DE69216058T2

DE69216058T2 - Methode und Vorrichtung zum Vorrücken eines Trägers

Info

Publication number: DE69216058T2
Application number: DE69216058T
Authority: DE
Inventors: Douglass Lane Blanding
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1991-10-31
Filing date: 1992-10-22
Publication date: 1997-06-05
Anticipated expiration: 2012-10-23
Also published as: EP0544601A1; DE69216058D1; EP0544601B1; JPH0640112A; US5260722A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Vorrichtungen zum intermittierenden Vorrücken eines Wagens während einer Rasterabtastung. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Verfahren und Vorrichtungen zum intermittierenden Vorrücken eines Wagens, der beispielsweise benutzt wird, um eine relative Bewegung zwischen einer Aufzeichnungsvorrichtung und einem Empfangsmedium in einem Rasterabtastsystem zu erzeugen.
Laserdrucker beinhalten Mittel, um einen Abtastkopf zu bewegen, nachdem jeweils eine Zeile auf einem Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet worden ist. In einer bekannten Vorrichtung wird eine Verstellspindel benutzt, um einen den Abtastkopf tragenden Wagen in der "langsamen Abtastrichtung" vorzurücken. Bei Verstellspindeln können allerdings Artefakte auftreten, die durch sehr geringe Abweichungen im Gewindegang der Verstellspindel entstehen. Diese Artefakte können als Wiederholungsmuster oder "Streifeneffekte" in dem auf dem Aufzeichnungsmedium erzeugten Bild auftreten. Das Auge ist gegenüber periodischen Dichteabweichungen des Bildes äußerst empfindlich, insbesondere in Bereichen, die normalerweise einen einheitlichen Ton aufweisen. Um streifenfreie Bilder in Abtastvorrichtungen zu erzeugen, bei denen Verstellspindein zum Einsatz kommen, sind hochgenaue Verstellspindeln erforderlich, wobei die Verstellspindeln gefräst und überaus genau geläppt werden müssen. Die eigentlichen Verstellspindeln werden zudem durch Motoren mit hoher Präzision angetrieben. Daher ist das Bemühen um eine Minimierung der Streifeneffekte für viele Anwendungen zu aufwendig.
Andere Techniken, etwa die in US-A-4,608,578 und US-A-4,505,578 beschriebenen, benutzen einen Hydraulikzylinder, um die Bewegung eines Wagens zu steuern, auf dem ein lichtempfindliches Medium oder eine Abtastvorrichtung aufgebracht ist. In jedem dieser Patente wird ein gebremster Schwerkraftransport vorgesehen, um einen Wagen zu bewegen. Der Wagen wird von einer fallenden Masse bewegt, die gegen einen Kolben arbeitet, der in einem mit Hydraulikflüssigkeit gefüllten Zylinder angeordnet ist. Ein Ventil begrenzt die Strömung der Hydraulikflüssigkeit aus dem Zylinder, so daß der Massenfall, und damit auch der Wagen, auf eine gleichmäßige Geschwindigkeit abgebremst wird. Die Geschwindigkeit des Wagens wird gesteuert, indem die Durchflußmenge der durch das Ventil strömenden Flüssigkeit reguliert wird. Bei dieser Vorrichtung besteht für viele Anwendungen die Schwierigkeit, daß es sehr schwer ist, eine gleichmäßige Geschwindigkeit während der gesamten Fallstrecke der Wagenbewegung zu erreichen. Die Wagengeschwindigkeit, und damit auch die genaue Position zu einem bestimmten Zeitpunkt, hängt von einer sensiblen Balance zwischen der Schwerkraft, der hydraulischen Bremskraft und der Reibkraft zwischen den sich bewegenden Teilen ab, etwa dem Wagen auf der Schiene, oder den Hydraulikdichtungen auf der Zylinderbuchse usw. Da Reibung praktisch immer variabel ist, schwankt üblicherweise auch die Geschwindigkeit des Wagens. Weitere Probleme mit dieser Vorrichtung betreffen die Tatsache, daß die Vorrichtung nicht kompakt ist, und daß die fallende Masse notwendigerweise vertikal ausgerichtet werden muß.
