DE2355990A1 - Druckeinrichtung - Google Patents

Description

Aktenzeichen der Anmelderin: EN 971 038

Druckeinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Druckeinrichtung zur Aufzeichnung von direkt lesbaren alphanumerischen Zeichen und maschinenlesbaren Codemarkierungen auf eine bewegte Druckunterlage mit Hilfe eines Laserstrahls»

Es sind bereits Druckeinrichtungen bekanntgeworden, die mit Hilfe eines Laserstrahls eine Einbrennaufzeichnung auf einer Druckunterlage vornehmen (USA-Patent 3 258 524)« Diese Einrichtungen sind jedoch nur zur Erzeugung von einfachen Punkt- oder Linienmarkierungen geeignet, nicht aber zum Abdruck vollständiger Schriftzeichen. Durch Aufteilung des Laserstrahls mittels halbdurchlässiger Spiegel in verschiedene Teilstrahlen können gleichzeitig mehrere Markierungsreihen in Form von Punkten oder kurven erzeugt werden.

Die Erfindung hat die Aufgabe,, mit Hilfe eines Laserstrahls einen Abdruck sowohl von,alphanumerischen Zeichen als auch von maschinenlesbaren Codemarkierungen zu gestatten. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen zur Lösung dieser Aufgabe sind aus dem Anspruchswortlaut zu entnehmen.

Die Erfindung ist mit Vorteil besonders verwendbar zum Bedrucken

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von Werkstücken mit Produktions- und/oder Verwendungsangaben, wie ArtikeImmuner, Seriennummer, Snderungsstand, Kontrolldaten, Herstellungs- oder Haltbarkeitsdatum. Die Werkstücke können fließbandartig mit relativ hoher Transportgeschwindigkeit an der Druckeinrichtung vorbeigeführt werden, ohne daß eine mechanische Einwirkung auf das Werkstück durch Druckhammer oder dergleichen stattfindet. Auf diese Weise können z.B. besonders vorteilhaft für elektronische Geräte bestiiamte Schaltungskartengehäuse aus Phenolharz oder ähnlichem füaterial bedruckt und markiert werden. Bei derartigen hochempfindlichen Bauteilen ist der von mechanischen Erschütterungen freie Abdruck besonders erwünscht, um Beschädigungen der Bauteile zu vermeiden.

Die Erfindung ist jedoch nicht auf das Bedrucken von Werkstücken und Bauteilen beschränkt. Sie kann z.B. auch zum Abdruck von Texten auf Papier oder Kunststoffolien benutzt werden.

Verschiedene vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind aus den Ansprüchen zu ersehen. Machfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von geichirangen beschrieben. Es zeigen:

Fig» 1 eine scheieatische Darstellung eines Ausführungs

beispiels der Druckeinrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine vergrößerte Draufsicht auf die Maskierungsdrähte, die in der Druckeinrichtung von Fig. 1 zum Abdruck alphanumerischer Zeichen und maschinenlesbarer Codemarkierungen verwendet werden,

Fig. 3 ein Kurvenzug zur Erläuterung der Strahlauslenkung,

Fig. 4 eine Seitenansicht eines optischen Verschlusses,

wie er in der Druckeinrichtung von Fig. 1 benutzt wird,

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Fig. 5 eine Schnittdarstellung entlang der Linie 5-5

in Fig. 4,

Fig. 6 eine Darstellung typischer Schaltungskarten

mit Gehäuse/ nachdem sie mit Hilfe der Druckeinrichtung von Fig. 1 bedruckt worden sind,

Fig. 7 eine vergrößerte Darstellung einer 7x5-Druck*-

elementenmatrix, bei der rechteckige Balkenelemente zur Wiedergabe alphanumerischer Zeichen dienen_r

Fig. 8 ein Blockschaltbild der Steuerung der Druckeinrichtung von Fig. 1,

Fig. 9 ein Muster einer maschinenlesbaren Binärcodemarkierung, wie sie mit Hilfe der Druckein-

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richtung von Fig. 1 herstellbar ist,

Fig. IO eine andere Ausführungsform einer Strahlablenkvorrichtung y wie sie in der Druckeinrichtung von Fig. 1 verwendbar ist, und ·

Fig. 11 ein Druckbild, wie es durch die Drückeinrichtung

von Fig. 1 erzeugt wird, wenn die Transportgeschwindigkeit der zu bedruckenden Gegenstände entsprechend niedrig gehalten wird.

