262,825号(该专利在这里也引入以作参考)中，公开了一种装置，在该装置中，激光辐射束被分开，以提供图案曝光束，该曝光束跟踪预曝光束，以限制撞击和图案曝光过程之间的时间段。在某些方面，预曝光激光束可以被认为是浪费的激光功率，因为与只是图案曝光所需要的相比，这需要更大的功率激光。
此外，专利第6,262,825号只公开了一种在成像束之前的单一退后扫描(backscan)(撞击)光束。在制造印刷胶版的情况下，需要一个最小延迟来允许处理氧的光度消耗，以达到化学平衡。这在退后扫描和成像光束之间限定出了最小时间间隔。但是，太大的暂时分离可以导致过量的氧扩散回到树脂的顶层中。为了进行高速的板成像，单一退后扫描光束不容易满足这两个边界条件，并且可以产生小的或者不存在的曝光过程窗口。但是，两个退后扫描光束或者两个照明带具有潜能来更好地调整整个树脂横截面中的氧浓度，其中一个退后扫描光束或者一个照明带输送大量的辐照度来消耗溶解在整个曲面树脂中的氧，接着在许多秒之后，另一个后退扫描光束或者照明带输送小量的辐照度来消耗再次溶解到曲面树脂顶表面中的氧。
发明内容
本发明的目的是提供一种集成的内嵌式撞击和曝光的印板技术的系统和方法，其中该印板具有光敏层。
本发明的另一目的是提供这样的系统和方法它允许使用成本较低的光学曝光源来进行撞击，因此保存了用于图案曝光过程中的可能较贵的光功率。
本发明的另一目的是提供一种这样的系统和方法，它比现有技术的计算机制版(CTP)机器更快。
本发明的另一目的是提供一种这样的系统和方法，它可以与不是CTP机器的系统结合使用。
本发明的另一目的是提供一种这样的系统和方法，它可以确保溶解在光敏聚合物基体中的、最大量的氧被消耗掉，而且还可以确保扩散回到光敏聚合物树脂顶层的氧也被消耗掉。
本发明由下面来实现，成像或者非成像的线性紫外线或者近紫外线灯或者光发射二极管(LED)阵列提供了可接受的、成本较低的方法，该方法作为内嵌CTP系统的一部分，通过光度来消耗掉在涂有光敏聚合物的基体中的溶解氧，在这种系统中，印刷的图像借助由照明的和再成像的空间化光调制器阵列来产生调制的光栅化激光束或者光束或者光阵列进行图案成像。本发明进一步由下面来实现撞击过程的光化学动力学规定了内嵌式板输送系统曝光方法，这些方法提供在撞击曝光和图案曝光之间所需要的延迟。本发明也可以通过下面这些来实现所述撞击方法优选地与成像方法相匹配，以在所述撞击和图案曝光之间得到最佳图像质量所需要的恒定的或者接近恒定的延迟。
本发明的特征在于一种用于具有光敏层的印刷板或者其它基体的集成的内嵌式撞击和曝光系统。在一个实施例中，该系统包括线性照明源，该照明源通过照明带来撞击光敏材料，以消耗溶解在光敏层中的氧；曝光模块如光栅扫描光学组件或者照明的和再成像的空间化光调制器阵列，通过设置在撞击辐射带下游处的光栅化光束或者光束或者空间调制的电磁辐射阵列来曝光光敏材料；输送机构，设置成在所述板和撞击照明带及光栅化光束或者调制的电磁辐射阵列之间提供相对运动，使连续地撞击所述板的一部分并且使所述板的已撞击的部分形成图案，同时所述板的其它部分正在受到撞击。
在另一个实施例中，该系统包括线性照明源，该线性照明源通过照明带来撞击光敏材料，从而消耗溶解在光敏层中的氧；光栅扫描光学组件或者照明的和再成像的空间化光调制器阵列；通过设置在撞击辐射带下游处的光栅化光束或者光束或者调制的电磁辐射阵列来曝光光敏材料；输送机构，设置成在板和撞击照明带及光栅化光束或者调制的电磁辐射阵列之间提供相对运动，使连续地撞击该板的一部分，接着进行第二撞击，使该板的已撞击的部分形成图案，同时该板的另一部分接受第一撞击。
在另一个实施例中，该系统包括线性照明源，该线性照明源通过照明带来撞击两个或者更多个基体上的光敏材料，从而消耗溶解在光敏层中的氧；光栅扫描光学组件或者照明的和再成像的空间化光调制器阵列，通过光栅化光束或者光束或者调制的电磁辐射阵列来曝光设置在撞击辐射带下游处的光敏材料；输送机构，设置成在基体和撞击照明带及光栅化光束或者调制的电磁辐射带之间提供相对运动，使连续地撞击一个板，接着进行第二撞击，并且使该板的已撞击的部分形成图案，同时另一板接受它的第一撞击。
照明源典型地是波长为244nm到436nm的紫外线源或者近紫外线辐射。在一个例子中，照明源在凹形反射镜的焦点位置上具有线性灯。还具有的是快门组件，该快门组件能够有选择地阻止或者电子地遮住一些或者所有灯的输出。一个输送机构包括压印盘，该压印盘使所述板在线性照明源和光栅扫描组件或者照明的和再成像的空间化光调制器阵列的下方移动。
在另一个例子中，照明源包括LED阵列，其中多排LED进行交错。典型地，扩散机构如双凸透镜在使该阵列的能量流空间地集成在一维中，同时板相对于撞击的相对运动使能量流空间地集成在与上述一维正交维数中。此外，优选的是，所述双凸透镜在沿着所述相对运动的方向上具有最小光功率。
