图文排印装置

本发明有关图象排印;更具体地说，有关一种在感光物质上形成高质量画象的方法及装置。

一般技术人员如须深入了解本发明所作出的技术改进之来龙去脉及其意义，可参阅下列背景资料，特别是下列美国专利：

（美国专利号：）

美国专利    No3，514，534    考贝尔

美国专利    No3，687，025    罗辛

美国专利    No3，698，006    奥符欣斯基

美国专利    No3，700，911    威尔特哈勃

美国专利    No3，702，094    辛诺特，等

美国专利    No3，710，698    辛诺特，等

美国专利    No3，820，123    阿门

美国专利    No3，827，063    辛诺特，等

美国专利    No3，898，627    胡克，等

美国专利    No3，995，147    辛诺特，等

美国专利    No4，000，493    斯波尔亭，等

美国专利    No4，037，231    勃劳埃尔斯，等

美国专利    No4，044，363    摩尔根

美国专利    No4，053，898    希拉亚马，等

美国专利    No4，089，008    塞迦，等

美国专利    No4，122，462    希拉亚马，等

美国专利    No4，200，369    理查兹，等

美国专利    No4，222，643    基特缪拉，等

美国专利    No4，232，954    基特缪拉，等

美国专利    No4，277，154    塞卡宾诺斯

美国专利    No4，284，994    拉特尔

美国专利    No4，290，689    小克莱斯尼兹

美国专利    No4，293，202    奥赫尼希，等

美国专利    No4，299，458    贝尔顿，等

美国专利    No4，305，646    贝克托克特

美国专利    No4，419，676    楞克，等

美国专利    No4，450，453    基特缪拉，等

从上述参考资料中可见，业已研制出各种打印机，包括被归类为点阵打印机的若干种打印机。此类打印机的大部份典型的点阵析象清晰率为100点/英寸或更少，虽然其中某些打印机已能达到300点/英寸，被认为是高质量打印机。另一方面，激光照相排版机所能提供的析象清晰率已达720～2500点/英寸，大多数采用的清晰度在975～1200点/英寸之间。

但是，在这一领域中还没有出现既能达到图象排印所要求的高析象清晰率而又具有很高的成本效果（能节省成本）的装置。

为此，本发明的主要目标乃是推出一种低成本、高清晰度的、用于高质量图象翻印的图象排印装置。

另一个更加具体的目标是便于印制成品宽度等于或大于72匹卡（合12英寸）的图象。

还有一个具体的目标是：在每秒超过170光删的速度下排印出清晰度高达2，400点/英寸的图象;相当于在1，200点/英寸的清晰度要求下，每7秒钟输出1英寸;若清晰度要求降低，则输出时间可按比例缩短。

众所周知，与常规光学系统相关的使用多面镜的激光排印机，由于镜面制适公差的客观局限，必须单独对每一块镜面进行校正，以达到协协同运作。

这方面的资料可参阅前提到的第4，284，994号美国专利，该专利中阐述的发明涉及到使用多角镜作扫描器的激光束录器和打印器，其具体革新之处在于对多角镜的多个倾斜镜面作补偿校正。

4，284，994号专利确实一般性地提出了一种方法或系统，涉及到带有输入信息的激光束，也包括一个将该光束反射通过扫描镜头系统的装置，亦即一个用于产生具有恒定角速度的扫描光束的多角镜。扫描镜头与扫描光束协问，形成一个图象点以等速在胶片上扫描。在扫描光束移动的同时，（或与之交替进行），一个机械调节器将胶片连续或间歇移动，从而产生所需要的二维图象的第二维。

常规激光排印机在运作时一般采用气体激光器，如氮-氖激光器。此类激光器加上其配套的电源、调节器和激光调节驱动器，不但价格昂贵，而且氦-氖激光器还有一个特殊的缺点：其峰值调节率受到输出光束大小的限制。必须依靠进一步的光学革新，也就要进一步增加成本，才能改进调节功能。

与之相反，目前能获得的毫瓦数量级的激光二极管在图象排印机里至少可调制到20兆赫的频率;因此，本发明的主要目标是采用一种特殊的配置法，从而合理地挖掘这种具有高调节率的激光二极管的潜能。

