-
BEREICH DER ERFINDUNG
-
Die
Erfindung betrifft einen optischen Drucker zur Erzeugung von Bildern
durch Einführung
einer Relativbewegung eines optischen Kopfs bezüglich eines lichtempfindlichen
Mediums während
der Belichtung des Mediums unter einem vorgegebenen Zeittakt, und
insbesondere eine Struktur zur Unterstützung des optischen Kopfs,
einen Antriebsmechanismus und ein Steuerungsverfahren für die Belichtungszeit.
-
TECHNISCHER HINTERGRUND DER
ERFINDUNG
-
Videodrucker
werden vielfach zum Drucken von digital verarbeiteten und auf einem
Bildschirm angezeigten Bildern auf ein lichtempfindliches Blatt benutzt.
Druckverfahren für
Videodrucker sind unter anderem das Thermodruckverfahren, das Tintenstrahlverfahren,
das Laserstrahlabtastungsverfahren und das Flüssigkristallverschlußverfahren.
Von diesen Verfahren hat das Verfahren mit optischem Druckers, bei
dem das Bild durch Belichten eines lichtempfindlichen Mediums mit
Licht von einer Lichtquelle unter Belichtungszeitsteuerung durch
einen Flüssigkristallverschluß erzeugt
wird, wegen seiner Eignung für
kompakte Leichtbaukonstruktionen Aufmerksamkeit erregt. Beispiele
nach dem Stand der Technik eines derartigen Verfahrens mit optischem Drucker
werden in der Offenlegungsschrift der
Japanischen Patentamneldung 2-287527 und
2-169270 offenbart.
-
Die
oben zitierten Beispiele nach dem Stand der Technik werden unter
Bezugnahme auf 16 beschrieben werden. In 16 enthält ein Gehäuse 11 einen
Filmladeabschnitt 12, der einen Filmpack FP enthält, der
mehrere Blätter
selbstverarbeitenden Film F enthält,
die jeweils ein lichtempfindliches Medium sind. Angrenzend an die Öffnung 13 des
Filmladeabschnitts 12 ist ein Satz Transportrollen 16 angeordnet,
die ein Paar Randantriebsrollen 14a und 14b, um
durch Einklemmen damit ein vorgegebenes einzelnes Filmblatt F, das
belichtet worden ist, aus dem im Filmladeabschnitt 12 untergebrachten
Filmpack FP herauszuziehen, und ein Paar Glättrollen 15a und 15b zum
Entwickeln des belichteten Films F aufweisen.
-
Ein
Belichtungs- und Aufzeichnungsabschnitt 17 zum Erzeugen
des Bilds auf dem Film F ist zwischen dem Randantriebsrollenpaar 14a und 14b und
dem Glättrollenpaar 15a und 15b angeordnet. Der
Belichtungs- und Aufzeichnungsabschnitt 17 enthält eine
Lichtquelle 18, wie z. B. eine Halogenlampe, und ist so
konstruiert, daß der
Film F durch ein Lichtwellenleiterbündel 19, Farbfilter
(nicht dargestellt) von drei Farben (RGB), die parallel zur Bildhilfsabtastrichtung
angeordnet sind, ein Flüssigkristall-Lichtventil 20 und
eine Gradienten-Indexlinsenanordnung 21 mit dem Licht aus
dieser Lichtquelle 18 belichtet wird.
-
Eine
Polarisationsplatte ist über
und unter und an den Seiten des Flüssigkristall-Lichtventils 20 mit
parallel dazu ausgerichteter Polarisationsrichtung angeordnet. Ein
erstes Glassubstrat ist an der Innenseite der Polarisationsplatte
angeordnet, wobei eine Seite dieses ersten Glassubstrats durch Vakuumbedampfung
mit Dünnschichten
versehen wird, die aus Farbstoffen mit drei verschiedenen Farben
(R, G und B) bestehen und als Farbfilter (nicht dargestellt) dienen.
Die andere Seite wird mit lichtdurchlässigen Elektroden versehen,
die entlang den Farbfiltern (nicht dargestellt) angeordnet sind,
d. h. mit einer Vielzahl von Pixelelektroden, die auf lineare Weise
in der Hilfsabtastrichtung angeordnet sind.
-
Flüssigkristalle,
wie zum Beispiel Twisted-Nematik-Flüssigkristalle, sind zwischen
den Pixelelektroden und einem zweiten Glassubstrat eingeschlossen.
An der Grenzfläche
des zweiten Glassubstrats mit den Flüssigkristallen wird durch Vakuumbedampfen
auf der Seite des zweiten Glassubstrats eine Masseelektrode erzeugt,
die eine lichtdurchlässige
Elektrode ist. Die oben erwähnte
Polarisationsplatte befindet sich auf der anderen Seite des zweiten Glassubstrats;
durch diese Polarisationsplatte durchfallendes Licht wird durch
die Gradienten-Indexlinsenanordnung 21 zur Belichtung des
Films F gelenkt.
-
US 4757327 offenbart einen
computergesteuerten Photoplotter, der eine Zeile von LEDs aufweist,
die an einem parallel zur Filmbreite positionierten Lichtkopf montiert
sind. Der Lichtkopf bewegt sich parallel zur Filmlänge und
am Ende jedes Durchlaufs wird der Lichtkopf um eine kurze Distanz
in Längsrichtung
weitergeschaltet. Während
jedes Durchlaufs werden die LEDs synchron mit dem Ausgangssignal einer
Kopfverschiebungssensoreinrichtung beleuchtet. Zum Ausgleich der
Beleuchtungsstärke
der LEDs wird die Ausgangsleistung jeder LED gemessen und mit einem
Standardwert verglichen.
-
JP 3230927 offenbart eine
Vorrichtung zum Antrieb eines optischen Schreibelements. Diese Dokument
offenbart, daß ein
genauer Bezugstakt mit einem preisgünstigen Rotationsdetektor gewonnen wird,
indem der Rotationsdetektor mit einer höheren Winkelgeschwindigkeit
als der eines rotierenden Elements gedreht wird.
