DE3786874T2

DE3786874T2 - Plotter mit innenaufzeichnender Trommel.

Info

Publication number: DE3786874T2
Application number: DE87630201T
Authority: DE
Inventors: Michael Nagler Michael Nagler; Amnon Stein
Original assignee: Scitex Corp Ltd
Current assignee: Scitex Corp Ltd
Priority date: 1986-10-07
Filing date: 1987-10-06
Publication date: 1993-11-11
Anticipated expiration: 2007-10-07
Also published as: EP0264341A3; DE3786874D1; ATE92659T1; US4853709A; CA1283953C; IL80241A; JPS63158580A; EP0264341A2; IL80241A0; EP0264341B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Laserplotter und insbesondere auf Innentrommelplotter

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Verschiedene Typen von Laserplottern sind bekannt. Es gibt zwei allgemeine Typen: Flachbettplotter und Trommelplotter.
Beide Typen sind gut bekannt und werden durch verschiedene Firmen einschließlich der Patentinhaberin produziert und auf den Markt gebracht.
Plotter der Innentrommelbauart sind bereits vorgeschlagen worden, aber technische Probleme, die komplexe optomechanische Lösungen verlangen, haben aus solchen Plottern ein relativ teueres Produkt gemacht. Ein Beispiel eines solchen Innentrommelplotters ist beschrieben in Computer Technology Review, Sommer 1984, Seiten 199-203, und auf einem Katalogblatt, das von dem Hersteller, Macdonald Dettwiler and Associates Ltd., Richmond, British Colombia, Canada, herausgegeben worden ist. Diese Vorrichtung, die die Bezeichnung FIRE 9000 trägt, hat laut Angabe einen einzelnen facettierten, luftgelagerten Rotor und einen Präzisionslinearmikropositionierer zum Gewährleisten von hoher Zeilenqualität und geometrischer Genauigkeit.
Pentagonprismen, die bekanntlich gegen Wobbeln in Richtungen rechtwinkelig zu ihrer Drehachse unempfindlich sind, sind in Flachbettscannern, wie sie in dem US-Patent 4 475 787 von Starkweather gezeigt sind, bereits benutzt worden, sind aber noch nicht zur Verwendung in Innentrommelscannern vorgeschlagen worden. In dem Starkweather-Patent, das besonders für Flachbettplotter geeignet ist, ist das Pentagonprisma zusammen mit einer Linse in der Bahn des Ausgangslichtstrahls aus dem Pentagonprisma angeordnet, um die parallelen Ebenen des Lichtstrahls in einen feinen Lichtpunkt zu fokussieren, der eine Abtastzeile festlegt. Starkweather befaßt sich zwar ausreichend mit dem Problem des Wobbelns, er reduziert jedoch sehr den effektiven Auslastungsgrad der Vorrichtung und verlangsamt somit ihren Betrieb beträchtlich.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung trachtet danach, einen Innentrommelplotter zu schaffen, der die Nachteile der bekannten Innentrommelscannern beseitigt, relativ billig ist, einen hohen Auslastungsgrad hat und äußerst genau ist und Verzerrungen eliminiert, die bei Flachbettplottern von Haus aus vorhanden sind.
So wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ein Innentrommelplotter geschaffen mit einer Laserquelle, die einen Ausgangslaserstrahl erzeugt, einer Einrichtung zum Modulieren des Ausgangslaserstrahls, um diesem einen Informationsgehalt mitzugeben, einer Einrichtung zum Halten von Laseraufzeichnungsmaterial in einer insgesamt kreiszylindrischen Konfiguration um eine Zylinderachse und einer Abtasteinrichtung zum Empfangen des modulierten Laserstrahls und zum Reflektieren desselben auf das Laseraufzeichnungsmaterial, wobei die Abtasteinrichtung einen stabilisierten Reflektor aufweist, der zur Drehung um die Zylinderachse angeordnet ist, um den modulierten Laserstrahl direkt auf das Laseraufzeichnungsmaterial zu reflektieren, wobei der stabilisierte Reflektor in seiner Position in Richtungen rechtwinkelig zu der Zylinderachse gegen Wobbeln unempfindlich ist.
Der stabilisierte Reflektor ist vorzugsweise ein Pentagonprisma, alternativ kann es sich aber um eine Kombination von Spiegeln handeln, die in ihrer Position in Richtungen rechtwinkelig zu der Zylinderachse gegen Wobbeln ähnlich unempfindlich sind.
