DE2319235A1 - Abtastvorrichtung - Google Patents

Description

9044-73/Kö/s
VDR 112

Convention Date:
April 26, 1972

Van Dyk Research Corporation, Whippany, N.J., V.St.A.

Abtastvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Abtastvorrichtung mit einem drehbar auf einer Welle befestigten optischen Abtastelement, einem die Welle aus einer Ausgangsstellung über einen vorbestimmten Drehwinkel in der Abtastrichtung drehenden ersten Antrieb und einem die Welle in der entgegengesetzten Richtung in die Ausgangsstellung zurückdrehenden zweiten Antrieb. Die Abtastvorrichtung eignet sich, ohne hierauf beschränkt zu sein, insbesondere für das Abtasten von mittels eines xerographischen Kopiergerätes zu reproduzierenden Schriftstücken.

In der xerographischen Praxis wird mit einer xerographischen Fläche oder Platte gearbeitet, die aus einer auf einer leitenden Unterlage angebrachten Schicht aus photoleitendem Isoliermaterial besteht und auf der elektrostatische Bilder erzeugt werden. Üblicherweise wird dabei die xerographische Platte auf ihrer Oberfläche gleichmäßig elektrostatisch aufgeladen und dann mit dem zu reproduzierenden Bild belichtet, wodurch die Photoleiterschicht in denjenigen Bereichen, wo Licht auftrifft, entladen wird. Die nicht entladenen Bereiche der Photoleiterschicht bilden somit ein elektrostatisches Ladungsmuster, das dem Lichtmuster oder Lichtbild des Originals entspricht.

Das latente elektrostatische Bild wird dann mit einem fein-

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verteilten elektrostatisch anziehbären (elektroskopischen) Material wie Harzpulver entwickelt. Dabei wird das Pulver auf der Photoleiterschicht von der elektrostatischen Ladung in entsprechenden Bildbereichen festgehalten. Dort, wo die Ladung am größten ist, setzt sich die größte Pulvermenge ab, während in den am wenigsten aufgeladenen Bereichen sich wenig oder gar kein Pulver absetzt. Auf diese Weise wird ein sichtbares Pulverbild erzeugt, das dem Lichtbild der zu reproduzierenden Kopie entspricht. Das Pulverbild wird dann auf ein Papierblatt oder eine anderweitige Reproduzierfläche übertragen und dort auf geeignete Weise fixiert (gewöhnlich durch Erwärmen), so daß ein permanenter Abdruck des gewünschten Bildes entsteht.

Beim Kopieren eines Schriftstücks oder Dokuments erfolgt die Übertragung des darauf befindlichen Bildes auf die xerographische Platte gewöhnlich durch Abtasten des Schriftstücks mit einem beweglichen optischen Abtastelement, z.B. einem Spiegel. Sollen Schriftstücke unterschiedlicher Länge kopiert werden, so muß die Bewegung des optischen Abtastelements entsprechend verändert werden. Soll mit hoher Geschwindigkeit kopiert werden (Schnellkopierverfahren), so muß das optische Abtastelement nach jeder Abtastung sehr schnell in seine Ausgangslage zurückgebracht werden, damit der Zeitverlust zwischen den aufeinanderfolgenden Abtastungen minimal ist.

Bei Verwendung beispielsweise eines Spiegels als optisches Abtastelement läßt sich die Abtastung von Schriftstücken unterschiedlicher Länge in der Weise realisieren, daß man den Spiegel auf einer Welle anordnet, die von einem Motor über eine geeignete Kupplung gedreht wird. Die Kupplung kann dann jeweils für einen Zeitraum eingerückt werden, der der für die Abtastung eines Schriftstücks gegebener Länge erforderlichen Zeit mit einer durch die Winkelgeschwindigkeit der Motorwelle gegebenen Geschwindigkeit entspricht. Mittels einer Feder kann der Spiegel bei ausgerückter Kupplung in seine Ausgangslage zurückgebracht werden. Eine Abtastvorrichtung dieser Art ist in der DT-OS 2,302,986 beschrieben.

Um ein gleichmäßig wiederholbares Arbeiten des Abtastsystems

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zu erzielen, muß man einen mechanischen Anschlag vorsehen, der die Ruhe- oder Ausgangslage des Abtastspiegels festlegt. Wenn der durch die Rückführfeder auf hohe Winkelgeschwindigkeit beschleunig te Abtastspiegel durch Anschlagen am mechanischen Anschlag abrupt zum Halten gebracht wird, so verursacht der dabei auftretende Stoß unerwünschte Vibrationen sowie Störungen der genauen Ausrichtung des Spiegels und der dazugehörigen Teile des Abtastsystems. Verwendet man einen viskosen Stoßdämpfer zum Verringern dieser Stöße und Vibrationen, so verringert sich dadurch die Winkelgeschwindigkeit, mit welcher der Spiegel in seine Ausgangslage zurückkehrt, sehr stark, was eine beträchtliche Verringerung der Kopiergeschwin digkeit des Gerätes zur Folge hat.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abtastvorrichtung zu schaffen, bei der unerwünschte Stöße und Vibrationen mit nur minimalem Geschwindigkeitsverlust bei der Abtastung vermieden werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Abtastvorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Antrieb Mittel zum Begrenzen der Winkelgeschwindigkeit der Welle in der entgegengesetzten Drehrichtung auf einen vorbestimmten Wert und Mittel zum Verringern der Winkelgeschwindigkeit der Welle bei Annäherung an die Ruhestellung aufweist.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Figur 1 ein xerographisches Kopiergerät, wie es allgemein für den Stand der Technik typisch ist;

