Фотогравировальное устройство Советский патент 1984 года по МПК B41C1/02 

Изобретение относится к фотограв ровальным устройствам и может быть использовано при изготовлении печат ных форм. Известно фотогравировальное устро ство, содержащее цилиндр оригинала гравируемый цилиндр, кинематически связанные с электромеханическим прИ водом и датчиком растровых импульс блок гравировальной головки, механи чески соединенныйс гравируемым цилин ром, фотоприемник, оптически связан ный с цилиндром оригинала, делитель напряжения и широтно-импульсный мод лятор i . . Недостатком известного устройств является невысокое качество получае мого изображения. Цель изобретения - повышение качества получаемого изображения. Поставленная цель достигается те что фотогравировальное устройство, содержащее цилиндр оригинала и гравируемый цилиндр, кинематически свя занные с электромеханическим привод и датчикомрастровых импульсов, блок гравировальной головки, меха нически соединенный с гравируемым цилиндром, фотоприемник, оптически связанный с цилиндром оригинала, делитель напряжения и широтно импульсный модулятор, имеет переклю чатель режимов работы, дифференциальный усилитель, корректирующий усилитель, задающий генератор и клю при этом первый вывод делителя, напряжения соединен с управляющим выводом блока гравировальной головки, а Неинвертирующий вход дифференциального усилителя подключен к вто;рому выводу делителя напряжения, выход фотоприемника через корректирукяций усилитель подключен к инвертирующему входу дифференциального усилителя, выход которого соединен с первым входом широтно-импульс ного модулятора, второй вход которо го через последовательно соединенные Зсщающий генератор и переключатель режимов работы подключен к выходу датчика растровых импульсов, выходы широтно-импульсного модулятора соединены с управляющими входа ми ключа, а его выходы связаны с входами блока гравировальной головки. На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 схема коРРектйрукадего усилителя; на фиг. 3 - функциональная схема датчика растровых импульсов; на фиг. 4 - функциональная схема включения задающего генератора и широтно-импульсного модулятора; на фиг.5 функциональная схема гравирующего узла. Устройство содержит цилиндр 1 ор гинала, гравируемый цилиндр 2, фото приемник 3, корректирующий усилитель 4, дифференциальный усилитель (ДУ) 5, датчик б растровых импульсов, з.адающий генератор (ЗГ) 7 ,широтно-импульсный модулятор (ШИМ) 8, ключ 9, трансформатор 10, выпрямитель 11, резисторы 12 и 13, электромеханичес кий привод 14, выпрямитель 15 промышленной сети, гравирующий узел 16, переключатель 17 режимов работы. Блок гравировальной головки содержит трансформатор 10, выпрямитель 4 и гравирующий узел 16. Делитель напряжения включает резисторы 12 и 13, при этом первый вывод делителя напряжения соединен с управляющим выводом блока гравиро вальной головки, а неинвёр- иругациЯ вход дифференциального усилителя 5 подключен к второму выводу делителя напряжения, выход фотоприемника 3 через корректирукхций усилитель 4 подключен к инвертирующему входу дифференциального усилителя 5, выход которого соединен с первым входом ыиротно-импульсного модулятора 8, второй вход которого через последовательно соединенные задающий генератор 7 и переключатель 17 режимов работы подключен к выходу датчика 6 растровых импульсов, выходы широтно-импульсного .модулятора 8 соединены с управляющими входами ключа 9, а его выходы связаны с входами блока гравировальной головки. Корректирующий усилитель (фиг. 2) имеет диоды 18 - 21, собственно усилители 22 - 24, резисторы 25, 26 и сумматор 27. Датчик растровых импульсов (фиг. 3) включает гравируемый цилиндр 2, осветитель 28, растровый диск 29, фотодиод 30, резистор 31 и ждущий мультивибратор 32. На фиг. 4 -обозначены микросхема 33 типа К174ГФ1, транзистор 34, резисторы 35 и 36, конденсаторы 37.и 38, резистор 39, конденсатор 40 и резистор 41. На фиг. 5 приняты следующие обозначения: гравируемый цилиндр 2, rjpaвирующий узел 16, сигнальная обмотка 42, обмотка 43 подмагничивания, резцедержатель 44, подвижный стержень 45, резец 46 и пружина,47. Работа корректирующего усилителя основана на нелинейной вольт-амперной характеристике диодов 18 и 19. На резисторах 25 и 26 формируется экспоненциальный характер изменения выходного напряжения при линейном изменении входного напряжения. В данном случае корректируиций усилите.ь трехполосный одна полоса линейная на усилителе 22, вторая и третья экспоненциальные на усилителях 23 и 24, который через диоды 20 и 21 выбора максимального зяач.ения подаются на сумматор 27 одно.временно с напряжением линейной зоны на усилителе 22. С выхода сумматора напряжение-подаетея в схему управления ШИМ 8. Датчик 6 растровых импульсов функ ционирует следующим образом. Растровый диск 29 механически .связан с гравируемым цилиндром 22 и вращается синхронна с ним. Отверстия расположенные на диске 29, периодически пропускают светоёой поток от осветителя 28 к фотодиоду 30, -котсР рый работает в Фотодйодном режиме Г На резисторе 31 при освещении фотодиода вознд1кает импульс, из которого ждущим мультивибратором 32 форми руется прямоугольный..импульс управления. Схема (фиг. 4) работает следукидим образом. При отсутствии импульса управления .2 (логический . О ) на резисторе 35 транзистор. 34 с частотой определяемой постоянной времени резистора конденсатора 40, закры При наличии логической i на резисторе 35 транзистор 34 открываетс и изменяет режим усилителя постоянного тока таким образом, что генеращля срывается. При работе задающего генератора на выходе 4 микросхемы 33 возникают импульсы прямоугольной формы, длительность которых опреде.71яется постоянной времени резистора 39 и конденсатора 38 и величиной напряжения Uijpp, . Так как конденсатор 38 и резистор. 39 величины постоянные, то в рабочем режиме изменение ширины импульсов на выводе 4 микросхемы 3-3 достигается изменением величины упгравляящего напряжения Utjnp, 1 резисторе 39. Конденсатор 37 обеспечивает обратную связь по переменному току для работы задающего генератора. Схема на (фиг. 5) работает следую щим образом. Ток 12 протекающий по обмотке 4 создает магнитный поток, в котором находится катуика 42, расположенная на подвижном стер«жне 45, -на котором закреплены резцедержатель 44 и резец 46. . При прохождении тока 1, в сигналь ной обмотке 42 возникает магнитный поток, взаимодействующий с имеющи1Мся. В результате этого стержень 45 . перемещается и резец 46 наносит печатаемый элемент на гравируемый цилиндр, одновременно деформируя спе циальную пружину 47. По окончании тока Б сигнальной обмотке 42 магнит ный поток изчезает и под действием Пружины 47 подвижный стержень 45 во , вращается в исходное положение. Принцип работы фотогравировального устройства состоит в следующем. При подаче питания промышленной сети на фотогравировальное устройство приотключенном электроприводе 14 цилиндры 1 и 2 Не вращаются, а датчик 6 расуровых импульсов не вырабатывает импульсов. Выпрямитель 15 выпрямляет переменное напряжение промышленной сети. Отраженный оТ оригинала на цилиндре 1 оригинала световой пот,ок nona-J дет на вход фотоприемника 3, усиливается и подается на вход коррекТирую1«его усилителя 4, с выхода которогр попадает на инвертирующий вход (-) дифференциального усилител 5. Второй вход ДУ 5 со.