Patent US-A-4,433,346 beschreibt eine Abtastvorrichtung, die einen Linearmotor einsetzt. Der Linearmotor wird jedoch nicht so beschrieben, daß er darauf ausgelegt ist, die Streifeneffekte zu minimieren. US-4,562,349 setzt hydraulische Zylinder ein, um einen Tragarm vorzurücken, an dem ein Abtastkopf befestigt ist. Die Anordnung ist aber ebenfalls nicht darauf ausgelegt, die Streifeneffekte zu minimieren.
US-A-3,344,526 beschreibt eine Vorrichtung, um beim Führen von Brechungsgittern periodische Fehler auf ein Minimum zu reduzieren, wobei Linien auf einen Reflektorrohling graviert werden. Der Rohling wird von einem Hydraulikkolben vorgerückt, während diskrete Mengen von Hydraulikflüssigkeit in einem den Kolben enthaltenden Hydraulikzylinder derart akkumuliert werden, daß der Kolben daraus in einer Reihe diskreter Schritte herausgeschoben wird. Dieser Ansatz wird für das Rasterdrucken benutzt oder vorgesehen, und zwar anstelle der zuvor genannten und mit Nachteilen behafteten Ansätze.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Probleme des zuvor besprochenen Standes der Technik zu überwinden und eine neue und verbesserte Vorrichtung sowie Verfahren zum intermittierenden Vorrücken eines Wagens vorzusehen, der beispielsweise benutzt werden kann, um einen Abtastkopf in einem Rasterprinter schrittweise zu bewegen.
Angesichts der zuvor genannten Aufgabe sowie anderer Aufgaben sieht die Erfindung Verfahren und Vorrichtungen nach Anspruch 1 und 4 vor, um einen Wagen in einer Reihe diskreter Schritte vorzurücken, indem eine motorbetriebene Verdrängerpumpe derart benutzt wird, daß eine ausgewählte Menge von Flüssigkeit verdrängt, die Flüssigkeit akkumuliert und der Wagen durch jeden einzelnen Verdrängungsvorgang jeweils einen einzelnen Schritt vorgerückt wird.
Das Verfahren und die Vorrichtung ist für Rasterabtasteinrichtungen von besonderem Interesse, etwa Rasterprinter, bei denen es darauf ankommt, beim Vorrücken einer Abtastvorrichtung die auf Bildern nachteiligen Streifeneffekte auf ein Minimum zu beschränken oder zu beseitigen.
Verschiedene andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden in Verbindung mit der Erläuterung der beiliegenden Zeichnungen deutlicher, in denen gleiche Bezugsziffern gleiche oder ähnliche Teile in den jeweiligen Ansichten bezeichnen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines die Erfindung verwertenden Rasterprinters;
Fig. 2 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäß aufgebauten Vorrichtung zum Vorrücken eines in dem Rasterprinter von Fig. 1 verwendeten Wagens;
Fig. 3 eine Draufsicht der Vorrichtung von Fig. 2;
Fig. 4 eine Stirnansicht der Vorrichtung von Fig. 3.
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf einen Printer beschrieben. Die Erfindung ist jedoch auch auf eine Eingabeabtastvorrichtung anwendbar, die dazu benutzt wird, ein Bild in ein elektrisches Signal umzuwandeln. Der Begriff "Empfangsmedium", so wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf jegliche Medien, auf denen ein Bild erzeugt werden kann, sowie auf jegliche Medien, auf denen sich ein Bild befindet, beispielsweise ein fotografischer Film, ein Fotoleiter oder eine Vorlage.