DE2115919A1

DE2115919A1 - Schnelldrucker

Info

Publication number: DE2115919A1
Application number: DE19712115919
Authority: DE
Inventors: Roger Meudon la Foret Torguet (Frankreich)
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1970-04-01
Filing date: 1971-04-01
Publication date: 1971-10-21
Also published as: DE2115919C2; FR2086548A5; GB1289269A; NL7104250A; JPS5420861B1

Description

Schnelldrucker

Erfindung bezieht sich auf einen optisch arbeitenden Schnelldrucker.

Bei gewissen bekannten Druckern, bei denen kein geeignet abgelenktes Lichtbündel dazu verwendet wird, Zeichen beispielsweise auf ein lichtempfindliches Papier aufzuschreiben, wird das Lichtbündel in zwei zueinander senk rechten Achsrichtungen so abgelenkt, daß das Bündel von einem "bestimmten Zeichen einer Zeichenmatrix mit veränderlicher Lichtdurchlässigkeit abgefangen wird. Dann bringt ein zweites elektro-optisches Ablenksystem (Kompensationsablenksystem) das Lichtbündel wieder in seine ursprüngliche Richtung zurück, und ein drittes Ablenksystem mit einer einzigen Ablenkachse macht es möglich, daß das Lichtbündel der Reihe nach alle Zeichen einer Zeile druckt»

Dieses System ist kompliziert und teuer und erfordert sehr umfangreiche Geräte.

Ziel der Erfindung ist die Beseitigung dieser Nachteile durch die Anwendung der Ablenkung eines LichtbundeIb mit Hilfe eines akusto-optischen Ablenksystems.

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Nach· der Erfindung ist ein Schnelldrucker für die aufeinanderfolgende Aufzeichnung von Zeichen in parallelen Zeilen auf einem lichtempfindlichen Träger unter Verwendung einer Matrix von Lichtquellen, die jeweils elementare Lichtbündel aus parallelen Lichtstrahlen liefern können, und eine Anordnung zur Steuerung der Speisung dieser Lichtquellen, welche Signale empfängt, die die zu druckenden Zeichen darstellen, und die auf Grund dieser Signale wahlweise das Aufleuchten der Lichtquellen derart steuert, daß die aufzuzeichnenden Zeichen nacheinander in optischer' F_orm gebildet werden, gekennzeichnet durch ein die Lichtbündel empfangendes afokales optisches Ablenksystem, bestehend aus einem afokalen optischen System und aus einem akusto-optischen Ablenksystem mit einem lichtdurchlässigen Material, das die Ausbreitung von Ultraschallwellen ermöglicht, und mit Einrichtungen zur Errsguog von ebenen Höchstfrequenz-Ultraschallwellen in dem Material mit einstellbarer Frequenz, die sich in einer gegebenen Richtung fortpflanzen, wobei das akusto-optische Ablenksystem an einem solchen Punkt und mit einer solchen Orientierung in Bezug auf das afokale optische System angeordnet ist, daß alle Lichtstrahlen in dem Material im wesentlichen unter dem Bragg'sehen Einfallswinkel für die Ultraschallwellenebenen gebrochen werden, ein die Winkelablenkung verstärkendes optisches Projektionssystem, das die elementaren Lichtbündel am Ausgang des afokalen optischen Ablenksystems empfängt und auf den lichtempfindlichen Träger projiziert, eine Vorschubeinrichtung für den Träger und eine Synchronisierschaltung, die mit der Steueranordnung für die Speisung der Lichtquellen, den Einrichtungen zur Erregung der Ultraschallwellen und der Vorschubeinrichtung verbunden ist und die Einstellung der Frequenz der Ultraschallwellen für jede Zeile der Reihe nach auf eine Jtolge von diskreten Werten,

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welche den nacheinander aufzuzeichnenden Zeichen entsprechen, sowie die Einstellung der Vorschubgeschwindigkeit des lichtempfindlichen Trägers steuert.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielshalber beschrieben. Darin zeigen:

Fig.1 das Prinzip schema eines akusto-optischen Ablenksystems, Pig.2 ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise und

Fig.3 das Schema einer Ausführungsforra des erfindungsgemäßen Schnelldruckers.