优选的是，输送机构以连续的速度进行工作，在撞击开始之后不快于2-20秒及在撞击开始之后不晚于10-100秒，该连续速度足以产生图案曝光。此外，撞击照明光束的宽度优选为大于或者等于由光栅化光束或者光束所提供的扫描线或者成像空间光调制器所曝光的区域的宽度。
本发明的特征还在于一种方法，该方法提高了光敏材料的曝光，该方法包括提供足以能够消耗掉在光敏材料中溶解氧的照明带；在撞击照明带的下游处，提供光栅化光束或者光束或者调制的电磁辐射阵列，以使该材料形成图案；在材料和撞击照明带及光栅化光束或者光束或者调制的电磁辐射阵列之间提供相对运动；及通过撞击照明带撞击所述板的一部分，并且通过光栅化光束或者光束或者调制的电磁辐射阵列使所述板的已撞击的部分形成图案，同时所述板的另一部分受到撞击。
提高光敏材料的曝光的另一个方法包括提供足以能够消耗掉在光敏材料中溶解氧的照明带；在撞击照明带的下游处，提供光栅化光束或者光束或者调制的电磁辐射阵列，以使该材料形成图案；在材料和撞击照明带及光栅化光束或者光束或者调制的电磁辐射阵列之间提供相对运动；及通过撞击照明带来撞击这些板中的一个板，接着进行第二撞击，并且通过光栅化光束或者调制的电磁辐射阵列使所述板的已撞击的部分形成图案，同时对于第一撞击而言，通过撞击照明带来曝光所述板的其它部分。
提高光敏材料的曝光的另一个方法包括提供足以能够消耗掉在光敏材料中溶解氧的照明带；在撞击照明带的下游处，提供光栅化光束或者光束或者调制的电磁辐射阵列，以使两个或者更多个基体上的光敏材料形成图案；在基体和撞击照明带及光栅化光束或者光束或者调制的电磁辐射阵列之间提供相对运动；及通过撞击照明带来曝光一个板，接着进行第二撞击，并且通过光栅化光束或者调制的电磁辐射阵列使所述板的已撞击的部分形成图案，同时另一个板接受第一撞击。
在优选实施例中，照明带典型地是波长为244nm到436nm的紫外线或者近紫外线。在一个例子中，照明带来自位于凹形反射器的焦点位置上的线性灯，并且具有快门组件，该快门组件有选择地阻止或者电子地遮住一些或者所有灯的输出。在另一个例子中，照明带来自LED阵列。典型地，多排LED交错布置，并且LED照明度借助双凸透镜来扩散。所述双凸透镜优选地在相对运动方向上具有最小光功率。在另一个例子中，成像透镜通过机械或者电子屏蔽使线性灯或者LED阵列形成图案，并且把图像投影到基体上，从而产生具清晰边缘的照明带，其中很少或者没有光成像到由清晰边缘所限定出的界限的外部。
根据本发明，用于具有光敏层的印刷板或者其它基体上的集成的内嵌式撞击和曝光系统包括线性灯，它典型地产生波长为244nm到436nm的紫外线或者近紫外线辐射；光栅扫描光学组件或者照明的和再成像的空间化光调制器阵列，它通过设置在撞击辐射带下游的光栅化光束或者光束或者调制的电磁辐射阵列来曝光光敏材料；及输送机构，设置成在板和撞击照明带及光栅化光束或者调制的电磁辐射阵列之间提供相对运动，从而连续地撞击该板的一部分，并且使所述板的已撞击的部分形成图案，同时该板的其它部分或者另一个板同时也受到撞击。
用于具有光敏层的印刷板或者其它基体的集成的内嵌式撞击和曝光系统的特征在于，LED阵列具有多排交错布置的LED，和扩散机构通过照明带来撞击光敏材料，从而消耗掉在光敏层中的溶解氧；光栅扫描光学组件或者照明的和再成像的空间化光调制器阵列，它通过设置在撞击辐射带的下游的光栅化光束或者光束或者调制的电磁辐射阵列来曝光光敏材料；及输送机构，设置成在板和撞击照明带及光栅化光束或者调制的电磁辐射阵列之间提供相对运动，从而连续地撞击该板的一部分，并且使所述板的已撞击的部分形成图案，同时该板的其它部分或者另一个板同时也受到撞击。
用于具有光敏层的印刷板或者其它基体的另一集成的内嵌式撞击和曝光系统的特征在于，照明机械的或者电子光学的屏蔽成像到基体上以产生清晰边缘的照明带，从而撞击光敏材料以消耗掉在光敏层中的溶解氧；光栅扫描光学组件或者照明的和再成像的空间化光调制器阵列，通过设置在撞击辐射带的下游的光栅化光束或者光束或者调制的电磁辐射阵列来曝光光敏材料；及输送机构，设置成在板和撞击照明带及光栅化光束或者调制的电磁辐射阵列之间提供相对运动，从而连续地撞击该板的一部分，并且使所述板的已撞击的部分形成图案，同时该板的其它部分或者另一个板同时也受到撞击。
用于具有光敏层的印刷板或者其它基体的另一集成的内嵌式撞击和曝光系统的特征在于，照明源通过照明带撞击光敏材料，从而消耗掉在光敏层中的溶解氧；图像光学组件，通过设置在撞击辐射带的下游的光栅化光束或者光束或者调制的电磁辐射阵列来曝光光敏材料；及输送机构，设置成在板和撞击照明带及光栅化光束或者调制的电磁辐射阵列之间提供恒定的相对运动，从而连续地撞击该板的一部分，并且使所述板的已撞击的部分形成图案，同时该板的其它部分或者另一个板同时也受到撞击。
