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PATENTANSPRÜCHE
1. Licht-Schreibkopf zum Belichten von Punkten oder Bahnen auf einem photographischen Träger in einer Zeichenmaschine oder auf einem Koordinatentisch, welche Mittel zur Erzeugung einer automatisch gesteuerten Relativbewegung zwischen dem Schreibkopf und dem photographischen Träger aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass in einem lichtdichten Gehäuse (1) eine Lichtquelle (3) angeordnet ist, und dass eine für eine dem photographischen Träger (12) unmittelbar benachbarte Lage bestimmte Bodenfläche (8) des Gehäuses (1) mit einer von der Lichtquelle (3) beleuchteten Bildmaske (10) versehen ist.
2. Schreibkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Beleuchtung der Bildmaske (10) an der Lichtquelle (3) eine Lochblende (5) angeordnet ist.
3. Schreibkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Lochblende (5) ein steuerbarer Verschluss (6) zugeordnet ist.
4. Schreibkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildmaske (10) eine mit einem lichtdurchlässigen Bereich (11) versehene Folie ist, z.B. eine Metallfolie oder ein Film.
5. Schreibkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der lichtdurchlässige Bereich (11) kreisförmig ist und einen Durchmesser hat, welcher der gewünschten, beim Belichten des relativ bewegten photographischen Trägers (12) entstehenden Strichdicke entspricht.
6. Schreibkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildmaske mehrere lichtdurchlässige Bereiche unterschiedlicher Form und/oder Grösse aufweist, und dass Mittel vorgesehen sind, um wahlweise einen der lichtdurchlässigen Bereiche in das Lichtbündel der Lichtquelle zu bringen.
7. Schreibkopf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildmaske an der Bodenfläche des Gehäuses angeordnet ist.
8. Schreibkopf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse mehrere Lichtquellen enthält, von welchen jede einem der lichtdurchlässigen Bereiche der Bildnmaske zugeordnet ist.
Die Erfindung bezieht sich auf einen Licht-Schreibkopf gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Automatische photoelektrische Zeichenmaschinen oder Koordinatographen, bei welchen Punkte, Linien oder Figuren photographisch auf eine lichtempfindliche Schicht eines auf dem Zeichentisch der Zeichnemaschine aufgespannten Schichtträgers aufgetragen werden, sind seit längerem beispielsweise aus den CH-PS 465 891 und 492 572 bekannt. Diese bekannten Zeichenmaschinen besitzen einen Schreibkopf, welcher relativ zum Zeichentisch in den Koordinatenrichtungen eines Koordinatensystems verschiebbar ist und welcher mit einem photographischen Projektionssystem versehen ist, das aus einer Lichtquelle, einem Kondensorsystem, einem Verschluss, einer Blende oder Maske und einem Abbildungssystem besteht. Hierbei konzentriert das Beleuchtungslicht in der Öffnung der Blende oder Maske, und diese Öffnung wird durch das Abbildungssystem auf die lichtempfindliche Schicht abgebildet.
Bei einer Relativbewegung zwischen dem Schreibkopf und dem Zeichentisch wird demnach beispielsweise ein Strich oder, entsprechend der Steuerung der Relativbewegung, eine bestimmte Figur bzw. eine Fläche bestimmter Form auf der lichtempfindlichen Schicht belichtet. Eine automatische Steuerung der Relativbewegung und auch des Verschlusses erfolgt hierbei mittels eines Informationsträgers, z.B. eines Magnetbandes, oder durch einen Computer.
Diese bekannten Licht-Schreibköpfe weisen den grundsätzlichen Nachteil auf, dass sie ein verhältnismässig ausgeklügeltes und entsprechend aufwendiges optisches System mit präzise angeordneten Linsen benötigen, deren Lage durch Erschütterungen, thermische Einflüsse usw. nicht beeinflusst werden darf und deren vorbestimmte Wirkung nur dann ohne unerwünschte Verzerrungen vorhanden ist, wenn die relativen Abstände ihrer Einzelelemente, insbesondere auch des Abstandes der lichtempfindlichen Schicht von einem bestimmten optischen Bezugspunkt, unverändert bleiben. So ist denn auch schon vorgeschlagen worden (vgl. CH-PS 461 149), für zur Bewegungsebene des Schreibkopfes nicht parallele photographische Schichten bzw.
nicht plane photographische Schichten eine Regelung des Abstandes des optischen Abbildungssystems von der Oberfläche der photographischen Schicht vorzusehen, was die Kosten und Störungsanfälligkeit des Schreibkopfs verständlicherweise noch weiter erhöht.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demnach, einen Schreibkopf der eingangs erwähnten Art zu schaffen, der ohne Notwendigkeit eines Linsensystems auf dem photographischen Träger Punkte und Bahnen mit einer Auflösung von wenig mehr als 10 gm und einer Aufzeichnungsgenauigkeit von i 50 um belichten kann.
