DE69109662T2

DE69109662T2 - Optisches drucksystem mit diskontinuerlichem druckmedium.

Info

Publication number: DE69109662T2
Application number: DE69109662T
Authority: DE
Inventors: Guillermo Ferla; Walter Haimberger; Robert Hartmann
Original assignee: Polaroid Corp
Current assignee: Polaroid Corp
Priority date: 1990-11-21
Filing date: 1991-09-18
Publication date: 1995-09-07
Anticipated expiration: 2011-09-19
Also published as: JPH05503262A; JPH0767822B2; EP0511368B1; ATE122519T1; WO1992010049A1; US5159352A; ES2074866T3; DE69109662D1; EP0511368A1

Description

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf die Fokussierung eines optischen Druckkopfes auf ein diskontinuierliches Druckmedium, welches auf einer Drucktrommel mittels einer Klemme festgelegt ist, und insbesondere bezieht sich die Erfindung auf die Benutzung von koaxial angeordneten Fokussierungs- und Schreiblaserstrahlen, um eine nahe Positionierung einer Objektivlinse am Druckmedium während des Schreibvorganges zu ermöglichen, und die Erfindung umfaßt außerdem eine Linsenpositionierungs-Vorrichtung zur Lokalisierung der Linse an einer Bezugsstelle zum Vorbeilauf über die Klemme während der Drehung der Trommel.
Optische Drucker benutzen ein lichtempfindliches Aufzeichnungsmaterial und einen Laserstrahl, um alphanumerische Daten und Bilddaten auf dem Aufzeichnungsmaterial abzubilden. Derartige Drucker haben heute eine weitgehende Verwendung, und sie schließen Laserdrucker ein, um eine Hardcopy durch Computer und Faksimile-Maschinen zu liefern (vgl. z.B. DE-A-34 00 317 und US-A-4 578 689). Die Drucker benutzen verschiedene optische Systeme, um einen Laserstrahl auf ein Aufzeichnungsmaterial zu richten und auf diesem zu fokussieren. Die Drucker benutzen verschiedene Transporteinrichtungen, um das Aufzeichnungsmaterial an einer Druckstation vorbeizubewegen, an der die Beleuchtung durch den Laserstrahl erfolgt, und es gibt verschiedene elektrooptische Vorrichtungen, um die Intensität des Laserstrahls zu steuern und um den Laserstrahl zu modulieren. Von besonderem Interesse ist eine Erhöhung der Schreibgeschwindigkeit und ebenso eine Erhöhung der Auflösung eines auf dem Druckmaterial erzeugten Bildes, um eine höhere Druckausgangsrate und eine verbesserte Bildqualität zu erzielen.
Es können verschiedene lichtempfindliche Materialien als Druckmedium benutzt werden, jedoch ist es vorteilhaft, ein lichtempfindliches Material zu benutzen, welches eine binäre Charakteristik im Hinblick auf das Ansprechen auf die einfallende Strahlung derart besitzt, daß unter einer Schwellwertintensität der einfallenden Strahlung kein Ausdruck von Markierungen auf dem Material erfolgt. Wenn die auf dem Material einfallende Strahlung eine Intensität besitzt, die über dem Schwellwert liegt, dann sollen Markierungen auf dem Material ausgedruckt werden. Die binäre Charakteristik kann ebenso ein Frequenzansprechen insofern aufweisen, daß beispielsweise ein minimaler Schwellwert der Frequenz erforderlich ist, um das lichtempfindliche Material zu aktivieren, und daß bei einer Strahlung mit einer geringeren Frequenz kein Ausdruck stattfindet. Eine solche binäre Charakteristik verbessert die Erzeugung von Halbtonbildern, die durch eine Anordnung lose beabstandeter Punkte erzeugt werden, und es werden verbesserte Grauskalenbilder erzeugt, bei denen die Dichte der Punkte innerhalb eines jeden Pixels geändert wird, um eine Grauskala zu erzeugen.
Ein Problem tritt insofern auf, als eine Notwendigkeit für eine höhere Auflösung der Bilder besteht als diese mit den gegenwärtig benutzten Drucksystemen erreichbar ist. Es ist auch erwünscht, verschiedene Grauschattierungen durch die Verteilung von Punkten unterschiedlicher Dichte innerhalb der Bildpixel zu erhalten. Die gegenwärtig verfügbaren Drucker sind jedoch in ihrer Fähigkeit begrenzt, hochauflösende Grauskalenbilder zu liefern, und sie sind auch hinsichtlich der Geschwindigkeit begrenzt, mit der solche Bilder erzeugt werden können.

Zusammenfassung der Erfindung

Das vorerwähnte Problem wird gelöst, und es werden weitere Vorteile durch ein optisches Drucksystem erlangt, welches einen auf einem lichtempfindlichen Aufzeichnungsmaterial oder einem Druckmedium auftreffenden Strahl benutzt, wobei gemäß der Erfindung die einfallende Strahlung als Schreibstrahl durch eine Objektivlinse fokussiert wird, die unmittelbar benachbart zum Druckmedium angeordnet ist, um das Druckmedium mit einem Lichtfeld zu beleuchten, das direkt vor einer Strahlungsquelle vorhanden ist, die aus einem Feld von Laserdioden besteht, um die Gleichmäßigkeit der Beleuchtung zu optimieren. Eine solche Positionierung des Aufzeichnungsmediums relativ zur Linse liefert eine Verteilung der Strahlungsenergie, die sich von jener in dem fernen Feld oder im Fraunhofer-Bereich unterscheidet. Von besonderem Interesse bei der Durchführung der Erfindung ist die Tatsache, daß die Verteilung der Strahlungsintensität im Nahfeld gleichförmiger ist als im entfernt liegenden Feld. Dies ist von besonderer Wichtigkeit im Falle feinkörnigerer Pixel, die ihrerseits durch eine Verteilung winziger Punkte möglicherweise unterschiedlicher Gestalt erzeugt werden, so daß eine bessere Steuerung und Wiedergabetreue bei der Erzeugung dieser Punkte stattfindet. Dadurch ermöglicht das erfindungsgemäße optische System die Erzeugung genauer Vielfachgrauskalen in den Bildern, die durch das erfindungsgemäße System erzeugt werden.
Die Erfindung schafft eine hohe Abtastgeschwindigkeit durch Benutzung einer Drucktrommel, die ein Blatt aus lichtempfindlichem Material trägt, und das Druckmedium, das auf einer äußeren Oberfläche der Trommel durch eine Klemme festgelegt wird, erstreckt sich parallel zu einer Drehachse der Trommel. Ein Druckkopf enthält einen Laser, der als Strahlungsquelle für den Schreibstrahl dient und außerdem ein optisches System mit der erwähnten Objektivlinse, um die Strahlen zu sammeln und auf dem Druckmedium zu fokussieren. Der Druckkopf verschiebt sich längs der Trommel in einer Richtung parallel zur Drehachse, wenn sich die Trommel dreht. Durch die gleichzeitige translatorische Bewegung des Druckkopfes und die Drehung der Trommel wird ein schraubenlinienförmiger Bewegungspfad der Objektivlinse längs der Oberfläche des Druckmediums erzeugt. Dieser schraubenlinienförmige Pfad ermöglicht einen Druck mit erhöhter Geschwindigkeit.
Der geringe Abstand der Objektivlinse zum Druckmedium ermöglicht einen Ausdruck mit einer Auflösung, die besser ist als 250 Pixel pro Zoll. Um eine Grauskala innerhalb eines jeden Pixels zu erzeugen, können kleinere Punkte oder rechteckige Punkte einer Größe von 3 x 30 Mikrometer oder 3 x 5 Mikrometer beispielsweise benutzt werden. Die Erfindung benutzt ein telezentrisches optisches System, um die Laserstrahlung auf das Druckmedium zu führen, wobei ein Linsenpositionierungssystem in der Lage ist, eine Positionierungsgenauigkeit innerhalb von 5 bis 10 Mikron einzuhalten, um die gewünschte Punktgröße und Gleichförmigkeit der Beleuchtung über jedem Pixel aufrechtzuerhalten.
Gemäß der Erfindung wird die Objektivlinse innerhalb eines Gehäuses des Druckkopfes durch eine aus Spule und Magnetaufbau bestehende Anordnung positioniert, analog zu einer Lautsprecherspule, wobei die elektrische Erregung der Spule eine kleine Versetzung der Objektivlinse relativ zum Gehäuse bewirkt. Durch Veränderung der Amplitude und des Richtungssinns des Erregerstroms kann die Linse nach vorn nach dem Druckmedium bewegt oder vom Druckmedium über kleine Positionierungsschritte zurückgezogen werden, wie dies erforderlich ist, um geringe Änderungen in der Entfernung auszugleichen, die zwischen dem Druckmedium und der Objektivlinse während der Drehung der Trommel auftreten können.
Ein weiteres optisches System mit einer Fokussierungsvorrichtung spricht auf den Abstand zwischen der Linse und dem Druckmedium an, um ein Signal zu erzeugen, welches die Linsenpositionierungsspule antreibt. Das Signal der Fokussierungsvorrichtung wird jedoch während des Vorbeilaufs der Klemme am Druckkopf abgeschaltet. Ein Speicher speichert einen aktualisierten Wert der Bezugsposition für die Objektivlinse, um die Linse zur Wiederaufnahme des Druckes bereitzuhalten, nachdem die Klemme durchgelaufen ist. Die Aktualisierung erfolgt gemäß Signalen eines Wellenwinkeldekoders, der die Winkelstellung der Trommel liefert. Ein weiteres optisches System erkennt die Lage der Objektivlinse relativ zum Gehäuse und aktiviert die Spule, um die Objektivlinse in die Bezugslage zu überführen, während die Klemme vorbeiläuft.
Ein Merkmal der Erfindung ist die Benutzung der Objektivlinse zur Projektion des schreibstrahles gleichzeitig mit der Projektion eines weiteren Laserstrahls, der als Fokussierngsstrahl wirkt und in Verbindung mit der Fokussierungsvorrichtung benutzt wird. Der Fokussierungsstrahl besitzt eine Strahlungscharakteristik mit einer solchen Frequenz und Intensität, daß das Druckmedium nicht erregt wird und keine Markierung durchführt, und dies steht im Gegensatz zu dem Schreibstrahl, der eine Strahlungscharakteristik von einer solchen Frequenz und Intensität besitzt, daß das Druckmedium zur Erzeugung einer Markierung angeregt wird. Während der größte Teil der einfallenden Strahlung durch das Druckmedium absorbiert wird, ergibt es eine gewisse Reflexion von etwa 4 % der einfallenden Leistung. Demgemäß enthält die reflektierte Strahlung sowohl Teile des Schreibstrahles als auch des Fokussierstrahls.
Um die Reflexionen des Schreibstrahles von den Reflexionen des Fokussierungsstrahls zu trennen und um zu gewährleisten, daß die Fokussierungsvorrichtung ohne Störung durch den Schreibstrahl arbeitet, enthält das optische System dichroidische Prismen, die mit optischen Überzügen dazwischen angeordnet sind, um Reflexionen und Transmissionen der Strahlung zu liefern, die auf einer Polarisation des elektrischen Vektors beruhen. Es wird eine Viertelwellenplatte benutzt, um die Richtung der Polarisation einer reflektierten Welle von derjenigen der einfallenden Welle umzukehren. Dies schafft die Möglichkeit, daß die Strahlungswellen, die vom Schreiblaser und vom Fokussierungslaser abgestrahlt werden, durch die Prismen auf einen Pfad geleitet werden, der nach dem Medium und von einem Detektoraufbau der Fokussierungsvorrichtung wegführt. Während der Ausbreitung längs des Rückpfades vom Druckmedium bewirken die Prismen mit der geänderten Polarisation, daß das reflektierte Licht nach dem Detektoraufbau gerichtet wird. Ein Farbfilter sperrt den Durchtritt des Schreibstrahles, während der Durchtritt des Fokussierungsstrahles nach dem Detektor möglich wird. Die Strahlungen der beiden Strahlen werden in der Frequenz derart getrennt, daß sich ihre Wellenlänge um etwa 40 Angström unterscheidet, und dies reicht aus, um eine Trennung durch das Farbfilter herbeizuführen.
Die hieraus resultierende Ausbildung des Druckkopfes ermöglicht eine schnelle Positionierung sowohl des Kopfes als auch der Objektivlinse, so daß eine schnelle Abtastung des Druckmediums in Verbindung mit der Drehung der Drucktrommel möglich wird. Außerdem kann die Rückführung des Druckkopfes synchron zu der augenblicklichen Lage der Trommel erfolgen. Außerdem wird eine genaue Fokussierung der Objektivlinse auf das Druckmedium innerhalb des Nahfeldes der Objektivlinse aufrechterhalten. Dies gewährleistet, daß das erfindungsgemäße Drucksystem die erforderliche Geschwindigkeit und Auflösung für hochqualitative Grauskalenbilder liefert.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