用于具有光敏层的印刷板或者其它基体的另一集成的内嵌撞式击和曝光系统的特征在于，矩形照明源通过照明带来撞击光敏材料，从而消耗掉在光敏层中的溶解氧；图像光学组件，通过设置在撞击辐射带的下游光栅化光束或者光束或者调制的电磁辐射阵列来曝光光敏材料；及输送机构，设置成在板和撞击照明带及光栅化光束或者调制的电磁辐射阵列之间提供步进的相对运动，从而分段地撞击该板的一部分，并且使所述板的已撞击的部分形成图案，同时该板的其它部分或者另一个板同时也受到分段撞击。
提高板上光敏材料曝光的一个优选方法包括通过第一撞击照明撞击所述板的第一部分充分消耗掉在光敏材料中的溶解氧；通过第二撞击照明撞击所述板的所述第一部分充分消耗掉第一撞击之后扩散到光敏材料中的氧，及使第一部分形成图案而使它进行曝光。通过第一撞击照明撞击板的第二部分，同时板的第一部分进行第二撞击并且形成图案。优选地，成像和第一撞击之间的时间远远大于成像和第二撞击之间的时间。第一撞击和第二撞击之间的时间典型地大于10秒。在一个实施例中，借助相同的照明源如LED阵列来产生所述第一撞击照明和第二撞击照明。第一撞击照明带典型地具有大于第二撞击照明带的光功率。
根据本发明，一个用于具有光敏层的板的内嵌式撞击和曝光系统包括第一撞击辐射源，用于撞击光敏材料而消耗掉在光敏层中的溶解氧；第二撞击辐射源，用于撞击光敏材料而消耗掉再次扩散到光敏材料中的氧；用于曝光光敏材料的源；及机构，用于在板和第一撞击辐射源、第二撞击辐射源及曝光源之间提供相对运动。在一个例子中，所述第一撞击辐射源和第二撞击辐射源是LED阵列。典型地，第一撞击辐射的光功率大于第二撞击辐射源。
本领域普通技术人员从优选实施例的下面描述和附图中可以得到其它目的、特征和优点，其中图1A-1E是示意性顶视图，它们及时地示出了根据本发明一个方法所执行的一些步骤的快照；图2A-2E是示意性顶视图，它们及时地示出了根据本发明另一个方法所执行的一些步骤的快照；图3A-3G是三维示意图，它们及时地示出了根据CTP系统的本发明一个优选方法所执行的一些步骤的快照，该CTP系统可以曝光并排的印刷板；图4是本发明系统的一个实施例的示意性三维视图；图5是示意性侧视图，它更加详细地示出了图4所示的线性灯撞击组件；图6是示意性三维视图，它示出了本发明系统的一个实施例；图7是示意性侧视图，它更加详细地示出了图6所示的LED撞击组件；图8是另一个高度示意性的视图，它示出了图6和7所示的本发明实施例的、偏移LED阵列和双凸透镜的结合体；及图9-11是与图8的结合体相对应的能量流图表。
具体实施例方式
除了下面公开的优选实施例或者实施例之外，本发明还可以是其它实施例，并且可以以各种各样的方式来实现或者执行。因此，应该知道，本发明不局限于应用到下面描述中所提出的或者附图中所示出的这些结构细节和零件的布置。
根据本发明的一个方法和系统，借助在顶层上产生照明带14来撞击图1A的印板12如具有光敏顶层的印刷胶版，从而消耗顶部光敏层内的任何溶解氧。根据树脂的吸收特性，照明带14优选为范围为244-436nm的紫外线辐射或者近紫外线辐射，并且借助紫外线灯或者近紫外线灯或者一产生紫外线或者近紫外线的LED阵列来产生照明带14，这些在下面将讨论。
如图1B-1C所示一样，输送机构使照明带14下方的板12运动到板12的撞击部分16中。因此，在时间T＝t0(图1A)时，部分16的撞击还没有开始，在时间T＝t1时(图1B)，部分16的撞击刚刚开始，及在时间T＝t2时(图1C)，部分16受到撞击。接下来，在时间T＝t3时(图1D)，光学成像组件开始通过设置在撞击辐射带14的下游的、由照明的和再成像空间光调制器阵列产生的、调制的光栅化的光束或者电磁能量光束20或者一阵列光来曝光所撞击的板12中的光敏顶层。
因此，撞击区域16的一部分或者全部如图1D方式成像，同时从图1C过渡到图1D中产生邻近的撞击区域18。借助所需要的时间延迟来确定区域18的长度，以允许氧的光度消耗过程达到化学平衡。为了得到最好的图像质量，因此根据树脂配方和/或厚度，撞击开始和图案曝光开始之间的延迟大约等于t3-t1的时间，典型地一定得超过2-20秒，并且典型地一定得不超过10-100秒。常常需要提供最小量的时间来达到平衡，但是，等得太长，可以使周围的氧溶解回到树脂中。此外，对于印刷胶版的所有部分而言，延迟应该是不变的，以使所述板的所有部分能够得到最佳的曝光的性能、范围和连续性。连续处理以从图1D过渡到图1E中所示出的这种方式来连续进行，其中刚好撞击所述板的下一个邻近部分24，同时在时间T＝t4时，如图1E所示的部分20期间，使部分18的一部分或者全部形成图案，并且部分22受到撞击并且形成图案。
