DE19801630A1

DE19801630A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Haltern eines Bildträgers

Info

Publication number: DE19801630A1
Application number: DE19801630A
Authority: DE
Inventors: Douglass Lane Blanding; John J Meyers
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1997-01-31
Filing date: 1998-01-17
Publication date: 1998-08-06
Also published as: JPH10221784A; JP3771367B2; US5798825A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Haltern eines Bildträgers für eine Laserschreibvorrichtung, insbesondere eine zylinderförmige Bildauflage mit Luftlager, die eine relative Bewegung zwischen einer optischen Vorrichtung und einem Bildträger vorsieht.

Laserschreibvorrichtungen werden benutzt, um Daten auf einen Bildträger zu schreiben. In einem in Fig. 1 gezeigten typischen System tastet ein Laserstrahl 12 den auf einer Trommel 17 angeordneten Bildträger schnell ab. Der Bildträger absorbiert das Laserlicht, wodurch ein Bild auf dem Träger erzeugt wird. In dieser Art von Vorrichtung tastet ein Laserstrahl den Träger mit Hilfe einer Abtastoptik 14 ab, beispielsweise einem mit Reflexionsflächen versehenen Drehpolygon. Die Abtastung erfolgt entlang einer Linie 16, die sich über die Breite des Trägers erstreckt. Um den gesamten Träger abzudecken, wird der Träger synchron und relativ zum Laserstrahl vorgeschoben. Der Bildträger, bei dem es sich normaler weise um fotografischen Film oder fotografisches Papier handelt, ist durch Anord nung des Films auf der Trommel 17 und durch Drehen der Trommel während des Schreibens der Abtastlinien vorschiebbar. Ein Servomotor oder eine andere Art von Antriebsvorrichtung dreht die Trommel so lange, bis der gesamte Träger abgetastet ist.

In der trommelförmigen Bilderzeugungsvorrichtung ist die Abtastoptik derart aus gelegt, daß die Abbildung auf einer geraden Abtastlinie auf dem auf der Trom meloberfläche befindlichen Medium erfolgt. Während sich die Abtastung von einer Kante der Trommel zur anderen bewegt, muß die Abtastoptik die Tatsache kompensieren, daß ein Pixel 18 im Mittelpunkt der Abtastlinie 16 näher an der Abtastoptik 14 angeordnet ist, als wenn die Abtastoptik ein Pixel 19 an der Kante der Trommel 17 erzeugt. Dieser Abstand muß kompensiert werden, um sicher zustellen, daß die Pixel 18 und 19 ungefähr gleich groß sind. Dies erfordert eine komplizierte Auslegung des optischen Systems.

Einige Laserschreibvorrichtungen verwenden eine Abtastoptik, die derart aus gelegt ist, daß die Abbildung auf einer nicht geraden Abtastlinie erfolgt, um die Abtastoptik zu vereinfachen, so daß sich der Brennpunkt des abgetasteten Laser strahls an der Oberfläche des Bildträgers an allen Punkten entlang der Abtastlinie im gleichen Abstand zur Abtastoptik befindet. Wenn beispielsweise die Abtastlinie konkav-kreisförmig verläuft, muß die Auflage den Träger in einer kreisförmigen Wellenform führen. In dieser Konfiguration muß der Träger über eine Auflage "geschleppt" werden, die derart ausgeformt ist, daß der Träger in einer gekrümmten Form festgehalten wird, um der Form der Abtastlinie genau zu ent sprechen.

Zum Haltern eines Bildträgers ausgelegte Auflagevorrichtungen werden in US-A- 4,608,578 und 4,505,578 beschrieben. Diese Patente beschreiben Vorrichtungen, in denen sich Auflage und Träger physisch berühren. Durch diesen physischen Kontakt wird der Träger mit Reibungskräften beaufschlagt, während er von der Trägerantriebsvorrichtung über die Auflage gezogen wird. Reibungskräfte unter liegen naturgemäß gewissen Schwankungen. Die Schwankungen der Reibungs kräfte wirken mit der Trägerantriebsvorrichtung zusammen und erzeugen gering fügige Veränderungen der Trägergeschwindigkeit, die wiederum eine Ver schlechterung der Bildqualität bewirken.

