DE3019869A1

DE3019869A1 - Vorrichtung zum erzeugen eines bildes einer aetz- bzw. druckvorlage fuer eine gedruckte schaltung

Info

Publication number: DE3019869A1
Application number: DE19803019869
Authority: DE
Inventors: Don Barker Neumann; Lili K Norton; Eric Verne Olson
Original assignee: Eocom Corp
Current assignee: Gerber Systems Corp
Priority date: 1979-05-24
Filing date: 1980-05-23
Publication date: 1980-12-04
Also published as: DE3050986C2; AU5851880A; GB8325707D0; JPS55166643A; JPS6323122A; US4419675A; GB2126833B; AU551136B2; GB2126835A; JPH0414326B2; JPS6323462A; JPS6345086B2; JPS6323463A; GB2126833A; FR2457620B1; AU540855B2; GB2050750B; IT1130659B; DE3050984C2; GB2050750A

Description

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Die Erfindung bezieht sich allgemein auf die Herstellung von gedruckten Schaltungen bzw. Leiterplatten, und sie betrifft insbesondere Verfahren und Vorrichtungen zum Herstellen von Ätz- bzw. Druckvorlagen für Leiterplatten.

Bei der Herstellung von Leiterplatten werden gewöhnlich sogenannte Muttermasken zum Erzeugen leitfähiger Leitermuster auf den Platten verwendet. Solche Leitungsmuster können aus einer großen Anzahl relativ schmaler Leiterbahnen bestehen_> die nur durch kleine Abstände getrennt sind. Diese Leiterbahnen müssen scharf abgegrenzt sein, und daher benötigt man Müttermasken von hoher Auslösung und Genauigkeit. Bis jetzt werden solche Muttermasken für Ätzvorlagen auf photographischem Wege hergestellt, denn die bis jetzt be-

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kannten Lasersysteme haben es nicht ermöglicht, den hohen Genauigkeitsgrad zu erreichen, der bei der Herstellung solcher Ätzvorlcigan erforderlich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, neuartige und verbesserte Verfahren und Vorrichtungen zu schaffen, bei denen ein Laserstrahl zum Herstellen von Ätzvorlagen für Leiterplatten verwendet wird. Ferner sollen Verfahren und Vorrichtungen geschaffen werden, die es im Vergleich zu den bis jetzt bekannten Laserverfahren ermöglichen, bei der Herstellung von Ätzvorlagen eine höhere Genauigkeit zu erreichen. Schließlich sollen Verfahren und Vorrichtungen der genannten Art geschaffen werden, bei denen es möglich ist, eine genaue Beziehung zwischen den einzugebenden Daten und dem auszugebenden Bild aufrechtzuerhalten, obwohl eine chromatische Aberration und andere Bildverzerrungen bei bestimmten Elementen der Vorrichtung auftreten*

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch die Schaffung von Verfahren und Vorrichtungen gelöst, bei denen ein Laserstrahl

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entsprechend den Daten moduliert wird, durch welche die Gestalt der Ätz- bzw. Druckvorlage bestimmt wird. Der modulierte Strahl wird auf ein Ausgabemedium gerichtet und so abgelenkt, daß er das Ausgabemedium überstreicht, um auf ihm ein Bild der Ätzvorlage zu erzeugen. Ein Bezugsstrahl wird zusammen mit dem Laserstrahl abgelenkt und auf eine Bezugsmaske gerichtet, um ein Bezugssignal zu erzeugen, durch das die jeweilige Lage des Laserstrahls bestimmt wird und das dazu dient, eine Synchronisation der Modulation des Laserstrahls und der Lage des Laserstrahls gegenüber dem Ausgabemedium herbeizuführen. Hierbei wird eine Kompensation herbeigeführt, um eine genaue Beziehung-zwischen den Eingabedaten und dem auszugebenden Bild aufrechtzuerhalten, obwohl bestimmte Elemente der Vorrichtung Linearitätsfehler, eine chromatische Aberration und andere Bildverzerrungen hervorrufen. .

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine teilweise weggebrochen gezeichnete Schrägansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Herstellen von Ätz- bzw. Druckvorlagen für Leiterplatten;

Fig. 2 den Schnitt 2-2 in Fig. 1;

Fig. 3 den waagerechten Schnitt 3-3 in Fig. 2;

Fig. 4 eine Ansicht der Anordnung nach Fig. 2 bei Betrachtung derselben von der Linie 4-4 in Fig. 2 aus;

Fig. 5 den Teilschnitt 5-5 in Fig. 3; Fig. 6 den Teilschnitt 6-6 in Fig. 3; Fig. 7 ein Blockschaltbild der Vorrichtung nach Fig» I;

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Fig. 8 eine vereinfachte, verkürzte Draufsicht des Fadennetzes der Vorrichtung nach Fig. 1;

Fig. 9 ein Blockschaltbild des Bezugstaktsignalgenerators und der Bildkorrekturschaltung der Vorrichtung nach Fig. 7;

Fig. 10 das Blockschaltbild einer Wagen- bzw. Schlitten- und Abtaster-Synchrqnisationsschaltung für die Vorrichtung nach Fig. 1;

Fig. 11 und 12 jeweils eine bestimmte Bildverzerrung, die durch die Vorrichtung nach Fig. 1 korrigiert wird;

Fig. 13 ein Blockschaltbild einer Anordnung zum Kompensieren von Linearitätsfehlern der in Fig. 11 und 12 dargestellten Art; und

Fig. 14 ein Ablaufdiagramm, das für die Anordnung nach Fig. gilt. .

Gemäß der Erfindung werden die die Ätz- bzw. Druckvorlage bestimmenden Daten auf Magnetband gespeichert und dem Speicher eines Rechners eingegeben. Ein Bild der Ätzvorlage wird auf einem Ausgabemedium erzeugt, das rastermäßig durch einen Laserstrahl abgetastet wird, welcher entsprechend den dem Rechner entnommenen Daten moduliert wird. Bei der bevorzugten Ausführungsform hat das ausgegebene Bild eine Größe von 452 χ 615 mm, die Anzahl der Abtastzeilen beträgt 394/cm, und jede Abtastzeile enthält je Zentimeter 394 Bildelemente (pixels). Somit sind in beiden Abtastrichtungen innerhalb der gesamten Bildfläche alle Punkte adressierbar, die durch Abstände von 0,0254 mm getrennt sind. Zu den verwendbaren Ausgabemedien gehören Diazofilm, Silberhalogenidfilm und Glasplatten. Beim Gebrauch eines geeigneten Lasers kann es ferner möglich sein, das Bild unmittelbar auf den Leiterplatten zu erzeugen.

Die gesamte Vorrichtung ist in ein Gehäuse 21 eingeschlossen, zu dem ein erster Teil 22 gehört, in dem der Rechner, das Magnetbandgerät, der Netzteil und die übrigen elektronischen Teile untergebracht sind, welche mit Hilfe von Türen 23 zugänglich gemacht werden können. Ferner gehört zu dem Gehäuse ein zweiter Teil 24, der den Laser, die optischen Elemente, die Abtasteinrichtung und die Schlittenbaugruppen der Vorrichtung umschließt, wobei diese Teile hinter nicht dargestellten Türen zugänglich sind. Eine Tastatur 26, die eine Verbindung zu dem Rechner herstellt, ist auf einer Konsole 27 angeordnet, die gegenüber dem Gehäuseteil 22 vorspringt, so daß die Tastatur außerhalb des Gehäuses zugänglich ist. .

Der Laser, die optische Einrichtung, die Abtasteinrichtung und die Schlittenbaugruppen werden durch einen massiven Txsch 29 unterstützt, der dazu dient, Schwingungen und auf Temperaturänderungen zurückzuführende Veränderungen möglichst auszuschalten, und der es ermöglicht, die bei der Herstellung von Atzvorlagen für Leiterplatten erforderliche Genauigkeit zu erreichen. Bei der bevorzugten Ausführungsform besteht der Tisch aus Granit und weist eine waagerecht angeordnete Platte 31 mit einer Dicke von etwa 200 bis 250 mm auf, die von Quergliedern 32 und Horizontierklötzen 33 getragen wird. Die Oberseite 34 der Platte 31 ist sorgfältig poliert und hat über ihre gesarate Fläche eine Ebenheit von etwa 0,025 mm oder darunter.