Figur 2 eine schematische Darstellung des allgemeinen Aufbaus der Abtastvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Figur 3 verschiedene der in der Abtastvorrichtung nach Figur 2 verwendeten mechanischen Bauteile; und

Figur 4 Diagramme, welche die Wirkungsweise der Abtastvorrichtung nach Figur 2 und 3 erläutern.

Das in Figur 1 gezeigte xerographische Kopiergerät 10, das

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allgemein typisch ist für den Stand der Technik, weist mehrere Behandlungsstationen auf, die um den Umfang einer drehbaren Trommel 11 angeordnet sind. Die Trommel 11 ist drehbar auf einer Welle

12 befestigt und wird während des Anfertigens von Kopien durch einen geeigneten Antriebsmotor (nicht gezeigt) ständig gedreht. Die Außenmantelfläche 13 der Trommel 11 ist mit einem verhältnismäßig harten Photoleitermaterial, beispielsweise glasigem Selen, beschichtet.

Ein Schriftstück oder Original 14 mit dem zu kopierenden Bild wird (mit der Bildseite nach unten) auf eine gebogene Transparentplatte 15 aufgelegt. Das zu kopierende Bild wird dann mit einer geeigneten Lichtquelle (nicht gezeigt) durch die Transparentplatte 15 ausgeleuchtet und von einem Drehspiegel 16 abgetastet, der das Licht vom Original 14 reflektiert und durch eine Linse 17 über einen Festspiegel 18 sowie durch den Belichtungsspalt 19 auf die Photoleiterschicht 13 der sich drehenden Trommel 11 richtet.

Die Drehung des abtastenden Drehspiegels 16 ist mit der Drehung der Trommel 11 genau synchronisiert, so daß die Lineargeschwin digkeit, mit der die Oberfläche des Originals 14 abgetastet und das Bild des Originals durch den Belichtungsspalt 19 projiziert wird, gleich der Lineargeschwindigkeit der Photoleiterschicht auf dem Außenmantel der Trommel 11 ist.

Vor der Belichtung mit dem die Bildinformation enthaltenden Lichtstrahl durch den Belichtungsspalt I9 läuft die PhotoLeiterschicht

13 der Trommel 11 unter einem Koronaemitter oder Korotron 20 vorbei, wo sie auf eine gleichmäßige elektrostatische Ladungsdichte aufgeladen wird.

Beim Vorbeilaufen unter dem Belichtungsspalt I9 wird die Photoleiter schicht 13 entsprechend dem Muster, des Bildes auf dem zu kopierenden Original 14 selektiv entladen, so daß auf mindestens einem Teil der Photoleiterschicht 13 ein latentes elektrostatisches Bild entsteht (wobei die Größe des das latente elektrostatische Bild enthaltenden Teils der Photoleiterschicht von der Größe des zu kopierenden Originals I4 abhängt).

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Beim Weiterdrehen der Trommel 11 läuft das latente elektrostatische Bild auf der Photoleiterschicht 13 in den Entwicklerbehälter 21 ein. Im unteren Teil oder "Sumpf" des Entwicklerbehälters 21 befindet sich ein körniges Entwicklergemisch 22 aus harzbe— schichteten Stahlperlen und elektroskopischem Tonerpulver.

Das Entwicklergemisch wird von einem Förderband 24 mit daran befestigten Schöp3tübeln 25 laufend vom Sumpf des Entwicklerbehälters nach einem Auslauf 23 an oder in der Nähe der Oberseite
des Entwicklerbehälters befördert.

Beim Weiterdrehen der Trommel 11 fließt das Entwicklergemisch laufend aus der Öffnung an der Unterseite des Auslaufs 23 auf die Photoleiterschicht 13 der Trommel aus. Beim Fließen des Entwickler^ gemische über die Photoleiterschicht werden Tonerteilchen von den sich bewegenden Trägerkörnchen weggezogen, um an den aufgeladenen Bereichen der Photoleiterschicht festzuheften, so daß das latente elektrostatische Bild in ein entsprechendes sichtbares Bild oder
Muster aus pigmentierten oder gefärbten Tonerteilchen umgewandelt wird. Das Entwicklergemisch (abzüglich der am latenten elektrostatischen Bild auf der Photoleiterschicht 13 der Trommel 11 haftenden Tonerteilchen) läuft nach dem Überfließen der Photoleiterschicht 13 in den Sumpf des Entwicklerbehälters 21 zurück.

