DE69116850T2

DE69116850T2 - Optisches Abtastgerät

Info

Publication number: DE69116850T2
Application number: DE69116850T
Authority: DE
Inventors: Dirk Leo Costrop; Frank Charlotte Trouillard
Original assignee: Agfa Gevaert NV
Current assignee: Agfa Gevaert NV
Priority date: 1991-03-12
Filing date: 1991-03-12
Publication date: 1996-11-21
Anticipated expiration: 2011-03-13
Also published as: US5194898A; EP0503165B1; JPH05142667A; EP0503165A1; DE69116850D1

Description

Allgemeiner Stand der Technik

Die Erfindung betrifft optische Abtastgeräte mit einem Mittel zum Abtasten einer Vorlage zur Erzeugung optischer Bildsignale und einem Mittel zum Erfassen derartiger Signale für Aufzeichnungszwecke.
Die Erfindung beinhaltet Geräte mit einem Mittel, das die optischen Bildsignale zur Erzeugung eines elektrostatischen Ladungsbilds verwendet, und einem Mittel zur Entwicklung eines derartigen Ladungsbilds, um dadurch eine sichtbare Wiedergabe der abgetasteten Vorlage zu erzeugen. Des weiteren beinhaltet die Erfindung Geräte mit einem Wandlermittel zum Umwandeln der optischen Bildsignale in elektrische Signale zur Übertragung an ein Aufzeichnungsgerät, z.B. einen Drucker oder ein Sichtanzeigegerät.
Es sind Vorlageabtastvorrichtungen bekannt, die eine physisch feststehende, durchsichtige Vorlagenträgerplatte und eine Abtasteinrichtung enthalten, die so angebracht ist, daß sie sich physisch parallel zur und dicht an der Platte bewegt. Im Gebrauch wird ein Lichtabbild einer quer über die Vorlage verlaufenden Zeile in der Einrichtung auf das optische Erfassungsmittel fokussiert, so daß die Vorlage während einer Zeilenverschiebung der Einrichtung zeilenweise abgetastet wird.
Des weiteren sind Vorlageabtastgeräte bekannt, die sich von den gerade erwähnten insofern unterscheiden, als die Abtasteinrichtung feststehend ist und die Vorlagenträgerplatte so angebracht ist, daß sie sich gegenüber der Einrichtung hin- und herbewegen kann.
Sowohl bei Geräten mit feststehender als auch bei solchen mit beweglicher Platte hängt die Wiedergabetreue, mit der die von der abgetasteten Vorlage gebotenen Informationen aufgezeichnet werden, von der Genauigkeit ab, mit der - je nachdem - die Vorlage oder die Abtasteinrichtung während des Abtastvorgangs geführt wird. Die Wiedergabe neigt dazu, selbst durch geringe Änderungen entweder der Richtung der relativen Abtastbewegung oder des Abstands zwischen der Vorlage und dem Bildfokussiermittel der Abtasteinrichtung von einem Augenblick zum anderen beim Abtastvorgang beeinträchtigt zu werden.
Die zulässige Toleranz hängt von den von der Vorlagenaufzeichnung zu erfüllenden Qualitätsstandards ab. Für die meisten routinemäßigen Vorlagenkopierzwecke ist eine Führung mit hoher Präzision nicht erforderlich, aber bei für die Herstellung von Drucken oder Druckplatten für die Graphikindustrie verwendeten Abtastvorrichtungen und bei Abtastvorrichtungen zur Erzeugung von elektrischen Bildinformationssignalen zur Weiterverarbeitung ist eine viel höhere Genauigkeit erforderlich. Zur Erzielung optimaler Ergebnisse ist es erforderlich zu gewährleisten, daß nicht nur die Richtung der relativen Verschiebung der Vorlage und des Bildfokussiersystems konstant ist, sondern auch, daß sich jede Zeile der Vorlage in dem Augenblick, in dem sie belichtet wird, in einer mit der Objektebene des Fokussiersystems zusammenfallenden Ebene befindet. Abweichungen von einer derartigen Ebene führen nicht nur zu einer unvollkommenen Fokussierung des Lichtabbildes, sondern auch zu Schwankungen bei der Beleuchtungsintensität der Vorlage. Je dichter sich die Vorlage an der Beleuchtungslichtquelle befindet, desto empfindlicher ist die Vorlagenbeleuchtungsintensität bezüglich Schwankungen bei der Entfernung der Vorlage von jener Quelle.
In der Praxis stellt die Vermeidung der obenerwähnten Abweichungen ein Problem dar.