In Fig. 1 ist eine Laser-Druckeinrichtung dargestellt, die einen 50 Watt starken C0₂-Laser 10 aufweist. Der Laserstrahl trifft auf einen eine Schrägsteilung von 45° aufweisenden Spiegel 11 und wird um 90° zu einem Drehspiegel 12 hin abgelenkt. Der Drehspiegel 12 ist auf der Achse eines Abtastgalvanometers 13 montiert, das in der Lage ist, die für die Funktion der Druckeinrichtung erforderlichen Auslenkwinkel, -geschwindigkeiten und -frequenzen zu liefern. Vom Spiegel 12 gelangt der Laser-

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strahl durch ein Germanium-Linsensystem mit 63,5 mm Fokuslänge . sowie durch einen Konus 15, der mit einem geeigneten Gas gefüllt ist, um das Linsensystem zu schützen. Dem Ende des Konus benachbart und sich über dessen öffnung, erstreckend befindet sich eine Anordnung von acht vertikalen, verschiebbaren Maskierungsdrähten 16, die Teil eines optischen Verschlusses 17 sind. Die Maskie- xnnqsdxähte bilden die Druckstation nnä befinden sich in vertikaler Ausrichtung zu den Phenolharzgehausen 18 der Schaltungskartenanordnungen 19, auf welche der Druck von Informationen erfolgen soll. Die Schaltungskartenanordnungen 19 werden mit einer gleichförmigen Geschwindigkeit von ca.- ? em pro Sekunde auf einem Transportband 20 an der Druckstation vorbeibewegt.

Die Drähte 16 wirken als eine Maske _s die den Durehtritt des Laserstrahls sum Gehäuse 18 verhindert ©der erlaubt» Σζι Normal-Stellung erstrecken sich die Drähte soweit in den Strahlengang, daß ein Druck verhindert ^ird. Wenn in einer Drahtposition ein Druck stattfinden soll, wird der betreffende Draht durch den Verschluß 17 zurückgesogen. Die Fig. 2 aeigfe eine Draufsicht auf die Enden der Drahte 16 * Die oberen sieben Drähte sind in einem Druckkopf gegeneinander versetzt; angeordnet;» Diese Drähte werden benutzt j, um lesbare alphanumerische-Seichen zu drucken. Ein zweiter Druckkopf enthält dea aehxen Draht„. an dessen Ende ein .streifenförmiges abdecke lesient 23. befestigt ist, die sum Abdruck '■von maschinenlesbaren vertikalen Linien dient» Wenn sich alle acht Drähte in ihrer MormalpositiOB_? ä°fai im. ausgefahrenen ü5usfcana₃ befinden, wird" der Durch tori te des Lasers txaiiles durch die jieben versetzten Drähte und das 3tr@if©nförmige Element 21 auf ■asm acntssi Draht: "/erhindert-> so daß ksisi Druck stattfinden kenn. ~?a dargestellten Äusführungsbeispisl häb&i die Drähte 16 einen Durchmesser von ea₃ 0,4 snm nnd sind rsa. sa_o 0_y4 mm gegenüber der M, i t ts 1 achs e Te rs st a t«

Zn S¹Ig. 7 ist ein® Matrix lait 7si5 Druekfeidern zum Abdruck von alphanumerischen Zeichen dargestellt= Der Laserstrahl überstreicht in vertikalen, oszillierenden Äuslenkbewegungen das Kartengehäuse