единен со средней точкой делителя на резисторах 12 и 13 цепи отрицательной обратной связи. .На выходе дифференциального усилителя 5 величина напряжения пропорциональна разности напряжений между входами (+) и (-). Напряжение с выхода дифференциального усилителя 5 подается на управляющий вход ШИМ 8 для регулировки -ширины импульсов, управляющих работой ключевого транзисторного каскада 9. Поскольку напряжение на выходе датчика растровых импульсов равно нулю (электромеханический привод не включен), то напряжение, передаваемое через переключатель 17 на логический вход заданвдего генератора ,7, равно нулю, что приводит к отсутствию импульсов на выходе 3F 7, а следовательно, и на входе ключа 9. фанзисторы его при этом закрыты и ток от выпрямителя 15 не протекает по первичной обмотке трансформатора 10. Поэтому на входе выпрямителя 11, на гравирующем узле 16 и на входе (+) диференциального усилителя 5 напряжение отсутствует. Фотогравировальное устро йство ра бртает следующим образом. При .вклюЧ:,ении электромеханического привода 14 синхронно вращаются цилиндры 1 и 2, а.датчик 6 растровых импульсов вырабатывает растровые импульсы напряжения, которые через переключатель it режима работы попадают на логически управляемый задающий генератор при наличии напряжения на логическом входе ЗГ 7 он вырабатывает прямоугольные импульсы.. Эти импульсы подаются на один вход ШИМ 8, а на другой вход ШИМ 8. подается управляющее Напряжение с дифференциального усилителя 5. в зависимости от величины напряжения с выхода ДУ 5меняется ширина выходных импульсов ШИМ, управляющих ключом 91 Ключ 9 и , соответствии с получаемыми упра-влягощими импульсами ШИН 8 подключает на 1ряжение с выпрямителя 15 к первичной обмотке трансформатора 10, во вторичной обмотке которого возникаю импульсы напряжения с частотой ЗГ. 7 и шириной, определяемой ШИМ 8, кото рые выпрямляются выпрямителем 11 и подаются на гравирукадий узел 16 электродинамического типа, преобразующий ток в поступательное движени резца гравирующего узла, которым наносится гравюра на гравируемый ци линдр 2. Величина напряжения на гравирующем узле 16 зависит от напряжения сети и от ширины (длительности) импульсов ШИМ, которая определяется величиной выходного напряжения ДУ 5 Это напряжение определяется разност входных напряжений на обоих входах ДУ 5. Таким образом, напряжение на гравирующем узле (один вход ДУ) сра нивается с напряжением на выходе корректирующего усилителя 4, усилительный сигнал рассогласования изме няет скважность импульсов ШИМ 8 таким образом, чтобы уменьшить разницу между напряжением на гравироваль ном устройстве и на выходе нелинейн го усилителя. При постоянном напряжении .на инвертирующем (-). входе ДУ при некотором увеличении напряжения на гравирующем узле (помеха) увеличивается напряжение на выходе ДУ, что вызывает уменьшение ширины импульсов ШИМ 8 и напряжения на грави рующем узле. Таким образом, по неинвертирующему входу (+) ДУ 5 обеспечивается отрицательная обратная связь на ШИМ 8, а по инвертируквдему входу ДУ (-) обеспечивается управление ве личиной напряжения (тока) на гравирующем узле. Резисторы 12 и 13 служат для обе печения цепи отрицательной обратной связи управления ШИМ и независимости напряжения на гравиругацем устрой стве от величины напряжения промышленной сети. Напряжение на выходе корректирую щего усилителя 4 зависит от величины отраженного светового потока от оригинала, расположенного на цилинд ре 1 для оригинала. Световой поток попадает на фотоприемник 3 преобразуется в электрическую величину, усиливается и с его выхода подается на вход корректирующего усилителя 4. С выхода корректирующего усилителя 4 сигнал подается на Инверти рующий вход ДУ 5 для последующего управления ШИМ 8. Датчик 6 растровых импульсов вырабатывает периодические импульсы. чем обусловлена периодическая работа гравирующего устройства, т,е. растровое гравирование. Если переключатель 17 находится в положении Г (безрастровое гравирование) , то на логический вход ЗГ 7 постоянно подается логический уровень напряжения, чем обусловливается непрерывная работа гравирующего узла 16 (ЗГ работает непрерывно). При этом напряжение на гравиругацем элементе узла 16 изменяется непрерывно и пропорционально плотности (потемнению) оригинала на цилиндре 1 оригинала. Эта пропорциональность достигается наличием корректирунлцего усилителя 4, который вводит предварительные искажения в полезный сигнал с выхода фотоприемника 3 для того, чтобы скомпенсировать нелинейность ШИМ 8 и нелинейность глубины гравирования от входного сигнала, используемого материала и т.п. Работа транзисторного ключа 9 в ключевом режиме позволяет получи ь величину полезной мощности на гравирукндем узле 16, в несколько раз большую, чем рассеиваемая мощность транзисторов в транзисторном ключе 9. Работа его транзисторов в ключевом режиме приводит к возможности работать в верхней полосе звуковых частот (несколько десятков килогерц, чтр позволяет иметь небольшие габариты трансформатора 10. при мощностях в несколько сотен ватт. Импульсная мощность полупроводниковых ключевых элементов (предельно возможная) определяется их типом. Если предположить, чтогравирующий узел способен реагировать на каждый импульс тока, образуемый импульсами ШИМ 8, то скорость гр;авирования будет максимально возможной и равной частоте ЗГ 7, т.е. несколько десятков килогерц. Гравирующие устройства электродинамического типа имеют быстродействие на несколько порядков ниже. В связи с тем, что обработка сигнала в устройстве идет в импульсном режиме и на ключевых устройствах, а трансформаторы при мощностях более 70 Вт имеют КПД до 96%, то общий КПЙ фотогравировального устройства (фиг. 1) возрастает до 75-80% , что почти в два раза выше, чем у транзисторных устройств в линейном режиме. Использование предлагаемого устройетва позволяет повысить качество получаемого изображения.