Beim Weiterdrehen der Trommel 11 gelangt das Muster aus Toner teilchen (die elektroskopisch an den aufgeladenen Bereichen des
latenten elektrostatischen Bildes auf der Photoleiterschicht 13
haften) zu einem vorbeilaufenden Papierstreifen 26, der mit einer der Umfangsgeschwindigkeit der Trommel 11 gleichen Geschwindigkeit transportiert wird, so daß im wesentlichen keine Relativbewegung
zwischen dem Papierstreifen 26 und dem angrenzenden Umfangsteil
der Trommel 11 stattfindet.

Der Papierstreifen 26 wird zum Übertragungsbereich der Trommel 11 durch einen Transportmechanismus in Form eines porösen
Förderbandes 35 befördert, auf dem der Papierstreifen 26 durch
die Saugwirkung einer Vakuumquelle (nicht gezeigt) festgehalten
wird, die mit dem Inneren des vom Förderband 35 umschlossenen Bereiches in Verbindung steht.

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Während das Tonermuster (das dem latenten elektrostatischen Bild entspricht, das seinerseits dem Bild des Originals 14 entspricht) in Kontakt mit dem Papierstreifen 26 auf diesem läuft, zieht ein Bildübertragungs-Koronaemitter oder Korotron 27 die Tonerteilchen von der Photoleiterschicht 13 weg auf den anliegenden Teil des laufenden Papierstreifens 26. Dadurch wird das Tonermuster auf den Papierstreifen 2 6 übertragen, der anschließend unter einem Heizstrahler 28 vorbeiläuft, wo das Tonermuster unter Bildung einer permanenten Kopie des Bildes des Originals 14 auf dem Papierstreifen 26 fixiert wird.

Das Papier 26 wird unter dem Heizstrahler 28 durch ein poröses Förderband 29 vorbeitransportiert, auf dem es durch die Saugwirkung einer Vakuumquelle (nicht gezeigt) festgehalten wird, die mit dem Inneren des vom Förderband 29 umschlossenen Bereiches in Verbindung steht.

Nach der Übertragung des Tonermusters von der Photoleiterschicht 13 der Trommel 11 auf das Papier 26 bleibt auf der Trommel oberfläche eine gewisse Restmenge an Tonerteilchen zurück. Um diese restlichen Tonerteilchen zu entfernen, wird die Photoleiterschicht 13 anschließend unter einem weiteren Koronaemitter oder Korotron 30 vorbeigeführt, der die auf der Photoleiterschicht verbliebene Restladung neutralisiert, so daß die elektrostatische Anziehung zwischen den restlichen Tonerteilchen und der Photoleiterschicht verringert oder beseitigt wird.

Eine in einem im wesentlichen staubdichten Gehäuse 32 untergebrachte rotierende Bürste 31 entfernt mechanisch die restlichen Tonerteilchen von der Photoleiterschicht 13 der Trommel 11, wobei die so weggebürsteten Tonerteilchen durch die von einer geeigneten Vakuumquelle (nicht gezeigt) mit Unterdruck beaufschlagte Rohrleitung 33 herausgesaugt werden. Vor dem Austritt in die Atmosphäre wird die mit Toner beladene Luft durch geeignete Mittel (nicht gezeigt) gefiltert, um die Tonerteilchen asu entfernen.

Nachdem die restlichen Tonerteilchen mittels der rotierenden Bürste 31 und der Vakuumquelle von der Photoleiterschicht 13 entfernt sind, wird die Photoleiterschicht 13 mit einer Lichtquelle

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bestrahlt, um eine im wesentlichen vollständige Entladung der Photoleiterschicht sicherzustellen.

Danach wird die Photoleiterschicht 13 durch das Korotron 20 zur Vorbereitung für den nächsten Kopiervorgang wieder gleichmäßig aufgeladen.

Wie im einzelnen in Figur 2 gezeigt, ist der Spiegel .16 normalerweise in eine Ausgangs- oder Ruhelage, angedeutet durch ausgezogene Linien, gespannt. Der Spiegel 16 ist auf einer drehbaren Welle 36 befestigt und in seine Ruhelage durch eine Feder 37 gespannt, die ihn gegen den mechanischen Anschlag 38 drückt. Ein mit dem Spiegel 16 mechanisch gekoppelter Grenzschalter 39 schickt in die Leitung 40 ein Signal, das anzeigt, wenn der Spiegel 16 die Ruhelage einnimmt.

