DE2828652A1

DE2828652A1 - Drehbare spiegelanordnung

Info

Publication number: DE2828652A1
Application number: DE19782828652
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Koide; Shigemoto Tenmyo; Junichi Watanabe
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1977-06-30
Filing date: 1978-06-29
Publication date: 1979-01-11
Also published as: CA1102597A; JPS5412833A; GB2000604A; GB2000604B; US4186991A; FR2396323B1; FR2396323A1; DE2828652C2

Description

DR. BERG DIPL.-ING. STAPF DIPL.-ING. SCHWABE DR. DR. SAN0MA1R

PATENTANWÄLTE Postfach 860245 · 8000 München B6

Anwaltsakte: 29 264 - ■ 29.Juni 1978'

Ricoh Co. Ltd. Tokyo / Japan

Drehbare Spiegelanordnung

vii/xx/Ktz 8 0 9 8 8 2/1012

W (089) 988272 Telegramme: Bankkonten: Hypo-Bwik München «410122850

98827) BERGSTAPFPA1ENT München (BLZ 70020011) Swifl Code HYPO DE MM

988274 TELEX: Biyer Veremibank München 453100 (BLZ 70020270)

'83310 0524560BERGd Pcmjcheck München 6534VSOS (BLZ 7O0IOO8O)

Anwaltsakte: 29 264

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine drehbare Spiegelanordnung, und insbesondere eine um bestimmte Winkel drehbare Spiegelanordnung für eine Einrichtung zur Schlitzbelichtung eines photoempfindlichen Teils eines Kopiergeräts, das bildmäßig mit einer zu kopierenden Vorlage belichtet wird. In einer herkömmlichen, beim elektronischen Kopieren verwendeten drehbareiSpiegelanordnung ist ein um einen bestimmten Winkel drehbarer Spiegel vorgesehen, um Licht zu reflektieren, welches von einer Lichtquelle einer Belichtungseinrichtung auf eine Vorlage auftrifft, die auf einer die Vorlage haltenden Glasplatte angeordnet ist, um so die Oberfläche der Vorlage mittels des reflektierten Lichts mit einer konstanten Geschwindigkeit abzutasten, während der Spiegel um einen bestimmten Winkel gedreht wird. Bei dieserAusführungsform einer drehbaren Spiegelanordnung muß mit dem Licht, das von dem um einen bestimmten Winkel drehbaren Spiegel reflektiert wird, die Oberfläche der Vorlage mit einer konstanten Geschwindigkeit abgetastet werden, um ein photoempfindlichesTeil eines Kopiergeräts mit einem genauen optischen Abbild der Vorlage zu belichten. Hierzu sollte die Winkelgeschwindigkeit des drehbaren Spiegels entsprechend einer Lageänderung der Vorlage verändert werden, welche mittels des reflektierten Lichts abgetastet wird. Hierbei sollte der Spiegel nicht mit einer konstanten Winkel-

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geschwindigkeit um einen bestimmten Winkel gedreht werden.

In einem bekannten Mechanismus zum Antrieben eines drehbaren Spiegels, um diesen mit entsprechenden Winkelgeschwindigkeiten zu drehen, welche sich entsprechend den vorerwähnten Anforderungen ändern, ist ein Servomotor 3 unmittelbar mit einer einen Spiegel 1 tragenden Welle 2 verbunden, dessen Welle einen Winkeldetektor 4 und einen Winkelgeschwindigkeitsdetektor 5 trägt, wie in Fig. 1 (a) dargestellt ist. Die Signale von den zwei Detektoren 4 und 5, nämlich ein gefordertes Winkelsignal A und gefordertes Winkelgeschwindigkeitssignal B, werden an eine Steuerschaltung 6 angelegt, welche den Servomotor 3 steuert. Wenn der Motor ein Wechselstrommotor ist, eignet sich diese Anordnung nicht zum Steuern eines sehr kleinen Winkels, da die Anzahl der Pole begrenzt ist und die Phasenregelung der Spannung einer Steuerwicklung ein komplizierter Vorgang ist„

Wie in Fig. 2 dargestellt, neigt eine tatsächliche Winkelbewegungsbahn des Spiegels 1, wenn sie in einem Diagramm mit jechteckigen Koordinaten aufgetragen wird, wobei auf der Abszisse die Zeit und auf der Ordinate der Drehwinkel aufgetragen ist, dazu, von einer geforderten Bahn P_n abzuweichen und eine Drift zu zeigen. Wenn der Motor ein Gleichstrommotor ist, beeinflußt die Polzahl des Stators des Motors die tatsächliche Winkelbewegungsbahn des Spiegels 1 und es ergibt sich ein "hahnkammähnlicher Verlauf", aufgrund dessen dann die tatsächliche Bahn ebenfalls von der geforderten Bahn abweicht, so daß wieder eine

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Drift sich zeigt.