Auf dem Haupttisch 29 sind zwei kleinere Tische 36 und 37 als Unterstützungen für die optische Einrichtung bzw. die Abtasteinrichtung der Vorrichtung angeordnet. Der Tisch 36 wird gelegentlich als der optische Tisch bezeichnet; zu ihm gehört eine waagerecht angeordnete Platte aus Granit, die von Rahmenteilen 38 aus Stahl in Gestalt von Doppel-T-Profilen getragen wird. Zu dem gelegentlich als Abtasttisch be-

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zeichneten Tisch 37 gehört ebenfalls eine waagerecht angeordnete Platte aus Granit, die von seitlichen Rahmen 39 aus Stahl getragen wird. Somit werden die Tische 36 und 37 oberhalb des Haupttisches 29 starr und ortsfest unterstützt.

Auf dem Haupttisch 29 ist eine Schlittenbaugruppe 41 als Unterstützung für das Ausgabemedium, auf dem das Bild der Ätzvorlage erzeugt werden soll, angeordnet. Zu dieser Baugruppe gehört eine Führungsschiene 42, die an der Oberseite 34 des Haupttisches 29 befestigt ist und sich unterhalb des Abtasttisches 37 parallel zur Längsachse des Haupttisches erstreckt. Bei der bevorzugten Ausführungsform besteht die Führungsschiene 42 ebenfalls aus Granit, und auf ihr ist ein Schlitten 43 in der Längsrichtung bewegbar geführt. Der Schlitten 43 wird durch einen Motor 44 über eine Gewindespindel 46 angetrieben. Auf dem Schlitten ist eine Platte mit einer ebenen Fläche 48 von hoher Genauigkeit angeordnet, um das Ausgabemedium zu unterstützen.

Auf der Tischplatte 31 ist gemäß Fig. 1 hinter dem Abtasttisch 37 ein Laser 51 zum Erzeugen eines Schreibstrahls aus kohärenter Strahlung angeordnet. Bei einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform zum Belichten von Diazo- und Silberhalogenidfilm wird als Laser 51 ein Argonlaser vom Typ CR-15 der Coherent, Inc. verwendet, der ohne Rücksicht auf Schwankungen der zugeführten Energiemenge eine relativ konstante Ausgangsleistung aufrechterhält.

Das Ausgangssignal des Lasers 51 wird einem akustisch-optischen Modulator 52 bekannter zugeführt, um die Intensität des Schreibstrahls entsprechend den zugeführten Eingangssignalen zu variieren. Von dem Modulator aus gelangt der Schreibstrahl zu einem nicht dargestellten, auf dem Haupttisch 29 angeordneten Umlenkspiegel, um dann nach oben durch eine Öffnung 53 des optischen Tisches 36 zu einem auf diesem ange-

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ordneten zweiten Umlenkspiegel 54 geleitet zu werden. Von dem Spiegel 54 aus pflanzt sich der Schreibstrahl in waagerechter Richtung fort, um ein Ultraviolett- und Dämpfungsfilter 56 zu durchlaufen.· Von dort aus gelangt der Schreibstrahl zu einem Kugelspiegel 57 und weiter zu einem Parabolspiegel 58, wo er auf die endgültige Bildpunktgröße fokussiert wird, die das Maß von 0,0254 mm nicht überschreitet. Jenseits des Spiegels 58 wird der Schreibstrahl zu einer dichroitischen Strahlenvereinigungseinrichtung 59 geleitet, wo er mit einem Bezugsstrahl vereinigt wird, um sich dann zusammen mit letzterem längs eines gemeinsamen Weges 61 in Richtung auf die Abtasteinrichtung fortzupflanzen.

X.

Auf dem Tisch 36 ist ein Helium-Neon-Laser 62 zum Erzeugen des Bezugsstrahls· angeordnet. Dieser Bezugsstrahl wird in waagerechter Richtung durch ein Objektiv 63 und eine Strahlenspreizeinrichtung 64 zu einem Umlenkspiegel 66 geleitet, der den Strahl auf den dichroitischen Spiegel 59 leitet, damit er mit dem Schreibstrahl vereinigt wird.

Von dem dichroitischen Spiegel 59 aus treffen der Schreibstrahl und der damit vereinigte Bezugsstrahl auf einen piezoelektrischen Spiegel 69, der an der Unterseite des Abtasttisches 37 angebracht ist. Bei diesem Spiegel kann es sich z.B. um die Spiegelbaugruppe PZ-90 der Burleigh Inc. handeln. Zu dieser Baugruppe gehört ein Spiegel, der auf drei piezoelektrischen Stapeln oder Rohren .angeordnet ist, zwischen denen Winkelabstände von 120° vorhanden sind. Durch Anlegen geeigneter Steuerspannungen an die piezoelektrischen Stapel ist es möglich, den Spiegel innerhalb eines bestimmten Bereichs in jede gewünschte Winkellage zu bringen. Gemäß der Erfindung ist der piezoelektrische Spiegel so orientiert, daß zwei der Stapel auf eine waagerechte Achse 71 ausgerichtet sind, welche im rechten Winkel zu dem Strahlenweg 61 und zur Bewegungsrichtung des Schlittens 43 verläuft. Diese beiden Stapel werden auf einer Bezugsspannung gehalten, und dem

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dritten Stapel wird ein Steuersignal zugeführt, um den Neigungswinkel um. die Achse 71 zu regeln.

Von dem piezoelektrischen Spiegel 69 aus gelangen die beiden vereinigten Strahlen zu einem Abtaster 72, dessen Konstruktion in der US-Patentanmeldung 941 763 vom 13. September 1978 der Anmelderin beschrieben ist. Zu diesem Abtaster gehören ein pyramidenförmiger Spiegel 73 und eine dachförmige Spiegeldublette mit zwei ebenen Spiegeln 74 und 76. Der pyramidenförmige Spiegel hat drei ebene, in Richtung seiner Achse geneigte reflektierende Facetten und wird durch einen Antriebsmotor 77 mit einer relativ hohen Drehzahl um seine Achse gedreht. Der Abtaster 72 ist auf dem Tisch 37 ortsfest angeordnet. Von dem Spiegel 69 aus fällt der Strahl auf die umlaufenden Facetten, so daß er in Richtung auf den Spiegel reflektiert wird. Dieser Spiegel wirft den Strahl zu dem Spiegel* 76 zurück, der ihn so reflektiert, daß er \vrieder zu der gleichen umlaufenden Facette gelangt, an der er ursprünglich reflektiert wurde. Hierauf wird der Strahl aus dem Abtaster heraus zu einer Flachfeldlinse 79 reflektiert, die auf der Oberseite des Abtasttisches 37 ortsfest angeordnet ist. Der aus dem Äbtaster und der Linse 79 austretende Strahl führt waagerechte Abtastbewegungen von einer Seite zur anderen aus, wobei im wesentlichen keine.Winkelablenkung in senkrechter Richtung stattfindet.

Jenseits der Linse 79 fällt der Strahl auf einen dichroitischen Strahlenteiler 81, durch den der Schreibstrahl nach unten in Richtung auf die Schlittenbaugruppe 41 reflektiert wird, während der Bezugsstrahl zu einem Spiegel 82 gelangt. Der Strahlenteiler 81 und der Spiegel 82 sind ortsfest auf einem an dem Tisch 37 befestigten Rahmen 83 angeordnet. Die relative Lage der Flachfeldlinse, des Strahlenteilers und der Schlittenbaugruppe ist so gewählt, daß die Oberseite eines auf dem Sehlitten angeordneten Ausgabemediums in der Brenn-

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ebene der Flachfeldlinse liegt.

