平板式光纤扫描照排制版机

申请号 CN95117835.0 申请日 1995-12-14 公开(公告)号 CN1067946C 公开(公告)日 2001-07-04
申请人 北京大学; 发明人 李新章; 谭国英; 李峰; 邹庠; 宋炳麟; 钟灿涛; 曹森; 吕敬明; 黄杰峰;
摘要 一种平板式光纤扫描照排制版机属于印刷技术领域。以多个发光 二极管 为 光源 ,用多根光纤与各 发光二极管 直接耦合,出光端按直线密排,组装成扫描头。高速PS版 水 平放置在工作 台面 上。X向扫描由步进 电机 拖动扫描头在版材上方作往复运动实现,Y向扫描由步进电机拖动 工作台 作垂直于X向的移动实现,用双光栅进行动态 定位 。计算机发出的文图信息经 信号 分配器控制发光二极管的光强。本 发明 的照排制版机扫描幅面可达到对开、全张甚至更大、扫描 分辨率 从726线/英寸-3000线/英寸有多种可供选择,可实现从照排到制版全过程自动化作业。
权利要求

1.一种由受计算机输出的文图点阵信息调制的光源、扫描系 统和显像系统组成的照排制版机,其特征在于:
1.1光纤扫描头及光纤扫描头组件
光纤扫描头以8N个发光二极管为光源,这里N为自然数,各 发光二极管各有一根光纤与其直接耦合,8N根光纤的出光端按直 线密排,再与物镜、镜筒等组成旁轴成像系统,光纤扫描头组件 由M个光纤扫描头组成,这里M为自然数,各光纤扫描头形成各 自的点像阵列,这些点像阵列落在同一直线上,彼此相距为一个 点像阵列长度的整数倍,此倍数由版芯大小决定;
1.2平面扫描机构
Y向扫描机构由Y向步进电机丝杠螺母、Y向导轨、Y向光 栅尺、工作台等组成,Y向步进电机通过丝杠螺母拖动工作台沿Y 向导轨平移,工作台的位置和位移量由Y向光栅尺给出,X向扫 描机构由X向步进电机、丝杠螺母、横梁、光纤扫描头组件、X 向导轨、X向光栅尺等组成,光纤扫描头组件固联在横梁上并位 于工作台面上方,X向步进电机通过丝杠螺母驱动横梁也即驱动 光纤扫描头组件沿X向导轨往复运动,光纤扫描头组件产生的点 像阵列落在与Y向导轨并行的直径上,扫描控制器的X向控制由 位同步脉冲发生器、行同步脉冲发生器、X向驱动脉冲发生器、X 向正向扫描起点予置开关和比较器、X向反向扫描起点予置开关 和比较器组成,扫描控制器的Y向控制有工作台位移控制电路和Y 向驱动脉冲发生器等组成;
1.3信号分配器
由NM个8D触发器组成8个NM位串入并出移位寄存器,以计 算机发来的移位脉冲为公共时钟,此移位脉冲的频率为位同步脉 冲频率的NM倍,8个移位寄存器的输入端分别接到计算机的8根 数据总线上,另有NM个8位存器组成8NM位锁存器,以位同步 脉冲为公共时钟,锁存器的8NM个输入端分别接到移位寄存器的 8NM个并行输出端上,锁存器的8NM个输出端经8NM个限流电阻 分别接到8NM个发光二极管的阴极,各发光二极管的正极接+5V。
2、按权利要求1所述的照排制版机,其特征在于:
行同步脉冲用数据选择器产生,进扫起点脉冲送数据选择器 的1B和2A端,退扫起点脉冲送数据选择器的1A和2B端,来自 可编程控制器的“扫描进退”电平信号接该选择器的A/B端,来 自可编程控制器的“准备好”电平信号接该选择器的使能端G, 选择结果从1Y端输出的信号作为行同步脉冲,从2Y端输出的信 号作为行末脉冲。
3、按权利要求1和2所述的照排制版机,其特征在于:
位同步脉冲发生器,它由计数器等组成,来自X向光栅数显 表输出的+5μm脉冲和-5μm脉冲分别送到一个与非的两个输 入端,与非门的输出接计数器的时钟端,计数器的分频系数设为 L,用行同步脉冲使计数器计数,计数器收到L个脉冲后在其TC 端输出一个脉冲,此脉冲经控制门和单稳态触发器整形后得位同 步脉冲。