Bei Geräten mit einer beweglichen Vorlagenträgerplatte wurde eine Lösung dieses Problems in der unter der Nr. EP-A-0 447 691 veröffentlichten, gleichzeitig anhängigen europäischen Patentanmeldung der gleichen Anmelderin vorgeschlagen. Die vorliegende Erfindung stellt eine Lösung des Problems hinsichtlich Geräten mit einer feststehenden Vorlagenträgerplatte bereit.
Es wurde vorgeschlagen, eine Abtasteinrichtung entlang einer vorbestimmten Bahn zu führen, und zwar mittels entlang gegenüberliegender Seiten eines derartigen Wegs verlaufender paralleler Stützschienen. Im amerikanischen Patent US-A-4,623,937 wird beispielsweise ein Abtastgerät offenbart, bei dem eine derartige Schiene in Form eines zylindrischen Stabs vorliegt, der sich durch einen Führungsdurchgang in einem Lagerblock auf einer Seite der Einrichtung befindet, während die andere Schiene eine flache Lauffläche für eine auf der anderen Seite der Einrichtung angebrachte Rolle bereitstellt. Die Verwendung derartiger Schienen und das Anbringen der Vorlagen-Stützplatte wie in dem Patent vorgeschlagen würde das Erfüllen sehr kleiner Toleranzbedingungen hinsichtlich der Position der Vorlage relativ zur Objektebene des optischen Fokussiersystems sehr schwierig, wenn nicht unmöglich machen.
Im amerikanischen Patent US-A-4,870,502 wird ein Gerät vorgeschlagen, bei dem die Vorlagenträgerplatte und die Abtasteinrichtung von den gleichen gefertigten Teilen des Geräterahmens getragen werden, wobei diese Teile in Form von Profilschienen mit oberen und unteren Flanschen vorliegen. Die oberen Flansche der beiden Schienen dienen zum Tragen der Vorlagenträgerplatte. Die unteren Flansche dienen als Spuren für an der Abtasteinrichtung angebrachte Rollen. Sowohl die Bewegungsbahn der Abtasteinrichtung als auch der Abstand zwischen der Vorlage und der Objektebene des optischen Fokussiersystems hängen von der Präzision der Geometrie der Profilschienen und ihrer Montage im Gerät ab. In der Praxis wäre es sehr schierig, auf diese Weise zuverlässig einen sehr hohen Genauigkeitsstandard zu erreichen, und zwar insbesondere bei Geräten auf Massenfertigungsbasis.
In DE-A-32 33 232 und EP-A-0 359 568 wird eine optische Abtastvorrichtung offenbart, die folgendes umfaßt: einen Vorlagenträger, eine Lichtquelle zur Bestrahlung einer Vorlage, eine Abtasteinrichtung, ein Mittel zur Führung der Abtasteinrichtung entlang einer vorbestimmten Bahn, ein Mittel zum Antrieb der Abtasteinrichtung entlang der Bahn, wobei die Abtasteinrichtung ein lichtempfindliches Mittel und ein Fokussiermittel, um das lichtempfindliche Mittel mit Lichtabbildern aus aufeinanderfolgenden Zeilen von von der Vorlage angezeigten Informationen zu belichten, umfaßt, und wobei die Abtasteinrichtung Lagerglieder zur Herstellung eines Lagerkontakts mit einer Fläche des Vorlagenträgers und dadurch Bestimmung des optischen Abstands zwischen jener Fläche und dem Fokussiermittel und ein Mittel zum Anlegen mindestens einer Vorspannkraft an die Abtasteinrichtung zum Halten der Lagerglieder in laufendem Kontakt mit dem Vorlagenträger während einer Abtastbewegung der Abtasteinrichtung aufweist. Bei der deutschen Anmeldung ist die Vorlage auf dem Vorlagenträger angeordnet, aber das Bestrahlungslicht läuft durch ein zusätzliches Vorlagendrucksystem, das für jede einzelne abzutastende Vorlage geschlossen und geöffnet werden muß. Darüber hinaus kann Licht aus der Umgebung direkt auf die nach oben weisende Vorlage fallen und somit die zur Abtastung der Vorlage erforderliche homogene Lichtverteilung stören.
In der europäischen Anmeldung befinden sich keine Angaben über den Vorlagenträger, so daß nicht wirklich gewährleistet wird, daß der optische Abstand zwischen der Vorlagenfläche und dem Fokussiermittel wirklich mit einem hohen Grad an Präzision konstant ist.

