DE1597796C3 - Verfahren zum Ausbilden graphischer Zeichen auf einer Oberfläche und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

denden Zeichen entsprechend deren Form relativ zueinander bewegt werden.

Die Erfindunghat den Vorteil, daß eine Oberfläche mit graphischen Zeichen mittels eines elektronisch gesteuerten, schnell arbeitenden Lichtsetzsystems hergestellt werden kann, ohne daß die bei bekannten Lichtsetzverfahren unvermeidbare Handarbeit (Verarbeitung eines belichteten photographischen Filmes zu der Druckplatte) und eine vorherige Erzeugung eines elektrischen Ladungsbildes erforderlich ist.

Eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Fokussieren des Strahlungsbündels auf die Oberfläche eines Aufzeichnungsträgers und eine durch eine Datenverarbeitungsanlage gesteuerte Einrichtung zum Bewegen des Strahlungsbündels und/oder des Aufzeichnungsträgers vorgesehen sind. Vorzugsweise wird das zum Aufschmelzen des Toners auf die Oberfläche verwendete Strahlungsbündel durch einen Laser erzeugt. Die Oberfläche und das Sirahlungsbündel werden in bezug aufeinander unter Steuerung durch eine elektronische Datenverarbeitungsanlage so bewegt, daß der geschmolzene Toner die Form von Druckzeichen od. dgl. annimmt. Der geschmolzene Toner soll dabei sich in seinen Eigenschaften von denen der den Hintergrund bildenden Oberfläche unterscheiden. Der Toner kann z. B. a) mehr oder weniger Licht an die Oberfläche reflektieren, b) mehr oder weniger säurebeständig sein als die Oberfläche oder c) mehr oder weniger hydrophob sein als die Oberfläche.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer mechanisch-elektronischen Typensetzanlage und

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer optisch-elektronischen Typensetzanlage.

Bei der in F i g. 1 als erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellten elektronischen Typensetzanlage !©wird ein Strahlungsbündel 12 dazu verwendet, einen Toner 14 auf eine Seite einer Oberfläche 16, z. B. einer Druckplatte, aufzuschmelzen. Das Strah^: lungsbündel 12 kann beispielsweise aus einem kohärenten Lichtstrahl hoher Energie von einer Laser-Strahlungsquelle 18 bestehen. Die Laser-Strahlungsquelle 18 kann z. B. einen Gas-Laser wie einen Kohlendioxyd-Laser, enthalten, der einen ununterbrochenen Lichtstrahl liefert, selbstverständlich können auch andere bekannte Laser Anwendung finden. Kohlendioxyd-Laser sind jedoch für die vorliegende Erfindung besonders geeignet, da sich mit solchen Lasern Lichtstrahlen mit einer Leistung bis zu einem Kilowatt erzeugen lassen. Mit Leistungen in dieser Größenordnung lassen sich alle bekannten Toner auf die Oberfläche 16 aufschmelzen. Die Oberfläche 16 kann, wenn sie durch eine Druckplatte gebildet wird, z. B. aus Aluminium, Zink oder irgendwelchen anderen Materialien bestehen, wie sie in der Photooffset-Drucktechnik gewöhnlich für Druckplatten verwendet werden. Für den Offsetdruck soll die Oberfläche der Druckplatten hydrophil und in mit Wasser benetztem Zustand oleo- oder lipophob sein, während der Toner 14 relativ oleo- oder lipophil und hydrophob sein soll. Der Toner kann beispielsweise ein feines trockenes Pulver aus Carbonschwarz oder Ruß enthaltenden Polystyrolteilchen enthalten oder aus rfiesen bestehen. Solche Toner sind für xcrographisohe Verfahren bekannt. Der Toner 14 kann zusätzlich auch Carbonschwarz oder Ruß enthaltende Wachsteilchen enthalten oder aus diesen bestehen.

Das Strahlungsbündel 12 wird mittels eines Fokussierspiegels 20 in einen feinen Punkt auf der Oberfläche 16 fokussiert. Die Oberfläche 16 ist auf einem Zeichentisch 22 unterhalb des Fokussierspiegels 20 gehaltert. Der Zeichentisch 22 kann beispielsweise ein X-Y-Zeichentisch sein, also ein Zeichentisch, der in

ίο zwei zueinander senkrechten Koordinaten beweglich ist. Andererseits kann der Zeichentisch 22 auch ein Pantographentisch mit einem in Fig. 1 gestrichelt dargestellten Pantographenantrieb 24 sein. Der Zeichentisch 22\vird durch einen X-Y-Einstellmechanismus gesteuert, z. B. durch einen Vektor-Antrieb, der für die X- un'd die Y-Achse jeweils einen Digital-Analog-Umsetzer enthält, durch die das digitale Ausgangssignal einer Datenverarbeitungsanlage 28 in ein Analogsignal verwandelt wird, das einen Servomotor

ao steuert, der die mechanische Antriebskraft liefert. Der Verstellvektor des Zeichentisches 22 ist der aus dem X-Achsenvektor urtd dem Y-Achsenvektor resultierende Vektor.