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mit einer Geschwindigkeit von ca. 10 m pro Sekunde. Wenn die sieben oberen Drähte selektiv zurückgezogen werden, erfolgt ein Einbrennen oder ein Druck von rechteckigen Balken 22 in die Oberfläche des Gehäuses 18-, die das abzudruckende Zeichen darstellen. Die Balken sind annähernd 0,4 χ 0,13 mm groß und weisen einen horizontalen Mittenabstand von 0,25 mm auf. Um 2,5 mm vertikale Linienlänge eines Zeichens zu markieren, sind nur 250 Mikrosekunden notwendig, und es sind annähernd 3,6 Millisekunden zwischen den vertikalen Linien nötig, so daß der Winkel zwischen den Linien kleiner als 2 ist. Die Fig. 6 zeigt eine Zeile alphanumerischer Zeichen, die entlang der oberen Hälfte des Kartengehäuses 18 abgedruckt sind. Entlang der unteren Hälfte des Kartengehäuses befindet sich der Abdruck der Information in maschinenlesbarer Schrift, die aus 80, durch den Laserstrahl eingebrannten Balken besteht. Da das Kartengehäuse mit einer gleichförmigen Geschwindigkeit von ca. 7 cm pro Sekunde an der Druckstation vörbeibewegt wird, zeichnet der mit einer Geschwindigkeit von 10 m pro Sekunde senkrecht zur Kartenbewegung ausgelenkte Laserstrahl alle -3,5 Millisekunden einen Balken, von 0,13 mm und 2,5 mm Höhe auf das Gehäuse, wobei der Strahl um 0,4° ausgelenkt wird. Die ersten zwei Balken haben einen Abstand von 0,25 mm und die nächsten 78 Balken haben einen Abstand von 0,25 oder 0,5 mm, wie es zur Darstellung von binären Daten durch den Delta-Abstand-Code A (retrospektive Impulsmodulation) erforderlich ist. In diesem Code stellt eine Änderung den Binärwert 0 und keine Änderung den Binärwert 1 dar. In Fig. 3 ist eine Kurve der Winkelposition des drehbaren Abtastspiegels 12 in Abhängigkeit von'der Zeit dargestellt. Aus dem Binärcodemuster von Fig. 9 ist ersichtlich, daß die dicht benachbarten Balken durch Zurückziehen des streifenförmigen Elementes 21 während eines jeden Strahlendurchganges abgedruckt werden. Die Breitenabstände werden dadurch bewirkt, daß das streifenförmige Element 21 während eines Strahldurchganges in seiner ausgefahrenen Position bleibt.

In den Fign. 4 und 5 ist der Verschluß 17 und insbesondere der Antrieb der Drähte 16 dargestellt. Der Verschluß besteht aus

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einer Grundplatte 24, die 14 Kanäle 25 in Form von Einschnitten aufweist. Wie aus Fig. 4 zu ersehen ist, gehören die oberen sieben Kanäle zum oberen Druckkopf, der zum Abdruck alphanumerischer Zeichen dient, und die unteren sieben Kanäle sind Teil des unteren Druckkopfes, der zum Abdruck von maschinenlesbaren Zeichen dient. In jedem der sieben Kanäle des oberen Druckkopfes ist mit Hilfe von Schrauben 26 eine Trägerplatte 27 montiert, und in ähnlicher Form ist eine Trägerplatte 27 dem unteren Druckkopf zugeordnet. Mit jeder Trägerplatte 27 ist eine Montageplatte 28 verbunden, die jeweils einen der Permanentmagneten PM1-PM8 sowie jeweils eine der Druckspulen PC1-PC8 trägt. An jeder Trägerplatte 27 ist außerdem mit Hilfe eines Stiftes 29 ein Winkelhebel 30 schwenkbar angeordnet, der am Ende seines oberen Armes mit einem der Maskierungsdrähte 16 verbunden ist. Die acht Maskierungsdrähte 16 sind längsverschieblich in einem Drahtführungsblock 31 gelagert, der auf einem Trägerblock 32 befestigt ist. In der Normalstellung, wenn die Drähte 16 sich in ausgefahrener Stellung befinden, um den Durchgang des Laserstrahls zu sperren, wird der untere Arm eines jeden Hebels 30 vom zugeordneten Permanentmagneten PM1-PM7 angezogen. Um einen Draht 16 zur Auslösung einer Druckoperation zurückzuziehen, weist jeder Hebel 30 einen Vorsprung 33 an seinem oberen Ann anSf der in die zugeordnete Druckspule PC1-PC7 hineinragt. Die Druekspalen PC1-PC8 sizid mit Anschlüssen 34 an einer Anschlußplatte 35 verbunden. Wenn eine ausgewählte Druckspule einen Stromimpuls zugeführt erhält, bewirkt sie eine Verdrehung des ihr zugeordneten Hebels 30 im entgegengesetzten Uhrzeigersinn, bezogen auf Fig. S, wodurch der mit dem betreffenden Hebel 30 verbundene Maskierungsdraht 16 zurückgezogen wird. Am Ende des Stromimpulses werden der Hebel 30 und der Draht 16 unter der Wirkung des zugeordneten Permanentmagneten PMI-PM7 in ihre Normalposition zurückgeführt.