Jenseits des Spiegels 82 wird der Bezugsstrahl auf eine Bezugsmaske 86 geleitet. Wie im folgenden näher erläutert, wird das durch die Bezugsmaske fallende Licht durch ein faseroptisches Bündel gesammelt und durch einen Photodetektor oder eine Photovervielfacherröhre 88 abgefühlt, so daß man ein Bezugssignal erhält, das der Lage des Schreibstrahls auf dem Ausgabemedium entspricht. Die Bezugsmaske 86 wird auf der Unterseite des Abtasttisches 37 in der Brennebene der Linse 79 ortsfest unterstützt.

Die Schlittenbaugruppe 41 ist in Fig. 2 bis 6 mit weiteren Einzelheiten dargestellt. Der Antriebsmotor 44 ist in einem allgemein rechteckigen Längsschlitz 91 der Führungsschiene 42 angeordnet. Die Gewindespindel 46 arbeitet mit einer an dem Schlitten befestigten Mutter 92 zusammen. Der Schlitten wird in senkrechter Richtung durch Luftlager 93 unterstützt, die auf der hochgradig polierten Oberseite des Tisches 31 ruhen, so daß sich der■Schlitten im wesentlichen reibungsfrei bewegen läßt. Gemäß der Zeichnung gehören zu diesen Lagern kreisrunde Platten 94, die durch Säulenteile 96 mit der Unterseite des Schlittens verbunden sind. An jeder Ecke des Schlittens ist ein solches Lager angeordnet. Weitere Luftlager 97 sind zwischen dem Schlitten und der Führungsschiene

42 vorhanden. Zu diesen Lagern gehören allgemein rechteckige Platten 98, die den in der Längsrichtung verlaufenden senkrechten Seitenflächen 99 der Führungsschiene zugewandt sind. Die Platten 98 sind an der Unterseite des Schlittens mit Hilfe von Haltestücken 101 befestigt, und bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind Lager 97 an beiden Enden des Schlittens angeordnet. Die Platte 97 wird auf dem Schlitten

43 in der Längsrichtung durch einen verstellbaren Anschlag 103 und einen Hydraulikzylinder 104 positioniert. Zur seitlichen Positionierung der Platte 47 dienen verstellbare Anschläge 106 und Hydraulikzylinder 107. Die Anschläge sind

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auf dem Schlitten so angeordnet, daß sie mit den Stirn- und Seitenwänden der Platte47 zusammenarbeiten, wenn sich die Platte in der gewünschten Lage auf dem Schlitten befindet. Die Hydraulikzylinder sind auf dem Schlitten gegenüber den Anschlägen angeordnet und dienen dazu, die Platte 47 an die Anschläge anzupressen*

Fernerist eine Einrichtung zum Positionieren der Platte 47 gegenüber dem Schlitten in senkrechter Richtung vorhanden. .Zu dieser Einrichtung gehören hydraulische Betätigungszylinder 109, die auf dem Schlitten nahe den Ecken der Platte 47 angeordnet sind. Zu jedem dieser Zylinder gehört eine Kolbenstange 111, die gemäß Fig. 4 in den unteren Teil der Platte 47- eingeschraubt ist. Die Gehäuse der Zylinder sind an mit dem Schlitten verbundenen Halteteilen 112 und 113 befestigt, die durch Öffnungen 114 und 116 des Schlittens ragen; zu den Halteteilen 114 gehören waagerechte Ansätze 117, die an einem Ende über der Platte 47 angeordnet sind. Diese Ansätze tragen verstellbare Ansehläge 118 und 119, die mit der Oberseite der Platte zusammenarbeiten, um die Platte in senkrechter Richtung zu positionieren. Am anderen Ende der Platte sind ähnliche einstellbare Anschläge 121 und 122 an einem Halteteil 123 befestigt, das mit dem Schlitten verbunden ist. Die Anschläge sind paarweise angeordnet, wobei die Anschläge 119 und 122 gegenüber den Anschlägen 118 und 121 nach innen versetzt sind. Die inneren Anschläge werden durch abnehmbare Stangen 124 und 126 unterstützt, die mit den inneren Rändern der Ansätze 117 und des Halteteils 123 z.B. durch Schrauben und nicht dargestellte Positionierungsdübel verbunden sind. Bei der bevorzugten Ausführungsform sind die Anschläge 118, 119 und 121, 122 als Mikrometerschrauben ausgebildet, die es ermöglichen, die Platte 47 genau auszurichten, um die Oberseite des Ausgabemediums in der Brennebene der Flachfeldlinse anzuordnen. Die Paare von Anschlägen ermöglichen ein Einstellen der Vorrichtung bei Ausgabemedien von unterschiedlicher Dicke, z.B. bei einem Film mit einer Stärke von etwa 0,18 mm

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bzw. bei einer Glasplatte, deren Dicke etwa 6,35 nun beträgt.

Die Platte 47 ist allgemein als hohle Konstruktion mit einer oberen Wand 131, einem Boden 132, Stirnwänden 133 und Seitenwänden 13.4 ausgebildet. Fig. 3 zeigt in einem vergrößerten Ausschnitt, daß feine Löcher 136 durch die obere Wand 131 ragen; das Ausgabemedium wird dadurch in flacher Anlage an der Oberseite der Platte gehalten, daß die Löcher 136 mit Unterdruck beaufschlagt werden.

Zu den Einrichtungen, die dazu dienen, das Ausgabemedium auf der Platte 47 genau zu positionieren und die jeweilige Position ohne Rücksicht auf Temperaturänderungen aufrechtzuerhalten, gehören gemäß Fig. 2 Positionierstifte 137, die gemäß Fig. 6 in Schienen 138 aus Invar eingebaut sind, welche an der Oberseite der Platte mit Hilfe von Stiften 13.9 befestigt und auf der Mittellinie des Abtastsystems angeordnet sind. Die Invar-Schienen sind unter der Platte angeordnet, und die Positionierstifte ragen durch Öffnungen 141, deren Durchmesser etwas größer ist als derjenige der Positionierstifte. Die Invär-Schienen haben einen Wärmeausdehnungskoeffizienten, der bei den normalen Betriebstemperaturen des Systems im wesentlichen den Wert 0 hat. Daher behalten die Positionierstifte ihre Lage gegenüber der senkrechten Mittellinie des Abtastsystems auch dann bei, wenn die Platte thermische Ausdehnungs- oder Zusammenziehungsbewegungen ausführt. Somit wird auch ein Ausgabemedium mit Öffnungen, in welche die Positionierstifte eingreifen, in einer relativ unveränderlichen Lage gehalten. ·. _: . " .

Gemäß Fig. 7 werden die Daten, durch welche die Ä'tz- oder Druckvorlagen festgelegt werden, auf einem Magnetband gespeichert. Bei der bevorzugten Ausführungsform werden die Daten durch Abtasten von Eingabekopien gewonnen, doch kann man sie gegebenenfalls auch auf elektronischem Wege erzeugen. In jedem

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Fall sind die Daten räumlich so codiert, daß sie Elemente repräsentieren, die innerhalb des Bildes jeweils eine vorbestimmte räumliche Lage einnehmen. Statt für jedes Element des Bildes ein gesondertes Bit zu speichern, werden die Daten verdichtet und in einem verdichteten Format gespeichert. Von dem Magnetband 151 aus werden die Daten dem Speicher eines Rechners 152 eingegeben, bei dem es sich z.B. um das Modell PDP-11 handelt. An den Rechner 152 ist die Tastatur 26 nach Fig. 1 angeschlossen, und durch den Rechner werden die Daten einem Entkomprimierer 153 zugeführt, die die verdichteten Daten in ein serielles Format umwandelt, das für jedes Bildelement ein Bit enthält.

Zusätzlich zu den Bilddaten enthalten die entkomprimierten Daten eine 16-Bit-Präambel, die Zustandsregelungs- und Synchronisatiönsinformationen am Beginn jeder Abtastzeile enthält. Zu dem System gehört ein Präambelkomparator 154, dem die Daten aus dem Entkomprimierer 153 zugeführt werden, der die Präambel prüft und der die Bilddaten an zwei Pufferspeicher 156 und 157 weitergibt. Außerdem führt der Präambelkomparator ein Synchronisationssignal SYNC einem Einzelbild-Bezugssignalgenerator 158 zu, der an die Pufferspeicher 156 und 157 Signale SEL BUF und SEL BUF abgibt, um die Pufferspeicher so zu steuern, daß es möglich ist, dem einen Speicher Daten einzugeben, während dem anderen Speicher Daten entnommen werden. Die Ausgänge der Datenpufferspeicher sind an die Eingänge eines Multiplexers 159 angeschlossen, und das Signal SEL BUF wird dem Wähleingang des Multiplexers zugeführt, um zu bestimmen, welchem Pufferspeicher die Daten entnommen werden sollen. Das Ausgangssignal des Multiplexers 159 wird dem Eingang eines Modulators 52 zugeführt, mittels dessen der Sehreibstrahl entsprechend den Bilddaten moduliert wird.