Ein Antriebsmotor 41, der sich mit einer gegebenen Winkelgeschwindigkeit dreht, dreht den Spiegel 16 in der Abtastrichtung, angedeutet durch die Pfeile 43 und 44. Der Antriebsmotor 41 ist mit der Welle 36 über eine schaltbare Kupplung 42 gekuppelt, die eingerückt wird, wenn das Original 14 abgetastet werden soll, und nach Abtastung der gesamten Länge des Originals 14 ausgerückt wird. Die gestrichelten Linien 45 zeigen die Lage des abtastenden "Strahls" bei in der Ruhelage befindlichem Spiegel 16 an, während die gestrichelten Linien 46 die Lage des AbtastStrahls am Ende des Abtasthinlaufs, d.h. in der maximalen Vorwärtslage des Spiegels 16, angedeutet durch die gestrichelte Darstellung des Spiegels, anzeigen. Da der Abtaststrahl (das abtastende Strahlenbündel) eine endliche Breite w (typiecherweise in der Größenordnung von 2,54cm) hat, muß das Original 14 um einen Betrag gleich der Breite des Abtaststrahls überabgetastet werden, damit sichergestellt ist, daß die Photoleiterschicht der Trommel 11 von sämtlichen Teilen des zu kopierenden Originals 14 gleichmäßig belichtet wird.

Die Winkelgeschwindigkeit der Drehung der Welle 36 ist durch folgende Gleichung gegeben:

"2ΪΓ

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worin ü) die Winkelgeschwindigkeit mit der die Welle 36 zwecks Ab-

tastung des Originals 14 mit dem Spiegel l6 gedreht wird, £O, die Winkelgeschwindigkeit der Drehung der die Trommel 11 tragenden Welle 12, R der Abtastradius und r der Abstand der Drehachse der Welle 12 von der Photoleiterschicht der Trommel 11 sind.

Wenn der Spiegel 16 vom Antriebsmotor 41 über die Kupplung in der Abtastrichtung mit einer Winkelgeschwindigkeit CO , entsprechend Gleichung (1), gedreht wird, ist die Lineargeschwindigkeit, mit welcher das Original 14 abgetastet wird, gleich der Lineargeschwndigkeit, mit der die Photoleiterschicht der Trommel 11 am Beiichtungsspalt 19 vorbeiläuft, so daß sichergestellt ist, daß das auf der Photoleiterschicht der Trommel 11 entstehende elektrostatische Bild genau dem Bild auf dem Original 14 entspricht,

Nachdem die Kupplung 42 solange eingerückt gewesen ist, daß der abtastende Spiegel 16 sich aus der ausgezogen dargestellten in die gestrichelt dargestellte Lage bewegt hat, d.h. wenn der Abtaststrahl die durch die gestrichelten Linien 46 angedeutete Lage am Ende des Originals 14 erreicht hat, wird die Kupplung 42 durch ein geeignetes Steuersignal ausgerückt und der Spiegel 16 durch die Rückführfeder 37 in die Ruhelage zurückgezogen. Das vom Greniz schalter 39 i*¹ der Leitung 40 erzeugte Rückführsignal verhindert, daß die Kupplung 42 einrückt, ehe der Spiegel 16 in die Ruhelage zurückgekehrt ist, so daß ein vorzeitiger Einsatz des nächsten Gerätezyklus für die Anfertigung einer neuen Kopie verhindert wird.

Es hat sich herausgestellt, daß die Rückführfeder 37 den Spiegel 16 auf eine so hohe Winkelgeschwindigkeit beschleunigt, daß beim Auftreffen auf den mechanischen Anschlag 38 der Spiegel und die dazugehörigen Bauteile-erheblichen Stoßen sowie Vibrationen ausgesetzt sind.

Um die Stoß- und Vibrationswirkungen ohne übermäßige Herabsetzung der Geschwindigkeit, mit welcher der Spiegel 16 aus der maximalen Vorwärtslage in die Ruhelage zurückkehrt, sind ein Rücklaufmotor 47 und eine Rücklaufkupplung 48 vorgesehen.

Der Rücklaufmotor 47 dreht eine zweite, mit der Rücklauf-

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kupplung 48 verbundene Welle 49 mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit 6) . Die Rücklauf kupplung 48 ist eine Einweg- oder Freilaufkupplung, welche die den Spiegel 16 tragende Welle 36 immer dann mit der Welle 49 kuppelt, wenn die Winkelgeschwindigkeit der Welle 36 in der Rücklauf richtung (d.h. in der den Pfeilen 43 und entgegengesetzten Richtung) größer ist als die Winkelgeschwindigkeit der Welle 49» die sich in einer der Rücklaufrichtung entsprechenden Richtung dreht. Da die Welle 49 durch den Rücklaufmotor mit konstanter Winkelgeschwindigkeit gedreht wird, wird durch die vorerwähnte Anordnung die Winkelgeschwindigkeit der Drehung der Welle 36 auf einen der Winkelgeschwindigkeit der Drehung der Welle 49 entsprechenden Wert begrenzt.

