DE68907230T2

DE68907230T2 - Lasereinrichtung zum wiederholten Kennzeichnen eines bewegten, blattförmigen Materials.

Info

Publication number: DE68907230T2
Application number: DE89301486T
Authority: DE
Inventors: Andrew Roy Henderson; Robert Jones
Original assignee: Wiggins Teape Group Ltd
Current assignee: Wiggins Teape Group Ltd
Priority date: 1988-02-16
Filing date: 1989-02-16
Publication date: 1993-10-07
Anticipated expiration: 2009-02-17
Also published as: PT89738B; US4961080A; ATE90901T1; CA1310072C; ES2041407T3; FI890742A0; GB8803560D0; ZA891216B; EP0329438B1; FI890742A; AU3003589A; EP0329438A1; PT89738A; JPH025017A; DE68907230D1

Description

Diese Erfindung betrifft das Kennzeichnen eines bewegten Blattmaterials durch Verwendung von Lichtenergie und insbesondere das wiederholte Kennzeichnen einer longitudinal bewegten Materialbahn entlang einer Mehrzahl longitudinaler Achsen. Besonders betroffen ist das Ausstatten mit einem Bild, z.B. einem Logo, in Abständen entlang einer Papierbahn, so daß bei späterem longitudinalen Einschneiden und transversalem Abschneiden der Bahn in individuelle Blätter jedes Blatt das Bild aufweist.
Die Verwendbarkeit der Erfindung liegt jedoch allgemeiner im Kennzeichnen von sich bewegendem blattförmigen Material. Unter "Licht", ob es nun aus einem Laser oder einer anderen Quelle kommt, sei in diesem Zusammenhang Strahlung sowohl innerhalb und außerhalb des sichtbaren Spektrums verstanden. "Kennzeichnen" eines Blatts sei so zu verstehen, daß es das Bewirken einer Veränderung im Blatt durch auf das Blatt auftreffendes Licht meint. Eine solche Veränderung kann z.B. thermisch induziert sein oder photochemisch induziert sein und kann sichtbar oder auch nicht sichtbar sein. Die Lehre der Erfindung findet besondere Anwendung dort, wo das auf das Blatt anzuwendende Kennzeichnen mit einem vorbestimmten Muster oder Design verbunden ist. Die Erfindung wird insbesondere in Beziehung auf das Kennzeichnen von Papier mit einem sichtbaren Bild beschrieben.
Bei der Papierherstellung ist es seit langem bekannt, die Papierbahn am Foudrinier-Draht mit einem Wasserzeichen zu versehen. Die Bahn ist in ausreichenden Abständen sowohl quer als auch entlang der Bahn derart gekennzeichnet, daß bei schließlichem Einschneiden und Abschneiden in individuelle Blätter jedes Blatt ein dem Papierhersteller zugeordnetes Wasserzeichen aufweist. In der Praxis ist das Ausstatten mit einem Wasserzeichen in der herkömmlichen Art und Weise nur für relativ teure Papierqualitäten, die mit relativ geringer Geschwindigkeit produziert werden, wirtschaftlich. Das herkömmliche Ausstatten mit einem Wasserzeichen wird normalerweise nicht auf Papiere angewandt, bei denen das Wasserzeichen durch darauffolgend angewandte Beschichtungen verdeckt werden könnte. Es wird bei einem Papier nicht angewandt, das in der Herstellung von kohlefreiem Kopierpapier benutzt wird, außer für Briefkopfqualitäten oder für erste Qualitäten mit relativ geringer Gesamtherstellungszahl, vor allem wegen des oben angeführten wirtschaftlichen Grunds. Dennoch kann es für den Hersteller von solchen Papieren wünschenswert sein, das Papier zu identifizieren da geschnittenes Papier wie verpackt und verkauft, normalerweise das Kennzeichen einer anderen Firma trägt. Daher entsteht das Bedürfnis für ein anderes Kennzeichnungsmittel, welches identifizierbar, aber für den Zweck, für den das Papier vorgesehen ist, nicht zu aufdringlich ist.
Viele Materialien, z.B. Metall, Kunststoffe und Papier können unter Verwendung von Laserlicht gekennzeichnet werden, welches eine Bedeckungsschicht entfernen kann oder auf eine Oberflächenschicht des Grundmaterials einwirken kann. Eine solche Einwirkung kann ein Entfernen oder "Wegbrennen" von Material sein, oder eine andere thermisch induzierte Veränderung sein, z.B. eine Farbänderung, welche von dem in Frage kommenden Material abhängt. Ein Beispiel für die Benutzung eines Lasers für diesen Zweck ist in der Zeitschrift "Laser Focus", Juli 1975, auf den Seiten 28 bis 32 unter der Überschrift "Fast laser pulses can etch a pattern on a moving part on a production line" ("Schnelle Laserpulse können ein Muster in ein bewegliches Teil in einer Fertigungslinie ätzen") beschrieben. Apparate für diesen allgemeinen Zweck sind von verschiedenen Herstellern erhältlich. Bei den gewerblich erhältlichen Apparaten wird eine Maske, die das auf dem Erzeugnis zu markierende Muster enthält, auf das Erzeugnis abgebildet. Die Maske hat die Form einer Schablone, die für Licht durchlässig ist. Die gesamte Maske wird mit einem Laserpuls ausgeleuchtet, um gepulst Bilder auf dem Erzeugnis zu erzeugen. Es ist klar, daß der Apparat durch Benutzung kurzer Impulse mit genügender Energie eine sich schnell bewegende Oberfläche kennzeichnen kann.
Ein derartiger Apparat kann zum Kennzeichnen von Papier verwendet werden. Im Prinzip kann er bei einer Papierherstellungsmaschine oder bei anderen Maschinen zum Verarbeiten von fabrikmäßigen Bahnen verwendet werden, z.B. bei Beschichtungsmaschinen, die die Mikrokapseln für kohlefreies Kopierpapier, wie sie in der Patentbeschreibung EP 0240259 offenbart sind, anwenden. Eine derartige Bahn kann typischerweise bis zu einigen Metern breit sein und wird darauffolgend normalerweise longitudinal in Lagen eingeschnitten, welche dann verwendet werden können, um Blätter entweder in vorgeschnittener Form oder um kontinuierliches Schreibmateriai vorzusehen. Daher macht es jeder longitudinale Abschnitt, der von der Stoffbahn geschnitten werden soll, notwendig, ihn in Intervallen entlang seiner Länge zu kennzeichnen. Während dies prinzipiell bei dem beschriebenen Impulsabbildungssystem durch die Hilfe von Strahlteilern durchgeführt werden kann, unterteilt das Strahlteilen jedoch die Impulsenergie, so daß eine Zunahme der Leistung der Laserquelle für eine geforderte Bildintensität auf der Bahn erforderlich ist. Die erforderliche Impulsleistung ist relativ hoch, da die ganze auf den Stoff abgebildete Maskenfläche zu einem Zeitpunkt ausgeleuchtet wird und die effektive Verweilzeit auf dem sich bewegenden Stoff notwendigerweise kurz ist, um ein unscharfes Bild zu vermeiden. Typischerweise wird eine Bahn mit einer Geschwindigkeit bis zu 20 m/sec bewegt.
Es gab einige Vorschläge Laserenergie zu benutzen, um Zigarettenfilterpapier zu perforieren. Dabei ist es nicht das Ziel, irgendein Bild auf das Papier zu bringen, sondern kleine Perforationen vorzusehen. Solche Vorschläge benutzten optische Schaltmittel, welche möglicherweise mit Fokussiervorrichtungen kombiniert werden, um einen Laserstrahl auf aufeinanderfolgende Orte quer und entlang der Bahn zu richten. Die Vorschläge beinhalten die Benutzung von gestaffelten Anordnungen optischer Elemente, welche häufig in einer rotierenden Art und Weise angeordnet sind. Beispiele findet man in den U.K.-Patentbeschreibungen GB 1603752, 2022492, 2027628 und 2032323; und in den europäischen Beschreibungen EP 0021165 und 0047604. Optische Schaltvorrichtungen sind auch in der GB 2074341 und der EP 0042173 offenbart. Eine Alternative zum optischen Schalten ist in der GB 2118882 offenbart, bei der eine Bahn Zigarettenfilterpapier über einen Zylinder läuft, welcher im Abstand voneinander angeordnete Umfangsreihen von Öffnungen aufweist, auf die im Zylinder angeordnete individuelle Laser gerichtet werden.
Die Patentbeschreibung GB 2161752A offenbart die Anwendung von Laserenergie auf eine Bahn an ausgewählten Punkten. Die GB 2133352 beschreibt die Benutzung eines Laserstrahls zum Kennzeichnen eines sich bewegenden Erzeugnisses durch Verwendung elektronisch gesteuerter Strahlablenkung zum Erzeugen von Anzeigen auf einer Punktmatrixbasis.
Es ist auch bekannt Materialien, darin eingeschlossen Papier, mit Hilfe eines Lasers zu gravieren. So ein System ist in der GB 2126955 beschrieben, bei dem das zu gravierende Bild und das zu gravierende Objekt im wesentlichen durch einen fokussierten Laserstrahl rasterartig überstrichen werden. Das ist zum mehrfachen Kennzeichnen einer sich bewegenden Bahn nicht geeignet.
In einem früheren Vorschlag, der in der europäischen Patentanmeldung 88300269.3 (veröffentlicht mit der Nummer EP-A 279505 am 24. August 1988) offenbart ist, wird ein Dauerstrich-CW-Laser verwendet, um das Kennzeichnen der Bahn in Querrichtung an mehreren Orten auf der sich in Längsrichtung bewegenden Bahn und entlang der Bahn wiederholt vorzunehmen. Die Bahn wird mit einem von einer bildtragenden Maske abgeleiteten Bild gekennzeichnet. Der Eingangsstrahl wird sequentiell auf die mehreren Ausgangsorte mittels optischer Elemente geschaltet und kann so angeordnet sein, daß eine beinahe kontinuierliche Benutzung der Laserstrahlenergie vorliegt. Im wesentlichen dienen die optische Schaltelemente dazu, sequentiell eine Vielzahl von optischen Wegen auszubilden, welche an den Ausgangsorten enden, aber einen gemeinsamen Eingang zum Empfang des Laserstrahls aufweisen. Es besteht ein besonderes Interesse daran, die Bahn mit einem von einer bildtragenden Maske abgeleiteten Bild zu kennzeichnen. Die Maske wird in einer Art und Weise überstrichen, die es ermöglicht, einen Strahl mit niedrigerer Leistung zu verwenden als es bei der Abbildung der gesamten Maske der Fall sein würde. Insbesondere wird der einfallende Laserstrahl zum Durchführen des Überstreichens auf eine vorbestimmte Anordnung fokussiert, insbesondere eine Linie, welche man die Maske überstreichen läßt, um auf diese Weise die Intensitätsverteilung zu modulieren. Das Überstreichen jeder Maske wird durch Fokussieren des Strahls auf eine im Raum festgelegte Linienanordnung und Bewegen der Maske durch den Fokus hindurch durchgeführt.
