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Drehbarer Mehrflächenspiegel in einem optischen System
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Die Erfindung geht aus von einem drehbaren Mehrfläctienspiegel in
einem optischen System der im Oberbegriff des Pdtentanspruchs 1 angegebenen Art.
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Bekannte drehbare MehrFlächenspiegel (DE-OS 28 55 830) bestehen dus
einem einstückigen Grundkörper, auf dem die einzelnen ebenen Teilspiegel winkelversetzt
fest angeordnet sind. Die Herstellung solcher Mehrflächenspiegel ist jedoch sehr
aufwendig, um Ablenkfehler der einzelnen Teilspiegel möglichst gering zu halten,
da jeder Ablenkfehler des drehbaren Mehrflächenepie;els auf den Aufzeichnungsträger
übertragen wird. Sclche häufig auftretenden Ablenkfehler des Mehrflächenspiegels
bestehen darin, daß die Ebene jedes Teilspiegels nicht senkrecht zu der optischen
Achse des Mehrflächenspiegels ausgerichtet ist und daß gegenüberliegendt- Teilspiegel
unparallel zueinander angeordnet sind (Pyramidalfehler). Diese Fehler duszugleichen
ist bekanntlici nur mit erheblichem Aufwand bei der ierstellung des Mehrflächenspiegels
und durch die zusätzliche Verwendung von optischen Entzerrungs- und Korrektursystemen
möglich.
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Der Erfindung iiegt die Aufgabe zugrunde, einen drehbaren Mehrflachenspeigel
in einem optis hen System der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art
zu schaffen, mit dem Ablenkfehler, wie unparallele Ausrichtung gegenüber der optischen
Achse sowie Pyramidalfehler, ohne Verwendung optischer Systeme zur Kompensierung
von Ablenkfehlern so beseitigt werden, daß sie sich auf dem Aufzeichnungsträger
nicht mehr auswirken.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Maßnahmen
des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Durch die erfindungsgemäßen justierbaren Befestigungen der Teilspiegel
an dem Träger können Lagefehler für jeden Teilspie-el einzeln derart beseitigt werden,
daß alle Teilspiegel für eine genau deckende Zeilenbewegung des Lichtstrahles auf
dem Aufzeichnungsträger einstellbar sind Außerdem können beschädigte Teilspiegel
ohne weiteres ausgetauscht werden.
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Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich
aus den Patentansprüchen 2 und 3. Dadurch besteht jede Spiegelfläche aus einem an
dem Träger taumelscheibenartig angebrachten Teilspiegel, mit dem beim Verdrehen
des Bolzens und damit des Teilspiegels eine Null-Fehlerlage des Lichtstrahles auf
dem Aufzeichnungsträger in der Vertikalen (Zeilenhöhe) oder in der Horizontalen
(Zeilenlänge) durchfahrbar und somit einstellbar ist.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den weiteren Untera
ns prüchen angegeben.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der
Zeichnung beschrieben. Es zeigt: Figur 1 den drehbaren Mehrflächenspiegel nach der
Erfindung in Draufsicht und Figur 2 den Mehrflächenspiegel teilweise im Schnitt,
teilweise in Ansicht.
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Der erfindungsgemäße Mehrflächenspiegel besteht aus einem gemeinsamen,
drehbaren Träger 1, an dessem Umfang mehrere, z. B. acht
Teilspiegel
2 winkelversetzt angeordnet sind. Jeder Teilspiegel 2 besitzt eine ebene verspiegelte
Oberfläche. Die Teilspiegel 2 sind In Draufsicht rund ausgebildet, wie in Figur
2 in strichputtierter Linie 3 dargestellt ist, und in Seitenansicht pyramidenstumpfförmig
ausgebildet, um die wirksame Spiegelfläche des Mehrflächenspeigels zu vergrößern.
Der drehbare Träger 1 ist dfl einer Welle 4 befestigt, die in eine Bohrung 5 des
Trägers 1 ragt. In Gewindebohrungen 6 des Trägers 1 steckende Schrauben sorgen für
einen festen Sitz des Trägers 1 auf der Wpll 4, die mittels eines präzisen Lagers
gehalten und durch eirn Motor mit konstanter Drehzahl zweckmäßig über eine berührangslose
Magnet-Kupplung angetrieben wird.