Darüber hinaus weist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform die Halteeinrichtung eine Einrichtung auf zum Befestigen des Aufzeichnungsmaterials an einer zylindrischen Haltefläche durch Ausüben einer Druckkraft auf dieselbe in der Ebene des Materials tangential zu der Zylinderachse.
Weiter ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform außerdem eine automatische Einrichtung vorgesehen zum Zuführen und Entfernen des Aufzeichnungsmaterials in Zuordnung zu der Halteeinrichtung, wodurch ermöglicht wird, den Innentrommelscanner außerhalb einer Dunkelkammerumgebung zu betreiben.
Darüber hinaus wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eine Vorrichtung geschaffen zum axialen Verschieben der Abtasteinrichtung längs der Zylinderachse und zum Synchronisieren der axialen Bewegung des Scanners mit der Drehung des stabilisierten Reflektors.
Die Erfindung schafft einen Innentrommelplotter, wie er in den beigefügten Patentansprüchen definiert ist.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die Vorliegende Erfindung läßt sich anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen besser verstehen und beurteilen, in welchen:
Fig. 1 ein optisches Diagramm des optischen Aufbaus des Innentrommelscanners ist, der gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist und arbeitet;
die Fig. 2 und 3 eine Seitenansicht bzw. eine perspektivische Darstellung eines Teils der Vorrichtung nach Fig. 1 sind;
Fig. 4 eine Seitenansicht entsprechend der Darstellung in Fig. 2 für eine alternative Ausführungsform eines Innentrommelscanners ist, bei dem eine Kombination von Spiegeln statt eines Pentagonprismas benutzt wird;
Fig. 5 eine Seitenansichtdarstellung der Vorrichtung nach Fig. 1 ist, die den Weg des Aufzeichnungsmaterials durch dieselbe zeigt; und
Fig. 6 eine Blockschaltbilddarstellung der Verbindungen zwischen den verschiedenen optomechanischen Komponenten des Plotters ist, welche Informationsflüsse und die Synchronisation veranschaulicht.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Es wird nun auf die Fig. 1-6 Bezug genommen, welche einen Innentrommelplotter veranschaulichen, der gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist und arbeitet. Der Innentrommelplotter weist eine Laserquelle 10 auf, typischerweise einen 4 Milliwatt Helium- Neon-Laser, die einen Ausgangslaserstrahl erzeugt, der durch eine Linse 12 auf einen Modulator 14 fokussiert wird, bei dem es sich um das Modell A0M 125 handeln kann, das von Interaction Corp., Chicago, Illinois, hergestellt wird. Der Modulator 14, der typischerweise ein akustooptischer Modulator ist, wird durch einen Computer 15 (Fig. 6) aktiviert und dient dazu, einen Informationsgehalt einzubringen, der durch den Plotter aufgezeichnet werden soll. Der Modulator ist üblicherweise in der Lage, den Laserstrahl bis zu 15-millionenmal pro Sekunde ein- und auszuschalten.
Der modulierte Ausgangsstrahl des Modulators 14 wird über eine Biege- und Umlenkoptik 16 einem Strahlaufweiter 18 zugeführt, der dazu dient, den modulierten Strahl zu rekollimieren, aufzuweiten und räumlich zu filtern und ihn längs einer Achse 20 eines kreiszylindrischen Halters 22 zu leiten.
Der relativ breite Ausgangsstrahl (üblicherweise 0,5 Zoll im Durchmesser) des Strahlaufweiters 18 trifft auf eine Scannerbaugruppe 23 auf, die eine Fokussierungslinse 24 und einen stabilisierten Reflektor 26, vorzugsweise ein Pentagonprisma, aufweist, der um eine Achse 20 durch einen Elektromotor 28 drehangetrieben wird. Die gesamte Scannerbaugruppe 23 ist zur wahlweisen Verschiebung längs der Achse 20 ausgebildet, so daß der Strahl, der von dem stabilisierten Reflektor 26 reflektiert wird, auf jeden nutzbaren Bereich auf der Innenseite des zylindrischen Halters 22 auftreffen kann. Es ist eine besondere Eigenschaft von Innentrommelscannern, daß der Abstand zwischen dem Reflektor 26 und dem Halter 22 an jeder Stelle längs des Zylinders präzise gleich ist. Demgemäß brauchen Verzerrungen, die bei Flachbettscannern auftreten, nicht korrigiert zu werden.
