DE19728200C2

DE19728200C2 - Abbildungssystem

Info

Publication number: DE19728200C2
Application number: DE19728200A
Authority: DE
Inventors: David P Squires; Joseph A Wheeler
Original assignee: Gerber Systems Corp
Current assignee: Gerber Systems Corp
Priority date: 1996-07-02
Filing date: 1997-07-02
Publication date: 2000-06-08
Anticipated expiration: 2017-07-03
Also published as: FR2750776A1; GB9713771D0; DE19728200A1; GB2314991A; JPH10117275A; US5841567A

Description

Die Erfindung betrifft ein Abbildungssystem nach dem Oberbegriff des Patentan spruchs 1.

Es sind Abbildungssysteme sowohl mit ebener Bildauflage als auch mit Innen trommel bekannt. Diese Abbildungssysteme werden sowohl im Bereich der grafi schen Künste als auch bei der Herstellung gedruckter Schaltungen verwendet. Ein Abbildungssystem mit ebener Bildauflage beschreibt beispielsweise die US-A- 4 851 656, bei der der Aufzeichnungsträger auf einer ebenen Oberfläche ge halten wird. An einem verfahrbaren Portal ist ein optisch arbeitender Belich tungskopf angeordnet, der während des Belichtens eines Aufzeichnungsträgers mit einer rasterförmigen Bewegung über diesen geführt wird. Das Abbildungssy stem mit Innentrommel verwendet einen zylinderförmigen Oberflächenabschnitt einer Trommel zum Halten des Aufzeichnungsträgers. Ein Lichtstrahlgenerator emittiert einen Lichtstrahl auf einen sich drehenden Spiegel, der seinerseits den Lichtstrahl auf den Aufzeichnungsträger reflektiert. Während sich der Spiegel dreht, bewegt sich der reflektierte Lichtstrahl ausgehend von einer Startkante über die Oberfläche des Aufzeichnungsträgers zu einer Endkante und tastet so eine senkrecht zur Achse der Trommel verlaufende Abtastlinie ab. Der sich drehende Spiegel ist an einem Schlitten befestigt, der sich in einer recht winklig zur Abtastlinie verlaufenden Richtung bewegt. Nachdem sich der reflektierte Lichtstrahl der Endkante genähert hat, bewegt sich der Schlitten rechtwinklig zur Abtastlinie zurück. Anschließend beginnt der reflektierte Licht strahl den Aufzeichnungsträger erneut an der Startkante zu belichten und bewegt sich entlang einer neuen Abtastlinie. Auf diese Weise wird der reflektierte Lichtstrahl über den gesamten Oberflächenabschnitt der Trommel geführt.

Der von der Anmelderin derzeit hergestellte Fotoplotter mit Innentrommel, das Modell Cresend 42, hat einen Schlitten mit zwei orthogonal verlaufenden Oberflä chen, die an einer sich in Richtung der Längsachse der Innentrommel er streckenden stabilen Führung magnetisch gehalten sind. Der Schlitten ist unter halb der Führung an diese angehängt. An den orthogonal verlaufenden Oberflä chen des Schlittens sind mehrere aus einem Polymer-Werkstoff hergestellte Reibflächen befestigt, die den Schlitten mit einem vorgegebenen Abstand zur Führung halten. An der Unterseite des Schlittens ist ein Drehmotor und ein Spie gel befestigt, der den Lichtstrahl auf den Aufzeichnungsträger reflektiert. Der Schlitten wird mittels einer Antriebseinrichtung, bestehend aus einer Leitspindel und einem Schrittmotor, entlang der Führung bewegt. Eine Motorantriebsein richtung treibt den Schrittmotor in kleinen Schritten an, wodurch sich die Leit spindel dreht und eine Bewegung des Schlittens entlang der Führung bewirkt. Der Schrittmotor wird mittels einer rückführungslosen Steuerschaltung betrieben.

Unterschiedliche Aufzeichnungsträger sprechen auf Lichtstrahlen verschiedener Wellenlängen unterschiedlich an. Deshalb muß bei der Verwendung eines be stimmten Aufzeichnungsträgers bei einem Abbildungsverfahren der bildinformati onsgesteuerte Abtaststrahl eine geeignete Wellenlänge für den Aufzeichnungs träger haben. Beispielsweise spricht das Produkt Silverlith der Firma Dupont auf eine Wellenlänge von 488 nm an. Das Produkt N90 der Firma Höchst reagiert sowohl auf eine Wellenlänge von 488 nm als auch von 532 nm. Der Aufzeich nungsträgertyp Setprint der Firma Agfa spricht auf Wellenlängen zwischen 633 nm und 730 nm an. Eine von der Firma Kodak hergestellte thermisch empfindliche Platte spricht auf eine Wellenlänge von 890 nm an. Die von der Firma Preßtech hergestellte thermisch empfindliche Platte reagiert auf eine Wellenlänge von 1064 nm.

Das Erzeugen von Bildern auf einem Film ist eine bekannte Technik. In bestimm ten Anwendungsfällen wird der belichtete Film mit einer Platte in Berührung ge bracht, um eine Kopie des Bildes auf der Platte zu erzeugen. Das direkte Erzeu gen eines Bildes auf der Platte ist eine neuere Technologie, die gegenüber den bisherigen Verfahren vorteilhaft ist, da das Erzeugen eines Bildes auf dem Film und das anschließende Kopieren des Bildes von dem Film auf die Platte wegfal len.

