DE4407228C2 - Wiedergabeeinrichtung für elektromagnetisch gespeicherte Daten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Wiedergabeeinrichtung für elektromagnetisch gespeicherte Da­ ten, bestehend aus einem Datenspeicher, einer Strahlenquelle zur Abgabe mehrerer Strah­ len sowie mindestens einer bewegten Spiegelfläche, die die Strahlen über eine vorgebbare Breite zu einem fotosensitiven Material hin ablenkt, wobei die Spiegelfläche oder -flächen (1a) in Form einer reflektierenden schraubenlinienförmigen Erhebung (1) auf einem rotie­ renden Zylinder (2) angeordnet sind und wobei die Emissionsachse (4a) der Strahlenquelle (3) und die Zylinderachse (8) parallel zueinander verlaufen.

Aus der DE 21 31 467 A1 ist eine Wiedergabeeinrichtung der eingangs genannten Art be­ kannt. Es handelt sich dabei um eine Fax-Einrichtung zur Aufzeichnung und Wiedergabe von flächig angeordneten Dokumenten. Die von einer Lichtquelle ausgehenden Strahlen werden zunächst durch ein Totalreflektionsprisma oder einen elektrooptischen Modulator geschickt, bevor sie auf die auf einem rotierenden Zylinder angeordnete Spiegelfläche tref­ fen. Durch die der Spiegelfläche vorgeschalteten elektrooptischen Einrichtungen ist die be­ kannte Einrichtung technisch aufwendig in der Herstellung und daher auch anfällig gegen­ über Störungen. Außerdem wird durch die Vergrößerung der optischen Weglänge nicht im­ mer und in zuverlässiger Weise die erforderliche hohe Abbildungsqualität erreicht.

Bei der aus US 5153769 bekannten Wiedergabeeinrichtung können zwischen der Lichtquel­ le und einem Aufzeichnungsmedium zwei schraubenförmig ausgebildete Reflektoren mit je einer Reflektionsebne auf parallel ausgerichteten Zylinderachsen angeordnet sein. Der An­ trieb der Reflektoren erfordert eine hohe Genauigkeit bei der Synchronisierung, damit der Lichtstrahl nach mehrfacher Reflexion punktgenau auf einer Reflexionsebene des flächigen Aufzeichnungsmediums abgebildet werden kann. Die zweite Reflexionsebene wird deshalb auch als "zylindrische Linse" bezeichnet, wobei die Synchronisation der Zylinderantriebe eine genaue Steuerung mit hohem mechanischen Aufwand erfordert. Deshalb können sich Ungenauigkeiten bei der Mechanik oder der optischen Einrichtung erheblich auf die Qualität der Wiedergabe auswirken.

Aus der US 4961080 ist ein Markierungsapparat bekannt, mit dem auf einem über einen Außenzylinder laufenden Band Markierungen erzeugt werden. Hierzu sind in dem Außenzy­ linder fensterartige Öffnungen enthalten, durch die Strahlen, die von einer außerhalb der Markierungseinrichtung angeordneten Strahlenquelle stammen und von einem im Innenzy­ linder angeordneten Facettenspiegel reflektiert werden, auf das Band gelenkt und dort ab­ gebildet werden.

Gemäß US 3523160 besteht ein Daten-Displaysystem aus einer Lichtquelle, einem schrau­ benförmigen Spiegel und einem Detektor. Ein Lichtstrahl wird über den Spiegel durch ein transparentes Original geschickt und dabei ein Impulssignal erzeugt, das in einem Transmit­ ter zu Radiowellen umgewandelt werden kann. Die Radiowellen können an einen Receiver gesendet werden, der das Impulssignal rückumwandelt, so dass es als Kopie des Originals auf einer ebenen Aufzeichnungsfläche abgebildet werden kann.

Bei anderen bekannten Laserscannern werden die Strahlen durch eine spezielle Korrektur­ linsenanordnung gebündelt, siehe z. B. die Wiedergabeeinrichtung in der DE 28 23 895 A1, der JP 62139523 AA oder der US 4494821.