如上面所解释的那样，如果在撞击之后太快地产生曝光，那么不会产生平衡。此外，如果在撞击平衡之后太长时间地产生曝光，那么氧又扩散到树脂中。
因此，根据另一个优选方法，图2A到2L示出了大于撞击照明带的印刷板的撞击和成像。它还示出了施加第一和第二撞击的方法，其中第一撞击消耗了溶解在整个印刷胶版中的大量氧，而第二撞击消耗了穿透树脂顶层的氧，其中，在固有延迟之后并且刚好在图案曝光之前施加第二撞击。这个过程可以被认为是精确地调整氧分布以得到最好的曝光特征分布。在图2A中，输送机构使板12在矩形第一撞击照明带26的下方进行运动。优选的是，这个照明带具有非常清晰的边缘，并且借助使激光束或者光束或者照明机械或者电子光学掩模成像到板表面12上来形成。在照明带26的附近是任选的第二撞击照明带27。在图案曝光之前，当照明带26执行第一撞击，该第一撞击典型地不小于2-20秒并且典型地不超过10-100秒时，照明带27在图案曝光之前执行任选的第二撞击。在第二撞击照明带27之后的一个较短距离，典型地沿着所述板12的运动方向分开0.1到6.0英寸的位置处是照明带28。这是形成图像能量流的区域，其中该形成图像能量流撞击在所述板的表面12上，并且借助通过照明的和再成像空间光调制器阵列来产生的调制的和光栅化光束或者电磁能光束或者一排光来创建。
如图2A-2B所示一样，输送机构移动位于第一撞击照明带26下方的板12并且撞击部分30(图2B)，同时撞击图2C的整个条纹段32。在图2C中，整个条纹段32受到撞击。在图2D中，板12或者照明带26-28被指引(index)到邻近的未撞击的条纹38上。在图2E中，输送机构使照明带26-28和条纹38下方的板12进行运动，在照明带26的下方撞击部分34，同时条纹40、部分36通过第二撞击(根据氧扩散到曲面树脂中的速度，该第二撞击的能量流为0％到100％的第一撞击能量流)在照明带27的下方进行曝光，及之后不久，在照明带28的下方形成图案。在图2F中，整个条纹段38受到第一撞击，整个条纹段40受到第二撞击，然后通过第一曝光能量形成图案。在图2G中，板12或者照明带26-28被指引到邻近的未撞击条纹段42和邻近的未撞击条纹段44。在图2H中，输送机构使板12在照明带26-28和条纹段46的下方进行运动，在第一撞击照明带26的下方撞击部分42，同时在照明带26的下方撞击条纹48、部分44，同时在照明带27的下方，条纹46、部分44通过第二撞击(根据氧再次扩散到曲面树脂中的速度，该第二撞击的能量流为0％到100％的第一撞击能量流)来曝光，及之后不久，在照明带28的下方形成图案。在图2I中，整个条纹段46受到撞击，并且整个条纹段48通过第一曝光能量来形成图案。在图2J中，板12或者照明带27-28被指引到邻近的撞击条纹段52中。在图2K中，输送机构使板12在照明带27和条纹段52的下方进行运动，部分50通过第二撞击(根据氧再次扩散到曲面树脂(flexo resin)中的速度，该第二撞击的能量流为0％到100％的第一撞击能量流)进行曝光，之后不久，在照明带28的下方形成图案。在图2I中，整个条纹段46受到撞击，并且整个条纹段46形成图案。更大的板借助附加的撞击和成像段来进行曝光。
根据本发明的一种方法和系统，图3A到3G示出了在典型的报纸CTP系统中用来撞击和成像并排印刷板的优选步骤。在图3A中，两个未曝光的印刷板100和102支撑在真空压印盘104上，而两个未曝光的板106和108在排队以等待输送到曝光台上。在放置到压印盘104上之后，板100和102在撞击光110和光栅扫描照明带所产生的撞击作用下以激光光栅输出扫描器112所产生的连续速度进行移动。用电磁辐射使光敏材料进行曝光的其它曝光模块可以被使用，如空间光调制器通过光来响应紫外线的、可视的或者远红外线的辐射。用所需总撞击功率的0％到100％，典型为80％的功率来撞击(第一撞击)板102。同时，紧接在通过激光光栅输出扫描器112的图案曝光之后，在前一个循环中受到撞击的板100又受到撞击(第二撞击)。在如这个附图中所示出的一个实施例中，光栅图案曝光沿着板输送运动的方向落后第二撞击大约3英寸。第二撞击为所需总撞击功率的0％到100％，但是典型地小于第一撞击功率的25％。在图3B中，撞击和成像的板100离开曝光台输送到板处理台中。在图3C中，未曝光的板106从输入部分输送到真空压印盘104中。在图3D中，撞击和图案曝光与图3A中的相反。用所需总撞击功率的0％到100％来撞击(第一撞击)板106。同时，在前一个循环(图3B)中由撞击光110来撞击的板102又受到撞击(第二撞击)，紧接着立即通过激光光栅输出扫描器112进行图案曝光。在图3E中，撞击和成像的板102离开曝光台输送到板处理台中。在图3F中，未曝光的板106从输入部分输送到真空压印盘104中。及在图3G中，用新的板106和108在真空压印盘104上重复整个循环，同时板116和118排队等待。因此，它表明，交错的板输送方法与交替的撞击和成像方法相结合，对于自动的UV光敏聚合物曲面CTP系统而言，可以产生最高的生产能力。