Die erwähnten Aspekte und weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der bei liegenden Zeichnung. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 zeigt ein Drucksystem gemäß der Erfindung, wobei Teile des Systems geschnitten und andere Teile blockschaltmäßig dargestellt sind;
Fig. 2 zeigt die Betriebsweise des Systems in einem Flußdiagramm mit einem Computer, und zwar während des Ausdrucks eines Bildes auf einem Blatt eines Druckmediums, das von einer sich drehenden Trommel gemäß Fig. 1 getragen wird;
Fig. 3 ist ein Blockschaltbild einer Datenquelle, die operativ mit einem Schreiblaserfeld gemäß Fig. 1 gekoppelt ist, um Grauskalenpixel in einem Druckbild zu erzeugen;
Fig. 4 ist eine graphische Darstellung, welche die Folge von Ereignissen erkennen läßt, die bei der Positionierung einer Objektivlinse des Systems gemäß Fig. 1 als Funktion der Trommelstellung auftreten;
Fig. 5 ist ein Blockschaltbild einer Klemmen-Nebenschlußschaltung gemäß Fig. 1;
Fig. 6 zeigt die Veränderung in der detektierten Lichtintensität als Funktion der Lage der Objektivlinse; und
Fig. 7 ist eine stilisierte, perspektivische Ansicht eines Linsenträgerschlittens mit einer Darstellung des optischen Positionssensorsystems, das unter dem Schlitten befindlich ist.