Die Zwischenräume zwischen den verschiedenen

*S' Zeichen werden durch einen mechanischen Verschluß, etwa eine Blende 30, erzeugt, die zwischen der Laser-Strahlungsquelle 18 und dem Fokussierspiegel 20 im Weg des Strahlungsbündels 12 angeordnet ist. Die Blende 30 wird periodisch durch eine SoIenoidspule 32 geschlossen und sperrt dann das vom Laser ausgehende Licht. Die Solenoidspule 32 wird dabei durch die elektronische Datenverarbeitungsanlage 28 so gesteuert, daß die Sperrung des Lichts zwischen den Zeichen erfolgt.

Im Betrieb wird auf der Oberfläche 16 trockener, pulverförmiger Toner 14 verteilt. Die Laser-Strahlungsquelle 18 wird eingeschaltet und liefert dann das Lichtstrahlenbündel 12, das durch den Fokussierspiegel 20 auf die Oberfläche 16 fokussiert wird. Durch die Hitze im Brennpunkt des Strahlungsbühdels 12 wird der Toner 14 auf die Oberfläche 16 aufgeschmolzen. Das Strahlungsbündel 12 und die Oberfläche 16 werden in Bezug aufeinander so bewegt, daß auf der Oberfläche 16 Zeichen 29 gebildet werden. Wie Fig. 1 zeigt, steuert hierzu die elektronische Datenverarbeitungsanlage. 28 den Einstellmechanismus 26, der den Zeichentisch 22 vektoriell derart bewegt, daß die einzelnen Zeichen 29 auf die Oberfläche 16 geschrieben werden. Zwischen den einzelnen Zeichen 29 wird der Lichtstrahl durch die Blende 30 unterbrochen. Wenn der gesamte Text auf der Oberfläche 16 aufgezeichnet worden ist, wird die Laser-Strahlungsquelle 18 abgeschaltet, und überschüssiger Toner 14 wird von der Oberfläche 16 entfernt.

Wenn die Oberfläche 16 durch eine Offset-Druckplatte gebildet wird, ist der Toner 14 hydrophob und oleophil, während die Oberfläche 16 hydrophil und oleophob ist. Durch Benetzen, beispielsweise durch Tauchen, der Oberfläche 16 mit Wasser und dann mit einer Farbe auf ölgrundlage erhält man eine Druckplatte für lithographischen Druck (Flachdruck). Für Buchdruckzwecke kann ein säurefester Toner verwendet werden, so daß die Zeichen 29 als Relief stehenbleiben, wenn die Oberfläche 16 mit Säure angeätzt wird. Für Tiefdruckzwecke wird ein katalytisch wirksamer Toner verwendet, der die Ätzung dort fördert, wo er mit der sonst säurefesten Oberfläche 16 der Platte verschmolzen ist.

Der Toner 14 kann durch das Strahlungsbündel 12 auch direkt auf Papier aufgeschmolzen werden, das an Stelle der Druckplatte gesetzt worden ist. In einem solchen Falle wird trockener, pulverförmiger Toner 14 verwendet, dessen Schmelztemperatur unterhalb der Entzündungs- oder Verkohlungstemperatur des Papieres liegt. Ein solcher Toner kann beispielsweise aus Carbonschwarz oder Ruß enthaltendem Wachs bestehen. Außerdem kann das Strahlungsbündel 12 gedämpft werden, um die Wärmeentwicklung im Brennpunkt auf dem Papier zu verringern.
• Anstatt die Oberfläche 16 gegenüber dem ruhenden fokussieren Strahlungsbündel 12 zu bewegen, kann man auch mit den umgekehrten Verhältnissen arbeiten. So kann z. B. die Oberfläche 16 von einer Seite zur anderen durch das Strahlungsbündel 12 abgetastet werden, wenn man den Fokussierspiegel 20 drehbar lagert und durch einen gestrichelt gezeichneten Motor 34 antreibt. Bei der Drehung wandert der Laserstrahl, über die Oberfläche 16, und am Ende jeder Abtastung wird die Oberfläche 16 nach oben verschoben, so daß das Strahlungsbündel 12 die nächstuntere Zeile abtastet. Bei jeder Abtastung wird ein Abschnitt einer Druckzeile geschrieben, und nach einer bestimmten Anzahl von Abtastungen ist eine Anzahl von Zeichen 29, z. B. eine Zeile, gebildet worden. Eine solche Abtastung entspricht einem abgewandelten Fernseh-Raster. Da die relative Lage des fokussierten Punktes und der Oberfläche und der Verschluß beim Setzen durch eine Datenverarbeitungsanlage gesteuert werden, kann man selbstverständlich auch mit irgendwelchen anderen für den Benutzer zweckmäßigen Abtastungen arbeiten.