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Der drehbare Mehrflächenspiegel 1, 2 dient in einem optischen SchrGiDwerk
zum rasterartigen Aufzeichnen von Daten auf einem kontinuierlich angetriebenen,
lichtempfindlichen Aufzeichnungsträger, der z. B. ein fotoleitender Zwischenträger
oder ein Fotop@pier sein kann, mittels eines entsprechend den zu schreibent Daten
modulierten Lichtstrahles. In Figur 2 ist ein in ausjerogenen Linien dargestellter
Lichtstrahl 7 gezeigt, der in berrter Weise von einer Laserlichtquelle erzeugt,
moduliert und in einem Strahlaufweitungssystem im Strahldurchmesser aufgeweitet
und parallel ausgerichtet wird. Dieser Lichtstrahl 7 trifrt auf einen Teilspiegel
2 des drehbaren Mehrflächenspiegels un;4 .ird horizontal in Zeilenrichtung abgelenkt.
Der den Teilspienel 2 verlassende, gestrichelt dargestellte Lichtstrahl 8 wird mittels
einer bekannten Fokussierungsoptik auf dem lichternptndlichen Aufzeichnungsträger
als ein Lichtpunkt fokussiert.
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Ist dir Aufzeichnungsträger ein fotoleitender Zwischenträger, wird
auf diesem ein elektrostatisches Bild abgebildet, das dann durch ein elektrofotografisches
Verfahren in ein sichtbares Bild entwickelt wird, das auf ein Blatt gewöhnliches
Papier übertragen und fixiert wird.
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Bei einer angenommenen Umdrehungsgeschwindigkeit des Mehrflächenspiegels
von 100 U/sec werden bei acht Teilspiegeln 2 somit in Zeilenrichtung 800 Linien/sec
aufgezeichnet. Zur Erstellung sauberer, klarer Schriftzeichen ist ein enger Raster~¢bstand
erwiinscht, d. h. der Abstand der aufzu;eichnenden Linien zueinander soll 1/10 mm
oder 10 Linien/mm betragen. Bei einem DIN A 4 - Blatt mit einer Höhe von 297 wrn
werden somit maximal 2970 Linien in weniger als 4 sec aufnezeichnet. Es versteht
sich, daß ein solcher Mehrflächenspiegel in einem optischen Schreibwerk nur sehr
aufwendig hrstellbar ist, da Ablenkfehler des Mehrflächenspiegels senK-recht zur
Zeilenrichtung, d. h. in der Zeilenhöhe, weniger als 1/10 mm betragen dürfen. Mögliche
Fehlerquellen bei der Herstellung ergeben sich dadurch, daß die Ebene jedes Teilspiegels
nicht genau senkrecht zu der optischen Achse des Mehrflächenspiegels ausgerichtet
ist und daß gegenüberliegende Teilspiegel 2 zueinander unparallel angeordnet sind
(Pyrainidalfehler).
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Erfindungsgemäß ist jeder Teilspiegel 2 an dem Träger 1 einzeln mit
justierbaren Befestigungen befestigt, durch die die genannten Fehler kompensiert
werden. Zu diesem Zweck ist jeder Teilspiegel 2 an einem Bolzen 9 stirnseitig befestigt,
der in dem Träger 1 radial angeordnet und verdrehbar gelagert ist. Jeder Bolzen
9 ist für eine Zweipunktauflage in eine V-förmige Nut 10 des Trägers 1 eingelegt
und wird in dieser durch ein ringförmiges Halteteil 11 durch Festklemmen von oben
kraftschlüssig gegen Verdrehen gehalten. Zum zentrischen Befestigen des Halteteiles
11 an dem Träger 1 ist dieser mit einer Ringnut 12 und das Halteteil 11 mit acht
Führungsansätzen 13 versehen, die in die Ringnut 12 des Trägers 1 von oben dcrart
einsetzbar sind, daß ein Führungsansatz 13 zwischen jeweils
zwei
benachbarten Bolzen 5 angeordnet ist. Jeder Führungsansatz 13 weist eine Bohrung
14 auf, durch die eine Schraube 15 ragt, die in dem Träger 1 eingeschraubt ist.