-
JP 8201930 offenbart einen
optischen Kopf, der eine LED-Anordnung, ein Farbflüssigkristalldisplay
und eine Linsenanordnung aufweist. Im Gebrauch wird ein Bild auf
das Flüssigkristalldisplay
geschrieben, und ein lichtempfindliches Material wird durch die
Linsenanordnung belichtet, wenn die LED-Anordnung eingeschaltet
wird.
-
Der
oben beschriebene Stand der Technik hat jedoch keine Mittel zur
genauen Steuerung des lichtempfindlichen Mediums und des Belichtungslichts
und weist daher den Nachteil einer Bildverzerrung auf, die durch
Abweichung in der Geschwindigkeit der Relativbewegung zwischen dem
lichtempfindlichen Medium und dem Belichtungslicht verursacht wird.
-
Dementsprechend
besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen optischen
Drucker bereitzustellen, der die oben erwähnten Nachteile von optischen
Druckervorrichtungen nach dem Stand der Technik überwindet, indem er eine konstante
Geschwindigkeit der Relativbewegung zwischen lichtempfindlichem
Medium und Belichtungslicht über
den gesamten Abtastbereich sicherstellt und dadurch verzerrungsfreie
Bilder liefert.
-
Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
eines optischen Druckers mit einer Kopfträgerstruktur, die imstande ist,
den Belichtungslicht emittierenden optischen Kopf über dem gesamten
Abtastbereich stabil zu unterstützen.
-
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
-
Erfindungsgemäß wird ein
optischer Drucker bereitgestellt, wie in Anspruch 1 dargelegt. Bevorzugte
Merkmale der Erfindung werden in den Ansprüchen 2 bis 41 dargelegt.
-
Bei
dem erfindungsgemäßen optischen
Drucker können
die Lichtquellen (110) für die Belichtung Lichtquellen
von drei Farben aufweisen, die zur Belichtung in einer vorgegebenen
Reihenfolge und nacheinander aktiviert werden. Die Lichter von drei Farben
können
ferner so angeordnet werden, daß die Bilderzeugung
auf dem lichtempfindlichen Medium (500) in einem vorgegebenen
Bildteilungsintervall P in der Abtastrichtung erfolgt, wobei jedes
Bild nacheinander einmal entsprechend einer vorgegebenen Reihenfolge
ausgestrahlt wird, während
es um eine Distanz bewegt wird, die P/4 entspricht, um einen Belichtungstakt
zu bilden, wobei diese Belichtung wiederholt wird, um Bilder auf
dem lichtempfindlichen Medium (500) zu erzeugen.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 zeigt
eine perspektivische Außenansicht
des optischen Druckers gemäß der vorliegenden
Erfindung;
-
2 zeigt
eine perspektivische Ansicht der Hauptelemente des erfindungsgemäßen optischen Druckers;
-
3 zeigt
ein Schema, welches das Grundprinzip der Bilderzeugung durch den
erfindungsgemäßen optischen
Drucker darstellt;
-
4 zeigt
ein Blockschaltbild des Steuerungssystems in dem erfindungsgemäßen optischen Drucker;
-
5 zeigt
ein Schema, das ein erstes Verfahren zur Positionserfassung des
optischen Kopfs in dem erfindungsgemäßen optischen Drucker darstellt;
-
6 zeigt
ein Schema, das ein zweites Verfahren zur Positionserfassung des
optischen Kopfs in dem erfindungsgemäßen optischen Drucker darstellt;
-
7 zeigt
eine vereinfachte Schnittansicht, die den allgemeinen Aufbau des
gesamten optischen Druckers gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt;
-
8 zeigt
eine perspektivische Ansicht, welche die Kopfträgerstruktur und den Kopfvorschubmechanismus
des erfindungsgemäßen optischen
Druckers darstellt;
-
9 zeigt
einen Schnitt A-A von 8;
-
10 zeigt
eine perspektivische Ansicht des Gleitauflagerabschnitts;
-
11 zeigt
ein Diagramm, das den mit der Drehung des Schneckengetriebes verbundenen Kopfvorschubfehler
darstellt;
-
12 zeigt
ein Schema, das den um eine Rolle gewickelten Draht darstellt;
-
die 13, 14 und 15 zeigen
erläuternde
Schemazeichnungen des Verfahrens zum Anbringen des Drahts am optischen
Kopf; und
-
16 zeigt
eine Schnittansicht eines optischen Druckers nach dem Stand der
Technik.
-
BESTE AUSFÜHRUNGSART DER ERFINDUNG
-
Die
Erfindung wird durch die nachstehende Beschreibung in Verbindung
mit den beigefügten Zeichnungen
näher erläutert.
-
1 zeigt
eine perspektivische Ansicht, die ein Schema des erfindungsgemäßen optischen
Druckers darstellt. Die wesentliche Struktur und Funktionsweise
des optischen Druckers in dieser Ausführungsform wird unter Bezugnahme
auf 1 beschrieben. Das Gehäuse 1 enthält ein Magazin 42 mit lichtempfindlichen
Blättern,
das wie eine Schublade eingeschoben und herausgezogen werden kann.
Ein optischer Kopf 4 ist so montiert, daß er eine
hin und her gehende Bewegung in den durch den Pfeil B und den Pfeil
C angedeuteten Richtungen ausführen kann
und dabei der lichtempfindlichen Seite der in dem Magazin 42 für lichtempfindliche
Blätter
enthaltenen lichtempfindlichen Blätter zugewandt ist. 2 und
-
7,
die weiter unten diskutiert werden, zeigen den optischen Drucker
mit entferntem Gehäuse 1,
und ihr äußeres Aussehen
ist das gleiche wie das von 1.
-
Die
Konstruktion des erfindungsgemäßen optischen
Druckers wird unter Bezugnahme auf 2 ausführlich beschrieben.
-
2 zeigt
eine perspektivische Ansicht der Hauptelemente des optischen Druckers
gemäß der vorliegenden
Erfindung. 100 ist ein optischer Kopf, der die Elemente
des optischen Systems aufnimmt; die Kopfvorschubeinrichtung 300 bewirkt,
daß der optische
Kopf 100 lichtempfindliches Papier 500 in der
durch den Pfeil B1 angedeuteten Richtung abtastet.