Die Fig. 2 und 3 veranschaulichen graphisch den Weg der Lichtstrahlen durch den stabilisierten Reflektor 26 in Form eines Pentagonprismas zu dem zylindrischen Halter 22. Es ist ein besonderes Merkmal des stabilisierten Reflektors, daß er gegen Wobbeln in Richtungen rechtwinkelig zu seiner Drehachse (hier die Achse 20) unempfindlich ist. Demgemäß kann die Verwendung von äußerst genauen Lagern für die Scannerbaugruppe 23 (Fig. l) vermieden werden, wodurch die Kosten und die Komplexität der Herstellung und der Wartung der Vorrichtung beträchtlich reduziert werden.
Fig. 4 veranschaulicht eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei welcher der stabilisierte Reflektor 26 eine Anordnung aus einer geraden Zahl von Spiegeln 30, die starr miteinander gekuppelt sind, statt eines Pentagonprismas wie in den Ausführungsformen nach den Fig. 2 und 3 aufweist. Der Vorteil der Verwendung von Spiegeln wie in dieser Ausführungsform ist, daß der Laserstrahl keine beträchtliche Strecke durch Glas zurückzulegen hat und daß somit damit verbundene Verzerrungen einschließlich chromatischer Verzerrungen vermieden werden. Der Nachteil der Verwendung von Spiegeln ist jedoch, daß sie beträchtlich teuerer ist.
Fig. 5 veranschaulicht die Vorrichtung nach Fig. 1 in einer Seitenansicht- und Schnittdarstellung, welche den Weg von Aufzeichnungsmaterial 40, bei dem sich um einen Film handeln kann, durch die Vorrichtung zeigt. Typisch wird der Film 40 in Rollenform in einer Eingangskassette 42 aufbewahrt, die gegenüber der Außenseite optisch verschlossen ist. Der Film 40 wird durch eine Filmantriebsrolle 44 gefördert, so daß er in enger Anlage an der inneren Oberfläche des zylindrischen Halters 22 ist. Im Gegensatz zu bekannten Innentrommelscannern ist kein Vakuumsystem erforderlich, um den Film in enger Anlage an der inneren Oberfläche zu halten. Die enge Anlage wird geschaffen, indem eine Druckkraft in der Ebene des Films ausgeübt wird, hier durch eine Rolle 44, die mit einer Filmandrückrolle 45 zusammenwirkt, wenn der entgegengesetzte Rand des Films eine Filmanschlagschiene 46 berührt. Diese Druckkraft zwingt den Film, sich nach außen in enge Anlage an der inneren Oberfläche des Halters 22 zu krümmen.
Die Scannerbaugruppe, die einen Schlitten 48, den Motor 28 und einen Drehgeber aufweist, ist längs der Achse 20 innerhalb des zylindrischen Halters 22 angeordnet gezeigt.
Am Schluß des Aufzeichnungsvorganges für einen bestimmten Teil des Films kann der Film durch eine Schneidvorrichtung 50 abgeschnitten und in eine Ausgangskassette 52 fallengelassen werden, die ebenfalls optisch verschlossen ist, so daß er entnommen werden kann, ohne daß es erforderlich ist, daß die gesamte Vorrichtung unter Dunkelkammerbedingungen gehalten wird.
In Fig. 6, auf die nun Bezug genommen wird, ist zu erkennen, daß die Datenzufuhr zu dem Modulator 14 mit der Drehgeschwindigkeit des stabilisierten Reflektors 26, die durch einen Sensor 54 (Fig. l) erfaßt wird, synchronisiert wird. Vorzugsweise wird die Linearbewegung der Scannerbaugruppe 23, die durch einen Gewindespindelmotor 56 erzeugt wird, mit der Drehzahl des Motors 28 synchronisiert, wobei es sich bei beiden um Synchronmotoren handelt, die Wechselstromansteuereingangssignale aus einem gemeinsamen Generator 58 empfangen. Der Motor 56 ist typischerweise ein Motor mit mehreren Anschlüssen, der für eine gleichmäßige Bewegung selbst bei relativ niedrigen Drehgeschwindigkeiten sorgt. Der Stromgenerator 58 enthält typischerweise einen Quarzoszillator 59, der Frequenzen von etwa 400 Hz und etwa 200 Hz hat, und zwei Leistungsverstärker 60, von denen jeder ein Ausgangssignal an einen der beiden Motoren 28 und 56 abgibt.
Die Linearbewegung des Schlittens 48 erfolgt längs Linearlagern, die üblicherweise eine Nylonmolybdänsulfidlegierung aufgepreßt auf teflonbeschichtetes Aluminium aufweisen. Dieser Typ von Lager hat eine Anzahl von Vorteilen wie Nichtvorhandensein von verunreinigenden Flüssigkeiten, kein Erfordernis von periodischer Schmierung, niedrigerer Reibungsbeiwert, vernachlässigbarer Verschleiß, geringe Differenz zwischen den statischen und dynamischen Reibungsbeiwerten und niedrige Kosten.