Einzelbeschreibung

Gemäß Fig. 1 weist ein Drucksystem 10 eine kreiszylindrische Trommel 12 auf, die um eine Welle 14 drehbar ist, welche längs der Achse der zylindrischen Trommel verläuft, und ein Druckkopf 16 weist eine Strahlungsquelle 18 auf, die durch eine Objektivlinse 20 auf einem Blatt 22 lichtempfindlichen Materials fokussiert wird, das durch die Trommel 12 getragen wird. Das Blatt 22 ist um eine äußere zylindrische Oberfläche 24 der Trommel 12 gewickelt, wobei die entgegengesetzten Enden 26 und 28 des Blattes 22 gegen die Trommeloberfläche 24 durch eine Klemmvorrichtung 30 angedrückt werden.
Die Klemmvorrichtung 30 kann verschiedene Ausbildungen haben. Eine leicht zu verwirklichende Ausbildung weist zwei gegenüberliegende Leisten 32, 34 auf, die von einem Querglied 36 senkrecht abstehen, um die Blattenden 26 bzw. 28 festzulegen. Das Querglied 36 verläuft parallel zur Achse der Trommel 12 und erstreckt sich von der Trommeloberfläche 24 nach innen nach der Welle 14 hin, so daß dieses Querglied während der Drehung der Trommel 12 festgelegt bleibt. Die Klemmleisten 32 und 34 sind elastisch ausgebildet, so daß eine Federkraft auf die Blattenden 26 und 28 ausgeübt wird, wodurch das Blatt 22 auf der Trommel 12 festgelegt wird.
Gemäß einem Merkmal der Erfindung weist der Druckkopf 16 ein Gehäuse 38 auf, das eine Strahlungsquelle 18 trägt. Ein Teil des Gehäuses 38 ist auslegerartig in Gestalt eines Schlittens 40 ausgebildet, der die Objektivlinse 20 über zwei Federbeine 42 und 44 trägt, und diese Federbeine 42 und 44 schaffen eine Verbindung zwischen dem Schlitten 40 und einem Rahmen 46, der die Linse 20 haltert. Um Gegenstände sichtbar zu machen, die in der Ansicht gemäß Fig. 1 verborgen sind, wurden einige Teile des Schlittens 40 ähnlich einer Explosionsansicht so versetzt, daß sämtliche Funktionen des Schlittens aus dieser Figur erkennbar sind. Die Teile des Schlittens 40 sind in ihrer wirklichen Lage dargestellt, aber in Fig. 7 in stilisierter Form. Das Gehäuse 38, der Schlitten 40 und die Federbeine 42 und 44 können aus einem Metall, beispielsweise aus Aluminium, bestehen. Der Rahmen 46 besitzt eine kreiszylindrische Form und besteht aus einem relativ leichten Material, beispielsweise Glasfasern, eingebettet in einem Bindemittel. Der Rahmen 46 trägt die Linse 20 an ihrem vorderen Ende in der Nähe der Trommel 12, wobei die gegenüberliegenden Seiten des Rahmens 46 benutzt werden, um die Spulen 48 aus elektrischem Draht zu tragen. Die Spulen 48 haben eine Form ähnlich einer Schwingspule, die bei der bekannten Lautsprecherkonstruktion benutzt wird. Die Gesamtmasse von Rahmen 46 mit Linse 20 und Spulen 48 ist genügend klein, um eine schnelle Versetzung der Linse 20 längs der Zylinderachse des Rahmens 46 gemäß einer Zitterbewegung zu ermöglichen, um die Strahlung der Quelle 18 präzise auf dem sich bewegenden Blatt 22 zu fokussieren. Gemäß der Erfindung werden alle kleinen Störungen auf der äußeren Oberfläche des Blattes 22, beispielsweise Störungen infolge der Veränderung der Dicke des Blattes 22, durch ein schnelles Rückziehen der Linse vom Blatt 22 kompensiert oder durch einen schnellen Vorschub der Linse 20 nach dem Blatt 22 hin, so daß die Strahlung der Quelle 18 ständig auf dem Blatt 22 fokussiert bleibt.
Die Spulen 48 werden elektrisch mit Strom aktiviert, der von einem Fokussierungsantriebs-Verstärker 50 geliefert wird. Der Verstärker 50 ist Teil einer Rückkopplungsschleife, die ein Filter 52, beispielsweise ein Voreil-Nacheil-Filter, aufweist, um eine Schleifenstabilität zu gewährleisten. Weitere Komponenten der Schleife werden nachstehend beschrieben. Elektrische Signale für den Verstärker 50 werden von einem Schalter 54 durch den Anschluß J und das Filter 52 während einer Fokussierung der Linse 20 gekoppelt. Das Gehäuse 38 trägt in der Nähe der Spulen 48 außerdem Permanentmagnete 56, die längs des Rahmens 46 angeordnet sind, um magnetisch mit den Spulen 48 zusammenzuwirken, wenn die Spulen 48 mit elektrischem Strom erregt werden. Die Aktivierung der Spulen 48 mit Strom erzeugt eine Magnetkraft relativ zu dem Magneten 56, und diese Kraft versetzt die Spule 48 mit dem Rahmen 46 und mit der Linse 20 längs einer gemeinsamen Achse von Rahmen 46, Spule 48 und Linse 20, um die Linse relativ zur Trommel 12 zurückzuziehen oder vorzuschieben. Die Größe und Richtung der Kraft hängt in bekannter Weise von der Größe und Richtung des Stromes innerhalb der Spule 48 ab.
Wie weiter unten erläutert, ist es in der Praxis der Erfindung zweckmäßig, eine Bezugsstellung am Linsenträgerrahmen 46 relativ zum Gehäuse 38 vorzusehen. Zu diesem Zweck wird der Linsenpositionsdetektor 62 vom Schlitten 40 des Gehäuses 38 längs des Rahmens 46 getragen, um die Lage der Linse 20 relativ zum Gehäuse 38 festzustellen. Der Detektor 62 weist eine Linse 64 und zwei Photodetektoren 66 auf, die von einem Fortsatz 68 des Schlittens 40 getragen werden. Der Detektor 62 weist außerdem ein Ziel 70 auf, welches auf einem Boden 72 des Rahmens 46 montiert ist (in Fig. 1 schematisch angegeben, jedoch in Fig. 7 deutlicher gezeigt). Außerdem weist der Detektor zwei Lampen 74 auf, die vom Schlittenfortsatz 68 getragen werden, um das Ziel 70 zu beleuchten. Beispielsweise können bei der Konstruktion des Detektors 62 die inneren Teile des Fortsatzes 68 und der Boden 72 mit einer nicht reflektierenden schwarzen Farbe versehen sein, während das Ziel 70 mit einer reflektierenden weißen Farbe versehen ist.
Die Arbeitsweise des Detektors 62 zur Lieferung eines von der Lage des Zielbildes abhängigen Signals ist bekannt. Die Photodetektoren 66 liegen einer hinter dem anderen, um aufeinanderfolgende Positionen des Ziels 70 zu betrachten. Die Lichtmenge, die von jedem Photodetektor 66 empfangen wird, ändert sich mit der Lage des Ziels 70. Jeder Photodetektor 66 liefert einer Signalkombinationsstufe 76 ein elektrisches Signal gemäß dem Licht, welches auf die Photodetektoren 66 auftrifft, und dieses Licht wird von den Lampen 74 geliefert und durch das Ziel 70 über die Linse 64 nach den Photodetektoren 66 reflektiert. Die Signalkombinationsstufe 76 liefert ein Signal am Anschluß P, welches gleich ist der Differenz zwischen zwei Signalen, die von jeweils einem der Photodetektoren 66 geliefert werden. Die Photodetektoren 66 können außerdem identifiziert werden durch die Bezeichnungen A und B, und in diesem Falle ist das Signal durch A - B gegeben. Das normalisierte Differenzsignal wird am Anschluß P ausgegeben, und dies ist das Differenzsignal A - B dividiert durch die Summe der Detektorsignale A + B. Die beiden Signale der Photodetektoren 66 haben gleiche Amplituden, wenn das Bild des Ziels 70 im gleichen Abstand zwischen den beiden Photodetektoren 66 liegt. Eine Versetzung des Bildes des Zieles 70 nach einem der beiden Photodetektoren 66 hin führt zu einem von Null abweichenden Signal, welches an dem Anschluß P über eine Klemmen-Nebenschlußleitung (die später beschrieben wird) dem Schalter 54 geliefert wird. Der Richtungssinn des Signals am Anschluß P hängt davon ab, welcher der Photodetektoren 66 dem Zielbild am nächsten liegt, und die Amplitude des Signals am Anschluß P hängt von der Differenz im Abstand zwischen dem Ziel 70 und den Photodetektoren 66 ab.
Gemäß einem wichtigen Merkmal der Erfindung umfaßt das Drucksystem 10 außerdem einen Fokussierungslaser 78 und einen Fokussierungssensor 80, der über ein optisches System 82 mit der Objektivlinse 20 gekoppelt ist. Der Laser 78, der Sensor 80 und das optische System 82 sind innerhalb des Gehäuses 38 angeordnet. Das optische System 82 dient auch dazu, die Strahlung von der Quelle 18 nach der Objektivlinse 20 einzukoppeln. So liefert ein Teil des optischen Systems 82 einen gemeinsamen Pfad für die Strahlung sowohl der Quelle 18 als auch des Fokussierungslasers 78. Der Fokussierungslaser 78 kann eine Strahlung in einem Teil des elektromagnetischen Spektrums aufweisen, die leicht fokussiert werden kann, und die Strahlung, die bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung benutzt wird, liegt in der Nähe des Infrarotbereichs des Spektrums, und es ist eine Laserleuchtdiode LD 84 vorgesehen. Der Fokussierungslaser 78 besitzt außerdem eine Linse 86, um die von der Diode 84 ausgehenden Strahlen auszurichten und einen Fokussierungsstrahl zu liefern. Die Strahlung, die von der Diode 84 ausgeht, ist linear polarisiert.
In gleicher Weise liegt die von der Quelle 18 ausgehende Strahlung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung in der Nähe des Infrarotbereiches, aber die Frequenz unterscheidet sich von der Frequenz der Fokussierungsstrahlung der LD 84 derart, daß eine Trennung der beiden Strahlen durch ein Farbfilter oder ein Interferenzfilter 88 möglich wird, wie dies weiter unten beschrieben wird. Die Strahlungsquelle 18 umfaßt gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung mehrere Leuchtdioden (LD's), die bei 90 liegen. Die Dioden 90 emittieren eine linear polarisierte Strahlung, und sie sind in einer Reihe angeordnet, um mehrere Grauwertpegel für jedes Pixel zu erzeugen, welche auf dem lichtempfindlichen Blatt 22 aufgezeichnet werden. Innerhalb der Strahlungsquelle 18 befindet sich auch eine Linse 92, um die Strahlen auszurichten, die von den Dioden 90 ausgehen, um einen Strahl zu erzeugen, und dies ist der Schreibstrahl, der durch das optische System 82 und die Objektivlinse 20 fortschreitet, um auf dem Blatt 22 aufzutreffen. Die LD 84 und die LDs 90 arbeiten als Laserdioden, so daß sowohl der Fokussierungsstrahl als auch der schreibstrahl Laserstrahlen sind.
Der Fokussierungssensor 80 weist ein Feld von Schlepp-Photodetektoren auf, die allgemein mit 94 bezeichnet sind, und außerdem eine Linse 96, um die Strahlung vom Fokussierungsstrahl auf den Photodetektoren 94 zu fokussieren. Das von den Photodetektoren 94 empfangene Licht tritt am Fokussierungslaser 78 aus, wird durch das optische System 82 auf das lichtempfindliche Blatt 22 geleitet, von dem die Strahlung reflektiert wird, und dann wird die Strahlung durch das optische System 82 auf den Fokussierungssensor 80 gerichtet.
Das optische System 82 umfaßt vier dichroidische Prismen 98, 100, 102 und 104, die seriell längs des Ausbreitungspfades des Fokussierungsstrahles angeordnet sind. An der Zwischenfläche zwischen den Prismen 98 und 100 befindet sich ein opitscher Überzug 106. Auch an der Trennfläche zwischen den Prismen 102 und 104 befindet sich ein optischer Überzug 108.
Das optische System 82 besitzt ferner eine Viertelwellenplatte 110, die zwischen dem Prisma 102 und dem Rahmen 46 liegt und außerdem ein Eckreflexionsprisma 112 und ein optisches Messerkantenelement 114, bestehend aus einer transpartenten Platte 116, die eine opake Schicht 118 trägt, welche sich über die Hälfte der ausgerichteten Strahlen 120 des reflektierten Fokussierungsstrahls erstrecken. Die Platte 116 bildet eine durchgehende Fläche des Prisma 112.
Im Betrieb werden die Elemente des optischen Systems 82 in ihren jeweiligen Stellungen durch ein Gehäuse 38 gehalten. Die Polarisation der Fokussierungsstrahlung verläuft parallel zur Polarisation der Schreibstrahlung innerhalb des Prisma 100. Die Strahlung des Schreibstrahles wird senkrecht durch das Prisma 100 reflektiert und wird einer zweiten rechtwinkligen Reflexion durch das Prisma 102 unterworfen, um durch die Viertelwellenplatte 110 und die Objektivlinse 20 auf dem lichtempfindlichen Blatt 22 aufzutreffen. Der größte Teil der Strahlung des Schreibstrahles wird innerhalb des Materials des Blattes 22 absorbiert, jedoch ein kleiner Bruchteil von etwa 4 % beispielsweise wird reflektiert und gelangt zurück durch die Linse 20, die Platte 110 und das Prisma 102 sowie das Prisma 104 und gelangt schließlich auf ein Sperrfilter 88, welches eine durchgehende Fläche des Prisma 104 bildet. Die Strahlung des Fokussierungsstrahls verläuft längs eines geraden Pfades durch die Prismen 98, 100 und 102 und wird durch das Prisma 102 senkrecht reflektiert und tritt durch die Platte 110 und die Linse 20 hindurch, um von dem lichtempfindlichen Blatt 22 weg reflektiert zu werden. Die reflektierte Strahlung des Fokussierungsstrahls durchläuft einen geraden Pfad durch die Linse 20, die Platte 110 und durch die Prismen 102 und 104 sowie durch das Filter 88, durch das Messerkantenelement 114 und in das Prisma 112 hinein. Das Prisma 112 reflektiert den Fokussierungsstrahl senkrecht längs eines Pfades, der die Fokussierungsstrahlung in den Fokussierungssensor 80 reflektiert.
Die Viertelwellenplatte 110 wandelt das eben polarisierte Licht sowohl vom Fokussierungslaser 78 als auch von der Strahlungsquelle 18 in eine zirkular polarisierte Strahlung um. Nach Reflexion von dem lichtempfindlichen Blatt 22 wirkt die zirkular polarisierte reflektierte Strahlung weiter mit der Viertelwellenplatte 110 zusammen, um eine linear polarisierte Strahlung zu erzeugen, deren Polarisationsrichtung senkrecht zu jener der Strahlung verläuft, die auf der Platte 110 vom Prisma 102 auftrifft. Infolge der Re-Orientierung der Polarisationsebene der reflektierten Strahlung relativ zu der einfallenden Strahlung durch die Platte 110 breitet sich die reflektierte Strahlung längs eines Linearpfades über die Zwischenfläche zwischen den Prismen 102 und 104 aus. Dies ist im Gegensatz zu der senkrechten Reflexion, der der einfallende Lichtstrahl an der Zwischenfläche zwischen den Prismen 102 und 104 unterworfen wird.