Die Schaltung zum Betrieb der Druckeinrichtung ist schematisch in Fig. 8 dargestellt. Die Eingangsdaten v/erden von einem Kartenleser 36 oder irgendeiner anderen' geeigneten Eingabedatenquelle erhalten und einer Torschaltung 37 zugeführt. Ein Ausgang

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der Torschaltung 37 ist mit einem Konverter 38 verbunden, der Rechteckimpulse in Sinuswellen umwandelt und die umgewandelten Signale einem Leistungsverstärker 39 zuführt. An den Leistungsverstärker 39 ist ein Galvanometer 13 angeschlossen, der einen Drehspiegel 12 aufweist und diesen mit einer Frequenz von 137,5 Zyklen pro Sekunde auslenkt. ¥on der Torschaltung 37 führen außerdem acht Ausgänge zn. Stromverstärkern 40, welche die Druckspulen PC1-PC8 mit Strom versorgen, um den Abdruck der lesbaren Zeichen oder der maschinenlesbaren. Balken su steuern«

Es sind auch andere Drahtanordnungen als die in Fig. 2 dargestellte verwendbar« Es kann z„B, eine einseine Reihe von 0^4 rom starken Drähten mit O„4 mm großen Mittenabständen oder eine Reihe von ca= O,,3 mm starken Drähten mit ca, 0,4 mm großen Mittenabständen benutzt werden« Es wurde jedoch gefunden, daß die gegeneinander versetzte Anordnung der Drähte, wie. sie in Fig. 2 dargestellt ist_ff' eine besonders vorteilhafte Verschlußwirkung ergibt« Wie aus Fig. 10 ersichtlich ist, kann ein Drehspiegel 41 zur Strahlauslenkung benutst werden anstelle des Galvanometers 13 von Fig» I₀ In Fig. 11 ist ein Muster dargestellt, das sich ergibt? wenn die. Geschwindigkeit des zu bedruckenden Teiles auf ca« 2_S5 cm pro Sekunde verringert wird» Die eingebrannten, parallelen? vertikalen Linien überlappen sieh in diesem FaIIe₅ wodurch geschlossene Linienzüge sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung entstehen.

Die beschriebene Deckeinrichtung, in welcher der Zeichendruck durch das Zusammenwirken eines auslenkbaren Strahles_ff eines bewegten Teiles und einer mit hoher Geschwindigkeit"steuerbaren -Drah'tmatrix bewirkt wird, gestattet eine hohe Druckgeschwindigkeit von belsplelst-ieise 40 Zeichen pro Sekunde, wobei eine gute Auflösung des Druckbildes erkalten wird« Durch Ausnutzung des erläuterten Prinzips einer Drahtmatrix in Verbindung mit dem streifenförmigen Äbdeckelement 21 ist es möglich ₉ in einem einzigen Durchgang des zu bedruckenden Teils- durch die Druckstation auf dieses sowohl direkt, lesbare Daten als auch maschinenlesbare Daten aufzudrucken»

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Claims (11)