Ein derartiger Fokus ist für jeden Ausgangsort auf der Bahn erforderlich. Die von den jeweiligen Masken aufgefangenen Foki können in einer Ebene liegen, welche im wesentlichen die Oberfläche der Bahn ist. Dies ist ein Kontaktsystem, bei welchem die Bahn geeigneterweise über die Oberfläche einer rotierenden Trommel geführt wird. Die Masken sind an der Oberfläche angeordnet und die anderen optischen Elemente sind innerhalb der Trommel enthalten. Alternativ dazu kann die Bahn in einer Ebene bewegt werden, welche von der Trommel einen Abstand aufweist. Jeder Linienfokus wird auf die Ebene der Bahn wieder-abgebildet, so daß bei Überstreichen einer Maske mit dem Linienfokus das Überstreichen auf der Bahn reproduziert wird.
Beim Umsetzen der obigen Vorschläge des Standes der Technik in die Praxis wird das Strahl-Umschalten und das Fokussieren auf Linien durch Anordnungen von konischen Spiegelsegmenten durchgeführt oder aber die Schalt- und Fokussierfunktionen sind getrennt mittels einer Kombination von ebenen Umschaltspiegeln in rotierenden Anordnungen - die Anordnungsspiegel überlappen - zusammen mit festgelegten konischen Spiegelsegmenten.
Im folgenden wird ein erfindungsgemäßes Vorrichtungssystem und Verfahren beschrieben, welches das Bild einer sich bewegenden bildtragenden Maske auf ein sich bewegendes Blatt, insbesondere eine Bahn, reproduziert, bei welchem die Maske aber durch einen nicht-fokussierten Lichtstrahl, insbesondere einen Laserstrahl, überstrichen wird. Der auf die Maske auftreffende Strahl wird von einem sich bewegenden Spiegel reflektiert, so daß ein winkelmäßiges Überstreichen des reflektierten Strahls hervorgerufen wird, welches wiederum benutzt wird, um die sich bewegende Maske zu überstreichen. Dieses Prinzip ermöglicht es, eine Anordnung von Spiegeln zu konstruieren, um das Strahlumschalten und das Überstreichen zum Kennzeichnen einer Bahn entlang einen Abstand aufweisender Längsachsen durchzuführen. Wie gezeigt werden wird, kann man das Überstreichen und das Umschalten unter Verwendung ebener Spiegel erzielen. Die Spiegelanordnung und ihre zugeordneten Masken weisen eine im allgemeinen trommelartige oder zylindrische Konstruktion auf.
Einem Aspekt dieser Erfindung gemäß ist eine Vorrichtung zum Kennzeichnen eines sich bewegenden Blattmaterials mit Lichtenergie vorgesehen, umfassend wenigstens eine Maske mit einem Lichtdurchlaßbereich vorbestimmter Konfiguration, die ein auf einem sich bewegenden Blatt anzubringendes Kennzeichen festlegt, wobei die Maske zur Rotation um eine Achse derart angebracht ist, daß sie bei jeder Drehung eine Kennzeichnungsposition durchläuft, einen der oder jeder Maske zugeordneten Spiegel, der zur Rotation um eine Achse angebracht ist, um in einer Reflexionsposition eine vorbestimmte Achse, entlang der ein Lichtstrahl richtbar ist, zu schneiden, wobei der oder jeder Spiegel eine derartige Konfiguration und Orientierung aufweist, daß bei seiner Rotation durch die Reflexionsposition ein entlang der vorbestimmten Achse gerichteter Lichtstrahl entlang eines Weges reflektiert wird, der einen Raumbereich winkelmäßig überstreicht, um dabei die oder eine zugeordnete Maske zu überstreichen.
Die Erfindung wird insbesondere bei ihrer Anwendung beim Kennzeichnen einer sich longitudinal bewegenden Bahn beschrieben.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind der Spiegel oder die Spiegel bevorzugterweise zur Rotation um eine Achse angebracht, die parallel (einschließlich zusammenfallend mit) zur Rotationsachse der Maske(n) ist. In der Ausführungsform, die beschrieben werden wird, fallen die Achsen zusammen. Insbesondere sind in der beschriebenen Ausführungsform ein Spiegel und die oder eine zugeordnete Maske radial ausgerichtet, wenn der Spiegel und die Maske in der Reflexions- bzw. Kennzeichnungsposition sind. Die vorbestimmte Lichtachse ist parallel zu aber beabstandet von der Rotationsachse des oder der Spiegel angeordnet. Es wird gezeigt werden, daß beim Umsetzen der Erfindung in die Praxis der oder jeder Spiegel ein ebener Spiegel sein kann, und in der beschriebenen Ausführungsform die Ebene des Spiegels in der Reflexionsposition einen Winkel von 45º zu der vorbestimmten Lichtachse hat. Darüberhinaus hat der oder jeder Spiegel eine Abmessung in einer Richtung, die bei Projektion auf die Querabmessung der oder einer zugeordneten Maske zum Zweck der Lichtreflexion zu der letzteren wenigstens ebenso groß ist wie die Querabmessung der Maske. Dies ermöglicht es dem Spiegel einen Lichtstrahl zu reflektieren, der die Querbreite der Maske überdeckt. Es wird ein bevorzugter Lichtstrahl beschrieben. Dieser wird durch einen Laser erzeugt, der in einer TM&sub0;&sub0; + TM&sub0;&sub1;* Kombination von Moden ohne Fokussierung betrieben wird.
Eine bevorzugte Anordnung zum Kennzeichnen eines longitudinalen Abschnitts eines sich bewegenden Blatts ist eine, bei welcher eine Mehrzahl von Spiegeln auf einem Kreis angeordnet ist, der sich um die Rotationsachse der Spiegel erstreckt, und bei welcher wenigstens eine gleichgroße Mehrzahl von Masken auf einem zu den Spiegeln koplanaren Kreis liegt.
Eine Anordnung zum Kennzeichnen eines sich bewegenden Blatts entlang einer Mehrzahl von transversal beabstandeten longitudinalen Achsen (in Bezug auf die Bewegungsrichtung) umfaßt eine Mehrzahl von Spiegeln, die um die Spiegelrotationsachse zueinander axial beabstandet und winkelmäßig versetzt angeordnet sind, um aufeinanderfolgend die Reflexionsposition zu erreichen, wobei diese Anordnung eine Mehrzahl von Masken aufweist, die in Übereinstimmung mit den axialen Abständen der Spiegel axial beabstandet sind, so daß jede ihre Kennzeichnungsposition erreicht, wenn gleichzeitig ein entsprechender Spiegel seine Reflexionsposition erreicht.
Eine bevorzugte Konstruktion für eine Spiegelanordnung, die geeignet ist, ein sich bewegendes Blatt sowohl longitudinal als auch transversal zu kennzeichnen, umfaßt eine Mehrzahl von axial beabstandeten Gruppen von Spiegeln, die alle auf demselben Rotationsradius liegen, wobei die Gruppen gegenseitig winkelmäßig zueinander versetzt sind, so daß aufeinanderfolgend die Reflexionsposition erreichende Spiegel unterschiedlichen Gruppen angehören. Eine derartige Konstruktion wird im folgenden eingehender beschrieben, und in der beschriebenen Anordnung umfaßt die soeben erwähnte Aufeinanderfolge die Reflexionsposition erreichender Spiegel eine Sequenz von einem Spiegel aus jeder Gruppe.
Bei der beschriebenen Konstruktion, welche mit einer Dauerstrichlaserquelle zur Erzeugung des Lichtstrahls benutzt wird, füllen die Spiegel, in Richtung der vorbestimmten Lichtachse gesehen, einen Kreisring aus.
Bei einer bevorzugten Form der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die oder jede Maske innerhalb einer zylindrischen Struktur angebracht und rotiert mit dieser, wobei die zylindrische Struktur eine äußere Oberfläche zum Aufnehmen und Führen eines sich bewegenden Blatts, z.B. einer Bahn, durch einen Kennzeichnungsort aufweist.
Ein anderer Aspekt dieser Erfindung stellt ein System zum Kennzeichnen eines sich bewegenden Blattmaterials mit Lichtenergie zur Verfügung, umfassend die erfindungsgemäße Vorrichtung nach der obigen Charakteristik, eine zum Richten von Lichtenergie entlang der vorbestimmten Achse der Vorrichtung angeordnete Lichtquelle und Mittel zum Führen des sich bewegenden Blatts entlang eines Wegs, der der Kennzeichnungsposition bzw. den Kennzeichnungspositionen der Maske bzw. der Masken benachbart ist.
Im vorhergehenden wurde der oder jeder Spiegel erwähnt, der eine projezierte Abmessung aufweist, die wenigstens so groß ist wie die Querabmessung der Maske, auf welche er Licht reflektiert. Es wird dann bevorzugt, daß bei Verwendung im erfindungsgemäßen System, die Lichtenergie aus der Lichtquelle in einem Strahl ist, dessen Querschnitt jeden Spiegel über seine Abmessung, die auf die Querabmessung der Maske projeziert wird, ausleuchtet, um derart die Querrichtung jeder überstrichenen Maske auszuleuchten. Bei der beschriebenen Ausführungsform wird dies durch die oben erwähnte Kombinationsmodenlaserquelle erreicht.
Erwähnt wurde eine zylindrische Struktur zum Lokalisieren der oder jeder Maske, welche eine äußere Oberfläche zum Auf nehmen und Führen eines sich bewegenden Blatts aufweist. Bei Anwendung in einem erfindungsgemäßen System enthält der Weg, auf dem das sich bewegende Blatt geführt wird, einen Abschnitt der äußeren Oberfläche der zylindrischen Struktur.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Kennzeichnen eines sich bewegenden Blattmaterials mit Lichtenergie geschaffen, umfassend:
Richten eines Lichtstrahls entlang einer vorbestimmten Achse;
Bewegen einer lichtdurchlässigen Maske entlang eines vorbestimmten Wegs;
Bewegen eines Spiegels entlang eines gekrümmten Wegs, um die Lichtstrahlachse zu schneiden und einen reflektierten Strahl winkelmäßig um die Achse und entlang eines Abschnitts des Maskenwegs streichen zu lassen;