28 29

/

ФОТОГРАВИРОВАЛЬНОЕ УСТРОЯСТ: во, содержащее цилиндр оригинала и гравируемый цилиндр, кинематич.ески связанные с электромеханическим приводом и датчиком растровых импульсов,, блок гравировё1льн й головТси, механически соединенный с грав14рУе1. линдром, фотоприемник, оптически связанный с цилиндром оригинала, делитель напряжения и широтно-импульсный модулятор, отличающееся тем, что, с целью повышения качества получаемого изображения, оно имеет переключатель режимов работы, дифференциальный усилитель, корректирующий усилитель, задающий генератор и ключ, при этом первый вывод делите7 я напряжения соеди,рен с управляющим выводом блока гравировальной головки, а неинвертируиций вход дифференциального усилителя подключен к второму выводу делителя напряжения, выход фотоприёмника через кррректируклций усилитель подключен (к инвертирующему входу дифференциального усилителя, выход которого соединён с первым входом щиротно-импульсного модулятора, второй вход которого через последовательно соединенные задающий генератор и переключатель режимов работы подклю S чей к выходу датчика растровых импуль(Я CUB, выходы -широтно-импульсного модулятора соединены.с управляющими входами ключа, а его выходы связаны с входами блока гравировальной головки. о. ч1 00

и упр. 2

W

fPu3.5

и упр. /

(Риг.Ч