Die Winkelgeschwindigkeit der Welle 49 braucht nicht unbedingt gleich der gewünschten maximalen Winkelgeschwindigkeit der Welle 36 in der Rücklaufrichtung zu sein, da durch einen geeigneten Übersetzungsmechanismus zwischen der Welle 36 und der Kupplung 48 oder zwischen dieser und der Welle 49 jedes gewünschte Verhältnis zwischen den Winkelgeschwindigkeiten der Wellen 36 und 49 hergestellt werden kann.

Wie in Figur 2 gezeigt, dreht der Antriebsmotor 4I zugleich auch die Trommel 11, so daß sichergestellt ist, daß zwischen den Drehungen der Wellen 36 und 12 der Synchronismus stets erhalten bleibt. Dieses Antriebssystem ist im einzelnen in der vorgenannten' DT-OS beschrieben.

Es brauchen nicht unbedingt getrennte Motoren 4I und 47 vorgesehen zu sein, sondernman kann gewünschtenfalls auch nur einen einzigen Motor verwenden und die gewünschten Winkelgeschwindigkeiten für die mit den Kupplungen 42 und 48 verbundenen Wellen mittels eines geeigneten Übersetzungsmechanismus einstellen.

Ein geeignetes Steuersystem für die Betätigung der Antriebskupplung 42 ist in der DT-OS (Patentanmeldung

P 2 306 261.5) der gleichen Anmelderin beschrieben.

Bei der oben beschriebenen Rücklaufanordnung beschleunigt

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die Rückführfeder 37 den Spiegel 16 und die Welle 36, bis die Winkelgeschwindigkeit der Welle 36 den Wert der Winkelgeschwindigkeit der Welle 49 erreicht, woraufhin die Freilaufkupplung 48 einrücktj anschließend wird die Winkelgeschwindigkeit der Welle 36 auf einem der Winkelgeschwindigkeit der Welle 49 entsprechenden Wert gehalten, bis die Freilaufkupplung 48 ausrückt, wenn die Winkelgeschwindigkeit der Welle 36 durch einen geeigneten Verbindungsmechanismus (nicht gezeigt) verringert wird.

Die Anordnung der hauptsächlichen mechanischen Bauteile des Abtastsystems ist im einzelnen in Figur 3 gezeigt.

Auf der Welle 36 ist ein erstes Sektorglied 50 befestigt. Die RückfUhrfeder 37 ist mit einem Ende an einem festen Halter 51 und mit dem anderen Ende an einer Stelle des Sektorgliedes 50 befestigt, die von der Welle 36, auf der auch der Spiegel 16 befestigt ist, entfernt ist.

Im parallelen Abstand von der Welle 36 ist eine weitere Welle 52 angeordnet, auf der ein zweites Sektorglied 53 befestigt ist.

Ein flexibles Zugband 54 verbindet eine Stelle an der Peripherie des ersten Sektorgliedes 50 mit einer entsprechenden Stelle an der Peripherie des zweiten Sektorgliedes 53 und ist an diesen Stellen durch Schrauben 55 bzw. 56 befestigt.

Vorzugsweise bestehen die Sektorglieder 50 und 53 aus einem verhältnismäßig starren Material wie Eisen, Stahl oder Aluminium, während das Zugband 54 ein Stahl- oder Beryllkupferband ist.

Die Wellen 36 und 52, die Sektorglieder 50 und 53, das Zugband 54 und die Rückführfeder 37 bilden ein modifiziertes Parallelo grammgestange, so daß, wenn die Welle 42 in entweder der Abtastrichtung (angedeutet durch die Pfeile 57) oder der Rücklaufrichtung (angedeutet durch die Pfeile 58) gedreht wird, die Welle 36 und der Spiegel 16 sich synchron mit der Welle 52 drehen.

Vorzugsweise sind die Sektorglieder 50 und 53 mit einem verhältnismäßig niedrigen Trägheitsmoment um die Wellen 36 und 52 ausgebildet.

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Parallel zu den Wellen 36 und 52 ist eine weitere Welle 59 angeordnet, auf der eine Scheibe 60 befestigt ist. An der Scheibe 60 ist an von der Welle 59 entfernter Stelle ein Schwenkzapfen befestigt. Ein zweiter Schwenkzapfen 62 ist am zweiten Sektorglied 53 an von der Welle 52 entfernter Stelle befestigt. Die Schwenkzapfen 61 und 62 sind miteinander durch ein Verbindungsglied 63 gekoppelt, das mittels der Schwenkzapfen exzentrisch am zweiten Sektorglied 53 sowie an der Scheibe 60 so angelenkt ist, daß die Scheibe 60 sich in Richtung des Pfeiles 64 dreht, wenn das zweite Sektorglied 53 sich in der Rücklaufrichtung (Pfeile 58) dreht.

Das aus einem verhältnismäßig starren Material wie Eisen oder Stahl gefertigte Verbindungsglied 63 ist mittels eines Spannwirbelmechanismus 65 auf eine gewünschte Länge einstellbar.