Die bei den bekannten Laserscannern verwendeten Spiegelflächen rotieren mit hoher Dreh­ zahl, so dass aufgrund der großen Weglängen und der nicht ganz zu vermeidenden Linsen­ fehler der Korrekturoptik Verzerrungen bei der Abbildung der reflektierten Impulse entste­ hen. Ferner können bei geringfügiger Schieflage der rotierenden Spiegel Streueffekte auftreten, die zu einer Unschärfe der abgebildeten Impulse führen. Hinzu kommen Fehler bei der Fertigung von Massenprodukten, insbesondere wenn für die Massenfertigung auf einfachere Konstruktionen mit kompakter Bauweise übergegangen wird.

Um die Anzahl der verarbeiteten Laserstrahlen zu erhöhen, ist dafür zu sorgen, dass hierbei keine Interferenzerscheinungen auftreten. Es ist auch möglich, die Rotationsgeschwindigkeit der Zylinder zu erhöhen und damit die Übertragungsgeschwindigkeit der reflektierenden La­ serstrahlen zu steigern.

In der optischen Vorrichtung selbst wird häufig ein Linsenversatz festgestellt, der für einen Winkelfehler verantwortlich ist, der sich in einer Verzerrung und Umschärfe des Bildes be­ merkbar macht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Nachteile und Fehlerquellen zu vermeiden und ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Wiedergabe von elektronisch gespeicherten Daten anzugeben, bei der auf die Verwendung einer optischen Korrekturvorrichtung verzichtet werden kann und gleichzeitig die Abbildungsgenauigkeit verbessert wird. Das Wiedergabe­ gerät soll dabei eine möglichst kompakte Bauweise aufweisen, aus technisch einfachen Bauelementen bestehen und dennoch eine hochwertige Übertragung- und Abbildungsquali­ tät ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 und 6 angegebenen Merk­ male gelöst. Es hat sich gezeigt, dass durch die erfin­ dungsgemäße Vorrichtung eine exakte parallele und äquidistante Verschiebung der nach­ einander abzubildenden Impulse erreicht werden kann, so dass der Auftreffwinkel auf die fotosensitive Schicht bzw. auf ein Target in allen Positionen erhalten bleibt. Bei dieser An­ ordnung kann auf eine Korrekturlinsenvorrichtung verzichtet werden, die sonst beim übli­ chen Laserscannen erforderlich ist.

Es ist besonders vorteilhaft, wenn der Steigungswinkel der schraubenlinienförmigen Erhe­ bung 45° beträgt. Daraus resultiert eine Ablenkung des Laserstrahls um 90°, wodurch ein senkrechtes Auftreffen des Laserstrahls auf das fotosensitive Material und damit eine hohe Abbildungsqualität über die gesamte Scannerlänge gesichert ist.

Die schraubenlinienförmige Ergebung kann beispielsweise durch einen Gewindegang ver­ wirklicht werden, der nach Art eines Schneckengewindes auf der Oberfläche eines zylinder­ förmigen Körpers angeordnet ist. Um die reflektierten Strahlimpulse zeilenförmig auf dem fotosensitiven Material abzubilden, wird der Zylinder in Rotation versetzt, so dass die Ablen­ kung des Strahls mit dem parallel zur Zylinderachse verschobenen Reflektionspunkt mit­ wandert. Durch die über die gesamte Abbildungsbreite konstanten Verhältnisse werden bei einem Steigungswinkel von 45° und einer Ablenkung um 90° die im Reflektionspunkt reflek­ tierten Strahlen praktisch parallel verschoben und wandern entsprechen der Schraubendre­ hung parallel zur Drehachse der Schraube. Der abgelenkte Laserstrahl wandert senkrecht zur Drehachse des Rotationszylinders und überstreicht die fotosensitive Schicht vom Punkt A nach Punkt B. Durch die Parallelverschiebung bleibt der Auftreffwinkel auf das Target in allen Positionen erhalten. Dadurch kann eine Laser-Spot-Deformation vermieden werden, die sonst infolge veränderlicher Auftreffwinkel zwangsläufig zu einer Unschärfe der Abbil­ dung führt.