Die bisherigen, dem Stand der Technik entsprechenden Bemühungen, dieses Problem zu lösen, waren nicht uneingeschränkt erfolgreich. Eine Technik zur Lö sung dieses Problems wird in US-A-4,608,578 und 4,505,578 beschrieben, in denen die Verwendung eines Hydraulikzylinders zum Steuern der Bewegung eines Schlittens gezeigt wird, auf dem ein lichtempfindlicher Träger oder Abtast mechanismus angeordnet ist. In jedem dieser Patente ist zum Bewegen eines Schlittens ein gebremster Schwerkrafttransport vorgesehen. Der Schlitten wird durch eine fallende Masse angetrieben, die gegen einen Kolben arbeitet, der in einem Zylinder mit Hydraulikflüssigkeit gehaltert wird. Ein Ventil begrenzt die Strömung der Hydraulikflüssigkeit aus dem Zylinder, so daß die Fallbewegung der Masse und somit auch die des Schlittens auf eine gleichmäßige Geschwindigkeit abgebremst wird. Die Geschwindigkeit des Schlittens ist durch Steuern der Strö mungsrate der Flüssigkeit durch das Ventil steuerbar. Es ist allerdings schwierig, eine gleichmäßige Geschwindigkeit während der gesamten Schlittenbewegung zu erzielen. Die Schlittengeschwindigkeit und die genaue Lage des Schlittens zu einem gegebenen Zeitpunkt hängen von einem empfindlichen Gleichgewicht zwi schen den Schwerkräften, der hydraulischen Bremskraft und der Reibungskraft zwischen den beweglichen Teilen ab, etwa zwischen dem Schlitten und den Schienen, zwischen den Hydraulikdichtungen und der Zylinderbohrung usw. Da diese Reibung inhärent variabel ist, ist auch die Geschwindigkeit des Schlittens mit hoher Wahrscheinlichkeit variabel. Bei dieser Art von Vorrichtung tritt zudem das Problem auf, daß die Vorrichtung groß und komplex ist, und daß fallende Massen normalerweise vertikal angeordnet sein müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bildauflage zum Transportieren eines Bildträgers bereitzustellen, die die durch das Bewegen des Bildträgers ver ursachte Schwingung reduziert.

Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vor richtung zum Lesen und Schreiben eines auf einer zylinderförmig ausgebildeten Auflage gehaltenen Bildträgers bereitzustellen.

Die genannten und weitere Aufgaben der Erfindung werden durch ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Haltern eines Bildträgers auf einem Luftlager gelöst das durch eine Anordnung von Scheiben bereitgestellt wird, deren Seiten gemeinsam die Oberfläche einer Auflage bilden. Die radiale Luftbewegung vom Mittelpunkt der Scheiben erzeugt in dem Raum zwischen der Scheibe und dem Medium einen negativen Druck, der den Bildträger dicht zur Oberfläche der Scheibe beabstandet hält. Die Luft bildet über die gesamte Fläche der Scheibe ein Kissen und hält den Bildträger über der Scheibenoberfläche. In einer Ausbil dungsform wird die relative Bewegung zwischen einem Abtaststrahl und dem auf der mit einem Luftlager versehenen Bildauflage befindlichen Bildträger durch eine Papiermitnehmerrolle vorgesehen. Eine erfindungsgemäße, mit einem Luftlager versehene Bildauflage sieht eine praktisch reibungsfreie Oberfläche vor. Wenn der Bildträger über die mit einem Luftlager versehene Bildauflage bewegt wird, ist die Bewegung im wesentlichen schwingungsfrei.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer ein Drehpolygon verwendenden Laserschreibvorrichtung nach dem Stand der Technik;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen, mit einem Luftlager versehenen Bildauflage;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer Oberfläche einer mit einem Luftlager versehenen Bildauflage mit einer Scheibenanordnung;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht von der Unterseite einer erfindungsgemä ßen, mit einem Luftlager versehenen Bildauflage;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer in einer erfindungsgemäßen mit einem Luftlager versehenen Bildauflage verwendeten Scheibe;

