专利名称：平板式光纤扫描照排制版机的制作方法
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，经碱液显影，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、氩离子激光器或半导体激光器，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，版材水平放置。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、拨版挡块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及真空泵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+5μmY(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版的第一涂层银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用方钢焊接，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阀控制。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是一个密封的铝合金构件，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张牛皮纸，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，锁存，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203A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。为保证彩色文图的质量，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的右上角，X向+5μm脉冲和-5μm脉冲(均为负脉冲)经与非门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416417、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。
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。
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以8N(N为自然数)个发光二极管(LED)为光源，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，再与物镜组成旁轴成像系统，称作光纤扫描头，由此获得高分辨率密排点像阵列，M(M为自然数)个光纤扫描头组成一个光纤扫描头组件，形成8NM路可独立调制的扫描光束；1.2采用平面扫描方式，版材水平放置，X向扫描由扫描头组件在版材上方作往复直线运动实现，Y向扫描由工作台载着版材作垂直于X方向的平移实现，X向扫描与Y向扫描逐次交替进行，实现全幅面处处近轴成像的平面扫描；1.3由信号分配器接收编辑计算机沿8路分NM次发来的8NM位点阵数据，按一定的顺序分配给8NM个发光二极管，控制其亮暗；1.4在二维扫描系统中采用双光栅实现精密动态定位。
2.按权利要求1所述的照排制版机，其特征在于所述的光纤扫描头和光纤扫描头组件2.1光纤扫描头由8N个发光二极管、8N根光导纤维、上镜筒、下镜筒、物镜等组成，发光二极管封装在多个陶瓷座上，陶瓷座嵌在铝质散热块的方孔内；2.2用8N根光纤形成分叉传光束将8N根光纤的进光端面加工为光学面并一一对应地直接耦合到各个发光二极管上，用胶固定，8N根光纤的出光端在铝质光纤座上按相应发光二极管接收计算机依次发来8NM位点阵的顺序紧密排成一行，用金属板压紧后再用胶固定，截去超出光纤座下端面的部分后，进行抛光，直到光纤出光端面为镜面；2.3光纤座插入上镜筒内，物镜装在下镜筒，上镜筒与下镜简套接，调节镜筒长度以改变像的光学放大率，使点像阵列中相邻点像的中心间距符合所需扫描分辨率的要求；2.4细调各发光二极管的限流电阻，使点像阵列中各个点像的光功率相同；2.5将M个光纤扫描头安装在多孔板上组成光纤扫描头组件，调整各光纤扫描头的安装位置与方位，使各个点像阵列落在同一条直线上，又使相邻点像阵列的间距等于一个点像阵列长度的整数倍，倍数由版芯Y向宽度决定；2.6将光纤扫描头组件用两根立柱吊装在一根横梁下方，调整多孔板(亦即扫描头)的上下位置，使M个点像阵列在板材(如PS版)表面成像达到最清晰，在水平面内微调多孔板的取向，使M个点像阵列的连线与Y向导轨平行。