Claims

1. Innentrommelplotter mit:

einer Laserquelle (10), die einen Ausgangslaserstrahl erzeugt;

einer Einrichtung (14) zum Modulieren des Ausgangslaserstrahls, um ihm

einen Informationsgehalt mitzugeben;

einer Einrichtung (22) zum Halten von Laseraufzeichnungsmaterial in einer insgesamt kreiszylindrischen Konfiguration um eine Zylinderachse (20); und einer Abtasteinrichtung (23, 24, 26) zum Empfangen des modulierten Laserstrahls und zum Reflektieren desselben auf das Laseraufzeichnungsmaterial, wobei die Abtasteinrichtung eine Fokussierungslinse (24) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Fokussierungslinse im Inneren der Halteeinrichtung angeordnet ist und daß die Abtasteinrichtung (23, 24, 26) einen stabilisierten Reflektor (26) in Form eines Pentagonprismas aufweist, der den modulierten Ausgangslaserstrahl über die Fokussierungslinse empfängt, wobei das Pentagonprisma (26), aber nicht die Fokussierungslinse (24), um die Zylinderachse (20) drehbar ist, wobei das Pentagonprisma (26) dazu dient, den modulierten Laserstrahl direkt auf das Laseraufzeichnungsmaterial zu reflektieren, und wobei der stabilisierte Reflektor in Form eines Pentagonprismas gegen Wobbeln in seiner Position in Richtungen rechtwinkelig zu der Zylinderachse unempfindlich ist.

2. Innentrommelplotter nach Anspruch 1 und wobei die Halteeinrichtung (22) eine Einrichtung (44, 45, 46) aufweist zum Befestigen des Aufzeichnungsmaterials an einer zylindrischen Haltefläche durch Ausüben einer Druckkraft auf dasselbe in der Ebene des Materials, tangential zu der Zylinderachse (20).

3. Innentrommelplotter nach einem der vorhergehenden Ansprüche und außerdem mit einer automatischen Einrichtung (42, 52) zum Zuführen und Entfernen des Aufzeichnungsmaterials (40) in Zuordnung zu der Halteeinrichtung, wodurch dem Innentrommelplotter ermöglicht wird, außerhalb einer Dunkelkammerumgebung zu arbeiten.

4. Innentrommelplotter nach einem der vorhergehenden Ansprüche und außerdem mit einer Einrichtung (56) zum Verschieben der Abtasteinrichtung (23, 24, 26) axial längs der Zylinderachse (20) und zum Synchronisieren der Axialbewegung der Scannereinrichtung mit der Drehung des stabilisierten Reflektors.

5. Innentrommelplotter nach einem der vorhergehenden Ansprüche und außerdem mit einer Einrichtung (54) zum Synchronisieren der Zufuhr von Daten zu der Moduliereinrichtung (23, 24, 26) mit der axialen Verschiebung der Abtasteinrichtung und der Drehung 'des stabilisierten Reflektors.