Ein Anschlagstift 66, der am zweiten Sektorglied 53 befestigt ist, steht von dessen Oberfläche an von der Welle 52 entfernter Stelle vor. Das zweite Sektorglie.d 53 liegt in einer gegenüber der Ebene der Scheibe 60 verschobenen Ebene, so daß beim Drehen der Welle 52 in der Rücklaufrichtung (Pfeile 58) der Anschlagstift 66 den Umfang der Scheibe 60 erfaßt und dadurch ein Weiterdrehen der Wellen 36 und 52 verhindert wird, so daß damit die Ruhelage des Spiegels 16 festgelegt ist.

Der Anschlagstift 66 ist am Sektorglied 53 mittels einer Schraube 67 befestigt, die eine exzentrische Bohrung im Anschlagstift 66 durchsetzt. Dadurch kann die Ruhelage des Spiegels 16 auf einen genau festgelegten Wert eingestellt werden.

Der Antriebsmotor 41 dreht die Welle 68 mit einer der gewünshten Abtastgeschwindigkeit des Spiegels l6 entsprechenden konstanten Winkelgeschwindigkeit Cl) .

Der Rücklaufmotor 47 dreht die Welle 49 niit einer Winkelgeschwindigkeit (Δ, die der maximal zulässigen Winkelgeschwindigkeit der Drehung der Welle 36 und des Spiegels 16 in der Rücklauf_ richtung (Pfeile 58) entspricht.

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Die Kupplung 42 kuppelt die Wellen 52 und 68, während die Freilaufkupplung 48 selektiv die Wellen 59 und 49 kuppelt. Vorzugsweise ist die Kupplung 42 eine schnell einrückende, magnetisch betätigte Scheibenkupplung, die im wesentlichen schlupffrei einrückt. Die Freilaufkupplung 48 ist vorzugsweise eine Kupplung mit nur vernachlässigbarem Leergang, beispielsweise eine Torrington-Nadelkupplung. Sie ist mit den Wellen 59 und 49 so verbunden, daß sie nur dann einrückt, wenn die Winkelgeschwindigkeit der Welle 59 in Richtung des Pfeiles 64 die Winkelgeschwindigkeit der Welle 49 zu übersteigen bestrebt ist. Unter dieser Voraussetzung verhindert das Einrücken der Freilaufkupplung 48, daß die Winkelgeschwindigkeit der Welle 59 die Winkelgeschwindigkeit Oi der Welle 49 übersteigt.

Der Abtastmechanismus ist in Figur 3 bei in der maximalen Vorwärts- oder Vorlauflage befindlichem Spiegel l6 gezeigt. Die Kupplung 42 wird ausgerückt, wenn die maximale Vorlauflage erreicht ist, und die Rückführfeder 37 dreht sodann das Sektorglied 50, die Welle 36, das Sektorglied 53, die Welle 52, die Scheibe (über das Verbindungsglied 63) und die Welle 59 in der Rücklaufrichtung (Pfeile 58 und 64). Die Winkelgeschwindigkeiten der Wellen 36, 52 und 59 steigen unter der Einwirkung der Rückführfeder 37 weiter an, bis die Winkelgeschwindigkeit der Welle 59 einen Wert gleich Cü , der Winkelgeschwindigkeit, mit der die Welle 49 durch den Rücklaufmotor 47 gedreht wird, erreicht. In diesem Augenblick rückt die Freilaufkupplung 48 ein, so daß die Winkelgeschwindigkeiten der Wellen 36, 52 und 59 auf einen vorbestimmten Wert begrenzt werden.

Bei Drehung der Scheibe 60 in Richtung des Pfeiles 64 bewegen sich der Schwenkzapfen 61 und das Verbindungsglied 63 nach unten, und die Winkelgeschwindigkeit der Welle 52 nimmt infolge der exzentrischen Wirkung des Verbindungsgliedes 63 in Verbindung mit der Scheibe 60 ab. Die Winkelgeschwindigkeit, mit welcher der Anschlagstift 66 den Umfang der Scheibe 60 erfaßt, ist unabhängig vom Abtastwinkel. Die Bemessung und die Abstände der Wellen 52 und 59, des Sektorgliedes 53, der Scheibe 60 und des Verbindungsgliedes 63 sind so gewählt, daß die Winkelgeschwindigkeit der

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Welle 52 einen verhältnismäßig niedrigen Wert (jedoch nicht null) hat, wenn der Anschlagstift 66 den Rand der Scheibe 60 erfaßt und damit die Ruhelage der Welle 36 und des Spiegels 16 hergestellt wird. Wenn der untere Teil des Verbindungsgliedes 63 die durch die gestrichelte Darstellung 69 angedeutete Lage erreicht, erfaßt der Anschlagstift 66 den Rand der Scheibe 60, wodurch eine weitere Abwärtsbewegung des Verbindungsgliedes 63 verhindert wird, so daß die Winkelgeschwindigkeit der Drehung der Scheibe 60 und der Welle 59 sich verringert und die Freilaufkupplung 48 ausrückt. Sowohl die Scheibe 60 als auch der Anschlagstift 66 haben Oberflächen aus gehärtetem Stahl, um den Verschleiß zu minimalisieren.