Synchronisieren und Einstellen der Geschwindigkeiten der Bewegungen des Spiegels und der Maske, derart, daß sich die Maske entlang des Abschnitts des Maskenwegs bewegt, wenn der reflektierte Lichtstrahl den Abschnitt mit einer zu der Maske unterschiedlichen Geschwindigkeit entlangstreicht, wodurch die Maske durch den reflektierten Lichtstrahl überstrichen wird;
Bewegen von Blattmaterial entlang eines vorbestimmten Wegs; und
optisches Koppeln der Maske mit dem Blatt, wenn sich die Maske entlang des Abschnitts ihres Wegs bewegt, so daß das von der Maske durchgelassene Licht das Überstreichen der Maske auf dem Blatt reproduziert.
Bei der bevorzugten Durchführung des obigen Verfahrens erstreckt sich der Weg des Blatts im wesentlichen in Berührung mit dem Abschnitt des Maskenwegs, wird das Blatt mit derselben Geschwindigkeit bewegt wie die Maske und sind sowohl der Maskenweg als auch der Spiegelweg kreisförmig.
Die kreisförmigen Masken- und Spiegelwege können in einer gemeinsamen Ebene liegen und ihre Rotationsachsen parallel (darin eingeschlossen zusammenfallend) sein. Insbesondere kann der Maskenweg einen größeren Durchmesser haben als der Spiegelweg, und es ist bevorzugt, daß sich die Maske und der Spiegel mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit bewegen.
Bei der bevorzugten Durchführung können die Maske und der Spiegel dann Teil einer selben rotierenden Struktur werden.
Bei Verwendung der oben erwähnten kreisförmigen Masken- und Spiegelwege kann die Lichtstrahlachse parallel zu den Rotationsachsen gemacht werden, und der Spiegel kann eben sein und einen 45º Winkel zu seiner Rotationsachse haben.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Kennzeichnen eines sich bewegenden Blattmaterials mit Lichtenergie geschaffen, umfassend:
Richten eines Lichtstrahls entlang einer vorbestimmten Achse;
Bewegen einer Mehrzahl von lichtdurchlässigen Masken entlang entsprechender vorbestimmter Wege, welche in der Richtung der Lichtstrahlachse einen Abstand aufweisen;
Bewegen einer Mehrzahl von Spiegeln entlang entsprechender gekrümmter Wege, die in der Richtung der Lichtstrahlachse einen Abstand aufweisen, um aufeinanderfolgend die Lichtstrahlachse zu schneiden, wobei jeder schneidende Spiegel einen reflektierten Strahl winkelmäßig um die Achse und entlang eines Abschnitts des entsprechenden Maskenwegs streichen läßt;
Synchronisieren und Einstellen der Geschwindigkeiten der Bewegungen der Spiegel und der Masken und Einstellen der Positionen der Masken, derart, daß bei Bewegung einer Maske entlang des Abschnitts ihres Maskenwegs der zugeordnete Spiegel die Lichtstrahlachse schneidet, um einen reflektierten Strahl den Maskenwegabschnitt mit einer von der Maske unterschiedlichen Geschwindigkeit entlangstreichen zu lassen, wodurch die Maske durch den reflektierten Strahl überstrichen wird;
Bewegen von Blattmaterial entlang eines vorbestimmten Wegs; und
optisches Koppeln jeder Maske mit dem Blatt, wenn sich die Maske entlang des Abschnitts ihres Wegs bewegt, derart, daß das durch die Maske durchgelassene Licht das Überstreichen der Maske auf dem Blatt reproduziert, um das Blatt in entsprechenden Bereichen zu kennzeichnen, welche sowohl longitudinal als auch transversal zur Richtung der Blattbewegung einen Abstand aufweisen.
Es wird bevorzugt, daß die Maskenwegabschnitte in einer gemeinsamen Oberfläche liegen und sich der Blattweg im wesentlichen in Berührung mit der Oberfläche erstreckt. Darüber hinaus werden bei der bevorzugten Durchführungsform des Verfahrens das Blatt und die Masken mit derselben Geschwindigkeit bewegt. Insbesondere bewegen sich die Masken auf kreisförmigen Wegen des gleichen Durchmessers und die Spiegel bewegen sich auf kreisförmigen Wegen des gleichen Durchmessers, wobei der Maskenwegdurchmesser größer ist als der der Spiegelwege.
Bei einer bevorzugten im folgenden beschriebenen Ausführungsform bewegen sich ein Spiegel und eine zugeordnete Maske in kreisförmigen Wegen, welche in einer gemeinsamen Ebene liegen und parallele (einschließlich zusammenfallende) Rotationsachsen aufweisen.
In einer bevorzugten Anordnung ist die Lichtstrahlachse parallel zu den Drehachsen, und jeder Spiegel ist eben und hat einen 45º Winkel zu seiner Drehachse. In der beschriebenen Ausführungsform bewegen sich die Masken und Spiegel mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit.
Die Vorrichtung, das System und das Verfahren der im vorhergehenden umrissenen und diskutierten Erfindung wird im folgenden in Bezug auf eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Diese Ausführungsform ist in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt, in denen:
Figur 1 eine perspektivische Ansicht einer eine Anordnung von ebenen Spiegeln tragenden Trommel zeigt;
Figur 2 eine axial ausgerichtete Ansicht, d.h. Endansicht, der Spiegelanordnung zeigt;
Figur 3 eine vereinfachte Seitenansicht der Trommel ist, welche mit einem Bahn-führenden, außerhalb der Trommel gelegenen Zylinder als einheitliche Struktur rotiert und koaxial ist, wobei nur der eine zu dem Zeitpunkt den Laserstrahl schneidende Spiegel zur Darstellung des optischen Wegs gezeigt ist;
Figur 4 eine vereinfachte axiale Ansicht der Trommel innerhalb des Zylinders ist, wobei nur ein Spiegel in zwei aufeinanderfolgenden Positionen gezeigt ist, um das Überstreichen des reflektierten Strahls darzustellen, wenn der Spiegel durch den Eingangsstrahl rotiert; wobei die zwei Positionen jeweils mit durchgezogenen und gestrichelten Linien gezeigt sind;
Figur 5 einen Abschnitt der Bahn zeigt, welcher die Kennzeichnungsgebiete (in der Abwesenheit von bildtragenden Masken) andeutet, und
Figur 6 eine bildtragende Maske zeigt zur Verwendung in einer Papierherstellungsmaschine zum Vorsehen eines Bildes in Intervallen sowohl quer als auch längsweise auf der Bahn, so daß jedes der einzelnen Blätter, welche aus der Bahn geschnitten wird, ein Bild aufweist,
Figur 7 eine perspektivische Ansicht einer Verwirklichung einer Spiegeltrommel und Bahn-Führungszylinderanordnung der in den Figuren 3 und 4 dargestellten Art zeigt; und Figur 8 die Strahlungsdichte-(Leistungsdichte)-Verteilung eines Laserstrahls zeigt, der ganz besonders zur Verwendung bei der Durchführung dieser Erfindung geeignet ist.
Auf Figur 1 bezugnehmend ist eine zylindrische Trommel 10 zur Drehung um ihre Achse A-A angebracht. Die äußere Oberfläche der Trommel 10 trägt eine Anordnung 20 von Spiegelelementen 22, von denen jedes eine ebene Spiegeloberfläche 24 aufweist, deren Ebene einen 45º-Winkel gegen eine auf der Achse A-A orthogonale Ebene aufweist. Alle Spiegel haben von der Achse denselben Abstand, um einen parallel zur Achse gerichteten Laserstrahl aufzufangen, wie es im folgenden beschrieben werden wird. Die Anordnung ist in axial beabstandete Gruppen von Spiegeln 30 bis 35 eingeteilt, wobei der axiale Abstand durch Sx bezeichnet ist. Aus Gründen der Deutlichkeit ist nur ein Spiegel 30a bis 35a jeder Gruppe dargestellt. Die Positionen der weiteren Spiegel 30b, 30c usw. sind dargestellt. Die Gruppen sind winkelmäßig voneinander versetzt, so daß eine axiale Serie von Spiegeln z.B. 30a-35a, 30b-35b jeweils eine Helix bildet. Die in Figur 2 von einem Ende der Trommel aus gesehene Spiegelanordnung füllt einen Kreisring aus, um eine kontinuierliche reflektierende Oberfläche zu bilden, wie sie von einem Laserstrahl 40 gesehen wird, welcher senkrecht in die Ebene von Figur 2 und parallel zur Achse A-A in einem Abstand r von der Achse gerichtet wird. Der Laserstrahl 40 ist vertikal unterhalb der Achse dargestellt, welche in Figur 2 durch den Punkt Q angedeutet ist. Die Spiegeloberflächen 24 haben beim Radius r alle die gleiche Umfangsabmessung w und sind keilförmig, wie es auf die Ebene von Figur 2 projiziert zu sehen ist. Die Laserstrahlquelle (nicht dargestellt) ist ein Dauerstrich-(CW)-Laser.
Es ist bevorzugt, daß der Laserstrahl aufeinanderfolgend auf einen entsprechenden Spiegel von jeder Gruppe, z.B. 30a, 31a ... 35a auftrifft. Das heißt die Spiegel der Gruppen sind überlappend und winkelmäßig versetzt. Dementsprechend wird der Strahl radial von der Achse A-A an aufeinanderfolgenden Axialpositionen wegreflektiert, welche den Spiegeln 30a-35a entsprechen. Dann wiederholt sich diese Abfolge für die Spiegel 30b-35b usw., abhängig von der Anzahl der Gruppen m und von der Anzahl der Spiegel in jeder Gruppe, n. Wie gezeigt, ist m = 6 und n = 3. Da die Spiegel wie in Figur 2 gezeigt einen kompletten Kreisring ausfüllen, füllt jeder Spiegel einen Winkel von 2 π/m.n im Bogenmaß um den Punkt Q.
In Figur 1 hat jeder Spiegel eine Querabmessung, die gleich dem Abstand Sx ist. Daher kann jeder Spiegel einen Strahl über die ganze Querweite Sx jedes longitudinalen Abschnitts der Bahn projizieren. In Wirklichkeit weist die anzubringende Kennzeichnung eine Querabmessung Lx auf, welche nur ein kleiner Bruchteil von Sx und der Quererstreckung jedes Spiegels ist, und dadurch kann seine radiale Höhe h auf der Trommeloberfläche entsprechend reduziert werden. Dies wird im folgenden weiter diskutiert.
Für eine anfängliche Erklärung der optischen Betriebsweise des Systems und zur Darstellung der darin auftretenden optischen Wege sei angenommen, daß der Laserstrahl 40 relativ zu den Spiegeln einen kleinen Querschnitt aufweist obwohl dem Strahl wie es später diskutiert werden wird, in Wirklichkeit ein beträchtlicher Querschnitt gegeben wird, um wenigstens einen wesentlichen Teil jeder Spiegeloberfläche zu beleuchten.