在图4和5所示的一个实施例中，在板和撞击辐射带及调制的扫描成像束或者多个成像束之间提供相对运动的输送机构包括真空压印盘130，该真空压印盘130沿着矢量132所示的方向自动地运动。这个运动方向与撞击辐射的十字形带的长度成横向。借助线性灯组件140如长弧金属卤化灯来产生紫外线撞击带，曝光模块光学组件用142来表示，它位于固定件144的下方。典型地，与光学组件相结合的未示出的UV激光器产生光栅光束，或者可以使用空间光调制器。在图5的实施例中，灯146设置在壳体150内的凹面反射镜148的焦点位置上。电子机械快门组件152具有两个分开的遮光板，因此在两个板放置在压印盘130上的情况下，遮光板处于打开位置上的一侧允许一个板受到撞击，而遮光板处于关闭位置上的另一侧可以防止漫游的光露出壳体150，并且可以防止不注意地曝光其它板。在这种情况下，一个板受到撞击并且如图2A-2L所示那样地形成图案，而另一个板受到完全撞击，但是没有成像，直到第一板的成像完成为止，并且在成像光142运动到第二板上的位置中之后。快门组件152是有用的，因为加热线性灯140的时间长度可以防止电关闭线性灯撞击组件140。换句话说，在各自板的曝光之间，线性灯撞击组件140没有关闭。
在图6和7所示的另一个实施例中，借助图6的LED撞击组件160来提供撞击照明带，该LED撞击组件160包括图7的LED阵列162，该LED阵列162安装到位于扩散机构如透镜阵列166上方的电路板安装板164上。同时可以设置散热片168。优选的是，如图8所示一样，多排LED阵列162交错布置，以产生理想的重叠。每排中的LED均匀地隔开，并且LED阵列的纵队的数目设定了撞击的宽度。对于这种非成像撞击而言，撞击宽度大于成像扫描线的宽度。LED间距和排的数目借助目标上的理想能量流来确定。为了对LED阵列的不连续特性所产生的非均匀照明进行校正，尤其如果该阵列设置成靠近受到撞击的印刷板112，那么图8的双凸透镜166设置在阵列162和位于成像平面上的板之间。双凸透镜166被定向成沿着印刷板的运动方向170上无光能量，因此垂直于印刷板的运动方向172的辐射进行扩散并且聚集。在对LED阵列进行任何额外的电子-光学精调之前，双凸透镜阵列的间距和大小确定了发射的能量流场中的水平波动。当曝光不理想时，对每个LED进行控制，或者最小地控制LED的每一列，允许电子关闭(shuttering)LED阵列，控制平均能量流，精确调整平衡贯穿光学场的能量流和图2所示的第一、第二撞击带。
当印刷板112运动到LED阵列下方时，板上的任何一个位置曝光到LED阵列的多排中的聚积(聚集)能量流中。该能量流优选地聚集在两个轴上，从而典型地在两维能量流场中产生小于5％的非均匀度。典型的高敏感度的紫外线敏感印刷胶版在波长为365nm到436nm之间的情况下需要大约2-20mJ/cm2(毫焦耳/平方厘米)的撞击能量流，当从施加撞击开始时进行测量时，在典型的15mil厚曲面光敏聚合物树脂上，减小的氧阻止效果持续大约10-100秒，并且从撞击过程开始到施加图案曝光，用去至少2-20秒。
图9是四个邻近LED的成像平面/印刷板的能量流图。图10是在通过双凸透镜阵列166之后的、四个邻近LED的成像平面/印刷板的能量流图。图11是在通过双凸透镜阵列166之后及在印刷板的向前聚合运动之后的、四个邻近LED的成像平面/印刷板的能量流图。
典型地，图4和图6中的输送机构130以连续的速度进行工作，借助通过照明的和再成像的空间化光调制器阵列产生的光栅化光束或者一阵列光足以产生曝光，但是根据光敏聚合物树脂，对于板的每个部分而言，该速度在10-60秒内，但不快于第一撞击之后的5-20秒。
在另一个实施例中，图8的透镜166之后是图像透镜，该图像透镜投影矩形屏蔽的图像，该屏蔽由均匀的和相同的紫外线或者近紫外线源来照明以产生在图像平面上具有清晰的限定边缘的照明带，这些边缘共同定位在印刷板或者基体的表面上。清晰的边缘的撞击允许子图像的无缝盖瓦(tiling)形成更大的图像，因此允许比撞击所发出的照明带更宽的一些板进行曝光。
在另一个实施例中，双凸透镜166的后面是空间光调制器，而不是上面的矩形屏蔽，从而允许紫外线或者近紫外线光源的电子-光学调制，以产生在图像平面上具有限定成清晰的边缘的照明带，这些边缘共同定位在印刷板或者基体的表面上。