1. PATENTANSPRÜCHE

   Druckeinrichtung zur Aufzeichnung von direkt lesbaren alphanumerischen Zeichen und maschinenlesbaren Codemarkierungen auf eine bewegte Druckunterlage mit Hilfe eines Laserstrahls, dadurch gekennzeichnet, daß einem Laserstrahlgenerator eine Auslenkvorrichtung (12, 13) zugeordnet ist, die den Laserstrahl quer zur Bewegungsrichtung der Druckunterlage über den Druckbereich zyklisch auslenkt und daß im Strahlengang ein optischer Verschluß (17) angeordnet ist, der eine Anzahl Maskierungsdrähte (16) aufweist, die in Normalposition den Laserstrahl am Durchgang zur Druckunterlage hindern, und der ferner eine in Abhängigkeit von den Druckdaten steuerbare Vorrichtung (30, PC) zur selektiven Verschiebung der Maskierungsdrähte aus dem Strahlengang aufweist, so daß der Laserstrahl jeweils zu einem Teil der Druckunterlage zur Aufzeichnung von alphanumerischen Zeichen oder Codemarkierungen hindurchgelassen wird.
2. 2. Druckeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Verschluß (17) zum Abdruck alphanumerischer Zeichen einen ersten Druckkopf (PC1-PC7) aufweist, der aus einer Gruppe von verschiebbaren Maskierungsdrähten (16) besteht, und zum Abdruck maschinenlesbarer Codemarkierungen einen zweiten Druckkopf (PC8) aufweist, der aus einem einzelnen verschiebbaren Maskierungsdraht (16) besteht, der mit einem streifenförmigen Abdeckelement (21) verbunden ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Druckköpfe übereinander angeordnet sind und beide während einer jeden Strahlauslenkung zur Wirkung kommen, so daß bei einem Bewegungsdurchgang der Druckunterlage eine Zeile alphanumerischer Zeichen und eine parallele Zeile maschinenlesbarer Codemarkierungen gedruckt werden.

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4. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Maskierungsdrähte (16) des oberen Druckkopfes und der Maskierungsdraht (16) mit dem streifenförmigen Abdeckelement (21) im unteren Druckkopf im Abstand voneinander und in Richtung der Strahlauslenkung fluchtend angeordnet sind.
5. 5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die.Maskierungsdrähte (16) des ersten Druckkopfes in bezug auf die Bewegung der Druckunterlage und die Auslenkbewegung des Laserstrahls so angeordnet sind, daß die alphanumerischen Zeichen als eine Gruppe von Markierungselementen in einem Matrixmuster erscheinen.
6. 6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5_y dadurch gekennzeichnet, daß der Maskierungsdraht (16) mit dem strei-

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   fenförmigen Abdeckelement (21) im zweiten Druckkopf so ausgebildet ist, daß er zusammen.mit der Bewegung der Druckunterlage und der Auslenkbewegung des Laserstrahls balkenförmige Markierungen erzeugt, deren Abstände in Zeilenrichtung einer Datencodierung entspricht.
7. 7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckunterlage von einem Transportband (20) getragene Werkstücke (18, 19) dienen, auf welchen der Druck durch Einbrenn-Markierung unter der Wirkung des Laserstrahls erfolgt.
8. 8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Ablenkvorrichtung ein Spiegelgalvanometer (12., 13) dient. . .
9. 9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkvorrichtung ein Drehspiegel (41) ist.

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10. 10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschiebeantrieb der Maskierungsdrähte (16) aus je einem Hebel (30) besteht,, von dem der eine Arm mit einem Maskierungsdraht (16) verbunden ist und von einer entsprechend den Druckdaten impulsweise betätigten Spule (PM) angezogen wird, wodurch der Maskierungsdraht aus dem Strahlengang gelangt, und dessen anderer Arm unter der Wirkung eines Permanentmagneten (PM) steht, der den Maskierungsdraht nach Beendigung eines Druckimpulses in den Bereich des Laserstrahles zurückbringt und im Ruhezustand dort hält.
11. 11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis IO, dadurch gekennzeichnet, daß die Maskierungsdrähte (16) des oberen Druckkopfes in zwei Spalten gegeneinander versetzt angeordnet sind.

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