另一个更具体一点的目标乃是在速度和对准性要求之间达成一种有效的折衷，从而在感光材料上获得高质量图象。

还有一个具体目标则是：使光学装置中的棱镜能在感光材料上比常规装置中停留时间更长一些，对现有的激光能源作更有效的利用。

在以往所知的照相排印机中，受象和输送胶片装置在结构上存在严重缺陷。先有技术之胶片输送装置的输送路线比较长，往往要从胶片离开胶片盒的那一点起，经过光学装置，直到被重新绕上一个输出卷筒为止。

因此，本发明的另外一个主要目标乃是消除从输入至输出之间的长 途轨道中的感光材料之浪费现象。

为了达到上述目标，本发明的一个主要特征即是其特殊的照相排印装置的配置方式，其中包括：将感光片材送过一个图象点、从而在该感光材料上形成所需二维图象之第一维的输送部件;一个具有两个镜面的可旋转棱镜，该两镜面相交于一条垂直于旋转轴线的公共线，从而将一个被调光源以恒等角速度适当地反射出一个扫描或扫掠光束;以及在扫描光束轨道上的扫描透镜，这种扫描透镜使聚焦光束点在感光材料上作反复线性移动，从而形成二维图象之第二维。

本发明的一个具体特征在于：其光源是一个发射出相干光束的激光二极管，该光束响应被印图象的电信号而得到调节。

本发明的一个具体特征在于其光学系统所使用的棱镜或“旋转器”之安装方式。由于该部件涉及两个镜面，所以只需要一个自由度的调节。因而，只要一个简单的调节方式就能保证来自两个镜面的光束能击中感光片材的相同部位。

本发明的另一个主要特征有关其特殊的胶片输送装置。胶片在一个储存容器或暗盒中被从卷筒上展开，然后在两个驱动辊之间移动;接着经过一个胶片切割器，最后到达一个输出容器;如有必要，亦可在该容器中将胶片重新绕缠到一个合适的卷筒上，或者保持展开状态。由于胶片输入至输出的距离甚短，尤其是由于在经过上述驱动辊中的一根时，胶片上已被直接输入，因此能达到节省感光材料、减少浪费的良好效果。

有关胶片输送机构的一个具体特点是配备有一台步进电机，利用蜗旋齿轮和蜗轮作为其驱动装置的;因而在使用合适的电子控制系统的条件下即可对胶片位置作简单的直接控制。该蜗轮装置有助于提高稳定性，亦即保证了照相排印系统的精确性，而无须对装置本身提出高精度制造公差和精密装配要求。

本发明的其它目标、优越性和特征可根据附图参阅下文说明书而得 到理解;图文中相同的部件均采用相同的编号。

图1为包括机壳在内的本发明之全套设备的透视图;

图2为本发明之相排印系统的主要部件的示意图，为图1之机壳的侧面视图;

图3为与图2相似的又一示意图，是一前视图;

图4乃是系统中若干主要部件之透视图，特别标示出了对镜面系统反射出且经过透镜装置的光源作出响应的图象点在胶片上的移动;

图5为本发明的镜面或“旋转器”的不完全底视图，特别标示出了此类镜面的可调节安装方法（装置）。

图6、7和8分别为图5所标示的可调节安装装置的前视图、顶视图和后视图;

图9是本发明接受图象的感光材料的输送装置之立面图;

图10是本发明全套激光扫描系统的侧面立视图;

图11为能向该系统之透镜轨道提供一个小孔的可调节装置之详图。

参阅附图，特别请先参阅图1-3，图中标示了本发明之全套设备之透视图，以及照相排印机10的侧面和立面示意图;照相排印机的目标是以电解析图法产生一个二维图象。排印机10位于容器12中，其顶部为一接受器14，用以接受感光材料之输入，图象即打印在感光材料上。

容器12中有图2和图3中标示出的主要部件，其中包括发射出被调光束18的光源16。可旋转棱镜20将光束18反射到扫描透镜22，然后到达或感光材料24上的一个图象点。

应特别注意，可旋转棱镜20有两块镜面，分别为32和34（见图4）;这两块镜面根据该三角棱镜的构造相接于共同线30。棱镜（式旋转器）20由一台高速同步电机驱动，电机一般以恒等速度运转，但也可能产生一定限度内的偏差和漂移。