Wenn der nächste Abtastzyklus durch Einrücken der Antriebskupplung 42 eingeleitet wird, dreht der Antriebsmotor 41 die Welle 52 in Richtung der Pfeile 57, so daß das Verbindungsglied 63 sich nach oben bewegt. Beim Drehen der Wellen 36, 52 und 59 dreht sich somit die Scheibe 60 hin und her, so daß der Spiegel 16 über den gewünschten Abtastwmkel hin- und anschließend in seine anfängliche Ruhelage zurückläuft. Die Scheibe 60 dreht sich in der Weise hin und her, daß der Schwenkzapfen 6l innerhalb eines Winkelsektors A um die Welle 59 umläuft. Vorzugsweise sollten die Größe und die Lage des Winkelsektors A so bemessen sein, daß eine zwischen den Schwenkzapfen 6l und 62 verlaufende Gerade niemals durch den Mittelpunkt der Welle 59 läuft. Würde man nämlich dies zulassen, so könnte das Verbindungsglied 63 in einer entsprechenden Stellung blockieren, so daß dadurch der Mechanismus nach Figur 3 unwirksam würde·

Die in Figur 4 gezeigten Kennlinien veranschaulichen die Wirkungsweise des Mechanismus nach Figur 2 und 3 und geben die Änderung der Winkellage und -geschwindigkeit der Welle 36 über einen einzigen Abtastzyklus wieder.

Wie in Figur 4 dargestellt, rotieren die Welle 36 und der

abtastende Spiegel 16 mit konstanter Winkelgeschwindigkeit cd un-

■ter Abtastung des Originals 14. Bei Erreichen der maximalen Vorlauflage zum Zeitpunkt T₁, wird die Antriebskupplung 42 ausgerückt, und die Rückführfeder 37 dreht die WeIb 36 und den Spiegel 16 in ihre Ausgangs- oder Ruhelage zurück. Wie in Figur 4 (b)

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gezeigt, bewirkt die Rückführfeder 37, daß die Winkelgeschwindigkeit der Welle 36 und des Spiegels 16 zum Zeitpunkt T₁ sehr rasch auf null in der Abtast- oder Hinlaufrichtung absinkt und dann sehr rasch in der Rücklaufrichtung ansteigt, bis sie in der Rücklaufrichtung einen Wert gleich Cl) erreicht, woraufhin die Freilaufkupplung 48 einrückt und dadurch die Winkelgeschwindigkeit der Welle 36 in der Rücklaufrichtung auf Cu begrenzt wird. Beim Drehen der Scheibe 60 in Richtung des Pfeiles 64 (Figur 3) nimmt aufgrund der exzentrischen Wirkung des Verbindungsgliedes 63 die Winkelgeschwindigkeit der Wellen 36 und 52 ab, so daß sie nahe null (jedoch nicht gänzlich null) wird, wenn der Anschlagstift 66 den Rand der Scheibe 60 erfaßt.

Durch Begrenzen der maximalen Winkelgeschwindigkeit des Rück laufs der Welle 36 in die Ruhelage und durch Herabsetzen der Winkelgeschwindigkeit der Welle 36 beim Annähern an die Ruhelage wird mit dem Mechanismus nach Figur 2 und 3 die beim Arbeiten des Abtastmechanismus auftretende Stoß- und Vibrationswirkung stark verringert, so daß die Abtastgenauigkeit und die Verläßlichkeit sich erhöhen. Diese vorteilhafte Wirkung wird mit minimalem Zeitverlust pro Abtastzyklus erzielt.

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Claims (12)

1. P atentansprüche

   / l) Abtastvorrichtung mit einem drehbar auf einer Welle befestigten optischen Abtastelement, einem die Welle aus einer Ausgangsstellung über einen vorbestimmten Drehwinkel in der Abtastrichtung drehenden ersten Antrieb und einem die Welle in der entgegengesetzten Richtung in die Ausgangsstellung zurückdrehenden zweiten Antrieb, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Antrieb (47...) Mittel (48) zum Begrenzen der Winkelgeschwindigkeit der Welle (36) in der entgegengesetzten Drehrichtung auf einen vorbestimmten Wert und Mittel (60, 66) zum Verringern der Winkelgeschwindigkeit der Welle (36) bei Annäherung an die Ausgangsstellung aufweist.
2. 2. Abtastvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der erste Antrieb einen Antriebsmotor (41) und eine diesen mit der Welle (36) kuppelnde Antriebs kupplung (42) aufweist.
3. 3. Abtastvorrichtung nach Anspruch 2, gekennzei ch net durch eine Anordnung (39)» die ein Einrücken der Antriebskupplung (42) nur dann zuläßt, wenn die Welle (36) sich in der Ausgangsstellung befindet.
4. 4. Abtastvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, d a d u rch gekennzeichnet , daß der zweite Antrieb eine die Welle (36) in der entgegengesetzten Drehrichtung ziehende Anordnung (37)j eine zweite Welle (49)» einen diese mit einer gegebenen Winkelgeschwindigkeit drehenden Rücklaufmotor (47) und eine Freilaufkupplung (48), welche die Wellen (49, 36) nur dann miteinander kuppelt, wenn die vorbestimmte Winkelgeschwindigkeit einen mindestens der gegebenen Winkelgeschwindigkeit entsprechenden Wert hat, aufweist.
5. 5. Abtastvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß der zweite Antrieb außerdem eine mit der zweiten Welle (49) durch die Freilaufkupplung (48) ge-