Die Abgabe der Daten aus dem Entkomprimierer 153 an den Präambelkomparator 154 sowie an die Pufferspeicher 156 und 157

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wird durch einen frei laufenden Haupttaktgenerator 161 gesteuert, der z.B. mit einer Frequenz von 4,5 MHz arbeitet. Die Daten werden den Pufferspeichern taktmäßig entnommen und dem Modulator 52 unter dem steuernden Einfluß eines Bezugstaktsignals zugeführt, das der jeweiligen Lage des Schreibstrahls gegenüber dem Ausgabemedium entspricht. Dieses Bezugstaktsignal wird durck einen zugehörigen Generator 162 erzeugt, dem das Bezugssignal von einer Photovervielfacherröhre 88 aus zugeführt wird. Das Bezugssignal wird durch Licht des Bezugsstrahls erzeugt, das die Bezugsmaske durchdringt und durch die Photovervielfacherröhre 88 erfaßt wird. Da sich der Bezugsstrahl und der Schreibstrahl längs eines gemeinsamen Weges fortpflanzen und da diese Strahlen durch den Abtaster gemeinsam abgelenkt werden, ist das Bezugssignal bezüglich seiner Lage mit dem Schreibstrahl eng synchronisiert. Jeder Impuls des Bezugssignals entspricht einer vorbestimmten Strekke-auf dem Ausgabemedium, die z.B. etwa 0,075 mm beträgt. Der Bezugstaktgenerator 162 erhöht die Frequenz des Bezugssignals, so daß man einen Bezugstaktimpuls für jede Bewegung des Schreibstrahls um etwa 0,025 mm erhält.

Gemäß Fig. 8 gehört zu der Bezugsmaske 86 ein Fadennetz 164 mit undurchsichtigen Flächen 166 und lichtdurchlässigen Flächen 167, die miteinander abwechselnd über die Länge der Maske verteilt sind. Bei den undurchsichtigen Flächen handelt es sich um lichtundurchlässige Streifen, die in Abständen auf einem transparenten Medium verteilt sind, um die lichtdurchlässigen Flächen abzugrenzen. Es hat sich gezeigt, daß die Linse 79 und der dichroitische Strahlenteiler 81 chromatische Aberrationen hervorrufen, die bewirken, daß der Bezugsstrahl nahe den Enden jeder Abtastzeile etwas weiter umgelenkt wird als der Schreibstrahl. Dieser Fehler liegt in der Größenordnung von etwa 0,025 mm an den Enden der Abtastzeilen. Um diesen Fehler auszugleichen, sind die lichtdurchlässigen Flächen 167 innerhalb des Fadennetzes auf nicht-

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lineare Weise verteilt. Zwar haben diese Flächen innerhalb der gesamten Anordnung eine gleichmäßige Breite, doch nehmen ihre Abstände, in Richtung auf die Enden der Anordnung zu. Mit anderen Worten, die undurchsichtigen Streifen sind nahe den Seiten des Fadennetzes breiter als in der Mitte, wie es in Fig. 8 etwas übertrieben dargestellt ist. Diese Korrektur gewährleistet eine genaue Beziehung zwischen dem Bezugstaktsignal und der jeweiligen Lage des Schreibstrahls ohne Rücksicht auf die durch die Linse und den Strahlenteiler hervorgerufenen chromatischen Aberrationen.

Ferner hat es sich gezeigt, daß Übertragungsverzögerungen sowohl bei der elektrischen Schaltung als auch bei den optischen Elementen zu Lagefehlern bei der Erzeugung des Bildes auf dem Ausgabemedium führen können. Dieser Fehler entsteht deshalb, weil das Bezugstaktsignal erzeugt wird, wenn der Schreibstrahl die Lage einnimmt, bei welcher ein bestimmtes Datenbit abgebildet werden soll. Bis das Bezugstaktsignal die Datenpufferspeicher und den Multiplexer erreicht, bis die Daten zu dem Modulator gelangen und bis der modulierte Strahl auf dem Ausgabemedium eintrifft, wird sich der Strahl gegenüber der Lage bewegt haben, die er einnahm, als der Taktimpuls erzeugt wurde. Die Wirkung dieses Fehlers wird noch durch Linearitätsfehier bezüglich der Geschwindigkeit vergrößert, mit der die Strahlen längs der Abtastzeile bewegt werden. Wie nachstehend näher erläutert, nimmt die Geschwindigkeit des Strahls in Richtung auf den Mittelpunkt jeder Abtastzeile zu, und sie verringert sich in Richtung auf ihre Enden. Somit verursacht die relativ konstante Übertragungen verzögerung bei dem Bild nahe der Mitte jeder Abtastzeile einen größeren Lagefehler als nahe den Enden der Zeile. Dieser Fehler wird dadurch vermieden, daß der Bezugstaktimpuls auf solche Weise erzeugt wird, daß er scheinbar vor dem Zeitpunkt auftritt, in welchem der Strahl den Punkt erreicht, an dem das Datehbit abgebildet werden soll. Das Ausgabemedium

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wird verschoben, um den Fehler bei der niedrigsten Strahlgeschwindigkeit auszugleichen, μηα ein vorher erzeugter Taktimpuls wird phasenmäßig nach vorn verschoben, um die Geschwindigkeitsunterschiede auszugleichen. Zu dem Bezugstaktgenerator gehört eine Einrichtung zum Herbeiführen dieser Phasenverschiebung.

Gemäß Fig. 9 gehört zu dem Bezugstaktgenerator eine phasenstarre Schleife mit einem Phasendetektor 171, einem spannungsgeregelten Oszillator 172, einem durch N teilenden Zähler 173 und einem Verzögerungsnetzwerk 174. Das Bezugssignal der Photövervielfächerröhre 88 wird einem Eingang des Phasenkomparator 171 zugeführt, und das Ausgangssignal des Phasenkomparator gelangt zum Eingang des spannungsgeregelten Oszillators 172. Der Ausgang des Oszillators ist an den Eingang des Zählers 173 angeschlossen, dessen Ausgang mit dem Eingang der Verzögerungsschaltung 174 verbunden ist. Der Ausgang der Verzögerungsschaltung ist an den zweiten Eingang des Phasenkomparator 171 angeschlossen. Das Bezügstaktsignal erscheint am Ausgang des spannungsgeregelten Oszillators 172. Das Fassungsvermögen des Zählers 173 ist entsprechend der durch die Schaltung durchzuführenden Multiplikation gewählt, und die Frequenz des Bezugstaktsignals entspricht dem N-fachen der Frequenz des der Photovervielfacherröhre 88 entnommenen Eingangssignals. Das Ausmaß der phasenmäßigen Vorwärtsverschiebung richtet sich nach der durch die Schleife herbeigeführten Verzögerung; bei einer bevorzugten Ausführungsform liefert eine Verzögerung in der Größenordnung von 0,5 bis 0,7 Mikrosekunden eine Phasenverschiebung in der Größenordnung von 14 Radian bei einer Frequenz von 4,5 MHz. Bei dieser Phasenverschiebung scheint das Bezugstaktsignal früher aufzutreten, als es tatsächlich der Fall ist, und trotz der in dem System auftretenden elektrischen und optischen Verzögerungen wird daher jedes Datenbit in der richtigen Lage abgebildet.

