DE19942552A1

DE19942552A1 - Lichtablenkvorrichtung

Info

Publication number: DE19942552A1
Application number: DE1999142552
Authority: DE
Inventors: Rene Retzlaff; Klaus Kosmann
Original assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Current assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Priority date: 1999-09-07
Filing date: 1999-09-07
Publication date: 2001-03-15

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lichtablenkvorrichtung (5) in einem elektronischen Reproduktionsgerät, beispielsweise in einem Aufzeichnungsgerät. Die Ablenkvorrichtung (5) besteht aus einer Welle (6), einem Wellenlager (8), einem Antriebsmotor (9) zum rotatorischen Antrieb der Welle (6) um eine optische Achse (4) und aus einem an der Welle (6) angebrachten optischen Ablenkelement (7). Ein in einer Lichtquelle (1) erzeugter Lichtstrahl (2) wird in einem Videomodulator (3) mit der aufzuzeichnenden Information helligkeitsmoduliert und durch das rotierende Ablenkelement (7) zeilenweise über ein Aufzeichnungsmaterial (11) abgelenkt. Das Wellenlager (8) ist als magnetische Lagerung ausgebildet und besteht aus zwei radialen Magnetlagern (12, 13) und einem axialen Magnetlager (14) in einer baulichen Einheit. Die Magnetlager (12, 13, 14) können aktive oder passive Magnetlager sein.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der elektronischen Reproduktionstechnik und betrifft eine Vorrichtung zur Ablenkung eines Lichtstrahls in einem elektroni schen Reproduktionsgerät, beispielsweise in einem Abtastgerät oder einem Auf zeichnungsgerät.

Bei einem Abtastgerät wird ein Lichtstrahl mittels einer Lichtablenkvorrichtung pixel- und zeilenweise über eine abzutastende Vorlage geführt und das von der Vorlage reflektierte oder durchgelassene Abtastlicht in einem optoelektronischen Wandler in ein Bildsignal umgewandelt.

Bei einem Aufzeichnungsgerät wird ein mit der aufzuzeichnenden Information hel ligkeitsmodulierter Lichtstrahl mittels einer Lichtablenkvorrichtung pixel- und zei lenweise über ein Aufzeichnungsmaterial abgelenkt.

Eine Lichtablenkvorrichtung besteht im wesentlichen aus einer Welle, einem Wel lenlager und einem Antriebsmotor zum rotatorischen Antrieb der Welle. Die Welle trägt ein optisches Ablenkelement, das einen in Richtung der Rotationsachse der Welle einfallenden Lichtstrahl im wesentlichen senkrecht zur Rotationsachse ab lenkt.

Um mit einem Aufzeichnungsgerät eine gute Aufzeichnungsqualität zu erzielen, müssen Taumelbewegungen der rotierenden Welle der Lichtablenkvorrichtung vermieden oder zumindest minimiert werden. Taumelbewegungen der Welle, die sich auf den abgelenkten Lichtstrahl übertragen, führen nämlich zu ungleichmäßi gen Zeilenabständen und damit zu einer störenden inhomogenen Belichtung auf dem Aufzeichnungsmaterial. Ursache für eine derartige Taumelbewegungen der Welle ist im wesentlichen eine ungenaue Lagerung.

Bei herkömmlichen elektronischen Reproduktionsgeräten werden häufig aerostati sche oder aerodynamische Luftlager für die Wellenlagerung verwendet. Mit aero statischen Luftlagern läßt sich zwar eine präzise Lagerung erreichen, aerostatische Luftlager sind aber relativ teuer, da zu ihrem Betrieb eine Luftaufbereitung benötigt wird. Bei aerodynamischen Luftlagern entfällt zwar eine aufwendige Luftaufberei tung, aber sie sind ungenauer und haben nur eine begrenzte Tragfähigkeit.

Im Werkzeugmaschinenbau ist es bereits bekannt, Werkzeugspindeln mittels Ma gnetlagern zu lagern. Diese Magnetlager sind aber zu groß und zu ungenau, um in elektronischen Reproduktionsgeräten hoher Genauigkeit eingesetzt zu werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Ablenkung eines Lichtstrahls in einem Reproduktionsgerät derart zu verbessern, daß eine genaue Wellenlagerung bei relativ geringen Kosten und somit eine genaue Lichtablenkung erreicht wird.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Aus gestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Fig. 1 und 2 näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau einer Lichtablenkvorrichtung in einem Aufzeich nungsgerät und

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel für eine magnetische Lagerung.

Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer Lichtablenkvorrichtung beispielsweise in einem Aufzeichnungsgerät. Eine Lichtquelle (1) erzeugt einen Lichtstrahl (2), der in einem Videomodulator (3) von einem die aufzuzeichnende Information enthaltenen Videosignal (V) helligkeitsmoduliert und entlang einer optischen Achse (4) einer Lichtablenkvorrichtung (5) zugeführt wird.

Die Lichtablenkvorrichtung (5) besteht aus einer um die optische Achse (4) rotie renden Welle (6), einem an der Welle (6) befindlichen optischen Ablenkelement (7), einer Wellenlagerung (8) und einem Antriebsmotor (9) zum rotatorischen Antrieb der Welle (6). Das optische Ablenkelement (7) ist im dargestellten Ausführungsbei spiel als Prisma mit einer unter einem Winkel von 45° zur optischen Achse (4) ver laufenden Reflexionsfläche (10) ausgebildet. Zur Vermeidung von Rückreflexionen in die Lichtablenkvorrichtung (5) kann die Neigung der Reflexionsfläche (10) um einige Winkelgrade vom Winkel 45° abweichen. Das optische Ablenkelement (7) kann aber auch beispielsweise ein Einflächenspiegel oder ein Mehrflächenspiegel (Polygonspiegel) sein.