Bei der Konstruktion der wirksamen Walzenlänge (Scannlänge) ist zu beachten, dass der optische Radius stets gleich dem Verhältnis aus Scannlänge geteilt durch 2 Phi ist, wobei der optische Radius der Abstand der Laseriode zur Scannerwalzenmitte ist. Der Endpunkt jeder Scannerbahn wird durch einen Spalt in der schraubenlinienförmigen Erhebung ange­ zeigt, wobei der durch den Spalt treffende Laserstrahl in geeigneter Weise detektiert werden kann. Nach Detektion des Strahls kann ein Signal zur Aktivierung beispielsweise einer Fo­ towalze erzeugt werden, die über einen Stellmotor oder mit einem Schrittschaltwerk in die Position für die Aufzeichnung der nächstfolgenden Zeile gebracht wird.

Auch die gleichzeitige Bestrahlung mehrerer fotosensitiver Schichten ist technisch durch­ führbar, wobei unabhängig voneinander verschiedenfarbige fotosensitive Schichten be­ strahlt werden können, so dass hierdurch ein Mehrfachscannen ermöglicht wird.

Im folgenden wir die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 prinzipieller Aufbau einer erfindungsgemäßen Wiedergabeeinheit in der Seitenan­ sicht,

Fig. 2 prinzipieller Aufbau entsprechend Fig. 1 aus einer quer zum Strahlengang gerichte­ ten Position,

Fig. 3 prinzipieller Ablauf bei der Wiedergabe durch Reflektion an einer rotierenden schraubenlinienförmigen Erhebung,

Fig. 4 Prinzipbild eines Mehrfachwiedergabegerätes

In Fig. 1 ist eine schraubenlinienförmige Erhebung 1 auf einem rotierenden Zylinder 2 darge­ stellt. Der aus einer Strahlenquelle 3 emittierte Strahlenimpuls 4 trifft auf die verspiegelte Sei­ ten­ flanke 1a der Schraubenlinie 1 und wird dort in Richtung auf das fotosensitive Material 6 reflektiert. Der emittierte Strahlim­ puls 4 und der reflektierte Strahlimpuls 5 bilden einen rechten Winkel b, während der Steigungswinkel a zwischen der durch die Zylinderachse gehenden Schnittfläche Z und der im Schnittpunkt mit der schraubenlinienförmigen Erhebung gezogenen Tangente angetragen ist.

Man erkennt aus Fig. 1, daß der reflektierte Strahlimpuls 5 in seinen Extremstellungen am Anfang und am Ende der schraubenli­ nienförmigen Erhebung bei den punkten A und H auf das fotosensi­ tiven Material 6 trifft. Um den Endpunkt der Scannerbahn A, B elektronisch zu erfassen, wird in die schraubenlinienförmige Erhebung 1 ein Spalt derart angesetzt, daß das Ende bzw. der Anfang der Schraubenbahn angezeigt wird. Dieses erfolgt dadurch, daß ein durch den Spalt hindurchtretender Laserstrahl ohne Re­ flektion am Ende über eine geeignete lichtoptische Einheit de­ tektiert wird.

So ist aus Fig. 2, die analog zu Fig. 1 einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Wiedergabeeinrichtung in Draufsicht zeigt, ein Spalt 7 in der Seitenflanke 1a der umlaufenden schraubenli­ nienförmigen Erhebung zu erkennen. Sobald der aus der Laserdiode austretende Laserstrahl 4 durch den Spalt 7 hindurchtritt, wird dieser detektiert. Dadurch kann auf eine neue Zeile der fotosen­ sitiven Schicht 6 umgeschaltet werden.