-
Nachstehend
wird die Struktur des optischen Kopfs 100 beschrieben. 110 ist
eine Lichtquelle, die aus einer Leuchtdiodenanordnung (LED-Anordnung) mit
in Reihen angeordneten LEDs besteht, wobei Paare von LED-Elementen,
die rotes Licht (R), grünes
(G) und blaues Licht (B) emittieren, in zwei Reihen angeordnet sind,
wobei R, G und B in dieser absteigenden Reihenfolge in der zur lichtempfindlichen Seite 500a des
lichtempfindlichen Papiers 500 senkrechten Richtung angeordnet
sind. 120 ist ein Parabolspiegel zur Reflexion des von
der LED-Anordnung 110 herkommenden Lichts, um einen Parallelstrahl zu
erzeugen. 130 ist eine Zylinderlinse zur Bündelung
des von dem Parabolspiegel 120 reflektierten kollimierten
Lichts ausschließlich
in der zu der lichtempfindlichen Fläche 500a senkrechten
Richtung, deren Brennpunkt auf der lichtempfindlichen Fläche 500a liegt. 140 ist
ein reflektierender Spiegel zur Reflexion des von der Zylinderlinse 130 herkommenden Lichts
zu dem lichtempfindlichen Papier 500. 150 ist ein
Flüssigkristallverschluß, der 640
Pixel enthält,
die in Breitenrichtung des lichtempfindlichen Papiers 500 angeordnet
sind und aus einer einzigen Abtastelektrode und 640 Signalelektroden
besteht.
-
Nachstehend
wird der Aufbau des Kopfvorschubmechanismus 300 beschrieben. 310 ist
ein Gleichstrommotor. 320 ist ein Rotationsgeber, der eine
Lamelle 321 und einen Photounterbrecher 323 aufweist.
Die Lamelle 321 ist mit 18 Öffnungen 322 versehen
und an der rotierenden Welle des Gleichstrommotors 310 befestigt,
um sich mit der rotierenden Welle des Gleichstrommotors 310 zu
drehen. Der Photounterbrecher 323 ist mit einem lichtemittierenden
Element und einem Photodetektorelement versehen, die einander gegenüber angeordnet
sind, wobei die Lamelle 321 dazwischen eingefügt ist und während der
Drehung der Lamelle 321 das Licht zwischen dem lichtemittierenden
Element und dem Photodetektorelement unterbricht. Synchron mit dieser Unterbrechung
des Lichts wird ein elektrisches Signal ausgegeben, das die Erfassung
des Drehwinkels des Gleichstrommotors 310 ermöglicht.
-
Die
Drehzahl des Gleichstrommotors 310 wird durch ein Schneckenrad 350 und
Zahnräder 361, 362 und 363 untersetzt
und wird durch Seilrollen 371 und 372 und einen
Draht 373 in eine lineare hin und her gehende Bewegung
umgewandelt. Um den optischen Kopf 100 in seiner Abtastrichtung
zu bewegen, wird der Draht 373 durch ein Drahtbefestigungselement 101 befestigt,
das von der Seitenfläche
des optischen Kopfs 100 vorsteht. Auf diese Weise kann der
optische Kopf 100 mit Präzision und extrem niedriger
Geschwindigkeit durch den Kopfvorschubmechanismus 300 und
den Kopfpositionserfassungsmechanismus 200 bewegt werden.
-
210 und 220 sind
Positionssensoren, die an einem Substrat 230 befestigte
Photounterbrecher aufweisen. Die Position des optischen Kopfs 100 wird durch
Blockieren der Positionssensoren 210 und 220 durch
eine Lichtabsperrplatte 240 erfaßt.
-
Nachstehend
wird das Verfahren beschrieben, durch das unter Verwendung dieser
Vorrichtung ein Bild erzeugt wird. Licht wird nacheinander von der LED-Anordnung 110 in
der Reihenfolge R, G und B, von oben beginnend, emittiert. Das Licht
breitet sich seitwärts
aus (Richtung B2) und erreicht den Parabolspiegel 120.
Das sich seitwärts
durch den Parabolspiegel 120 ausbreitende Licht wird in
einen kollimierten bzw. parallelen Strahl umgewandelt und in die
zur Einfallsrichtung entgegengesetzte Richtung reflektiert, um die
Zylinderlinse 130 zu erreichen. Die Zylinderlinse 130 bündelt das
Licht von dem Parabolspiegel 120 nur in der zur Fläche des
lichtempfindlichen Papiers senkrechten Richtung. Das durch die Zylinderlinse 130 gebündelte Licht
wird mit Hilfe eines ebenen reflektierenden Spiegels 140 um
einen Winkel von im wesentlichen 90° abgelenkt und dadurch in ein
Licht umgewandelt, das sich senkrecht zu dem lichtempfindlichen
Papier 500 ausbreitet. Schließlich passiert es den Flüssigkristallverschluß 150 und
bewirkt die Belichtung des lichtempfindlichen Papiers 500.
Das Licht, welches das lichtempfindliche Papier 500 erreicht
hat, ist im wesentlichen durch die Zylinderlinse 130 so
gebündelt
worden, daß es
ein Bild von vorgegebener Breite auf dem lichtempfindlichen Papier 500 erzeugt.
-
Das
auf der lichtempfindlichen Seite 510 erzeugte Lichtbild
von vorgegebener Breite besteht aus R-, G- und B-Licht in dieser
Reihenfolge aus der Abtastrichtung (Richtung B1). Während der
optische Kopf 100 durch den Kopfvorschubmechanismus 300 mit
vorgegebener Geschwindigkeit in Richtung des Pfeils B1 vorwärts transportiert
wird, unterbricht die Lichtabsperrplatte 240 das Licht
zu beiden Photounterbrechern 210 und 220, woraufhin
festgestellt wird, daß sich
der optische Kopf 100 in der Schreibanfangsstellung befindet,
und der Schreibvorgang beginnt.