Aufgabe der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Gerät bereitzustellen, dessen Merkmale das Erreichen hoher Genauigkeitsstandards hinsichtlich der Führung der Abtasteinrichtung erleichtern.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein optisches Abtastgerät bereitgestellt, das folgendes umfaßt: einen Träger (2, 53, 58) für eine Vorlage (D), eine Lichtquelle (7) zur Bestrahlung einer auf dem Träger (2, 53, 58) angeordneten Vorlage, eine Abtasteinrichtung (3, 50), ein Mittel (16, 19) zur Führung der Einrichtung entlang einer vorbestimmten Abtastbahn gegenüber dem Vorlagenträger und ein Mittel (44, 45) zum Antrieb der Einrichtung entlang der Bahn, wobei die Abtasteinrichtung ein lichtempfindliches Mittel (14) und ein Fokussiermittel (10) umfaßt, das das lichtempfindliche Mittel bei einer Abtastbewegung der Einrichtung nacheinander mit Lichtabbildern aus aufeinanderfolgenden Zeilen von von der Vorlage angezeigten Informationen belichtet; wobei die Abtasteinrichtung Lagerglieder (30, 31, 51, 52, 56, 57) zur Herstellung eines Lagerkontakts mit einer Fläche der Vorlage (D) oder des Vorlagenträgers (2, 53, 58) und dadurch Bestimmung des optischen Abstands zwischen jener Fläche und dem Fokussiermittel (10) und ein Mittel zum Anlegen mindestens einer Vorspannkraft an die Abtasteinrichtung (3, 50), die die Lagerglieder (30, 31, 51, 52, 56, 57) in laufenden Kontakt mit der Vorlage oder dem Vorlagenträger während einer Abtastbewegung der Einrichtung hält, aufweist, und dadurch gekennzeichnet, daß der Vorlagenträger (2, 52, 58) über der Abtastbahn der Abtasteinrichtung (3, 50) angeordnet ist.
Im Gebrauch des erfindungsgemäßen Geräts wird der optische Abstand (d.h. die Länge der Bahn der Abbildungslichtstrahlen) zwischen dem Fokussiermittel und einer quer über die Vorlage oder den Vorlagenträger verlaufenden Zeile durch die Positionen der Lagerglieder der Einrichtung relativ zum Fokussiermittel bestimmt. Durch dieses Merkmal wird das Erreichen des Idealzustands oder die sehr dichte Annäherung daran, um das lichtempfindliche Mittel mit sehr scharfen Vorlagenzeilenabbildern zu belichten und folglich sehr wiedergabegetreue Aufzeichnungen zu erzeugen, erleichtert. Bei dem Idealzustand handelt es sich natürlich um einen Zustand, bei dem sich bei einem Abtastvorgang alle Punkte entlang der abgebildeten Zeile der Vorlage zu jedem Zeitpunkt in der Objektebene des Fokussiermittels befinden.
Die die Vorlage bestrahlende Lichtquelle des erfindungsgemäßen Geräts befindet sich vorzugsweise auf der gleichen Seite des Vorlagenträgers wie die Abtasteinrichtung, so daß die zum lichtempfindlichen Mittel übertragenen Vorlagenzeilenabbilder reflektierte Lichtabbilder sind. Und eine derartige Lichtquelle wird vorzugsweise von der Abtasteinrichtung selbst getragen.
Für die Lagerglieder der Abtasteinrichtung ist es von großem Vorteil, wenn sie auf gleicher Höhe mit den gegenüberliegenden Enden der Objektlinie des Fokussiermittels örtlichen Lagerkontakt mit der Vorlage oder dem Vorlagenträger herstellen. Die Begrenzung des Lagerkontakts auf derartige Positionen trägt weiter zur Fokussiergenauigkeit bei.
Die Lagerglieder des erfindungsgemäßen Geräts können beispielsweise in Form von Rollen oder reibungsarmen Blöcken oder Unterlagen vorliegen.
Die Abtasteinrichtung ist vorzugsweise so angebracht, daß sie ungehindert eine seitliche Schwingbewegung gegen die obengenannte Vorspannkraft oder Vorspannkräfte ausführen kann. Mit seitlicher Schwingbewegung sind Schwingbewegungen in quer zur Abtastbahn liegenden Ebenen gemeint. Durch die ungehinderte seitliche Schwingbewegung der Abtasteinrichtung wird gewährleistet, daß die Ausrichtung der Einrichtung als Reaktion auf gewisse Arten von Unvollkommenheiten, falls vorhan den, der Ebenheit der mit den Lagergliedern der Einrichtung in Kontakt stehenden Flächen automatisch eingestellt wird.
Besonders bevorzugt wird die Abtasteinrichtung so angebracht, daß sie nicht nur, wie oben erwähnt, ungehin dert eine seitliche Schwingbewegung, sondern auch von vorne nach hinten gehende Bewegungen, also gegen die Vorspannkraft oder -kräfte, ausführen kann. Nach vorne und hinten gehende Schwingbewegungen sind Bewegungen in parallel zur Abtastbahn und senkrecht zum Vorlagenträger liegenden Ebenen. Durch diese zusätzliche Bewegungsfreiheit während der zwangsgeführten Abtastbewegung der Einrichtung wird die Fokussiergenauigkeit von anderen Arten von Unvollkommenheiten, falls vorhanden, der Ebenheit der mit den Lagergliedern der Einrichtung in Kontakt stehenden Fläche unabhängig oder weniger abhängig.