Fig.1 zeigt einen Block 1 aus einem Material, das für die Wellenlänge eines auftreffenden Lichtbündels 2 mit parallelen Strahlen durchlässig ist und die Ausbreitung von Höchstfrequenz-Ultraschallwellen ermöglicht. Ein Wandler ermöglicht die Erregung von ebenen ultraschallwellen mit der Frequenz i¹ am einen Ende des Blocks. Diese Ultraschallwellen, die Transversalwellen oder Longitudinalwellen sein können,breiten sich im Innern des Blocks zum anderen Ende hin aus, an dem eine absorbierende Schicht 30 angebracht ist.

Die Ultraschallwellen im Innern des Blocks 1 modulieren periodisch den Brechungsindex des Materials, und man erhält dadurch in an sich bekanuter Weise die Eeugung des Lichts durch das so gebildete Gitter. Die Intensität des gebeugten Lichts ist ein Maximum, wenn die Lichtstrahlen in das Innere des Blocks 1 unter, dem Bragg'sehen Einfallswinkel θ-g gegenüber den Ultraschallwellenebenen eintreten, die in der Zeichnung schematisch durch eine Reihe von parallelen Sproßen senkrecht zu der Ausbreitungs-

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richtung der Ultraschallwellen dargestellt sind.Der Bragg^leche Winkel G^ ist durch die folgende allgemein bekannte Gleichung gegeben:

ΘΛ/ "· — A· TS

2 v_

-Darin sind !die Wellenlänge des auf treffenden Lichts, die Wellenlänge der Ultraschallwellen im Innern

des Materials und v_ die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Schallwellen.

Wenn man die Frequenz F ändert, stellt man fest, daß man den Einfallswinkel des Lichtbündels Z konstant, halten kann und die Frequenz F der Ultraschallwellen in einem breiten Frequenzband verändern kann, wobei man dennoch annehmen kann, daß die Bragg'sche Bedingung für das einfallende Lichtbündel stets im wesentlichen erfüllt ist.

Man erhält dadurch ein Lichtablenksystem, welches das Licht um den folgenden veränderlichen Winkel ablenkt:

28»n~ F

darin ist η der mittlere Brechungsindex des betreffenden Materials. ' . ;

Jedoch ist die Breite des Frequenzbandes der Ultraschallwellen, in welchem das Ablenksystem brauchbar ist, dadurch begrenzt, daß die Intensität des gebeugten Lichts schwankt, wenn man sich von dem genauen Wert des Bragg^J'Schen Einfallswinkels entfernt. Die Kurve von Fig.2 zeigt die Änderungen der Intensität des gebeugten Lichts als Funktion

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der Frequenz der Ultraschallwelle.Die Frequenz Fq ist die Frequenz, bei welcher-das Lichtbündel genau unter dem Bragg'schen Einfallswinkel ankommt.

Wenn man eine 3dB-Bandbreite als brauchbar ansieht, ist diese durch die kleinste Frequenz F₁ und die höchste Frequenz Fp begrenzt. Man erhält sehr leicht mögliche Frequenzänderungen zwischen F.. und F₂, die mehr als eine Oktave betragen. Unter diesen Voraussetzungen zeigt Fig.3 das Schema einer Ausführungsforra des erfindungsgemäßen Schnelldruckers.

Eine Matrix 4 aus Lichtquellen ermöglicht die aufeinanderfolgende Anzeige der aufzuzeichnenden Zeichen. Diese Matrix kann aus elektro-luminesziereaden Dioden gebildet sein, denen jeweils eine Linse zugeordnet ist, die es ermöglicht, ein elementares Lichtbündel aus parallelen Strahlen zu erhalten, wobei alle elementaren Licht bund elparallel zueinander liegen. Das wahlweise Aufleuchten der Dioden wird durch eine Decodiermatrix 13 gesteuert, die an ihrem Eingang 14 die Signale empfängt, welche die nacheinander zu druckenden Zeichen darstellen, beispielsweise in digitaler Form. Die Decodiermatrix 13 steuert in Abhängigkeit von diesen Signalen das Aufleuchten der Dioden, die zur optischen Bildung des zu druckenden Zeichens benötigt-werden.Die verschiedenen Verbindungen zwischen den Lichtquellen und der Matrix 13 sind schematisch äirch eine einzige Verbindung angedeutet.