因此，提高光敏材料的曝光的本发明方法包括提供一个或者多个照明带，该照明带足以消耗溶解在印刷板光敏层中的氧；提供由照明的和再成像的空间光调制器阵列所产生的调制的和光栅化的光束或者电磁辐射光束或者一阵列光；在撞击照明带的下游，提供在涂有光敏材料的板和照明带及调制的和光栅化的光束或者空间光调制的光阵列之间提供相对运动；及用宽的照明带来撞击板或者邻近板的一部分，及用调制的光栅化的光束或者空间光调制的光阵列使受撞击的部分形成图案，同时用撞击照明带来撞击板或者邻近板的另一部分。在这种方法中，板的每个部分或者每个板受到撞击，之后在一个单独的机器中以连续的过程来成像。
在现有技术中，‘825号专利公开了撞击，及撞击之后的成像，但是需要使用激光束，该激光束被分成两个不同的束，从而导致系统的费用更高，因为需要功率更高的激光源。‘416号专利公开了线性LED装置来使印刷板进行预曝光，但是没有公开和建议有关顺序的任何东西。在所有可能的情况中包括整个印刷板全部受到撞击，然后输送到图案曝光机中。
在本发明中，相反地，提供了聚中的、内嵌的撞击和曝光系统，该系统使用了费用较低的光学曝光源来进行撞击，因此潜在地保存了较贵的光能来形成图案曝光过程。报纸印刷胶版的内嵌式曝光更加快速，因为板输送系统的结构使撞击和成像过程交错。板成像质量更高，因为在图案曝光之前，两相位的预曝光系统使氧浓度适应于整个树脂横截面。
因此，本发明在非成像光学结构中采用了线性灯(linearlamp)，如长弧金属卤化灯或者LED阵列，从而在图案曝光之前用UV或者近UV光来撞击板。通过调制的激光光栅扫描器或者由照明的和再成像的空间化光调制器阵列来形成的光阵列来成像。能量流脚印典型地具有非常不清晰的、失真的边缘。
此外，灯(如线性或者点源，长或者短弧等)或者LED阵列用于成像结构中，从而用非常清晰的边缘来撞击。对于大于该撞击部分的板而言，这是有利的，因为更大的板需要在块中以条纹或者分段的方式连续地曝光。失真边缘撞击通过光污染了印板的邻近部分，而清晰的边缘撞击允许通过撞击子图像的无缝盖瓦形成更大的撞击图像。
本发明在撞击和图案曝光之间采用了板化学独立延迟，从而为氧的光度消耗提供时间，以到达化学平衡。本发明使线性灯配合到线性扫描中或者使区域撞击配合到区域扫描中，以观察从撞击到第一曝光的恒定延迟的要求，从而实现均匀的图像质量。在具有两个或者更多个印刷板的情况下使输入和输出交错，从而在撞击和图案曝光之间允许板依赖的延迟。当合适或者需要时，施加第一和第二撞击第一撞击消耗溶解在整个印刷胶版上的大量氧，而在固有延迟之后及刚好在图案曝光之前所施加的第二撞击消耗了扩散到树脂顶层的氧。这执行氧分布精调了，从而得到最好的曝光特征分布。
双凸透镜通过光学和静电地聚集LED撞击能量流，该能量流垂直于撞击和板的相对运动方向。撞击和板的相对运动沿着慢扫描方向机械地、动态地聚集能量流。
分开的撞击和成像源允许不同的撞击和图案曝光的波长。如果图案曝光源是非常贵的激光，那么分开的撞击源和图案曝光源是有利的，其中光功率需要很大。
尽管在一些附图中示出了本发明的具体特征而在其它附图中没有示出，但是这只是出于方便，因为根据本发明每个特征可以与任何一个其它特征或者全部其它特征相结合。这里所使用的术语“包括”、“具有”和“带有”应该广义地、全面地理解，并且不局限于任何物理互连。而且，本申请中所公开的任何实施例不是作为唯一的可能实施例。
本领域普通技术人员可以产生其它实施例，并且这些实施例落入下面的本发明的保护范围。
权利要求
1.一种集成的内嵌式撞击和曝光系统，用于具有光敏层的印刷板或者其它基体，该系统包括线性照明源，该照明源通过照明带来撞击光敏材料，以消耗在光敏层中的溶解氧；曝光模块，用于直接设置在撞击照明带的下游处的电磁辐射曝光光敏材料；及输送机构，设置成能够在板和照明带及电磁辐射之间提供相对运动，从而连续地撞击板的一部分并且使板的已撞击的部分形成图案，同时所述板的其它部分正在受到撞击。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，照明源是波长为200nm到1100nm的紫外线的、可视的或者红外线辐射的源。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述照明源包括在凹形反射镜焦点位置上的紫外线的、可视的或者红外线的发射灯或者灯阵列。
4.如权利要求3所述的系统，该系统还包括有选择地阻止灯的输出的快门组件。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，光栅扫描光学组件光学地响应紫外线、可视的或者红外线的激光。
6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述输送机构包括压印盘，该压印盘移动在所述线性照明源和曝光模块下方的板。