Es versteht sich, daß, wenn hier auf die Schwingbewegungen der Abtasteinrichtung Bezug genommen wird, die vorgesehenen Bewegungen eine sehr kleine Größe aufweisen. Ihr Auftreten und Ausmaß wird von dem Grad der Ebenheit der Fläche des Vorlagenträgers, an dem die Abtasteinrichtung mit oder ohne dazwischen angeordneter abzutastender Vorlage über ihre Lagerglieder anliegt, bestimmt.
Die Vorspannkraft, die den Lagerkontakt der Abtasteinrichtung mit der Vorlage oder dem Vorlagenträger aufrechterhält, kann beispielsweise von einem Federmittel mechanischer, pneumatischer oder hydraulischer Art ausgeübt werden.
Eine bevorzugte Art von Führungsmittel, die bei erfindungsgemäßen Geräten verwendet werden kann, umfaßt eine einschienige Spur und ein Spurhalteglied, das mit der Schiene zusammenwirkt, um eine Verbindung zu bilden, die sich mittig hinsichtlich der Breite der Abtastbahn befindet, wobei die Verbindung im wesentlichen ohne freies Spiel ist, aber seitliche Schwingbewegungen des Spurhalteglieds um die Achse der Schiene gestattet; und die Abtasteinrichtung ist über ein Gelenkmittel mit dem Spurhalteglied verbunden, das eine nach vorne und hinten gehende Schwingbewegung der Einrichtung relativ zur Führungsschiene erlaubt. Es ist von Vorteil, wenn die Spur von einer Führungsschiene mit allgemein kreisrundem Querschnitt gebildet wird und das Spurhalteglied aus einer Kugelbuchse mit hoher Präzision, z.B. einer Kugelbuchse, wie sie unter dem Warenzeichen "STAR-Super- Kugelbuchsen" von der Firma Deutsche Star GmbH, 8720 Schweinfurt 1, Deutschland, vertrieben wird, besteht. Derartige Buchsen können das radiale Spiel auf ca. 0,01 bis 0,02 mm einschränken. Darüber hinaus können sie einer Art sein, die Durchmessereinstellung mittels einer Einstellschraube ermöglicht, wodurch Spiel praktisch vollkommen beseitigt werden kann.
Bei bestimmten Ausführungsformen der Erfindung befindet sich der Vorlagenträger über der Abtastbahn der Abtasteinrichtung und die Vorspannkraft oder -kräfte wird bzw. werden durch ein Federmittel ausgeübt, das die Einrichtung nach oben zum Träger drängt. Ein derartiges Federmittel umfaßt vorzugsweise unabhängige Federn, die auf gegenüberliegenden Seiten einer Achse, um die die Abtasteinrichtung ungehindert eine seitliche Schwingbewegung ausführen kann, angeordnet sind. Die unabhängigen Federn können Trägerglieder, z.B. Räder oder Rollen, tragen, die in Kontakt mit einem oder mehreren feststehenden Teilen des Geräts, wie z.B. einer Bodenwand einer äußeren Verkleidung des Geräts oder Teilen eines Geräthauptrahmens, laufen.
Der Vorlagenträger kann in Form einer lichtdurchlässigen Platte vorliegen, auf deren oberer Fläche eine Vorlage zum Abtasten plaziert werden kann. Wird eine Vorlage auf der oberen Fläche der Platte angeordnet und stellt die Abtasteinrichtung Lagerkontakt mit dem Boden der Platte her, wie oben erwähnt, können durch mangelnde Gleichmäßigkeit der Dicke der Platte Unvollkommenheiten bei der Fokussiergenauigkeit hervorgerufen werden. Es sind jedoch lichtdurchlässige Platten erhältlich, deren Dicke innerhalb sehr kleiner Toleranzen gleichmäßig ist. Es sind beispielsweise flache Glasplatten erhältlich, die sowohl hinsichtlich Flächenebenheit als auch Gleichmäßigkeit der Dicke einen sehr hohen Standard aufweisen und für diesen Zweck verwendet werden können.
Die Erfindung beinhaltet jedoch Geräte, bei denen die Abtasteinrichtung nach oben zum Vorlagenträger gedrängt wird und die Bodenfläche jedes Trägers zugänglich ist, damit eine Vorlage zur Abtastung an jene Fläche gehalten werden kann. In diesem Fall wirken sich Dickenschwankungen der Vorlagenträgerplatte nicht auf die Bildfokussiergenauigkeit aus. Und natürlich braucht der Vorlagenträger nicht lichtdurchlässig zu sein. Ist die Breite (normalerweise senkrecht zur Abtastbahn gemessen) einer abzutastenden Vorlage groß genug, können die Lagerglieder der Abtasteinrichtung in direktem Kontakt mit der Vorlage selbst laufen. Die Vorlagenträgerplatte kann zum Beispiel so angebracht sein, daß sie aus ihrer Betriebsstellung in eine Außerbetriebsstellung verschoben werden kann, wodurch ihre Bodenfläche zur Aufnahme der abzutastenden Vorlage bequem zugänglich wird.
Wie oben erwähnt, kann eine Vorlage durch verschiedene Mittel flach an die Unterseite eines Trägers gehalten werden. Beispielsweise kann dazu ein Klebeband verwendet werden.
Des weiteren beinhaltet die Erfindung Geräte, bei denen sich der Vorlagenträger über der Abtastbahn der Abtasteinrichtung befindet, wobei die Lagerglieder der Einrichtung an der oberen Fläche des Trägers oder einer sich darauf befindenden Vorlage anliegen. Das Gewicht der Einrichtung selbst und/oder ein Federmittel kann bzw. können die Vorspannkraft oder -kräfte, die den Lagerkontakt bei einem Abtastvorgang aufrechterhalten, ausüben. Eine derartige Anordnung ist sehr hoher Fokussiergenauigkeit förderlich, wobei die Positionierung einer Vorlage zur Abtastung gleichzeitig sehr einfach ist.