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Um Toleranzen auszugleichen, die Anpreßkraft nicht zu groß werfen
zu lassen und somit die Verstellung der Bolzen 9 zu erleichter, ist zwischen dem
Halteteil 11 und jedem der acht Bolzen 9 eine elastische Zwischenlage 16, z. B.
aus Leder, angeordnet, die zweckmäßig einstückig und wie das Halteteil 11 ringförmig
ausgebildet ist.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform sind die Bolzen 9 in entsprechende
Bohrungen des Trägers 1 mit Preßsitz einsetzbar.
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Nach einer weiteren Ausführungsform sind die Spiegelhalter an dem
Träger homogen angeformt und über elastische Zonen durch Schrauben oder dergleichen
einstellbar angeordnet.
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Um jeaen Bolzen 9 in dem Träger 1 zu verdrehen, ist das eine Enc des
Bolzens 9 als Sechskant 17 zum Ansetzen eines Werkzeuges ausgebildet. An jedem Sechskant
17 ist ein Teilspiegel 2 mit einer absichtlichen Winkelabweichung derart befestigt,
daß die Ebene jedes Teilspiegels 2 um einen Winkel kleiner als 90° gegenüber der
Achse des Bolzens 9 geneigt ist. Das andere Ende des Bolzens 9 ist als ein sich
an dem Träger 1 beidseits der V-förmigen Nut 10 abstützendes Widerlager 18 ausgebildet,
welches dit- Fliehkräfte des Bolzens 9, des Sechskants 17 und des Teilspiegels 2
beim Drehen des Mehrflächenspiegels um die Welle 4 sich aufnimmt.
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Je er Teilspiegel 2 kann durch eine Klebe - oder Kittverbindung @@@
seinem belzen 9 befestigt in. Nach einer anderen Ausführungsfurm sind jeder Teilspiegel
2 und sein Bolzen 9 einstöckig ausgebil(4 t, derart, daß der Bolzen 9 aus Metall
oder Glas besteht und seine Stirnfläche poliert und/oder mit einem Material belegt
oder
bedampft ist, das eine spiegelnde Fläche bildet.
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Beim Verdrehen jedes Bolzens 9 an dem Sechskant 17 gegen die zwischen
der V-förmigen Nut 10 und dem ringförmigen Halteteil 11 bzw. der Zwischenlage 16
wirkenden Einspannkräfte dreht sich auch der taumelscheibenartig, d. h. mit seiner
fertigungstechnisch bedingten Toleranzabweichung und/oder der diese noch überlagernden,
absichtlichen Winkelabweichung an dem Bolzen 9 befestigte Teilspiegel 2. Dadurch
beschreibt der an dem Teilspiegel 2 reflektierte Lichtstrahl 8 auf dem Aufzeichnungsträger
eine Kreisbahn, wodurch eine Null-Fehlerlage des Lichtstrahles 8 auf dem Aufzeichnungsträger
in der Vertikalen (Zeilenhöhe) und in der Horizontalen (Zeilenlänge) durchfahren
wird. Die Teil--spiegel 2 sind daher nach einem ersten Einstellverfal1ren nf einarder
derart einstellbar, daß die reflektierten Lichtstrahl len 8 aller Teilspiegel 2
in der gleichen Zeilenhöhe auf dem Aufzeichnungsträger auftreffen und dort genau
deckende Zeilenbewegungen ausführen. Auf diese einfache Weise werden AblenK-fehler
der Teilspiegel 2, wie eine unparaliele Ausrichtung gegenüber der optischen Achse
des Mehrflächenspiegels sowie Pyramidalfehler, so kompensiert, daß sie sich auf
dem Aufzeichnungsträger nicht mehr auswirken. Bei diesem Justieren der Teilspiegel
2 gegenüber dem Träger 1 ist es nicht einmal erforderlich, das die absichtlichen
Winkelabweichungen der einzelnen Teilspiegel 2 gegenüber der Achse des jeweiligen
Bolzens 5 bei allen Teilspiegeln 2 gleich ro sind, da auch unterschiedliche taumClscheiDenarttye
Befestigungen der Tellspiergel 2 lln derl Bolzen 5 durch das Verdrehen der Bolzen
5 ausgeglichen werden.