说明书全文

平板式光纤扫描照排制版机属于印刷技术领域。

众所周知,随着光学技术和计算机技术的发展,激光照排已流行 于世。其制版过程分两步:第一步是将文图信息存入计算机,计算机 按已排版的文图信息输出点阵数据控制扫描光束的亮或暗,在感光胶 片上扫描形成潜像,胶片经显影、定影得到照排底片;第二步用手工 将照排底片拼接成对开底片,再用紫外灯将该底片上的文字、图像拷 贝在对开PS版上,经液显影,得到供印刷使用的PS印版。

当前供应市场的激光照排机和95年国外新推出的直接制版机,如 ECRM公司、AGFA公司和杭州通讯设备厂的产品,其光源为He-Ne激光 器、氩离子激光器半导体激光器,采用外滚筒式扫描、转镜内滚筒 式扫描、转镜平板式扫描或声光调制平板式扫描。上述最后一种扫描 方式采用一束激光光源先经第一级声光编转器产生多路光束,再经第 二级声光调制器产生更多路的调制光束(参见《中国印刷》1995年第 四期)。北京大学在研制成功高速PS版(专利申请号:89107537.2) 的基础上,研制出了激光直接制版系统(专利申请号:89109154.8), 该系统以高速PS版为适用版材,可连续自动地完成照排和制版过程。 由北京大学李新章等人发明的上述激光直接制版系统以He-Ne激光器 为光源,采用转镜、平台扫描方式,扫描幅面为四开,该扫描方式有 利于自动上下PS版,但如不采用多个转镜扫描区拼接技术,则难于进 一步扩大扫描幅面。

本发明的目的是提供一种新的扫描方式,基于这种扫描方式组成 的照排制版机不仅具有高的动态定位精度和高的扫描分辨率,而且其 最大扫描幅面可达到对开或更大,并具有易于自动上下PS版的优点。

本发明的实质在于将转镜平板扫描方式改为多光束平面扫描方式, 用双光栅进行精密动态定位,以多个发光二极管(LED)为光源,用 光纤实现光点密排,由计算机发出的文图点阵信息经信号分配器控制 这些发光二极管以实现对多路扫描光束的调制。具体地说:

1、8N(N=1、2、3……为选定的一个自然数)个发光二极管分 别与8N根光导纤维直接耦合,光导纤维的出光端按直线密排,形成分 叉传光束再和成像物镜一起组成光纤扫描头。

2、以高速PS版为适用版材,版材平放置。把M(M=1、2、3 ……为选定的一个自然数)个光纤扫描头固定在一根刚性横梁下方, 各光纤扫描头都在版材表面近轴成像,得到清晰的M个密排点像阵列, 且各个点像阵列位于同一根与Y向导轨平行的直线上。用电机拖动横 梁沿X方向水平运动,在版材表面就形成了8NM路光束的平行扫描。在 X方向扫一个单程后,横梁停下来,工作台载着版材在水平面内沿垂 直于X方向的Y方向移动一段距离(等于一个点像阵列的长度)后停住, 然后横梁沿X方向的反方向扫一个单程。如此重复,就形成了8NM路光 束的二维扫描。

3、计算机发来的点阵信息经信号分配器控制8NM个发光二极管, 亦即控制8NM路光束的光强,实现用计算机控制8NM路光束的照像排版。

4、用双光栅进行动态定位控制,与精密机械结构相配合,可在 高速往复扫描过程中实现高的行对齐精度和重复定位精度。扫描分辨 率从726线/英寸-3000线/英寸,有多种可供选择。

5、平板式光纤扫描照排制版机由机械结构和电子控制系统两大 部分组成;关于PS版显像系统可参见专利89109154.8。

本发明的照排制版机其机械结构如图1.1和图1.2所示,它由 拨版电机101、机械手102、光纤扫描头组件103、横梁104、X向丝杠 105、X向步进电机106、X向导轨107、暗盒108、X向光栅尺109、高速 PS版110、Y向导轨111、Y向步进电机112、工作台113、拨版挡114、 床身115、暗盒盖116、机壳117、光纤扫描头120、立柱121、支架122、 吸盘123及真空124等组成。