Fig. 6 eine Seitenansicht in teilweiser Schnittdarstellung der in Fig. 5 gezeig ten Scheibe;

Fig. 7 eine Schnittansicht einer Scheibe mit kugelförmigem Querschnitt;

Fig. 8 eine Schnittansicht einer Scheibe mit konischem Querschnitt;

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht einer Scheibe, auf deren Oberfläche im Kreisumfang radiale Rippen angeordnet sind;

Fig. 10 eine Schnittansicht einer Scheibe mit einer runden Kante;

Fig. 11 eine Schnittansicht einer Scheibe mit einer konischen Kante;

Fig. 2 zeigt eine gekrümmte, mit einem Luftlager versehene, erfindungsgemäße Bildauflage 20. Zu den weiteren Komponenten, die in einer Laserschreibvorrich tung verwendet würden, zählen eine Laserlichtquelle 30, ein Bildträger 40 und eine Papiermitnehmerrolle 50, die den Bildträger mit stetiger Geschwindigkeit über die Bildauflage 20 zieht.

Die detailliert in Fig. 3 gezeigte Bildauflage 20 besteht aus einer Anordnung kreisförmiger Scheiben 62, die in einem Muster angeordnet sind. Die gemeinsa men Seiten 65 der Scheiben 62 bilden eine zylinderförmige Oberfläche. Jede Scheibe ist etwa in der Scheibe 62 mit einer Öffnung 64 versehen, die mit einer Mittelöffnung 73 in den Leitungen 74 verbunden ist. Aus dem Raum 70 gelangt Luft durch die Leitungen 74 und tritt durch die in jeder Scheibe befindlichen Löcher 64 hindurch.

Fig. 4 zeigt die Unterseite der Bildauflage 20 mit der Anordnung der Leitungen 74 und des Raums 70 zur Luftversorgung aller Scheiben. Die Luft wird durch die Öff nungen 72 mit Hilfe eines (nicht gezeigten) Verdichters in die Räume 70 beför dert.

Bezugnehmend auf Fig. 5 und 6 tritt Luft aus der Mittelöffnung 64 jeder Scheibe 62 in den kleinen Raum 66 zwischen der Oberfläche 69 der Scheibe und dem Bildträger 40. Dann strömt die Luft in radialer Richtung relativ zum Mittelpunkt jeder Scheibe in den Raum 66 zwischen dem Bildträger 40 und der Scheiben oberfläche 69, bis sie zur Kante 68 der Scheibe 62 gelangt. Die Luft tritt dann aus der Bildauflage 20 über die offenen Räume 80 zwischen den Scheiben heraus. Der Luftstrom aus jeder in den Scheiben 62 befindlichen Öffnung 64 ist ungefähr gleich.

Das sich ausdehnende, radiale Strömungsmuster auf der Seite jeder Scheibe bewirkt eine Verringerung des Drucks im Raum 66 zwischen der Scheibe 62 und dem Bildträger 40 hinter der Öffnung 64. Diese Druckminderung ist auf das Bernoulli-Prinzip zurückzuführen, denn die Luft weist bei Eintritt in diesen Raum eine hohe Geschwindigkeit auf. Wenn die Luft nach außen zu den Kanten 68 der Scheibe 62 strömt, nimmt die Geschwindigkeit der Luft ab. Nach dem Energie erhaltungsgrundsatz erzeugt die Minderung der Geschwindigkeit minus der dynamischen Verluste einen negativen statischen Druck im Raum zwischen der Scheibe und dem Bildträger. Dieser negative statische Druck ist am Eintritt in den Raum zwischen der Scheibe und dem Träger am größten und verringert sich an der Außenkante 68 der Scheibe 62 auf Null. An der Kante der Scheibe, wo die Luftgeschwindigkeit ebenfalls relativ gering ist, ist der Gesamtdruck nur unwesentlich höher als der atmosphärische Druck.