7.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述照明源包括LED阵列。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述LED的多排呈交错布置。
9.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述照明源包括扩散机构。
10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述扩散机构是双凸透镜，用于在空间上聚集该阵列的能量流。
11.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述双凸透镜被定向成沿着相对运动的方向具有最小的光功率。
12.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述输送机构以连续的速度进行工作。
13.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述输送机构以这样的速度进行工作，该速度对于所述板的每个部分而言，足以在撞击的10-100秒内产生曝光。
14.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述输送机构以这样的速度进行工作，该速度对于所述板的每个部分而言，足以在不快于撞击的2-20秒的时间产生曝光。
15.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述照明束的宽度大于或者等于曝光模块所提供的扫描线的宽度。
16.如权利要求1所述的系统，其特征在于所述，曝光模块包括光栅扫描光学组件。
17.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述曝光模块包括空间光调制器。
18.一种提高光敏材料的曝光的方法，该方法包括提供足以能够消耗掉在光敏材料中的溶解氧的照明带；直接在撞击照明带的下游处提供电磁辐射，以使该材料成像；在材料和照明撞击带及电磁辐射之间提供相对运动；及通过所述撞击照明带来撞击板的一部分，并且通过所述电磁辐射使已撞击的部分成像，同时通过该撞击照明带撞击板的另一部分。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述照明带是波长为200nm到1100nm的紫外线的、可视的或者红外线辐射。
20.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述照明带来自位于凹形反射镜的焦点位置上的紫外线的、可视的或者红外线的发射灯。
21.如权利要求20所述的方法，还包括有选择地阻止灯的输出的快门组件。
22.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述照明带来自LED阵列。
23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，所述LED的多排呈交错布置。
24.如权利要求22所述的方法，还包括扩散所述LED照明。
25.如权利要求22所述的方法，其特征在于，双凸透镜被用来在空间上使LED阵列的能量流聚集起来。
26.如权利要求22所述的方法，其特征在于，散射光学扩散器被用来在空间中使LED阵列的能量流聚集起来。
27.如权利要求25所述的方法，其特征在于，所述双凸透镜被定向成沿着相对运动的方向具有最小的光功率。
28.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述相对运动以连续的速度进行。
29.如权利要求18所述的方法，其特征在于，以这样的速度进行所述相对运动，该速度对于所述板的每个部分而言，足以在撞击的10-100秒内产生曝光。
30.如权利要求18所述的方法，其特征在于，以这样的速度进行所述相对运动，该速度对于所述板的每个部分而言，足以在不快于撞击的2-20秒的时间产生曝光。
31.一种提高印刷板或者其它基体上的光敏材料的曝光的方法，该方法包括通过撞击照明带来撞击该板的一部分，该撞击照明带足以消耗掉在光敏材料中的溶解氧；通过电磁辐射使已撞击的部分成像；及通过撞击照明带以连续的过程来撞击该板的另一部分，因此一部分板发生的撞击的同时，该板的另一部分进行成像。
32.一种集成的内嵌式撞击和曝光系统，用于具有光敏层的印刷板或者其它基体，该系统包括线性照明源，包括线性灯，该线性灯产生波长为200nm到1100nm的紫外线的或者可视的或者红外线的辐射，从而通过照明带来撞击光敏材料，消耗掉在光敏层中的溶解氧；光栅扫描光学组件或者以空间光调制器为基础的曝光模块，通过直接设置在撞击照明带下游的光栅化的光束或者光束或者空间调制的电磁辐射阵列来曝光光敏材料；及输送机构，设置在板和照明带及光栅化的光束或者光束或者空间调制的电磁辐射阵列之间提供相对运动，从而连续地撞击该板的一部分，并且使所述板的已撞击的部分成像，同时该板的另一部分同时也受到撞击。