Seit kurzem werden bei Abbildungsverfahren Aufzeichnungsträger verwendet, die auf die von den Lichtstrahlen auf dem Aufzeichnungsträger erzeugte Wärme reagieren, wie beispielsweise die zuvor beschriebenen Aufzeichnungsträger, die auf Wellenlängen von 870 und 1064 nm ansprechen. Thermisch empfindliche Aufzeichnungsträger werden aus verschiedenen Gründen zunehmend populärer. Durch die Verwendung thermisch empfindlicher Aufzeichnungsträgern kann das Bild direkt auf der Platte erzeugt werden. Dies ist gegenüber einem indirekten Er zeugen des Bildes auf der Platte, wie es oben erläutert wurde, einfacher. Des weiteren müssen die thermisch empfindlichen Aufzeichnungsträger keinen che mischen Prozessen unterzogen werden, da sie, anders als herkömmliche Auf zeichnungsträger, hellem Licht ausgesetzt werden können, ohne beschädigt zu werden, während herkömmliche Aufzeichnungsträger dazu erst in Dunkelkam mern bearbeitet werden müssen. Zusätzlich ist das auf dem thermisch empfindli chen Aufzeichnungsträger erzeugte Bild schärfer.

Des weiteren kann sich die Wellenlänge, die zum Erzeugen eines Bildes auf einer Platte erforderlich ist, von der Wellenlänge unterscheiden, mit der ein Film bear beitet wird. Wie nachfolgend erläutert wird, sind herkömmliche Abbildungssy steme nur in der Lage, entweder auf einer Platte oder auf einem Film ein Bild zu erzeugen. Sie sind jedoch nicht in der Lage, sowohl auf einer Platte als auch auf einem Film ein Bild zu erzeugen. Bekannte Abbildungssysteme sind nur für die Verwendung von Lichtstrahlen einer einzigen vorgegebenen Wellenlänge ausge legt. So generiert bei üblichen Abbildungssystemen beispielsweise der Licht strahlgenerator Lichtstrahlen mit einer bestimmten Wellenlänge, und der sich drehende Spiegel reflektiert im wesentlichen nur Lichtstrahlen mit genau dieser Wellenlänge. Optische Bauelemente wie der sich drehende Spiegel oder Linsen zum Fokussieren oder Aufweiten des Lichtstrahls, die mit dem Lichtstrahl zu sammenwirken, müssen daher auf Lichtstrahlen dieser bestimmten Wellenlänge ausgelegt sein. Jedoch zeigen Linsen und Spiegel üblicherweise unterschiedliche optische Eigenschaften bei Lichtstrahlen mit unterschiedlichen Wellenlängen. Demzufolge können herkömmliche Abbildungssysteme nur Aufzeichnungsträger bearbeiten, die auf eine bestimmte Wellenlänge ansprechen.

Die US-A-4 851 656 zeigt ein Abbildungssystem, bei dem der Belichtungskopf gewechselt werden muß, wenn ein Aufzeichnungsträger mit einer anderen Wel lenlänge belichtet werden soll. Für ein gutes Druckergebnis sind dann aufwendige Justierarbeiten nötig. Gegebenenfalls müssen sogar Komponenten der Optik des Abbildungssystems ausgetauscht werden, die das Licht der neuen Wellenlänge nicht geeignet übertragen können.

Die US-A-4 416 522 zeigt ein Abbildungssystem, bei dem eine Strahlquelle für weißes Licht verwendet wird. Aus diesem weißen Licht wird dann die gewünschte Wellenlänge mittels eines optischen Filters herausgefiltert. Eine solche Anord nung ist aufwendig, schwer und teuer. Darüber hinaus muß sie aufwendig justiert werden, um ein gutes Druckergebnis zu erreichen. Nur ein geringer Teil der Strahlungsenergie der Lichtquelle wird dabei als Abtaststrahl zum Erzeugen der Abbildung verwendet.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Abbildungssystem anzugeben, mit dem sich auf einfache Weise verschiedene Aufzeichnungsträger mit Lichtstrahlen der geeig neten Wellenlänge bei guter Ausnutzung der Strahlungsenergie der Lichtquelle jeweils belichten lassen.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Abbildungssystem mit den Merkmalen des Pa tentanspruchs 1. Da die Abtastoptik zum Übertragen von Abtaststrahlen mehrerer unterschiedlicher Wellenlängen geeignet ist, müssen beim Verwenden von Ab taststrahlen unterschiedlicher Wellenlängen keine Komponenten der Abtastoptik ausgetauscht werden. Da die Strahlgeneratoreinrichtung mit der Steuereinrich tung eine in dem Abbildungssystem auswechselbare Einheit bildet, kann diese auswechselbare Einheit zum Anpassen des Abbildungssystems an die Erforder nisse eines anderen Aufzeichnungsträgers einfach ausgetauscht werden. Das Abbildungssystem kann somit Strahlgeneratoreinrichtungen mit den zugehörigen Steuereinrichtungen haben, die nach Art eines Baukastensystems einfach aus tauschbar sind, wodurch Abtaststrahlen nahezu beliebiger Wellenlängen erzeugt werden können.

Weitere Merkmale und vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Un teransprüche. Sie werden aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den zugehörigen Figuren deutlich.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung hat die Strahlgeneratoreinrichtung einen ersten Lichtstrahlgenerator, der einen Lichtstrahl einer ersten Wellenlänge er zeugt, und einen zweiten Lichtstrahlgenerator, der einen Lichtstrahl einer zweiten Wellenlänge erzeugt. Ein solches Abbildungssystem ist besonders flexibel und vielseitig verwendbar.