In Fig. 1 (b) ist ein weiterer Mechanismus zum Antreiben des Spiegels 1 dargestellt, um diesen um einen bestimmten Winkel zu drehen, wobei die Antriebskraft des Servomotors 3 über einen Riemen 7 oder ein nicht dargestelltes Getriebe unmittelbar an den Spiegel 1 übertragen wird. Bei diesem Mechanismus ist die Abweichung der tatsächlichen von der geforderten Bahn oder die Drift, welche durch die Polzahl des Stators des Motors, hervorgerufen wird, auf ein Minimum herabgesetzt. Jedoch kommt es durch das Wackeln des Treibriemens 7 oder aufgrund des Getriebes Cinfolge eines toten Ganges, von mechanischen Schwingungen u.a.) zu einer Abweichung der Winkelbewegung gegenüber der geforderten Bahn.

Bei einem anderen.in Fig, 1(c) dargestellten Mechanismus ist ein konstanter Verlauf der Winkeldrehung des Spiegels 1 mit Hilfe einer Kurvenscheibe und eines Verbindungsglieds 9 gegeben. Bei diesem Mechanismus ergeben sich jedoch Schwierigkeiten beim Ausschalten von Einflüssen, welche auf die Winkeldrehung des Spiegels durch das Taumeln der Kurvenscheibe, aufgrund der Genauigkeit, mit welcher die Kurvenscheibe hergestellt ist, und aufgrund des Vorhandenseins von Staub auf der Oberfläche der Kurvenscheibe ausgeübt werden.

Gemäß der Erfindung soll daher eine drehbare Spiegelanordnung geschaffen werden, mit welcher ein drehbarer Spiegel gleichmäßig über einen vorbestimmten Winkelbereich gedreht werden kann,

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wobei die Drehwinkel- und die Drehwinkelgeschwindigkeiten einer geforderten Arbeitsweise entsprechen und mit dieser übereinstimmen. Gemäß der Erfindung ist eine drehbare Spiegelanordnung geschaffen mit einem um einen bestimmten Winkel drehbaren Spiegel, mit einem Träger mit einem rechteckigen, ebenen Teil mit einer Anzahl vorstehender Wandungsteile, die an gegenüberliegenden Enden der Längsachse des rechteckigen, ebenen Teils festgelegt sind, mit einer Anzahl Drehwellen, welche fest an jedem der feststehenden Wandungsteile angebracht sind und für eine Drehbewegung mittels eines Lagers getragen sind, und mit einem ebenen Spiegel, der an einer oberen Fläche des rechteckigen, ebenen Teils des Trägers angebracht ist, mit einem Arm, der sich unter rechtem Winkel zu den Wellen von einem der vorstehenden Wandungsteile des Trägers aus erstreckt, mit einem Linearmotor zum Antrieb des drehbaren Spiegels, wobei der Motor einen Dauermagneten mit zwei Polen, einen mittleren Pol, der einen kreisförmigen Querschnitt aufweist und sich linear von einem der Pole des Dauermagneten aus erstreckt, ein äußeres Joch mit einer zylindrischen Form, das an dem anderenPol des Dauermagneten anliegt und den mittleren Pol umschließt, einen Spalt, der zwischen dem mittleren Pol und dem äußeren Joch festgelegt ist, und ein bewegliches Teil mit einer zylindrischen Wicklung aüfweit, das im Spalt angeordnet und in einer Richtung hin- und herbewegbar ist, in welcher der mittlere Pol verläuft, und mit einer Einrichtung, um das bewegbare Teil des Linearmotors fest mit dem Arm zu verbinden.

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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen dargestellt. Es zeigenί

Fig. 1 (a) bis 1 JcJ schematische Darstellungen von herkömmlichen Einrichtungen zum Antreiben eines drehbaren Spiegels?

Fig. 2 eine Kurvendarstellung zur Erläuterung einer Drift, welche auftritt, wenn ein drehbarer Spiegel durch eine der herkömmlichen Spiegel-Antriebseinrichtungen angetrieben wird;

Fig. 3 schräg von oben eine schematische, perspektivische Ansicht einer drehbaren Spiegelanordnung gemäß einer Ausfuhrungsform der Erfindung;

Fig. 4 eine Schnittansicht des Iiinearmotors der in Fig. 3 ■wiedergegebenen Anordnung, der mit.einem Arm verbunden ist, der von der drehbaren Spiegelanordnung vorsteht;

Fig. 5 ein Blockschaltbild der ILinearmotorsteuerung;

Fig. 6(a) eine Kurve, in. welcher der Verlauf einer geforderten Winkelstellung wiedergegeben ist;

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Fig. 6(b) eine Kurve, in welcher ein Beispiel der tatsächlichen Bahn-der Winkeldrehung des Spiegels im Vergleich zu der Bahn der Winkelbewegung eines Spiegels wiedergegeben ist, der durch eine herkömmliche Antriebseinrichtung angetrieben wird, und welche erhalten wird, wenn der in Fig. 6 (a) wiedergegebene Kurvenverlauf als Eingang verwendet wird;

Fig. 7 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines Linearmotors% und

Fig. 8 und 9 schematische perspektivische Ansichten einer drehbaren Spiegelanordnung gemäß weiterer Ausführungsformen der Erfindung, wobei in der Ausführungsform der Fig. 8 ein bogenförmig ausgebildeter Linearmotor verwendet ist, der im Querschnitt kreisförmig ist,und in Fig.9 ein bogenförmig ausgebildeter Linearmotor verwendet ist, der im Querschnitt rechteckig ist.

