DE3238495A1

DE3238495A1 - Belichtungsvorrichtung

Info

Publication number: DE3238495A1
Application number: DE19823238495
Authority: DE
Inventors: Klaus Ing.(grad.) 6074 Rödermark Diedrich; Helmar Ing.(grad.) 6115 Münster Weis
Original assignee: Staub Wilhelm GmbH
Current assignee: Staub Wilhelm GmbH
Priority date: 1982-10-18
Filing date: 1982-10-18
Publication date: 1984-04-19
Also published as: US4571073A; DE3238495C2

Description

EYER & LINSER PATENTANWÄLTE

PATENTANWÄLTE: DIPL.-INS. ECKHARDT EYER + PHYSIKER HEINZ LINSE

Anmelder:

Firma

Wilhelm Staub GmbH
Hermannstraße 15-34

78 Neu Isenburg

ROBERT-BOSCH-STR. 1S D-6O72 DREIEICH

Postfach IO 221O Telefon (O61O3) 37 66 Telox 4185 385 Telegramme Corvy-ä

Anlage zum beidseitigen Belichten von fotopolymeren Platten

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Sb 5948 Beschreibung.

Die Erfindung betrifft eine Anlage zum beidseitigen Belichten von lichtempfindlichen Platten, insbesondere zur Herstellung von Leiterplatten für elektronische Geräte oder zur Herstellung von lichtempfindlichen Druckplatten, mit zwei gleichartigen, mechanisch verbundenen und nebeneinander angeordneten Belichtungsvorrichtungen, die jeweils unterhalb eines Kopierrahmens ein Beleuchtungssystem aufweisen, wobei in dem Kopierrahmen eine formatfüllende Glasplatte angeordnet ist, auf die eine Negativoder Positivkopie mit der darüber befindlichen lichtempfindlichen Platte für den Belichtungsvorgang auflegbar ist.

Lichtempfindliche Platten, insbesondere zur Herstellung von Leiterplatten für elektronische Schaltungen, bestehen aus einer Trägerschicht, vorzugsweise aus Kombinationsmaterialien, die aus einem Isolierstoff und einer Metallfolie - vornehmlich einer Kupferfolie - hergestellt sind, auf der sich eine durch eine Haftschicht aufgebrachte lichtempfindliche Kunststoffschicht befindet. An den belichteten Stellen der Kunststoffschicht erfolgt durch die Bildung von Polymeren eine Aushärtung, während die unbelichteten Stellen nach dem Belichtungsvorgang bis zum Trägermaterial herausgelöst werden. Die Belichtung der Kunststoffschicht erfolgt derart, daß eine Negativ- oder auch Positivkopie gleicher Größe unmittelbar auf die lichtempfindliche Platte gelegt wird, wobei durch darunter befindliche UV-Lichtquellen definierte Belichtungszeiten erforderlich sind. Belichten bedeutet hierbei, daß die Stellen des Resistes polymerisieren, die durch die Fotovorlage von UV-Licht durchstrahlt werden. Dabei werden die monomeren Bestandteile vernetzt und somit vor dem folgenden Entwicklungsprozeß unlößlLch. Um eine exakte Abbildung der Fotovorlage zu erzielen ist es erforderlich, daß ein möglichst paralleler Lichtstrahl verwendet wird. Darüberhinaus muß eine genaue Registrierung der Fotovorlage auf dem Basismaterial erfolgen.

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Sb 5948

Bei der Herstellung von Leiterplatten ist man bestrebt, das Auflösungsvermögen möglichst weit zu treiben, so daß eine Verkleinerung der elektronischen Schaltung möglich ist. Bei dem Kopierverfahren zur Erzielung einer hohen Auflösung ist jede Störung beispielsweise durch Staubpartikel auszuschließen, so daß man aus diesen und noch anderen Gründen, auf die später hingewiesen wird, ein "kontakloses" Kopieren anstrebt. Hierbei soll zwischen der Kopiervorlage und der Fotovorlage ein Abstand von etwa 1/10 bis 2/10 mm aufrechterhalten bleiben, so daß durch ein geeignetes Gebläse ein Luftstrom durch diesen Spalt geblasen werden kann, der das Absetzen von Staubpartikeln verhindert. Darüberhinaus wird durch ein "kontaktloses" Kopieren die Fotovorlage geschont, so daß dadurch eine praktisch unendlich große Kopienzahl von einer Negativ- oder auch Positivkopie hergestellt werden kann. Um ein "kontakloses" Kopieren zu erreichen, ist es jedoch erforderlich, für eine möglichst senkrecht einfallende Lichtstrahlung der Belichtungsquelle zu sorgen.