Der Vorlagenträger eines erfindungsgemäßen Geräts kann Teil eines Vakuumkastens sein, in dem eine Saugkraft erzeugt werden kann, um eine Vorlage in engem Kontakt mit einem derartigen Träger zu halten. Die Verwendung von Vakuum zum Halten von Vorlagen an einen Träger ist an sich in der Reprographie wohlbekannt. Nach dieser bekannten Technologie weist der Vorlagenträger eine oder mehrere Öffnungen auf, durch die Luft angezogen werden kann, und bildet einen Bestandteil eines mit einer Vakuumpumpe verbundenen Vakuumkastens. Bei Geräten, bei denen eine Vorlage zur Abtastung an der Bodenfläche eines Vorlagenträgers angeordnet wird, wird durch die Verwendung einer Vakuumtechnik zum Halten der Vorlage in dieser Position das Erfordernis, daß der Vorlagenträger aus seiner Betriebsstellung zum Laden einer Vorlage in das Gerät verschoben wird, beseitigt. Bei dem Gerät kann ermöglicht werden, daß die Vorlage vor der Ausübung der Saugkraft in den Raum zwischen dem Vakuumkasten und der Abtasteinrichtung geschoben wird. Dieser Vorteil ist wichtig, denn bei der Ausführung der vorliegenden Erfindung wird sehr bevorzugt, daß der Vorlagenträger dauerhaft in einer vorbestimmten Position relativ zur Abtastbahn der Abtasteinrichtung gehalten wird.
Bestimmte beispielhaft ausgewählte Ausführungsformen der Erfindung werden nun anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen beschrieben; es zeigen:
Fig. 1 Teile eines erfindungsgemäßen Geräts als Schnittansicht;
Fig. 2 eine als Schnitt ausgeführte Teilendansicht dieser Teile;
Fig. 3a eine Seitenansicht eines Details der Abtasteinrichtung des Geräts;
Fig. 3b eine Modifikation des in Fig. 3a gezeigten Details;
Fig. 4a eine Draufsicht eines Führungsmittels für eine derartige Abtasteinrichtung;
Fig. 4b und 4c Schnittansichten entlang der Linien Va bzw. Vb in Fig. 4;
Fig. 5 eine Teilendansicht des Geräts, in der Details des Antriebsmechanismus der Abtasteinrichtung gezeigt werden;
Fig. 6a und 6b eine Endansicht bzw. eine Seitenansicht eines Teils eines zweiten erfindungsgemäßen Abtastgeräts;
Fig. 7a und 7b eine Endansicht bzw. eine Seitenansicht eines Teils eines dritten erfindungsgemäßen Abtastgeräts.
Zunächst soll auf das in den Fig. 1 bis 5 gezeigte Gerät Bezug genommen werden. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, umfaßt das Gerät eine äußere Verkleidung 1, auf der sich eine klare Glasplatte 2 befindet, worauf eine abzutastende Vorlage D plaziert ist. In der äußeren Verkleidung 1 befindet sich eine Abtasteinrichtung 3 und in dieser ein Lichtkasten 4. Oben an diesem Kasten befindet sich eine lichtdurchlässige Öffnung oder ein lichtdurchlässiges Fenster 5 und unten im Kasten ein Belichtungsspalt 6. Die Öffnung 5 und der Spalt 6 erstrecken sich quer über den Kasten.
Im Lichtkasten 4 befindet sich eine Röhrenlampe 7, deren Achse in einer von der strichpunktierten Linie 7a in Fig. 2 angedeuteten horizontalen Ebene liegt, und Reflektoren 8 und 9, die das Licht durch die Öffnung 5 nach oben leiten.
Des weiteren befindet sich in der Abtasteinrichtung ein optisches Fokussiermittel mit einer Linse 10 und Spiegeln 11, 12 und 13. Die Linse ist so fokussiert, daß ihre Brennebene mit der oberen Fläche des Vorlagenträgers 2 zusammenfällt. Das Objekt der Linse ist eine gedachte Linie, die sich in der Ebene befindet und in Querrichtung des Trägers direkt über dem Belichtungsspalt 6 verläuft. Bei einem Abtastvorgang wird während der Ausrichtung der gedachten Objektlinie auf jede der aufeinanderfolgenden Zeilen der Vorlage ein scharfes Lichtabbild der Vorlagenzeile auf eine optische Wandleranordnung 14 fokussiert, die die einfallenden Lichtsignale in elektrische Signale umwandelt, welche zu den Ausgangsanschlüssen 15 geleitet werden. Diese Anschlüsse sind mit Ausgangsleitungen (nicht gezeigt) verbunden, über die die Signale zu einem Mittel übertragen werden, mittels dessen sie verarbeitet werden, z.B. zu einem Sichtanzeigegerät, einem photographischen Druckgerät zur Erzeugung eines sichtbaren oder entwickelbaren latenten Bildes auf einer Druckplatte oder einem anderen Element, einem thermographischen Drucker oder einem Faxgerät.