本发明的照排制版机其电子控制系统框图如图1.3所示,除编 辑计算机209及作为光源的发光二极管204外,它由可编程控制器214、 信号分配器205、扫描控制器213等组成。扫描控制器213的X向扫描控 制由位同步脉冲信号发生器407、行同步脉冲信号发生器406,X向驱 动脉冲信号发生器422、X向正向扫描(进扫)起点X1预置开关402和 比较器404、X向反向扫描(退扫)起点X2预置开关403和比较器405等 组成;Y向扫描控制有工作台位移控制电路423和Y向驱动脉冲信号发 生器424等组成。

为使照排制版机能在明室操作,除扫描控制器213、可编程控制 器214和真空泵等外,其余都安装在光密封的箱体之内。

操作人员通过操作台215使照排制版机运行。

可编程控制器214向计算机209发送准备好信息,并接收计算机 209发来的照排启停等信息。X向驱动脉冲信号发生器422按可编程控 制器214发来的X向运动指令向X向步进电机106发驱动脉冲信号。Y向 驱动脉冲信号发生器424按可编程控制器214发来的Y向运动指令向Y向 步进电机112发驱动脉冲。X向扫描用X向光栅尺109定位。比较器404 将由X向光栅数显表401发来的X向实时坐标与X1(进扫起点)比较, 当相等时输出进扫起点脉冲;比较器405将由X向光栅数显表401发来 的X向实时坐标与X2(退扫起点)比较,当相等时输出退扫起点脉冲。 行同步脉冲信号发生器406接收进扫起点脉冲和退扫起点脉冲,并按 可编程控制器214发来的扫描进退指令选择进扫起点脉冲或退扫起点 脉冲作为行同步脉冲,输出给计算机209。位同步脉冲信号发生器407 接收X向光栅数显表401发来的+5μm(进扫5μm)脉冲和-5μm(退 扫5μm)脉冲信号以及行同步脉冲信号发生器406发来的行同步脉冲 和行末脉冲信号,向计算机209和信号分配器205输出位同步脉冲。计 算机209接收行同步脉冲和位同步脉冲,并与之相配合有序地将文图 信息发送给信号分配器205。Y向扫描由Y向光栅尺定位。工作台位移 控制电路423接收Y向光栅数显表216发来的+5μm(Y向前进5μm)脉 冲信号和-5μm(Y向后退5μm)脉冲信号,当工作台沿Y向位移达到 设定值(例如一个点像阵列长度)时,输出“台急停”信号给Y向驱 动脉冲信号发生器424,使Y向步进电机停转。

本发明的照排制版机接收计算机编辑系统发来的扫描启停命令和 文图信息,在本机的电子控制系统的控制下自动运行,先在高速PS版 的第一涂层盐感光层上扫描形成潜像,然后再经版材显像系统处理 即得供胶印机用的PS印版。

实施例

下面结合实例进一步详细叙述本发明的技术特征,为具体起见而 标出的数字不应视作对本发明技术实质的特殊限定。

1、机械结构

见图1.1和图1.2。

1.1、照排制版机的工作台113由花岗石制成,床身115和支架 122用方焊接,这种结构刚性好、重量轻。横梁104与X向丝杠105上 的螺母联接,在X向步进电机106拖动下沿X向导轨107运动。工作台 113由Y向步进电机112经丝杠螺母驱动,沿Y向导轨111运动。

工作台113面是平面,水平放置,台面上开的沟槽与其内腔相通, 用真空泵向外抽气可使高速PS版吸附于工作台面上。

为使高速PS版在工作台113上有确定的位置,工作台113边缘设有 四个拨版机构,用低速同步电机101带动凸轮旋转进行拨版,由挡块 114使版材定位。

1.2、横梁104的X向运动采用大螺距滚珠丝杠螺母付传动,用 滚动导轨107导向,它们的摩擦系数小,精度高,寿命长,使横梁在 高速扫描时能保持较高的机械精度。这是保证大幅面的文字、图形具 有高的扫描精度的主要条件之一。