Das erfindungsgemäße Abbildungssystem ist vielseitig einsetzbar und kann zum Erzeugen von Abbildungen mit Abtaststrahlen verschiedener Wellenlängen durch Hinzufügen eines neuen Lichtstrahlgenerators nachgerüstet werden, ohne daß das gesamte Abbildungssystem ausgetauscht werden muß. Demzufolge kann ein Anwender, der ein Abbildungssystem erwirbt, mit dem auf einem Aufzeichnungs trägertyp Bilder erzeugt werden können, später bei Bedarf den Lichtstrahlgene rator des Abbildungssystems austauschen, um einen anderen Aufzeichnungsträ gertyp zu bearbeiten. Wenn ein Anwender zum gegenwärtigen Zeitpunkt nicht riskieren will, einen neuen Aufzeichnungsträgertyp zu bearbeiten, verwendet er bei dem Abbildungssystem einen Lichtstrahlgenerator mit einer gängigeren Wellenlänge. Er kann dann später das Abbildungssystem mit einem anderen Lichtstrahlgenerator nachrüsten, der mit einem Abtaststrahl der für den neuen Aufzeichnungsträgertyp geeigneten Wellenlänge arbeitet. Wenn ein neuer Aufzeichnungsträgertyp eingeführt wird, kann der Anwender, auch nachdem er das Abbildungssystem erworben hat, einen Lichtstrahlgenerator dem Abbil dungssystem hinzufügen, der einen Abtaststrahl mit für den neuen Aufzeich nungsträgertyp geeigneter Wellenlänge erzeugt. Des weiteren kann ein erfin dungsgemäßes Abbildungssystem Abbildungen mit einem Abtaststrahl der einen Wellenlänge und Filme mit einem Abtaststrahl einer anderen Wellenlänge er zeugen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin zei gen:

Fig. 1 eine vereinfachte schematische Darstellung eines Abbildungssy stems mit einem Abschnitt einer Innentrommel als Ausführungsbei spiel der Erfindung,

Fig. 2 eine vereinfachte Darstellung des Abbildungssystems nach Fig. 1 beim Abtasten eines Abschnittes der Oberfläche eines Aufzeich nungsträgers mit einem Lichtstrahl,

Fig. 3 ein Blockschaltbild elektronischer Bauteile einer Laserdiodenbau gruppe,

Fig. 4 ein Blockschaltbild elektronischer Bauteile einer Laserbaugruppe,

Fig. 5 eine vereinfachte Darstellung eines Lichtstrahlgenerators nach ei nem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 6 eine vereinfachte Darstellung eines Lichtstrahlgenerators nach ei nem zweiten Ausführungsbeispiel,

Fig. 7 eine vereinfachte Darstellung zweier Lichtstrahlgeneratoren nach einem dritten Ausführungsbeispiel,

Fig. 8 eine vereinfachte Darstellung einer Variooptik des Abbildungssy stems,

Fig. 9 eine detaillierte Ansicht der Variooptik nach Fig. 8, und

Fig. 10 eine schematische Darstellung einer Motorsteuerung des Abbil dungssystems nach Fig. 1.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Abschnitt eines Abbildungssystems 10 mit einer Innen trommel 12 gezeigt. Die Innentrommel 12 hat eine Oberfläche 14, die Teil eines Zylinders ist. Die Innentrommel 12 ist sorgfältig und mit großer Genauigkeit ge fertigt worden, damit die Oberfläche 14 die bevorzugte geometrische Ausbildung, d. h. Zylindrizität besitzt. Die Innentrommel 12 hat einen stabilen Aufbau, vor zugsweise aus Aluminiumguß, mit mehreren entlang des Außenumfangs zuein ander beabstandeten Versteifungsrippen (nicht dargestellt).

Wie in Fig. 2 dargestellt ist, kann die Oberfläche 14 einen Aufzeichnungsträger 21 aufnehmen. Als Aufzeichnungsträger 21 kann ein Bogen eines lichtempfindli chen Films oder eine Platte aus Aluminium oder einem Polymer-Kunststoff wie Polyester verwendet werden, deren Oberfläche mit einer lichtempfindlichen Emulsion beschichtet ist. Die Oberfläche 14 hat mehrere Öffnungen 16 (vgl. Fig. 1), die in Saugverbindung mit mehreren Kanälen 18 stehen. Die Kanäle 18 sind über ein Leitungssystem (nicht dargestellt) mit einer herkömmlichen Vakuum quelle verbunden, mit der an den Öffnungen 16 ein Unterdruck angelegt werden kann. Der Unterdruck hält den Aufzeichnungsträger 21 während des Belich tungsprozesses fest. Es können aber auch andere Verfahren eingesetzt werden, um den Aufzeichnungsträger 21 zu halten, wie beispielsweise elektrostatische oder mechanische Haltetechniken.

Das Abbildungssystem 10 hat ferner eine Führung 20, an der ein Schlitten 22 ge halten ist, der einen reflektierten Lichtstrahl 24 entsprechend Lichtstrahl-Steue rungssignalen, die er von einer Steuerung 26 erhält, über die Oberfläche des Auf zeichnungsträgers 21 führt. Der Schlitten 22 hat einen Längenmeßgeber 28, der die Position des Schlittens 22 entlang der Führung 20 angebende Signale er zeugt, und eine Abtasteinheit 30, die vorzugsweise aus einem Linearmotor 32 und einem Spiegel 34 besteht. Der Spiegel 34 reflektiert mit seiner Spiegeloberfläche 35 einen Lichtstrahl 23, der von einer Strahlgeneratoreinrichtung 36, bei spielsweise einem Laser, abgegeben wird, um auf dem Aufzeichungsträger 21 eine Reihe Abtastlinien 38 zu erzeugen (vgl. Fig. 2), wobei sich der Spiegel 34 mit üblicherweise 24.000 U/min um eine Rotationsachse 40 dreht. Des weiteren ist ein Drehgeber 42 vorgesehen, der Signale erzeugt, die die Winkelposition der Spiegeloberfläche 35 während des Abtastvorganges angeben. Die Spiegelober fläche 35 hat vorzugsweise eine exzentrisch parabolische Krümmung.