Figur 3 zeigt ein Spiegelelement 22 beim Durchgang durch seine tiefste Zentralposition, in der die Ebene der Spiegeloberfläche 24 auf der Zeichenebene orthogonal steht und zur Achse des Eingangsstrahls 40 einen Winkel von 45º hat.
In dieser einen Momentanposition wird der Strahl wie bei 42 angedeutet, senkrecht nach unten reflektiert.
Die Trommel 10 ist koaxial innerhalb einer größeren Trommel oder eines größeren Zylinders 50 angeordnet, über den eine Papierbahn 52 verläuft, welche sich durch eine Papierherstellungs- oder eine Papierbeschichtungsmaschine bewegt. Für den Fachmann ist es offensichtlich, daß Zylinder oder Trommeln für Spezialzwecke entlang des Bahnwegs in Papierherstellungsmaschinen installiert werden können. Wie es in Figur 4 besser zu sehen ist, verläuft die Bahn 42 bei dieser Verwendung über eine Fläche des Zylinders 50, falls notwendig mit Hilfe von zusätzlichen Führungsrollen, wobei die gemeinsamen Achsen A-A von Zylinder 50 und Trommel 10 orthogonal auf der Bewegungsrichtung der Bahn stehen. Daher bewegt sich die Bahn in Figur 3 orthogonal zur Zeichenebene und aus dieser heraus. Die Trommel 10 und der Zylinder 50 sind als Teil einer einheitlichen Struktur angebracht, welche in Figur 3 von links aus gesehen im Gegenuhrzeigersinn rotiert. Die Antriebsmittel sind nicht gezeigt, aber so angeordnet, daß die äußere Umfangsgeschwindigkeit des Zylinders 50 mit der der Bahn 52 übereinstimmt. Wie im folgenden weiter ausgeführt, weist der Zylinder 50 eine radial mit jedem Spiegelelement 22 ausgerichtete entsprechende Öffnung 54 auf, so daß die Öffnungen axial beabstandete Gruppen bilden, welche den Spiegelgruppen 30-35 entsprechen. Jede Gruppe der Öffnungen liegt in der gleichen Ebene wie seine zugehörige Spiegelgruppe, wobei es eine gleiche Anzahl von Spiegeln und Öffnungen gibt. Die radiale Ausrichtung stellt sicher, daß die zugehörige Maskenöffnung eine Bahnkennzeichnungsposition erreicht, wenn jeder Spiegel seine Strahlreflexionsposition erreicht, wie im folgenden erläutert. Diese Öffnungen lokalisieren später erläuterte bildtragende Masken. Für den Moment sei angenommen, daß die Öffnungen offen sind und eine rechteckige Gestalt aufweisen, bei der die längere Abmessung in Umfangsrichtung liegt. Der Zylinder 50 hat einen äußeren Radius R, welcher den Radius des gekrümmten Wegs definiert, auf dem sich die Bahn 52 bewegt.
Eine Verwirklichung des vorgesehenen Typs einer Spiegeltrommel und Zylinderanordnung kann durch die perspektivische Ansicht von Figur 7 besser erfaßt werden, welche den Zylinder 50 zeigt, um den die Bahn 52 bei ihrer Bewegung entlang des Papierwegs geführt wird. Der Zylinder weist die in Umfangs- und Längsrichtung gestaffelte Serie von Öffnungen 54 auf, durch welche auf der Bahn Kennzeichen 70 erzeugt werden, wie in Bezug auf Figur 5 ausführlicher beschrieben werden wird.
Figur 7 zeigt ebenfalls die Art und Weise in der die Spiegeltrommel 10 von Figur 1 konstruiert werden kann und innerhalb des Zylinders 50 angeordnet werden kann. Die Trommel ist bevorzugterweise als eine Welle konstruiert, welche festgelegte Ringe trägt, die wiederum die Spiegel tragen. Das ist als Anordnung 10' in Figur 7 angedeutet. Jeder Spiegel 30a, 31a usw. kann auf einem Ring 36 angebracht sein, welcher auf einer zentralen von einem Motor 38 angetriebenen Welle 37 gehalten ist. Der Zylinder 50 und die Welle 37 können mittels Speichen (nicht dargestellt) verbunden sein, um im Gleichlauf zu rotieren. Die Speichen können an den von dem Strahleingangsweg 40 entfernten Enden des Zylinders vorgesehen sein und zur adäquaten Festigkeit können Speichen auch innerhalb des Zylinders in Bezug auf den Strahleingang hinter den Spiegeln angeordnet sein. Eine solche Anordnung der Speichen stellt sicher, daß die in Figur 2 zu sehende Gesamtöffnung nicht verringert ist.
Wie bereits erwähnt, ist der reflektierte Strahl 42 bei der in Figur 3 gezeigten Momentanposition senkrecht nach unten durch die zugehörige Öffnung 54 gerichtet und trifft orthogonal zur Bahn 52 auf dieser auf. Da die Spiegeloberfläche 24 um die Achse A-A rotiert, wird ihre Ebene in Bezug auf die gezeigte Position schräg, d.h. sie bleibt nicht länger orthogonal zur Zeichenebene. Als Ergebnis davon beschreibt der reflektierte Strahl 42 einen Bogen von einer der Winkelposition des Spiegels hinterherlaufenden Position zu einer dem Spiegel vorangehenden Position, wenn der Spiegel sich in seiner Drehung von einer Position, die der gezeigten vorausgeht, in eine Position, die der gezeigten folgt, bewegt. Da sich der Zylinder 50 mit dem Spiegel dreht, wird der Strahl gleichfalls über die Öffnung 54 in der Trommel nach vorne geschwenkt. Dieser Vorwärtsschwenk des Strahls wird benutzt, um die Masken empfangende Öffnung zu überstreichen. Wenn der Strahl die Spiegeloberfläche der einen Gruppe - z.B. 31a - verläßt, trifft er auf den Spiegel in der nächsten Gruppe - 32a - auf und vollführt ein ähnliches Überstreichen über die zugehörige Trommelöffnung, welche in Querrichtung auf der Bahn durch die Entfernung S beabstandet ist.
Die Erzeugung dieses Schwenks ist in Figur 4 gezeigt, in der eine Spiegeloberfläche 24 in Gegenuhrzeigerrichtung um die Achse A-A rotiert, welche sich orthogonal zur Zeichenebene durch den Punkt Q erstreckt. Wie in Figur 2 verläuft der einfallende Laserstrahl 40 senkrecht zur Zeichenebene in einer Entfernung r vertikal unterhalb der Achse. Die Strahlachse ist als ein Ursprung O für die jetzt zu beschreibenden reflektierten Wege angedeutet. Die sich mit dem Zylinder 50 (nicht gezeigt) bewegende Bahn 52 geht durch den gekrümmten Weg, der beim Radius R um den Punkt Q gezeigt ist. Die Spiegeloberfläche 24 ist mit durchgezogenen Linien in einer ersten Position gezeigt, bei der die vorangehende Kante 26 gerade den Strahl schneidet. Die Spiegeloberfläche hat einen zentralen Meridian, der bei Projektion auf die Ebene von Figur 4 radial ausgerichtet ist und den Strahl 40 im Punkt M schneiden wird, wenn der Spiegel fortfährt, sich zu drehen. Bei weiterer Drehung wird der Strahl die nachlaufende Kante 28 des Spiegels verlassen, wenn der Spiegel in einer gestrichelt gezeichneten zweiten Position ist.
Wenn der Strahl 40 den Meridianpunkt M trifft befindet sich der Spiegel auf halbem Weg zwischen der durchgehend gezeichneten Position und der gestrichelt gezeichneten Position von Figur 4 und die Spiegelebene ist in der in Figur 3 gezeigten Position, in der der Strahl vertikal nach unten reflektiert wird, d.h. entlang einer Radiuslinie, welche sich von Q ausgehend erstreckt, um die Bahn am Punkt S zu treffen. Wenn man allgemein die Reflexion an der Spiegeloberflächenebene 24 betrachtet, ist es einleuchtend, daß der auf die flache Spiegeloberfläche auftreffende Laserstrahl in einer Richtung reflektiert wird, welche parallel zu der ist, in welche er reflektiert werden würde, wäre der Strahl in Längsrichtung versetzt worden, um die Meridianachse zu treffen.
Daher verläuft die Reflexion des Strahls entlang einer Linie 60, um die Bahn bei T zu treffen, wenn sich der Spiegel in der durchgezogen gezeichneten Position von Figur 4 befindet und der Strahl 40 die Kante 26 schneidet. Die Linie 60 verläuft parallel zur Radiallinie QP, welche sich durch den Medianpunkt M erstreckt und die projizierte Meridianachse enthält. Bei weiterer Drehung des Spiegels zum Bringen des Punkts M in einen Schnittpunkt mit dem Strahl ist in diesem Augenblick die Achse QP vertikal und der Strahl wird vertikal nach unten auf den Punkt S reflektiert. Dies ist die Spiegelorientierung von Figur 3. Weiteres Drehen des Spiegels in die gestrichelt gezeichnete Position bringt den Radius QP durch den Punkt M (gezeichnet als M') in die Position QP'. Der Strahl wird entlang der Linie 62 reflektiert, um die Bahn im Punkt U zu treffen. Man kann sehen, daß die Strahlposition in der Vorrichtung, d.h. im Raum, vorrückt, wenn sich der Spiegel dreht. Wenn der in der Ebene von Figur 4 durch die Punkte, an denen die führende Kante 26 und die nachfolgende Kante 28 den Strahl schneiden, begrenzte Winkel β ist, kann man sehen, daß der Winkel PQP' ebenfalls β ist und daß der Winkel des Fortschreitens des reflektierten Strahls um den Ursprung O ebenfalls β ist.
Gleichzeitig mit dem Spiegel 24 der sich durch den Winkel β bewegt hat, hat sich auch die Bahn 52 durch den gleichen Winkel um Q bewegt. Der Punkt T an dem der Strahl die Bahn das erste Mal traf, ist zum Punkt T' vorgerückt. D.h., das auf der Bahn gekennzeichnete Gebiet ist das zwischen T' und U. Es kann für das Verständnis des Abtastvorgangs hilfreich sein, sich den Spiegel 24 und die Bahn 52 als festgelegt vorzustellen und sich den Laserstrahl 40 als im Uhrzeigersinn um den Punkt Q mit einem Radius r herumbewegt vorzustellen, was zu dem soeben beschriebenen Vorgang vollkommen äquivalent ist. Wenn der Spiegel in der gestrichelt gezeichneten Position festgelegt wäre, ist es leicht zu sehen, daß der sich um Q bewegende Strahl, wobei seine Achse zur Zeichenebene orthogonal gehalten wird, einen reflektierten Strahl erzeugen würde, der sich von T' bis U bewegt, wobei alle reflektierten Strahlen mit ihren Orientierungen parallel wären. Es ist weiter zu beachten, daß der Strahl über einen Bogen UT' der Länge Lz (die und Indizes deuten jeweils auf die Quer- und Längsrichtungen der Bahn hin) auf die Bahn aufgetroffen ist und die Bahn gekennzeichnet hat, wenn sich die Bahn von T bis T' über einen Bogen der Länge Sz bewegt hat. Das Verhältnis von Lz zu Sz kann durch Auswahl von R/r bei jeder praktischen Vorrichtung eingestellt werden.