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Ferner ist eine Einrichtung vorhanden, die dazu dient, die Intensität des Schreibstrahls so zu regeln, daß eine gleichmäßige Belichtung des Ausgabemediums längs jeder Abtastzeile ohne Rücksicht auf Schwankungen bezüglich der Waagerechtgeschwindigkeit des Strahls aufrechterhalten wird. Wenn sich der Abtastspiegel 73 mit einer relativ konstanten Winkelgeschwindigkeit dreht, besteht die Tendenz, daß die Waagerechtgeschwindigkeit des Schreibstrahls in Richtung auf die Enden jeder Abtastzeile abnimmt. TJm die stärkere Belichtung auszugleichen, die anderenfalls stattfinden würde, ist eine Einrichtung zum Verringern der Intensität des Strahls in Richtung auf die Enden der Abtastzeile vorhanden. Zu dieser Einrichtung gehört eine Intensitätskorrekturschaltung 176, die mit der phasenstarren Schleife 169 des Bezugstaktgenerators an einem Punkt verbunden ist, an dem ein zur Waagerechtgeschwindigkeit des Strahls proportionales Signal erscheint. Ein solches Signal steht am Ausgang des Phasenkomparator 171 zur Verfügung; dieses Signal ist in Fig. 9 als Wellenform 177 dargestellt. Zu der Intensitätskorrekturschaltung 176 gehören ein Eingangskondensator 178 und ein Verstärker 179. Das Ausgangssignal dieses Verstärkers ist eine Spannung, die in Richtung auf die Enden der Abtastzeile abnimmt; diese Spannung wird dem Modulator 52 zugeführt, uni die Intensität des Schreibstrahls zu variieren und eine gleichmäßige Belichtung über die ganze Länge der Abtastzeile aufrechtzuerhalten.

Gemäß Fig. 7 erzeugt der Einzelbild-Bezugsgenerator 158 ein Abtaster-Synchronisationssignal, mittels dessen der Abtastermotor 77 synchronisiert wird, der zusammen mit einem Phasenkomparator 183, einem spannungsgeregelten Oszillator 184, einem Verstärker 185 und einem Codierer 186 in einer phasenstarren Schleife 182 liegt. Das Abtaster-Synchronisationssignal wird einem Eingang des Phasenkomparator zugeführt, und der Ausgang des Phasenkomparator ist an den Eingang des

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spannungsgeregelten Oszillators 184 angeschlossen. Das Aus gangs signal des Oszillators \<fird dem Eingang des Verstärkers 185 zugeführt, der das Treibersignal für den Motor des Abtasters liefert. Bei dem Codierer 186 handelt es sich um einen Wellenstellungscodierer, der ein Schaltsignal liefert, wenn sich der Spiegel 73 in der Stellung befindet, bei der mit einer neuen Abtastung begonnen wird. Das Schaltsignal wird einem zweiten Eingang des Phasenkomparator 183 zugeführt.

Ferner wird das Abtaster-Synchronisationssignals dem Eingang einer phasenstarren Schleife 187 zugeführt, die ein Signal liefert, das einem geeigneten Vielfachen, z.B. dem 10-fachen der Frequenz des Abtaster-Synchronisationssignals entspricht; der Ausgang dieser Schaltung ist an den Takteingang eines voreinstellbaren Zählers 188 angeschlossen, der als Ausgangss'ignal ein Schlitten-Taktsignal liefert, welches synchron mit dem Abtaster-Synchronisationssignal auftritt und dazu dient, die Bewegung des Schlittens zu regeln, wobei die Schlittengeschwindigkeit proportional zur Frequenz des Schlittentaktsignals ist.

Wie erwähnt, kann man b6i der Vorrichtung verschiedene Arten von Ausgabemedien verwenden, bei denen es jedoch erforderlich ist, mit unterschiedlichen Belichtungszeiten zu arbeiten, um ein bestimmtes Bild zu erzeugen. Beispielsweise benötigt man bei einem Silberhalogenidfilm nur 2 min für ein Bild, während ein Diazofilm für das gleiche Bild einen Zeitaufwand von 80 min bedingt. Um den gewünschten Belichtungsbereich verfügbar zu machen, läßt sich die Geschwindigkeit des Schlittens variieren, und die Abtastzeilen werden mehrmals überstrichen. Die Schlittengeschwindigkeit wird durch ein Langsamkeitssignal geregelt, das den Voreinstelleingängen des Zählers 188 zugeführt wird. Dieses Signal bewirkt, daß das Schlittentaktsignal entsprechend einem Langsamkeitsfaktor N

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verringert wird und daß jeder Abtastvorgang N-mal wiederholt wird. Bei einem Langsamkeitsfaktor von 1 bewegt sich der Schlitten somit mit seiner maximalen Geschwindigkeit, und jede Zeile wird nur einmal überstrichen. Bei dem Langsamkeitsfaktor 10-.wird die Schlittengeschwindigkeit auf ein Zehntel der Höchstgeschwindigkeit verringert, und jede Zeile wird unter Verwendung der gleichen Daten 10-mal überstrichen.

Der Schlittenmotor 44 wird synchron mit dem Schlittentaktsignal durch eine Schleife mit einem Aufwärts/Abwärts-Zähler 189, einem Digitäl/Analog-Umsetzer 190, einem Verstärker 191 und einem Codierer 192 angetrieben. Das Schlittentaktsignal wird dem Aufwärtszahleingang des Zählers 189. zugeführt, dessen Ausgang mit dem Eingang des Digital/Analog-Umsetzers 190 verbunden ist, dessen analoges Ausgangssignal zur Erzeugung des Antriebssignals für den Schlittenmotor verstärkt wird. Zu dem Codierer 192 gehört ein Fadennetz mit einer linearen Skala zum Erzeugen eines der jeweiligen Stellung des Schlittens entsprechenden Signals, das dem Abwärts-Zähleingang des Zählers 189 zugeführt wird.

Gemäß Fig. 10 ist ferner eine Einrichtung zum Synchroni-' sieren der Abgabe der Daten mit den Stellungen des Schlittens und des Abtasters am Beginn der Erzeugung eines Bildes vorhanden. Das Signal des Schlittenstellungscodierers 192 wird dem Eingang eines voreinstellbaren Zählers 193 zugeführt, und ein Zählerstand, der der Stellung entspricht, bei der mit der Erzeugung des Bildes begonnen werden soll, wird den Voreinstelleingängen dieses Zählers mit Hilfe von Rändelradsehaltern 194 eingegeben. Der Ausgang des Zählers 193 ist an den Eingang eines Kippgliedes 195 angeschlossen, dessen Ausgang mit einem Eingang eines zweiten Kippgliedes 196 verbunden ist. Das von dem Abtasterstellungscodierer 186 abgegebene Schaltsignal wird einem zweiten Eingang des Kippgliedes 196 zugeführt. Während des Betriebs zählt der Zähler 193 die von

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dem Schlittenstellungscodierer abgegebenen Impulse, bis der Schlitten die durch die Schalter 194 bestimmte Stellung erreicht. Beim Erreichen dieses Zählerstandes werden die Kippglieder 195 und 196 gesetzt, und das nächste Schaltsignal des Abtasterstellungscodierers 186, das dem Kippglied 196 zugeführt wird, bewirkt, daß dem Rechner 152 ein Freigabesignal GO zugeführt wird, um die Abgabe von Daten einzuleiten. .

Die Vorrichtung ermöglicht es ferner, verschiedene weitere Verzerrungen auszugleichen, die zu einer Verschlechterung der Qualität des Ausgangsbildes führen könnten. Hierzu gehören das Entstehen einer Neigung der Abtastzeilen infolge der kontinuierlichen Bewegung des Schlittens, die Entstehung eines unscharfen Bildes beim wiederholten Überstreichen der Abtastzeilen auf einem sich bewegenden Medium, eine ungenaue senkrechte Positionierung der Abtastzeilen als Folge einer unregelmäßigen Schlittenbewegung sowie eine geringfügige Krümmung der Abtastzeilen, die durch den Abtaster 72 hervorgerufen wird.

