DE2115919C2 - Schnelldrucker - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schnelldrucker nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der US-PS 31 82 574 ist ein derartiger Schnelldrucker bekannt. Er dient zur aufeinanderfolgenden Aufzeichnung von Zeichen in parallelen Zeilen auf einem lichtempfindlichen Träger. Die zu druckenden Zeichen sind zeilenweise und spaltenweise innerhalb einer ebenen Zeichenmatrix angeordnet Die Zeichen der Matrix werden von einer Lichtquelle durch einen Polarisator hindurch beleuchtet. Jedem Zeichen ist eine elektrisch steuerbare Polarisatorzelle zugeordnet, die den Lichtweg zwischen den Zeichen und dem lichtempfindlichen Träger je nach dem angelegten Steuersignal freigibt oder blockiert Zwischen der Zeichenmatrix und dem lichtempfindlichen Träger ist ίο ein optisches Ablenksystem angeordnet das die von dem aufzudruckenden Zeichen ausgehenden Lichtstrahlen derart ablenkt daß sämtliche zu druckenden Zeichen nacheinander auf dem lichtempfindlichen Träger zu Zeilen aneinandergereiht werden. Zum Bedrucken von aufeinanderfolgenden Zeilen wird der lichtempfindliche Träger durch eine Vorschubeinrichtung zeilenweise weitertransportiert

Da die Zeichen in der Zeichenmatrix des bekannten Schnelldruckers nebeneinander angeordnet sind, z. B. in alphabetischer Reihenfolge, und auf dem lichtempfindlichen Träger in der gewünschten Reihenfolge aneinandergereiht werden sollen, muß das optische Ablenksystem die verschiedenen Anordnungen der zu druckenden Zeichen innerhalb der Zeichenmatrix kompensieren. Die durch das optische Ablenksystem zu bewirkende, komplizierte Ablenkung erfordert ein aufwendiges Ablenk- und Steuersystem.

Es wurden auch bereits Drucker vorgeschlagen, bei denen mittels eines abgelenkten Lichtbündels Zeichen beispielsweise auf einem lichtempfindlichen Papier aufgezeichnet werden, wozu das Lichtbündel in zwei zueinander senkrechten Ausrichtungen so abgelenkt wird, daß es 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 Auch dieses Ablenk- und Steuersystem ist kompliziert und aufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen

Schnelldrucker zu schaffen, der eine hohe Druckgeschwindigkeit gestattet und nur ein einfaches Ablenk- und Steuersystem für die zeilenweise Zeichenbildung benötigt

Diese Aufgabe wird durch die Lehre des Patentanspruchs 1 gelöst

so Bei dem erfindungsgemäßen Schnelldrucker werden die zu druckenden Zeichen durch eine Matrix von Lichtquellen gebildet, die selektiv erregt werden. Da die Matrix insgesamt auf dem lichtempfindlichen Träger abgebildet werden kann, entfällt die Notwendigkeit, eine zusätzliche überlagerte seitliche Ablenkung und darüber hinaus eine Vorschubablenkung des Trägers zum Ausgleich der unterschiedlichen Anordnung der jeweiligen zu druckenden Zeichen vorzusehen. Folglich kann das Ablenk- und Steuersystem gegenüber den bekannten Schnelldruckern wesentlich vereinfacht werden.

Gernäß einer Weiterbildung der Erfindung, die im

Patentanspruch 2 angegeben ist, enthält das optische Ablenksystem zwei zylindrische Sammellinsen. Die Verwendung von zwei zylindrischen Sammellinsen bei optisch schreibenden Druckwerken ist an sich bereits aus der US-PS 33 31 299 bekannt.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfin-

dung sind in den Patentansprüchen 3 bis 6 angegeben.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung beispielshalber beschrieben. Darin zeigt

F i g. 1 das Prinzipschema eines akusto-optischen Ablenksystems,

F i g. 2 ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise und

Fig.3 das Schema einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schnelldruckers.