Der Linearmotor 32 bewegt den Schlitten 22 entlang der Führung 20. Als Line armotor 32 dient vorzugsweise ein Gleichstrommotor ohne Bürsten, der aus einer Wicklung und einer Magnetschiene besteht. Die Wicklung hat vorzugsweise mehrere Abschnitte (nicht dargestellt), die durch eine sinusförmige Kommutierung geschaltet werden. Die sinusförmige Kommutierung ermöglicht eine nahezu per fekte geschmeidige Bewegung, so daß sich der Schlitten 22 mit kontrollierter Ge schwindigkeit ohne Sprünge oder Ungleichmäßigkeiten bewegt. Die Abbildung von Grafiken erfordert einen hohen Grad an Präzision, wenn der Lichtstrahl 24 den Aufzeichnungsträger 21 überstreicht, so daß die konstante Geschwindigkeit, mit der der Schlitten 22 entlang der Führung 20 bewegt wird, kritisch ist. Un gleichmäßigkeiten der Bewegung oder Veränderungen der Geschwindigkeit des Schlittens 22 führen dann zu dem Problem der "Streifenbildung", d. h. der Bildung längsverlaufender Linien auf dem Aufzeichnungsträger 21.

In Fig. 10 ist schematisch eine Motorsteuerung 96 gezeigt, die aus einer Steuer einheit 98, einer Servo-Steuereinheit 100, einem Servo-Verstärker 102 und einem Längenmeßgeber 104 besteht. Die Motorsteuerung 96 versorgt die Wicklungen des Linearmotors 32 mit Steuersignalen. Die Steuereinheit 98 versorgt die Servo- Steuereinheit 100 über eine serielle Schnittstelle 108 des Typs RS232 mit Eingangssignalen. Die Servo-Steuereinheit 100 gibt über eine Leitung 110 Si gnale an den Servo-Verstärker 102 ab, der seinerseits sinusförmige Antriebs signale über eine Leitung 112 an die Wicklungen des Linearmotors 32 überträgt. Der Längenmeßgeber 104 überträgt ein die Position des Schlittens 22 entlang der Führung 20 anzeigendes Signal sowohl an die Servo-Steuereinheit 100, um den Positions-Regelkreis mit der Servo-Steuereinheit 100 zu schließen, als auch an die Steuereinheit 98.

Die Steuereinheit 98 speichert die Position des Schlittens 22 in einem Speicher ab und überwacht die Position des Schlittens 22, während sich dieser entlang der Führung 20 bewegt. Die Steuereinheit 98 löst auch andere Funktionen aus, die von der Position des Schlittens 22 auf der Führung 20 abhängen, wie bei spielsweise das Starten oder Anhalten des Linearmotors 32, die Geschwindig keitssteuerung des Linearmotors 32 und die Signalabgabe, um das Abtasten des Aufzeichnungsträgers 21 zu beginnen oder zu beenden.

Der Längenmeßgeber 104 hat einen Maßstab und einen Kodierkopf. Der Maßstab ist in Längsrichtung an der unteren Kante der Führung 20 befestigt. Der Ko dierkopf ist an der Kante der horizontalen Platte der Führung 20 befestigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel liegt die Auflösung des Längenmeßgebers 104 bei 0,25 Mikrometern.

Beim Betrieb der Motorsteuerung 96 gibt die Steuereinheit 98 an die Servo-Steu ereinheit 100 ein Signal ab, um den Linearmotor 32 anzusteuern, damit dieser den Schlitten 22 an eine vorgegebene Ausgangsposition am einen Ende der Füh rung 20 bewegt. Anschließend wird ein Positionszähler der Steuereinheit 98 auf Null gesetzt. Nachdem der Aufzeichnungsträger 21 in der Innentrommel 12 befe stigt ist, wird der Schlitten 22 durch die Steuereinheit 98 bewegt, bis eine Kante des Aufzeichnungsträgers 21 durch einen Kantendetektor 114 erfaßt wird. Die Steuereinheit 98 speichert in ihrem Speicher die Anzahl der gezählten Schritte zwischen der Ausgangsposition und der Kante des Aufzeichnungsträgers 21 ab und steuert den Linearmotor 32 derart an, daß dieser den Schlitten 22 ungefähr 2,54 cm in von der Kante des Aufzeichnungsträgers 21 abgewandte Richtung be wegt. Durch diesen vorgegebenen Abstand kann der Schlitten 22 auf eine kon stante Geschwindigkeit beschleunigt werden, bevor er die Kante des Aufzeich nungsträgers 21 erreicht. Zu Beginn des Belichtungsvorganges versorgt die Steuereinheit 98 den Linearmotor 32 mit Energie, damit dieser den Schlitten 22 bewegt. Sobald die Steuereinheit 98 erfaßt, daß der Schlitten 22 die Kante des Aufzeichnungsträgers 21 erreicht hat, gibt sie ein Anfangssignal ab, damit mit dem Belichtungsvorgang des Bildes auf dem Aufzeichnungsträger 21 begonnen wird. Nachdem sich der Schlitten 22 die vorgegebenen Strecke entlang der Füh rung 20 bewegt hat, hält die Steuereinheit 98 den Schlitten 22 an und erfaßt seine Position. Anschließend veranlaßt die Steuereinheit 98 den Schlitten 22, sich mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit zur Ausgangsposition zurückzubewegen.