Hierfür ist es notwendig, daß die Lichtquelle bei großflächigen zu belichtenden Platten möglichst weit von der zu belichtenden Platte entfernt ist. Damit wird gleichzeitig auch eine gleichmäßigere Ausleuchtung aller'Flächenteile erzielt.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Anlage zum automatischen und beidseitigen Belichten von lichtempfindlichen Platten vorzuschlagen, mit deren Hilfe ein "kontakloses" Kopieren einer großen Serie unter automatischer Zu- und Abführung der zu belichtenden Platten erreicht wird.

Der Erfindung liegt weiter die Aufgabe zugrunde, die zu belichtenden Platten mit möglichst senkrecht einfallenden Lichtstrahlen zu beaufschlagen, wobei ferner Voraussetzungen geschaffen werden sollen, um Belichtungsvorgänge, die bisher unter Vakuum oder Unterdruck durchgeführt werden müssen, zu vermeiden.

Sb 5948

Die Lösung dieser Aufgaben erLOIgL gemäß der Erfindung dadurch, daß jeder Belichtungsvorrichtung eine Wendestation zugeordnet ist, und daß sowohl zwischen jeder Belichtungsvorrichtung und der ihr zugeordneten Wendestation als auch zwischen den Wendevorrichtungen je ein um 180 Grad umlegbarer Schwenkarm angeordnet ist. Hierdurch ist ein vollautomatischer Materialfluß möglich und die vorhandenen Wendestationen eignen sich zur Verbesserung der Lichtführung für die Belichtungsvorrichtungen, wodurch ein "kontaktloses" Kopieren erst gestattet wird.

in Weiterbildung der Erfindung ist daher die Lichtquelle jeder Belichtungsvorrichtung in bzw. unter der ihr zugeordneten Wendevorrichtung angeordnet, wobei die Lichtstrahlung mit einem optischen System der zu belichtenden Platte der jeweiligen Belichtungsvorrichtung zuführbar ist.

Durch diese Maßnahme kann der optische Strahlengang erheblich verlängert werden, so daß der Strahleneinfallswinkel so verbessert wird, daß nunmehr ein "kontaktloses" Kopieren möglich ist.

Zur Sicherstellung des automatischen Materialflußes ist in Weiterbildung der Erfindung die erste Belichtungsvorrichtung über einen von der Belichtungsvorrichtung steuerbaren Platten-Transportmechanismus mit einem Stapelwagen verbindbar.

Um auch die Abführung des belichteten Materials zum Weitertransport zu den folgenden Bearbeitungsstationen in gleich günstiger Weise sicher zu stellen, ist auch die zweite Belichtungsvorrichtung mit einer von der Belichtungsvorrichtung
steuerbaren Platten-Transportvorrichtung zur Entnahme der belichteten Platten von der Belichtungsvorrichtung und Weiterführung derselben verbindbar.

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Sb

Die Anlage nach der Erfindung"'go.staLt.et. auch eine vorteilhafte* Anpassung an räumliche Gegebenheiten-. So ist es möglich, den Materialfluß um einen rechten Winkel zulenken. Hierfür ist nach der Erfindung der Wendestat lon eine Transportvorrichtung zugeordnet.

Nach der Erfindung werden die zu belichtenden Platten automatisch transportiert. Hierfür ist es vorteilhaft, wenn gemäß der Erfindung die Schwenkarme zum Erfassen der Platten gabelförmig ausgebildet sind, und der Abstand der Gabelzinken eines Schwenkarmes zum Abstand der Gabelzinken eines benachbart angeordneten Schwenkarmes derartig unterschiedlich ist, daß die durch die Zinken eines Schwenkarmes definierte Ebene die durch die Zinken eines anderen Schwenkarmes definierte Ebene durchdringen kann.