33.一种集成的内嵌式撞击和曝光系统，用于具有光敏层的印刷板或者其它基体，该系统包括LED阵列，具有多排交错布置的LED和扩散机构，该扩散机构通过照明带来撞击光敏材料，从而消耗掉在光敏层中的溶解氧；光栅扫描光学组件或者以空间光调制器为基础的曝光模块，通过直接设置在撞击照明带下游的光栅化光束或者光束或者空间调制的电磁辐射阵列来曝光光敏材料；及输送机构，设置在板和照明带及光栅化光束或者光束或者空间调制的电磁辐射阵列之间提供相对运动，从而连续地撞击该板的一部分，并且使所述板的已撞击的部分成像，同时该板的其它部分也正受到撞击。
34.一种集成的内嵌式撞击和曝光系统，用于具有光敏层的印刷板或者其它基体，该系统包括线性照明源，通过照明带来撞击光敏材料，从而消耗掉在光敏层中的溶解氧；光栅扫描光学组件或者以空间光调制器为基础的曝光模块，通过直接设置在撞击辐射带下游的光栅化光束或者光束或者空间调制的电磁辐射阵列来曝光光敏材料；及输送机构，以连续的速度进行工作并且设置在板和照明带及光栅化光束或者光束或者空间调制的电磁辐射阵列之间提供相对的连续运动，从而连续地撞击该板的一部分，并且使所述板的已撞击的部分成像，同时该板的其它部分同时也受到撞击。
35.一种提高印刷板或者其它基体上的光敏材料曝光的方法，该方法包括通过第一撞击照明带来撞击板的第一部分充分地消耗掉在光敏材料中的溶解氧；通过第二撞击照明带来撞击板的所述第一部分充分地消耗掉第一撞击之后再次扩散到光敏材料中的氧；及使所述第一部分进行成像以使它曝光。
36.如权利要求35所述的方法，还包括通过第一撞击照明带来撞击板的第二部分，同时板的第一部分受到所述第二撞击并且进行成像。
37.如权利要求35所述的方法，其特征在于，成像和第一撞击之间的时间大于成像和第二撞击之间的时间。
38.如权利要求37所述的方法，其特征在于，第一撞击和第二撞击之间的时间大于5秒。
39.如权利要求35所述的方法，其特征在于，第一和第二撞击照明产生自相同的照明源。
40.一种用于具有光敏层的印刷板或者其它基体的内嵌式撞击和曝光系统，该系统包括第一撞击辐射源，用于撞击光敏材料，从而消耗掉在光敏层中的溶解氧；第二撞击辐射源，用于撞击光敏材料，从而消耗掉再次扩散到光敏材料中的氧；用来曝光光敏材料的源；及机构，用于在板和第一撞击辐射源、第二撞击辐射源及曝光源之间提供相对运动。
41.如权利要求40所述的方法，其特征在于，第一撞击辐射源和第二撞击辐射源是LED阵列。
42.如权利要求41所述的方法，其特征在于，第一撞击辐射的光功率大于第二撞击辐射的光功率。
43.如权利要求40所述的系统，其特征在于，第一撞击辐射源和第二撞击辐射源是紫外线的、可视的或者红外线的发射灯。
44.如权利要求43所述的系统，其特征在于，第一撞击辐射的光功率大于第二撞击辐射的光功率。
45.如权利要求43所述的系统，其特征在于，第一撞击辐射的光功率小于或者等于第二撞击辐射的光功率。
46.如权利要求40所述的系统，其特征在于，第一撞击辐射源和第二撞击辐射源是紫外线的、可视的或者红外线的发射灯。
47.如权利要求46所述的系统，其特征在于，第一撞击辐射的光功率大于第二撞击辐射的光功率。
48.如权利要求46所述的系统，其特征在于，第一撞击辐射的光功率小于或者等于第二撞击辐射的光功率。
49.如权利要求40所述的系统，其特征在于，第一撞击辐射源是紫外线的、可视的或者红外线的发射灯，及第二撞击辐射源是紫外线的、可视的或者红外线的发射激光器。
50.如权利要求49所述的系统，其特征在于，第一撞击辐射的光功率大于第二撞击辐射的光功率。
51.如权利要求46所述的系统，其特征在于，第一撞击辐射的光功率小于或者等于第二撞击辐射的光功率。
全文摘要
一种用于具有光敏层的印刷板或者其它基体的集成的内嵌式撞击和曝光系统，线性照明源通过照明带撞击光敏材料，以消耗在光敏层中的溶解氧；光栅扫描光学组件或者照明的和再成像的空间化光调制器阵列通过设置在撞击照明带下游处的光栅化光束或者光束或者调制的电磁辐射阵列来曝光光敏材料；输送机构设置在一个或者多个基体和照明带之间提供相对连续运动，从而连续地撞击该一个或者多个板的一部分并且使其成像，同时该一个或者多个板的其它部分在希望形成图案时受到撞击。
文档编号G03B27/04GK1823301SQ200480014357
公开日2006年8月23日 申请日期2004年5月28日 优先权日2003年5月29日
发明者约瑟夫·P·多纳休, 诺尔曼·L·谢弗 申请人:珀金埃尔默股份有限公司