Wie zuvor erläutert wurde, hat die bevorzugte Ausführungsform des Abbildungs systems 10 mehrere Lichtstrahlgeneratoren. Nachfolgend werden zwei Arten Lichtstrahlgeneratoren beschrieben, obwohl die Verwendung anderer Licht strahlgeneratoren gleichfalls möglich ist. Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild der elektronischen Bauteile eines ersten Typs, nämlich einer Laserdiodenbaugruppe 46 mit einer Laserdiode 43. Wie allgemein bekannt ist, hat eine Laserdiode einen p-n-Halbleiterübergang, der einen kohärenten, stark gerichteten Strahl elektro magnetischer Strahlung mit im wesentlichen einer einzigen Wellenlänge erzeugt, also einen Laserstrahl, wenn der in die Laserdiode fließende Strom einen Laser schwellenwert erreicht. Ist der durch die Laserdiode 43 fließende Strom kleiner als der Laserschwellenwert, emittiert sie keinen Laserstrahl. Demzufolge kann durch Steuern des Stromes durch die Laserdiode 43 bestimmt werden, ob sie einen Laserstrahl emittiert oder nicht.

Die Laserdiodenbaugruppe 46 hat außerdem einen Diodentreiber 44, der zwi schen der Laserdiode 43 und der Steuerung 26 als Schnittstelle angeordnet ist. Der Diodentreiber 44 speist einen Strom in die Laserdiode 43 ein, dessen Größe von dem Steuersignal abhängt, das der Diodentreiber 44 von der Steuerung 26 empfängt. Üblicherweise steuert die Steuerung 26 die Laserdiode 43 derart an, daß sie sich in einem von zwei Zuständen befindet, nämlich einem Zwischenzu stand oder ausgeschalteten Zustand oder einem eingeschalteten Zustand. Über trägt die Steuerung 26 an den Diodentreiber 44 ein Steuersignal, das für den Zwi schenzustand steht, speist der Diodentreiber 44 einen unterhalb des Laser schwellenwertes liegenden Strom in die Laserdiode 43 ein, so daß die Laserdiode 43 keinen Laserstrahl emittiert. Überträgt dagegen die Steuerung 26 an den Diodentreiber 44 ein Steuersignal, das für einen angeschalteten Zustand steht, speist der Diodentreiber 44 einen oberhalb des Laserschwellenwertes liegenden Strom in die Laserdiode 43 ein, so daß die Laserdiode 43 einen Laserstrahl emit tiert, dessen Wellenlänge vorzugsweise bei 670 nm liegt. Die Steuerung 26 erhält ihrerseits von dem Diodentreiber 44 Signale, mit denen die Wellenlänge des von der Laserdiodenbaugruppe 46 emittierten Laserstrahls angezeigt wird. Wie später noch erläutert wird, benötigt die Steuerung 26 Informationen über die Wellenlänge des Laserstrahls, um die optischen Bauteile des Abbildungssystems entsprechend der Wellenlänge des Laserstrahls anzusteuern.

Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild elektronischer Bauteile eines zweiten Typs eines Lichtstrahlgenerators, nämlich einer Laserbaugruppe 48. Die Laserbaugruppe 48 hat eine Lasereinheit 54 und einen Modulator 52, der die Lasereinheit 54 abhän gig von Befehlen steuert, die er über eine serielle Leitung 50 von der Steuerung 26 erhält. Die Lasereinheit 54 ist eine in sich selbst abgeschlossene, eigenstän dig geregelte Vorrichtung. Sie kann von einem unterschiedlichen Typ Vorrichtung sein, die einen Laserstrahl emittiert. Vorzugsweise ist die Lasereinheit 54 ein In frarotlaser, der einen Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 1,06 µm emittiert. Die Steuerung 26 überträgt Befehlssignale an den Modulator 52, der seinerseits die Lasereinheit 54 ein- und ausschaltet und die Ausgabeleistung des von der Lasereinheit 54 emittierten Laserstrahls festsetzt. Die Steuerung 26 empfängt ih rerseits von der Laserbaugruppe 48 ein Signal, das die Wellenlänge des von der Laserbaugruppe 48 emittierten Laserstrahls angibt.

In Fig. 5 ist ein Lichtstrahlgenerator 56 gezeigt, der in einem Abbildungssystem 58 derart angeordnet ist, daß der von dem Lichtstrahlgenerator 56 emittierte Lichtstrahl 57 entlang eines vorgegebenen Strahlenganges 60 verläuft. Fig. 6 zeigt einen zweiten Lichtstrahlgenerator 62, der den Lichtstrahlgenerator 56 des Abbildungssystems 58 ersetzt. In diesem Fall wird ein von dem zweiten Licht strahlgenerator 62 emittierter Lichtstrahl 63 an einem in dem zweiten Lichtstrahl generator 62 angeordneten Spiegel 64 reflektiert und verläuft entlang des vorge gebenen Strahlenganges 60. Auf diese Weise ist bei einem Austausch der Licht strahlgeneratoren ein nochmaliges Ausrichten mit den optischen Komponenten des Abbildungssystems 58 wie dem Spiegel 34 nicht erforderlich. Wird in das Abbildungssystem 58 ein neuer Lichtstrahlgenerator 62 eingesetzt, ist dieser übli cherweise zunächst aufgrund kleiner Toleranzschwankungen beispielsweise in den Abmessungen der Baugruppe oder der genauen Position, von der der Lichtstrahl 63 emittiert wird, zu den weiteren Bauteilen des Abbildungssystems 58 nicht ausgerichtet. Der Lichtstrahlgenerator 62 wird dann durch an diesem vorgesehene einstellbare Befestigungselemente wie Stifte oder Schrauben aus gerichtet.

