DE3141452A1

DE3141452A1 - Dokumenten-abtastvorrichtung

Info

Publication number: DE3141452A1
Application number: DE19813141452
Authority: DE
Inventors: William 14613 Rochester N.Y. Kingsley
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1980-10-20
Filing date: 1981-10-19
Publication date: 1982-06-24
Also published as: JPS5796329A; US4346984A

Description

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Dokumenten-Abtastvorrichtung

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Abtastvorrichtung zum Abtasten des Informationsgehalts eines Dukoments und betrifft insbesondere eine Abtastvorrichtung mit einem Spindeltrieb zum Bewegen mehrerer Abtastelemente

mit verschiedenen Geschwindigkeiten. 10

Auf dem Gebiet der Kopiergeräte ermöglicht die Verkürzung des optischen Strahlengangs durch die Verwendung von mit zwei verschiedenen Geschwindigkeiten bewegbaren Abtastelementen den Bau sehr kompakter Gerate wie z.B. des Geräts Xerox 3100. Eine solche Anordnung, wie sie beispielsweise in den US-Patentschriften 3 832 057 und 4· 155 641 beschrieben ist, arbeitet mit auf Schlitten gelagerten Abtastelementen, welche waagerecht unter einer Tragscheibe bewegbar sind, um ein auf dieser lie-

gendes Dokument schrittweise abzutasten. Die Abtastschlitten sind von einem Antrieb eines lichtempfindlichen Aufzeichnungsträgers aus über ein Zahnrad- und/oder Zugmittelgetriebe angetrieben und bewegen sich mit im Verhältnis von 2 : 1 zueinander stehenden Geschwindig-

keiten, so daß die Gesamtlänge des Strahlengangs konstant gehalten ist. Das abgetastete Bild wird dann mittels eines Objektivs auf die lichtempfindliche Oberfläche des Bildträgers projiziert.

Bekannte mit zwei verschiedenen Geschwindigkeiten arbeitende Abtastvorrichtungen weisen gewisse Mangel auf. Sie erfordern ein kompliziertes Zugmittelgetriebe, bei welchem die richtigen Übertragungsverhältnisse schwer erzielbar sind. Die Zugmittel müssen genau auf eine bestimmte Spannung eingestellt und auf dieser gehalten werden. Gleichwohl kann aufgrund von Beschleunigungen und beim Abbremsen der Spiegelschlitten ein Schlupf

* S.

auftreten, welcher dann zu einer verzerrten Bildwiedergabe führen kann.

Ein genauer arbeitendes Abtastsystem mit mit verschiedenen Geschwindigkeiten bewegbaren Gliedern wäre auch nutzbringen in anderen bekannten Torrichtungen verwendbar, beispielsweise in einer Easter-Abtastvorrichtung, in welcher das Dokument abgetastet wird und die Zeilenbilder auf rasterförmig angeordnete, lichtempfindliche Elemente, beispielsweise CCD-Elemente, projiziert werden. Die rasterartig angeordneten Elemente erzeugen einen Strom von diskreten, dem abgetasteten Bild entsprechenden Videosignalen.

Bei einem derartigen System ist wegen des äußerst schmalen "Belichtungsfensters¹¹ der Rasterelemente eine sehr genaue Steuerung der Abtastvorrichtung notwendig. Ein. Zugmittelantrieb der vorstehend beschriebenen Art arbeitet für diesen Zweck nicht ausreichend genau. Eine bekannte Alternative besteht darin, den oder die Abtastschlitten auf einer Leitspindel zu führen, wie in der US-PS 4 149 090 und in der US-Patentanmeldung 084 202 der Anmelderin beschrieben. Das Gewinde einer solchen Leitspindel kann äußerst genau bearbeitet werden und eine bestimmte Steigung aufweisen, so daß der Abtastschlitten mit einer genau bestimmten Geschwindigkeit bewegbar ist. Diese Lösung erfordert jedoch die gleichzeitige Bewegung von weiteren optischen Elementen wie IPokussierspiegel, Objektiv, Strahlenteiler od. dergl..

Die Erfindung schafft einen Antrieb für eine Abtastvorrichtung für die Verwendung beispielsweise in einem Kopergerät zum Bewegen von !Teilen der Abtastvorrichtung mit zwei verschiedenen Geschwindigkeiten. Der Antrieb ist mit Vorteil auch für eine Raster-Abtastvorrichtung verwendbar und arbeitet hier mit der zum !Fokussieren der Bildzeilen auf die Rasterelemente notwendigen Genauigkeit.