Erfindungsgemäss weist der Licht-Schreibkopf die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angeführten Merkmale auf.
Überraschenderweise hat es sich erwiesen, dass mit dem erfindungsgemässen Belichtungssystem sich trotz dessen einfacher Ausbildung die vorerwähnten Auflösungs- und Aufzeichnungs- erfordernisse ohne weiteres erreichen lassen. Zudem hat es sich gezeigt, dass der jeweilige Abstand zwischen der lichtempfindlichen Schicht des photographischen Trägers und der Bildmaske in einem verhältnismässig weiten Bereich von einem minimalen Wert angenäherter Berührung bis zu einem Wert von etwa 2 mm ohne Einfluss auf die Aufzeichnungsgenauigkeit ist, so dass sich allenfalls vorhandene Wellungen des photographischen Trägers (Film, Papier) nicht nachteilig auswirken.
Zur Beleuchtung der Bildmaske ist mit Vorteil an der Lichtquelle eine Lochblende angeordnet, welcher ein steuerbarer Verschluss zugeordnet ist.
Die Bildmaske besteht vorzugsweise aus einer mit einer Öffnung, z.B. einem runden Loch, versehenen Folie, die beispielsweise eine Metallfolie oder ein Film sein kann. Das Loch hat dann einen Durchmesser, welcher der gewünschten Dicke des Striches entspricht, der beim Belichten des photographischen Trägers durch die Bildmaske bei gleichzeitiger Relativbewegung zwischen dem Schreibkopf und dem photographischen Träger entsteht. Die Bildmaske kann auch mehrere Öffnungen unterschiedlicher Form und/oder Grösse aufweisen und zur wahlweisen Benutzung einer der Öffnungen beispielsweise verschiebbar an der Bodenfläche des Gehäuses des Schreibkopfs angeordnet sein.
Der erfindungsgemässe Licht-Schreibkopf ist insbesondere zur Herstellung transparenter Leiterplatten-Matrizen auf einem photographischen Film oder einer photographischen Glasplatte geeignet, d.h. zur Herstellung einer Mutter- oder Stammfolie bzw. -platte, welche später als Belichtungsvorlage zur massenweisen Herstellung von Leiterplatten (gedruckten Schaltungen) mit dem gleichen Leitungsmuster dient.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird nachstehend anhand der Zeichnung erläutert, welche in einer einzigen Figur einen senkrechten Schnitt durch einen über einem photographischen Film angeordneten Licht-Schreibkopf darstellt.
Der dargestellte Schreibkopf weist ein kastenförmiges Gehäuse 1 auf, das lichtdicht ist und dessen Innenseite zur Vermeidung von Lichtreflexionen matt geschwärzt ist. Oberhalb einer waagrechten Trennwand 2 ist als Lichtquelle eine elektrische Glühlampe 3 mit einer Stärke von beispielsweise 5W untergebracht. Durch eine Öffnung 4, welche durch eine Lochblende
5 abgedeckt ist, gelangt Licht in den unterhalb der Trennwand 2 befindlichen Innenraum des Gehäuses 1. Unterhalb der Öffnung 4 ist ein mechanischer Verschluss 6 angeordnet, der aus seiner ausgezogen dargestellten Schliesslage mittels eines Elektromagneten 7 in eine getrichelt dargestellte Öffnungslage, und umgekehrt, bringbar ist.
Eine Bodenwand 8 des Gehäuses 1 weist eine Öffnung 9 auf, über welcher eine an der Aussenfläche der Bodenwand 8 angeordnete Bildmaske 10 liegt. Die Bildmaske 10 besteht beispielsweise aus einer Metallfolie oder einem Film und sperrt den Lichtdurchgang durch die Öffnung 9 bis auf einen kleinen lichtdurchlässigen Bereich 11, der beispielsweise kreisförmig ist.