Der Zylinder 2 dreht um die Rotationsachse 8 mit sehr geringen Gleichlaufschwankungen. Aus der Feinmechanik sind geeignete Maßnahmen bekannt, um ein Spiel bzw. eine unzulässige Toleranz in den Lagern zu vermeiden, so daß der reflektierte Strahlimpuls 5 ohne Verzerrung auf die fotosensitive Schicht 6 auftrifft. Durch den einfachen Strahlengang ist keine Korrekturoptik not­ wendig. Dadurch werden optische Fehler vermieden, wie z. B. Lin­ senfehler, Linsenversatz oder Winkelfehler. Ferner kann die Bauweise kompakt und äußerst störunanfällig gehalten werden.

In Fig. 3 erkennt man anhand der unterschiedlichen Positionen der schraubenlinienförmigen Erhebung 1 die exakte achsparallele Verschiebung der reflektierten Strahlimpulse 5a, 5b. Eine wich­ tige Voraussetzung hierfür ist, daß die Steigung der schrauben­ linienförmigen Erhebung einen Winkel von a 45° aufweist. Wei­ terhin ist es wichtig, daß der Querschnitt der schraubenlinien­ förmigen Erhebung rechteckförmig ist, d. h. das die reflektieren­ de Fläche 1a stets senkrecht zu der Emissionsachse 4a der Strahlquelle 3 steht. Damit ist sichergestellt, daß der Reflek­ tionspunkt 1b (Fig. 1) immer parallel zur Drehachse entsprechend der Schraubendrehung wandert und somit garantiert, daß der Auf­ treffwinkel C des reflektierten Strahlimpulses 5 auf die foto­ sensitive Schicht 6 stets 90° beträgt.

Aus Fig. 4 ist das Prinzip eines Mehrfachscanners zu erkennen. Aus der Strahlenquelle 10 werden drei unterschiedliche Strahl­ impulse a, b, c emittiert und an der um 450 gegenüber der Rota­ tionsachse 11 geneigten Spiegelbahn 12 reflektiert. Durch diese Anordnung kann einerseits die Geschwindigkeit des Scanners er­ höht werden, andererseits kann durch gleichzeitige Bestrahlung mehrerer fotosensitiver Schichten ein mehrfarbiger Wiedergabe­ vorgang ermöglicht werden.

Bei geschickter Anordnung der Strahlenquelle 10 ist es möglich, die emitierten Strahlen a, b, c so aufzufächern, daß sie leicht auf räumlich voneinander getrennten fotosensitiven Schichten z. B. Targets oder anderen Substraten oder auch auf einen oder mehreren Fotowalzen abgebildet werden. Aus dieser Darstellung ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäße Wiedergabeeinrichtung sich leicht in die bestehenden Laserdruckersysteme, in Laser­ plotter oder bei Fotokopierern integrieren lassen.

Die Abmessungen einer schraubenlinienförmigen Erhebung sind in bestimmten Grenzen variabel und können den jeweiligen Anwen­ dungsfällen angepaßt werden. In der Praxis hat sich eine Höhe H der schraubenlinienförmigen Erhebung von 0,5 bis 1,0 mm als optimal erwiesen.