Der in dem Raum zwischen der Scheibenoberfläche und dem Bildträger erzeugte negative statische Druck ist insgesamt niedriger als der Druck auf der gegenüber liegenden Seite des Bildträgers, der dem atmosphärischen Druck entspricht. Die ses Druckgefälle bewirkt, daß der Bildträger zur Oberfläche der Scheibe gezogen wird. Über die gesamte Oberfläche der Scheibe wirkt die Luft gegenüber dem Bildträger wie ein Kissen und hält diesen über der Scheibenseite.

Wenn sich der Luftraum zwischen dem Bildträger und der Scheibenfläche verklei nert, muß der statische Druck in dem Luftraum ansteigen, um den Luftstrom zu erhalten. Dieser Effekt gleicht den zuvor beschriebenen Effekt des negativen Drucks aus. In einer Ausführungsform der Erfindung erzielen die beiden Effekte ein Gleichgewicht und bewirken, daß der Luftraum zwischen dem Bildträger und der Scheibenoberfläche auf einem Wert von ca. 0,254 mm bis 0,381 mm gehalten wird, wobei der genaue Abstand, um den der Bildträger über der Scheibenober fläche gehalten wird, allerdings vom Durchmesser dieser Scheibe, dem Durch messer der Öffnung im Scheibenmittelpunkt, der Strömungsrate der Luft, der Oberflächenkontur und weiteren Faktoren abhängt.

Der Bildträger 40 ist über dem durch die Oberfläche der Scheibe gebildeten Bereich relativ inflexibel. Der Differentialdruck, der mit der radialen Position vom Mittelpunkt der Scheibe zur Kante der Scheibe variiert, bewirkt daher keine nen nenswerte Biegung des Bildträgers. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beträgt der Durchmesser der Scheibe ca. 44,5 mm und der Durchmes ser der Öffnung ca. 4,76 mm. Deutlich größere Scheiben können jedoch eine unerwünschte Biegung des Bildträgers bewirken. Dies hängt jedoch von der Dicke des Bildträgers und dem Abstand zwischen den Scheiben ab.

In anderen Ausführungsformen ist die Oberfläche 69 der Scheibe 62 konturiert. In der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform ist die Oberfläche 69 kugelförmig, die Oberfläche 69 der in Fig. 8 gezeigten Ausführungsform ist konisch. In einer ande ren Ausführungsform ist die Oberfläche 69 mit niedrigen, dünnen radialen Rippen 90 versehen, die sich über die Fläche 69 erstrecken und im Umfang in einem Winkel (Θ) beabstandet sind, wie in Fig. 9 gezeigt. Die in Fig. 7-11 gezeigten Ausführungsformen verbessern die Luftströmungsdynamik, unterdrücken ein "Flattern" des Materials und verringern die hörbaren Geräuschpegel.

Eine zusätzliche Verbesserung der Strömungsdynamik wird dadurch erreicht, daß der Luftstrom an der Kante der Scheibe durch den Auslaßbereich 95 heraus gelassen wird, wie in Fig. 10 gezeigt. Die Kante 68 der Scheibe 62 ist abgerundet, wie in Fig. 10 gezeigt. In einer anderen, in Fig. 11 gezeigten Ausführungsform, ist die Kante 68 eine flache konische Fläche. Die flache konische Fläche sollte in einem Winkel von 10 bis 30° geneigt sein.