In Fig. 3 ist eine Ausführungsform einer dregbahren Spiegelanordnung gemäß der Erfindung dargestellt, welcher einer Schlitzbelichtungseinrichtung eines Kopiergeräts zugeordnet ist. In Fig. 3 ist eine in ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichnete drehbare Spiegelanordnung unter und in der Nähe eines Endes einer nicht dargestellten, eine Vorlage aufnehmenden Glasplatte eines Kopiergeräts angeordnet und festgelegt. Die drehbare Spiegelanordnung 10 weist einen Träger 11 mit einem rechteckigen, ebenen Teil 11a, das an gegenüberliegenden Enden seiner Längsachse von ihm

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(senkrecht) abstehende Wandungsteile hat, eine Anzahl Drehwellen 12A und 12B, die jeweils an einer der gegenüberliegenden, wegstehenden Wandungsteile des Trägers 11 befestigt sind, und einen ebenen Spiegel 15 auf, der an der Oberfläche des rechteckigen, ebenen Teils 11A des Trägers 11 angebracht ist und getragen wird. Die Drehwellen 12a und 12b sind drehbar in Lagern 14a bzw. 14b in der Weise gehaltert, daß die Drehachse der Wellen 12a und 12b genau parallel zu der die Vorlage aufnehmenden Glasplatte sind. Der ebene Spiegel 15 ist an der Oberfläche des rechteckigen, ebenen Teils 11a in der Weise angeordnet, daß die Drehachse der drehbaren Spiegelanordnung 10 bezüglich der Längsachse des Spiegels 15 ausgerichtet und in derselben Ebene wie die Oberfläche des Spiegels 15 festgelegt ist, welche das Licht reflektiert. Das Licht einer Lichtquelle ist auf die Drehachse der Spiegelanordnung 10 gerichtet. Das heißt, wenn der Spiegel 15 so, wie beschrieben, angeordnet ist, dann ist die Stelle auf dem'Spiegel 12, auf welche die Mittellinie der optischen Achse des Lichts reflektiert wird, bezüglich der Drehachse der Spiegelanordnung 10 genau ausgerichtet, ohne daß dies durch die Drehbewegung des Spiegels 12 beeinflußt wird. Infolgedessen kann die Funktionsweise der drehbaren Spiegelanordnung 10 ohne weiteres bezüglich der Oberfläche der abzutastenden Vorlage und bezüglich der Lage der Drehachse der Spiegelanordnung 10 beibehalten werden.

Ein Arm 13 steht von einer der vorstehenden Wandungsteile des Trägers 12 unter rechtem Winkel zur Welle 12b vor und ist an

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seinem vorderen Ende mit einem drehbaren Teil 13 eines Linearmotors 16 mit einer sich bewegenden "Wicklung verbunden.

In Fig. 4 weist der !linearmotor 16 einen Dauermagneten 17, eine Polanordnung 18 und das bewegliche Teil 19 auf- Wie dargestellt, weist die Polanordnung 18 einen mittleren Pol 18A, der linear von einem Ende (dem Nordpol) des Dauermagneten 17 vorsteht, und einen äußeren Pol bzw. ein Joch 18b mit einer zylindrischen Form auf, der bzw. das an dem anderen Ende (dem Südpol) des Dauermagneten 17 anliegt^ parallel zu dem mittleren Pol 18a verläuft und diesen umgibt. Die Polanordnung 18 und der Dauermagnet 17 bilden einen magnetischen Kreis; der mittlere Pol 18a und das äußere Joch 18B legen zwischen sich einen Spalt des magnetischen Kreises fest. Das bewegbare Teil 19 weist für eine lineare Hin- und Herbewegung eine Wicklung 19A, die in dem Spalt angeordnet ist und den mittleren Po3. 18A umschließt, und einen zylindrischen Teil 19B auf, der an einem Ende fest mit der Wicklung 19A verbunden ist. Das bewegliche Teil 19 des linearmotors 16 ist an seinem anderen Ende mit dem Arm 13, der von der drehbaren Spiegelanordnung 10 vorsteht, mittels einer entsprechenden Einrichtung, fest verbunden, indem sie beispielsweise fest aneinander angebracht sind oder mittels eines Klebers fest miteinander verbunden sind. In Fig. 3 sind ein Winkeldetektor und ein Winkelgeschwindigkeitsdetektor 2.2 an der Welle 12A der drehbaren Spiegelanordnung 10 angebracht. Die Arbeitsweise des mit einer verschiebbaren Wicklung versehenen Linearmotors 16 oder

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die axiale Verschiebung des bewegbaren Teils 19 ist bekannt. Die Arbeitsweise des Linearmotors wird anhand der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsfonti beschrieben. Die axiale Verschiebung des bewegbaren Teils 19 ist innerhalb eines Bereichs L proportional zu einem Eingang. Wenn infolgedessen der Linearmotor 16 so, wie in Fig. 4 dargestellt, ausgeführt ist, spricht der Spiegel 19, ohne eine Drift zu zeigen, genau auf einen Eingang an, der an den Linearmotor 16 angelegt wird, und dreht sich um den geforderten "Winkel.