Bei eingeschalteter Glühlampe 3 und geöffnetem Verschluss 6 wird demnach der Glühfaden der Glühlampe 3 bzw. seine Leuchtfläche auf die Öffnung 9 der Bodenwand 8 und damit auf den lichtdurchlässigen Bereich 11 der Bildmaske 10 abgebildet und beleuchtet diesen Bereich. Die lichtempfindliche Schicht eines unmittelbar unterhalb der Bildmaske 10 befindlichen photographischen Trägers 12, z.B. eines photographischen Films oder einer photographischen Glasplatte, wird somit mit dem Bild des lichtdurchlässigen Bereichs 11 der Bildmaske 10 belichtet, so dass der auf dem photographischen Träger belichtete Bereich bezüglich Form und Grösse dem lichtdurchlässigen Bereich 11 der Bildmaske 10 entspricht.
Zur Belichtung von Punkten, Bahnen, Figuren und Flächen beliebiger Gestalt auf dem photographischen Träger 12 wird der vorliegende Licht-Schreibkopf am Arbeitswagen einer Zeichenmaschine oder eines Koordinatentisches derart befestigt, dass der Abstand zwischen der Unterseite der Bildmaske 10 und dem photographischen Träger 12, auf dem Tisch der Zeichenmaschine bzw. dem Koordinatentisch etwa 1 mm beträgt. Es hat sich gezeigt, dass dieser Abstand bezüglich einer scharfen, konturengerechten Abbildung des lichtdurchlässigen Bereichs 11 der Bildmaske 10 auf die lichtempfindliche Schicht des photographischen Trägers 12 keineswegs kritisch ist und im Bereich von wenig mehr als 0 mm bis etwa 2 mm liegen kann.
Sollte also der photographische Träger 12 an seiner Belichtungsstelle nicht absolut plan aufliegen, so ist die Abbildungstreue gewahrt, ohne dass hierfür wie bei eingangs erwähnten, bekannten Einrichtungen eine Abstandsregelung oder dgl. erforderlich wäre.
Vorzugsweise erfolgen die Steuerung der Bewegung des Arbeitswagens in zwei Koordinatenrichtungen sowie die Steuerung des Verschlusses 6 vollautomatisch durch einen Computer, wobei Bahnen mit grösserer Breite als der Durchmesser des lichtdurchlässigen Bereichs 11 der Bildmaske 10 durch mehrfaches Belichten in jeweils versetzter Lage erzeugt werden. Es ist auch möglich, eine Bildmaske 10 mit mehreren lichtdurchlässigen Bereichen 11 unterschiedlicher Grösse und/oder Form vorzusehen. Um wahlweise den photographischen Träger mittels eines dieser lichtdurchlässigen Bereiche zu belichten, kann die Bildmaske 10 an der Bodenwand 8 verschiebbar angeordnet sein, wo eine ebenfalls durch den Computer gesteuerte Antriebsvorrichtung der verschiebbaren Bildmaske jeweils den nach Programm erforderlichen lichtdurchlässigen Bereich in das Licht der Glühlampe 3 bringt.
Andererseits können auch im Gehäuse mehrere Glühlampen 3 samt zugehörigen Lochblenden 5 und Verschlüssen 6 voneinander lichtgetrennt angeordnet werden, wobei jeder Glühlampe einer von mehreren lichtdurchlässigen Bereichen einer festen Bildmaske zugeordnet ist. Zur Erzielung einer gleichmässigen Belichtung des photographischen Trägers 12 kann die Helligkeit der bzw. jeder Glühlampe 3 in an sich bekannter Weise in Abhängigkeit von der jeweiligen relativen Vorschubgeschwindigkeit des Licht-Schreibkopfs bezüglich des photographischen Trägers gesteuert werden, vorzugsweise ebenfalls durch den genannten Computer.
Statt den zu belichtenden photographischen Film auf einer ebenen Platte einer Zeichenmaschine oder eines Koordinatentisches anzuordnen, kann er auch auf einer drehbaren Trommel aufgespannt werden, so dass dann der Licht-Schreibkopf nur in einer Koordinatenrichtung parallel zur Trommelachse zu bewegen ist.