Luft ist das Fluid, das den Bildträger in der vorausgehenden Beschreibung haltert. Andere Fluide, beispielsweise Gase oder Flüssigkeiten, fallen jedoch auch unter den Geltungsbereich der Ansprüche dieser Erfindung. Die Scheibe wurde zwar als runde Scheibe beschrieben, jedoch sind auch andere geometrische Formen mit Mittelöffnungen oder einer Anzahl von Flächenöffnungen in der geometri schen Form mit ähnlicher Funktion wie die zuvor beschriebene denkbar und fallen ebenfalls unter den Geltungsbereich der Ansprüche der vorliegenden Erfindung. Obwohl die Erfindung derart beschrieben wurde, daß sich die Öffnung in ungefäh rer Scheibenmitte befindet, können auch zur Mitte versetzte Öffnungen auf glei che Weise funktionieren. Der Begriff Bildträger bezieht sich im weiteren Sinn auf eine Vielzahl von Bogenmaterialien, einschließlich, ohne darauf beschränkt zu sein, auf Papier und Film.

Obwohl die Erfindung unter Bezug auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben wurde, ist die Erfindung natürlich nicht auf diese Ausführungsform beschränkt, sondern kann zahlreichen, Fachleuten bekannten Änderungen und Abwandlungen unterzogen werden, ohne vom Gegenstand und Geltungsbereich der Erfindung abzuweichen, wie in den anhängenden Ansprüchen festgelegt.

Bezugszeichenliste

20

Bildauflage

30

Laserlichtquelle

40

Bildträger

50

Papiermitnehmerrolle

62

kreisförmige Scheiben

64

Mittelöffnung

65

gemeinsame Seiten

66

Abstand zwischen Scheibe und Träger

68

Scheibenkante

69

Scheibenfläche

70

Räume

72

Öffnung

73

Mittelöffnung

74

Leitungen

80

Offener Raum

90

Rippen

95

Abgerundeter Auslaßbereich

96

Konischer Auslaßbereich.

Claims

1. Verfahren zum Haltern eines Bildträgers (40), gekennzeichnet durch fol gende Schritte:
Zuleiten von Luft zu einer Anordnung von Scheiben (62) auf eine Fläche einer Bildauflage (20), wobei

- die Luft an jeder der Scheiben (62) durch eine Öffnung in Mitte (64) jeder der Scheiben austritt und in radialer Richtung über eine Oberfläche jeder der Scheiben zwischen der Scheibenoberfläche (69) und dem Bildträger (40) strömt, und
- der Luftstrom einen negativen Druck zwischen dem Bildträger (40) und der Oberfläche jeder der Scheiben (62) bildet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildträger (40) über die mit einem Luftlager versehene Bildauflage (20) bewegt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildträger (40) durch eine Papiermitnehmerrolle (50) über die Bildauflage (20) bewegt wird.

4. Vorrichtung (20) zum Haltern eines Bildträgers (40), gekennzeichnet durch

- eine Anordnung von Scheiben (62), wobei jede dieser Scheiben (62) min destens eine Luftauslaßöffnung (64) aufweist, und daß die Scheiben zusammen eine Fläche der Bildauflage bilden; und
- eine pneumatische Vorrichtung, die Luft in jede der Scheiben (62) leitet, derart, daß die Luft durch die Öffnung (64) austritt und zur Öffnung gese hen in radialer Richtung über eine Oberfläche der Scheibe strömt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung etwa in Mitte der Scheibe (62) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Papiermitnehmer rolle (50), durch die der Bildträger (40) über die Bildauflage (20) bewegbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Luft aus dieser Öffnung in jeder der Scheiben mit etwa gleichmäßiger Geschwindigkeit aus tritt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Bildauflage (20) zylinderförmig ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung kreisförmig ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildträger (40) zwischen 0,254 mm bis 0,381 mm zur Oberfläche jeder der Scheiben beabstandet gehaltert wird.

11. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche jeder der Scheiben flach ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche jeder der Scheiben konisch ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche jeder der Scheiben kugelförmig ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch radiale Rippen (90), die gleichmäßig im Umfang der Oberfläche jeder der Scheiben angeordnet sind.