An Stelle der vektoriellen Verstellung der Oberfläche 16 und der fernsehrasterähnlichen Abtastung der Oberfläche kann auch mit einer elektronischen Ablenkung und Modulation des Strahlungsbündels gearbeitet werden. Eine auf diesem Prinzip arbeitende Anlage ist in F i g. 2 dargestellt. Das Strahlungsbündel 12 von der Laser-Strahlungsquelle 18 wird bei dieser Ausführungsform durch einen elektro-optischen Ver-Schluß 40 aperiodisch unterbrochen, um die Zwischenräume zwischen den Zeichen 29 auf der Oberfläche 16 zu bilden. Der Verschluß 40 enthält einen ersten Polarisator 42, der das Strahlungsbündel 12 in einer Richtung polarisiert, ferner einen Kristall-Modulator 44 sowie einen dem ersten Polarisator entsprechenden zweiten Polarisator 46 (Analysator). Der Kristall-Modulator 44 beeinflußt das polarisierte Strahlungsbündel 12 vom ersten Polarisator 42 nur, wenn ihm ein Steuersignal über einen Verstärker 48 von der Datenverarbeitungsanlage 28 zugeführt wird. Wenn am Kristall-Modulator 44 ein Steuersignal liegt, wird die Polarisationsebene des Strahlungsbündels 12 so gedreht, daß es den zweiten Polarisator 46 nicht mehr durchsetzen kann. Die Anlage 10' enthält ferner eine elektro-optische Ablenk- und Fokussiereinrichtung 50, durch die das Strahlungsbündel auf den Toner 14, der sich auf der Oberfläche 16 befindet, fokussiert und derart abgelenkt wird, daß Zeichen 29 auf der Tonerschicht geschrieben werden.

Die Ablenkung des Strahlungsbündels 12 erfolgt durch ein Steuersignal, das der Ablenk- und Fokussier-Einrichtung 50 über einen Verstärker 52 von der Datenverarbeitungsanlage 28 zugeführt wird.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ruht also der Zeichentisch 22 und das Strahlungsbündel 12 wird unter Steuerung durch die elektronische Datenverarbeitungsanlage 28 so abgelenkt, daß die Zeichen 29 auf der Tonerschicht geschrieben werden. Die Zwischenräume zwischen den Zeichen werden durch Unterbrechen des Strahlungsbündels 12 mittels des elektrooptischen Verschlusses 40 unter Steuerung durch die Datenverarbeitungsanlage 28 erzeugt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Ausbilden graphischer Zeichen auf einer Oberfläche, die mit einem schmelzbaren Toner überzogen ist, der an den den Zeichen entsprechenden Stellen zum Schmelzen gebracht und danach an den übrigen Stellen entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stfahlungsbündel auf die keine Aufzeichnungen oder elektrische Ladungsbilder aufweisende Oberfläche projiziert wird, durch dessen Energie der Toner an der Auftreffstelle auf die Oberfläche aufgeschmolzen wird, und daß das Strahlungsbündel und die Oberfläche unter Aufschmelzung der auszubildenden Zeichen entsprechend deren Form relativ zueinander bewegt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Toner, der hydrophob und oleophil ist, sowie eine Oberfläche, die hydrophil und oleophob ist, verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein ätzfester Toner und eine ätzbare Oberfläche verwendet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine ätzfeste Oberfläche und ein katalytisch wirksamer Toner, der die Oberfläche ätzbar macht, verwende! werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Oberfläche Papier verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Oberfläche eine Druckplatte verwendet wird.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlungsbündel durch eine Laser-Strahlungsquelle erzeugt wird.

8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlungsbündel zur Querabtastung der Oberfläche abgelenkt wird, daß die Oberfläche dm Ende jeder Abtastung um einen diskreten Schrill senkrecht zur Abtastrichtung bewegt wird, und daß das Strahlungsbündel während der Abtastungen aperiodisch zwischen auszubildenden Zeichen unterbrochen wird (Fig. 1).