Fig. 7 zeigt zwei Lichtstrahlgeneratoren 66 und 68, die gleichzeitig in einem Ab bildungssystem 70 vorgesehen sind. Von dem Lichtstrahlgenerator 66 wird ein Lichtstrahl 72 und von dem Lichtstrahlgenerator 68 ein weiterer Lichtstrahl 74 emittiert, die beide entlang einem vorgegebenen Strahlengang 76 verlaufen. Da bei wird aber jeweils nur einer der Lichtstrahlen 72 und 74 emittiert wird. Mit ei nem Wellenlängen-Wählschalter, beispielsweise einem Kippschalter 73, wird an die Steuerung 26 ein Signal übertragen, mit dem vorgegeben wird, welcher der beiden Lichtstrahlgeneratoren 66 und 68 aktiviert ist, um einen Lichtstrahl 72 bzw. 74 zu emittieren. Die Lichtstrahlgeneratoren 66 und 68 emittieren Lichtstrahlen 72 und 74 mit unterschiedlichen Wellenlängen. Welche Wellenlänge ausgewählt wird, hängt von dem zu bearbeitenden Aufzeichnungsträger ab. Da das Abbildungssystem 70 zwei Lichtstrahlgeneratoren 66 und 68 verwendet, muß an dem Abbildungssystem 70 ferner ein Koppler vorgesehen sein, der sowohl den Lichtstrahl 72 als auch den Lichtstrahl 74 in Richtung des Strahlenganges 76 lenkt. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird als Koppler ein halbdurchlässi ger Spiegel 78 verwendet, dessen Oberfläche 79 mit einer Substanz beschichtet ist, die Lichtstrahlen mit der Wellenlänge des Lichtstrahls 72 reflektiert und ande rerseits Lichtstrahlen mit der Wellenlänge des Lichtstrahls 74 durchläßt. Dadurch wird der Lichtstrahl 72 an der Oberfläche 79 reflektiert und verläuft entlang dem Strahlengang 76. Der Lichtstrahl 74 tritt dagegen durch den Spiegel 78 hindurch und verläuft dann auch entlang dem Strahlengang 76. Obwohl der Koppler als Spiegel 78 dargestellt ist, können auch Prismen, Beugungsoptiken, Hologramme oder auch wellenlängenabhängige Strahlenteiler verwendet werden. Des weiteren können die Lichtstrahlgeneratoren an anderen Positionen in dem Abbil dungssystem befestigt sein als die in den Fig. 5 bis 7 gezeigten Positionen der Lichtstrahlgeneratoren 56, 62, 66 und 68.

Da das erfindungsgemäße Abbildungssystem bei verschiedenen Wellenlängen arbeiten kann, müssen seine optischen Bauteile gleichfalls bei diesen verschie denen Wellenfängen arbeiten können. So muß beispielsweise die in Fig. 2 ge zeigte Spiegeloberfläche 35, die den Lichtstrahl 23 reflektiert, Lichtstrahlen ver schiedener Wellenlängen reflektieren können. Die Spiegeloberfläche 35 hat da her eine Beschichtung, die verschiedene Wellenlängen reflektieren kann. Als Be schichtung wird entweder eine Breitbandbeschichtung, die sämtliche Wellenlän gen reflektieren kann, oder eine Beschichtung verwendet, die nur Lichtstrahlen bestimmter Wellenlängen reflektieren kann. Die Beschichtung hat vorzugsweise einen Reflexionsfaktor von mindestens 90% für Lichtstrahlen mit den ge wünschten Wellenlängen. Die reflektierende Beschichtung kann aus mehreren Materialien hergestellt sein, beispielsweise aus mehreren Lagen dielektrischen Materials, wobei jede Lage eine derartige Dicke und einen derartigen Refle xionsfaktor hat, daß sie Lichtstrahlen einer vorgegebenen bestimmten Wellen länge reflektieren kann. In gleicher Weise kann eine aus mehreren Lagen dielek trischen Materials bestehende Beschichtung Lichtstrahlen bestimmter Wellen längen reflektieren, während Lichtstrahlen anderer Wellenlängen ungehindert durch sie hindurchdringen können.

Außerdem kann sich beim Auftreffen eines Lichtstrahls einer einzigen Wellen länge auf eine reflektierende Oberfläche die Polarisation des reflektierten Licht strahls von der des auftreffenden Lichtstrahls unterscheiden. Der Unterschied der Polarisation des reflektierten Lichtstrahls zur Polarisation des auftreffenden Lichtstrahls hängt von dem Winkel ab, mit dem der Lichtstrahl auftrifft. Da das er findungsgemäße Abbildungssystem üblicherweise einen sich drehenden Spiegel verwendet, der einen reflektierten Lichtstrahl über den Aufzeichnungsträger führt, ändert sich die Polarisation des reflektierten Lichtstrahls fortwährend, da sich der Einfallswinkel des auftreffenden Lichtstrahls auf die Spiegeloberfläche während der Drehung des Spiegels ständig ändert. Daher muß die Beschichtung des Spiegels eine zweite Bedingung erfüllen, nämlich daß sich der Reflexionsfaktor der Beschichtung nicht wesentlich ändert, wenn sich die Polarisation ändert. Vorzugsweise liegt die Änderung des Reflexionsfaktors bei einer Änderung der Polarisation bei weniger als 2%.

In den Fig. 8 und 9 ist eine bevorzugte Ausführungsform des Abbildungssystems 10 gezeigt, die ferner eine Variooptik 80 enthält. Die nachfolgend beschriebene Variooptik 80 hat mehrere an dem Schlitten 22 befestigte Linsengruppen 82, 84 und 85, mit denen der Durchmesser des von der Strahlgeneratoreinrichtung 36 emittierten Lichtstrahls 23 erweitert oder vergrößert wird. Im Idealfall übertragen die Linsengruppen 82, 84 und 85 Lichtstrahlen aller gewünschter Wellenlängen, ohne diese zu reflektieren. Vorzugsweise liegt der Reflexionsfaktor der Linsen gruppen 82, 84 und 85 bei Lichtstrahlen mit den gewünschten Wellenlängen unter 0,5%.