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 wird ein Printer 10 gezeigt, bei dem die erfindungsgemäße Vorrichtung verwendet werden kann, um eine relative Bewegung zwischen einem Empfangsmedium und einem Abtastkopf zu bewirken. Der Printer 10 umfaßt einen Abtastkopf in Form einer Lichtleiteranordnung 12. Die Lichtleiteranordnung 12 besteht aus drei Funktionselementen, von denen jedes einen auf einem Träger 16 angeordneten Lichtleiter 14 umfaßt. Jeder Lichtleiter 14 ist über einen Lichtleiterverbinder 18 an einen anderen Lichtleiter 20 angeschlossen. Jeder der Lichtleiter 20 ist mit einer Lichtquelle 22 verbunden, bei der es sich um einen Laser oder um eine Leuchtdiode (LED) handeln kann. Jede Lichtquelle 22 in der Anordnung 12 kann gemäß einem Informationssignal auf bekannte Weise moduliert werden. Licht von den Lichtleitern 14 wird auf einem Empfangsmedium 32 durch eine Linse 31 fokussiert. Sowohl die Linse 31 als auch die Lichtleiteranordnung 12 sind auf einem Wagen 33 angeordnet, der seinerseits zur linearen Bewegung auf einem Rahmen 35 angeordnet ist. In Fig. 1 sind auf der Lichtleiteranordnung 12 drei Funktionselemente angeordnet. Selbstverständlich kann die Anzahl der Funktionselemente nach oben oder nach unten abweichen. Das Empfangsmedium 32 ist auf einer Trommel 34 angeordnet, die derart angetrieben wird, daß sie sich in Richtung des Pfeils 36 dreht. Das Empfangsmedium 32 kann beispielsweise ein fotografischer Film sein. Wenn sich die Trommel 34 dreht, wird eine Menge von Rasterzeilen 38 auf dem Empfangsmedium 32 erzeugt. Zum Abschluß jeder Rasterzeilenmenge 38 wird der Wagen 33 um einen festen Betrag in Richtung des Pfeils 40 vorgerückt. Es werden nacheinander weitere Rasterzeilenmengen 38 auf das Empfangsmedium 32 aufgebracht, bis ein gewünschtes Bild fertiggestellt ist.
Bezugnehmend auf Fig. 2 und 3 wird eine Vorrichtung gezeigt, die allgemein durch Ziffer 50 bezeichnet wird, erfindungsgemäß aufgebaut ist und nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben werden kann. Der Wagen 33 ist auf einem Block 56 angeordnet, der wiederum auf parallel zueinander verlaufenden Schienen 52 und 54 läuft. Die Schienen sind derart in Nuten 58 und 60 der Stützen 62 (von denen nur eine gezeigt wird) angeordnet, daß sich parallel zueinander erstrecken. Der Block 56 umfaßt zwei Blöcke 64 in invertierter V- Form mit darin befindlichen Nuten 66, die oben auf der Schiene 52 aufliegen, sowie einen Block 68, der oben auf Schiene 54 aufliegt. Zusammen bewirken diese beiden Blöcke, daß der Wagen 33 nur in Richtung des Pfeils 40 verschoben werden kann. Ein Stab 72 erstreckt sich vom Wagen 33 ausgehend nach unten. An dem Stab ist eine Leiste 74 mittels Schrauben 76 befestigt. Zwischen der Unterseite der Schienen 52 und 54 und der Leiste 74 befindet sich ein kleiner Schlitz, so daß sich der Wagen 33 auf den Schienen bewegen kann, um die Lichtleiteranordnung 12 vorzurücken.
Erfindungsgemäß wird der Wagen 33 in Richtung des Pfeils 40 mittels eines Hydraulikpumpensystems vorgerückt, das allgemein durch Ziffer 80 bezeichnet wird. Dieses wird durch einen Elektromotor 82, der am Rahmen 83 befestigt ist, angetrieben. Der Wagen 33 wird in Richtung des Pfeils 42 in seine Ausgangsposition zurückgebracht, und zwar durch beliebige herkömmliche Mittel, da die Rasterabtastung in der dargestellten Ausführungsform nicht in der Rückwärtsrichtung erfolgt. Das Zurücklaufen kann mittels einer (nicht gezeigten) separaten Hydraulikvorrichtung erfolgen, in der ein (nicht gezeigter) Kolben durch einen Hydraulikzylinder betätigt wird, um sich in Richtung des Pfeils 42 zu erstrecken. Es fällt unter den Geltungsbereich der Erfindung, den Wagen 33 in Richtung des Pfeils 42 intermittierend zurückzubringen, indem der Wagen 33 mittels eines Hydraulikpumpensystems, das mit dem System 80 vergleichbar ist, angetrieben wird, wobei die Rasterabtastung in beiden Richtungen vorgenommen wird.