Unter der Annahme, daß sämtliche reflektierte Strahlung des Schreibstrahles durch das Filter 88 gesperrt wurde, wirkt nur die Strahlung des Fokussierungsstrahls mit dem Schneidkantenelement 114 zusammen. Das Schneidkantenelement 114 wirkt mit der Strahlung des reflektierten Fokussierungsstrahls in einer Weise zusammen, die von dem Ausmaß der Fokussierung der einfallenden Strahlung des Fokussierungsstrahls durch die Objektivlinse 20 auf dem lichtempfindlichen Blatt 22 abhängt. Infolge des Zusammenwirkens zwischen dem Schneidkantenelement 114 mit der Strahlung des reflektierten Fokussierungsstrahles (diese Beziehung ist bekannt) ändert sich die auf das Feld von Photodetektoren 94 des Sensors 80 einfallende Strahlung in bekannter Weise gemäß dem Ausmaß der Fokussierung des auf dem lichtempfindlichen Blatt 22 einfallenden Fokussierungsstrahls. Bei richtiger Fokussierung liefern beide Photodetektoren 94 gleiche Signale gemäß der auf den Photodetektoren 94 auftreffenden Strahlung.
Die Strahlungen, die durch den Fokussierungslaser 78 und die Quelle 18 erzeugt werden, liegen in ihrer Frequenz so dicht benachbart zueinander, daß bei vorhandener Fokussierung durch den Fokussierungsstrahl eine ordnungsgemäße Fokussierung durch den Schreibstrahl angezeigt wird. Es ist festzustellen, daß dann, wenn ein Druckmedium auf einem Schichtenaufbau eines äußeren, transparenten Films aufgebracht wird, der die Strahlung des Schreiblasers auf eine innere Schicht durchtreten läßt, wobei der äußere Film für die Strahlung des Fokussierungslasers reflektierend ist, die Strahlungen der beiden Laser von etwas unterschiedlichen Stellen reflektiert werden, nämlich von dem äußeren Film und von der inneren Schicht. Dies kann elektrisch dadurch kompensiert werden, daß eine kleine Versetzungsspannung dem Fokussierungs-Fehlersignal zugesetzt wird.
Nachdem der Druckkopf 16 ordnungsgemäß fokussiert ist, liefern sämtliche Photodetektoren 94 des Sensors 80 gleiche Ausgangssignale. Wenn jedoch die Fokussierung so verschoben wird, daß die Objektivlinse 20 entweder zu dicht an dem lichtempfindlichen Blatt 22 oder zu weit von diesem entfernt liegt, dann unterscheiden sich die Signale, die von den Photodetektoren 94 geliefert werden, voneinander. Die Ausgangssignale der Photodetektoren 94 sind an eine Zweikanal-Signalkombinationsstufe 126 angeschlossen, die Summen und Differenzen der Photodetektorsignale bildet, um am Anschluß E ein Signal auszugeben, welches den Fokussierungsfehler des Druckkopfes 16 repräsentiert. Das Signal am Anschluß E wird über das Filter 52 dem Schalter 54 zugeführt und ebenso dem Klemmen-Nebenschlußkreis, wie dies weiter unten im einzelnen beschrieben wird. Die Photodetektoren 94 können ferner durch die Bezeichnungen A und B identifiziert werden, und in diesem Fall ergibt sich das Differenzsignal als A - B. Das normalisierte Differenzsignal wird am Anschluß E ausgegeben, und dies ist das Differenzsignal A - B geteilt durch die Summe der Detektorsignale A + B. Das Summensignal A + B wird am Anschluß S ausgegeben.
Das Drucksystem 10 weist eine Klemmen-Nebenschlußschaltung 122 auf, die zwischen den Anschlüssen E und P liegt, und es ist ein Schalter 124 vorgesehen, der zwischen dem Anschluß E und dem Fokussierungstreiberfilter 52 liegt, und es ist ein Interface 128 vorgesehen, um die Signale mit einem Computer 130 und einem Speicher 132 zu koppeln. Der Computer 130 ist sowohl mit dem Interface 128 als auch mit dem Speicher 132 gekoppelt. In dem System 10 sind außerdem zwei Schrittmotoren 134, 138, zwei Treiberschaltungen 140 und 144, welche eine Schaltung zur Erregung der Motoren 134 und 138 aufweisen, und ein Wellenwinkelstellungskodierer 146 angeordnet. Der Motor 134 dreht die Trommelwelle 14, und letztere ist drehbar in einem Rahmen 148 gelagert. Die Kodierstufe 146 ist mit der Welle 14 verbunden, um die Winkelorientierung der Trommel 12 dem Computer 130 über das Interface 128 zu liefern. Nach Aktivierung des Drucksystems 10 durch eine Bedienungsperson, die einen Startbefehl dem Computer 130 in einer noch zu beschreibenden Weise eingibt, signalisiert der Computer 130 dem Treiber 140 über das Interface 128, den Motor 134 so zu aktivieren, daß die Trommel 12 gedreht wird. Durch die Rückkopplung der Trommelorientierung über den Kodierer 146 nach dem Computer 130 kann die Arbeitsweise des Computers 130 und des gesamten Systems 10 mit der Drehung der Trommel 12 synchronisiert werden.
Der Druckkopf 16 ist auf einem parallelen Pfad relativ zur Achse der Trommel 12 durch ein Servosystem 150 verschiebbar. Das Servosystem 150 verbindet das Gehäuse 38 des Druckkopfes 16 mit dem Rahmen 148, der die Drucktrommel 12 hält. Das Servo-System 150 umfaßt ein starres Glied 152, welches über einen Schneckenantrieb 156 mit dem Rahmen 148 verbunden ist. Der Schneckenantrieb 156 wird durch den Motor 138 angetrieben. Während der Arbeitsweise des Drucksystems 10 wird der Motor 138 durch den Treiber 144 gemäß den Signalen des Computers 130 aktiviert, der über das Interface 128 mit dem Treiber 144 gekoppelt ist.
Durch den Schneckenantrieb 156 wird das Glied 152 mit dem Druckkopf 16 in einer Richtung parallel zur Achse der Trommel 12 während der Drehung der Trommel 12 verschoben, um eine schraubenlinienförmige Abtastung des lichtempfindlichen Blattes 22 zu bewirken. Der schraubenförmige Abtastpfad ist durch die strichlierte Linie 160 angedeutet.
Relativ kleine Versetzungen der Linse 20, die notwendig werden können, um eine Fokussierung bei geringen Wellungen der Oberfläche des Blattes 22 aufrechtzuerhalten, werden durch elektrische Aktivierung der Spulen 48 bewirkt. Eine Aktivierung der Spule 48 wird synchron mit der Drehung der Trommel 12 durch Trommel-Winkelorientierungsdaten bewirkt, die von dem Kodierer 146 dem Computer 130 zugeführt werden. Die Verwendung des Computers 130 sowohl zur Aktivierung der schnell ansprechenden Spule 48 als auch zur Aktivierung des Schalters 54 wird unter Benutzung des Computers 130 durch das Interface 128 bewirkt, wie dies weiter unten unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben wird.
Die Rückkopplungsschleife, die die Spule 48 benutzt, um die Objektivlinse 20 zu fokussieren, weist den Verstärker 50 und das Filter 52 auf, die oben beschrieben wurden, und außerdem den Fokussierungssensor 80 und die Signalkombinationsstufe 126, und letztere sind an das Filter 52 über den Schalter 54 und die Anschlüsse J, K und E angeschlossen. Die Rückkopplungsschleife wird vervollständigt durch Betätigung des Schalters 54, um die Anschlüsse J und K zu verbinden. Die Rückkopplungsschleife wird durch Betätigung des Schalters 54 gesperrt, um die Anschlüsse J und K voneinander zu trennen. Während des Betriebes der Rückkopplungsschleife führt eine übermäßige Erregung der Spulen 48 zum Vorschub der Objektivlinse 20 nach der Trommel 12 zur Erzeugung eines Fehlersignals am Anschluß E, welches die Spulen 48 erregt, um die Objektivlinse 20 zurückzuziehen. In gleicher Weise erzeugt die Rückkopplungsschleife ein Fehlersignal am Anschluß E, wenn die Objektivlinse 20 zu weit von der Trommel 12 weggezogen wird, und dieses Fehlersignal bewirkt eine Erregung der Spulen 48 zum Vorschub der Linse 20 nach der Trommel 12. Das Fehlersignal am Anschluß E hat eine Nullamplitude oder eine Amplitude nahe Null, wenn die Linse 20 ordnungsgemäß auf das Blatt 22 fokussiert ist. Die Rückkopplungsschleife der Spulen 48 mit dem Fokussierungssensor 80 ist während einer Abtastung des Blattes 22 durch den Druckkopf 16 während jener Abschnitte der Abtastung wirksam, in denen die Klemme 30 von der Objektivlinse 20 entfernt liegt. Bei einer Annäherung der Klemme 30 an die Linse 20 jedoch wird die Rückkopplungsschleife durch die Arbeitsweise des Schalters 54 gesperrt und bleibt gesperrt, bis die Klemme 30 an der Linse 20 vorbeigelaufen ist. Die Betätigung des Schalters 54 wird durch ein Signal des Computers 130 bewirkt, und das Schaltersteuersignal wird vom Computer 130 über das Interface 128 dem Schalter 54 zugeführt. Die erwähnte Rückkopplungsschleife mit den Spulen 48 und dem Fokussierungssensor 80 kann als Fokussierungsschleife bezeichnet werden.
Eine weitere Rückkopplungsschleife, die als Positionsschleife bezeichnet werden kann, dient zur Positionierung der Objektivlinse 20 an einer Parkstellung während der Sperrung der Fokussierungsschleife, was während des Durchtritts der Klemme 30 an der Linse 20 vorbei geschieht. Die Positionierungsschleife wird durch die Arbeitsweise des Schalters 54 freigeschaltet, um die Anschlüsse J und R miteinander zu verbinden, und die letzteren werden über die Nebenschlußschaltung 122 mit dem Anschluß P verbunden. Die Positionierungsschleife weist die Photodetektoren 66 und die Signal-Kombinationsstufe 76 auf, die über die Nebenschlußschaltung 122 den Schalter 54 und den Verstärker 50 mit den Spulen 48 in Reihe geschaltet sind. Die Versetzung der Objektivlinse 20 von der Bezugsstellung erzeugt ein Fehlersignal am Anschluß P, das die Spulen 48 derart erregt, daß die Linse 20 zurück in die Bezugsstellung bewegt wird. Die Bezugsstellung ist eine Stellung, in der die Linse 20 einen bestimmten Abstand von der Vorderwand 162 des Gehäuses 58 hat. Die Bezugsstellung ist eine geeignete Stellung, aus der die Freischaltung der Fokussierungsschleife eingeleitet werden kann, nachdem die Abtastung wieder stattfindet und die Klemme 30 an der Linse 20 vorbeigelaufen ist.
Während der Erzeugung eines Bildes auf dem lichtempfindlichen Blatt 22 werden den LEDs 90 der Strahlungsquelle 18 von einer Datenquelle 164 Daten geliefert. Die Datenquelle 164 liefert elektrische Signale, die eine Treiberschaltung 166 aktivieren, um die einzelnen Laserdioden des Diodenfeldes 90 zu erregen. Die Auswahl der einzelnen Dioden 90, die aktiviert werden, wird im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben, wodurch ein Grauskalenausdruck von Pixeln des Bildes auf dem Blatt 22 herbeigeführt wird. Die Synchronisation der Datenflußgeschwindigkeit von der Quelle 164 nach der Strahlungsquelle 18 mit der Drehung der Trommel 12 wird durch Verbindung des Computers 130 mit der Datenquelle 164 bewirkt. Die Verbindung des Computers 130 nach der Datenquelle 164 erfolgt über das Interface 128 und den Anschluß D.
Das Flußdiagramm gemäß Fig. 2 zeigt die Arbeitsweise des Computers 130 in Richtung einer Abtastung der Trommel 12 durch den Druckkopf 16, um den Ausdruck eines Bildes auf dem lichtempfindlichen Blatt 22 gemäß Fig. 1 zu bewerkstelligen. In dem Flußdiagramm befinden sich Hinweise auf Operationen der Fokussierungsschleife und der Positionierungsschleife sowie die Freischaltung des Datenflusses von der Quelle 164 nach der Strahlungsquelle 18 während des Ausdrucks eines Bildes auf dem Blatt 22.
Gemäß dem Flußdiagramm beginnt das Verfahren mit einem Start am Block 168, und das Verfahren schreitet nach dem Block 170 fort, um die Trommel 12 in die Ausgangslage zu drehen. Die Ausgangslage befindet sich unmittelbar hinter dem Nachlaufrand der Klemme 30, wo das Blatt 22 wieder für die Objektivlinse 20 sichtbar wird. Darauf wird in dem Block 174 durch den Computer 130 die Fokussierungsschleife gesperrt, indem der Schalter 54 so betätigt wird, daß der Anschluß J mit dem Anschluß R verbunden wird. Das Arbeitsverfahren schreitet nach dem Block 176 fort, um einen Sägezahngenerator im Nebenschlußkreis 122 zu aktivieren, wie dies weiter unten beschrieben wird, wodurch die Spulen 48 mit einem Sägezahnsignal erregt werden, um die Linse 20 relativ zum Schlitten 40 schnell nachzuführen. Während des Nachführungsprozesses wird das Fokussierungsfehlersignal am Anschluß E der Signal-Kombinationsstufe 126 beobachtet, um die Linsenstellung zu bestimmen, bei der die Fokussierung des Blattes 22 vorhanden ist.
Am Block 178 ist die Nachführung der Linse 20 vollendet, und es wird die Linsenposition gespeichert, bei der die Fokussierung erreicht ist. Die gespeicherte Position dient als Bezugsposition, in der die Linse während des Durchtritts der Klemme 30 bei der nächsten Drehung der Trommel 12 geparkt wird und von wo das Druckverfahren wieder aufgenommen wird, nachdem die Klemme 30 vorbeigelaufen ist. Im Block 180 wird die Trommel 12 gedreht, um den Druckprozeß einzuleiten, und es wird eine Fokussierung der Linse 20 während des Druckverfahrens durch Betätigung des Schalters 54 bewirkt, der nunmehr den Anschluß J mit dem Anschluß K verbindet.
Im Block 182 wird wiederum eine Überprüfung durchgeführt, ob sich die Klemme 30 in der Sicht der Objektivlinse befindet. Wenn die Klemme im Sichtbereich liegt, dann schreitet das Verfahren nach dem Block 184 weiter, worin der Computer 130 den Schalter 54 so betätigt, daß die Fokussierungsschleife gesperrt und die Lokalisierungsschleife freigeschaltet wird, indem der Anschluß J mit dem Anschluß R verbunden wird. Dann wird im Block 186 die Bezugsparkstellung der Linse 20 beim Durchtritt der Nachlaufkante der Klemme 30 aktualisiert, und die aktualisierte Stellung wird gespeichert, worauf das Verfahren nach dem Block 188 fortschreitet.