Der Abtastantrieb weist eine Leitspindel auf, welche in Längsrichtung wenigstens zwei Gewindeabschnette mit verschiedener Steigung hat, so daß mit den Abschnitten in Gewindeeingriff stehende Abtasteletnente mit verschiedenen Geschwindigkeiten bexvegbar sind. In einer Ausführungsform hat die Leitspindel zwei Gewindeabschnitte, auf deren erstem ein erster Abtastschlitten mit einer ersten Geschwindigkeit bewegbar geführt ist und auf deren zweitem ein zweiter Abtastschlitten mit der halben ₁Q Geschwindigkeit des ersten AbtastSchlittens bewegbar geführt ist. Da die Gewindeabschnitte äußerst genau bearbeitet werden können, ist die für eine Raster-Abtastvoirichtung erforderliche enge Toleranz ohne Schwierigkeit erzielbar, und da die Gesamtlänge des Strahlenwegs bei der mit zwei Geschwindigkeiten ausgeführten Abtastung konstant bleibt, können die übrigen Elemente des optischen Systems feststehend angeordnet sein.

Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise aufgeschnittene Schrägansicht einer Raster-Abtastvorrichtung mit einer zwei Gewindeabschnitte unterschiedlicher Steigung aufweisenden Leitspindel für den Antrieb von Abtastelementen und

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung der in Fig. 1 verwendeten Leitspindel mit in Eingriff mit den Gewindeabschnitten stehenden Verbindungsteilen.

Fig. 1 zeigt die Verwendung des erfindungsgemäßen Antriebs in einer Raster-Abtastvorrichtung, wobei der Antrieb jedoch auch für andere Arten von Dokumenten-Abtastvorrichtungen verwendbar ist.

Die Abtastung eines auf einer Tragscheibe 12 der Vorrichtung nach Fig. 1 liegenden Dokuments erfolgt mittels

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eines optischen Systems 16. Dieses umfaßt einen Abtastspiegel 18, einen Umlenkspiegel 20, einen Fokussierspiegel 22, ein feststehendes Objektiv 24 und einen Strahlenteilerspiegel 26. Die genannten Elemente bilden zusammen einen Strahlenweg 28, entlang welchem ein von einem Dokument reflektiertes Strahlenbild zwei Reihen von Rasterelementen 30, 32 zugeleitet wird.

Der Abtastspiegel 18 ist auf einem Schlitten 34 gelagert und erstreckt sich quer zur Tragscheibe 12 im wesentlichen parallel zu einem Anlaufrand 35 derselben. Der Schlitten 34- ist mit einer ersten Geschwindigkeit entlang einer waagerechten Bahn unterhalb der Tragscheibe hin und her bewegbar. Zu diesem Zweck ist der Schlitten 34 über eine flexible Laufmutter 38 antriebsübertragend mit einem ersten Gewindeabschnitt 36a einer Leitspindel 36 verbunden. Das Gewinde des ersten Abschnitts 36a hat eine solche Steigung, daß sich der Schlitten 34 bei Antrieb der Spindel mit einer vorbestimmten ersten Geschwindifjkeit bexvegt.

Unmittelbar hinter dem Abtastspiegel 18 trägt der Schlitten 34 einen langgestreckten Beleuchtungskörper 44 und einen Reflektor 46. Diese beiden Elemente dienen dazu, einen im Einfallsbereich des Abtastspiegeis liegenden Streifen der Tragscheibe bzw. eines darauf liegenden Dokuments auszuleuchten.

Der Umlenkspiegel 20 ist auf einem zweiten Schlitten 50 gelagert. Dieser ist über eine flexible Laufmutter 52 antriebsübertragend mit einem zweiten Abschnitt 36b der Leitspindel 36 verbunden. Das Gewinde des zweiten Abschnitts 36b hat eine solche Steigung, daß sich der zweite Schlitten 50 bei Antriebs der Spindel 36 genau mit der halben Geschwindigkeit des ersten Schlittens 34· bewegt.

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Mit ihren beiderseitigen Enden sind die beiden Schlitten 34 und 50 verschieblich auf Jführungsstangen 60, 62 gelagert.