Da der vorliegende Licht-Schreibkopf kein optisches Linsensystem und keine Verstelleinrichtungen für das optische System enthält, ist er kostengünstig herstellbar, betriebssicher und auch von geringem Gewicht, was seine Beweglichkeit in der Zeichenmaschine bzw. auf dem Koordinatentisch und damit die Aufzeichnungsgenauigkeit erhöht.
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PATENT CLAIMS
1. Light-writing head for exposing dots or tracks on a photographic support in a drawing machine or on a coordinate table, which have means for generating an automatically controlled relative movement between the write head and the photographic support, characterized in that in a light-tight housing (1 ) a light source (3) is arranged, and that a bottom surface (8) of the housing (1) intended for a position directly adjacent to the photographic support (12) is provided with an image mask (10) illuminated by the light source (3).
2. Writing head according to claim 1, characterized in that a pinhole (5) is arranged to illuminate the image mask (10) on the light source (3).
3. Writing head according to claim 2, characterized in that the perforated diaphragm (5) is assigned a controllable closure (6).
4. Print head according to one of claims 1 to 3, characterized in that the image mask (10) is a film provided with a translucent area (11), e.g. a metal foil or a film.
5. Print head according to claim 4, characterized in that the translucent area (11) is circular and has a diameter which corresponds to the desired line thickness which is produced when the relatively moving photographic support (12) is exposed.
6. Print head according to claim 4, characterized in that the image mask has a plurality of translucent areas of different shape and / or size, and that means are provided to selectively bring one of the translucent areas into the light beam of the light source.
7. write head according to claim 6, characterized in that the image mask is arranged on the bottom surface of the housing.
8. write head according to claim 6, characterized in that the housing contains a plurality of light sources, each of which is assigned to one of the translucent areas of the image mask.
The invention relates to a light-writing head according to the preamble of patent claim 1.
Automatic photoelectric drawing machines or coordinateographers, in which dots, lines or figures are photographically applied to a light-sensitive layer of a layer support stretched on the drawing table of the drawing machine, have long been known, for example, from CH-PS 465 891 and 492 572. These known drawing machines have a writing head which is displaceable relative to the drawing table in the coordinate directions of a coordinate system and which is provided with a photographic projection system which consists of a light source, a condenser system, a shutter, an aperture or mask and an imaging system. Here, the illuminating light concentrates in the opening of the diaphragm or mask, and this opening is imaged on the light-sensitive layer by the imaging system.
When there is a relative movement between the writing head and the drawing table, for example, a line or, in accordance with the control of the relative movement, a specific figure or surface of a specific shape is exposed on the light-sensitive layer. Automatic control of the relative movement and also of the closure takes place here by means of an information carrier, e.g. a magnetic tape, or by a computer.
These known light-writing heads have the fundamental disadvantage that they require a relatively sophisticated and correspondingly complex optical system with precisely arranged lenses, the position of which must not be influenced by vibrations, thermal influences, etc. and the predetermined effect of which can only be present without undesired distortions is when the relative distances of their individual elements, in particular also the distance of the light-sensitive layer from a certain optical reference point, remain unchanged. For example, it has already been proposed (cf. CH-PS 461 149) for photographic layers or photos not parallel to the plane of movement of the print head.
Non-planar photographic layers provide a regulation of the distance of the optical imaging system from the surface of the photographic layer, which understandably increases the cost and susceptibility of the print head to interference.
It is therefore an object of the present invention to provide a write head of the type mentioned at the outset which, without the need for a lens system, can expose dots and tracks on the photographic support with a resolution of little more than 10 gm and a recording accuracy of i 50 μm.
According to the invention, the light-writing head has the features stated in the characterizing part of patent claim 1.
Surprisingly, it has been found that, despite the simple design, the exposure system according to the invention can easily achieve the aforementioned resolution and recording requirements. In addition, it has been shown that the respective distance between the light-sensitive layer of the photographic support and the image mask in a relatively wide range from a minimum value of approximate contact to a value of approximately 2 mm has no influence on the recording accuracy, so that at most existing curls of the photographic support (film, paper) do not have a negative impact.
To illuminate the image mask, a pinhole is advantageously arranged on the light source, to which a controllable closure is assigned.