Im Block 188 betätigt der Computer 130 den Schalter 54, um die Fokussierungsschleife freizuschalten und die Positionierungsschleife zu sperren, und dies wird dadurch bewirkt, daß der Anschluß J mit dem Anschluß K verbunden wird und indem die Verbindung zwischen den Anschlüssen J und R unterbrochen wird. Darauf wird im Block 190 der Abtastmotor 138 und das Schneckengetriebe 156 aktiviert, um eine Linearversetzung des Druckkopfes 16 parallel zur Achse der Trommel 12 herbeizuführen und um eine Abtastung der lichtempfindlichen Trommel 12 durch die Objektivlinse 20 zu bewirken. Im Block 192 aktiviert der Computer 130 die Datenquelle 164, um Datensignale über die Treiberschaltung 166 nach dem Leuchtdiodenfeld 90 zu übertragen, um auf dem Blatt 22 Markierungen auszudrucken. Wie oben erwähnt, ist die Datenflußgeschwindigkeit mit der Drehgeschwindigkeit der Drucktrommel 12 synchronisiert. Wegen der gemeinsamen Zeitbasis oder Taktgebung für den Computer und die synchronisierte Arbeitsweise der Motoren 134 und 138 wird auch die Abtastgeschwindigkeit des Druckkopfes 16 in Richtung parallel zur Trommelachse mit der Drehgeschwindigkeit der Trommel 12 synchronisiert.
Im Block 194 wird wiederum eine Überprüfung vorgenommen, ob die Klemme 30 im Sichtfeld befindlich ist. Wenn die Klemme 30 im Sichtfeld liegt, dann schreitet das Verfahren nach dem Block 196 fort, wo der Schalter 54 aktiviert wird, um die Fokussierungsschleife zu sperren und die Positionierungsschleife freizuschalten, damit die Linse 20 in der Bezugsstellung geparkt wird. Außerdem beendet im Block 196 der Computer 130 den Datenfluß von der Datenquelle 164 nach dem Leuchtdiodenfeld 90, damit die Klemme 30 freigegeben wird. Dann erfolgt im Block 198 eine Aktualisierung der Parkbezugsstellung der Linse 20 nach Drehung der Trommel 12 in die angegebene Stellung, um die Fokussierungsstellung für die Linse 20 zu messen und zu speichern. Dann schreitet das Verfahren nach dem Block 200 fort.
Im Block 200 wird der Schalter 54 so betätigt, daß die Fokussierungsschleife freigeschaltet und die Positionierungsschleife gesperrt wird, indem der Anschluß J mit dem Anschluß K verbunden und der Anschluß J von dem Anschluß R getrennt wird. Im Block 200 reaktiviert außerdem der Computer 130 den Datenfluß von der Quelle 164 nach dem Leuchtdiodenfeld 90, da die Klemme 30 von der Linse 20 freigekommen ist und da das Blatt 22 nunmehr der Linse 20 gegenüberliegt. Im Block 202 überprüft der Computer 130, ob der Ausdruck der Daten auf dem Blatt 22 vollendet ist. Wenn der Ausdruck der Daten auf dem Blatt 22 noch nicht vollendet ist, dann wird das Verfahren über die Blöcke 194, 196, 198, 200 und 202 wiederholt. Wenn am Block 202 festgestellt wird, daß der Datenausdruck auf dem Blatt 22 vollendet ist, dann schreitet das Verfahren nach dem Block 204 fort, wo der Computer 130 das Drucksystem 10 abschaltet, damit die Bedienungsperson ein neues, lichtempfindliches Blatt einlegen kann. Stattdessen kann eine automatische Blattzuführung (nicht dargestellt) durch den Computer aktiviert werden, um automatisch ein neues Blatt einzulegen, und danach wiederholt sich der Druckvorgang.
Fig. 3 zeigt die Ausbildung der Datenquelle 164, die ein fakultatives Merkmal der Erfindung ist, wobei die einzelnen Pixel des auf dem lichtempfindlichen Blatt 22 aufgedruckten Bildes schwarz, weiß oder eine Mischung von schwarzen und weißen Flächen sein können, wodurch der visuelle Eindruck einer Grauskala erhalten wird. Dieses fakultative Merkmal der Erfindung wird auf die folgende Weise verwirklicht. Die Datenquelle 164 weist einen Datenspeicher 206, einen Grauwertspeicher 208 und einen Zähler 210 auf, um den Grauwertspeicher 208 zu adressieren. Der Grauwertspeicher 208 kann als Lesespeicher (ROM) ausgebildet sein. Die Ausgangssignale des Grauwertspeichers 208 dienen als Ausgangssignale der Datenquelle 164, und sie werden über die Treiberschaltung 166 der Strahlungsquelle 18 zugeführt (die beide in Fig. 1 und 3 dargestellt sind), um das Leuchtdiodenfeld 90 zu aktivieren. Außerdem ist in Fig. 3 ein Teil des Computers 130 dargestellt, nämlich ein Taktgeber 212 und ein Adressierungsgenerator 214. Die Verbindungen des Computers 130 mit dem Winkelkodierer 146 und der Datenquelle 164 werden über das Interface 128 gemäß Fig. 1 hergestellt. Das Interface 128 ist in Fig. 3 weggelassen, um die Zeichnung zu vereinfachen. Das Ausführungsbeispiel der Erfindung zur Verwirklichung des Grauskalenwertes gemäß Fig. 3 wird nur beispielsweise angegeben, und es ist klar, daß die Prinzipien der Erfindung auch mit anderen Grauwertanordnungen verwirklicht werden können.
Im Betrieb speichert der Datenspeicher 206 Daten von jedem Pixel und die Lage von jedem Pixel des auf dem lichtempfindlichen Blatt 22 auszudruckenden Bildes. Die Lage des Bildes wird durch die Adresse des Speichers für jedes Pixel innerhalb des Datenspeichers 206 bestimmt. Im Falle eines Drucksystems, welches nur weiße oder schwarze Pixel benutzt, bestehen die Pixeldaten aus einem einzigen Bit, welches anzeigt, ob ein Pixel weiß oder schwarz ist. Im Falle einer Grauwertpräsentation der Pixel umfassen die im Datenspeicher gespeicherten Daten für jedes Pixel ein Mehrfach-Digitalwort, welches den Grauwert bestimmt, der beim Ausdruck eines jeden Pixels anzuwenden ist. In bezug auf das Leuchtdiodenfeld 90 sind in der Strahlungsquelle 18 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung die Leuchtdioden 90 als Gruppe von linearen Teilfeldern von Leuchtdioden angeordnet. Dies ist schematisch in Fig. 3 dargestellt. In der schematischen Darstellung gemäß Fig. 3 wird die Quelle 18 als Pixel repräsentiert, welches innerhalb des schraubenlinienförmigen Abtastpfades 160 über der Trommel 12 liegt, und der Pfad 160 wurde vorher in Fig. 1 dargestellt. Das Leuchtdiodenfeld 90 weist eine lineare Untergruppe 90A einzelner Dioden auf, und die Untergruppe ist beispielsweise 3 Mikron breit und 90 Mikron lang. Das Teilfeld 90A erstreckt sich über ein Drittel der Pixelbreite, und dies ist ein Drittel der Breite des Abtastpfades 160, und es erfolgt eine Zentrierung innerhalb des Abtastpfades 160. Zwei zusätzliche Diodenteilfelder 90B und 90C sind identisch dem Feld 90A, aber sie liegen im Abstand nach rechts und nach links zu dem Teilfeld 90A, wie schematisch in Fig. 3 dargestellt. Eine Beleuchtung aller Leuchtdioden oder Laserdioden aller drei Teilfelder 90A, 90B und 90C würde ein kontinuierliches Schwarz über dem lichtempfindlichen Blatt 22 während einer Erzeugung eines schraubenlinienförmigen Abtastpfades 160 bewirken. Die Beleuchtung nur des mittleren Teilfeldes 90A würde einen schwarzen Streifen in der Mitte des Pfades 160 bewirken, während eine Beleuchtung eines der Teilfelder 90B oder 90C einen schwarzen Streifen auf der rechten oder linken Seite des Abtastpfades 160 des Blattes 22 hervorrufen würde.
In dem Leuchtdiodenfeld 90 befindet sich auch ein relativ kurzes Teilfeld 90D, welches 5 Mikron lang und 3 Mikron breit ist und eine einzelne Diode 90E mit einer Abmessung von 3 Mikron mal 3 Mikron. Das Teilfeld 90D und die einzige Diode 90E sind längs einer Mittellinie des Abtastpfades 160 zentriert. Ein Aufleuchten eines der Teilfelder 90A bis 90D oder der einzelnen Diode 90E erzeugt eine schwarze Markierung innerhalb eines Bereiches des Abtastpfades und das Ausmaß der Markierung hängt von der Dauer des Strahlungsblitzes ab, der durch die aktivierten Leuchtdioden 90 erzeugt wird. Wenn beispielsweise die Teilfelder 90A und 90B angeschaltet und mehrfach während der Abtastung einer Länge des Pfades 160 abgeschaltet werden, die gleich ist dem Ausmaß eines einzelnen Pixels, dann wird ein Pixel ausgedruckt, welches schachbrettartig erscheint (unter dem Mikroskop betrachtet). Bei Betrachtung durch das menschliche Auge ergibt sich jedoch das Erscheinungsbild einer gleichförmigen Graufläche. Durch Wahl der Zeitintervalle, während der bestimmte Dioden 90 erregt werden, ergeben sich verschiedene Muster von Schwarz und Weiß, die in jedem Pixel des Bildes ausgedruckt werden können. Hierdurch ergeben sich zahlreiche Grauskalenwerte.
Wenn die Datenquelle für jedes Pixel im Betrieb ist, dann liefert der Datenspeicher 206 eine Adresse, die den gewünschten Grauwertpegel identifziert, und diese Grauskala reicht von reinem Weiß bis zu reinem Schwarz. Die Grauskalenadresse wird dem Grauskalenspeicher 208 zugeführt, der gemäß der Adresse ein digitales Wort der Treiberschaltung 166 zuführt, wodurch jeweils eines der Teilfelder 90A bis 90E aktiviert wird. Außerdem stellt das Vorhandensein des Adressensignals den Zähler 210 zurück, um Taktimpulse des Taktgebers 212 zu zählen. Die vom Zähler 210 gelieferte Zählung dient als zusätzliche Folge von partiellen Adressen, um vom Grauwertspeicher 208 Signale zu liefern, die einen Lichtimpuls oder Lichtblitz von bestimmten Teilgruppen 90A bis 90E für eine Folge von Intervallen innerhalb der Zeit liefern, die die Abtastung eines einzigen Pixels bewirkt. Dadurch ist die Strahlungsquelle 18 in der Lage, ein Schachbrettformat zu liefern oder eine andere Anordnung von hellen und dunklen Flächen, wobei der Durchschnittsbetrag der Dunkelheit, der über der Oberfläche eines Pixels erscheint, wählbar ist, um zahlreiche Grauwerte zu erzeugen. In Fig. 3 ist auch dargestellt, wie Winkeldaten vom Kodierer 146 geliefert werden, um den Taktgeber 212 mit der Drehung der Trommel 12 zu synchronisieren, und um zu gewährleisten, daß die Geschwindigkeit der Präsentation von Daten mit der Drehung der Trommel 12 synchronisiert ist.
Um die Grauskala genau auf dem Druckmedium zu erzeugen, und um gut definierte Pixel auf dem Druckmedium zu erzeugen, ist es wichtig, die Gleichförmigkeit der Beleuchtung im Schreibstrahl aufrechtzuerhalten. Da die Laserquelle aus einem Feld winziger Laserdioden besteht, ist es klar, daß eine Fokussierung der Lichtquelle selbst, nämlich des Diodenfeldes auf dem Druckmedium, das Erscheinungsbild zahlreicher Lichtflecke liefern würde, anstatt ein kontinuierliches Licht. Stattdessen ergibt die Benutzung telezentrischer Optiken im optischen System 82 (Fig. 1) eine Abbildung eines Nahfeldbereiches im Abstand von dem Diodenfeld und vor diesem Diodenfeld. Dieser Bereich ist dadurch charakterisiert, daß verschiedene Dioden zu dem Licht beitragen, und es ist eine im wesentlichen gleichförmige Beleuchtung vorhanden. Die telezentrische Optik sichert eine Gleichförmigkeit der Beleuchtung und projiziert diese gleichförmige Beleuchtung auf das Druckmedium, um die gewünschte Genauigkeit bei der Präsentation der Grauskala zu gewährleisten und ebenso definierte Pixel, wenn ein Bild eines gewählten Gegenstandes ausgedruckt wird.
Fig. 4 ist wiederum eine graphische Darstellung, die die Dicke des Blattes 22 als Funktion der Winkelstellung rings um die Trommel 12 zeigt, und die Winkelstellung ist auf der Abszisse aufgetragen. Das Blatt besitzt eine gleichförmige Dicke außer an der Stelle der Klemme 30, wo die Klemme 30 einen Vorsprung auf der sonst glatten Oberfläche bildet. Die graphische Darstellung zeigt auch die Stelle der Linse 20, die im wesentlichen konstant relativ zur Trommeloberfläche ist, mit Ausnahme geringfügiger Änderungen, die zu klein sind, um in der Figur erkennbar zu sein. Der nominelle Wert der Linsenposition wird durch die Fokussierungsschleife aufrechterhalten, und zwar immer dann, wenn das Druckmedium im Sichtfeld liegt. An der Stelle der Klemme 30 wird die Linsenposition dadurch aufrechterhalten, daß die Fokussierungsschleife gesperrt und die Linse in ihrer Parkstellung gehalten wird, bis das Druckmedium wiederum für den Fokussierungsschleifen-Sensor 80 sichtbar wird. Der Winkelkodierer 146 liefert einen Ausgang der Trommelstellung, wie dies oben beschrieben wurde, damit die verschiedenen Stufen in der Aktivierung der Fokussierungsschleife durchgeführt werden können, und um die Aktualisierung der gespeicherten Parkposition und das Auslesen des Wertes der Parkposition aus dem Speicher zu ermöglichen. So zeigt die Abszisse verschiedene Punkte, an denen Stufen auftreten. Es wird nämlich vom Speicher der vorher gespeicherte Wert der Linsenparkstellung ausgelesen, bevor die Klemme 30 erscheint, und es wird die Fokussierungsschleife gesperrt und die Linse in der ausgelesenen Parkstellung gehalten, unmittelbar bevor die Klemme 30 erscheint und während diese durchtritt, und es wird die Parkstellung initialisiert oder aktualisiert, unmittelbar nach Durchtritt der Klemme 30 durch Benutzung der Positionierungsschleife in Verbindung mit dem Fokussierungssensor 80, und danach erfolgt eine Reaktivierung der Fokussierungsschleife.
Fig. 5 zeigt Einzelheiten der Klemmen-Nebenschlußschaltung 122. Die Nebenschlußschaltung 122 weist eine Skalierungsstufe 220, eine Summierungsstufe 222, einen Analog-Digital-Wandler 224, eine Speichereinheit 226, einen Flankenzähler 228, einen Schalter 230, einen Digital-Analog-Wandler 232, einen Differentialverstärker 234, einen Schalter 236 und ein Filter 238 auf. Im Betrieb bewirkt die Nebenschlußschaltung 122 in der Linsenpositionierungs-Rückkopplungsschleife die Positionierung der Linse 20 (Fig. 1) an einer geeigneten Parkstellung, während die Klemme 30 an der Linse 20 vorbeiläuft. Die Parkposition wird anfänglich in einer Initialisierungsstufe festgelegt, wobei die Linse 20 durch den Schlitten 40 geschleppt wird, um eine Stellung zu finden, an der das Fokussierungsfehlersignal am Anschluß E gleich Null ist. Dies wird erreicht, während die Trommel 12 stationär in der Anfangsstellung gehalten wird, die unmittelbar hinter dem Durchtritt der Klemme 30 unter der Linse 20 befindlich ist, und diese Ausgangsstellung entspricht dem obersten Bereich am Oberrand des Blattes 22, wo der Ausdruck beginnen kann. Danach wird bei jeder Drehung der Trommel 12 über die Ausgangslage die Parkposition aktualisiert, damit sie irgendwelche Wellen berücksichtigt, die in dem Blatt 22 auftreten können, wenn der Druckkopf an der Trommel 12 vorbeigeführt wird. Durch geeignete Wahl der Parkstellung wird die Linse 20 in eine optimale Stellung gebracht, um den Druckprozeß wieder aufnehmen zu können, nachdem die Klemme 30 an der Linse 20 vorbeigelaufen ist.