In Fig. 5 ist eine Steueranordnung mit einem Steuerkreis 20 dargestellt, welcher in der Weise arbeitet, daß, wenn ein in den Steuerkreis 20 eingegebener Steuerbefehl eine Winkelstellungsfunktion 23 ist, wie sie in Fig, 6 ia) dargestellt ist, der Spiegel 15 über den Steuerkreis 20 um einen Winkel gedreht wird, wie durch eine ausgezogene Kurve in. Fig. 6(b) dargestellt ist, indem ein Winkelstellungssignal 21^ und ein Winkelgeschwindigkeitssignal 22A berücksichtigt si*id, die von dem Winkeldetektor 21 bzw. dem Winkelgeschwindigkeitsdetektor 22 zugeführt sind. In Fig. 6 (a) und 6 (bi sind verschiedene Zeitpunkte tO bis t2 angegeben; zum Zeitpunkt ti beginnt der Spiegel 15 sich aus seiner Ausgangsstellung oder !Ruhelage heraus zu drehen; zum Zeitpunkt ti beginnt die iümkehrbewegung des Spiegels 15 und er dreht sich in Richtung auf seine Ausgangsstellung, wahrend zum Zeitpunkt t2 der Spiegel 15 in seine Ausgangsstellung zurückgekehrt ist.

Der in Fig. 3 dargestellte Winkeldatektor weist einen Film,der

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eine Anzahl heller und dunkler Abschnitte derselben Breite aufweist, die abwechselnd in einem vorbestimmten Muster angeordnet sind und welcher beispielsweise von der Welle 12a angetrieben wird, und einen photoelektrischen Detektor für die hellen und dunklen Abschnitte auf dem Film auf, welcher an seiner Vorderseite einen Schlitz mit einem photoempfindlichen Bereich derselber Breite wie die hellen und dunklen Abschnitte des Films aufweist. Wenn sich die Welle 12Ä dreht, gibt der Winkeldetektor 21 das Winkelstellungssignal 21A ab, welches in Form von fortlaufenden Dreieckswellen oder im wesentlichen in Form von Dreieckswellen vorliegt, deren Periode sich in Abhängigkeit von der Winkelgeschwindigkeit der sich drehenden Welle 12A ändert. Wenn das tatsächliche oder Ist-Winkelstellungssignal in Form von fortlaufenden Rechteckwellen vorliegt, hat ein Winkelstellungssignal, das als der Steuerbefehl 23a abgegeben wird, ausschließlich die Form von fortlaufenden Dreieckswellen, deren Periode sich in Abhängigkeit von der Winkelgeschwindigkeit ändert, welche der Spiegel 15 zu einem vorgegebenen Zeitpunkt haben sollte.

Die in Fig. 5 dargestellte Steuerschaltung 20 fühlt die Phasendifferenz zwischen dem Steuerbefehl 23^A und dem Winkelstellungssignal 21A und gibt ein Signal ab, das der gefühlten Phasendifferenz entspricht, und das über einen Verstärker 24 an den Linearmotor 16 angelegt wird, um diesen entsprechend anzutreiben. Bei dieser Ausführungsform wird, um das Steuersystem zu stabilisieren, ein Winkelgeschwindigkeitssignal 21A , das von dem

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Winkelgeschwindigkeitsdetektor 22 erhalten wird, an denselben Eingangsanschluß der Steuerschaltung 20 rückgekoppelt.

In Fig. 6(b) gibt eine gestrichelte Kurve die Bahn einer Drehbewegung eines drehbaren, mittels eines herkömmlichen Mechanismus angetriebenen Spiegels über einen vorbestimmten Winkel wieder. Aus der Kurve in Fig. 6(a) ist zu ersehen, daß mit der Erfindung der drehbare Spiegel kontinuierlich entlang einer genauen Bahn um einen vorgegebenen Winkel gedreht werden kann ohne daß sich eine Drift zeigt, selbst wenn der Winkel sehr klein ist.

Die geforderte Funktion 23, die der Steuerschaltung 20 als Steuerbefehl 23A zugeführt wird, ist in Fig. 6(a) in der Weise dargestellt, daß das Licht,mit welchem die abzutastende Oberfläche oder die Oberfläche der die Vorlage tragenden Glasplatte eines Kopiergeräts abgetastet wird, mit einer konstanten Geschwindigkeit nicht nur während des Arbeitshubes (vom Zeitpunkt t₀ bis Zeitpunkt t-j), während welchem der Spiegel 15 um einen vorbestimmten Winkel aus seiner Ausgangslage in seine Umkehrlage gedreht wird, sondern auch während desRückkehrhubes (vom Zeitpunkt t-j bis zum Zeitpunkt t2) bewegt wird, während welchem der Spiegel aus der Umkehrstellung in seine Ausgangsstellung zurückkehrt. Wenn der Spiegel 15, wie vorstehend erwähnt, mittels der Steuerschaltung 20 während des Rückkehrhubes (vom Zeitpunkt t.. bis zum Zeitpunkt t₂) über einen vorbestimmten Winkel gedreht worden ist, muß für den