Fig. 11 veranschaulicht die Neigung der Abtastzeilen, die sich ergibt, wenn der Schlitten während des Abtastvorgangs kontinuierlich angetrieben wird. Ss sei angenommen, daß der Schlitten in Richtung des Pfeils 197 nach oben bewegt wird und daß sich die Abtastbewegung gemäß Fig. 11 von links nach rechts abspielt. Würde sich der Schlitten in Ruhe befinden, würden sich die Abtastzeilen geradlinig und im rechten Winkel zur Bewegungsrichtung des Schlittens über das Ausgabemedium hinweg erstrecken, wie es durch die gestrichelten Linien angedeutet ist. Wenn sich jedoch der Schlitten während des Abtastvorgangs bewegt, erhalten die Abtastzeilen eine Neigung, Wie es durch die Vollinien 199 angedeutet ist. Das Ausmaß dieser Neigung ist eine Funktion der relativen Geschwindigkeiten des Schlittens und des Abtasters, und bei einem Zeilenabstand von etwa 0,025 mm liegt ein Punkt nahe dem rechten Ende einer

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Abtastzeile um nahezu 0,025 mm tiefer, als es der Fall sein sollte.

Fig. 12 zeigt die durch den Äbtaster 72 hervorgerufene leichte Krümmung einer Abtastzeile. Die gewünschte gerade Form einer Abtastzeile ist durch die gestrichelte Linie 201 dargestellt, während die Vollinie 202 der durch den Abtaster erzeugten leicht gekrümmten Abtastzeile entspricht. Zwar liegt die Abtastzeile an ihren Enden und ihrem Mittelpunkt auf der gewünschten Linie, doch ist sie zwischen dem Mittelpunkt und jedem Ende längs einer gekrümmten Linie verzerrt. Bei einer Abtastzeile mit einer Länge von etwa 450 mm beträgt die maximale Verlagerung etwa 0,1 bis 0,15 mm.

In Fig. 13 ist eine Einrichtung zum Ausgleichen dieser vier verschiedenen Verzerrungen dargestellt, zu der ein voreins^tellbarer Abwärtszähler 206 gehört, dessen Takteingang das Schaltsignal des Abtasters zugeführt wird, während das Langsamkeitssignal dem Voreinstelleingang zugeführt wird. Somit arbeitet dieser Zähler als durch N teilender Zähler, der das Schaltsignal des Abtasters durch den Langsamkeitsfaktor teilt. Der Überlaufausgang des Zählers 206 ist an den Belastungseingang eines zweiten voreinstellbaren AbwärtsZählers 207 angeschlossen. Das Schlittenstellungssignal wird dem Takteingang des Zählers 207 eingeführt, während das gewichtete Ausgangssignal dieses Zählers einem Eingang eines Addierers 208 zugeführt wird. Ein konstantes Abtastabstandsignal, das dem gewünschten Abstand zwischen den Abtastzeilen entspricht, wird einem zweiten Eingang des Addierers 208 zugeführt, dessen Ausgang an den Voreinstelleingang des Zählers 20*2 angeschlossen ist. Bei normaler Schlittenbewegung, d.h. bei dem Langsamkeitsfaktor 1, wird der Stand des Addierers 208 dem Zähler 207 am Beginn jeder Abtastzeile eingegeben. Während sich der Schlitten bewegt, verkleinern die durch den Wagenstellungscodierer erzeugten Impulse den Stand des Zählers 207 und ebenso des Addierers 208, bis das Ende der Abtast~

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zeile erreicht ist. Am Beginn der nächsten Abtastzeile wird der in dem Addierer noch vorhandene Stand in den Zähler 207 überführt, so daß dessen Ausgangssignal um einen einem Ab— tastzeilenabstand entsprechenden Betrag erhöht wird. Während jedes Abtastvorgangs nimmt somit der Pegel des Signals am Ausgang des Zählers 207 ab, und ein aus diesem Signal abgeleitetes Steuersignal wird dem piezoelektrischen Spiegel 69 zugeführt, um den Schreibstrahl so abzulenken, daß die Neigung der Abtastzeilen beseitigt wird.

Befindet sich der Schlitten nicht in der richtigen Lage _% werden die Schlittenlageimpulse entsprechend versetzt, und die Abtastzeile wird um einen entsprechenden Betrag verschoben, um den Schlittenstellungsfehler auszugleichen.

Bewegt sich der Schlitten mit einer niedrigeren Geschwindigkext, z.B. entsprechend dem Langsamkeitsfaktor 10, wird der Stand des Addierers 208 nicht am Beginn jeder Abtastzeile in den Zähler 207 überführt. Vielmehr erfolgt diese Überführung mit einer Frequenz, die durch das Langsamkeitssignal bestimmt wird, z.B. bei einem Langsamkeitsfaktor 10 bei jeder zehnten Abtastzeile. Das Ausgangssignal des Zählers 208 verkleinert sich weiter, so daß der Bilderzeugungsstrahl die gleiche Zeile auf dem Ausgabemedium 10-mal nacheinander überstreicht. Somit wird eine auf die Langsamkeit zurückzuführende Unscharfe gleichzeitig mit der Beseitigung der Neigungs- und Wagenstellungsfehler vermieden.

Um die durch den Abtaster 72 hervorgerufene Krümmung der Abtastzeile auszugleichen, werden die an jedem Punkt der Abtastzeile erforderlichen Ausgleichsbeträge ermittelt, und Daten, welche die erforderlichen Korrekturspannungen bestimmen, werden in einem Festwertspeicher 211 gespeichert. Die Adressensignale für den Festwertspeicher werden einem Adressenzähler 212 entnommen, der durch das Bezugstaktsignal gesteuert wird. Während des Überstreichens einer Zeile werden

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somit die Korrektursignaldaten dem Festwertspeicher 211 entnommen und zur Erzeugung eines Korrektursignals für den piezoelektrischen Spiegel 69 verwendet.

Die Ausgangssignale des Zählers 207 und des Pestwertspeichers 211 werden den Eingängen eines weiteren Addierers 216 zugeführt.-",; der die Abtast- und Krümmungskorrektursignale so vereinigt, daß ein einziges Signal entsteht, das durch einen Digitäl/Analog-Umsetzer 217 in ein analoges Signal umgewandelt wird, das dem piezoelektrischen Spiegel 69 über einen Spiegeltreiber 218 zugeführt wird. Hierdurch wird der Spiegel gerteigt, um den Strahl so umzulenken, daß er senkrecht, d.h. in der Richtung der Schlittenbewegung, verlagert wird, um gerade, durch gleichmäßige Abstände getrennte, nicht verwaschene Abtastzeilen im rechten Winkel zur Bewegungsachse des Schlittens aufrechtzuerhalten.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung und das mit ihr durchführbare Verfahren lassen sich wie folgt zusammenfassen: Zunächst wird das Ausgabemedium, auf dem das Bild einer Ätz- bzw» Druckvorlage erzeugt werden soll, auf der Platte 47 angeordnet, und der Schlitten wird in seine Ausgangsstellung nach Fig. 1 gebracht. Dann wird der Schlitten-.antriebsmotor 44 eingeschaltet, und sobald der Schlitten die Stellung erreicht, bei der mit der Erzeugung des Bildes begonnen werden soll, setzt die Ausgabe von Daten aus dem Magnetband und dem Rechner ein. Der Schreibstrahl des Lasers 51 wird entsprechend den dem Magnetband entnommenen Daten moduliert, und er wird über das Ausgabemedium hinweggeführt, um das gewünschte Bild zu erzeugen. Der Bezugsstrahl des Lasers 62 wird gleichzeitig mit dem Schreibstrahl umgelenkt und auf die Bezugsmaske 86 gerichtet, um das Bezugstaktsignal zu erzeugen, durch das die Abgabe von Daten an den Modulator gesteuert wird. Wie erwähnt, wird die chromatische Aberration ebenso wie andere Verzerrungen kompensiert, die anderenfalls die Erzeugung eines Bildes verhindern könnten,

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das die für die Herstellung von Ätz- und Druckvorlagen erforderliche Genauigkeit aufweist.