F i g. 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 3 ermöglichi die Erregung von ebenen Ultraschallwellen mit der Frequenz Farn 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 bekannter Weise die Beugung 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 Braggschen Einfallswinkel θβ gegenüber den Ultraschallwellenebenen eintreten, die in der Zeichnung schematisch durch eine Reihe von parallelen Sprossen senkrecht zu der Ausbreitungsrichtung der Ultraschallwellen dargestellt sind. Der Braggsche Winkel θ β ist durch die folgende allgemein bekannte Gleichung gegeben:

_λ

2Λ

— P

35

Darin sind λ die Wellenlänge des auftreffenden Lichts, Λ die Wellenlänge der Ultraschallwellen im Innern des Materials und v_sdie Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Schallwellen. -to

Wenn man die Frequenz Fänden, stellt man fest, daß man den Einfallswinkel des Lichtbündels 2 konstant halten kann und die Frequenz Fder Ultraschallwellen in einem breiten Frequenzband verändern kann, wobei man dennoch annehmen kann, daß die Braggsche Bedingung für das einfallende Lichtbündel stets im wesentlichen erfüllt ist.

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

20 « η — 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 Braggschen Einfallswinkels entfernt. Die Kurve von F i g. 2 zeigt die Änderungen der Intensität des gebeugten Lichts als Funktion der Frequenz der Ultraschallwelle. Die Frequenz Fo ist die Frequenz, bei welcher das Lichtbündel genau unter dem Braggschen Einfallswinkel ankommt.

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

Eine Matrix 4 aus Lichtquellen ermöglicht die aufeinanderfolgende Anzeige der aufzuzeichnenden Zeichea Diese Matrix kann aus elektro-lumineszierendefl Dioden gebildet sein, denen jeweils eine Linse zugeordnet ist, die es ermöglicht, ein elementares Lichtbündel aus parallelen Strahlen zu erhalten, wobei alle elementaren Lichtbünde] parallel zueinander liegen. Das wahlweise Aufleuchten der Dioden wird durch eine Decodiermatrix 13 gesteuert, die an ihrem Eingang 14 die Signale empfängt weiche 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 durch eine einzige Verbindung angedeutet

Die von den Lichtquellen der Matrix 4 ausgesendeten Lichtbündel werden von einem afokalen optischen Ablenksystem empfangen, das aus Zylinderlinsen 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-optische Ablenksystem 1 ist hier entlang der Brennlinie der Lichtstrahlen so angeordnet, daß alle von der Matrix 4 ausgesendeten Lichtstrahlen durch das Material (im vorliegenden Fall ein Quarzkristall) des Blocks 1 im wesentlichen unter dem Braggschen 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 Synchronisierschaltung 12 angeschlossen ist, welche die Frequenz des 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 Lichtbündel 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 bildseitige Brennpunkt der Linse 7 mit dem gegenstandsseitigen Brennpunkt der Linse 8 zusammenfällt.

Die Ablenkung der Lichtbündel durch das 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.

Diese Anordnung arbeitet in folgender Weise:

Die Orientierung des Ablenksystems 1 wird so eingestellt, daß der Braggsche Einfallswinkel für die Mittelfrequenz des Generators 11 möglichst genau erhalten wird. Bekanntlich ist die Beueune 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 Φ die Breite des Bündels ist (Fig. 1). Wenn mit ΔFdie Bandbreite des angewendeten Frequenzbandes bezeichnet wird, ist unter diesen Bedingungen die maximale Änderung der Ablenkung, die erhalten werden kann:

2A Θ = η — A F

und die Anzahl N der unterscheidbaren Ablenkrichtungen ist gegeben durch:

= /i — Δ

Wenn ein Quarzblock von 2 cm Länge gewählt wird und eine Frequenzänderung um eine Oktave zu beiden Seiten von 600 MHz angewendet wird, erhält man etwa 500 verschiedene Ablenkrichtungen, was selbst in dem ungünstigsten Fall des Druckes von Zeichen mit geringer Breite (z. B. Buchstabe I) ausreicht.