Aus der Geometrie von Figur 4 ist es klar, daß bei Rotation des Spiegels 24 mit einer gleichförmigen Geschwindigkeit X der reflektierte Strahl über T bis U um O mit derselben gleichförmigen Geschwindigkeit streicht. Dies führt wiederum zu einer im wesentlichen gleichförmigen Geschwindigkeit X (R - r) mit der der Strahl auf der Bahn fortschreitet. Sie ist nicht exakt gleichförmig, da der Weg TSU nicht vollkommen aber sehr angenähert gleich einem Bogen des Radius (R - r) ist. Der Weg und der Bogen fallen bei S zusammen.
Nachdem das Überstreichen des Strahls durch einen Spiegel beschrieben wurde, kann die Aufmerksamkeit jetzt auf die Anordnung 20 als Ganzes gerichtet werden. Wenn z.B. der Spiegel 24 von Figur 4 als der Spiegel 30a der in Figur 1 gezeigten Anordnung spezifiziert wird, ist es klar, daß der Spiegel 31a die durchgezogen gezeichnete Position erreicht, wenn der Spiegel 30a die gestrichelt gezeichnete Position von Figur 4 erreicht, so daß der Strahl unmittelbar von der nachfolgenden Kante von Spiegel 30a zur führenden Kante von Spiegel 31a übergeht. Wie in der axial ausgerichteten Ansicht von Figur 4 zu sehen, wechselt oder fliegt der Strahl augenblicklich vom Punkt U zum Punkt T zurück und beginnt ein neues Überstreichen in der bereits beschriebenen Art und Weise, abgesehen davon, daß das neue Überstreichen über die Breite der Bahn durch die Entfernung Sx (Figur 1) versetzt ist.
Wenn die nachfolgende Kante von Spiegel 35a den Strahl auf der ferneren Seite der Bahn läßt, wird der Strahl durch den näherseitigen Spiegel in Position 30b geschnitten, so daß eine augenblickliche Rückführung zur Startposition stattfindet. Im Raum bringt das aufeinanderfolgende Schneiden des Strahls durch die Spiegel 30a-35a den Strahl dazu, über die Bahn eine feste rasterartige Überstreichung vorzunehmen, wobei sich die Abtastlinien in der longitudinalen (z) Richtung der Bahn erstrecken und eine augenblickliche Rückbewegung zwischen aufeinanderfolgenden Abtastlinien aufweisen, vom Ende des einen Rasters zum Anfang des nächsten. Diese räumlich festgelegte Rasterabtastung wird in eine longitudinal gestaffelte Folge von Kennzeichen auf der Bahn wegen deren longitudinaler Bewegung, wie in Figur 5 gezeigt, umgesetzt, wobei die Kennzeichen 70a-75a jeweils durch die Abtastwirkung der Spiegel 30a-35a erzeugt werden. Es ist zu beachten, daß zusätzlich dazu, daß die Kennzeichen die bereits angeführten Abmessungen und Abstände aufweisen, jedes Kennzeichen nicht als Linie gezeigt ist, sondern als eine Fläche mit der bereits erwähnten Länge Lz und einer Breite Lx. Dies erfordert es, dem Laserstrahl, so wie er auf die Bahn reflektiert wird, in Querrichtung einen beträchtlichen Querschnitt zu geben, wie im weiteren diskutiert werden wird.
Indem man jetzt mit der Annahme, daß der Laserstrahl ein einzelner Strahlweg ist, fortfährt, können den Betriebsparametern, welche bereits beschrieben wurden, weitere Überlegungen gewidmet werden. Für die im vorhergehenden diskutierte Anordnung ebener Spiegel ist das Verhältnis Lz/Sz eine Funktion von r/R aus der Geometrie von Figur 4. Es ist jedoch nicht wesentlich, ebene Spiegel zu benutzen. Nicht-ebene Spiegel könnten z.B. benutzt werden, um die Strahlform bei Auftreffen auf der Maske zu modifizieren. Die Staffelung Sz zwischen auf einanderfolgenden Kennzeichen ist eine Funktion der Papiergeschwindigkeit Vp, welche in dem diskutierten Beispiel durch Vp = XR gegeben ist, wobei X die allgemeine Winkelgeschwindigkeit der Spiegeltrommel 10 und des papiertragenden Zylinders 50 ist. In Wirklichkeit ist die Papiergeschwindigkeit Vp der bestimmende Faktor bei der Auswahl der Parameter der Kennzeichnungsvorrichtung, da Vp durch die Papierherstellungs- oder Beschichtungsmaschine, in der die Vorrichtung installiert ist, vorgegeben wird. Es ist nicht wesentlich, daß die Trommel 10 und der Zylinder 50 die gleiche Winkelgeschwindigkeit haben. Wenn die Zylindergeschwindigkeit die höhere ist, wird die Staffelung Sz vergrößert und vice versa. Dies betrifft das Lz/Sz-Verhältnis nicht.
Im folgenden werden einige Hinweise auf praktische Konstruktionswerte der bis jetzt diskutierten Vorrichtung gegeben. Die Gesamtzahl der Spiegel in der Anordnung 20 ist . , wobei daran erinnert wird, daß die Anzahl der Spiegelgruppen entlang der Trommel 10 ist und die Anzahl der Spiegelhelices ist, die sich entlang der Trommel erstrecken. Es gibt . Kennzeichen pro Drehung des Zylinders 50, dessen Außendurchmesser R ist, so daß die Staffelung Sz gegeben ist durch:
Sz = 2 πR/n.m ...(1).
Man kann zeigen, daß unter der Voraussetzung, daß die ganze Vorrichtung mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit rotiert, die wirkliche Länge Sz jedes Kennzeichens in guter Näherung gegeben ist durch:
Lz/Sz = r/R ...(2).
Um aus der Bahn ein gegebenes Blattformat (z.B. A4) zu erzielen, wird sie longitudinal in Rollen geschnitten und die Rollen transversal in Blätter geschnitten. Um auf jedem Blatt ein Kennzeichen vorzusehen, ist eine zu jedem longitudinalen Abschnitt ausgerichtete Spiegelgruppe erforderlich. Daher muß die Anzahl der Spiegelgruppen der Anzahl dieser Abschnitte gleich sein.
In Figur 5 ist zu sehen, daß die Kennzeichen entlang eines gegebenen longitudinalen Abschnitts in der Längsrichtung durch Abstände von m.Sz getrennt sind, und aus Gleichung (1) ist ersichtlich, daß dieses Intervall gleich 2πR/n ist. Daher hängt der erforderliche äußere Radius R des Zylinders 50 von der Anzahl der Spiegel pro Gruppe ab. Die Zeichnungen zeigen n = 3, gegenwärtig aber wird n = 4 bevorzugt. Wenn sowohl das Längsintervall m.Sz und der Querabstand Sx auf 210 mm (die kleinere Abmessung eines A4-Blatts) eingestellt werden, ist der Radius R des Zylinders 50 bei n = 4 gleich 133,7 mm, um sicherzustellen, daß alle Blätter ein Kennzeichen aufweisen, egal wie die Bahn geschnitten wird. Für m = 10 wird Sz gleich 21 mm. Gegenwärtig wird an eine Kennzeichenlänge Lz von typischerweise 14 mm gedacht. Durch Gleichung (2) ergibt dies eine Versetzung r von der Laserstrahlachse von 89,1 mm.
Bevor weitergegangen wird, um einen praktischen Laserstrahl mit signifikantem Querschnitt zu besprechen, wird auf Figur 5 aufmerksam gemacht, bei der die Querabmessung Lx jedes Kennzeichens viel kleiner ist als der Querabstand Sx. In dem betrachteten Beispiel soll Lx 6 mm sein. Die Quererstreckung des Spiegels, die in dem 45º Fall gleich seiner radialen Höhe h (Figur 3) ist, kann auf einen Wert herabgebracht werden, der ein wenig größer als 6 mm ist, so daß er leicht in den äußeren Zylinder 50 paßt. Die Verkleinerung der Querabmessung der Spiegel wirkt sich nicht auf das in Figur 2 gezeigte ringförmige Muster aus und dadurch auch nicht auf das bereits diskutierte augenblickliche Strahlumschalten.
Die Spiegelanordnung der m.n Spiegel füllt unter nochmaligen Bezug auf Figur 2 den Kreisring aus, so daß jeder Spiegel einen Winkel 2π/mn begrenzt. Die Bogenlänge jedes der Spiegel beim Radius ist daher 2πr/mn, was für die abgeleiteten Abmessungen einen Wert von 14 mm ergibt. Tatsächlich kann gezeigt werden, daß in guter Näherung gleich ist = Lz. Das ist in Figur 4 zu sehen, in der die Sehne UT' gleich ist der Sehne, die dem Bogen entspricht.
Bei der Diskussion der Ausbildung der Kennzeichen über eine Fläche von Lx mal Lz ist es insbesondere aus Figur 3 deutlich, daß die Bahn einen engen Kontakt zum Zylinder 50 hat. Sich daraus ergebend weisen die mit den Spiegelelementen 22 ausgerichteten Öffnungen 54 in dem Zylinder wenigstens diese Größe auf, um ein Kennzeichnen über das erforderliche Gebiet auf der Bahn zu ermöglichen. Bis jetzt wurde angenommen, daß die Öffnungen 54 offen sind und den ganzen Bahnbereich innerhalb der Öffnungsgrenzen der Bestrahlung aussetzen. Um ein Bild, z.B. ein Logo, auf der Bahn in jeder der in Figur 5 gezeigten Flächen zu bilden, kann jede Öffnung mit einer darin angebrachten Schablone 80 versehen werden, wie es z.B. in Figur 6 dargestellt ist. Die Schablone könnte eine Folie sein, z.B. Kupfer, welche das geeignete Logo - "WT" in der Darstellung - ausgeschnitten aufweist, um ein Markieren der Bahn mit diesen Buchstaben zu ermöglichen.
Gegenwärtig ist es bevorzugt, daß jede Öffnung 54 einen maskentragenden Einsatz enthält. Alternativ dazu könnte die Öffnung 54 ein Fenster aus einem für die benutzte Laserwellenlänge durchsichtigen Material sein, wobei das Fenster eine Oberfläche aufweist, die eine in Übereinstimmung mit dem zu markierenden Logo oder Bild gemusterte Metallisierung trägt. Die für diese Zwecke nützlichen Kohlendioxidlaser haben Wellenlängen im Infraroten, für das Germanium ein geeignetes transparentes Material ist. Um der Genauigkeit des Aufzeichnens des Bildes auf der Bahn willen, kann die Metallisierung besser auf der äußeren Seite des Fensters sein. Um des Schutzes gegen Abnutzung willen, kann es vorzuziehen sein, die Metallisierung auf der inneren Oberfläche von der Bahn entfernt zu haben, insbesondere wenn der Strahl gut kollimiert ist, um das Bild ohne ernsthafte Beeinträchtigung zu projizieren.