Der.zeitliche Ablauf der elektronischen Steuerung und der Datenausgabe ist in Fig. 14 dargestellt. Die Wellenform 221 repräsentiert die entkomprimierten Daten. Die Abtaster- ^ Synchronisationsimpulse (Wellenform 222) werden in Abhängigkeit von dem Präambelwort am Beginn jeder Datenzeile erzeugt. Ist die Vorrichtung einwandfrei synchronisiert, stimmen die Schaltimpulse des Abtasters (Wellenform 223) mit den Abtaster-Synchronisationsimpulsen überein, und das Signal SEL BUF (Wellenform 224) ist mit diesen beiden Impulsen synchron. Das Signal SEL BUF bestimmt, welchem Pufferspeicher die Daten eingegeben bzw. entnommen werden sollen, und das Bezugstaktsignal (Wellenform 226) regelt die Abgabe von Daten an den Modulator aus dem jeweils gewählten Pufferspeicher. Das Schlittentaktsignal (Wellenform 227) ist mit dem Abtaster-Synchronisationssignal synchronisiert und entspricht einem Vielfachen desselben, d.h. für jeden Abtaster-Synchronisationsimpuls treten 10 Schlittentaktimpulse auf. Die an den Modulator in Abhängigkeit von dem Bezugstaktsignal abgegebenen Bilddaten sind durch die Wellenform 228 dargestellt.

Die Erfindung bietet mehrere wichtige Merkmale und Vorteile. Die optischen Teile sind äußerst stabil und frei von Vibrationen, was auf die schwere Konstruktion des Tisches und der übrigen Unterstützungen zurückzuführen ist. Es lassen sich Ausgabemedien verschiedener Art verarbeiten, und die erzeugten Ätz- bzw. Druckvorlagen haben über ihre ganze Bildfläche eine gleichmäßige hohe Qualität. Die Vorrichtung ermöglicht es, Linien mit einer Breite sowie in Abständen von bis herab zu etwa 0,05 mm an beliebigen Punkten der Bildfläche und bei jeder gewünschten Musterdichte zu erzeugen. Die Merkmale und Abstände liegen in der Ausgangsbildfläche innerhalb von etwa 0,025 mm, bezogen auf die Eingangsdaten. Bei einer zur Abtastrichtung parallelen oder rechtwinkligen Linie beträgt

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die Kantenunregelraäßxgkeit oder Auflösung weniger als +0,0127 mm auf der Basis der Messung der seitlichen Verlagerung zwischen den auf der Linie am weitesten innen und den am weitesten außen liegenden Punkten.

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Leerseite

Claims

P_a_t_e_n_t_a^n_s_p_r_ü_c_h_e

Vorrichtung zum Erzeugen eines Bildes einer Ätz- bzw. Druckvorlage für eine gedruckte Schaltung bzw. Leiterplatte auf einem Ausgabemedium unter Verwendung von die Ätz- bzw» Druckvorlage repräsentierenden Daten, g e ken η ze i c h η et dnrch einen Laser (51) zum Erzeugen eines Schreibstrahls, eine Einrichtung (52) zum Modulieren des Schreibstrahls entsprechend den die Vorlage repräsentierenden Daten und eine Einrichtung (72) zum Hinwegführen des modulierten Strahls über das Ausgabemedium (48) zur Erzeugung eines Bildes der Ätz- bzw. Druckvdrlage auf dem Ausgabemedium.
2. Vorrichtung nach Anspruch'1, gekennzeichnet durch einen massiven Haüpttisch (29) mit einer Steinplatte (31), die eine hochgradig polierte Oberseite (34) aufweist, eine Schlittenbaugruppe (41) zum Festhalten des Ausgabemediums (48), eine Einrichtung zum Unterstützen der Schlitten-

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baugruppe auf der Oberfläche des Haupttisches derart, daß sich der Schlitten längs der genannten Oberfläche in einer ersten Richtung bewegen läßt, einen auf dein Haupttisch angeordneten Laser (51) zum Erzeugen des Schreibstrahls sowie einen optischen Tisch mit einer zweiten, mit dem Haupttisch starr verbundenen Steinplatte (36), einer auf dem optischen Tisch angeordneten optischen Einrichtung zum Richten des Strahls längs eines vorbestimmten Weges in Richtung auf das Ausgabemedium, einem Abtasttisch mit einer mit dem Haupttisch starr verbundenen dritten Steinplatte (37) und einer auf dem Abtasttisch angeordneten Abtasteinrichtung (72) im Wege des Strahls zum Umlenken des Strahls gegenüber dem Ausgabemedium in einer zu der zuerst genannten Richtung rechtwinkligen Richtung.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

zu der Einrichtung zum Unterstützen der Schlittenbaugruppe (41) auf dem Haupttisch (29) eine an dem Haupttisch befestigte, sich in der ersten Richtung erstreckende Führungsschiene (42) gehört und daß Luftlager (93) vorhanden sind, welche die Tischbaugruppe auf der ebenen Oberfläche des Haupttisches unterstützen, wobei zusätzliche Luftlager (97) zwischen der Schlittenbaugruppe und der Führungsschiene angeordnet sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen zweiten Laser (62) zum Erzeugen eines Bezugsstrahls, eine Einrichtung zum Richten des Bezugsstrahls längs des vorbestimmten Weges in Richtung auf die Abtasteinrichtung (72). derart, daß der Bezugsstrahl gleichzeitig mit dem Schreibstrahl umgelenkt wird, eine auf dem Abtasttisch (37) angeordnete Bezugsmaske^;(86) mit miteinander abwechselnd angeordneten lichtdurchlässigen Flächen (167) und undurchsichtigen Flachen (166), eine Einrichtung zum Richten des Bezugsstrahls von der Äbtasteinrichtung auf die Bezugsmaske, eine Einrichtung, die auf Energie aus dem

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Bezugsstrahl anspricht, der die Bezugsmaske durchläuft, um ein Bezugssignal zu erzeugen, das der räumlichen Lage, des Schreibstrahls auf dem Ausgabemedium entspricht, sowie eine auf das Bezugssignal ansprechende Einrichtung zum Herstellen einer Synchronisation zwischen der Modulation des Schreibstrahls und der Lage des Strahls gegenüber dem Ausgabemedium.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgabemedium (48) in einer ersten Richtung bewegt wird und daß der Strahl das Ausgabemedium in einer zu der ersten Richtung rechtwinkligen Richtung überstreicht und daß eine Einrichtung vorhanden ist, die dazu dient, die jeweilige Lage des Strahls in der ersten Richtung zu fühlen, wobei außerdem eine Einrichtung vorhanden ist _t welche den Strahl in der ersten Richtung umlenkt, um die

• gewünschte Lage des Strahls in der ersten Richtung genau aufrechtzuerhalten.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Fokussieren des Abtaststrahls in einer Bildebene, einen in einer zu der Bildebene allgemein parallelen ortsfesten Ebene bewegbaren Schlitten, eine auf dem Schlitten angeordnete Platte (47) zum Festhalten des Ausgabemediums (48) sowie eine Einrichtung zum Festhalten der Platte in einer ersten und einer zweiten Lage auf dem Schlitten derart, daß es möglich ist, Ausgabemedien von unterschiedlicher Dicke in der Bildebene anzuordnen»
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Einrichtung zum Festhalten der Platte (47) mehrere Betätigungszylinder (104, 107, 109) gehören, die es ermöglichen, die Platte auf dem Schlitten (43) zwischen einer oberen und einer unteren Stellung zu bewegen, sowie durch den Schlitten unterstützte Anschläge (103_t 106)

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zum Begrenzen der Bewegung der Platte und zum Bestimmen der oberen Stellung.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge verstellbar sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die es ermöglicht, die Intensität des Strahls einzustellen, um eine im wesentlichen gleichmäßige Belichtung innerhalb der gesamten Fläche des Ausgabemediums ohne Rücksicht auf Schwankungen der linearen Geschwindigkeit des Strahls beim Abtasten des Ausgabemediums aufrechtzuerhalten.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Einrichtung zum Umlenken des Strahls ein drehbarer