3.按权利要求1和2所述的照排制版机，其特征在于信号分配器的原理电路3.1由NM个8D触发器组成8个NM位串入并出移位寄存器，以编辑计算机发来的移位脉冲为公共时钟；3.2由NM个8位锁存器组成8NM位锁存器，以位同步脉冲为公共时钟，锁存器的8NM个输入端分别接移位寄存器的8NM个并行输出端，锁存器的8NM个输出端经8NM个限流电阻分别接8NM个发光二极管的阴极，各发光二极管阳极接+5V；3.3扫描开始时，电子控制系统向编辑计算机发第一个行同步脉冲和第一个位同步脉冲，在第一个位同步周期内，编辑计算机连发NM个移位脉冲，并同步发NM个字节点阵数据，这些点阵数据在移位寄存器中依次移位，最后更新了移位寄存器8NM个输出端数据，在第二个位同步脉冲的上升沿，8NM位锁存器把上一个位同步周期内接收到的8NM位点阵数据在其输出端锁存并在第二个位同步周期内维持不变，经8NM个限流电阻分送8NM个发光二极管的阴极，控制其亮暗，与此同时，NM个8D触发器接收编辑计算机发来的第二批点阵数据，上述过程在每一X向单程扫描行内重复进行到行末终止，下一个X向单程扫描行重新开始。
4.按权利要求1和2所述的照排制版机，其特征在于所述的双光栅动态定位控制技术4.1用X向光栅尺给X向扫描作动态定位4.1.1X向光栅尺的定尺固定在X向导轨近旁，两者相互平行，动尺固定在横梁的一端随横梁和光纤扫描头组件一起移动；4.1.2X向光栅尺的定尺上，在靠近X向始端某处设有一个参考点，当动尺经过该参考点时，X向光栅数显表置入一个选定的坐标值，此后在动尺的全行程内建立了一个X向坐标轴，由电缆输出动尺X向实时坐标的BCD码信号；X向光栅数显表另有两路输出，一路称为+5μm脉冲，即动尺沿X轴正向每移过+5μm输出的一个负窄脉冲，另一路称为-5μm脉冲，即动尺沿X轴负方向每移过5μm输出的一个负窄脉冲；4.1.3根据版芯X方向的长度，确定版芯X方向两端点X1与X2的坐标值，X1坐标值的BCD码用一组拨动开关设置，X2坐标值的BCD码用另一组拨动开关设置；4.1.4用一组比较器将动尺X向实时坐标与X1进行比较，当两者相等时，输出一个脉冲，称为进扫起点脉冲，用另一组比较器将动尺X向实时坐标与X2进行比较，当两者相等时，输出一个脉冲，称退扫起点脉冲；4.1.5把进扫起点脉冲信号输入二选一数据选择器的1B端和2A端，退扫起点脉冲信号输入该选择器的2B端和1A端，“扫描进退”电平信号(进扫为高，退扫为低)接该选择器的选择端(S端或称A/B端)，“准备好”信号(准备好为低电平，未准备好为高电平)接该选择器的使能端(G端)，选择的结果，从1Y端输出的信号作为行同步脉冲，用来确定进扫时行的起点或退扫时行的起点，从2Y端输出的信号作为行末脉冲，表示一行扫描结束；4.1.6X向+5μm脉冲和X向-5μm脉冲经与非门送计数器的输入端，计数器分频数取L，用行同步脉冲置数，以后每收到L个5μm脉冲，计数器进位输出端发一个正脉冲信号，表示光纤扫描头移过了5Lμm，改变分频数L，就可改变X向相邻两个扫描点的中心间距；4.1.7计数器进位输出端发出的信号经与门再经单稳态触发器整形后从Q端输出就是位同步脉冲，这里的与门对位同步脉冲的发送起控制作用，必须在准备好及行同步脉冲之后，行末脉冲之前才发送位同步脉冲，从而使各X正向扫描行的起点和终点分别对齐，也使各X反向扫描行的起点和终点分别对齐；4.1.8使X反向扫描行的起点与X正向扫描行的终点对齐是通过微调X1与X2的设置值实现的，偏差小于5μm；4.2用Y向光栅尺给Y向扫描定位4.2.1Y向扫描由Y向步进电机拖动工作台进行，Y向每次扫描的位移量等于点像阵列的长度8Nd(d为Y向相邻点像的中心距)；4.2.2用Y向光栅尺测量工作台的位移，将Y向光栅数显表输出的Y向+5μm脉冲信号送可逆计数器的输入端CD，Y向光栅数显表输出的Y向-5μm脉冲信号送可逆计数器的输入端CU，由可逆计数器对工作台的位移量进行计数；4.2.3Y向扫描开始前，工作台先到达扫描起点，这时由限位开关发出“台起点”信号，此信号经一个单稳态触发器处理后由其Q端发一个负脉冲，送到可逆计数器的置数控制端PL，使可逆计数器置数；4.2.4Y向扫描期间，可逆计数器累计工作台的位移量，当位移量达到设定值8Nd时，从可逆计数器的借位输出端TCD发出一个窄脉冲，经与门送到D触发器的时钟端CLK，使其输出端Q由低电平变成高电平，此电平信号称“台急停”，由它封锁Y向步进电机的驱动脉冲，使Y向步进电机停转；4.2.5工作台下一次扫描前，由可编程控制器发“台停”电平信号，给Y向步进电机的驱动脉冲加第二道封锁，并发“锁存清除”信号到该D触发器的CD端，使该D触发器的Q端由高电平恢复为低电平，为下次发“台急停”信号作好准备；4.2.6“台急停”信号发出后，工作台还会有微小的位移，导致定位偏差，Y向光栅尺测出这种微小位移，由Y向光栅数显表输出相应的5μm脉冲，再被可逆计数器记录下来，这样，工作台下一次扫描时其位移量得到修正，使各次Y向扫描位移量的偏差不积累。
全文摘要
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。
文档编号B41B19/00GK1151938SQ951178
公开日1997年6月18日 申请日期1995年12月14日 优先权日1995年12月14日
发明者李新章, 谭国英, 李峰, 邹庠, 宋炳麟, 钟灿涛, 曹森, 吕敬明, 黄杰峰 申请人:北京大学