1.3、机械手102有两个真空吸盘123,吸盘123的上下运动由小 汽缸的活塞带动,行程约35mm。吸盘123的吸放气和上下运动由真空 泵和两个真空电磁控制。小汽缸安装在横梁104的下方,随横梁沿X 向运动。当横梁移到暗盒108开口上方,吸盘123下降,吸起盒内PS版 的前端(在图1.2中,向右为X正方向,定为前进方向),将版材沿 X正向拖到工作台113上,然后吸盘123放气,版落在工作台面上,再 经拨版完成上版动作。下版时,吸盘123吸起版材后端,向右将版材 推出工作台,经通道118送入版材显像系统。

1.4、暗盒108是一个密封的合金构件,具有插拔式暗盒盖116, 盒内可放高速PS版20张。暗盒约有一半插入光密封的机壳117内,拔 出一半盒盖,机械手102便可从暗盒的开口取出高速PS版。暗盒内还 有20张皮纸,长750mm,宽560mm,分别插在各张高速PS版之间,以 免版材粘连和从暗盒拖出PS版时把下面的PS版表面刮伤。

2、光学扫描系统

光学扫描系统由光纤扫描头组件103、二维扫描机构和信号分配 器205三部分组成。

2.1、光纤扫描头组件

光纤扫描头组件103的结构如图2.1。多孔板202水平放置,两 个(当M=2时)光纤扫描头120A和120B垂直安装在多孔板上。每个 光纤扫描头上有128个(当N=16时)发光二极管,分别与128根光纤 直接耦合,各光纤的出光端面按直线密排,形成分叉传光束201。分 叉传光束的出光端面经物镜207所成的像是128个密排的点阵列203A或 203B。以扫描分辨率847DPI(即33.3线/mm)为例,相邻点像的中间 距d=30μm,点像阵列的长度=128×30μm=3.840mm。两个相邻光 纤扫描头所成点像阵列203A与203B之间的距离是一个点像阵列长度的 整数倍,当用于扫对开幅面时,取68倍。这样,点像阵列203A与203B 之间的距离等于68×3.840mm=261.120mm。多孔板上可安装多个光纤 扫描头,以增加扫描光束数,节省扫描时间。改变点像阵列的光学放 大率,就能改变相邻点像的中心间距,就可实现多种不同的扫描分辨 率。

2.2、二维扫描机构及扫描过程

如图2.2,工作台113水平放置,高速PS版用真空吸附在工作台 面上,工作台载着版材沿Y方向运动,由Y向光栅尺208定位。光纤扫 描头组件103固定在横梁104的下方并在版材110表面成清晰的像,两 个点阵阵列203A和203B位于同一根与Y向导轨111平行的直线上。两个 光纤扫描头120A和120B由横梁104带动沿X方向作往复运动,由X向光 栅尺109定位。以光纤扫描头120A为例,当工作台113停止时,点像阵 列203A落在A处,光纤扫描头120A沿X正向扫一个单程后,点像阵列 203A落在D处,沿途扫出128根密排的扫描线。然后停顿约2秒钟,其 间工作台113沿Y方向位移3.840mm,再停下来,这时点像阵列203A落 在C处。接着光纤扫描头沿X负向扫一个单程,点像阵列203A落在B处, 新的扫描线与上一个单程的扫描线密排衔接。扫68个单程,每个光纤 扫描头扫出68×128根扫描线,两个光纤扫描头共扫出2×68×128= 17408根扫描线,覆盖了整个对开版面。

光纤扫描头扫一个单程要经过加速、匀速、减速到停几个阶段, 版芯只在匀速区域内。在版芯外,点像都是暗的,不曝光。在版芯内 点像的亮暗由计算机209发出的点阵信息决定。横梁104每移过5μm, X向光栅数显表401向扫描控制器213的位同步脉冲信号发生器407发一 个窄脉冲,后者每收到6个5μm位移脉冲发一个位同步脉冲(表示移 过了30μm),一方面送到计算机209请求发新的点阵信息,另一方面 送到信号分配器205,令光纤扫描头打点曝光。因此,在光纤扫描头 匀速运动过程中,各个点像的亮暗每隔30μm更新一次。经68个单程 扫描,高速PS版110就记录了一个对开幅面的文字或图形。