Die Initialisierung und Aktualisierung der Linsenparkstellung wird wie folgt erreicht, und zwar unter Zuhilfenahme des Fokussierungsfehlersignals, welches am Anschluß E der Signalkombinationsstufe 126 (Fig. 1) auftritt und unter Zuhilfenahme des Positionsfehlersignals, das am Anschluß P der Signalkombinationsstufe 76 (Fig. 1) geliefert wird, unter Zuhilfenahme des Summenkanalsignals, welches am Anschluß S der Signalkombinationsstufe 126 auftritt und über Verbindungen mit dem Computer 130, die durch den Anschluß H gekennzeichnet sind. Während der Initialisierung überführt der Computer 130 die Trommel 12 in ihre Ausgangslage, die durch den Winkelkodierer 146 angezeigt angezeigt wird. Darauf bewirkt der Computer 130 über den Anschluß H, daß der Schalter 230 den Zähler 228 mit dem Konverter 232 verbindet, daß der Zähler 228 zurückgesetzt wird und daß der Zähler 228 aktiviert wird, um die Taktimpulse zu zählen, die vom Computer 130 am Anschluß C geliefert werden. Die resultierende Ausgangszählung des Zählers 228 ist eine digitale Flanke (Treppen-Wellenform), die durch den Konverter 232 in eine analoge Flankenspannung umgewandelt wird, die einem positiven Eingang des Differentialverstärkers 234 zugeführt wird. Das Positionsfehlersignal wird vom Anschluß P dem negativen Eingang des Differentialverstärkers 234 zugeführt. Das Positionsfehlersignal hat die Form einer Sägezahnspannung, die mit der Verschiebung der Linse 20 im Schlitten 40 ansteigt. Daher dient das Positionsfehlersignal auch dazu, die Lage der Linse 20 innerhalb des Schlittens 40 zu identifizieren. Das Ausgangssignal des Verstärkers 234 ist die Differenz zwischen der befohlenen Flankenstellung und der tatsächlichen Stellung der Linse 20 relativ zum Schlitten 40.
Die Klemmen-Nebenschlußschaltung 122 weist ferner einen Detektor 240 auf, der auf Signale an den Anschlüssen E und S anspricht, um das Vorhandensein eines Null-Fokussierungsfehlers festzustellen, der während der Schleppbewegung der Linse 20 auftritt. Das Blatt 22 wird dann richtig durch die Linse 20 fokussiert, wenn die signalkombinationsstufe 126 ein Null- Fehlersignal liefert. Das Positionsfehlersignal (Anschluß P) und das Fokussierungsfehlersignal (Anschluß E) werden durch die Summierungsstufe 222 summiert und in ein digitales Summierungssignal durch den Konverter 224 umgewandelt. Das Fokussierungsfehlersignal besitzt ebenfalls eine Sägezahnspannung ähnlich dem Positionsfehlersignal. Die Neigung der Rampe des Fokussierungssignals sollte gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung jedoch zweckmäßigerweise größer sein als die Neigung der Flanke des Positionsfehlersignals, und zwar um einen Faktor von 5 größer. Bevor Fokussierungsfehlersignal und Positionierungsfehlersignal summiert werden, ist es zweckmäßig, die beiden Flankenneigungen auszugleichen. Dies wird mit der Skalierungsstufe 220 bewirkt, die die Amplitude des Fokussierungsfehlersignals um einen Faktor von 1/5 skaliert. Dadurch wird das digitale Summensignal, welches vom Konverter 224 geliefert wird, in gleicher Weise durch das Fokussierungsfehlersignal und das Positionierungsfehlersignal beeinflußt.
Beim Auftreten des Null-Fokussierungsfehlers liefert der Detektor 240 ein Logisch-1-Signal, das über einen Schalter 242 dem Speicher 226 geliefert wird, um das Summensignal beim Auftreten des Null-Fehlersignals zu speichern. Das Logisch-1- Signal, welches vom Detektor 240 ausgegeben wird, wird außerdem dem Anschluß H und über das Interface 128 dem Computer 130 zugeführt, um das Ende des Initialisierungsprozesses anzuzeigen. Dann aktiviert der Computer die Trommel 12, damit sich diese dreht.
Der Null-Detektor 240 besitzt zwei Komparatoren 244 und 246 und eine Quelle 248 mit einer positiven Bezugsspannung und außerdem ein UND-Gatter 250.
Der Komparator 244 vergleicht die Fokussierungsfehlersignalamplitude mit Null-Spannungen, die durch eine Verbindung von Masse mit dem negativen Eingang des Komparators 244 geliefert werden. Das Fokussierungsfehlersignal wird dem positiven Eingang des Komparators 244 zugeführt. Während der Anfangsstufe der Schleppbewegung der Linse 20 ist das Fokussierungsfehlersignal negativ und das Signal, das durch den Komparator 244 ausgegeben wird, ist relativ niedrig, und es ist ein Logisch- 0-Signal. Das vom Komparator 244 gelieferte Signal wird auf Logisch-1 umgeschaltet, wenn das Fokussierungsfehlersignal den Wert Null erreicht.
Die von den Photodetektoren 94 (Fig. 1) gelieferte Spannung ändert sich in der Amplitude mit der Linsenstellung, wie dies in der graphischen Darstellung nach Fig. 6 ersichtlich ist. Die maximale Signalstärke wird erlangt, wenn das Blatt 22 durch die Linse 20 exakt fokussiert ist. Um das Auftreten einer fehlerhaften Null-Detektion zu verhindern, was auftreten könnte, während die Linse sich in einer Stellung mit geringem Licht an den Photodetektoren 94 befindet, wird die Summe der beiden Ausgangsignale der Photodetektoren 94 (am Anschluß S) dem Komparator 240 zugeführt, um das Vorhandensein einer adäquaten Signalstärke zu überprüfen. Das Summenkanalsignal am Anschluß S wird dem positiven Eingang des Komparators 246 zugeführt und die Positionsbezugsspannung der Quelle 248 wird dem negativen Eingang des Komparators 246 zugeführt. Die Bezugsspannung der Quelle 248 dient als Schwellwert, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist. Das Ausgangssignal des Komparators 246 steht auf Logisch-1, wenn das Summenkanalsignal über dem Schwellwert liegt, und es dient zur Aktivierung des UND-Gatters, um das Ausgangssignal des Komparators 244 nach dem Schalter 242 gelangen zu lassen.
In der Nebenschlußschaltung 122 befindet sich außerdem eine Dekodierstufe 252 mit mehreren Dekodern zur Dekodierung des Signalausganges des Winkelkodierers 146. Der erste Dekoderausgang ist ein Signal, welches die Trommelstellung unmittelbar nach Durchtritt der Klemme 30 angibt, und zu dieser Zeit muß der Wert der gespeicherten Linsenbezugsstellung aus dem Speicher 226 ausgelesen werden, um die Linsenparkstellung zu aktualisieren. Der Lesebefehl in Ausdrücken des Trommelwinkels ist in der graphischen Darstellung nach Fig. 4 ersichtlich. Der zweite Dekoder der Dekodierstufe 252 liefert das Initialisierungssignal oder das Aktualisierungssignal, wie aus Fig. 4 ersichtlich, und dies zeigt an, daß die Trommelstellung geeignet ist, um die Linsenparkbezugsstellung zu initialisieren, wie dies oben beschrieben wurde, oder um die Linsenparkbezugsstellung zu aktualisieren, wie dies unten beschrieben wird.
Nach Initialisierung der Linsenstellung dreht sich die Trommel 12 weiter und der Druckkopf 16 verschiebt sich längs der Trommel 12, wie dies oben beschrieben wurde. Mit jeder Drehung der Trommel 12 wird beim Durchtritt der Klemme 30 unter der Linse 20 diese Linse in die Parkstellung überführt. Dies geschieht während der Sperrung der Fokussierungssteuerschleife unmittelbar vor dem Durchtritt der Klemme 30, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist. Es ist erwünscht, die Linsenparkbezugsstellung bei jeder Drehung der Trommel 12 zu aktualisieren, wie dies oben erwähnt wurde, um irgendwelche Wellungen zu kompensieren, die im Blatt 22 auftreten können, wenn sich der Druckkopf längs der Trommel 12 bewegt.
Die Aktualisierung der Linsenparkstellung wird durch Betätigung des Schalters 242 bewirkt, der den zweiten Ausgang der Dekodierstufe 252 mit der Speichereinheit 226 verbindet. Es wird außerdem der Schalter 230 betätigt, um den Ausgang der Speicherstufe 226 an den Konverter 232 anzuschalten. Beim Auftreten des Aktualisierungsbefehlssignals von der Dekodiereinheit 252 speichert die Speichereinheit 226 den gegenwärtigen Wert des Summensignals, der vom Konverter 224 geliefert wird. Es ist kein Nachschleppen der Linse 20 während der Aktualisierung erforderlich, weil die Linse 20 sich bereits in der optimalen Parkstellung oder in der Nähe dieser Parkstellung befindet. Bei jeder Drehung der Trommel 12 wird der letzte Wert der Linsenparkstellung aus der Speichereinheit 226 ausgelesen, bevor die Klemme 30 hindurchtritt, und dann wird der letzte Wert der Parkstellung während der Sperrung der Fokussierungsschleife benutzt, um die Linse 20 zu positionieren, bis die Klemme 30 hindurchgetreten ist, und danach wird die Fokussierungsschleife wieder aktiviert.
Für eine beste Genauigkeit in der Positionierung der Linse 20 ist es erwünscht, verschiedene Filter zur Steuerung der Dynamik der Positionssteuerstufe und der Fokussierungssteuerstufe zu benutzen. Das Fokussierungstreiberfilter 52 (Fig. 1) wird in der Fokussierungssteuerschleife benutzt und das Positionierungstreiberfilter 238 (Fig. 5) wird in der Positionierungssteuerschleife benutzt. Während einer Zeitdauer, während der das Fokussierungstreiberfilter 52 inaktiv ist, ist das Filter völlig aus der Schaltung durch den Schalter 124 am Eingang des Filters 52 unterbrochen und durch den Schalter 54 am Ausgang des Filters 52. Während einer inaktiven Periode des Positionstreiberfilters 238 ist das Filter vollständig von der anderen Schaltung durch den Schalter 236 am Eingang des Filters 238 und durch den Schalter 54 am Ausgang des Filters 52 abgeschaltet. Dadurch wird es möglich, daß verschiedene Spannungen, die in den Filtern vorhanden sein könnten, z.B. die Spannung eines geladenen Kondensators, abgezogen werden. Hierdurch wird ein langes Übergangsverhalten vermieden, was beim Einschalten der Filter auftritt. Es ist klar, daß jedes Filter eine geeignete Frequenzsteuerschaltung zur Schleifenstabilität aufweisen kann, beispielsweise eine Vorlauf-Verzögerungsschaltung oder einen Integrator, und es können auch Verstärker vorgesehen werden, um eine ausreichende Verstärkung zu liefern, wie dies bei der Ausbildung von Rückkopplungen bekannt ist. Jeder der erwähnten Schalter wird unter der Steuerung des Computers 130 betätigt.
Fig. 7 zeigt die Unterseite des Schlittens 40 (Fig. 1) in einer stilisierten, perspektivischen Ansicht, um die Stellen der verschiedenen Bauteile des Schlittens 40 zu zeigen, die zur Positionierung der Linse 20 benutzt werden. Beispielsweise sind der Rahmen 46, die Spulen 48 und die Photodetektoren 66 ersichtlich, die in Fig. 1 auseinandergezogen dargestellt sind. In Fig 7 weist der Schlitten 40 eine Rückplatte auf, die sich in einer Vertikalebene vom Gehäuse 38 erstreckt. Die Platte 254 erstreckt sich in einer Ebene parallel zur Achse der Trommel 12. Der Fortsatz 68 steht von einem unteren Abschnitt der Platte 254 vor, um den Photodetektor 66 und die Lampen 74 in ihren jeweiligen Positionen über der Linse 64 zu tragen. Die Wände 42 und 44 stehen von einem Arm 256 nach oben, der nach vorn aus einem oberen Kissen der Platte 254 vorsteht. Die Wände 42 und 44 sind elastisch und schwenken um ihre jeweiligen Verbindungen mit dem Arm 156 nach vorn und zurück, so daß der Rahmen 46 in einer Richtung senkrecht zur Achse der Trommel 12 verschoben werden kann. Der Rahmen 46 ist an den unteren Abschnitten der Wände 42 und 44 festgelegt, die den Rahmen 46 tragen. Ein Streifen 258 aus Dämpfungsmaterial ist an der Vorderwand 42 angeordnet, um deren Bewegung zu dämpfen und ein ähnlicher (in der Zeichnung nicht dargestellter) Streifen ist an der Rückwand 44 befestigt.
Von der Rückplatte 254 stehen nach vorn Streben 260 und 262 vor, die die Magnete 56 auf der einen Seite des Schlittens 40 tragen, und es ist eine zweite Gruppe von nicht dargestellten Streben vorgesehen, um die Magnete 56 auf der gegenüberliegenden Seite des Schlittens 40 zu tragen. Eine Öffnung 264 in der Rückplatte 254 schafft einen Raum zur Überführung des Rahmens 46 und zum Durchtritt des Laserstrahls, der die Linse 20 durchläuft. Die Lage des Ziels 70 am Boden 72 des Rahmens 46 ermöglicht eine Beleuchtung des Ziels 70 durch Lampen 74 und eine Betrachtung des Ziels 70 durch Photodetektoren 66, während das Ziel an der Linse 64 vorbeiläuft.
Das Drucksystem 10 gemäß der Erfindung ist in der Lage, akkurat das Bild eines Gegenstandes auf einem diskontinierlichen Aufzeichnungsmedium, beispielsweise einem Blatt aus lichtempfindlichen Material, aufzuzeichnen. Die Daten des Aufnahmegegenstandes wurden vorher in einem Speicher gespeichert, beispielsweise im Speicher der Datenquelle 164. Falls erforderlich, können die Daten durch einen optischen Scanner geliefert werden, der den Gegenstand abtastet, und diese Daten würden digitalisiert und zeitweise in der Datenquelle 164 gespeichert, die dann als Pufferstufe wirken würde. Die Möglichkeit der Zurückziehung des Druckkopfes von der Drucktrommel ermöglicht die zweckmäßige Benutzung einer Klemme, die von der Trommel getragen wird, um die Enden des diskontinuierlichen Aufzeichnungsmediums auf der Trommel festzulegen, während die schraubenlinienförmige Abtastung des Druckmediums erfolgt. Außerdem wird durch die Benutzung der optischen Fokussierungsvorrichtung eine genaue Fokussierung eines Schreibstrahls auf dem lichtempfindlichen Blatt gewährleistet und die Fokussierungskompensation erfolgt schnell, falls irgendwelche Wellungen in der Oberfläche des Druckmediums auftreten sollten.
Das vorbeschriebene Ausführungsbeispiel ist nicht beschränkend, und es können zahlreiche Abwandlungen getroffen werden. Demgemäß ist die Erfindung nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt und nur durch die nachfolgenden Ansprüche definiert.