Jetzt wird auf die Charakteristiken des Laserstrahls aufmerksam gemacht, welche erforderlich sind, um ein Bild zu erzeugen oder ein anderes Kennzeichen von gleichförmiger Intensität, welches innerhalb jeder Kennzeichnungsfläche der Größe Lx mal Lz enthalten ist.
Obwohl der optische Weg den der Laserstrahl nimmt in den Begriffen eines einzelnen Lichtstrahlwegs beschrieben wurde, wird dem Strahl, wie bereits erwähnt, ein Querschnitt gegeben der groß genug ist, um wenigstens die Breite Lx der kennzeichenbaren Fläche (Figur 5) auszufüllen. Daher hat der einfallende Strahl 40, wie in den Figuren 2 und 3 zu sehen, eine vertikale Ausdehnung, die wenigstens vergleichbar ist mit der Höhe der Spiegeloberfläche 24 in der radialen Richtung, um die Spiegel optimal auszunutzen.
Da (z.B. 6 mm oder ein wenig größer) kleiner ist als (z.B. 14 mm), füllt der Strahl den Spiegel in der Überstreichrichtung nicht aus, aber das Überstreichen selbst stellt das Liefern der erforderlichen Energie auf die Maske in der z-Richtung sicher. Das Überstreichen des Strahls in der z-Richtung führt tatsächlich dazu, daß die Energie an jedem Punkt in der Kennzeichnungsfläche eine Funktion der Strahlenergieverteilung und der Verweilzeit ist. Dies kann deutlicher werden, wenn man zuerst einen vereinfachten Fall betrachtet.
Unter Betrachtung von Figur 5 sei angenommen, daß bei Auftreffen des Strahls auf die führende Kante eines Spiegels, z.B. 35a, eine ausgeleuchtete rechteckige Fläche mit einer führenden Kante erzeugt wird, die mit der Querkante 90 der durch 70a gekennzeichneten Fläche übereinstimmt. Beim Wandern des Strahls über den Spiegel wird die ausgeleuchtete Fläche dann, wenn der Strahl um den Meridian des Spiegels gleichmäßig verteilt ist (aber weder die Kante 26 noch die Kante 28 berührt), durch die gestrichelten Linien 93 und 94 angedeutet, als sich nach links bewegend erscheinen. Wenn er schließlich die nachlaufende Spiegelkante 28 verläßt, fällt die nachlaufende Kante 93 der ausgeleuchteten Fläche mit der Querkante 96 der gekennzeichneten Fläche zusammen.
Die von jedem Punkt mit einem gegebenen x-Wert empfangene Gesamtenergie ist gleich, wobei die Energie das Integral dem Strahlverteilung in der z-Richtung bei diesem x-Wert und der Verweilzeit ist. Die oben erwähnte gleichförmige Geschwindigkeit des Überstreichens des Strahls über das Papier stellt sicher, daß an jeden Punkt mit dem gegebenen x-Wert die gleiche Energie geliefert wird. Um diese Gedanken weiter zu erläutern, sei angenommen, daß bei der auf der Fläche 70a gezeigten rechteckförmigen Verteilung die Verteilung in der x-Richtung für jeden z-Wert gleichförmig ist: dann ist die an jedem Punkt in der Fläche 70a empfangene Gesamtenergie gleich, unabhängig davon, wie die Strahlstärke in der z-Richtung variiert.
Die vorhergehende Diskussion war vereinfacht. Wirkliche Laserstrahlen haben einen kreisförmigen Querschnitt und können in verschieden Moden betrieben werden für die das Energieintegral entlang verschiedener Sehnen in der z- Richtung berechnet werden kann. Ein ausgewählter Abschnitt oder eine ausgewählte Scheibe des Strahlquerschnitts kann verwendet werden. Für die zu Darstellungszwecken angegebene Kennzeichnungsanordnung, bei der Lx gleich 6 mm ist, sollte der Strahl einen Durchmesser aufweisen, der wenigstens so groß ist - solche Durchmesser sind bei Lasersystemen leicht erreichbar. Der Strahl kann in der x- Richtung darüber hinaus gehen, wobei die Spiegelhöhe und/oder die Querabmessung des Maskenfensters benutzt werden, um die ungewollten Bereiche des Strahls auszublenden. Bei den offenbarten Anordnungen ebener Spiegel und dem 45º Winkel hat der auf die Maske reflektierte Strahl in wenigstens der Medianposition des Spiegels die Bestrahlungsdichteverteilung des einfallenden Strahls 40. Eine gewisse Veränderung der Verteilung des reflektierten Strahls kann durch Profilieren der Spiegeloberflächen erreicht werden.
Ein Laserstrahl der das effiziente Ausnutzen der Laserleistung mit dem Erzielen einer einheitlichen Kennzeichnung kombiniert, ist ein Strahl der eine Ringmodenbestrahlungsdichteverteilung der in Figur 8 gezeigten Art aufweist, welche in einer dreidimensionalen Darstellung einen Halbkreis 90 der kreissymmetrischen Modenstruktur zeigt. Die Modenstruktur ist eine Kombination von TEM&sub0;&sub0; + TEM01* Moden, welche einen zentralen Peak 92 und einen äußeren Ring 94 mit ungefähr dem gleichen Spitzenwert aufweist, wobei das Tal 96 zwischen diesen nicht auf Null abfällt. Man hat herausgefunden, daß ein solcher Strahl eine im wesentlichen gleichförmige Energiezuführung an jeden von dem Strahl überstrichenen Punkt mit Ausnahme der seitlichen Ränder des Schwenks liefert. Darüber hinaus reagiert das Papier eher auf die integrierte Bestrahlung als auf die Feinstruktur des Strahls, unter der Voraussetzung, daß die Zeit die der Strahl braucht, um an einem gegebenen Punkt auf dem Papier vorbei zu streichen ungefähr 10 Millisekunden nicht überschreitet. Im vorliegenden Fall ist bei den im vorhergehenden gegebenen Werten von R und r für eine typische Bahngeschwindigkeit von 1100 m/min die Abtastgeschwindigkeit ungefähr 730 m/min, so daß sich eine Vorbeistreichzeit ergibt, die sehr viel kleiner ist als die soeben erwähnten 10 Millisekunden.
Der Strahl kann z.B. durch Verwendung einer Maske abgeschnitten werden, um die seitlichen Ränder zu beseitigen, wobei aber der Betrag an Strahlungsleistung, der beim Strahl von Figur 7 verloren wird, klein ist.
Ein Vorteil der beschriebenen Vorrichtung besteht darin, daß der Strahl nicht zu einem Brennpunkt gebracht werden muß. Der Strahl legt Wege verschiedener Länge auf der Bahn zu den verschiedenen Spiegelgruppen zurück und das optische System ist, in Abwesenheit des Bedürfnisses den Strahl an jedem Maskenort zu fokussieren, verhältnismäßig einfach. Das Ausmaß der für das Registrieren des Maskenbilds auf der Bahn in Abhängigkeit von der Entfernung zwischen der Bahn und der Maske wünschenswerten Strahlkollimierung wurde bereits erwähnt.
Bei dem bis jetzt beschriebenen System wurde die Bahn, um die äußere Oberfläche des Zylinders 50 derart herum geleitet, daß sie für die Kennzeichnungsfläche sehr nahe an den Masken ist und diese effektiv berührt. Es ist möglich ein kontaktloses System zu verwenden, bei dem sich die Bahn auf einem Weg bewegt, der vom Zylinder einen Abstand aufweist.
Für diesen Zweck wird ein entsprechendes Abbildungssystem mit jeder Gruppe von Masken auf dem Zylinder ausgerichtet, so daß die augenblicklich überstrichene Maske auf die Bahn abgebildet wird. Dies ist möglich, vorausgesetzt, sowohl die Bahn als auch die Maske bewegen sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie im Fall direkten Kontakts und erlauben jede optische Umkehr. Der Maskenabtastlaserstrahl wird dann abgebildet, um gleichfalls das Maskenbild auf der Bahn abzutasten.
Der Laser kann, wie bereits erwähnt, ein Kohlendioxidlaser sein, dessen Ausgangsleistung im Infraroten liegt. Es ist vorgesehen, daß die Laserausgangsleistung ungefähr 2,5 KW zum Kennzeichnen kohlefreien Kopierpapiers unter Verwendung eines Strahls des in Figur 7 gezeigten Typs und der oben angeführten Abmessungen haben wird. Für ein größeres Kennzeichen - d.h. mit größerer Breite Lx (wie in Figur 5) - wäre ein Strahl mit größerem Durchmesser erforderlich, um die Maske in der x-Richtung abzudecken. Eine größere Strahlleistung wäre notwendig, um die Leistungsdichte auf der Papieroberfläche zu erreichen. Es ist beabsichtigt, daß das beschriebene System einen Dauerstrich (CW) Laser benutzt, der durch die beschriebene Spiegelanordnung soweit als möglich ausgenutzt wird. Das offenbarte Überstreichprinzip kann jedoch auch dann benutzt werden, wenn ein diskontinuierlicheres Kennzeichnen erforderlich ist, wobei in diesem Fall ein gepulster Laser für den Zweck geeigneter wäre.
In der beschriebenen Vorrichtung drehen sich die Spiegelanordnung und der Zylinder als eine Einheit. Das Vereinigen der zwei in eine einzige rotierende Struktur ermöglicht es eine robuste Konstruktion zu erzielen, welche für die Beanspruchungen des Anbringens in einer Papierherstellungs- oder Beschichtungsmaschine geeignet ist. Es sind jedoch auch andere Konstruktionen machbar. Zum Beispiel könnte die Anzahl der Helices reduziert werden, wenn man die Spiegelanordnung schneller rotieren läßt. Im Grenzfall könnte nur eine Helix benutzt werden, vorausgesetzt die Spiegelanordnung dreht sich mit der -fachen Geschwindigkeit, mit der sie sonst rotieren würde. Die Spiegelanordnung muß zum Zylinder 50 nicht koaxial sein. Die Achsen der beiden könnten versetzt sein, sollten jedoch bevorzugterweise immer noch parallel sein. Bei jeder dieser Modifikationen ist es erforderlich, die getrennten Teile derart zu synchronisieren, daß die Spiegel und Masken in die notwendige Überstreichausrichtung gebracht werden und daß der beschriebene Abtastvorgang durch Reflexion des Laserstrahls von dem relevanten Spiegel erzeugt wird.
Die Masken wurden als Einsätze in einem Papierführungszylinder beschrieben. Insbesondere bei einem kontaktlosen System sind verschiedene andere Maskenanbringkonstruktionen möglich.
Obwohl die Erfindung mit einem Laserstrahl als Energiequelle beschrieben wurde, könnten auch nicht kohärente Quellen benutzt werden.