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   kuppelte dritte Welle (59)\> eine auf dieser befestigte Scheibe (60), ein mit der ersten Welle (36) drehgekoppeltes Glied (53) und ein mit einem Ende an diesem Glied (53) und mit dem anderen Ende an der Scheibe (60) angelenktes Verbindungsglied (63) aufweist.
6. 6. Abtastvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Antrieb eine vierte Welle (68), einen, diese drehenden Antriebsmotor (4-1) und eine die vierte Welle (68) mit der ersten Welle (36) kuppelnde Antriebskupplung (42) aufweist.
7. 7. Abtastvorrichtung nach Anspruch 6, gekennzei chnet durch eine parallel zur ersten Welle (36) angeordnete fünfte Welle (52), die mit der vierten Welle (68) über die Antriebskupplung (42) gekuppelt ist, und auf der das Glied (53) befestigt ist.
8. 8. Abtastvorrichtung nach Anspruch T₉ gekennzei chnet durch ein auf der ersten Welle (3-6) befestigtes weiteres Glied (50), eine an diesem befestigte, die erste Welle (36) in der entgegengesetzten Drehrichtung ziehende Feder (37) und ein flexibles Band (54)* das eine von der fünften Welle (52) entfernte Steife (56) des erstgenannten Gliedes (53) mit einer von der ersten Welle (36) entfernten Stelle (55) des weiteren Gliedes

   (50) verbindet.
9. 9. Abtastvorrichtung nach Anspruch 1 zum Hin- und Herdrehen eines optischen Abtastelements, gekennzeichnet durch eine erste Welle, auf der das optische Abtastelement befestigbar ist; eine zweite Welle; einen Rücklaufmotor zum Drehen der zweiten Welle mit einer vorbestimmten Winkelgeschwindigkeit; eine dritte Welle; eine auf der dritten Welle befestigte Scheibe; eine die zweite Welle mit der dritten Welle kuppelnde Freilaufkupplung; eine vierte Welle; einen die vierte Welle mit einer gewünschten Winkelgeschwindigkeit drehenden Antriebsmotor; eine Antriebskupplung, welche die vierte Welle mit der ersten Welle

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   — χ / —

   kuppelt, so daß diese aus ihrer Ausgangsstellung über einen vorbestimmten Winkel in der Abtastrichtung gedreht wird; eine Anordnung, welche die erste Welle in die Ausgangsstellung spannt und, nachdem sie sich über den vorbestimmten Winkel gedreht hat, in der entgegengesetzten Drehrichtung in die Ausgangsstellung zurückzieht; ein synchron mit der ersten Welle drehbares Glied; und eine Anordnung mit einem Verbindungsglied, das mit seinen beiden Enden exzentrisch an der Scheibe und an dem genannten Glied angelenkt ist, zum Kuppeln der ersten Welle mit der dritten Welle zwecks Begrenzung der Winkelgeschwindigkeit der Drehung der ersten Welle in der entgegengesetzten Drehrichtung auf einen durch die vorbestimmte Winkelgeschwindigkeit der zweiten Welle bestimmten Wert und zum Herabsetzen der Winkel ge schwindigjkeifc der Drehung der ersten Welle in der entgegengesetzten Drehrichtung beim Zurücklaufen der ersten Welle in die Ausgangsstellung.
10. 10. Abtastvorrichtung nach Anspruch 9» gekennzei chnet durch eine Anordnung, die ein Einrücken der Antriebskupplung nur dann zuläßt, wenn die erste Welle sich in der Ausgangsstellung befindet.
11. 11. Abtastvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, gekennzeichnet durch eine parallel zur ersten Welle angeordnete fünfte Welle, die mit der vierten Welle über die Antriebskupplung gekuppelt ist und auf der das genannte Glied befestigt ist.
12. 12. Abtastvorrichtung nach Anspruch 11, -g e k e na ζ e i chnet durch ein auf der ersten Welle befestigtes weiteres Glied, eine an diesem befestigte, die erste Welle in der entgegengesetzten Drehrichtung ziehende Feder und ein flexibles Band, das eine von der fünften Welle entfernte Stelle des erstgenannten Gliedes mit einer von der ersten Welle entfernten Stelle des weiteren Gliedes verbindet.

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