Durch diese Maßnahme wird ein günstiges Zusammenarbeiten der Schwenkarme in einer minimalen Zeit ermöglicht.

Zur Erzielung der erforderlichen Lagegennuigkeit bei jeder einzelnen Wendestation oder Belichtungsvorrichtung und auch bereits beim Stapelwagen, weisen gemäß Weiterbildung der Erfindung die Aufnahmefläche des Stapelwagens, der Beiichtungsvorrichtungon und der Wendestationen sowie der Platten-Transportvorrichtung ein Registersystem mit jeweils mehreren, vorzugsweise zwei Paßstiften auf, Damit wird sichergestellt, daß bei jeder Station die erforderliche LagegenauLgkeit der Platten eingehalten wird.

Gemäß der Erfindung erfolgt die Aufnahme der Platten zum Transport derselben mit Hilfe pneumatisch steuerbarer Unterdruck-Saugnäpfe, die sich an der Unterseite der Gabelzinken befinden.

Dies ermöglicht einerseits ein sehr schnelles Ergreifen der zu transportierenden Platten und andererseits einen vorsichtigen und sanften Transport.

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Sb 5948

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hierbei zeigen:

FIGUR 1 eine perspektivische Ansicht der Anlage;

FIGUR 2 eine Draufsicht;

FIGUR 3 eine Frontansicht;

FIGUR 4 eine Seitenansicht einer Ausführungsform der

Anlage mit einer teilweise geöffneten Darstellung
der Belichtungsvorrichtung und

FIGUR 5 eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsform

der Anlage mit einer teilweise geöffneten Darstellung der Belichtungsvorrichtung mit dem Beleuchtungssystem.

In den Figuren sind gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figur 1 zeigt die gesamte AnLage in einer perspektivischen Darstellung. Die Belichtungsvorrichtungen 34 und 35 sowie die Wendestationen 36 und 37 sind zu einer geschlossenen Einheit zusammengebaut. Der Belichtungsvorrichtung 34 ist ein Stapelwagen 11 zugeordnet, welcher mit Hilfe des Transportmechanismus 10 mit der Belichtungsvorrichtung 34 mechanisch lösbar verbunden ist. Die gesamte Anlage ist, wie durch die Rollen 31 angedeutet, fahrbar ausgebildet. Der Belichtungsvorrichtung 35 ist eine Plattentransportvorrichtung 12 zugeordnet, welche zur Abführung der belichteten Platten dient. ALternativ dazu Läßt sich auch eine Plattentransportvorrichtung 13 der WendesLation 37 anschließen, daß der gesamte Transportfluß in einem rechten Winkel erfolgt. Hierdurch besteht die Möglichkeit, daß die Anlage den räumlichen Gegebenheiten agepaßt werden kann.

Jeder Belichtungsvorrichtung 34 und 35 Lsi je eine Steuereinheit 32 und 33 zugeordnet, welche jedoch nicht Gegenstand der Erfindung ist und daher nicht näher beschrieben wird.

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Sb 5948

Durch die Pfeile 1 bis 6b LsL Ln Figur I dor MaLerial Πuß dargestellt. Die im Stapelwagen 11 befindlichen Platten 41 werden mit Hilfe einer Federvorrichtung jeweils so hoch angehoben, daß der Transportmechanismus 10 die oberste Platte erfassen, dem Stapelwagen entnehmen und Ln Richtung des Pfeiles 1 zur Belichtungsstation 34 transportieren kann, welche zu diesem Zettpunkt durch Hochschwenken dee Klappe 42 geöffnet ist. Der Transportmechanismus 10 setzt die Platte exakt auf die Belichtungsvorrichtung ab.