Auf einer Höhe unterhalb der Abtasteinrichtungsverkleidung befindet sich eine Schiene 16 mit kreisrundem Querschnitt, die von einer Halterung 17 an einem Teil 18 des Hauptrahmens des Geräts gehalten wird. Wie in Fig. 2 zu sehen, befindet sich die Schiene mittig hinsichtlich der Breite des Geräts. Die Schiene 16 erstreckt sich durch eine Führung oder ein Spurhalteglied 19 in Form eines Kugellagerrings (einer Kugelbuchse) und bildet damit eine Verbindung, die im wesentlichen kein Spiel aufweist, aber der Bewegung des Spurhalteglieds entlang der Schiene oder bogenförmig um die Schiene herum einen vernachlässigbaren Widerstand entgegensetzt. Das Spurhalteglied ist starr mit einer Platte 20 verbunden, an der die Abtasteinrichtung befestigt ist. Aus diesem Grunde kann sich die Abtasteinrichtung physisch entlang dem Innern der Verkleidung 1 unterhalb des Vorlagenträgers bewegen und in Querrichtung um die Achse der Schiene schwingen, wie durch den Doppelpfeil 21 in Fig. 2 angedeutet. Jegliches anfängliche Spiel zwischen der Schiene 16 und dem Kugellagerring kann von einer Einstellschraube 19a (Fig. 4a) am Lagerring nachgestellt werden.
Die Abtasteinrichtung ist über einen elastisch verformbaren Verbinder 22, der sich mittig über der Schiene 16 und mittig hinsichtlich der Breite der Abtasteinrichtung befindet, mit der Platte 20 verbunden. Der Verbinder 22 enthält eine Tellerfeder (z.B. eine Tellerfeder nach DIN 2093), die von vorne nach hinten gehende Schwingbewegungen der Abtasteinrichtung um eine Querachse durch den Verbinder ermöglicht. Das Ende der Abtasteinrichtung, das sich gegenüber dem Ende, an dem das Gelenk 22 angeordnet ist, befindet, wird über Federn 25a, 26a durch Räder 25, 26 gestützt. Diese Räder laufen auf einer an dem Hauptrahmen des Geräts befestigten horizontalen Platte 27.
Oben an der Abtasteinrichtung befinden sich Lagerglieder 30, 31. Diese Lagerglieder liegen in Form von koaxialen Rollen vor, deren Drehachse in einer vertikalen Ebene durch den Belichtungsspalt 6 liegt und relativ zur Verkleidung der Abtasteinrichtung feststehend ist. Die Lagerrollen stellen an Positionen, die (in Draufsicht des Trägers) in gleicher Höhe mit der Länge der Objektlinie des optischen Fokussiersystens liegen, Lagerkontakt mit dem Vorlagenträger her. Diese Rollen sind auf einer derartigen Höhe befestigt, daß sie nach oben über jedes andere Teil der Abtasteinrichtung hinweg vorragen. Die Federn 25a, 26a spannen die Abtasteinrichtung um das von dem Verbinder 22 gebildete Gelenk nach oben vor und dienen folglich dazu, die Lagerrollen 30, 31 an die Unterseite der Vorlagenträgerplatte 2 gedrückt zu halten. Da sich die Federn 25a, 26a an den Seiten der Abtasteinrichtung befinden, ordnen sie die Einrichtung um die Achse ihrer in Querrichtung verlaufenden Schwingbewegung, d.h. die Achse der Schiene 16, mittig an. Wenn sich die Kontaktlinien zwischen den einander gegenüberliegenden Lagerrollen 30, 31 und der Vorlagenträgerplatte 2 auf gleicher Höhe befinden, sind die Lagerdrücke an diesen Kontaktlinien gleich.
Das Gerät enthält eine Vorrichtung zur Voreinstellung der Abtasteinrichtung, so daß ihre Längsachse zur Führungsschiene 16 genau parallel liegt. Das Mittel zur Ausführung einer derartigen Einstellung wird in den Fig. 4a, 4b und 4c gezeigt. Die Abtasteinrichtung sitzt mit ihrem angelenkten Ende an einem Querträger 33 auf und ist damit verbunden. Der Verbinder 22 verbindet diesen Querträger mit der Platte 20. Die Ausrichtung der Abtasteinrichtung um eine vertikale Achse durch den Verbinder 22 kann mittels einer Einstellschraube 34 eingestellt werden, die durch ein Loch in einem vertikalen Flansch des Querträgers 33 verläuft und sich in Schraubeingriff mit der Verkleidung der Abtasteinrichtung befindet. Eine Drehung der Schraube 34 bewirkt eine feine horizontale Schwenkbewegung der Abtasteinrichtung relativ zum Querträger 33. Eine Feder 35 verhindert ein freies Spiel zwischen der Schraube 34 und dem Querträger. Nach der richtigen Einstellung wird die Abtasteinrichtung über Festspannschrauben 37 in ihrer eingestellten Position relativ zum Querträger befestigt.
Bei den Vorspannfedern 25a, 26a der Abtasteinrichtung handelt es sich um Blattfedern. Die Federbefestigung des Rads 25 wird ausführlich in Fig. 3a gezeigt. Die Federbefestigung von Rad 26 ist die gleiche. Das Rad 26 ist in einem Lager gelagert, das an einem Ende einer Blattfeder 36 befestigt ist. Das andere Ende der Blattfeder ist über eine Halterung 42 an der Abtasteinrichtung befestigt. In Fig. 3b wird ein entsprechendes Teil eines Geräts gezeigt, bei dem anstelle eines Rads 26 ein reibungsarmer Lagerblock 28 verwendet wird.
Zum Abtasten einer Vorlage wird die Abtasteinrichtung von einem an der Platte 27 befestigten Antriebsmotor 44 (Fig. 5) entlang der Schiene getrieben. Die Einrichtung wird über einen um die Scheiben 46, 47 laufenden Antriebsriemen 45 (Fig. 1) getrieben. Der obere Bereich dieses Riemens ist über einen Verbinder 48 an der Abtasteinrichtung befestigt. Als Alternative zu einem Riemen- und Scheibenantriebsübertragungsmechanismus können ein Seil und eine Scheibe oder ein Zahnriemen und Kettenrad verwendet werden, oder der Trieb kann über eine mit der Abtasteinrichtung verbundene Spindel über einen Schneckenantrieb oder eine Reibkupplung übertragen werden. Für diesen Zweck geeignete Präzisionsantriebsmechanismen sind im Handel leicht erhältlich.