由于计算机209不能用256路发送点阵数据,而是用8路分32次发 送  一批256个点阵数据(0或1)。分时发送数据须占一个位同步 周期。计算机209收到第一位同步脉冲后,分时发送的点阵数据由信 号分配器205依次接收,存,直到256个数据全部到位。在第二个位 同步脉冲到来的瞬间,信号分配器205把256个数据送到256个发光二 极管204控制其亮暗,并同时开始接收计算机209发来的第二批点阵数 据。

2.3、信号分配器

信号分配器205的原理电路如图2.3,图的上部有32个8D触发器 210从左到右排列,每一个8D触发器的输出端接右边一个8D触发器的 输入端。计算机209发出的8路点阵数据接到最左边的一个8D触发器的 8路输入端。计算机209还同步发出一路移位脉冲,作为32个8D触发器 的公共时钟。当计算机209收到扫描控制器213发来的行同步脉冲和第 一个位同步脉冲后,连发32个移位脉冲,重复周期是T,同时每隔时 间T换发8位新的点阵数据,在每个移位脉冲的上升沿,点阵数据向 右移过一片8D触发器,由此形成了8路从左到右的数据流。32个移位 脉冲过后,32个8D触发器的输出端更新了全部256位点阵数据,这些 数据分送32个8位锁存器211的输入端。这些8位锁存器的公共时钟 是位同步脉冲,在第二个位同步脉冲的上升沿,各个8位锁存器把输 入端的数据在输出端锁存并输出给256个发光二极管的阴极,在第二 个位同步周期内,32个8位锁存器输出端的数据保持不变,而32个8D 触发器开始接收计算机发来的新数据。各个发光二极管的阳极全部接 在5V电源的正端,当某个发光二极管的阴极是低电平时,该发光二极 管亮,阴极是高电平时则暗。在第一个位同步周期及其以前,发光二 极管的发光状态由电路初态决定,全是暗(上电及准备好时清零)。

3、光纤扫描头及光纤扫描头组件的制作和安装调整

3.1、光纤扫描头的制作

采用磷砷化镓(GaAsP)发光二极管,将之封装到陶瓷座301上, 如图3.1所示。再把多个这样的陶瓷座镶嵌在铝质散热块304的孔内。 一个光纤扫描头共有128个发光二极管。将直径为45μm的128根石英 光导纤维,端面加工为光学面,一一对应地直接耦合到发光二极管上 并用胶固定。

将128根光纤的出光端在铝质光纤座303上紧密排成一行,用金属 板302压紧,再用胶固定,形成分叉传光束201。将超出光纤座303下 端的光纤截断后,进行抛光直到光纤出光端面成为镜面,形成128个 光点的密排线阵列光源。在分叉传光束201的出光端,128根光纤的排 列是有序的,光纤顺序与其所耦合的发光二极管在图2.3中的顺序 相同,以保证版材上扫描得到的点阵图与编辑计算机209内存中的点 阵图相一致。

如图3.2,将光纤座303插入上镜筒305内,物镜207装在下镜筒 306。上镜筒与下镜筒套接,用螺丝紧固。光纤座303出光端面的128 个点光源阵列经物镜成像,得到有128个密排点像的阵列。改变镜筒 长度,可调节光学放大率,使128个点像的阵列总长度符合要求,例 如等于3.840mm,即相邻点像的中心间距d=30μm。然后拧紧螺丝并 用胶把光纤座303与上镜筒305粘接牢固。

3.2、光纤扫描头组件的安装调整

把光功率计的探头套在光纤扫描头的出光口,连接处密封好。发 光二极管的公共阳阴极接5V稳压电源的正极,如图2.3。依次点亮 一个发光二极管,测量单个点像的光功率,细调限流电阻212,使单 个点像的光功率为0.03μw。

把已调好光功率的两个光纤扫描头120A和120B安装在多孔板202 上,如同2.1,使它们都成像在一根玻璃尺的刻度面上。调整光纤 扫描头在多孔板上的方位,使两个点像阵列2032A和203B位于同一根与 标尺方向平行的直线上,而且两列点像的左端点(或右端点)的间距 为261.120mm。最后把两个光纤扫描头120A和120B与多孔板202紧固粘 牢。