Um die genaue Ausrichtung und Justierung der Platten zu erreichen und zu gewährleisten, sind in jeder Belichtungsvorrichtung und Wendestation sowie im Stapelwagen Il jeweils zwei PaßsLifte 20 bis 29 vorgesehen. Die Platten weisen entsprechende Bohrungen auf, so daß eine paßgerechte Zuordnung erfolgt. Da die Platten 41 beidseitig zu belichten sind, ist es erforderlich, diese um 180 Grad zu schwenken. Eine direkte Schwenkung von der Belichtunsstation 34 zur Belichtungsstation 35 ist jedoch nicht möglich, da die Abdeckklappen 42 und 43, welche von der Frontseite für jeden Belichtungsprozeß zu bedienen sind, hier im Wege stehen. Außerdem wäre es erforderlich zwei Schwenkarme vorzusehen, welche sich die Platte übergeben, da der Schwenkarm nicht die Ebene durchdringen kann, in der sich die Kopie befindet. Aus diesen Gründen erfolgt daher mit Hilfe des Schwenkarmes 38 ein Erfassen, Schwenken um 180 Grad und Ablegen einer Platte 41 von der Belichtungsstation 34 zur Wendestation 36 mit Hilfe des Schwenkarmes 38. Die Schwenkbewegung ist durch den Pfeil 2 angedeutet. In ähnlicher Weise wird die auf der Wendestation 36 befindliche Plat Io mit Hilfe des Schwenkarmes 39 erneut um 180 Grad geschwenkt, wie durch den Pfeil 3 angedeutet ist und wird auf die Station 37 gelegt. Sobald die Belichtungsstation 35 zur Aufname einer weiteren Platte bereit ist, wird die auf der Station 37 befindliche Platte von dem Schwenkarm 40 erfaßt und in Richtung des Pfeiles wiederum um 180 Grad geschwenkt und auf die Belichtungsstation 35 abgelegt.

BAD ORIGINAL

Sb 5948

Je nach Ausführungsform der Anlage kann die nunmehr beidseitig belichtete Platte entweder in Richtung des Pfeiles 6b zur Plattentransportvorrichtung 12 bewegt werden oder die Platte wird erneut von dem Schwenkarm 40 erfaßt und in Richtung des Pfeiles 5 wiederum zur Wendestation 37 transportiert. Von hier aus erfolgt eine lineare Transportbewegung 6a in Richtung der Transportvorrichtung 13, welche die Weiterführung des Transportgutes durchführt.

Die Figur 2 verdeutlicht den Aufbau der Schwenkarme. Zum Erfassen der Platten 41 ist jeder Schwenkarm 38, 39 und 40 gabelförmig ausgebildet, wobei der Abstand der Gabelzinken 14, 15 bzw 16, 17 und 18, 19 eines Schwenkarmes 38, 39 und 40 zum Abstand der Gabelzinken des jeweils benachbart angeordneten Schwenkarmes derartig unterschiedlich ist, daß die durch die Zinken eines Schwenkarmes definierte Ebene die durch die Zinken eines anderen Schwenkarmes definierte Ebene durchdringen kann. Dies wird beispielsweise durch die gestrichelte Darstellung des Schwenkarmes 38 in der Wendestation 36 veranschaulicht. Die Zinken 16 und 17 des Schwenkarmes 39 liegen bereits in entsprechenden Aussparungen der Wendestation 36, wenn der Schwenkarm 38 die in der Belichtungsstation 34 belichtete Platte der Wendestation 36 zuführt. Durch die entsprechende Dimensionierung des Abstandes der jeweiligen Gabelzinken können sich die Ebenen derselben durchdringen, so daß der dargestellte Ablegevorgang gewährleistet ist. Die Paßstifte sorgen auch hier ebenso wie in der Station 37 für ein paßgerechtes Ablegen der Platten. Unmittelbar nach Ablage der Platte 41 in der Station 36 kann der Schwenkarm 39 den Schwenk- und Transportvorgang zur Wendestation 37 durchführen, wobei die Platte erneut um 180 Grad gewendet, wird. In der Wendestation 37 nimmt daher die Platte eine gleiche Lage ein wie in der Belichtungsstation 34.