The image mask preferably consists of one with an opening, e.g. a round hole, provided foil, which can be, for example, a metal foil or a film. The hole then has a diameter which corresponds to the desired thickness of the line which arises when the photographic support is exposed through the image mask with simultaneous relative movement between the writing head and the photographic support. The image mask can also have a plurality of openings of different shape and / or size and, for optional use of one of the openings, can be arranged, for example, displaceably on the bottom surface of the housing of the write head.
The light-writing head according to the invention is particularly suitable for the production of transparent circuit board matrices on a photographic film or a photographic glass plate, i.e. for the production of a mother or master film or plate, which later serves as an exposure template for the mass production of printed circuit boards (printed circuits) with the same line pattern.
An embodiment of the subject of the invention is explained below with reference to the drawing, which in a single figure represents a vertical section through a light-writing head arranged above a photographic film.
The write head shown has a box-shaped housing 1, which is light-tight and the inside of which is blackened to avoid light reflections. An electric incandescent lamp 3 with a strength of, for example, 5 W is accommodated above a horizontal partition 2 as a light source. Through an opening 4, which through a pinhole
5 is covered, light enters the interior of the housing 1 located below the partition 2. Below the opening 4 there is a mechanical closure 6, which can be brought out of its closed position shown by means of an electromagnet 7 into an opening position shown in broken lines, and vice versa .
A bottom wall 8 of the housing 1 has an opening 9, above which lies an image mask 10 arranged on the outer surface of the bottom wall 8. The image mask 10 consists, for example, of a metal foil or a film and blocks the passage of light through the opening 9 except for a small translucent area 11, which is circular, for example.
When the incandescent lamp 3 is switched on and the closure 6 is open, the filament of the incandescent lamp 3 or its luminous area is therefore imaged on the opening 9 of the base wall 8 and thus on the translucent area 11 of the image mask 10 and illuminates this area. The photosensitive layer of a photographic support 12 located immediately below the image mask 10, e.g. of a photographic film or a photographic glass plate is thus exposed to the image of the translucent area 11 of the image mask 10, so that the area and shape of the exposed area on the photographic support correspond to the translucent area 11 of the image mask 10.
To expose dots, tracks, figures and areas of any shape on the photographic support 12, the present light-writing head is attached to the work cart of a drawing machine or a coordinate table in such a way that the distance between the underside of the image mask 10 and the photographic support 12 on the Table of the drawing machine or the coordinate table is about 1 mm. It has been shown that this distance is by no means critical with regard to a sharp, contour-correct imaging of the translucent area 11 of the image mask 10 onto the light-sensitive layer of the photographic support 12 and can be in the range from a little more than 0 mm to about 2 mm.
Thus, if the photographic support 12 does not lie absolutely flat at its exposure point, the fidelity of the image is maintained without a distance control or the like being necessary for this, as in the known devices mentioned at the outset.
The movement of the work carriage is preferably controlled in two coordinate directions and the closure 6 is controlled fully automatically by a computer, webs with a width greater than the diameter of the translucent area 11 of the image mask 10 being produced by multiple exposure in a staggered position. It is also possible to provide an image mask 10 with several translucent areas 11 of different sizes and / or shapes. In order to selectively expose the photographic support by means of one of these translucent areas, the image mask 10 can be arranged displaceably on the bottom wall 8, where a drive device of the displaceable image mask, also controlled by the computer, brings the translucent area required by the program into the light of the incandescent lamp 3 .
On the other hand, a plurality of incandescent lamps 3 together with associated perforated screens 5 and closures 6 can also be arranged in a light-separated manner from one another, each incandescent lamp being assigned to one of a plurality of translucent areas of a fixed image mask. In order to achieve uniform exposure of the photographic support 12, the brightness of the or each light bulb 3 can be controlled in a manner known per se depending on the respective relative feed speed of the light-writing head with respect to the photographic support, preferably likewise by means of the computer mentioned.
Instead of arranging the photographic film to be exposed on a flat plate of a drawing machine or a coordinate table, it can also be clamped on a rotatable drum, so that the light-writing head can then only be moved in one coordinate direction parallel to the drum axis.
Since the present light-writing head contains no optical lens system and no adjustment devices for the optical system, it is inexpensive to manufacture, reliable and also of low weight, which increases its mobility in the drawing machine or on the coordinate table and thus the recording accuracy.