Der Elektromotor 82 ist über eine Kupplung 84 mit der Abtriebswelle 88 verbunden. Die mit einer Kurvenscheibe 90 versehene Abtriebswelle 88 ist im Rahmen 83 drehbar gelagert. Ein Kurvenscheibennocken in Form eines Antriebsstiftes 96 ist verschiebbar im Rahmen 83 angeordnet. Das eine Ende 98 liegt bündig an der Kurvenscheibe 90 an, das andere Ende 100 liegt bündig an einem ersten Arm 102 eines Schwinghebels 104 an. Der Schwinghebel 104 ist mittels eines Drehzapfens 106 an einem Träger 108 aufgehängt und weist einen zweiten Hebel 110 auf, der in ein erstes Ende 112 eines Abtriebsstiftes 114 eingreift, der verschiebbar in einer Bohrung 116 gelagert ist, die durch den Rahmen 83 eingebracht ist. Ein zweites Ende 118 des Abtriebsstiftes 114 liegt bündig am freien Ende 120 eines Kolbens 122 an, der durch eine Feder 124 bündig gegen das zweite Ende des Abtriebsstiftes gedrückt wird. Wenn die Kurvenscheibe 90 durch den Elektromotor 82 gedreht wird, bewegt sich der Stift 96 hin und her, wodurch der Schwinghebel 104 um den Drehzapfen 106 schwingt und den Abtriebsstift 114 gegen die Vorspannung der Feder 124 hinund herbewegt, die den Kolben 122 im Eingriff mit dem Abtriebsstift hält.
Der Kolben 122 bewegt sich in einem Zylinder 126 hin und her, der wiederum mit einem T-Stück 128 über einen ersten Durchgang 130 in Verbindung steht.
Dem T-Stück 128 wird konstant Hydraulikflüssigkeit durch einen zweiten Durchgang 132 zugeführt, der mit dem ersten Durchgang 130 in Verbindung steht. Der zweite Durchgang 132 wird über eine Einlaßöffnung 134 eines Filters 135 versorgt, die mit einem (nicht gezeigten) Flüssigkeitsbehälter verbunden ist und mit dem zweiten Durchgang 132 über ein Rückschlagventil 136 in Verbindung steht. Ein dritter Durchgang 138 ist an einem Ende mit dem zweiten Durchgang 132 und dem ersten Durchgang 130 sowie an dem anderen Ende mit dem Rückschlagventil 140 verbunden. Das T-Stück 128 arbeitet mit seinen Durchgängen und dem Kolben 126 derart zusammen, daß eine Verdrängerpumpe für die Hydraulikflüssigkeit entsteht.
Die Hydraulikflüssigkeit wird jedesmal gepumpt, wenn der Kolben 122 in den Zylinder 126 gedrückt wird, so daß sich das Rückschlagventil 140 öffnet und das Rückschlagventil 136 schließt. Die so verdrängte diskrete Flüssigkeitsmenge strömt durch den Durchgang 148 in ein T-Stück 146, wo sie durch ein geschlossenes Ventil 150 zürückgehalten wird. Der Durchgang 148 ist über einen Durchgang 154 mit einem Hydraulikzylinder 152 verbunden. Jedesmal, wenn eine diskrete Menge von Hydraulikflüssigkeit durch den Kolben 122 verdrängt wird, sammelt sie sich im Hydraulikzylinder 152 und verdrängt einen Kolben 156 um einen bestimmten Abstand in Richtung des Pfeils 40.
Der Kolben 156 tritt durch eine Dichtungsvorrichtung 158. Neben dem Ende 164 des Kolbens 156 befindet sich eine Kupplung, die allgemein mit der Ziffer 166 bezeichnet ist. Die Kupplung 166 umfaßt eine Feder 168, die mit einem Ende eines auf dem Kolben 156 angeordneten Ankers 170 befestigt ist und mit dem anderen Ende an dem Wagen 33. Zwischen dem Ende 164 und dem Kolben 156 sowie dem Wagen 33 befindet sich ein Kugellager 172, das in einer konischen Einbuchtung 174 im Wagen 33 sowie in einer konischen Einbuchtung 176 am Ende des Kolbens angeordnet ist.