-
Während des
Schreibvorgangs wird zuerst R (Rot) während eines vorgegebenen Zeitintervalls emittiert,
um eine vorgegebene Fläche
des lichtempfindlichen Papiers 500 zu belichten. Als nächstes wird
G (Grün)
während
eines entsprechenden Zeitintervalls emittiert, um das lichtempfindliche
Papier 500 über
eine Fläche
von der gleichen Breite zu belichten. Entsprechend wird B (Blau)
während
eines entsprechenden Zeitintervalls emittiert, um das lichtempfindliche
Papier 500 über
eine Fläche
von der gleichen Breite zu belichten. Durch Wiederholen dieses Vorgangs
zur Belichtung jeder gegebenen Fläche des lichtempfindlichen
Papiers 500 mit Licht von drei Farben (RGB) wird ein Farbbild
erzeugt. Die Belichtungszeiten für
die drei Farben werden durch den Flüssigkristallverschluß 150 gesteuert,
wodurch die Erzeugung von Vollfarbenbildern ermöglicht wird.
-
Nachstehend
wird der Schreibvorgang unter Bezugnahme auf 3 ausführlicher
diskutiert. In 3 bewegt sich der optische Kopf
in der durch den Pfeil B1 angedeuteten Richtung mit gleichmäßiger Geschwindigkeit
bezüglich
des lichtempfindlichen Papiers 500. Die durch den optischen
Kopf emittierten R-, G- und B-Strahlen sind jeweils durch zwei Pfeile
angedeutet, die zum lichtempfindlichen Papier 500 zeigen.
Ein durch ausgezogene Pfeile dargestellter Strahl und die Schraffierung
zwischen diesen Pfeilen zeigt die Beleuchtung dieser Farbe an. Zum bequemeren
Abbilden der Farbe des Lichts (R, G oder B), die zur Belichtung
des lichtempfindlichen Papiers 500 verwendet wird, ist
das lichtempfindliche Papier 500 in drei Schichten unterteilt,
wobei die Belichtung mit R-Licht (Totem Licht) durch Schraffieren der
ersten Schicht dargestellt wird und G bzw. B auf ähnliche
Weise durch Schraffieren der zweiten bzw. der dritten Schicht dargestellt
werden.
-
Wie
in der Zeichnung dargestellt, wird dafür gesorgt, daß die Strahlen
(R, G, B), die durch die LED-Lichtquelle emittiert worden sind und
dem Flüssigkristallverschluß 150 durchlaufen
haben, auf dem lichtempfindlichen Papier 500 Bilder erzeugen,
die jeweils eine Breite Z2 in der Abtastrichtung des optischen Kopfes
(Richtung des Pfeils B2) aufweisen, und zwischen den Bildern einen
vorgegebenen Zwischenraum Z1 freilassen. Wie in der Zeichnung angedeutet,
läßt sich
die Beziehung zwischen der Bildteilung B, dem Bildzwischenraum Z1
und der Bildbreite Z2 durch P = Z1 + Z2 ausdrücken. Anfänglich, in der in 3(a) dargestellten Position, emittiert
die LED-Lichtquelle nur R-Licht, und das R-Licht (angedeutet durch
diagonale Linien) erzeugt ein Bild auf dem lichtempfindlichen Papier 500,
indem es eine Flache mit der Bildbreite Z2 belichtet. Anschließend bewegt
sich der optische Kopf, der immer noch R-Licht emittiert, mit einer konstanten
Geschwindigkeit in die durch den Pfeil 131 angedeutete
Richtung. Nachdem der Kopf um eine Teilung vorgerückt ist,
d. h. nachdem er sich um eine Distanz bewegt hat, die dem Bildzwischenraum
Z1 entspricht, um die in 3(b) dargestellte
Position zu erreichen, wird die Emission von R-Licht beendet, und
jetzt wird G-Licht emittiert. Dementsprechend findet die R-Belichtung des
lichtempfindlichen Papiers 500 über eine Distanz statt, die
der Bildteilung P (in dieser Ausführungsform 162 μm) entspricht,
wobei diese Fläche
das Bild formt. Die Belichtung mit G-Licht wird analog ausgeführt, wie
in den 3(c) und 3(d) dargestellt,
gefolgt von der Belichtung mit B-Licht, wie in den 3(e) und 3(t) dargestellt. Auf dem lichtempfindlichen
Papier 500 wird durch Wiederholen des oben beschriebenen
Vorgangs ein Bild erzeugt. Jede Iteration von R-, G- und B-Licht
wird als ein Belichtungszyklus bezeichnet.
-
In
dieser Ausführungsform
werden die Belichtungszyklen wiederholt, um ein Bild auf dem lichtempfindlichen
Papier zu erzeugen. Obwohl in der Zeichnung nicht dargestellt, wird
im dritten Belichtungszyklus eine gegebene Fläche mit Licht von allen drei
Farben belichtet (R, G und B).
-
Während des
Schreibens eines Bildes auf lichtempfindliches Papier durch den
optischen Kopf kann der Flüssigkristallverschluß benutzt
werden, um die Belichtungsdistanz für das Licht aus der LED-Lichtquelle über der
Fläche
zu steuern, die den jeweiligen Pixeln entspricht, wodurch Bilder
von abgestuftem Farbton entstehen.
-
Licht
von jeder der drei Farben muß in Übereinstimmung
mit Bilddaten präzise
auf vorgegebene Positionen auf dem lichtempfindlichen Papier 500 gelenkt
werden. Dies wird in der vorliegenden Ausführungsform erreicht, indem
die Zeitsteuerung der Lichtemission der LED-Anordnung 110 und
die Zeitsteuerung des Öffnen/Schließens des
Flüssigkristallverschlusses
mit dem Ausgangssignal des Rotationsgebers 320 synchronisiert
werden.
-
Wie
weiter oben festgestellt, ist der Rotationsgeber mit 18 Öffnungen
ausgestattet, die zur Erzeugung eines Signals dienen, das die Winkelstellung
anzeigt. Der Rotationsgeber führt
während
eines Belichtungszyklus eine volle Umdrehung aus; die Zeitsteuerung
der Emission oder der Beendigung für jede Farbe wird durch Öffnungen
gesteuert, die man durch Unterteilen der 18 Öffnungen in drei gleiche Gruppen
erhält.