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Sb 5948

Auch hier befindet sich der Schwenkarm 40 Ln entsprechenden Ausnehmungen in der Wendestation 37, wenn mit Hilfe des Schwenkarmes 39 die Platte in Richtung des Pfeiles 3 geschwenkt und abgelegt wird. Durch ein weiteres Schwenken der zu belichtenden Platte um 180 Grad mit Hilfe des Schwenkarmes 40 erfolgt die lagerichtige Justierung und Ablage in der Belichtungsstation 35. Durch ein dreifaches Schwenken der zu belichtenden Platte um jeweils 180 Grad liegt diese im Vergleich zur Position in der Belichtungsstation 34 nunmehr derartig, daß die bereits belichtete Seite der Platte nach oben gerichtet ist.

Nach Durchführung des Belichtungsvorganges setzt der Transportraechanismus 12, der ebenfalls mit Saugnäpfen ausgerüstet ist, ein und erfaßt die auf de Belichtungsstation 35 nunmehr beidseitig belichtete Platte, um diese aus der Anlage zu transportieren.

Wie bereits anhand der Figur 1 beschrieben wurde, ist es auch möglich, das belichtete Gut in Richtung des Pfeiles 4 der Wendestation zuzuführen, um die belichtete Platte sodann über die Transportvorrichtung 31 abzuführen. Hierzu wird erneut der Schwenkarm 40 verwendet, der synchron gesteuert nach Öffnen der Klappe 43 der Belichtungsstation 35 die belichtete Platte erfaßt und sie erneut der Wendestation 37 zuführt. Eine der Transportvorrichtung ähnliche Vorrichtung erfaßt sodann die belichtete Platte in der Wendestation 37 und transportiert diese über die Transportvorrichtung 31 weiteren Verarbeitungsstationen zu.

Die Figur 4 zeigt die Anordnung einer Lichtquelle 44 in herkömmlicher Weise, d.h. die Lichtquelle 44 befindet sich direkt unter der zu belichtenden Platte. Wie aus dem angedeuteten Strahlengang ersichtlich ist, erfolgt ein relativ schräger Lichteinfall, so daß es bei einem derartigen Strahlengang bei Erzielung höchster Genauigkeit nicht möglich ist, "kontaktlos"zu kopieren.

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Sb 5948

Die Figur 5 zeigt die Unterbringung der Lichtquelle 8 unter der Wendestation 36. Hierdurch ist es möglich, einen längeren Strahlengang zu erzielen, so daß der Einfallswinkel einem rechten Winkel nahekommt. liin optisches System, bestehend aus der Linse 30 und dem Spiegel 45 sorgt für den gewünschten Strahlengang.

Die gesamte Anlage arbeitet synchron und vollautomatisch, so daß ein kontinuierlicher Arbeitsfluß sichergestellt ist unter maximaler Ausnutzung der Zeiten, die durch die Belichtungszeit vorgegeben sind. Durch die Anordnung der Lichtquellen in bzw. unter der jeweils zugeordneten Wendevorrichtung ist es möglich, einen nahezu senkrechten Strahleneinfall auf das zu belichtende Gut zu erreichen. Dies wiederum hat zur Folge, daß ein gewünschtes "kontaktloses" Kopieren durchgeführt werden kann. Zwischen der Fotovorlage und der zu kopierenden Platte besteht ein Luftspalt, durch den ein Luftstrom geblasen wird, so daß sich das Absetzen von Staubpartikeln verhindern läßt. Diese Arbeitsmethode gewährleistet jedoch darüberhinaus, daß es nunmehr nicht mehr erforderlich ist, unter Vakuum bzw. einem Unterdruck zu kopieren. Hierdurch fallen die notwendigen Pumpeinrichtungen und Abdichtungen fort und darüberhinaus die für das Abpumpen erforderlichen Zeiten. Somit kann der Arbeitsfluß der gesamten Anlage erheblich beschleunigt werden, wobei lediglich nur noch die Belichtungszeiten für den Takt des Systems maßgebend sind.

Durch die Anwendung des "kontaktlosen" Kopierens wird das

Werkzeug, d.h. die Negativ- oder Positivkopie äußerst schonend

behandelt, so daß praktisch eine unbegrenzte Kopienzahl von einer Negativ- oder Positivkopie hergestellt werden kann.