Claims

1. Vorrichtung zum Kennzeichnen eines sich bewegenden Blattmaterials mit Lichtenergie, umfassend wenigstens eine Maske (54, 80) mit einem Lichtdurchlaßbereich vorbestimmter Konfiguration, die ein auf einem sich bewegenden Blatt (52) anzubringendes Kennzeichen (70) festlegt,

wobei die Maske zur Rotation um eine Achse derart angebracht ist, daß sie bei jeder Drehung eine Kennzeichnungsposition (Fig. 3, Fig. 7) durchläuft, einen der oder jeder Maske zugeordneten Spiegel (30a,30b,30c - 35a,35b,35c), der zur Rotation um eine Achse angebracht ist, um in einer Reflexionsposition (Fig. 3, Fig. 7) eine vorbestimmte Achse, entlang der ein Lichtstrahl (40) richtbar ist, zu schneiden, wobei der oder jeder Spiegel (30a - 35c) eine derartige Konfiguration und Orientierung aufweist, daß bei seiner Rotation durch die Reflexionsposition ein entlang der vorbestimmten Achse gerichteter Lichtstrahl entlang eines Weges (42) reflektiert wird, der einen Raumbereich winkelmäßig überstreicht, um dabei die oder eine zugeordnete Maske zu überstreichen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher der Spiegel oder die Spiegel (30a, b, c - 35a, b, c) zur Rotation um eine Achse angebracht sind, die parallel (einschließlich zusammenfallend mit) zur Rotationsachse (A) der Maske(n) ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei welcher ein Spiegel (30a - 35c) und die oder eine zugeordnete Maske (54, 80) radial ausgerichtet sind, wenn der Spiegel und die Maske in der Reflexions- bzw. Kennzeichnungsposition (Fig. 3, Fig. 7) sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei welcher die vorbestimmte Lichtachse (40) parallel zu aber beabstandet von der Rotationsachse (A) des oder der Spiegel ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher der oder jeder Spiegel (30a, b, c - 35a, b, c) ein ebener Spiegel ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, 4 oder 5, bei welcher die Ebene des Spiegels (30a, b, c - 35a, b, c) in der Reflexionsposition einen Winkel von 45º zu der vorbestimmten Lichtachse (40) hat.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher der oder jeder Spiegel (30a, b, c - 35a, b, c) eine Abmessung in einer Richtung (Sx) aufweist, die bei Projektion auf die Querabmessung (Lx) der oder einer zugeordneten Maske zum Zweck der Lichtreflexion zu der letzteren wenigstens ebenso groß ist wie die Querabmessung (Lx).