Konkret wird von den Öffnungen 1 bis 18R durch
ein Signal gesteuert, das auf der ersten Öffnung basiert, G wird entsprechend
durch die siebente Öffnung
gesteuert, und B wird durch die dreizehnte Öffnung gesteuert. Dadurch können Abweichungen
in der Geschwindigkeit des optischen Kopfes über mehrere Zeilen auf dem
lichtempfindlichen Papier infolge eines Positionierfehlers, der
auftritt, wenn die Öffnungen
in dem Rotationsgeber angebracht werden, beseitigt werden, wodurch
eine Verbesserung der Bildgenauigkeit ermöglicht wird.
-
Im
Hinblick auf die Bearbeitungsgenauigkeit und dergleichen ist für diese
Art der Vorrichtung die optimale Anzahl von Öffnungen im Rotationsgeber gleich 18 bis 24.
-
Die
Zeitsteuerung der Lichtemission der LEDs und die Zeitsteuerung des Öffnens/Schließens des
Flüssigkristallverschlusses,
die durch den Rotationsgeber 320 erzeugt wird, wird nachstehend
unter Bezugnahme auf die 4 bis 6 ausführlicher diskutiert.
-
4 zeigt
ein Blockschaltbild, das die Kopfabtastgeschwindigkeitsteuerung
und die Belichtungszeitsteuerung in dem in 2 dargestellten
optischen Drucker darstellt. Elementen, die weiter oben im Zusammenhang
mit 2 beschrieben wurden, werden die gleichen Bezugszeichen
zugeordnet, und die Elemente werden nicht diskutiert, um Wiederholungen
zu vermeiden.
-
Wie
weiter oben festgestellt, wird der optische Kopf 100 durch
den Kopfvorschubmechanismus 300 über eine vorgegebene Abtastdistanz
bewegt, um ein Bild auf dem lichtempfindlichen Papier 500 zu
erzeugen; die ausgezogenen Linien stellen die Position zu Beginn
des Schreibvorgangs dar, und die gestrichelten Linien deuten die
Position am Ende des Schreibvorgangs an. 600 ist ein Decodierer
zum Decodieren des Ausgangssignals der Positionssensoren 210 und 220;
ein aktiver Impuls wird nur ausgegeben, wenn beide Positionssensoren
auf EIN stehen, der Positionssensor 210 auf EIN steht,
während der
Positionssensor 220 auf AUS steht, und der Positionssensor 210 auf
AUS steht, während
der Positionssensor 220 auf EIN steht. 610 ist
eine Motorsteuerschaltung, in der eine PLL-Schaltung untergebracht
ist. 620 ist eine Steuereinrichtung, gewöhnlich ein
Personalcomputer. 630 ist ein Zähler. 640 ist eine Steuerschaltung
zur Steuerung des Betriebs des Flüssigkristallverschlusses 150 und
der LED-Anordnung 110. 650 ist
ein Bezugstakt.
-
Wie
in der früheren
Diskussion festgestellt, muß R-,
G- und B-Licht jeweils mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit über eine
vorgegebene Fläche auf
das lichtempfindliche Papier 500 eingestrahlt werden. Was
die Vorschubgeschwindigkeit des Kopfes betrifft, so vergleicht die
PLL-Steuerschaltung
das Impulsausgangssignal vom Rotationsgeber 320 mit dem
Bezugstakt 650 und steuert den Gleichstrommotor 310 so,
daß er
mit konstanter Drehzahl läuft. Die
Zeitsteuerung der LED-Lichtemission
und die Zeitsteuerung des Öffnen/Schließens des
Flüssigkristallverschlusses
werden in einem Verfahren gesteuert, wodurch die vom Rotationsgeber 320 ausgegebenen
Impulse durch einen Zähler 630 gezählt werden,
wobei die Zeitsteuerung für
die LED-Lichtemission und das Öffnen/Schließen des
Flüssigkristallverschlusses
mit dem Ausgangssignal bei einem vorgegebenen Wert synchronisiert
werden.
-
5 zeigt
eine Ausführungsform,
in der die Position des optischen Kopfes 100 mit Hilfe
eines Lichtabschirmungselements 240 und eines Positionssensors 210 erfaßt wird,
der einen Photounterbrecher aufweist.
-
Das
Lichtabschirmungselement 240 ist mit einer Vielzahl von
Löchern
versehen, die in gleichen Abständen
voneinander angeordnet sind, und bewegt sich in Verbindung mit der
Bewegung des optischen Kopfes 100 zwischen dem lichtemittierenden Element
und dem Photodetektorelement des Positionssensors 210,
wobei Licht durchgelassen oder unterbrochen wird, wodurch der Positionssensor 210 umgeschaltet
wird. Ebenso wie im Fall des weiter oben beschriebenen Rotationsgebers
wird die Belichtungszeitsteuerung eingestellt, indem sie mit dem Ausgangssignal
des Positionssensors 210 synchronisiert wird.
-
Nachstehend
wird die Erfassung der Start- und Endpositionen für den Schreibvorgang
in dieser Ausführungsform
beschrieben. Wenn sich der optische Kopf 100 in die Position
bewegt, die in der Zeichnung bei (a) dargestellt ist, schaltet die
Lichtabschirmungsplatte 240 den Positionssensor 210 ein, um
die Position als Startposition des Schreibvorgangs zu kennzeichnen,
an welchem Punkt der optische Kopf 100 auf das lichtempfindliche
Papier 500 zu schreiben beginnt. Der optische Kopf bewegt
sich in der durch den Pfeil B1 angezeigten Richtung, während er
die Bilddaten schreibt, bis er die Position erreicht, die in der
Zeichnung bei (b) dargestellt ist, an welchem Punkt die Lichtabschirmungsplatte 240 den Positionssensor 210 passiert
und bewirkt, daß der Positionssensor 210 wieder
abgeschaltet wird, woraufhin das Schreiben auf das lichtempfindliche
Papier 500 durch den optischen Kopf beendet wird.
-
Auf
diese Weise werden in der in 5 dargestellten
Ausführungsform
die beiden Kanten der Lichtabschirmungsplatte 240 durch
den Positionssensor 210 erfaßt, um zwei Positionen zu kennzeichnen,
nämlich
die Startposition des Schreibvorgangs und die Endposition des Schreibvorgangs.