Um den Hub des Kolbens 120 derart einzustellen, daß das Vorschubinkrement des Kolbens 156 bestimmt wird, wenn jeweils hintereinander eine Flüssigkeitsmenge in den Hydraulikzylinder 152 eingespritzt wird, wird der den Schwinghebel 104 tragende Träger 108 in einem Rahmen 178 befestigt, indem eine Schraube 180 durch den Träger gedreht und in dem Rahmen derart gelagert wird, daß sie den Träger wahlweise nach oben und unten in Richtung des Pfeils 182 bewegen kann. Eine Spiralfeder 184 befindet sich zwischen dem Träger 108 und dem Rahmen 178, um den Block in der von der Schraube gewählten Position zu halten. Durch Bewegen des Trägers 108 verschiebt sich der Drehzapfen 106 in bezug zum Antriebsstift 96 und zum Abtriebsstift 114, so daß der Weg des Kolbens 122 um einen gewählten Betrag durch Drehen der Schraube 180 vergrößert oder verkleinert werden kann, um die Menge der Hydraulikflüssigkeit zu bestimmen, die mit jedem Kolbenhub verdrängt wird.
Wenn der Wagen 33 das Ende seines Verfahrwegs in Richtung des Pfeils 40 erreicht hat, wird das Ventil 150 durch eine (nicht gezeigte) Steuereinheit geöffnet, damit die in dem Hydraulikzylinder 152 akkumulierte Flüssigkeit verdrängt wird, wenn der Kolben 156 in Richtung des Pfeils 42 zurückgebracht wird. Die durch Ventil 150 verdrängte Flüssigkeit wird durch Leitung 200 zurück zu dem (nicht gezeigten) Behälter geleitet, von wo Hydraulikflüssigkeit zur Einlaßöffnung 134 des Filters 135 gelangt. Wie zuvor erwähnt, kann der Wagen 33 auf herkömmliche Weise durch einen (nicht gezeigten) Hydraulikantrieb oder durch eine andere (nicht gezeigte) Antriebsart zurückgefahren werden, der bzw. die dann vom Wagen 33 entkoppelt wird, wenn das Hydraulikpumpensystem 80 den Wagen in Richtung des Pfeils 40 während einer Rasterabtastung vorrückt.
Durch Verwendung der zuvor beschriebenen Hydraulikpumpenanordnung werden die durch periodische Schwankungen der Schrittgröße verursachten Streifeneffekte auf einen unendlich kleinen Wert verringert, indem die Größe der periodischen Fehler auf ein Minimum reduziert wird. Jedes Inkrement entspricht genau jedem anderen Inkrement. Mit Ausnahme der Schrittzahl gibt es also keine periodischen Fehler, die sich wiederholen könnten. Die Schrittzahl entspricht der Zeilenkonstante des Bildes.
Nachdem ausreichend viele Schritte zurückgelegt wurden, befindet sich ein komplettes Bild in einer Farbe auf dem Aufzeichnungsmedium 32 (Fig. 1). Das Ventil 150 wird geöffnet, und der Kolben 156 wird in seine ursprüngliche Ausgangsposition zurückgebracht. Das Ventil 150 wird dann geschlossen, und eine zweite Farbe wird auf dem Aufzeichnungsmedium auf genau dieselbe Weise über die erste Farbe geschrieben. Anschließend wird eine dritte Farbe über die beiden vorherigen Farben geschrieben, um somit ein Farbbild zu erzeugen.
Der Durchmesser des Zylinders 152 ist relativ groß, während die Strömung aus dem Pumpenkolben 122 relativ klein ist, was zu relativ kleinen Verdrängungen führt, um somit eine sehr langsame Abtastung zu erzielen. Das resultierende Bild auf dem Aufzeichnungsmedium 32 weist praktisch keine Streifenartefakte auf, da die einzigen periodischen Fehler in dem Antrieb von der Drehung des Elektromotors 82 stammen können. Da dieser periodische Fehler jedoch nur auf einer sehr kleinen Distanz in der Abtastrichtung auftreten kann, weisen mögliche Streifenartefakte, die mit der Motordrehung zusammenhängen, eine sehr hohe Ortsfrequenz auf und sind daher nicht wahrnehmbar.