Die Abtasteinheit 30 und die Variooptik 80 sind an der Unterseite 88 des Schlit tens 22 befestigt. Die Abtasteinheit 30 ist am vorderen Ende 92 des Schlittens 22 über Bänder 90 derart an diesem befestigt, daß der Spiegel 34 koaxial zur Sym metrieachse Z der Innentrommel 12 angeordnet ist.

Die Variooptik 80 ist am hinteren Ende 94 des Schlittens 22 befestigt und enthält die drei koaxial zueinander und mit Abstand voneinander angeordneten Linsen gruppen 82, 84 und 85, mit denen der Durchmesser des von der Strahlgenera toreinrichtung 36 emittierten Lichtstrahls 23 vergrößert oder erweitert werden kann. Die Variooptik 80 minimiert die Auswirkungen optischer Turbulenzen, die die Abbildungsqualität nachteilig beeinflussen. In der Innentrommel 12 ist der Lichtstrahl 23 Luftturbulenzen ausgesetzt, wenn er entlang der Symmetrieachse Z der Innentrommel 12 in Richtung des Spiegels 34 des Schlittens 22 projiziert wird. Je größer der Durchmesser des axial eingestrahlten Lichtstrahls 23 ist, desto größer sind die Auswirkungen von Luftturbulenzen. Aus diesem Grund wird bei der Erfindung ein Lichtstrahl 23 mit einem kleinen festen Durchmesser entlang der Symmetrieachse Z der Innentrommel 12 eingestrahlt. Der Lichtstrahl durchmesser liegt bei bekannten Abbildungssystemen ohne Variooptik bei unge fähr 16,4 mm, während der Durchmesser des Lichtstrahls 23 des Abbildungssy stems 10 mit am Schlitten 22 befestigter Variooptik 80 bei ungefähr 4 mm liegt.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Variooptik 80 besitzen die Linsengrup pen 82, 84 und 85 Linsencharakteristika, durch die der Durchmesser des ein gestrahlten Lichtstrahls 23 afokal erweitert wird. Dabei bedeutet afokal, daß so wohl der eingestrahlte Lichtstrahl 23 als auch der aus der Variooptik 80 austre tende Lichtstrahl 23 parallel zur optischen Achse der Linsengruppen 82, 84 und 85 verlaufen. Dabei ist es für den Fachmann offensichtlich, daß dies mit ver schiedenen Arten von Linsen und Linsenanordnungen möglich ist. Die erste am weitesten hinten angeordnete Linsengruppe 82 ist an dem Schlitten 22 befestigt. Die zweite und dritte Linsengruppe 84 und 85 sind jeweils durch Magnetkupplun gen am Schlitten 22 befestigt. Die Positionen der Linsengruppen 84 und 85 kön nen durch zwei unabhängig voneinander gesteuerte Luftlager (nicht dargestellt) eingestellt werden, um den Durchmesser und den Brennpunkt des axial einge strahlten, aus der Variooptik 80 austretenden Lichtstrahls 23 zu verändern.

Eine derartige Variooptik 80 ist insbesondere bei dem Abbildungssystem 10 von Vorteil, die mit Lichtstrahlen verschiedener Wellenlängen arbeiten kann. Der Durchmesser des über die Oberfläche des Aufzeichnungsträgers 21 geführten re flektierten Lichtstrahls entspricht der Bildpunktgröße und hängt von der Wellen länge des Lichtstrahls 24 ab. Je kleiner die Bildpunktgröße ist, desto größer ist die Auflösung auf dem bearbeiteten Aufzeichnungsträger 21. Die Bildpunktgröße ist indirekt proportional zu dem Lichtstrahldurchmesser des auf den Spiegel 34 auftreffenden Lichtstrahls 23.

d_s = 2,44 . l . f/d (1)

wobei:
d_s die Bildpunktgröße,
l die Wellenlänge,
f die Brennweite der Linsenanordnung, und
d der Lichtstrahldurchmesser ist.

Bei zwei Lichtstrahlen 23 mit zwei Wellenlängen l₁ und l₂ und mit zwei Licht strahldurchmessern d₁ und d₂ entstehen ohne eine Vergrößerung durch die Va riooptik 80 zwei verschiedene Bildpunktgrößen bzw. Auflösungen r₁ und r₂. Ent spricht der Lichtstrahldurchmesser d₁ der gewünschten Auflösung r₁, muß der Durchmesser des Lichtstrahls 23 mit der Wellenlänge l₁ nicht durch die Variooptik 80 verändert werden. Wenn jedoch die Lichtstrahldurchmesser d₁ und d₂ beispielsweise das folgende Verhältnis zueinander haben:

d₂ = 0,8 d₁ (2)

muß die einstellbare Variooptik 80 den Lichtstrahldurchmesser eines Lichtstrahles mit der Wellenlänge l₂ um den Faktor 1/0,8 = 1,25 vergrößern, damit die ge wünschte Auflösung r₁ erzielt wird. Auf diese Weise korrigiert die Stelleinrichtung der Variooptik 80 unterschiedliche Lichtstrahldurchmesser von Strahlgenera toreinrichtungen 36 mit unterschiedlichen Wellenlängen, um unabhängig von der Wellenlänge die gewünschte Auflösung zu erreichen. Um diese Korrektur durch zuführen, erhält die Steuerung 26 von der Strahlgeneratoreinrichtung 36 Signale, die die Wellenlänge des emittierten Lichtstrahls 23 angeben. Die Steuerung 26 erzeugt abhängig von diesen Signalen Steuersignale für die Linsengruppen 82, 84 und 85, durch die eine geeignete Vergrößerung eingestellt wird, damit die ge wünschte Bildpunktgröße bzw. Auflösung eingestellt wird. Vorzugsweise ist in der Steuerung 26 eine Tabelle vorgesehen, die bei einer vorgegebenen Auflösung sowohl die für Lichtstrahlen verschiedener Wellenlängen erforderlichen Lichtstrahldurchmesser als auch die für die Variooptik 80 einzustellenden Ver größerungsfaktoren angibt, mit denen die Lichtstrahldurchmesser eingestellt werden müssen, um die erwünschte Auflösung zu erzielen.