Daher muß die
Länge W
der Lichtabschirmungsplatte 240 mit der Abtastdistanz L
für den
optischen Kopf 100 identisch sein.
-
6 zeigt
eine Ausführungsform,
in der zwei Positionssensoren 210 und 220 zur
Kennzeichnung von drei Positionen verwendet werden, nämlich der
Bereitschaftsposition des optischen Kopfes, der Startposition des
Schreibvorgangs und der Endposition des Schreibvorgangs.
-
In 6(a) befindet sich der optische Kopf im
Bereitschaftszustand, und beide Positionssensoren 210 und 220 sind
abgeschaltet. Wenn der optische Kopf 100 mit der Abtastung
beginnt, dann beginnt sich der optische Kopf 100 in die
durch den Pfeil B1 angedeutete Richtung zu bewegen; wenn er die
in 6(b) dargestellte Position erreicht,
werden beide Positionssensoren 210 und 220 eingeschaltet.
Diese Position ist die Startposition des Schreibvorgangs, in der
das Schreiben von Bilddaten auf das lichtempfindliche Papier 500 eingeleitet
wird. Der optische Kopf 100 bewegt sich weiter in Richtung
B1, während er
die Bilddaten auf das lichtempfindliche Papier 500 schreibt,
um die Abtastung durch den optischen Kopf 100 auszuführen. Während dieser
Zeit bleiben beide Positionssensoren 210 und 220 eingeschaltet.
Bei Erreichen der in 6(c) dargestellten
Position wird der Positionssensor 210 abgeschaltet, wobei
nur der Positionssensor 220 eingeschaltet bleibt. Dieser
Zustand entspricht der Endposition des Schreibvorgangs, in der das
Schreiben der Bilddaten beendet wird. In dieser Ausführungsform
wird die Endposition des Schreibvorgangs als der Punkt bezeichnet,
in dem der Positionssensor 210 auf AUS und der Positionssensor 220 auf
EIN steht; sie kann jedoch alternativ als der Punkt bezeichnet werden,
in der beide Positionssensoren 210 und 220 abgeschaltet
sind.
-
Auf
diese Weise muß in
der in 6 dargestellten Ausführungsform die Lichtabschirmungsplatte 240 in
der Startposition des Schreibvorgangs beide Positionssensoren 210 und 220 einschalten,
und daher muß die
Länge W
der Lichtabschirmungsplatte 240 größer sein als der Zwischenraum
S zwischen den zwei Positionssensoren 210 und 220.
-
Das
allgemeine Schema des optischen Druckers gemäß der vorliegenden Erfindung
und die Verarbeitung des lichtempfindlichen Papiers nach der Belichtung
werden nachstehend unter Bezugnahme auf 7 diskutiert.
-
Elementen,
die weiter oben in Verbindung mit 2 beschrieben
wurden, werden die gleichen Bezugszeichen zugeordnet, und die Elemente
werden nicht diskutiert, um Wiederholungen zu vermeiden.
-
Der
in 7 dargestellte optische Drucker 90 weist
einen Sockel 400 und ein darauf angeordnetes Gehäuse 410 auf.
Das obere Ende des Gehäuses 410 wird
durch ein Deckelelement 420 abgedeckt. In dem Gehäuse 410 sind
ein optischer Kopf 100, in den ein optischer Mechanismus
eingebaut ist, sowie ein Kopfvorschubmechanismus 300 untergebracht.
-
In
dem Sockel 400 sind Steuerschaltungen 430, das
lichtempfindliche Papier 500 und Entwicklungsrollen 440 untergebracht.
-
Nach
der Belichtung des lichtempfindlichen Papiers 500 in dem
oben beschriebenen Schreibvorgang wird bei gleichmäßiger Zufuhr
eines Entwicklers zu dem lichtempfindlichen Papier 500 das
lichtempfindliche Papier 500 durch die Entwicklungsrollen 440 zusammengepreßt, so daß der Entwickler über der
lichtempfindlichen Seite aufgebracht und das lichtempfindliche Papier 500 entwickelt
wird, wonach das entwickelte lichtempfindliche Papier 500 aus
dem optischen Drucker 90 ausgeworfen wird.
-
Nachstehend
werden unter Bezugnahme auf die 8 bis 11 die
Kopfträgerstruktur
und der Kopfvorschubmechanismus ausführlich diskutiert. 9 zeigt
einen Schnitt A-A von 8.
-
Wie
aus 8 erkennbar, sind auf einer Seite des optischen
Kopfes 100 an der Seitenfläche in der Nähe ihrer
beiden Enden zwei Gleitauflagerelemente 460 für den gleitenden
Eingriff mit einem Führungsstab 450 vorgesehen.
Ein Widerlagerelement 461 (9), das
an die Unterseite des Gehäuses 410 anstößt, ist
auf der anderen Seite des optischen Kopfes 100 an dessen
Enden etwa in der Mitte der Unterseite vorgesehen. In einer Position,
die annähernd
dem Mittelpunkt zwischen den beiden Gleitauflagerelementen 460 entspricht,
ist an der Seitenfläche
ein Verbindungselement 463 vorgesehen, das mit einem weiter
unten beschriebenen, am Vorschubmechanismus 300 des optischen
Kopfes vorgesehenen Koppelelement gekoppelt und verbunden ist. Daher
wird der optische Kopf 100 auf einer Seite durch die zwei
Gleitauflagerelemente 460 und auf der anderen Seite durch
ein einzelnes Widerlagerelement 461 (9)
unterstützt,
so daß die
Abtastkopfeinheit an drei Punkten stabil unterstützt wird, während sie zur Abtastung parallel
zur Unterseite des Gehäuses 410 angetrieben
wird.
-
Die
Form der Gleitauflagerelemente 460 ist detailliert in 10 dargestellt.
Wie in 10 gezeigt, enthält die Form
der Gleitauflagerelemente 460 eine synklinale Rille für den Eingriff
mit einem Führungsstab 450.
Der Rillenwinkel α beträgt etwa
35°, und
an der Innenwand der synklinalen Rille ist ein zylinderförmiger vorstehender
Abschnitt 460a ausgebildet, um einen Punktkontakt mit dem
Führungsstab 450 herzustellen.