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eigentlichen Ärbeitshub (vom Zeitpunkt tO bis zum Zeitpunkt ti) dem Verstärker 24 ein Phasendifferenzsignal zugeführt werden. Selbstverständlich kann der Spiegel 15 während des Bückkehrhubes auf eine andere Weise gedreht werden, als während des Arbeitshubes, wenn dies gefordert wird. Beispielsweise kann der Spiegel 15 schneller in seine Ausgangsstellung zurückgedreht werden, oder der Spiegel 15 kann langsamer gedreht werden, wenn er eine Stellung in einem vorbestimmten Winkelabstand von seiner Ausgangsstellung erreicht hat.

Die drehbare Spiegelanordnung gemäß der Erfindung wird nunmehr in Verbindung mit einer Schlitzbelichtungseinrichtung eines Kopiergeräts beschrieben. Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Spiegelanordnung auch als Beleuchtungseinrichtung in einem eine Vorlage ablesenden Gerät oder in anderen ähnlichen Einrichtungen verwendet werden, in welchen eine Oberfläche mittels eines Lichtstrahles abgetastet werden muß.

Da bei der drehbaren Spiegelanordnung gemäß der Erfindung die bewegliche Wicklung des Linearmotors 16 dazu benutzt wird, um den Spiegel 15 zu drehen, kann der Spiegel 15 über einen vorbestimmten Winkelbereich gedreht werden, indem seine Drehwinkel und seine Winkelgeschwindigkeit entsprechend einer geforderten Funktion gleichmäßig geändert werden. Wenn folglich die erfindungs gemäße Einrichtung zusammen mit einer Schlitzbelichtungsein— richtung eines Kopiergeräts verwendet wird, kann ein optisches System mit einer ausgezeichneten Ausgangsleistung vorgesehen

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werden, bei welcher das reflektierte Licht frei von irgendeiner Drift ist, da die Winkeldrehung des Spiegels nicht von der vorbestimmten Bahn abweicht. Darüber hinaus hat die Verwendung des Linearmotors mit einer beweglichen Wicklung den Vorteil, daß der Wirkungsgrad des Motors größer ist, daß die Konstruktion der Anordnung vereinfacht werden kann und die Zuverlässigkeit und Betriebssicherheit der Einrichtung erhöht ist. Selbstverständlich kann der bei Erfindung verwendete Linearmotor auch so ausgeführt sein, daß statt der Wicklung wie bei der anhand von Fig. 4 beschriebenen Ausführungsform der Dauermagnet bewegbar ist.

Bei dem Linearmotor 16, bei welchem das drehbare Teil 19 unmittelbar mit dem Arm 13 verbunden ist, der von der drehbaren Spiegelanordnung vorsteht, dreht bzw. bewegt sich das bewegbare Teil 19 um einen bestimmten Winkel um die Welle 12B, welche mit dem vorstehenden Wandungsteil des den Spiegel 15 haltenden Trägers 11 verbunden ist. Damit sich das drehbare Teil 19 , wie vorstehend ausgeführt, bewegen kann, sollte der Spalt, der, wie in Fig. 4 dargestellt, durch den mittleren Pol 18A und das äußere Joch 19B festgelegt ist, eine entsprechende Größe aufweisen. Dies hat zur Folge, daß der Linearmotor 16 größer ausgeführt wird bzw. werden muß und daß ein Dauermagnet 17 verwendet werden muß, der eine hohe magnetomotorische Kraft hat. Da sich auch die Neigung bzw. die Schrägstellung der Wicklung 19A bezüglich des mittleren Pols 18a in Abhängigkeit von der Stellung ändert, in welche sich das bewegliche Teil 19 bewegt, erfährt die Betriebsrichtung einer Kraft, welche durch einen

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Strom der durch die Wicklung 19A fließt, und einen Magnetfluß erzeugt wird, welcher mit der Wicklung 19A verkettet ist, eine Änderung in Abhängigkeit von der Neigung des beweglichen Teils 19. Das heißt, es ändert sich das erzeugte Drehmoment. Infolgedessen ergeben sich Schwierigkeiten, den Spiegel 15, wie gefordert, um einen bestimmten Winkel zu drehen- Dies ist auch der Fall, wenn der Linearmotor 16 einen ringförmigen Magnet aufweist, der an der inneren Wandungsfläche des äußeren Jochs 18B angebracht ist.