Der aus dem Videomodulator (3) austretende, helligkeitsmodulierte Lichtstrahl (2) wird an der Reflexionsfläche (10) der Lichtablenkvorrichtung (5) in einer senkrecht zur Zeichenebene verlaufenden Ebene zeilenweise über ein zu belichtendes Auf zeichnungsmaterial (11) ablenkt.

Die Wellenlagerung (8) ist gemäß der Erfindung als magnetische Lagerung, vor zugsweise als elektromagnetische Lagerung, ausgebildet. Durch die magnetische Lagerung wird eine genaue und dennoch kostengünstige Lichtablenkvorrichtung erreicht, da Vorrichtungen zur Luftaufbereitung entfallen. Magnetlager sind darüber hinaus nahezu wartungsfrei. Die Tragkraft der Magnetlager ist abhängig von der Magnetkraft und nicht mehr wie bei den Luftlagern von dem zur Verfügung gestell ten Luftdruck.

Derartige magnetischen Lagerungen werden beispielsweise in dem Buch "Magnetlager-Grundlagen, Eigenschaften und Anwendungen berührungsfreier, elektromagnetischer Lager", G. Schweitzer, A. Traxler, H. Bleuler;

ISBN 3-540-558683-3 Springer Verlag Berlin Heidelberg New York, ausführlich be schrieben.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein als magnetische Lagerung ausgebilde tes, berührungsfreies Wellenlager (8) einer Lichtablenkvorrichtung (5) mit zwei von einander beabstandeten radialen Magnetlagern (12, 13) und mit einem axialen Ma gnetlager (14).

Jedes radiale Magnetlager (12, 13) besteht aus mehreren, segmentartig am Um fang verteilten Elektromagneten (12a, 13a), die sich jeweils paarweise diametral gegenüber liegen und von Erregerströmen durchflossenen sind, und aus einem auf der Welle (6) befindlichen Rotor (12b, 13b). Der axiale Abstand der beiden radialen Magnetlager (12, 13) voneinander ist durch einen Distanzring (15) festgelegt. Die aus den beiden radialen Magnetlagern (12, 13) gebildete Einheit ist durch einen weiteren Distanzring (16) von dem axialen Magnetlager (14) getrennt. Das axiale Magnetlager (14) weist einen hohlzylinderförmigen Statorring (14a) mit einer radial verlaufenden Ringnut (14b) in der Innenfläche des Statorringes (14a) auf. Auf jeder Seite der Ringnut (14b) befinden sich ebenfalls am Umfang segmentartig verteilte Elektromagneten (14c, 14d), die sich paarweise diametral und auf beiden Seiten der Ringnut (14b) axial gegenüber liegen und ebenfalls von Erregerströmen durch flossen sind. Der an der Welle (6) befindliche Rotor ist als Rotorscheibe (14e) mit radialer Ausdehnung ausgebildet, die sich berührungslos in die Ringnut (14b) des Statorringes (14a) bewegt. An den Stirnseiten des Wellenlagers (8) befinden sich Abschlußscheiben (16, 17) mit zentralen Durchtrittsöffnungen (16a, 17a) für die Welle (6). Der in Fig. 2 nicht dargestellte Antriebsmotor (9) ist außerhalb des Wel lenlagers (8) an eines der beiden Enden der Welle (6) gekoppelt. Alternativ kann sich der Antriebsmotor (9) auch innerhalb des Wellenlagers (8), beispielsweise zwi schen den Rotoren (12b, 13b) der radialen Magnetlager (12, 13) befinden. Die Konstruktion der magnetischen Wellenlagerung ist nicht auf das in Fig. 2 darge stellte Ausführungsbeispiel beschränkt.

Die erfindungsgemäße Wellenlagerung kann aus passiven, aus aktiven Magnetla gern oder aus einer Kombination von passiven und aktiven Magnetlagern beste hen. Passive Magnetlagern sind aus Permanentmagnetsystemen aufgebaut, bei aktiven Magnetlagern werden die Lagerkräfte über die Elektromagnetsysteme ge regelt.

Bei einem aktiven Magnetlager werden die Lageabweichungen des Rotors bzw. der Welle von vorgegebenen Sollwerten mit Hilfe von geeigneten Abstandssensoren gemessen. Die Meßwerte werden in einem Regler in Regelsignale umgesetzt, die in einem Leistungsverstärker entsprechende Erregerströme für die Lagerregelung mittels der Elektromagnete erzeugen. Für die Messung der Lageabweichungen werden induktive, vorzugsweise kapazitive, Abstandssensoren eingesetzt.

Claims

1. Vorrichtung zur Ablenkung eines Lichtstrahls in einem elektronischen Repro duktionsgerät, bestehend aus einer Welle (6), einem Wellenlager (8), einem Antriebsmotor (9) zum rotatorischen Antrieb der Welle (6) und einem an der Welle (6) angebrachten optischen Ablenkelement (7) zur Ablenkung eines Lichtstrahls, dadurch gekennzeichnet, daß das Wellenlager (8) als magneti sche Lagerung ausgebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die magneti sche Lagerung aus zwei radialen Magnetlagern (12, 13) und einem axialen Magnetlager (14) besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß minde stens die radialen Magnetlager (12, 13) als aktive Magnetlager ausgebildet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß minde stens die radialen Magnetlager (12, 13) als passive Magnetlager ausgebildet sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ablenkelement (7) als Spiegel ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ablenkelement (7) als Prisma ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ablenkelement (7) als Mehrflächenspiegel ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Reproduktionsgerät ein Abtastgerät zur Abtastung von Vorlagen ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Reproduktionsgerät ein Aufzeichnungsgerät ist.