In dieser besonderen Ausführungsform
wird ein Rillenwinkel α von
etwa 35° verwendet; der
Grund dafür
ist, daß Winkel,
die deutlich kleiner sind als 35°,
dazu führen,
daß der
Führungsstab 450 in
die synklinale Rille eingreift und eine hohe Reibung erzeugt, während Winkel,
die deutlich größer als
35° sind,
gewöhnlich
zulassen, daß sich
der Führungsstab 450 aus
der synklinalen Rille löst.
Experimente lassen darauf schließen, daß der optimale Winkel für die Rille
30 bis 40° beträgt. Die
Form des Widerlagerelements 461 ist ein kugelförmiger Vorsprung,
der so gestaltet ist, daß er
auf ähnliche
Weise wie die Gleitauflagerelemente 460 für Punktkontakt
mit der Unterseite des Gehäuses
sorgt.
-
Wie
in 8 und 9 dargestellt, ist die Oberseite
des optischen Kopfes 100 an ihren beiden Kanten mit zwei
Druckfedern 462 versehen, welche die Form von schmalen
Streifen haben; diese dienen als Druckelemente, um den optischen
Kopf 100 an die Unterseite des Gehäuses 410 anzudrücken. Die Druckfedern 462 sind
so angeordnet, daß ihre
Federkraft zwischen der Oberseite des optischen Kopfes 100 und
der Rückseite
des Deckelelements 420 angreift, wodurch die Gleitauflagerelemente 460 und das
Widerlagerelement 461 mit vorgegebenen Druckwerten an den
Führungsstab 450 bzw.
an die Unterseite des Gehäuses 410 angedrückt werden. Die
Druckfedern 462 sind Blattfedern von antiklinaler Form,
deren konvexe Seite nach oben gewandt ist und die sich in der Abtastrichtung
des optischen Kopfes 100 erstrecken; in der Nähe des Sattelscheitels ist
ein vorstehendes Elements 462a angeordnet, um die Gleitkontaktfläche mit
der Rückseite
des Deckelelements 420 zu minimieren. Die Bereitstellung
dieses vorstehenden Elements 462a dient dazu, den ungleichmäßigen Kontakt
der Druckfeder 462 mit dem Deckelelement 420 zu
verhindern Daher kratzt die Kante der Feder nicht an dem Deckelelement 420 und
erzeugt infolgedessen keine Späne.
Wenn die Federkante zufällig
an dem Deckelelement 420 kratzen sollte, würde in dem
Deckelelement 420 eine Rille entstehen, die eine glatte
Abtastung des optischen Kopfes 100 verhindern würde. Die
dadurch erzeugten Späne
würden
eine nachteilige Auswirkung auf die Bildqualität haben.
-
Wie
oben beschrieben, sind die Positionierung- und Befestigungsmittel
für die
Druckfedern 462 so beschaffen, daß eine der beiden Druckfedern 462 im
wesentlichen unmittelbar über
den zwei Gleitauflagerelementen 460 angeordnet ist, die
auf einer Seite der oberen Fläche
der optischen Einheit 100 vorgesehen sind (der Seite, auf
welcher der Kopfvorschubmechanismus 300 angeordnet ist).
Die andere Druckfeder 462 ist im wesentlichen unmittelbar über dem
Widerlagerelement 461 angeordnet, das sich auf der anderen
Seite der oberen Fläche
des optischen Kopfes 100 befindet. Ein Ende 462b jeder
der beiden Druckfedern 462 ist an dem optischen Kopf 100 befestigt,
wobei das andere Ende 462c ein freies Ende bildet, das
nicht in Bezug auf den optischen Kopf 100 eingespannt ist.
-
Die
beiden Druckfedern 462 haben unterschiedliche Federkonstanten,
wobei die Federkonstante der Feder, die auf der Seite der Gleitauflagerelemente 460 angeordnet
ist, höher
ist (z. B. etwa dreimal höher)
als die Federkonstante der Feder, die auf der Seite des Widerlagerelements 461 angeordnet ist,
und daher eine zickzackförmige
Bewegung des optischen Kopfes während
der Abtastung verhindert.
-
Wie
in 9 dargestellt, sind die Kontaktfläche des
Widerlagerelements 461 des optischen Kopfes 100,
die in Kontakt mit der Unterseite des Gehäuses 410 kommt, und
die Kontaktflächen,
an denen die vorstehenden Elemente 462a der beiden Druckfedern 462 in
Kontakt mit dem Deckelelement 420 kommen, mit Gleitband 463 versehen,
das aus einem reibungsmindernden Material (wie z. B. Teflonband) besteht
und über
den Abtastbereich des optischen Kopfes 100 daran angeklebt
ist, um die Reibung an den Gleitflächen zu minimieren.
-
Nachstehend
wird unter Bezugnahme auf 8 eine zweite
Ausführungsform
des Kopfantriebsmechanismus 300 diskutiert. Ein Punkt,
der sich von der unter Bezugnahme auf 2 beschriebenen
ersten Ausführungsform
unterscheidet, ist, daß die
in 2 dargestellte Ausführungsform mit einem Untersetzungsgetriebe
ausgestattet ist, der zwischen dem Schneckenrad 361 und
der Seilrolle 371 angeordnet ist, während die in 8 dargestellte Ausführungsform
ein Schneckengetriebe 350, ein Schneckenrad 361 und
eine Seilrolle 371 aufweist.
-
Wie
aus 8 erkennbar, wird die Drehung des Motors 310 mit
Hilfe des Schneckengetriebes 350 und des Schneckenrads 361 untersetzt
und durch einen Draht 373, der um eine an dem Schneckenrad 361 befestigte
Antriebsrolle 371 und eine freie Seilrolle 372 gewickelt
ist, in eine lineare hin und her gehende Bewegung umgewandelt. Der
Draht 373 wird mittels einer zwischen den beiden Rollen 371 und 372 angeordneten
Spiralfeder 365, deren beide Enden an einem Koppelelement 464 befestigt sind,
unter eine vorgegebene Spannung gesetzt. Das Koppelelement 464 ist
an einem Drahtbefestigungselement 463 des optischen Kopfes 100 befestigt,
wie später
beschrieben wird.