Claims

1. Drucker, der mit einem Blatt aus lichtempfindlichem Aufzeichnungsmaterial arbeitet und folgende Merkmale aufweist:

eine zylindrische Drucktrommel, die um eine Zylinderachse drehbar ist;

eine Klemme zur Festlegung des aus lichtempfindlichem Aufzeichnungsmaterial bestehenden Blattes auf der Zylinderoberfläche der Trommel;

einen Druckkopf mit einer ersten Strahlungsquelle, die eine erste Strahlung mit einer ersten Gruppe von Strahlungscharakteristiken von Frequenz und-Intensität liefert, um Markierungen auf dem Blatt auf zudrucken, wobei der Druckkopf ein Gehäuse und eine vom Gehäuse getragene Objektivlinse aufweist, um die erste Strahlung auf dem Blatt zu fokussieren;

eine zweite Strahlungsquelle, die eine zweite Strahlung mit einer zweiten Gruppe von Strahlungscharakteristiken von Frequenz und Intensität liefert, um das Blatt zu beleuchten, ohne Markierungen aufzudrucken;

eine Sensorvorrichtung, die auf die zweite Strahlung anspricht, um den Abstand zwischen der Objektivlinse und dem Blatt festzustellen, wobei die Sensorvorrichtung ein Signal liefert, welches den Abstand zwischen der Objektivlinse und dem Blatt anzeigt;

optische Mittel, die die erste-und zweite Strahlung von der ersten und zweiten Quelle durch die Objektivlinse auf das Blatt richten, wobei wenigstens ein Teil der zweiten Strahlung von dem Blatt nach der Objektivlinse reflektiert wird, und die optischen Mittel den reflektierten zweiten Strahl von dem Objektiv nach der Sensorvorrichtung reflektieren;

Positionierungsmittel zur Einstellung der Lage der Objektivlinse und der Lage des Druckkopfes relativ zum Blatt und relativ zur Klemme während der Drehung der Trommel; und

wobei die Positionierungsmittel einen Bewegungsantrieb aufweisen, der auf das Signal der Sensorvorrichtung anspricht, um die Objektivlinse relativ zum Gehäuse zu bewegen und eine Servoeinrichtung das Gehäuse relativ zur Trommel bewegt, um eine Abtastung des Blattes aus lichtempfindlichem Material während der Drehung der Trommel zu bewirken; und

wobei die Servoeinrichtung einen Speicher und Adressiermittel aufweist, die auf die Lage der Klemme ansprechen, um den Speicher zu adressieren, wobei der Speicher Daten bezüglich des Klemmenabstands speichert und die Servoeinrichtung gemäß den Klemmenabstandsdaten arbeitet, um den Bewegungsantrieb zu sperren und um das Gehäuse während des Durchlaufs der Klemmen am Druckkopf zurückzuziehen.

2. Drucker nach Anspruch 1, der außerdem

einen Detektor aufweist, der auf die zweite Strahlung anspricht, um die Lage der Objektivlinse innerhalb des Gehäuses zu detektieren, wobei der Detektor ein Signal liefert, welches die Lage der Objektivlinse innerhalb des Gehäuses anzeigt; und

wobei die Positionierungsmittel gemäß dem Signal des Detektors arbeiten, um die Objektivlinse an einer Bezugsstelle im Gehäuse zu lokalisieren, während der Bewegungsantrieb gesperrt ist.

3. Drucker nach Anspruch 1, bei welchem die Adressiervorrichtung einen Wellenwinkelkodierer aufweist, um einen Orientierungswinkel der Trommel um die Zylinderachse zu messen, wobei sich die Klemme um die Achse mit der Trommel dreht.

4. Drucker nach Anspruch 1, bei welchem der Sensor ein Photodetektorfeld und einen optischen Schneidrand im Ausbreitungspfad der zweiten Strahlung besitzt, um das Signal des Sensors zu erzeugen.

5. Drucker nach Anspruch 1, bei welchem die zweite Strahlungsquelle und die optischen Mittel innerhalb des Druckkopfes angeordnet sind.

6. Drucker nach Anspruch 5, bei welchem die optischen Mittel folgende Teile umfassen:

ein Feld von mit Überzug versehenen dichroitischen Prismen, um einen Ausbreitungspfad der ersten Strahlung von der ersten Quelle mit einem Ausbreitungspfad der zweiten Strahlung von der zweiten Quelle auf einem ersten gemeinsamen Pfad für die erste und zweite Strahlung zu kombinieren, wobei sich der erste gemeinsame Pfad nach der Objektivlinse erstreckt;

eine Viertelwellenplatte ist in dem ersten gemeinsamen Pfad angeordnet, und erste und zweite Strahlung unterscheiden sich in ihrer Frequenz und besitzen eine parallele lineare Polarisation beim Eintritt in die optischen Mittel von der ersten und der zweiten Quelle;

ein Farbfilter spricht auf eine Differenzfrequenz zwischen der ersten und zweiten Strahlung an, und die Viertelwellenplatte dreht die Polarisationsrichtungen der von dem Blatt in die optischen Mittel reflektierten Strahlung, damit die reflektierten Strahlungen das Prismenfeld längs eines zweiten gemeinsamen Pfades verlassen können, der durch das Filter nach dem Sensor verläuft, wobei das Filter die erste Strahlung gegenüber einem Durchtritt nach dem Sensor sperrt.