Die von den Lichtquellen der Matrix 4 ausgesendeten Lichtbündel werden von einem afokalen optischen Ablenksystem empfangen, das aus Zylinder linsen 5 und 6 und dem zuvor beschriebenen akusto-optischen Ablenksystem 1 gebildet ist. Die beiden Linsen 5 und 6 bilden ein afokales System. Das akusto-öptisehe Ablenksystem 1 ist hier entlang der

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Brennlinie der Lichtstrahlen so angeordnet, daß alle von der Matrix 4 ausgesendeten Lichtstrahlen durch das Material (im vorliegenden Pail ein Quarzkristall) des Blocks 1 im wesentlichen unter dem Bragg'sehen Einfallswinkel hindurchgehen.

Der Winkel 2Θ , um welchen im wesentlichen alle Lichtstrahlen abgelenkt werden, hängt von der Frequenz eines Höchstfrequenz-Erregungsgenerators 11 ab, der mit dem - piezoelektrischen Wandler 3 verbunden ist. Der Generator

11 hat einen Steuereingang , der an eine Synchronisieret schaltung 12 angeschlossen ist, welche die Frequenz des ^x Generators 11 der Reihe nach auf eine Folge von diskreten Werten einstellt, deren Anzahl gleich der Anzahl der in jeder Zeile des zu druckenden Textes aufzuzeichnenden Zeichen ist.

Die aus der Linse 6 austretenden elementaren Licht bündel aus parallelen Lichtstrahlen werden von einem optischen Projektionssystem aufgefangen, das aus einer Sammellinse 7 und einer Streulinse 8 besteht, die zusammen ein holländisches Fernrohr bilden, wobei der Mldseittge Brennpunkt der Linse 7 mit dem gegenstandsseitigen Brennpunkt der Linse 8 zusammenfällt.

ι ■■ ■ .■■■■ ■ ■

Die Ablenkung der Lichtbündel durch ήas afokale Ablenksystem 5-1-6 wird durch das optische Projektionssystem im Verhältnis der Brennweiten der Linsen 7 und 8 vergrößert, und die Abmessungen der Lichtbündel werden in dem gewünschten Verhältnis verkleinert, wobei diese zur Bildung des angezeigten Zeichens entlang einer Zeile 90 auf einen lichtempfindlichen Träger 9 projiziert werden. Dieser Träger wird mit konstanter Geschwindigkeit durch eine Vorschubeinrichtung 10 angetrieben, deren Geschwindigkeit von der Schaltung 12 gesteuert wird«

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Diese Anordnung arbeitet in folgender ¥eise:

Die Orientierung des Ablenksystems 1 wird so eingestellt, daß der Bragg'sche Einfallswinkel für die Mittel frequenz des Generators 11 möglichst genau erhalten wird. Bekanntlich ist die Beugung eines optischen Systems proportional zu der Wellenlänge des übertragenen Lichtes und umgekehrt proportional zu den Abmessungen der Austrittspupille . des Systems. Im vorliegenden Fall ist in der Ablenkebene des Lichtbündels in dem Ablenksystem 1 der Beugungswinkel durch λ/φ gegeben, wobei <|> die Breite des Bündels ist (Fig.1). Wenn mit Δ F die Bandbreite des angewendeten Frequenzbandes bezeichnet wird, ist unter diesen Bedingungen die maximale Änderung der Ablenkung , die erhalten werden kann :

2 Δ θ = η ^- Δ *
s

und die Anzahl N der unterscheidbaren Ablenkrichtungen ist gggeben durch :

Man erhält eine Anzahl von verschiedenen Ablenkrichtungen in der Größenordnung von 500 oder mehr, selbst in dem ungünstigsten Fall, daß die zu druckenden Zeichen der Buchstabe I sind (kleinste Bündelbreite) , wenn ein Quarzblock von 2cm Länge gewählt wird und eine Frequenzänderung um eine Oktave zu beiden Seiten von 600 MHz angewendet wird.

Man kann also sehr leicht Zeilen von 80 bis 100 Zeichen drucken, wofür die gleiche Anzahl von vorbestimmten Ablenkrichtungen und somit von Frequenzwerten des Generators vorauszusetzen ist.

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Die Synchronisierschaltung 12 synchronisiert für das Drucken jeder Zeile die aufeinanderfolgenden Prequenzänderungen des Generators 11 - ( im vorliegenden Pail von dem kleinsten Wert bis zu dem höchsten Wert für das Drucken der Zeile von links nach rechts) mit der aufeinanderfolgenden Anzeige der zu druckenden Zeichen durch die Matrix 4.