可以看出，当棱镜或旋转器20旋转时，来自扫描透镜22的光束使聚焦点沿着胶片24的图象平面作光栅式移动。在成象时，被某一镜面-无论是镜面32还是34-扫描的光束角度约为60度。在这一阶段，被调激光束带有的信息即被打印在胶片上。不言而喻，由镜面34引起的光束扫描，比镜面32引起的光束扫描要迟1/2个（棱镜20的）旋转圈。在每两个活动阶段之间有一空载时域，约为120度。在适些载时域里，系统内的电子电路即打开扫描光束;因此，光电元件110可以测出扫描的开始。假定电机36有一预定速度，则根据本发明，以棱镜或“旋转器”作光栅扫描的扫描时间显然要比常规多角镜的扫描时间要长两倍，从而增加了光速在感光材料上的停留时间。在以第4，204，994号美国专利为代表的先有技求设备中，某一个镜面扫描角度的利用率只有1/2，因为旋转角度与扫描光束角度之比为2∶1。

现在请参看图10，图中标示了这一选择实施例的扫描系统的更详细情况。在该图中，光源16包括一个储放在适当容器内的激光二极管48，二极管产生相干光50，相干光50被传过准直透镜52和54。准直器亦可采用其它光束控制部件来代替，取决于采用何种类型的光源和产生何种类型的光束。

可调节可旋转板56（见图11）是一个至今尚未提到的元件，上面有缝式孔58。旋转板56依靠旋转螺线管60而进行旋转。旋转螺线管则以一根适当的传动轴与旋转板56的一端相连。根据本发明，这一带孔的可调节板56是一个非必须的任选部件;但它有助于修正或控制感光片材上的点的大小和形状。不难理解，尽管孔58在图中为缝式，但如有必要亦可制成园孔形。采用这一带孔旋转板，在感光材料的图象点位置上，一个标称25微米的点可以扩大为25×50微米的椭园形点（25.4微米＝1/100英寸）。

带孔旋转板56的缝式孔58的方向使在胶片平面上的椭园形点的 长经垂直于成象的文字或图象。缝式孔到位后，这个细长的点将能保证，当胶片被以一个粗糙的垂直析象率（如每英寸800条或更少一些线）往前输送时，在连续的扫描线之间有适当的补充。而当胶片以上佳的清晰度（高达2400条/英寸）运行时，则取下带孔板，从而保持小而园的聚焦点。

根据操作人员所选择的垂直析象清晰度，旋转螺线管可以是自动启动式，亦可由操作人员单独控制。

扫描透镜22宜以三块单独的透镜构成，其运作应根据上述须发给罗辛的第3，687，025号美国专利中阐述的原则。特别要指出，扫描透镜的构造和配置是为了能根据Y′＝fo的关系式来调节光束;其中Y′是图象至扫描透镜轴线与图象平面的交点的距离，f是扫描透镜对于图象平面的有效焦距，而“O”是光束跟扫描透镜的光学轴线之间的角度。扫描透镜22将光束聚焦在感光表面，同时对由于光束偏离光学轴线而引起的任何图象点变异作出补偿校正。

由于棱镜扫描器20只有两个镜面，因此很容易进行调节以保证来自两个镜面的扫描光束击中感光材料的同一部位（沿同一条线）。为此目的而设计的安装手段可参见图5～8。棱镜扫描器20之安装使它能由电机36高速驱动;轮毂74将电机传动轴端密合封闭。棱镜扫描器20被粘合在基座76上;基座76与轮毂74形成一个整体。

参阅图5可见，两个锥形中心孔80贯穿基座76。两枚适当的锥形调节螺栓82正好安放在中心孔80内。这些调节螺栓可向里或向外调节，使得棱镜扫描器20对于旋转轴线产生适当的倾斜度。另外再配备两枚螺栓78，将每次重新定位后的螺栓82紧紧地卡在底座76的两半块中间。其结果是，立即达到了这一具有两个镜面的棱镜扫描器所必需的“一个自由度”的调节。

现在请参阅图9，图中对图2和图3中已经标示出的感光片材或胶 片24的输送装置作了更进一步的详细标示。胶片24被输入一对辊筒92和94之间的辊隙;该对辊筒由电机驱动蜗轮装置94（见图2）驱动。当感光材料24从辊筒之间输出达一个单位排印长度时，上述切割器96即将其切断。该切割器有一把可旋转刀片97或类似器械，用手工操作杆98（见图1）或由一台电机控制。可旋转刀片和另一把固定刀片99协同。