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Sb 5948

Die Anlage nach der Erfindung eignet sich insbesondere für ein neuartiges integriertes System zur Herstellung von Leiterplatten, bei dem keine Schutzfolie mehr erforderlich ist. Dieses System setzt voraus, daß die Belichtung in einem exakt definierten Abstand zur Negativ- oder Positivkopie durchgeführt wird, um reproduzierbare Ergebnisse zu erzielen. Die Anlage nach der Erfindung gewährleistet absolut konstante Belichtungszeiten, so daß das integrierte System, welches ein höheres Auflösungsvermögen bei Einhaltung dieser Bedingungen garantiert, eingesetzt werden kann*

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Claims

Patentansprüche Sb 3948

1. Anlage zum beidseitigen Belichten von lichtempfindlichen Platten , insbesondere zur Herstellung von Leiterplatten für elektronische Geräte oder zur Herstellung von 1 ichtempQndlichen Druckplatten, mit zwei gleichartigen, mechanisch verbundenen und nebeneinander angeordneten Belichtungsvorrichtungen, die jeweils unterhalb eines Kopierrahmens ein Beleuchtungssystem aufweisen, wobei in dem Kopierrahmen eine formatfüllende Glasplatte angeordnet ist, auf die eine Negativoder Positivkopie mit der darüber befindlichen lichtempfindlichen Platte für den Belichtungsvorgang auflegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Belichtungsvorrichtung (34, 35) eine Wendestation (36, 37) zugeordnet ist, und daß sowohl, zwischen jeder Belichtungsvorrichtung (34 bzw. 35) und der ihr zugeordneten Wendestation (36 bzw. 37) als auch zwischen den Wendevorrichtungen (36 und 37) je ein um 180 Grad umlegbarer Schwenkarm (38, 39, 40) angeordnet ist.

2. Anlage nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (8) jeder Belichtungsvorrichtung (34, 35) in bzw. unter der ihr zugeordneten Wendevorrichtung (36 bzw. 37) angeordnet ist, wobei die Lichtstrahlung mit einem optischen System (9) der zu belichtenden Platte der jeweiligen Beiichtungsvorrichtung (34, 35) zuführbar ist.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Belichtungsvorrichtung (34) über einen von der Belichtungsvorrichtung (34) steuerbaren Platten-Transportmechanismus (10) mit einem Stapelwagen (11) verbindbar ist.

4. Anlage nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Belichtungsvorrichtung (35) mit einer von der Belichtungsvorrichtung (35) steuerbaren Platten-Transportvorrichtung (12) zur Entnahme der belichteten Platten von der Belichtungsvor richtung (35) und Weiterführung derselben verbindbar ist.

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Sb 5948

5. Anlage nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wendestation (37) eine Transportvorrichtung (13) zugeordnet ist.

6. Anlage nach Anspruch 1 oder einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkarme (38, 39, 40) zum Erfassen der Platten gabelförmig ausgebildet sind, und der Abstand der Gabelzinken (14, 15 bzw. 16, 17 bzw. 18, 19) eines Schwenkarmes (38, 39, 40) zum Abstand der Gabelzinken eines benachbart angeordneten Schwenkarmes derartig unterschiedlich ist, daß die durch die Zinken eines Schwenkarmes definierte Ebene die durch die Zinken eines anderen Schwenkarmes definierte Ebene durchdringen kann.

7. Anlage nach Anspruch 1 oder einem der voranstehenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmefläche des Stapelwagens (1.1), der Belichtungsvorrichtungen (34 und 35) und der Wtmdestationen (36 und 37) sowie der Platten-Transportvorrichtung (12) ein Registersystem mit jeweils mehreren Paßstiften (20 - 29) aufweisen.

8. Anlage nach Anspruch 1 oder einem der voranstehenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Gabelzinken (14 - 19) zur Aufnahme der Platten pneumatisch steuerbare Unterdruck-Saugnäpfe aufweisen.

9. Anlage nach Anspruch 2 oder einem der voranstehenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Licht einer Lichtquelle (8) über ein optisches System (30, 45) der jeweils zugeordneten Belichtungsvorrichtung (34, 35) nahezu senkrecht zugeführt wird.

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