Der Spalt, der zwischen der Wicklung 19A und der Polanordnung 18 festgelegt ist, kann in der Größe konstant gehalten werden, unabhängig von der Stellung, in welche das bewegliche Teil 19 gebracht ist, wenn ein in Fig.7 dargestellter Linearmotor 26 verwendet wird, in welchem eine flache Wicklung 29 A vorgesehen ist und ein mittlerer Pol 28A einer E-förmigen Polanordnung 28 in der Wicklung 28A angeordnet ist, so daß zwei ebene Oberflächen der flachen Wicklung 29A jeweils in einem vorbestimmten Abstand auf einer der zwei parallelen Seitenteile des äußeren Jochs 28B festgelegt sind. Dauermagnete 27A und 27B sind jeweils an einer Innenfläche eines der parallelen Seitenteile des äußeren Jochs 28B angebracht.

Der in Fig.7 dargestellte Linearmotor 26 weist eine Wicklung 29A mit einer großen Querabmessung in der Längsachse, des Arms 13 auf und hierdurch wird die Länge des Arms 13 groß. Infolgedessen weirst der Linearmotor 26 eine große Belastung auf, oder

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das bewegliche Teil des Motors hat ein großes Trägheitsmoment, wodurch es erforderlich wird, die Abmessung des Motors zu vergrößern, damit er eine vorgegebene Belastung aufnehmen kann. Die Achse des E-förmigen Jochs 28 verläuft linear bezüglich der Drehwellen, so daß der Linearmotor 26 dem in Fig. dargestellten Linearmotor 16 ähnlich ist, in welchem die erzeugte Kraftrichtung Änderungen unterworfen ist.

In Fig. 8 und 9 sind weitere Ausführungsformen der drehbaren Spiegelanordnung dargestellt. In Fig. 8 und 9 sind die Teile, die den in Fig. 3 wiedergegebenen Teilen entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Die in Fig. 8 und 9 dargestellten Ausführungsformen unterscheiden sich von der in Fig. 3 wiedergegebenen Ausführungsform dadurch, daß ein in diesen Ausführungsformen verwendeter !linearmotor eine in Längsrichtung verlaufende Mittellinie (und damit-, eine Polanordnung und ein bewegliches Teil) hat, die von der Welle 12b aus entlang eines Kreisbogens mit einem Radius r in einer Ebene gebogen ist, welche unter rechtem Winkel zu der Achse der Welle 12B verläuft. Diese Ausführung eines Linearmotors wird nachstehend als gebogener Linearmotor bezeichnet.

Der in Fig. 8 dargestellte, gebogene Linearmotor 36 weist eine Joch- oder Polanordnung mit einem mittleren, nicht dargestellten Pol oder Joch mit einem kreisförmigen Querschnitt und einen äußeren Pol bzw. ein Joch 38B mit einer zylindrischen

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Form auf, die konzentrisch zu dem mittleren Pol oder Joch angeordnet ist. Ein ringförmiger Dauermagnet 37 ist an der inneren Wandung des zylindrischen und äußeren Jochs oder Pols 38B angebracht. Der Linearmotor 36 weist ferner ein bewegliches Teil in Form einer Wicklung 39 A auf, die auf einen zylindrischen Spulenkörper 39B gewickelt ist, der mit dem Arm 13 verbunden ist, der von der drehbaren Spiegelanordnung 10 vorsteht.

Der gebogene in Fig. 9 dargestellte Linearmotor 46 weist eine Pol- bzw. Jochanordnung mit einem nicht dargestellten, mittleren Pol oder Joch mit einem rechteckigen Querschnitt und einem äußeren Joch bzw. Pol 48b in Kastenform auf, dessen Querschnittsform der des mittleren Joches oder Pols entspricht und die konzentrisch zu diesem angeordnet ist. Das äußere Joch 48B, das im wesentlichen eine rechteckige Form hat, weist vier Wandungen auf, an welchen jeweils ein plattenförmiger Dauermagnet 47 angebracht ist. Der Linearmotor 46 weist ferner ein bewegliches Teil in Form einer Wicklung 49A auf, die auf einen Spulenkörper 49B mit einer rechteckigen Querschnittsform gewickelt ist. Wenn die in Fig. 8 und 9 dargestellten, gebogenen Linearmotoren als Einrichtungen zum Antrieb der drehbaren Spiegelanordnung 10 verwendet werden, kann der Spiegel 15 gleichmäßig und stetig um einen vorbestimmten Winkel gedreht werden, da Änderungen in der Stellung der Drehbewegung des Spiegels 15 nur eine kleine Änderung in dem auf den Linearmotor 36 oder 46 ausgeübten Drehmoment zur Folge haben. Darüber hinaus ist es bei Verwendung der in Fig. 8 und 9 dargestellten Linearmotoren 36 und 46 möglich,

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eine drehbare Spiegelanordnung in einer insgesamt kompakten Ausführung zu erhalten.