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Durch das beschriebene Justieren der auf dem Aufzeichnungsträger auftreffenden
Lichtstrahlen 8 in der vertikalen Zeilenhöhe wird naturlich nicht gleichzeitig ein
Ausrichten der Lichtstrahlen 8 In der horizontalen Zeilenlänge erreicht. Das ist
aber kein Nachteil, da jedes optische Schreibwerk einen Strahlendetektor mit
einem
schnell ansprechenden fotoelektrischen Wandlerelement besitzt, das die Lage des
Lichtstrahles 8 bei der Ablenkung in Zeilenrichtung ermittelt und wenigstens ein
Startsignal pro Schreibzeile an den Modulator für die Weitergabe der gewunschten
Lichtinformation zu dem lichtempfindlichen Aufzeicl,nungsträger festlegt.
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Nach einem zweiten Einsteliverfahren kann der beschriebene Mehrflächenspiegel
mit den justierbaren Befestigungen seiner Teilspiegel 2 für bestimmte Anwendungszwecke,
z. B. Winkelgeber in Meßsystemen, auch zu einer anderen Einstellung der Teilsr,iesel
2 dienen, indem die auf den Aufzeichnungsträger auffallenden Lichtstrahlen 8 in
der horizontalen Zeilenrichtung, statt in der Zeilenhöhe, ausgerichtet werden. Die
reflektierten Lichtstrahlen 8 verlassen hierbei die Teilspiegel 2 des Mehrflächenspiegels
in der Horizontalen ausgerichtet, aber in unterschiedlicher Zeilenhöhe, wodurch
eine sehr genaue Spaltenldge, aber ein Zeilenabstandsfehler erzielbar ist. Da zwi:cherl
dei,i Mehrf]ächenspiegel und dem Aufzeichnungsträger jedoch eine Zylinderlinse mit
Brennebene am Aufzeichnungsträger angecrdnet sein kann, werden die divergierenden
Lichtstrahlen 8 der Teilspiegel 2 gesammelt und auf dem Aufzeichnungsträger in einer
bestimmten Zeilenhöhe fokussiert, wodurch auch dann der Zeilenabstandsfehler vollständig
vermieden ist.
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Nach einem dritten Einstellverfahren sind alle Teilspiegel auf unterschiedliche,
aber gleichmäßig gestufte Zeilenhöhen einstellbar. Dadurch kann ein echter Zeilendrucker
aufgebaut werden, derart, daß auf einem unbeweglichen lichtempfindlichen Aufzeichnungsträger,
z. B. Fotopapier, mit einem beispielsweise 24 Teilspiegel aufweisenden Mehrflächenspiegel
ein Schriftsat7 bei einer Umdrehung des Mehrflächenspiegels mit einem senkechten
24-Zeilenraster ausdruckbar ist. Dieses Einstellverfahren ermöglicht eine bei Zeilendruckern
übliche Arbeitsweise, bei der nach jedem Zeilenausdruck ein Zeilenschaltschritt
des Ajfzeichnungsträger erfolgt.
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Durch den beschriebenen drehbaren Mehrflächenspiegel wird das Herstellen
von Bildern hoher Qualität sichergestellt und der Aufwand bei der Herstellung des
Mehrflächenspiegels erheblich herabgesetzt, da die bekannterweise für den drehbaren
Mehrflächenspiegel geforderte Genauigkeit durch die erfindungsgemäße justierbare
Befestigung der Teilspiegel 2 nicht so groß sein muB. Außerdem ist bei Beschädigung
eines Teilspiegels 2 dieser ohne weiteres austauschbar. Allein durch Änderung des
Trägers 1 und des Halteteils 11 sind beliebige Mehrflächenspie(Jel herstellbar Ferner
sind optische Systeme zur Kompensierung von Ablenkfehlern bei dem erfindungsgemäßen
Mehrflächenspiegel nicht erforderlich.
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