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 11 vorauszusetzen ist.

Die Synchronisierschaltung 12 synchronisiert für das Drucken jeder Zeile die aufeinanderfolgenden Frequenzänderungen des Generators 11 (im vorliegenden Fall 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 12 die Vorschubgeschwindigkeit des Trägers 9 in der Weise, daß der Rücklauf zum Beginn der folgenden Zeile an der 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 Zylir.derlinsen für das afokale System 5,6 besteht darin, daß eine maximale Breite für das durch das Ablenksystem 1 hindurchgehende Lichtbündel aufrechterhalten wird.

Bei einer praktischen Ausführung dieser Anordnung wurde eine Lichtquellenmatrix von 1,8 cm χ 1,8 cm verwendet. 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 mm χ 6 mm Querschnitt bestand. Die mittlere Erregungsfrequenz betrug 600MHz. Schließlich hatte die Linse 7 eine Brennweite von 1 m und die Linse 8 eine Brennweite von 5 cm.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Schnelldrucker für die aufeinanderfolgende Aufzeichnung von Zeichen in parallelen Zeilen auf einem lichtempfindlichen Träger unter Verwendung einer Matrix von Lichtquellen, die gemäß dem zu druckenden Zeichen von einer Steueranordnung erregt werden, mit einem optischen Ablenksystem aus lichtdurchlässigem Material, das von den durch die Lichtquellen erzeugten Lichtbündeln durchlaufen wird und das in Abhängigkeit von einem an das Ablenksystem angelegten Signal derart ablenkt, daß die zu druckenden Zeichen nacheinander auf dem lichtempfindlichen Träger längs Zeilen aneinandergereiht werden, wobei für den lichtempfindlichen Träger eine Vorschubeinrichtung vorgesehen ist, die diesen jeweils für das Ausdrucken einer folgenden Zeüe weiterbewegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquellen (4) eine insgesamt auf den lichtempfindlichen Träger (9) projizierbare Matrix bilden, daß das optische Ablenksystem ein akustooptisches Ablenkelement (1) enthält, das die Ausbreitung von Höchstfrequenz-Ultraschallwellen in dem lichtdurchlässigen Material mit einstellbaren Frequenzen in einer gegebenen Richtung mit parallelen, äquidistanten Wellenfronten gestattet, daß das optische Ablenkelement (1) in dem optischen Ablenksystem an einer solchen Stelle und mit einer solchen Orientierung angeordnet ist, daß alle Lichtstrahlen der von den Lichtquellen erzeugten Lichtbündel im wesentlichen unter dem Braggschen Einfallswinkel auf die Ultraschallwellenebenen treffen, und daß dem optischen Ablenksystem ein die Winkelablenkung verstärkendes optisches Projektionssystem (7,8) nachgeschaltet ist

2. Schnelldrucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Ablenksystem als afokales System mit zwei zylindrischen Sammellinsen (5,6) ausgebildet ist und daß das akusto-optische Ablenkelement (1) entlang der bildseitigen Brennlinie der ersten Zylinderlinse (5) angeordnet ist

3. Schnelldrucker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des akusto-optischen Ablenkelements (1) Quarz ist.

4. Schnelldrucker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erregung der Ultraschallwellen ein piezoelektrischer Wandler (3) und ein mit dem Wandler (3) verbundener Höchstfrequenz-Generator einstellbarer Frequenz vorgesehen sind, wobei die mittlere Erregungsfrequenz 600 MHz beträgt

5. Schnelldrucker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Projektionssystem (7,8) ein afokales System ist.

6. Schnelldrucker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Projektionssystem eine Sammellinse (7) und eine Streulinse (8) enthält.