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher eine Mehrzahl von Spiegeln (z.B. 30a, 30b, 30c) auf einem Kreis angeordnet ist, der sich um die Rotationsachse der Spiegel erstreckt, und bei welcher wenigstens eine gleichgroße Mehrzahl von Masken (54, 80) auf einem zu den Spiegeln koplanaren Kreis liegt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welcher eine Mehrzahl von Spiegeln (z.B. 30a, 31a - 35a) um die Spiegelrotationsachse (A) zueinander axial beabstandet und winkelmäßig versetzt angeordnet ist, um aufeinanderfolgend die Reflexionsposition zu erreichen, und bei welcher eine Mehrzahl von Masken (54, 80) in Übereinstimmung mit den axialen Abständen der Spiegel axial beabstandet ist, so daß jede ihre Kennzeichnungsposition erreicht, wenn gleichzeitig ein entsprechender Spiegel seine Reflexionsposition erreicht.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit einer Anordnung von Spiegeln (30), welche Anordnung eine Mehrzahl von axial beabstandeten Gruppen von Spiegeln (30a, b, c; 31a, b, c-35a, b, c) umfaßt, die alle auf demselben Rotationsradius (r) liegen, wobei die Gruppen gegenseitig winkelmäßig zueinander versetzt sind, so daß aufeinanderfolgend die Reflexionsposition erreichende Spiegel (z.B.30a, 31a - 35a) unterschiedlichen Gruppen angehören.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, bei welcher die Aufeinanderfolge die Reflexionsposition erreichender Spiegel (z.B. 30a, 31a-35a) eine Sequenz von einem Spiegel aus jeder Gruppe umfaßt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, bei welcher die Spiegel (30a, b, c - 35a, b, c), in Richtung der vorbestimmten Lichtachse (40) gesehen, einen Kreisring ausfüllen (Fig. 2).

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die oder jede Maske (54, 80) innerhalb einer zylindrischen Struktur (50) angebracht ist und mit dieser rotiert, wobei die zylindrische Struktur (50) eine äußere Oberfläche zum Aufnehmen und Führen eines sich bewegenden Blatts (52) durch einen Kennzeichnungsort aufweist.

14. System zum Kennzeichnen eines sich bewegenden Blattmaterials mit Lichtenergie, umfassend die Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, eine zum Richten von Lichtenergie entlang der vorbestimmten Achse angeordnete Lichtquelle und Mittel zum Führen des sich bewegenden Blatts entlang eines Wegs, der der Kennzeichnungsposition bzw. den Kennzeichnungspositionen der Maske bzw. der Masken benachbart ist.

15. System nach Anspruch 14, soweit dieser von Anspruch 7 abhängig ist, bei welchem System die Lichtenergie in einem Strahl ist, dessen Querschnitt jeden Spiegel über seine Abmessung in der Richtung (Sx) ausleuchtet, um derart die Querrichtung (Lx) jeder überstrichenen Maske auszuleuchten.

16. System nach Anspruch 14 oder 15, soweit diese von Anspruch 13 abhängig sind, bei welchem System der Weg, auf dem das sich bewegende Blatt geführt wird, einen Abschnitt der äußeren Oberfläche der zylindrischen Struktur enthält.

17. Verfahren zum Kennzeichnen eines sich bewegenden Blattmaterials mit Lichtenergie, umfassend:

Richten eines Lichtstrahls entlang einer vorbestimmten Achse (40);

Bewegen einer lichtdurchlässigen Maske (54, 80) entlang eines vorbestimmten Wegs;

Bewegen eines Spiegels (30a-35c) entlang eines gekrümmten Wegs, um die Lichtstrahlachse (40) zu schneiden und einen reflektierten Strahl (42) winkelmäßig um die Achse und entlang eines Abschnitts des Maskenwegs streichen zu lassen;

Synchronisieren und Einstellen der Geschwindigkeiten der Bewegungen des Spiegels und der Maske, derart, daß sich die Maske entlang des Abschnitts des Maskenwegs bewegt, wenn der reflektierte Lichtstrahl den Abschnitt mit einer zu der Maske unterschiedlichen Geschwindigkeit entlangstreicht, wodurch die Maske durch den reflektierten Lichtstrahl überstrichen wird;

Bewegen von Blattmaterial (52) entlang eines vorbestimmten Wegs; und

optisches Koppeln der Maske mit dem Blatt, wenn sich die Maske entlang des Abschnitts ihres Wegs bewegt, so daß das von der Maske durchgelassene Licht das Überstreichen der Maske auf dem Blatt reproduziert (70).

18. Verfahren nach Anspruch 17, bei welchem sich der Weg des Blatts im wesentlichen in Berührung mit dem Abschnitt des Maskenwegs erstreckt.

19. Verfahren nach Anspruch 18, bei welchem das Blatt mit derselben Geschwindigkeit bewegt wird wie die Maske.

20. Verfahren nach Anspruch 17, 18 oder 19, bei welchem sowohl der Maskenweg als auch der Spiegelweg kreisförmig sind.

21. Verfahren nach Anspruch 20, bei welchem die kreisförmigen Masken- und Spiegelwege in einer gemeinsamen Ebene liegen und ihre Rotationsachsen parallel (darin eingeschlossen zusammenfallend) sind.

22. Verfahren nach Anspruch 21, bei welchem der Maskenweg einen größeren Durchmesser (R) hat als der Spiegelweg (r).

23. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, bei welchem sich die Maske und der Spiegel mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit (X) bewegen.

24. Verfahren nach Anspruch 21, 22 oder 23, bei welchem die Lichtstrahlachse (40) parallel zu den Rotationsachsen (A) ist, und bei welchem der Spiegel eben ist und einen 45º Winkel zu seiner Rotationsachse hat.

Verfahren zum Kennzeichnen eines sich bewegenden Blattmaterials mit Lichtenergie, umfassend:

Richten eines Lichtstrahls entlang einer vorbestimmten Achse (40);

Bewegen einer Mehrzahl von lichtdurchlässigen Masken (54, 80) entlang entsprechender vorbestimmter Wege, welche in der Richtung der Lichtstrahlachse einen Abstand (Sx) aufweisen;

Bewegen einer Mehrzahl von Spiegeln (30a, b, c; 31a, b, c-35a, b, c) entlang entsprechender gekrümmter Wege, die in der Richtung der Lichtstrahlachse (40) einen Abstand (Sx) aufweisen, um aufeinanderfolgend die Lichtstrahlachse zu schneiden, wobei jeder schneidende Spiegel einen reflektierten Strahl (42) winkelmäßig um die Achse und entlang eines Abschnitts des entsprechenden Maskenwegs streichen läßt;

Synchronisieren und Einstellen der Geschwindigkeiten der Bewegungen der Spiegel und der Masken und Einstellen der Positionen der Masken, derart, daß bei Bewegung einer Maske entlang des Abschnitts ihres Maskenwegs der zugeordnete Spiegel die Lichtstrahlachse schneidet, um einen reflektierten Strahl den Maskenwegabschnitt mit einer von der Maske unterschiedlichen Geschwindigkeit entlangstreichen zu lassen, wodurch die Maske durch den reflektierten Strahl überstrichen wird;

Bewegen von Blattmaterial (52) entlang eines vorbestimmten Wegs; und

optisches Koppeln jeder Maske mit dem Blatt, wenn sich die Maske entlang des Abschnitts ihres Wegs bewegt, derart, daß das durch die Maske durchgelassene Licht das Überstreichen der Maske auf dem Blatt reproduziert, um das Blatt in entsprechenden Bereichen (70) zu kennzeichnen, welche sowohl longitudinal (Sz) als auch transversal (Sx) zur Richtung der Blattbewegung einen Abstand aufweisen.

26. Verfahren nach Anspruch 25, bei welchem die Maskenwegabschnitte in einer gemeinsamen Oberfläche liegen und sich der Blattweg im wesentlichen in Berührung mit der Oberfläche erstreckt.

27. Verfahren nach Anspruch 26, bei welchem das Blatt und die Masken mit derselben Geschwindigkeit bewegt werden.

28. Verfahren nach Anspruch 25, 26 oder 27, bei welchem sich die Masken auf kreisförmigen Wegen des gleichen Durchmessers (R) bewegen und sich die Spiegel auf kreisförmigen Wegen des gleichen Durchmessers (r) bewegen.

29. Verfahren nach Anspruch 28, bei welchem sich ein Spiegel und eine zugeordnete Maske in kreisförmigen Wegen bewegen, welche in einer gemeinsamen Ebene liegen und parallele (einschließlich zusammenfallende) Rotationsachsen aufweisen.

30. Verfahren nach Anspruch 28 oder 29, bei welchem der Durchmesser (R) der Maskenwege größer ist als der Durchmesser (r) der Spiegelwege.

31. Verfahren nach Anspruch 29 oder 30, bei welchem sich die Masken und Spiegel mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit (X) bewegen.

32. Verfahren nach Anspruch 29, 30 oder 31, bei welchem die Lichtstrahlachse (40) parallel zu den Drehachsen (A) ist, und bei welchem jeder Spiegel eben ist und einen 45º Winkel zu seiner Drehachse hat.