现在可以在照排制版机内安装调整光纤扫描头组件103。

如图1.1和图1.2,将装有两个光纤扫描头120A和120B的多孔 板202用两根立柱121吊装在横梁104的下方,信号分配器205电路板安 装在横梁104的上方。在工作台113上放一张高速PS版,使两个光纤扫 描头在高速PS版表面成像。用显微镜观察点像阵列203A和203B,微调 多孔板202的上下位置,使两列点像达到最清晰。花岗石工作台113面 上刻有一根与Y向导轨111平行的参考线,沿X方向平移横梁104,使两 列点像203A和203B落在参考线上,若有偏离,可微调多孔板202的侧 向螺丝,直到两列点像同时落在参考线上。

4、双光栅高精度动态定位控制技术

以扫描分辨率847DPI(即33.3线/mm)为例,对开版X方向一行 有2.4×104个点,Y方向一列有1.7×104个点。为保证彩包文图的质 量,平板式光纤扫描照排制版机采用双光栅定位。X方向和Y方向各用 一根直光栅,以确定版面上每一扫描点的位置,两个方向的重复定位 精度达到±10μm。

4.1、在照排制版机中采用直光栅作动态定位的特点

X方向的扫描是高速直线往复运动,要频繁地加速、减速、启停 和反向,使用步进电机驱动能很好地实现这些功能。但若按通常的用 计步进电机的步数来定位,则难以在全幅面满足文图精度的要求,因 为传动机构(如丝杠、螺母)的间隙和形变以及运动部件的质量大、 速度高、加速度大等都会引起失步而产生定位偏差,而且偏差会在多 次扫描中积累,不能消除。本发明在使用步进电机驱动的同时,采用 直光栅定位,它直接测量线位移,避免了传动机构引起的偏差。由于 光栅信号反映的是线位移的实际效果,而且响应速度快,能在频繁、 快速的往复运动中实现连续测量,从而在全幅面保证高的定位精度。

4.2、X方向往复扫描的动态定位方法

X向光栅尺109和X向光栅数显表401

如图2.2,X向光栅尺109的定尺固定在X向导轨107的近旁,两 者互相平行;动尺固定在横梁104的左端,随横梁和光纤扫描头移动。 采用分辨率为5μm的光栅尺。光栅尺的定尺上在靠近X轴始端设有一 个参考点,当动尺经过该参考点时,光栅数显表401置入一个选定的 坐标值,此后动尺的任一位置都有一个确定的坐标值,即建立了X向 坐标轴,并经电缆输出动尺的实时坐标的BCD码信号。此外,从光栅 数显表401中提取+5μm脉冲和-5μm脉冲:动尺每前进5μm,数显 表401发出一个负脉冲,称X向+5μm脉冲,动尺每后退5μm,数显表 401从另一输出端发出一个负脉冲,称为X向-5μm脉冲,见图4.1。 X轴的正方向如图2.2中所示方向,这一方向也叫做进扫方向,X轴 的负方向叫做退扫方向。

光纤扫描头X向实时坐标的BCD码信号经电路处理后得到行同步脉 冲,用于确定一行扫描的起点。X向+5μm脉冲和-5μm脉冲经电路 处理后得到位同步脉冲,用于确定每一个扫描点的曝光位置。

行同步脉冲的产生

根据对开版芯的X方向长度,确定版芯X方向两个端点X1和X2的坐 标值,例如取X1=120.000mm,X2=850.000mm,版芯的X向长度就是 X2-X1=730.000mm。用拨动开关402设置X1的BCD码:0001,0010, 0000,0000,0000,0000,用拨动开关403设置X2的BCD码:1000, 0101,0000,0000,0000,0000。用比较器404把X向实时坐标的BCD 码与X1的BCD码相比较,见图4.1,当两者相等时,发出进扫起点脉 冲,表示光纤扫描头到达版芯端点X1。用比较器405把X向实时坐标的 BCD码与X2的BCD码相比较,当两者相等时发出退扫起点脉冲。