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (20, 50) zum Fokussieren des Strahlungsbündels auf die Oberfläche (16) eines Aufzeichnungsträgers und eine durch eine Datenverarbeitungsanlage (28) gesteuerte Einrichtung (22, 26; 34; 50) zum Bewegen des Strahlungsbündeis und/oder des Aufzeichnungsträgers.

K). Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine elektro-optische Ablenkeinrichtung (50) für das Strahlungsbündel (12) und durch einen elektrooptischen Verschluß (42, 44, 46) zur aperiodischen Unterbrechung des Strahlungsbündels (Fig. 2).

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine mechanische Ablenkeinrichtung (20, 34) für das Strahlungsbündel, zu dessen aperiodischen Unterbrechung eine Blende (30) vorgesehen ist (Fig. 1).

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausbilden graphischer Zeichen auf einer Oberfläche, die mit einem schmelzbaren Toner überzogen ist, der an den den Zeichen entsprechenden Stellen zum Schmelzen gebracht und danach an den übrigen Stellen entfernt wird. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.

Die bekannten mechanischen und photographischen Setzverfahren sind verhältnismäßig langsam,

ίο und es besteht auch wenig Aussicht, ihre Arbeitsgeschwindigkeit wesentlich zu erhöhen. Es ist zwar bereits eine elektronische Lichtsetzanlage bekannt, bei der unter Steuerung durch einen Computer auf dem Bildschirm einer Kathodenstrahlröhre Bilder der zu setzenden Zeichen in Druckzeilen erzeugt werden. Die Zeichenbilder werden photographiert, und die Photographic wird dann von Hand zu einer Druckplatte, z. B. einer Offset-Druckplatte, verarbeitet. Dieser Vorgang ist jedoch sehr zeitraubend. (Vgl.

»RCA Review«, März 1955, S. 5 bis 15.)

Aus der USA.-Patentschrift 3 262 122 ist ein thermographisches Aufzeichnungsverfahren zum Speichern von Informationen bekannt, die mittels eines Strahlungsbündels, das bezüglich einer Oberfläche eines Aufzeichnungsträgers beweglich ist, auf dem Aufzeichnungsträger aufgezeichnet wird. Das Strahlungsbündel wird auf die Oberfläche eines thermoplastischen Filmes fokussiert, in den während der Strahlbewegung ein der Information entsprechendes Bild eingeschmolzen wird. Der Film muß elektrisch oder magnetisch geladen werden. Zur Herstellung von Druckplatten ist dieses Verfahren nicht geeignet. Außerdem sind die in den Film eingeschmolzenen Informationen normalerweise so klein, daß sie kaum sicht-

\'j bar sind. Ein ähnliches Verfahren ist auch aus der USA.-Patentschrift 3 175 196 bekannt.

Aus der USA.-Patentschrift 3 256811 ist es zur Herstellung von Offset-Platten bekannt, pulverartige Materialien auf einen Aufzeichnungsträger aufzubringen, zu schmelzen, und die überschüssigen Materialien zu entfernen. Hierbei muß zunächst die Oberfläche des Aufzeichnungsträgers eine elektrostatische Aufladung erhalten, worauf das thermographische Pulver aufgestreut und darüber ein Original gelegt wird. Diese Anordnung wird dann bestrahlt, wobei das Original (an den schwarzen Stellen) unter Wärmeerzeugung Strahlung absorbiert und das Pulver an entsprechenden Stellen der Oberfläche fixiert wird. Dieses xerographische Verfahren läßt sich nicht als vollautomatisches Lichtsetzverfahren verwenden, weil die gewünschte Druckplatte nur nach einem Original hergestellt werden kann. Außerdem ist die Schärfe der erzeugten Buchstaben nicht immer befriedigend.

Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren anzugeben, mit dem graphische Zeichen auf einer Oberfläche einfacher und schneller als bisher ausgebildet werden können und bei dem vor dem Schmelzen des Toners keine Aufzeichnungen oder elektrische Ladungsbilder auf der Oberfläche erzeugt werden müssen.

Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Strahlungsbündel auf die keine Aufzeichnungen oder elektrische Ladungsbilder aufweisende Oberfläche projiziert wird, durch dessen Energie der Toner an der Auftreffstelle auf die Oberfläche aufgeschmolzen wird, und daß das Strahlungsbirndel und die Oberfläche unter Aufschmelzung der auszubil-