Es ist offensichtlich, daß die Schärfe der zu den Wandlern 14 übertragenen optischen Bildsignale bei Verwendung des anhand der Fig. 1-5 beschriebenen Geräts nur durch Unvollkommenheiten (falls vorhanden) der Geometrie der Vorlagenträgerplatte 2 wie z.B. Schwankungen bei der Dicke des Glases von einer Stelle zur anderen entlang der Platte oder quer darüber beschränkt wird. Bei Verwendung einer absolut flachen Platte, die keine oder nur vernachlässigbare Dickenschwankungen aufweist, kann das Gerät Aufzeichnungen äußerst hoher Qualität erzeugen. Durch die Befestigung der Abtasteinrichtung auf eine solche Weise, daß sie über in Querrichtung einander gegenüberliegende, unabhängige Federn 25a, 26a in Lagerkontakt mit der Vorlagenträgerplatte vorgespannt ist, wird die Abbildungsschärfe im wesentlichen unabhängig von der Geometrie des Hauptrahmens des Geräts, an dem die Abtasteinrichtung läuft. Darüber hinaus werden bestimmte Arten von unter Umständen vorhandenen Unvollkommenheiten der Geometrie der Vorlagenträgerplatte oder Ungenauigkeiten hinsichtlich ihrer horizontalen Befestigung aufgrund der Vorspannung der Abtasteinrichtung in Lagerkontakt mit dieser Platte automatisch ausgeglichen, so daß sie die Bildqualität nicht beeinträchtigen.
In den Fig. 6a und 6b wird das Aufhängungssystem der Abtasteinrichtung eines anderen erfindungsgemäßen Geräts dargestellt. Das Gerät umfaßt eine Abtasteinrichtung 50. Das Führungsmittel dieser Einrichtung umfaßt eine Führungsschiene 16 und ein eine Gleitkupplung bildendes Spurhalteglied 19 und entspricht dem Führungsmittel des in den Fig. 1 bis 5 beschriebenen Geräts. Die Innenteile der Abtasteinrichtung, d.h. ihre Lichtquelle, ihr Fokussiersystem und ihr lichtempfindliches Mittel entsprechen auch jenen Teilen der anhand von Fig. 1 beschriebenen Abtasteinrichtung und brauchen deshalb nicht gesondert beschrieben zu werden. Die Abtasteinrichtung wird in Fig. 6a nur als Umriß gezeigt. Die Abtasteinrichtung weist Lagerglieder 51, 52 auf, die sich über der oberen Fläche eines Vorlagenträgers 53 befinden, auf dem eine Vorlage D zum Abtasten plaziert ist. Die Lagerglieder befinden sich auf gleicher Höhe mit der Länge der Objektlinie des Fokussiermittels. Durch das Gewicht der Einrichtung, das um ihre horizontale, von vorne nach hinten verlaufende, horizontale Gelenkachse durch Verbinder 22 wirkt, werden die Lagerglieder 51, 52 während eines Abtastvorgangs in Lagerkontakt mit dem Vorlagenträger gehalten. Schwankungen der Dicke der Vorlagenträgerplatte haben keinen Einfluß auf die erreichbare Bildschärfe, da die Lagerrollen mit der gleichen Fläche der Vorlagenträgerplatte Kontakt herstellen wie die Vorlage selbst.
In den Fig. 7a und 7b wird ein Gerät gezeigt, bei dem die Abtasteinrichtung (deren Führungsmittel und Innenteile auch jenen des Geräts nach den Fig. 1 bis 5 ähneln) Lagerrollen 56, 57 aufweist, die nach oben über andere Teile der Einrichtung hinweg vorragen und unter einer von Federmitteln (nicht gezeigt), die den Blattaufhängungsfedern des Geräts nach den Fig. 1 - 5 ähneln können, ausgeübten Kraft an der Unterseite einer Vorlagenträgerplatte 58 anliegen. Die Platte 58 kann aus ihrer Arbeitsposition angehoben werden, wie in Fig. 7b gezeigt, so daß eine zu kopierende Vorlage D an der Unterseite der Platte 58 angeordnet werden kann. Jedes der oben erwähnten Haltemittel kann zum Halten der Vorlagen an der Platte verwendet werden. Vorzugsweise bildet die Platte 58 Teil eines Vakuumkastens.
Obgleich die verschiedenen dargestellten Geräte Lagerglieder in Form von Rollen aufweisen, können auch anders ausgebildete Lagerglieder verwendet werden, z.B. Lagerglieder in Form von Blöcken oder Unterlagen, die mit dem Vorlagenträger einen Gleitkontakt herstellen.
Anstatt des Einbaus von optischen Wandlern zur Umwandlung der optischen Bildsignale in elektrische Signale, z.B. zur digitalen Verarbeitung in einem Leitrechner, könnte das Gerät einen fotoleitenden Empfänger enthalten, auf dem das einfallende Lichtmuster in ein elektrostatisches Bild umgewandelt wird. Als Alternative dazu kann das erfindungsgemäße Gerät mit einer in Lagerkontakt mit einem Vorlagenträger vorgespannten Abtasteinrichtung, wie in den Zeichnungen dargestellt, als Aufzeichnungsgerät einer anderen Art, z.B. als ein Stahlstichimitationsdrucker oder Faxgerät, ausgeführt sein oder einen Teil davon bilden.