把进扫起点脉冲信号输入二选一数据选择器406的1B(3脚)和2A (5脚)端,退扫起点脉冲信号输入二选一数据选择器406的1A(2脚) 和2B(6脚)端,见图4.2,选中哪个作为输出信号由它的选择控制 端(1脚)输入信号(来自可编程控制器214,称为“扫描进退”,高 电平表示正向扫描,低电平表示反向扫描)的电平决定。正向扫描时, 选定进扫起点脉冲从4脚输出,作为行同步脉冲,而退扫起点脉冲从 7脚输出作为行末脉冲;反向扫描时,选择结果正好相反,选定退扫 起点脉冲作为行同步脉冲从4脚输出,进扫起点脉冲作为行末脉冲从 7脚输出。数据选择器406的15脚是使能端,将“准备好”信号(来 自可编程控制器214,低电平有效)输入此脚,这样数据选择器406只 有在“准备好”之后才能有信号输出。

X2的BCD码由拨动开关403给出,最小改变量为5μm。根据X向行 长的大小即一行所含点数的准确值,调整X2的数值,就能使反向扫描 的起点与正向扫描的终点对齐,偏差小于5μm。

位同步脉冲的产生

在图4.2的右上,X向+5μm脉冲和-5μm脉冲(均为负脉冲) 经与非407输入计数器408,对X向位移量进行计数。计数器408的分 频数取6,用行同步脉冲使计数器置数,以后每来6个5μm位移脉冲 就从15脚进位输出端发出一个脉冲,表示光纤扫描头移过30μm。此 脉冲经与门413后再经单稳态触发器414整形就是位同步脉冲。与门 413对位同步脉冲的发送起控制作用,必须在准备好及行同步之后, 行末脉冲之前才发送位同步脉冲,这就保证了只有在扫描期间,行同 步脉冲之后每隔30μm打一个点,在行末脉冲之后停止打点。

改变计数器408的分频数,就可以改变X方向相邻两个光点的中心 间距,此间距应与Y向相邻两个光点的间距相等。因此,与调整光纤 扫描头的光学放大率相配合,调整计数器408的分频数,就可实现多 种扫描分辨率。本发明的平板式光纤扫描照排制版机,扫描分辨率从 726线/英寸-3000线/英寸有多种可供选择。

4.3、Y方向扫描的定位方法

Y方向扫描是用Y向步进电机112拖动工作台113沿Y向导轨111运动 实现,用Y向光栅尺208定位。工作台113每前进5μm,Y向光栅数显表 216发出一个Y向+5μm脉冲,工作台每后退5μm,Y向光栅数显表发 出一个Y向-5μm脉冲。在每次X向单程扫描之后,工作台113前进 3.840mm,然后停下来,等待下一个X向单程扫描,这就是工作台走走 停停的过程。扫一张对开版,工作台113走、停67次。工作台的定位 不仅要求每次位移量的偏差不大于10μm,而且67次累计总位移的偏 差也不大于10μm。

工作台113除了要做Y向扫描之外,还要做台复位、上版和下版时 的配合动作,这些动作的启停、方向由可编程控制器控制。可编程控 制器214由于自身的工作特点,它发出的动作指令常有约6ms的滞后, 因此由它控制工作台停止,会使定位偏差大于10μm。为此,在Y向扫 描时,要另发“台急停”信号,与可编程控制器214的“台启停”信 号结合起来给Y向步进电机的驱动脉冲加两道封锁。

图4.3是工作台113的位移控制电路。从Y向光栅数显表216发来 的Y向+5μm脉冲和-5μm脉冲由可逆计数器416、417、418进行计数。 +5μm脉冲信号接入可逆计数器416的CD端,-5μm脉冲信号接CU端。 开始扫描前,工作台113先到达扫描起点,由限位开关发出“台起点” 信号,经图4.3中的单稳态触发器415处理,从Q端产生一个负脉冲, 送给三个可逆计数器416、417、418的置数控制端PL,使它们置数。 工作台113开始扫描后,Y向光栅数显表216发出5μm脉冲,当可逆计 数器416、417、418计到768个5μm位移时,可逆计数器418的TCD输出 端(13脚)发出一个脉冲,此脉冲通过与非门420后送入D触发器421 的CLK端,使其输出端Q由低电平跃变为高电平,这个电平信号就是“ 台急停”信号,它立即封锁Y向步进电机112的驱动脉冲信号,使Y向 步进电机停转,从而控制工作台113的一次扫描位移量为3.840mm。在 Y向下一次扫描前可编程控制器发出的“台启停”信号继续封锁Y向步 进电机驱动脉冲,接着可编程控制器向D触发器421发“锁存清除”信 号及时清除“台急停”信号,为下一次Y向扫描作好准备。