'Reflektor (73) gehört, der mit einer im wesentlichen konstanten Winkelgeschwindigkeit umläuft, und daß zu der Einrichtung zum Einstellen der Intensität des Strahls eine Einrichtung gehört,' die auf die jeweilige Lage des Strahls anspricht, um ein Korrektursignal der Einrichtung zum Modulieren des Strahls zuzuführen und hierdurch die Intensität des Strahls zu verringern, wenn sich der Strahl den Enden einer Abtastzeile nähert.
11. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Erzeugen eines Bezugsstrahls, eine Bezugsmaske (86) mit miteinander abwechselnd angeordneten lichtdurchlässigen Flächen (167) und lichtundurchlässigen Flächen (16©}, eine Einrichtung zum Hinwegführen des Bezugsstrahls über die Bezugsmaske, während der Schreibstrahl das Ausgabemedium überstreicht, eine Einrichtung, die auf die Energie des Bezugsstrahls anspricht, der von der Bezugsmaske durchgelassen wird, um ein Bezugssignal zu erzeugen, das der jeweiligen Lage des SchreibstrahJLs gegenüber dem Aüsgabemediunt entspricht _f eine Einrichtung, die

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auf das Bezugssignal anspricht, um die Ausgabe von Daten aus der Datenquelle (151) an den Modulator so zu steuern, daß eine Synchronisation zwischen der Modulation des Schreibstrahls und der jeweiligen Lage des Strahls gegenüber dem Ausgabemedium herbeigeführt wird, sowie eine Einrichtung zum Verschieben der Phase des Bezugssignals derart, daß bei der Vorrichtung auftretende Verzögerungen so ausgeglichen werden, daß die Daten jeweils dann abgegeben werden, wenn sich der Schreibstrahl genau in der durch das Bezugssignal angezeigten Lage be- ;. -findet.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Einrichtung zum Verschieben der Phase des Bezugssignais eine phasenstarre Schleife gehört, bei der eine Verzögerungseinrichtung vorhanden ist, um eine Vor-

.v wärtsverSchiebung der Phase des Bezügssignals derart zu bewirken, daß das Signal vor dem Eintreffen des Strahls an dem Punkt, an dem das Signal erzeugt wird, aufzutreten scheint. -" , ■ '
13. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Erzeugen eines Bezugssignals mit einer sich von.,der Wellenlänge des Schreibstrahls unterscheidenden Wellenlänge, eine optische Einrichtung zum Umlenken des Bezugsstrahls, gleichzeitig mit dem Schreibsträhl, eine Einrichtung mit einer Bezugsmaske (86), die so angeordnet isty daß sie den Bezugsstrahl der optischen Einrichtung .empfängt, um ein der jeweiligen Lage des Schreibstrahls ■ entsprechendes Bezugssighal zu erzeugen, wobei zu der . Bezugsmaske ein lichtlineares Fadennetz (164) gehört, das mehrere den Strahl durchlassende Flächen (167) aufweist, die durch fortschreitend größer werdende Abstände ge-* ^trennt sind, um die "Wirkungen der durch die optische Einrichtung hervorgerufenen chromatischen Aberration auszu- --"."-■-'--. gleichen/ sowie eine durch das "Bezügssignal gesteuerte

Einrichtung zum Modulieren des Schreibstrahls entsprechend dem zu erzeugenden Bild. .
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die relativen Wellenlängen der beiden Strahlen so gewählt sind, daß der Bezugsstrahl dazu neigt, stärker abgelenkt zu werden als der Schreibstrahl, und daß die Abstände der lichtdurchlässigen Flächen in Richtung auf die Seiten des Fadennetzes zunehmen.
15. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen längs einer Achse bewegbaren Schlitten (43) zum Unterstützen des Ausgabemediums (48), eine Einrichtung zum Richten des Strahls längs eines vorbestimmten Weges in Richtung auf das Ausgabemedium und zum Ablenken des Strahls derart, daß der Strahl längs aufeinander folgen-

♦ der Abtastzeilen gegenüber dem Ausgabemedium in einer zur Achse der Schlittenbewegung rechtwinkligen Richtung.jeweils mehrmals abgelenkt wird, sowie einen im Weg des Strahls angeordneten, elektrisch gesteuerten Spiegel zum Einstellen der Lage des Strahls gegenüber dem Ausgabemedium in einer zur Bewegungsrichtung des Schlittens parallelen Richtung.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Antreiben des Schlittens längs der- genannten Bewegungsrichtung mit. unterschiedlichen Geschwindigkeiten sowie_; eine Einrichtung, zum Zuführen eines Steuersignals zu dem elektrisch gesteuerten Spiegel derart, daß der .Strahl veranlaßt wir.d, auf dem. .Ausgabemedium (48) jede Zeile eine, yorbestimmte Anzahl νο,η Malen zu überstreichen. -.,-..- _r . ,:"·■;. r ..;...- ·.?, ■■-.'■ -
17. Vorrichtung, nach Anspruch 15, gekennzeichnet, durch Einrichtung zum kontinuierlichen Antreiben des Schlittens (43) mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit in einer

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Vorwärtsrichtung längs der genannten Achse während des Abtastens des Ausgabemediums sowie eine Einrichtung zum Zuführen eines Signals zu dem elektrisch gesteuerten Spiegel derart, daß der Strahl in der Vorwärtsrichtung abgelenkt wird, während sich der Abtastvorgang gegenüber dem Ausgabemedium abspielt, um eine Abtastspue aufrechtzuerhalten, die im wesentlichen rechtwinklig zu der genannten Achse verläuft, obwohl der Schlitten bei jeder Abtastzeile bewegt wird.
18. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Ablenken des Strahls eine Spur erzeugt, die auf bekannte Weise von einer gewünschten Spur abweicht, während der Strahl das Ausgabemedium überstreicht, und daß zu der Vorrichtung ein Speicher gehört, der Daten enthält, welche dem Unterschied zwischen der

~ gewünschten Spur und der durch die Ablenkeinrichtung erzeugten Spur entsprechen,eine Einrichtung zum Ausgeben der Daten aus dem Speicher, während der Strahl längs jeder Abtastzeile bewegt wird, sowie eine Einrichtung, die auf die dem Speicher entnommenen Daten anspricht, um dem elektrisch gesteuerten Spiegel ein Steuersignal zuzuführen, durch das der Strahl auf der gewünschten Spur gehalten wird»
19. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen längs einer Achse bewegbaren Schlitten C43) zum Unterstützen des Ausgabemediums, eine Einrichtung (44) zum Antreiben des Schlittens längs der Achse, eine Einrichtung zum Überwachen der jeweiligen Lage des Schlittens und zum Erzeugen eines Signals dann, wenn sich der Schlitten in einer vorbestimmten Stellung befindet, eine Einrichtung zum Umlenken des Strahls und zum Abtasten de& Ausgabeittediums längs aufeinander folgender Abtastzeilen im rechten ¥inkel zur Achse der Schlittenbewegung,, eine Einrichtung zum Erzeugen eines Schaltsignals am Beginn

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jeder Abtastzeile sowie eine Einrichtung, die auf das die jeweilige Schlittenstellung anzeigende Signal und das Schaltsignal anspricht, um die Modulation des Strahls mit dem Beginn.einer Abtastzeile zu synchronisieren, wenn sich der Schlitten in der vorbestimmten Stellung befindet.
20. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Platte (87) zum Festhalten des Ausgabemediums (48), eine erste und eine zweite Stange (138) aus einem Material, bei dem der Wärmedehnungskoeffizient im wesentlichen den Wert Null bei normalen Betriebstemperaturen hat, die an der Platte an einer Bezugsstelle befestigt sind, sowie Positionierstifte (137), die durch die Stangen unterstützt werden und aus der Oberfläche der Platte herausragen, um in Positionierlöcher des Ausgabemediums ein-

-zugreifen und dieses in einer unveränderlichen Lage gegenüber der Bezugslinie auch dann festzuhalten, wenn die Platte ihre Abmessungen infolga von Temperaturänderungon ändert.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (47) eine allgemein ebene obere Fläche aufweist, daß die Stangen (138) unterhalb dieser oberen Fläche an der Platte befestigt sind und daß .».die Positionierstifte (137) durch Öffnungen (141) an der Oberseite der Platte ragen, die einen größeren Durchmesser haben als die Positionierstifte.

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