Zum Abtasten eines Dokuments wird die Leitspindel 36 von einem Motor 64- im Uhrzeigersinn angetrieben, so daß sich die beiden Schlitten mit der ihnen jeweils zugeordneten Geschwindigkeit unter der Tragscheibe 12 entlang bewegen. Dabei werden aufeinander folgende Streifen über die Breite der Tragscheibe vom Beleuchtungskörper 44 ausgeleuchtet. Das von den ausgeleuchteten Streifen reflektierte Licht wird von den Spiegeln 18, 20 und 22 zum Objektiv 24 reflektiert. Das Objektiv 24 ist in einer im wesentlichen mittigen Stellung in fester räumlicher Beziehung zu den Rasterelementen 30, 32 angeordnet und projiziert das Strahlenbild auf den Strahlenteilerspiegel 26. Dieser hat zwei in einem vorbestimmten Winkel zueinander stehende Flächen und zerlegt das projizierte Strahlenbild in zwei Bilder für die beiden Reihen der Rast er elemente 30, 32. Jeder Reihe enthält eine Anzahl von lichtempfindlichen Elementen, welche zusammen ein schmales Belichtungsfenster darstellen. Jede Reihe erzeugt einen Strom von der jeweils abgetasteten Bildzeile entsprechenden, diskreten Videosignalen, wobei die beiden Reihen so angeordnet sind, daß sich die von ihnen gebildeten Belichtungsfenster überlappen und eine ununterbrochene Abtastzeile bilden. Die Auswertung der Videosignale erfolgt dann in allgemein bekannter Weise.

Die Abtastung setzt sich fort, bis der Ablaufrand 66 der Tragscheibe 12 erreicht ist, worauf der Motor 64 umgesteuert wird, um die Leitspindel 36 vorzugsweise mit einer erhöhten Drehzahl im Gegensinn anzutreiben und damit die Schlitten in die Ausgangsstellung zurückzubewegen.

Die Steuerung des Motors 64 kann ebenso wie die Auswertung der Videosignale in bekannter Weise unter Verwendung von Mikroprozessoren erfolgen.

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Je nach der Masse der zu bewegenden Abtastelemente kann die Leitspindel 36 an verschiedenen Stellen angeordnet sein. So kann sie etwa nabe einem Ende der Spiegel bzw. Schlitten außerhalb des optischen Abtastbereichs liegen. Ferner kann es von Vorteil sein, den Abtastvorgang, d.h. die Bewegung der Abtastelemente um ein Stück vor dem Anlaufrand der Tragscheibe zu beginnen und um ein Stück hinter dem Ablaufrand zu beendigen. Dadurch ließen sich eine ruckartige Beschleunigung zu Beginn des Abtastvorgangs und das plötzliche Abbremsen am Ende desselben vermeiden.

Fig. 2 zeigt in vergrößerter Darstellung die Antriebsverbindung zwischen den Schlitten 3²S 50 und der Leit- spindel 36. Ilan erkennt die beiden Gewindeabschnitte 36a und 36b der Spindel 36 mit den beiden darauf geführten flexiblen Muttern 38 bzw. 52. Die Länge L des Abschnitts 36a ist doppelt so groß wie diejenige des Abschnitts 36b, und seine Steigung P cm/sec beträgt das Doppelte von der des Abschnitts 36b. Dadurch werden die beiden Schlitten 34- und 50 Jeweils mit einer Geschwindigkeit V = EP/cm/sec bewegt, wobei E die Drehzahl des Motors 64 in U/sec ist. Aufgrund der unterschiedlichen Steigung bewegt sich der Schlitten 34- mit einer ersten Geschwindigkeit V und der Schlitten 50 mit einer zweiten Geschwindigkeit V/2.

Durch Änderung der Steigung eines oder beider Abschnitte der Spindel läßt sich offensichtlich ein anderes Geschwindigkeitsverhältnis herstellen.
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Die Leitspindel 36 ist beispielsweise aus rostfreiem Stahl. Die Gewinde der beiden Abschnitte 36a, 36b können unabhängig voneinander gewalzt sein und sind durch einen kurzen Verbindungsabschnitt 68 voneinander getrennt. Die Laufmuttern 38 und 52 können aus Kunststoff sein, um eine unstarre Verbindung zu erzielen. Die Breite D der Muttern kann um ein Stück größer gewählt sein, um einen längeren und damit stabileren Eingriffsbereich zu erhalten. Zur

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Verringerung der Träghait des Systems kann der Durchmesser des Abschnitts 36b gegenüber demjenigen des Abschnitts 36a verringert werden.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform, in welcher zwei Spiegel in einem Geschwindigkeitsverhältnis von 2 : 1 bewegbar sind, beschränkt, sondern erlaubt auch Ausführungen mit einem anderen Geschwindigkeitsverhältnis. Für gewisse Ausfüh-

IQ rungsformen kann auch die Verwendung einer Leitspindel mit mehr als zwei verschiedene Steigung aufweisenden Gewindeabschnitten notwendig sein. Ferner ist die Erfindung auch in einem Kopiergerät anwendbar, in welchem das Strahlenbild auf eine lichtempfindliche Trommel oder auf ein Belichtungsband anstatt auf die in Fig. 1 dargestellte Anordnung von Rasterelementen projiziert wird.