发出“台急停”高电平信号后,由于工作台113的惯性和传动机 构有间隙或形变,工作台仍可能有微小位移(进或退),导致定位偏 差。Y向光栅尺208测出这个微小位移,从Y向光栅数显表216发出相应 的Y向+5μm位移脉冲或Y向-5μm位移脉冲,它们同样被可逆计数器 记录下来,在工作台113下一次扫描时对位移量给予修正(多减少补) 使各次位移的偏差不积累。

改变可逆计数器的分频数,就可以改变工作台113每次扫描位移 量的大小,以适应多种扫描分辨率的需要。

本发明的平板式光纤扫描照排制版机具体有以下突出特点:

1、扫描范围仅受横梁的行程和工作台的行程限制,扫描幅面可 达到对开、全张或更大;

2、采用经济的、性能稳定的多个发光二极管为光源,由多根光 纤与各发光二极管耦合,实现多个光点密排;

3、全幅面处处近轴成像,像面是平面,分辨率高;

4、本发明的照排制版机接收计算机编辑系统发来的扫描启停命 令和文图信息,在本机的电子控制系统的控制下运行,先在高速PS版 的第一涂层(银盐感光层)上扫描形成潜像,然后将版材送入显像系 统处理即可得到供胶印机用的PS印版,实现了从照排到制版全过程的 自动化。还值得指出的是由于本发明的照排制版机可以提供大的扫描 幅面,这就可以由计算机软件来完成按印张拼版,代替传统的手工配 页操作,提高印刷出版工作的效率和速度。

附图说明

图1.1是平板式光纤扫描照排制版机形状示图。其中:

101是拨版电机,102是机械手,103是光纤扫描头组件,104是横 梁,105是X向丝杠,106是X向步进电机,107是X向导轨,108是暗盒, 109是X向光栅尺,110是高速PS版,111是Y向导轨,112是Y向步进电 机,113是工作台,114是拨版挡块,115是床身,116是暗盒盖,117 是机壳,120是光纤扫描头,121是立柱,122是支架。

图1.2是平板式光纤扫描照排制版机结构示意图。 其中:

123是吸盘,124是真空泵,118是出版通道,版材由此处进入显 像系统。

图1.3是平板式光纤扫描照排制版机的电子控制系统框图。 其中:

215是操作台,214是可编程控制器,205是信号分配器;扫描控 制器213由以下几部组成:422是X向驱动脉冲信号发生器,406是行同 步脉冲信号发生器,407是位同步脉冲信号发生器,404是比较器, 402是X1值预置拨动开关,405是比较器,403是X2值预置拨动开关, 424是Y向驱动脉冲信号发生器,423是工作台位移控制电路。此外, 109是X向光栅尺,401是X向光栅数显表,208是Y向光栅尺,216是Y向 光栅数显表,106是X向步进电机,112是Y向步进电机,209是计算机, 204是发光二极管。

图2.1是光纤扫描头组件示图。其中:

201是分叉传光束,202是多孔板,203A,203B是点像阵列,204是 发光二极管,205是信号分配器,206是光阑,207是物镜。

图2.2是二维扫描机构示意图。其中:208是Y向光栅尺。

图2.3是信号分配器原理电路图。其中:

209是计算机,210是8D触发器,211是8位锁存器,212是限流电 阻,213是扫描控制器。

图3.1是光纤座装置图。其中:

301是陶瓷座,302是金属压板,303是光纤座,304是铝质散热块。

图3.2是光纤扫描头示意图。其中:

305是上镜筒,306是下镜筒。

图4.1是X向扫描控制电路框图。其中:

401是X向光栅数显表,402是X1预置拨动开关,403是X2预置拨动 开关,404是数据比较器,405是比较器,406是二选一数据选择器。

图4.2是行同步脉冲和位同步脉冲的产生和控制电路图。其中:

407是与非门,408是计数器,409是或非门,410是反相器,411 是反相器,412是D触发器,413是与门,414是单稳态触发器。

图4.3是工作台扫描控制电路图。其中:

415是单稳态触发器,416、417、418均为可逆计数器,419是反 相器,420是与非门,421是D触发器。

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