In den dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen ist der Spiegel 15 der drehbaren Spiegelanordnung 10 als ein ebener Spiegel dargestellt und beschrieben worden. Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf diese Art Spiegel beschränkt, und es kann auch ein gekrümmter.Spiegel verwendet werden, welcher die Lichtquelle teilweise abdeckt. Beispielsweise kann ein Spiegel mit einer parabolischen Oberfläche zusammen mit einer Lichtquelle verwendet werden, die im Brennpunkt des Spiegels angeordnet ist. Wenn ein Spiegel dieser Art um einen bestimmten Winkel gedreht wird, kann dieselbe Wirkung wie die mit einem ebenen Spiegel erreicht werden. Folglich kann, wenn der drehbare Spiegel in der Nähe der Lichtquelle angeordnet ist, ein Lichtstrahl mit einer konstanten Geschwindigkeit auf einer mittels des Lichtstrahls abzutastenden Oberfläche bewegt werden, genauso wie im Fall einer drehbaren Spiegelanordnung mit einem Spiegel, der in einembestimmten Abstand von der Lichtquelle angeordnet ist.

Ende der Beschreibung

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Claims

DR. BERG DIPL.-JNG STAPF DIPL.-ING. SCHWABE DR. DR. SA-NDMAIIt PATENTANWÄLTE Postfach 860245 - 8000 München 86 Anwaltsakte: 2 9 264 Patentansprüche

1. Drehbare Spiegelanordnung, g e k e η η ζ ei c h η e t durch einen Träger (11) mit einem rechteckigen, ebenen Teil (11A) mit einer Anzahl abstehender Wandungsteile, die an gegenüberliegenden Enden der Längsachse des rechteckigen, ebenen Teils (11A) festgelegt sind;, durch eine Anzahl Wellen (12A, 12B), die jeweils an einem der wegstehenden Wandungsteile und mittels Läger (14A, 14B) drehbar gehaltert sind; durch einen ebenen Spiegel (15) , der an einer Vorderfläche des rechteckigen, ebenen Teils (11A) des Trägers (11) angebracht ist; durch einen Arm (13), der sich von einem der vorstehenden Wandungsteile des Trägers (11) unter rechtem Winkel zu den Wellen (12A, 12B) erstrecktjund durch einen Linearmotor (16; 16; 36; 46) zum Antrieb der drehbaren Spiegelanordnung (10) mit einem Dauermagneten (17; 27A, 27B; 37? 47), mit einem mittleren Pol (18A, 28A) der einen kreisförmigen Querschnitt hat und linear von einem der Pole des Dauermagneten vorsteht, mit einem

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Bankkonten: Hypo-Bank München 4410122850 (BLZ 700200Π) Swift Code: HYPO DE MM Bayet Vereinsbank Manchen 453100 (BLZ 70020270) Posischeck Manchen 65343-808 (BLZ 70010080)

ORIGINAL INSPECTED

• (089)988272 Telegramme: 988273 BERCSTAPFPATENT Manchen 988274 TELEX: 983310 0524560 BERG d

äußeren Joch (18B; 28B; 38B; 48B) mit einer zylindrischen Form, das an dem anderen Pol des Dauermagneten anliegt und den mittleren Pol umgibt, mit einem zwischen dem mittleren Pol und dem äußeren Joch festgelegten Spalt und mit einem beweglichen Teil (19) mit einer zylindrischen Wicklung (19A; 29A; 39A; 49A), die in dem Spalt festgelegt ist und in einer Richtung hin- und herbewegbar ist, in welcher der mittlere Pol (18A; 28A) verläuft; und durch eine Einrichtung, um das bewegliche Teil (19) des Linearmotors (16; 26; 36; 46) mit dem Arm (13) fest zu verbinden.

2. Drehbare Spiegelanordnung nach Anspruch 1, dadurch g ekennze ichnet, daß der ebene, an der Vorderfläche des rechteckigen, ebenen Teils (11A) des Trägers (11) angebrachte Spiegel (15) mit seiner Spiegelfläche bezüglich der mittleren Drehachse des Trägers (11) ausgerichtet oder in deren unmittelbarer Nähe angeordnet ijt.

3. Drehbare Spiegelanordnung, um mittels Licht eine abzutastende Oberfläche abzutasten, insbesondere nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Spiegel (15) , durch eine Einrichtung (11), um den Spiegel (15) in einer vorgegebenen Lage zu halten, welche in der Nähe des einen Endes der mit Licht abzutastenden Fläche festgelegt und in einem bestimmten Abstand von dieser Fläche angeordnet ist, so daß der Spiegel (15) über einen vorgegebenen Winkel um

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eine Drehachse gedreht werden kann, die genau parallel zu der abzutastenden Fläche ist; durch einen Arm (133 * der ein bestimmtes Stück von dem drehbaren Spiegel (15) aafcer einem rechten Winkel zur Drehachse der drehbaren Spiegelanordnung (10) vorsteht; durch einen Linearmotor (16j 26j 36; 46} zum Antreiben der drehbaren Spiegelanordnung (10) mit einem Dauermagneten (17; 27A_y 27B; 37, 47), mit einer Bolamordnung (18) mit einem mittleren Pol (18A; 28A) und einem äußeren Joch (18B, 28B, 38B/ 48B), mit einem zwischen dem mittleren Pol und dem äußeren Joch festgelegten Spalt und mit einem beweglichen Teil (19) mit einer Spule (19A? 39Jk; 49Ά), die in dem Spalt festgelegt ist und entlang der Achse des mittleren Pols hin- und herbewegbar ist, wobei der Dauermagnet/ die Polanordnung und der Spalt einen magnetischen Kreis festlegen und die Polanordnung so festgelegt ist, daS die Achse des mittleren Pols in einer Ebene angeordnet ist, in welcher der Arm (13) von der drehbaren Spiegelanordiinin<i (10) vorsteht; durch eine Einrichtung, um den Arm (13) an dem beweglichen Teil (19) des Linearmotors (17; 26? 36; 46) fest anzubringen; durch eine Einrichtung (21) zum Erzeugen eines Signals, das die tatsächlichen Winkelstellnnigen der drehbaren Spiegelanordnung (10) anzeigt; durch eine Einrichtung zum Erzeugen eines Signals, das die bekannten, geforderten Winkelstellungen anzeigt, welche die drehbare Spiegelanordnung (10) während der Drehbewegung durchlaufen soll» damit das von dem Spiegel (15) reflektierte und auf die afo-