Leerse

Claims

PATENTANWÄLTE REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE XEROX CORPORATION Xerox Square Rochester, New York 14-644 USA ? 1 ■/. 1 /, s vj ι M- I H- O A. GRÜNECKER DIPL-ING H. KINKEUDEY DR-ING W. STOCKMAIR DR-ING · A«e (CAUECMI K. SCHUMANN ORfER NAT-'OPL-PHYS P. H. JAKOB G. BEZOLD OR RER NAI- OPL-OtNI. 8 MÜNCHEN 22 MAXIMILIANSTRASSE 43 P 16 562 19. Oktober 1981 Dokumenten-Abtastvorrichtung P_a_t_e_n_t_a_n_s_E_r_ü_c_h_e

1. Optische Abtastvorrichtung, gekennzeichnet durch wenigstens zwei unabhängig voneinander unterhalb eines in einer Abtastebene (12) liegenden Dokuments bewegbar geführte Spiegelanordnungen (34-, 50), durch einen Antrieb zum Bewegen der Spie ge !anordnungen mit verschiedenen Geschwindigkeiten, mit einer Leitspindel (36), welche in Längsrichtung wenigstens zwei verschiedene Steigung aufweisende Gewindeabschnitte (36a, 36b) hat, mit denen sich jeweils eine der Spiegelanordnungen in Gewindeeingriff befindet, und durch einen Drehantrieb (64-) für die Leitspindel zum Bewegen der Spiegelanordnungen entlang dem jeweiligen Gewindeabschnitt mit

einer dessen Steigung und der Drehzahl des Antriebs proportionalen Geschwindigkeit.

2. Abtastvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine erste Spiegelanordnung (34-) zum Abtasten des Dokuments und zum Reflektieren des abgetasteten Bilds auf eine zweite Spiegelanordnung (50) aufweist, und daß ein mit der zweiten Spiegelanordnung in Gewindeeingriff stehender Gewindelt 0 abschnitt (36b) der Leitspindel (36) eine halb so große Steigung hat wie ein mit der ersten Spiegelanordnung in Eingriff stehender Gewindeabschnitt (36a) der Spindel.

3- Abtastvorrichtung zum schrittweisen Abtasten eines in einer Abtastebene liegenden Dokuments, gekennzeichnet durch einen mit einer ersten Geschwindigkeit bewegbar unterhalb der Abtastebene (12) auf einem Schlitten (3*0 gelagerten Abtastspiegel, durch einen mit der halben Geschwindigkeit des ersten bewegbar unterhalb der Abtastebene auf einem zweiten Schlitten (50) gelagerten zweiten Spiegel, durch eine Leitspindel (36), welche in Längsrichtung einen ersten Gewindeabschnitt (36a) mit einer Steigung P cm/rev und einen zweiten Gewindeabschnitt (36b) mit einer Steigung P/2/cm/rev hat, durch den ersten Schlitten und den zweiten Schlitten in Gewindeeingriff mit dem ersten bzw. dem zweiten Gewindeabschnitt haltende Verbindungsteile (38 bzw. 52) und durch einen Drehantrieb (64·) für die Leitspindel zum Bewegen der Schlitten entlang dem geweiligen Gewindeabschnitt mit einer dessen Steigung und der Drehzahl des Antriebs proportionalen Ge schwindigkeit.

4·. Abtastvorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Terbindungsteile jeweils eine flexible Laufmutter (38, 52) aufweisen.

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5· Abtastvorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Gewindeabschnitt (36a bzw. 36b) unterschiedliche Durchmesser haben.

6. Abtastvorrichtung nach Anspruch 3» gekennzeichnet durch ein im Strahlengang (28) angeordnetes Objektiv (24-) und durch einen mit diesem zusammenwirkenden Strahlenteilerspiegel (26) zum Projizieren von !0 entlang dem Strahlengang übertragenen Zeilen-Abtastbildern auf rasterartig angeordnete lichtempfindliche Elemente (30, 32).