7. Drucker nach Anspruch 6, bei welchem der Sensor ein Photodetektorfeld und einen optischen schneidrand aufweist, die im Ausbreitungspfad der zweiten Strahlung liegen, um das Signal des Sensors zu erzeugen.

8. Drucker nach Anspruch 7, welcher außerdem

einen Detektor aufweist, der auf die zweite Strahlung anspricht, um die Lage der Objektivlinse innerhalb des Gehäuses festzustellen, wobei der Detektor ein Signal liefert, das die Lage der Objektivlinse innerhalb des Gehäuses angibt; und

wobei die Positionierungsmittel gemäß dem Signal des Detektors die Objektivlinse an einer Bezugsstellung im Gehäuse positionieren, während der Bewegungsantrieb gesperrt ist.

9. Drucker, der in Verbindung mit einem Blatt aus lichtempfindlichem Aufzeichnungsmaterial arbeitet und folgende Teile aufweist:

eine zylindrische Drucktrommel, die um eine Zylinderachse drehbar ist;

eine Klemme zur Festlegung des Blattes aus lichtempfindlichem Aufzeichnungsmaterial auf der zylindrischen Oberfläche der Trommel;

einen Druckkopf mit einer ersten Strahlungsquelle, die eine erste Strahlung mit einer ersten Gruppe von Strahlungscharakteristiken von Frequenz und Intensität liefert, um Markierungen auf dem Blatt auszudrucken, wobei der Druckkopf ein Gehäuse und eine vom Gehäuse getragene Objektivlinse aufweist, um die erste Strahlung auf dem Blatt zu fokussieren;

eine zweite Strahlungsquelle, die eine zweite Strahlung innerhalb einer zweiten Gruppe von Strahlungscharakteristiken von Frequenz und Intensität liefert, um das Blatt zu beleuchten, ohne Markierungen aufzudrucken;

eine Sensorvorrichtung, die auf die zweite Strahlung anspricht, um den Abstand zwischen der Objektivlinse und dem Blatt festzustellen, wobei die Sensoreinrichtung ein Signal liefert, welches den Abstand zwischen der Objektivlinse und dem Blatt anzeigt;

optische Mittel, die die erste und zweite Strahlung von der ersten und zweiten Strahlungsquelle durch das Objektiv auf das Blatt leiten, wobei wenigstens ein Teil der zweiten Strahlung von dem Blatt nach der Objektivlinse reflektiert wird und die optischen Mittel die reflektierte zweite Strahlung von der Objektivlinse nach der Sensorvorrichtung richten;

Positionierungsmittel zur Einstellung einer bestimmten Lage der Objektivlinse relativ zum Blatt und relativ zu der Klemme während der Drehung der Trommel; und

wobei die Positionierungsvorrichtung auf das Signal der Sensorvorrichtung anspricht, um die Objektivlinse relativ zum Gehäuse zu bewegen;

wobei die optischen Mittel ein Feld von mit Überzug versehenen dichroitischen Prismen aufweisen, um einen Ausbreitungspfad der ersten Strahlung von der ersten Quelle und einen Ausbreitungspfad der zweiten Strahlung von der zweiten Quelle in einen ersten gemeinsamen Pfad für die erste und zweite Strahlung zu kombinieren, wobei der erste gemeinsame Pfad durch die Objektivlinse hindurch verläuft;

wobei eine Viertelwellenplatte in dem ersten gemeinsamen Pfad angeordnet ist, und erste und zweite Strahlung sich in der Frequenz unterscheiden und parallel zueinander linear polarisiert sind, wenn sie in die optischen Mittel von der ersten und zweiten Quelle eintreten;

wobei ein Farbfilter auf eine Differenz in der Frequenz zwischen der ersten und zweiten Strahlung anspricht und die Viertelwellenplatte die Polarisationsrichtungen der vom Blatt in die optischen Mittel reflektierte Strahlung dreht, damit die reflektierten Strahlungen das Prismenfeld längs eines zweiten gemeinsamen Pfades verlassen, der durch das Filter nach der Sensorvorrichtung führt, wobei das Filter die erste Strahlung gegenüber einem Durchtritt nach der Sensorvorrichtung sperrt.

10. Drucker nach Anspruch 9, bei welchem die Sensorvorrichtung ein Photodetektorfeld und eine optische Messerkante aufweist, die im Ausbreitungspfad der zweiten Strahlung liegen, um ein Signal der Sensorvorrichtung zu liefern.

11. Drucker, der in Verbindung mit einem Blatt aus lichtempfindlichem Aufzeichnungsmaterial arbeitet und folgende Teile umfaßt:

eine zylindrische Drucktrommel, die um eine Zylinderachse drehbar ist;

eine Klemme, mit der das Blatt aus lichtempfindlichem Aufzeichnungsmaterial auf der zylindrischen Oberfläche der Trommel festgelegt wird;

einen Druckkopf, der eine erste Strahlungsquelle aufweist, um eine erste Strahlung mit einer ersten Gruppe von Strahlungscharakteristiken von Frequenz und Intensität zu liefern, um Markierungen auf dem Blatt auszudrucken, wobei der Druckkopf ein Gehäuse und eine Objektivlinse aufweist, die vom Gehäuse getragen wird und die erste Strahlung auf dem Blatt fokussiert;

eine zweite Strahlungsquelle, die eine zweite Strahlung mit einer zweiten Gruppe von Strahlungscharakteristiken von Frequenz und Intensität liefert, um das Blatt zu beleuchten, ohne Markierungen auf zudrucken;

eine Sensorvorrichtung, die auf die zweite Strahlung anspricht, um den Abstand zwischen Objektivlinse und Blatt festzustellen, wobei die Sensorvorrichtung ein Signal liefert, welches den Abstand zwischen Objektivlinse und Blatt angibt;

optische Mittel, die die erste und zweite Strahlung von der ersten bzw. zweiten Strahlungsquelle durch die Objektivlinse auf das Blatt richten, wobei wenigstens ein Teil der zweiten Strahlung von dem Blatt nach der Objektivlinse reflektiert wird und die optischen Mittel die reflektierte zweite Strahlung von der Objektivlinse nach der Sensorvorrichtung richten;

Positionierungsmittel zur Einstellung der Lage der Objektivlinse und zur Einstellung der Lage des Druckkopfes relativ zu dem Blatt und relativ zu der Klemme während der Drehung der Trommel; und

wobei die Positionierungseinrichtung einen Bewegungsantrieb aufweist, der auf das Signal der Sensorvorrichtung anspricht, um die Objektivlinse relativ zum Gehäuse zu bewegen und wobei Servomittel vorgesehen sind, um das Gehäuse relativ zur Trommel zu bewegen, um eine Abtastung des lichtempfindlichen Materials bei Drehung der Trommel zu erreichen; und

wobei die Positionierungsmittel eine Bezugsstellung der Objektivlinse speichern und die Positionierungsmittel die Objektivlinse an der Bezugsstellung plazieren, während die Klemme an dem Druckkopf vorbeiläuft.

12. Drucker nach Anspruch 11, bei welchem die Positionierungsmittel nach einem Durchlauf der Klemme die Bezugsstellung aktualisieren zur Benutzung bei einem folgenden Vorbei lauf der Klemme an dem Druckkopf.

13. Drucker nach Anspruch 12, bei welchem die Sensorvorrichtung ein Photodetektorfeld und eine optische Messerkante aufweist, die im Ausbreitungspfad der zweiten Strahlung angeordnet ist, um das Signal der Sensorvorrichtung zu erzeugen.

14. Drucker nach Anspruch 13, bei welchem die optischen Mittel folgende Teile umfassen:

ein Feld von mit Überzug versehenen dichroitischen Prismen, um einen Ausbreitungspfad der ersten Strahlung von der ersten Quelle und einen Ausbreitungspfad der zweiten Strahlung von der zweiten Quelle in einen ersten gemeinsamen Pfad für die erste und zweite Strahlung zu kombinieren, wobei sich dieser gemeinsame Pfad durch die Objektivlinse erstreckt;

eine Viertelwellenplatte, die in dem gemeinsamen Pfad liegt, wobei die erste und zweite Strahlung sich in der Frequenz unterscheidet und die beiden Strahlungen parallel zueinander linear polarisiert sind, wenn sie in die optischen Mittel aus der ersten und zweiten Quelle eintreten;

ein Farbfilter, das auf die Frequenzdifferenz zwischen der ersten und zweiten Strahlung anspricht, wobei die Viertelwellenplatte die Polarisationsrichtung der von dem Blatt in die optischen Mittel reflektierten Strahlung derart dreht, daß die reflektierten Strahlungen das Prismenfeld längs eines zweiten gemeinsamen Pfades verlassen, der durch das Filter nach der Sensorvorrichtung verläuft, wobei das Filter die erste Strahlung gegenüber einer Ausbreitung nach dem Sensor sperrt;

15. Verfahren zum Betrieb eines Druckers, der ein diskontinuierliches, lichtempfindliches Blatt aus Aufzeichnungsmaterial besitzt, das von einer drehbaren zylindrischen Trommel getragen wird, mit den folgenden Schritten:

es werden die Enden des Blattes an der Trommel festgeklemmt, um das Blatt auf der Trommel festzulegen;

es wird die Trommel um eine Zylinderachse gedreht;

ein Druckkopf tastet die Trommel linear in Richtung parallel zur Achse ab, wobei der Druckkopf eine erste Strahlungsquelle aufweist, die eine erste Strahlung mit einer ersten Gruppe von Strahlungscharakteristiken von Frequenz und Intensität liefert, um Markierungen auf dem Blatt auszudrucken, wobei der Druckkopf ein Gehäuse und eine vom Gehäuse getragene Objektivlinse aufweist, um die erste Strahlung auf dem Blatt zu fokussieren;

es wird eine zweite Strahlung von einer zweiten Strahlungsquelle durch das Gehäuse und durch die Objektivlinse gerichtet, um auf dem Blatt aufzutreffen, wobei die zweite Strahlung eine Frequenzcharakteristik und Intensitätscharakteristik besitzt, um das Blatt zu beleuchten, ohne einen Ausdruck vorzunehmen;

es wird ein Teil der zweiten Strahlung von dem Blatt reflektiert, um den Abstand zwischen der Objektivlinse und dem Blatt zu messen;

gemäß der Messung des Abstandes zwischen der Objektivlinse und dem Blatt wird die Objektivlinse relativ zum Blatt und relativ zur Klemme positioniert, während sich die Trommel dreht; und

wobei der Positionierungsschritt einen Schritt umfaßt, in dem die Linse relativ zum Gehäuse bewegt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, welches ferner den Schritt umfaßt, den Wert der Bezugsposition der Objektivlinse relativ zu einem Abstand zwischen dem Druckkopf und der Trommel zu speichern, und

wobei die Objektivlinse in der Bezugsstellung angeordnet wird, während die Klemme an der Objektivlinse während der Drehung der Trommel vorbeiläuft.

17. Verfahren nach Anspruch 16, welches außerdem den Schritt umfaßt, die Bezugsposition zu initialisieren, während die Trommel stillsteht, indem ein Abstand zwischen der Objektivlinse und der Trommel so verändert wird, daß eine Fokussierungsstellung gegenüber dem Blatt erreicht wird, wobei die Initialisierung außerdem eine Speicherung der Fokussierungsstellung umfaßt, die als Bezugsstellung dient.

18. Verfahren nach Anspruch 17, welches weiter den Schritt umfaßt, den Bezugswert bei jedem Durchlauf der Klemme unter der Objektivlinse zu aktualisieren, während sich die Trommel dreht.

19. Verfahren nach Anspruch 18, bei welchem die Aktualisierung eine Messung des Fokalabstandes der Objektivlinse vom Blatt gleichzeitig durch mehrere optische Systeme umfaßt, wobei die Messungen durch die optischen Systeme kombiniert werden, um die Bezugsstellung zu liefern.