Der Takt, mit dem der Lichtstrahl 23 von dem sich drehenden Spiegel 34 reflek tiert und über den Aufzeichnungsträger 21 geführt wird, hängt von der Drehzahl ab, mit der der Spiegel 34 rotiert. Da die Drehzahl des sich drehenden Spiegels 34 üblicherweise konstant ist, benötigt der Spiegel 34 eine vorgegebene Zeit, um den Lichtstrahl 24 über eine vorgegebene Strecke über den Aufzeichnungsträger 21 zu führen. Ist die Bildpunktgröße klein, passen viele Bildpunkte in diesen vor gegebenen Abstand, so daß während der festgesetzten Zeit der Lichtstrahl 24 sehr oft ein- und ausgeschaltet werden muß. Ist dagegen die Bildpunktgröße größer, passen weniger Bildpunkte in diesen vorgegebenen Abstand, so daß der Lichtstrahl 24 während der vorgegebenen Zeit weniger oft ein- und ausgeschaltet werden muß. Demzufolge beeinflußt die Bildpunktgröße den Takt, mit dem der Lichtstrahl 24 ein- und ausgeschaltet werden muß, der auch Lichtstrahl- Modulationstakt genannt wird. Die Steuerung 26 stellt daher den Modulationstakt des Lichtstrahls 24 abhängig von den der Wellenlänge entsprechenden Signalen ein, die sie von der Strahlgeneratoreinrichtung 36 erhält.

Claims

1. Abbildungssystem zum Erzeugen einer Abbildung durch Führen eines bild informationsgesteuerten Abtaststrahls (23) in einer Abtastbewegung gemäß einem vorgegebenen Muster über einen strahlungsempfindlichen Aufzeich nungsträger (21), mit einer Strahlgeneratoreinrichtung (36), einem den von dieser abgegebenen Abtaststrahl (23) bewegenden Abtaster (34) mit einer den Abtaststrahl zum Aufzeichnungsträger (21) übertragenden Abtastoptik und einer die Strahlgeneratoreinrichtung (36) mit Bildinformationssignalen steuernden Steuereinrichtung (44, 52), dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastoptik zum Übertragen von Abtaststrahlen (23) mehrerer unterschiedli cher Wellenlängen geeignet ist, und daß die Strahlgeneratoreinrichtung (36) mit der Steuereinrichtung (44, 52) eine in dem Abbildungssystem auswech selbare Einheit bildet.

2. Abbildungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlgeneratoreinrichtung (36) einen Abtaststrahl einer ersten Wellenlänge und ein der ersten Wellenfänge zugeordnetes erstes Signal erzeugt.

3. Abbildungssystem nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Befesti gungsmittel für die Strahlgeneratoreinrichtung (36), die deren Strahlengang festlegen.

4. Abbildungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekenn zeichnet durch eine Kollimationslinse, die den Abtaststrahl (23) vor dem Er reichen des Abtasters (34) ausrichtet.

5. Abbildungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß der Abtaster (34) eine Spiegelfläche (35) mit einer Be schichtung aus mehreren Lagen dielektrischen Materials zum Übertragen der unterschiedlichen Wellenlängen hat.

6. Abbildungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß sich die Polarisation des Abtaststrahls (23) beim Bewe gen mit dem Abtaster (34) im wesentlichen nicht ändert.

7. Abbildungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß die Strahlgeneratoreinrichtung (36) einen ersten Licht strahlgenerator (66) hat oder einen Lichtstrahl (72) einer ersten Wellenlänge er zeugt, und einen zweiten Lichtstrahlgenerator (68) hat, der einen Lichtstrahl (74) einer zweiten Wellenlänge erzeugt.

8. Abbildungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlgeneratoreinrichtung (36) beim Erzeugen des Lichtstrahls (72) der er sten Wellenlänge ein dieser zugeordnetes erstes Signal und beim Erzeugen des Lichtstrahls (74) der zweiten Wellenlänge ein dieser zugeordnetes zwei tes Signal erzeugt.

9. Abbildungssystem nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch einen Koppler (78), der den Lichtstrahl (72) der ersten Wellenlänge und den Licht strahl (74) der zweiten Wellenlänge empfängt und diese zum Abtaster (34) überträgt.

10. Abbildungssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Koppler (78) ein halbdurchlässiger Spiegel ist, der den Lichtstrahl (72) der ersten Wellenlänge zum Abtaster (34) reflektiert und den Lichtstrahl (74) der zwei ten Wellenlänge zum Abtaster (34) durchläßt.

11. Abbildungssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 10, gekennzeichnet durch einen Schalter (73) zum Auswählen des ersten Lichtstrahlgenerators (66) oder des zweiten Lichtstrahlgenerators (68).

12. Abbildungssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 11, gekennzeichnet durch Befestigungsmittel für den ersten Lichtstrahlgenerator (66) und den zweiten Lichtstrahlgenerator (68), die deren Strahlengänge festlegen.

13. Abbildungssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 12, gekennzeichnet durch eine Variooptik (80), die den Durchmesser des Abtaststrahls entspre chend dem der Wellenlänge entsprechenden Signal vergrößert.