-
Der
optische Kopf 100 wird zusammengesetzt, indem der Kopfvorschubmechanismus 300 und der
Führungsstab 450 an
den vorgegebenen Stellen in Gehäuse 410 eingesetzt
und dann der optische Kopf 100 durch Ausrichtung seiner
beiden Gleitauflagerelemente 460 mit dem Führungsstab 450 montiert wird.
Dann wird das Koppelement 464 mit dem Drahtbefestigungselement 453 des
optischen Kopfes 100 ausgerichtet und mit einer Schraube
oder dergleichen daran befestigt. Ferner wird das Deckelelement 420 so
an dem Gehäuse 410 angebracht
und befestigt, daß der
optische Kopf 100 durch die beiden Druckfedern 462 an
die Unterseite des Gehäuses 410 angepreßt wird,
womit die Montage beendet ist.
-
Nachstehend
wird das Untersetzungsverhältnis
für das
Schneckengetriebe 350, das Schneckenrad 361 und
die Seilrolle 371 diskutiert.
-
Das
Untersetzungsverhältnis
für das
Schneckengetriebe 350, das Schneckenrad 361 und
die Seilrolle 371 wird so eingestellt, daß jede Umdrehung des
Schneckengetriebes 350 eine Bewegung des optischen Kopfes
um eine Distanz veranlaßt,
die einer oben erwähnten
Bildteilung (P = 162 μm)
entspricht.
-
Das
in 11 dargestellte Diagramm A zeigt den Verschiebungsfehler,
der auftritt, wenn sich der optische Kopf in Verbindung mit der
Drehung des Schneckengetriebes 350 vorwärts bewegt, wobei die Fehler
von Fehlern während
der Bearbeitung zum Formen der Zähne
des Schneckengetriebes 350 und dergleichen herrühren. Das
Diagramm A im positiven Bereich zeigt an, daß sich der optische Kopf 100 schnell
bewegt, während
das Diagramm A im negativen Bereich anzeigt, daß er sich mit niedrigeren Geschwindigkeiten
bewegt. Daher bewegt sich zwar der optische Kopf 100 insgesamt
mit konstanter Geschwindigkeit, aber innerhalb einer einzelnen Drehung
des Schneckengetriebes 350 treten (unterschiedliche) Bewegungsgeschwindigkeiten
auf. Eine schnellere Bewegung fuhrt zu einer kürzeren Belichtungszeit, während eine
langsamere Bewegung zu einer längeren
Belichtungszeit führt;
daher haben Schwankungen in der Bewegungsgeschwindigkeit eine erhebliche
Auswirkung auf das Bild.
-
Bei
der vorliegenden Erfindung wird das Untersetzungsverhältnis für den Kopfantriebmechanismus 300 so
eingestellt, daß eine
Drehung des Schneckengetriebes 350 bewirkt, daß sich der
optische Kopf 100 um eine Distanz bewegt, die einer Bildteilung
entspricht. Dementsprechend werden Veränderungen in der Belichtungszeit
nur im Zusammenhang mit einem einzigen Pixel erzeugt und treten nicht über eine
Vielzahl von Pixeln auf. Daher ist ungeachtet der Größe eines
Fehlers bei der Vorwärtsverschiebung
die Gesamtbelichtungszeit für
jedes einzelne Pixel konstant und liefert eine gleichbleibende Bildqualität. Diese
Ausführungsform
ist so gestaltet, daß eine
Umdrehung des Schneckengetriebes 350 den optischen Kopf 100 um
eine Distanz bewegt, die einer Bildteilung entspricht, aber eine ähnliche Wirkung
kann bei einer Konstruktion erzielt werden, worin anstelle einer
Umdrehung irgendeine willkürliche
Zahl (ganze Zahl) von Umdrehungen des Schneckengetriebes 350 einem
Vorschub um eine Bildteilung entspricht.
-
Wie
aus 12 erkennbar, wird bei der vorliegenden Erfindung
der Draht so um die Rollen 371 und 372 gewickelt,
daß er
sich während
der Drehung nicht überlappt,
wodurch ermöglicht
wird, daß sich der
optische Kopf unter Einhaltung einer konstanten Geschwindigkeit
vorwärts
bewegt.
-
Als
nächstes
wird unter Bezugnahme auf 13 bis 15 erläutert, wie
der Draht 373 an dem optischen Kopf 100 zu befestigen
ist.
-
Wie
in 13 dargestellt, wird das Koppelelement 464 an
einer Koppelelementmontageplatte 470 montiert. Wie in der
Zeichnung dargestellt, entspricht die Form der Koppelelementmontageplatte 470 der
L-Form des Koppelelements 464 und ermöglicht ein vorübergehendes
Festhalten des Koppelelements 464.
-
In
diesem Zustand werden ein Ende und das andere Ende des Drahts 373 an
zwei Eingriffselementen 464b und 464c, die an
dem Koppelelement 464 vorgesehen sind, durch eine Spiralfeder 365 befestigt,
die vorgesehen wird, um den Draht 373 zu spannen. Auf diese
Weise kann der Draht 373 leicht an dem Koppelelement 464 installiert
werden, da die Positionen der zwei Eingriffselemente leicht sichtbar sind
und keine zwischengeschalteten Elemente vorhanden sind.
-
Da über der
Koppelelementmontageplatte 470 ein freier Raum vorhanden
ist, wird nach beendeter Installation des Drahts 373, wie
weiter oben erwähnt,
das Koppelelement 464 von der Koppelelementmontageplatte 470 gelöst und um
etwa 90° in Richtung
des Pfeils B um eine Achse gedreht, die durch die Eingriffselemente 464b und 464c geht,
wodurch es in den in 14 dargestellten Zustand gelangt.
-
Als
nächstes
wird, wie in 15 dargestellt, das Befestigungselement 101 in
Eingriff mit einer Öffnung 464d des
Koppelelements 464 gebracht und durch Befestigungsmittel,
wie z. B. eine Schraube, daran befestigt, um das Montageverfahren
für den Draht 373 abzuschließen.