Es ist auch denkbar, mehrere schraubenlinienförmige Erhebungen hintereinander auf einer oderer mehreren Rotationswalzen anzu­ ordnen. In diesem Fall wäre von der Strahlenquelle aus gesehen, zunächst ein Zylinder mit geringerem Durchmesser und daran an­ schließend der oder die Zylinder mit größerwerdenden Durchmes­ sern anzuordnen. Dabei muß sichergestellt werden, daß die emit­ tierten Strahlimpulse so gerichtet sind, daß sie die jeweils zugehörige schraubenlinienförmige Erhebung treffen können. Bei­ spielsweise müßten die von der Strahlenquelle weiter entfernt liegenden schraubenlinienförmigen Erhebungen im Durchmesser derart vergrößert werden, daß sie nicht von den vorhergehenden Erhebungen abgeschattet werden sondern die Strahlimulse an ih­ nenvorbeistreichen können und die Spiegelflächen von den Strahl­ impulsen getroffen und an ihnen reflektiert werden können.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Wie­ dergabeeinrichtung liegen alle hintereinander angeordneten Schraubenspiegel auf einer gemeinsamen Rotationsachse. Es ist aber auch denkbar, daß sie auf getrennten Achsen liegen und mit unterschiedlichen Drehzahlen rotieren oder daß die Schraubenli­ nien unterschiedliche Neigungswinkel aufweisen. Dieses hängt von der jeweils gewünschten Abbildungsart und dem Anwendungsfall ab.

Claims (10)

1. Wiedergabeeinrichtung für elektromagnetisch gespeicherte Daten, bestehend aus einem Datenspeicher, einer Strahlenquelle zur Abgabe mehrerer Strahlen sowie min­ destens einer bewegten Spiegelfläche, die die Strahlen über eine vorgebbare Breite zu einem fotosensitiven Material hin ablenkt, wobei die Spiegelfläche oder -flächen (1a) in Form einer reflektierenden schraubenlinienförmigen Erhebung (1) auf einem rotierenden Zylinder (2) angeordnet sind und wobei die Emissionsachse (4a) der Strahlenquelle (3) und die Zylinderachse (8) parallel zueinander verlaufen, dadurch gekennzeichnet,
dass die in Richtung der Emissionsachse a, b, c verlaufenden Strahlen unmittelbar nach Verlassen der Strahlenquelle an der schraubenförmigen Ergebung reflektierbar sind
und dass das fotosensitive Material, welches aus mehreren verschiedenen, für die verschiedenen Strahlen fotosensitiven Schichten besteht, auf einem rotierenden Auf­ nahmezylinder angeordnet ist, dessen Achse parallel zur Emissionsachse der Strah­ lenquelle und der Rotationsachse des eine reflektierende schraubenlinienförmige Er­ hebung aufweisenden Zylinders angeordnet ist.

2. Wiedergabeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Strahlenquelle eine Laserdiode verwendet wird.

3. Wiedergabeeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das fotosensitive Material auf einem Target angeordnet ist.

4. Wiedergabeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der rotierende Aufnahmezylinder nach einer Ablenkung des reflektierten und zeilenförmig auf dem fotosensitiven Material abgebildeten Strahles über die volle Breite des rotierenden Zylinders um eine Zeile weiterbewegbar ist.

5. Wiedergabeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Strahlen parallel zueinander emittiert und an der schraubenlinienförmi­ gen Erhebung reflektierbar sind, wobei die Abbildung jedes Strahles auf der fotosen­ sitiven Schicht getrennt erfolgt.

6. Wiedergabeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Strahlen räumlich getrennt voneinander emittiert werden und an meh­ reren, hintereinanderliegenden schraubenlinienförmigen Ergebungen reflektierbar sind, wobei die Abbildung jedes Strahles auf der fotosensitiven Schicht im Abstand der hintereinanderliegenden Erhebungen erfolgt.

7. Wiedergabeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenkung der Strahlen (4) an einer reflektierenden Flanke (1a) der schrau­ benlinienförmigen Erhebung (1) in einem Winkel von 45° erfolgt.

8. Wiedergabeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigung der schraubenlinienförmigen Erhebung (1) einen Winkel α = 45° aufweist.

9. Wiedergabeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (2) einen gestuften Durchmesser aufweist und auf jeder Stufe eine schraubenlinienförmige Erhebung mit unterschiedlichem Durchmesser angeordnet ist.

10. Wiedergabeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge jeder Stufe so ausgebildet ist, dass mindestens ein voller Schrauben­ gang der Erhebung an der Oberfläche des Zylinders (2) angeordnet ist.