Claims

1. Verfahren zum intermittierenden Vorrücken eines Wagens (33) in einem Rasterabtastsystem, mit folgenden Schritten:

- schrittweises Vorrücken eines eine Belichtungstrommel tragenden Wagens (33) durch Akkumulieren einer Reihe diskreter Mengen verdrängter Flüssigkeit in einem Hydraulikzylinder (152) und Vorwärtsbewegen eines zwischen dem Hydraulikzylinder (152) und dem Wagen (33) angeordneten Kolbens (156) um einen Schritt immer dann, wenn eine Menge verdrängter Flüssigkeit im Hydraulikzylinder (152) akkumuliert wird,

- laufendes Erzeugen der Mengen verdrängter Flüssigkeit durch Einsatz einer Verdrängerpumpe (122, 126, 128) mit einem kontinuierlich laufenden Elektromotor (82), wodurch vom Rasterscanner erzeugte Streifeneffekte in Bildern auf ein Minimum reduziert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kolben (126) in einer Pumpe hin- und herbewegt wird, um die diskreten Mengen verdrängter Flüssigkeit zu erzeugen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch folgenden Schritt: Einstellen der Hublänge des Kolbens (126), um so die Länge jeder Schrittbewegung des Wagens (33) festzulegen.

4. Vorrichtung zum intermittierenden Vorrücken eines Wagens (33) in einem Rasterabtastsystem, mit

a) einer Akkumulierungseinrichtung (152) zum schrittweisen Vorrücken eines eine Belichtungstrommel tragenden Wagens (33) durch Akkumulieren einer Reihe diskreter Mengen verdrängter Flüssigkeit in einem Hydraulikzylinder;

b) Mitteln (120) zum Vorwärtsbewegen eines zwischen dem Hydraulikzylinder (152) und dem Wagen (33) angeordneten Kolbens (156) um einen Schritt immer dann, wenn eine Menge verdrängter Flüssigkeit im Hydraulikzylinder (152) akkumuliert wird; und

c) einer durch einen kontinuierlich laufenden Elektromotor (82) angetriebenen Verdrängerpumpe (122, 126, 128), um laufend die Mengen verdrängter Flüssigkeit zu erzeugen, wodurch vom Rasterscanner erzeugte Streifeneffekte in Bildern auf ein Minimum reduziert werden.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (82) eine Abtriebswelle (88) mit konstanter Geschwindigkeit dreht, um die Verdrängerpumpe durch Drehen einer mit der Abtriebswelle und der Verdrängerpumpe verbundenen Kurvenscheibe (90) anzutreiben.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenscheibe (90) über eine zwischen ihr und dem Kolben angeordnete Kupplungseinrichtung (84) einen Kolben in der Verdrängerpumpe antreibt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungseinrichtung Mittel zum Einstellen des Kolbenhubs (122) in der Verdrängerpumpe aufweist, während der Kolbenanstieg aufgrund der Drehung der Kurvenscheibe (90) konstant bleibt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rasterabtastsystem ein Rasterprinter ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazität der Akkumulierungseinrichtung (152) gegenüber den einzelnen durch die Pumpe bewirkten Flüssigkeitsverdrängungen groß ist.