Claims

1. Optisches Abtastgerät, das folgendes umfaßt: einen Träger (2, 53, 58) für eine Vorlage (D), eine Lichtquelle (7) zur Bestrahlung einer auf dem Träger (2, 53, 58) angeordneten Vorlage, eine Abtasteinrichtung (3, 50), ein Mittel (16, 19) zur Führung der Einrichtung entlang einer vorbestimmten Abtastbahn gegenüber dem Vorlagenträger und ein Mittel (44, 45) zum Antrieb der Einrichtung entlang der Bahn, wobei die Abtasteinrichtung ein lichtempfindliches Mittel (14) und ein Fokussiermittel (10) umfaßt, das das lichtempfindliche Mittel bei einer Abtastbewegung der Einrichtung nacheinander mit Lichtabbildern aus aufeinanderfolgenden Zeilen von von der Vorlage angezeigten Informationen belichtet; wobei die Abtasteinrichtung Lagerglieder (30, 31, 51, 52, 56, 57) zur Herstellung eines Lagerkontakts mit einer Fläche der Vorlage (D) oder des Vorlagenträgers (2, 53, 58) und dadurch Bestimmung des optischen Abstands zwischen jener Fläche und dem Fokussiermittel (10) und ein Mittel zum Anlegen mindestens einer Vorspannkraft an die Abtasteinrichtung (3, 50), die die Lagerglieder (30, 31, 51, 52, 56, 57) in laufendem Kontakt mit der Vorlage oder dem Vorlagenträger während einer Abtastbewegung der Einrichtung hält, aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorlagenträger (2, 52, 58) über der Abtastbahn der Abtasteinrichtung (3, 50) angeordnet ist.

2. Gerät nach Anspruch 1, bei dem die Lagerglieder (30, 31, 51, 52, 56, 57) auf gegenüberliegenden Seiten der Abtastbahn der Einrichtung und auf gleicher Höhe mit der Objektlinie des Fokussiermittels (10) einen örtlichen Lagerkontakt mit der Vorlage (D) oder dem Vorlagenträger (2, 53, 58) herstellen.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Abtasteinrichtung (3, 50) derart angebracht ist, daß sie in einer quer zur Abtasteinrichtung liegenden Ebene ungehindert eine seitliche Schwingbewegung gegen die Vorspannkraft ausführen kann.

4. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Abtasteinrichtung (3, 50) so angebracht ist, daß sowohl eine seitliche Schwingbewegung in einer quer zur Abtastbahn liegenden Ebene als auch eine von vorne nach hinten gehende Bewegung in einer parallel zu der Abtastbahn und senkrecht zum Vorlagenträger liegenden Ebene gegen die Vorspannkraft erfolgen kann.

5. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Führungsmittel (16, 19) zum Führen der Abtasteinrichtung (3, 50) entlang der Abtastbahn eine einschienige Spur (16) und ein Spurhalteglied (19) umfaßt, das mit der Schiene zusammenwirkt, um eine Verbindung zu bilden, die sich mittig hinsichtlich der Breite der Abtastbahn befindet, wobei die Verbindung im wesentlichen ohne freies Spiel ist, aber seitliche Schwingbewegungen des Spurhalteglieds um die Achse der Schiene gestattet, und bei dem die Abtasteinrichtung (3, 50) mit dem Spurhalteglied über ein Gelenkmittel (22) verbunden ist, das eine nach vorne und hinten gehende Schwingbewegung der Einrichtung relativ zur Führungsschiene (16) erlaubt.

6. Gerät nach Anspruch 5, bei dem die Spur (16) von einer Führungsschiene mit allgemein kreisrundem Querschnitt gebildet wird und das Spurhalteglied (19) aus einem Kugellagerring besteht.

7. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Vorspannkraft von einem Federmittel (25a, 26a) ausgeübt wird, das die Einrichtung nach oben zum Vorlagenträger drängt.

8. Gerät nach Anspruch 7, bei dem das Federmittel unabhängige Federn (25a, 26a) umfaßt, die auf gegenüberliegenden Seiten einer Achse, um die die Abtasteinrichtung (3, 50) ungehindert eine seitliche Schwingbewegung ausführen kann, in einer quer zur Abtastbahn liegenden Ebene angeordnet sind.

9. Gerät nach Anspruch 8, bei dem die unabhängigen Federn (25a, 26a) Trägerglieder (25, 26) tragen, die in Kontakt mit mindestens einem feststehenden Teil des Geräts laufen.

10. Gerät nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei es sich bei dem Vorlagenträger um eine lichtdurchlässige Platte handelt, auf deren obere Fläche eine Vorlage zum Abtasten plaziert werden kann.

11. Gerät nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei dem eine Bodenfläche des Vorlagenträgers (58) zugänglich ist, damit eine Vorlage zur Abtastung an jene Fläche gehalten werden kann.

12. Gerät nach Anspruch 11, bei dem der Vorlagenträger (58) aus einer Betriebsstellung in eine Außerbetriebsstellung verschoben werden kann, um Zugang zur Bodenfläche zu gewähren.

13. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Lagerglieder (51, 52) der Abtasteinrichtung an der oberen Fläche des Vorlagenträgers oder an einer sich darauf befindenden Vorlage anliegen und das Gewicht der Einrichtung selbst als die Vorspannkraft wirkt, die den Lagerkontakt während einer Abtastbewegung der Einrichtung aufrechterhält

14. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Vorlagenträger (2, 53, 58) einen Teil eines Vakuumkastens bildet.