Gleichzeitig synchronisiert die Synchronisierschaltung die Vorachubgeschwindigkeit des Trägers 9 in der Weise, daß der Rücklauf zum Beginn der folgenden Zeile an der W richtigen Stelle geschieht« Es ist offensichtlich, daß

man dem Träger 9 eine bestimmte Neigung geben kann, damit die gedruckte Zeile auf dem Träger anschließend horizontal erscheint.

Ein Vorteil der Verwendung von Zylinderlinse η für das afokale System 5, 6 besteht darin, daß eine maximale Breite für das durch das Ablenksystem 1 hindurchgehende LichtbüQdel aufrecht erhalten 'wird.

Bei einer praktischen Ausführung dieser Anordnung wurde eine Lichtquellenmatrix von 1,8 χ 1,8 cm verwendet. Wk Die. Linse 5 war in einem Abstand von 15 cm von dem

Ablenksystem 1 angeordnet, das aus einem Quarzkristall von 2 cm Länge und 6 χ 6 mm Querschnitt bestand. Die .mittlere Erregungsfrequenz betrug 600 MHz. Schließlich hatte die Linse 7 eine Brennweite von 1 m und die Linse eine Brennweite von 5 cm.

Erfindung ist natürlich nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt.

Patenta nsprüche 109843/1651

Claims

Patentansprüche

Schnelldrucker für die aufeinanderfolgende Aufzeichnung von Zeichen in parallelen Zeilen auf einem lichtempfindlichen Träger unter Verwendung einer Matrix von Lichtquellen, die jeweils elementare Lichtbündel aus parallelen Lichtstrahlen liefern können, und einer Anordnung zur Steuerung der Speisung dieser Lichtquellen, welche Signale empfängt, die die zu druckenden Zeichen darstellen, und die auf Grund dieser Signale wahlweise das Aufleuchten der Lichtquellen derart steuert, daß die aufzuzeichnenden Zeichen nacheinander in optischer Form gebildet werden, gekennzeichnet durch ein die Lichtbündel empfangendes afokales optisches Ablenksystem, bestehend aus einem afokalen optischen System und aus einem akusto-optischen Ablenksystem mit einem lichtdurchlässigen Material, das die Ausbreitung von Ultraschallwellen ermöglicht, und mit Einrichtungen zur Erregung von ebenen Höchstfrequenz-Ultraschallwellen in dem Materialsit einstellbarer Frequenz, die sich in einer gegebenen Richtung fortpflanzen, wobei das akusto-optische Ablenksystem an einem solchen Punkt und in einer solchen Orientierung in Bezug auf das afokale optische System angeordnet ist, daß alle Lichtstrahlen in dem Material im wesentlichen unter dem Bragg'sehen Einfallswinkel für die Ultraschallwellenebenen gebrochen werden, ein die Winkelablenkung verstärkendes optisches Projektionssystem, das die elementaren Licht bündel am Ausgang des afokalen optischen Ablenksystems empfängt und auf den lichtempfindlichen Träger projiziert, eine Vorschubeinrichtung für den Träger und eine Synchronisierschaltung, die mit der Steueranordnung für die Speisung der Lichtquellen, den Einrichtungen zur Erregung der Ultraschallwellen

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und der Vorschubeinrichtung verbunden ist und die Einstellung der Frequenz der Ultraschallwellen für jede Zeile der Reihe nach auf eine Folge von diskreten Werten, welche den nacheinander aufzuzeichnenden Zeichen entsprechen, sowie die Einstellung der Vorschubgeschwindigkeit des lichtempfindlichen Trägers steuert.

2„ Schnelldrucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das afokale optische System.zwei zylindrische Sammellinsen enthält, und daJ3 das akusto-optische Ablenksystem entlang der bildseitigen Brennlinie der ersten ^ Zylinderlinse angeordnet ist.

3. Schnelldrucker nach Anspruch 1 ofler 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des akusto-optischen Ablenksystems Quarz ist.

4. Schnelldrucker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Erregung der Ultraschallwellen einen piezoelektrischen Wandler, der in dem Material Ultraschallwellen auf Grund der ihm zugeführten Signale erzeugt, und einen mit dem Wandler verbundenen Höchstfrequenz-Generator einstellbarer Frequenz enthalten.

5. Schnelldrucker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Projektionssystem ein afokales System ist.

6. Schnelldrucker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,' daG das optische Projektionssystem eine Sammellinse und eine Streulinse enthält, die zusammen ein holländisches Fernrohr_ bilden."

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