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zutastende Fläche auftreffende Licht rait konstanter Geschwindigkeit bezüglich der abzutastenden Fläche bewegt wird; und durch eine Steuerschaltung (20) zum Steuern des Linearmotors'Π 6) aufgrund der Differenz zwischen der bekannten Winkelstellung, über welche die Spiegelanordnung gedreht werden soll, und der tatsächlichen Winkelstellung der drehbaren Spiegelanordnung (10).

4. Spiegelanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Pol (18A; 28A) der Polanordnung (18; 28) von einem der beiden Pole des Dauermagneten (17; 27A, 27B) vorsteht, daß das äußere Joch (18B; 28B) der Polanordnung von dem anderen Pol des Dauermagneten (17; 27A, 27B) parallel zn dem mittleren Pol (18A; 28A) so vorsteht, daß es diesen umgibt und den Spalt dazwischen festlegt, und daß das bewegliche Teil (19) in dem Spalt so angeordnet ist, daß es den mittleren Pol (18A; 28A) umgibt.

5. Spiegelanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Joch (28B) von einem Ende des mittleren Pols (28A) vorsteht und parallel zu diesem verläuft; daß der Dauermagnet (27A, 27B) an einer inneren Wandungsfläche jeder der äußeren Jochteile (28B) angebracht ist, daß der Pol zwischen den zwei Dauermagneten und dem mittleren Joch festgelegt ist, und daß das bewegliche Teil (29A, 29B) in dem Spalt in der Weise festgelegt und angeord-

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net ist, daß es den mittleren Pol umgibt.

6. Spiegelanordnung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Pol, das äußere Joch und das bewegliche Teil jeweils geradlinig angeordnet sind.

7. Spiegelanordnung nach Anspruch 6, dadurch g e k e η η-zeichnet, daß der mittlere Pol (18A) im Querschnitt kreisförmig ist,und daß das äußere Joch (18B) und das bewegliche Teil (19) zylinderförmig ausgebildet sind.

8. Spiegelanordnung nach Anspruch 7, dadurch g e k e η η ~ zeichne t,daß der mittlere Pol, das äußere Joch (38B) und das bewegliche Teil (39A, 39B) entlang eines Kreisbogens mit einem Radius gebogen sind, der von der Drehachse der drehbaren Spiegelanordnung (10) ausgeht.

9. Spiegelanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Pol im Querschnitt kreisförmig ist; daß das äußere Joch (38B) und das bewegliche Teil (39A, 39B) zylinderförmig ausgebildet sind, und daß ein ringförmiger Dauermagnet (37) koaxial zu dem mittleren Pol an der inneren. Wandungsfläche des zylindrischen äußeren Jochs (38B) angebracht ist.

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10. Spiegelanordnung nach Anspruch 8, dadurch g e k e η nz e i c h η e t, daß der mittlere Pol im Querschnitt rechteckig ist, und daß das äußere Joch (48B) und das bewegliche Teil (49A, 49B) im Querschnitt ebenfalls rechteckig sind.

11 . Spiegelanordnung nach Anspruch 3, dadurch g e k e η nzeichne t,daß die Einrichtung, welche den Spiegel (15) trägt, einen Träger (11) mit einem rechteckigen, ebenen Teil (11A) und mit einer Anzahl davon abstehender Wandungsteile aufweist, die an gegenüberliegenden Enden der Längsachse des rechteckigen, ebenen Teils (HA) festgelegt sind, wobei an jedem Wandungsteil eine Welle (12A, 12B) befestigt ist, die in Lagern (14A, 14B) drehbar gehaltert sind und wobei das rechteckige, ebene Teil (11A) auf seiner Vorderfläche den Spiegel (15) trägt, dessen Spiegelfläche in bzw. in der Nähe der mittleren Drehachse des Trägers (11) festgelegt ist.

12. Spiegelanordnung nach Anspruch 11, dadurch g e k e η η-zeichnet, daß der Spiegel (15)_f der an der Vorderseite des rechteckigen, ebenen Teils (11A) des Trägers (11) angebracht ist, ein ebener Spiegel ist.

13.Spiegelanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegel ein gekrümmter Spiegel ist, der die Lichtquelle teilweise umgibt.

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