应该注意，当胶片24从容器或储存器102中冒出时，会遇到一块丝绒104，丝绒104被适当固定在平整表面105之上，略高于容器102的出口。这样，就保证了胶片在图象点部位时被适当张紧，紧裹在压紧辊90之上。由于丝绒的特性，胶片表面不会被刮损。

从图9所标示的输送装置中，现在已能看出：胶片在容器102和接受器14之间所经过的路线极短;其结果使得每一单位排印长度之间的浪费量极小，且在胶片运行过程中极少有被卡住的可能性。

不难理解，本发明之所以能使输送路线缩到极短，是由于箭头106所表示的图象点聚焦于其中一个辊筒、即压紧辊90的底部。

在本发明的图象排印装置的运作过程中，配备有若干电子控制装置，特别是视频或扫描控制装置以及步进控制装置。参阅图4可见，光电探测器110感测出光束点38在图象平面上的横向位置，并将一个电脉冲提供一个可编程序的滞后级112和光束转换电路113。光束转换电路113则连接向激光二极管提供被控电力的激光器驱动器（放大器）114。

从接到光电探测器110的一个脉冲开始，直到滞后级112发出一个滞后脉冲时上，光束转换电路113将激光二极管关闭。一旦接到滞后脉冲，光束转换电路立即根据进入的数据将激光二极管打开或关闭;这些数据代表被打印在感光胶片上的图象。光电束转换的次数由15兆赫自激稳定振荡器来协调和控制。

根据本发明的又一特点，激发器114能对激光二极管供应一定量功率，从而使光束强度可以变化。在选择的实施例中，这一定量功率可以是8个不同级别中的任何一个;这8个级别是在制造机器时从256个不同的可能（达到精确度的）级别中挑选出来的。

就象带孔板一样，功率的级别可由操作人员选好垂直析象清晰度后自动选择，且可用手工选择以避免机械选择会引起的差错。

为了对一般技术人员提供一套较详细的技术规格说明，以根据说明而制造具体实施例，兹提供下列资料。胶片24可选择囟化银涂层薄膜或纸，可采用标准处理型号。如果激光二极管被用作光源16，则必须使用红外线感光胶片，可向纽约州罗共斯特市伊斯曼.柯达公司购买，标名为：D2622，登录号40，303，12″×150′;规格样品175。

垂直步进析象清晰度可以8个不同级别中选择，最高为2，400行/英寸，最低为240行/英寸，典型的垂直步进速率为173.6栅光/秒（相当于在1，200行/英寸的清晰度下达到8.7英寸/分钟）。可达到的精确度为±0.2%（累积公差）。

横向扫描清晰度可由调节器选择，最高为2，400点/英寸;为此须使用一个15兆赫的内部时钟脉冲，平均数据率为：5兆赫，400点/英寸清晰度;2.5兆赫，1，200点/英寸;等等。脉冲的保持时间与间歇时间之比为33%（足量）。横向扫描最高限为310mm，准直度相当于±0.5点。

对于特别清晰的高质量图象排印，操作人员亦可使该机只用棱镜的一个镜面，从而避免因两块镜面间准直度不够而引起的任何质量向题。

图象在胶片24上的标称点规格为25微米，由可调节孔在25×50微米范围内选择。胶片平面上的最高点功率为250尔格/平方厘米，最低为50尔格/平方厘米，在此范围内共有256个级别可供选 择。扫描电机是一台磁阻同步电机，可将偏差和漂移降到最低限度;亦可采用磁滞同步电机。

上文描写的乃是一台独特的具有极佳成本效果的图象排印机，能够达到图象排印所须的高析象清晰度。由于其具有的各种特性，它不但能适应传统的排印环境，且适用于电脑化的办公地点，技术出版部门，以及其它图象印刷之需要。

虽然上述实施例在目前被认为是优秀实施例，一般技求人员应能理解，对这类实施例是可以进行改装的。为此，希望本发明不以实施例为限，并将在下面的“权利要求书”附件中将本发明精神范围内的一切改装都包括在内。