DE2722821A1

DE2722821A1 - Vorrichtung zur herstellung von hochgeschwindigkeits-mehrfacetten-abtastelementen durch spritzgiessen

Info

Publication number: DE2722821A1
Application number: DE19772722821
Authority: DE
Inventors: Tibor Fisli
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1976-05-19
Filing date: 1977-05-20
Publication date: 1977-12-01
Also published as: FR2351771B1; DE2722821C2; JPS6125131B2; GB1577888A; JPS52141238A; FR2351771A1; NL7705500A; US4101365A; CA1095208A

Description

PATENTANWÄLTE

A. GRÜNECKER H. KINKELDEY

CR-Ma

W. STOCKMAIR

K. SCHUMANN

P. H. JAKOB

an.-ma

G. BEZOLD

EK KBl HKC. ■ UrUMM

8 MÜNCHEN

MAXIMU.IANSTRASH 4·

JJb_x Mai 1977 P 11114

XEROX CORPORATION

Xerox Square, Rochester, New York 14644, USA

Vorrichtung zur Herstellung von Hochgeschwindigkeits-Mehrfacetten-Abtastelementen durch Spritzgießen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Hochgeschwindigkeits-Mehrfacetten-Abtastelementen durch Spritzgießen.

Mehrfacetten-Abtastelemente, also Abtastelemente mit einer Vielzahl von Facetten bzw. Schlifflächen bzw.
Kristallflächen, weisen im allgemeinen mit mehreren

709848M12T

Facetten versehene, sich drehende Spiegel auf; solche Mehrfacetten-Abtastelemente werden dazu verwendet, um eine optische Abtastung zwischen einer Lichtquelle und einer Fotozelle durchzuführen. Im allgemeinen fällt das Licht beispielsweise in einem Winkel von 45 auf einen versilberten Spiegel, so daß dieses Licht auf eine Facette gerichtet und an der Facette zu einem abzutastenden Objekt reflektiert wird. Normalerweise reflektiert das Objekt dieses Licht längs desselben Strahlengangs zurück zu einer Fotozelle. Die Dauer der Abtastung entspricht der Zeitspanne, die eine Facette benötigt, um den Lichtstrahl längs des abzutastenden Objektes durchzulassen. Zweckmäßigerweise sollte der Strahlengang des abgetasteten Objektes unabhängig davon sein, welche Facette sich gerade in dem Strahlengang des Lichtstrahls befindet.

In Verbindung mit Geräten für die Fernsehtechnik ist vorgeschlagen worden, Spiegelprismen für die Bildabtastung längs einer Dimension zu verwenden, üblicherweise für die Zeilenabtastung. Seit dem Beginn der Fernsehtechnik und insbesondere des Einsatzes von Kameras, die mit dem Bildspeichersystem arbeiten, ist der Bedarf für solche Spiegelprismen stark gestiegen. In letzter Zeit sind Fernsehkameras entwickelt worden, die im Bereich der Infrarotstrahlung betrieben werden können, beispielsweise im Bereich von 2 bis 5,5 Mikron. In diesem Wellenlängenbereich arbeitende Fernsehkameras benötigen Spiegel oder ähnliche, lichtablenkende optische Einrichtungen zur Abtastung einer Abbildung. Üblicherweise wird eine Einrichtung, beispielsweise ein lichtablenkender Spiegel, für die Unterteilung bzw. den Bereich der vertikalen Abtastung einer Abbildung eingesetzt. Drehbare Spiegelprismen sind im allgemeinen Prismen, die aus mehreren ebenen Spiegeln, wie beispiels-

709848/112t

weise Glasspiegeln, zusammengesetzt sind; solche drehbaren Spiegelprismen werden eingesetzt, indem sie in geeigneter Weise an einer Welle oder einer anderen drehbaren Halterung angebracht werden. Diese mechanisch zusammengesetzten drehbaren Prismen haben jedoch mehrere Nachteile, und zwar sowohl in bezug auf ihre optischen Eigenschaften als auch in bezug auf ihre mechanische Zuverlässigkeit. Insbesondere sind mechanische Schwierigkeiten aufgetreten, wenn die verschiedenen, ebenen Spiegel so montiert werden sollen, daß sie exakt eine polygonale Form mit vorher bestimmten Abmessungen bilden. PUr kurze optische Weglängen haben kleine Fehler bei der Ausrichtung der Facetten nur geringe praktische Bedeutung. Wenn jedoch der Abstand zwischen dem Abtastspiegel und dem abzutastenden Objekt mehrere Meter beträgt, so führen bereits kleine Fehler bei der Ausrichtung der Facetten dazu, daß sich der Strahlenverlauf von einer Facette zu einer anderen verschiebt. Dies ist insbesondere dann nachteilig, wenn Etiketten bzw. Marken bzw. Code-Namen mit einer Anordnung von codierten Streifen abgetastet werden. Wenn die Facetten falsch ausgerichtet sind, könnte eine Facette eine perfekte, richtige Abtastung der codierten Streifen durchführen, während die nächste Facette überhaupt keine Abtastung machen könnte oder nur einige Streifen abtasten würde.

Darüber hinaus ist es schwierig, die Spiegel so zu montieren, daß sie ihre räumliche Lage exakt beibehalten, wenn sie den bei Drehungen mit hoher Drehzahl auftretenden Belastungen unterworfen werden. Dieses Problem bei der Montage betrifft auch die Gefahr von Verletzungen von Personen, die sich in der Nähe des schnell gedrehten Prismas befinden; es gibt viele Fälle, bei denen die Gefahr von Verletzungen nicht sicher ausgeschlossen

709848/1121

werden kann. Denn wenn das Spiegelprisma zerstört wird und in kleinen, schrapnellartigen Stücken auseinander— fliegt, so kann eine in der Nähe befindliche Person ernsthaft verletzt werden.

Es sind deshalb viele Verfahren zur Herstellung von Mehrfacetten-Abtastelementen untersucht worden, wobei ■ insbesondere die Materialien, aus denen sie zusammengesetzt sind, daraufhin überprüft wurden, ob sie aufgrund ihrer Eigenschaften zu Abtastelementen verarbeitet werden können; zu diesen Eigenschaften gehören insbesondere ein hohes Verhältnis Modul/Dichte, eine niedrige Wärme— ausdehnung, ein niedriger Poissonscher Beiwert bzw. Poissonsche Konstante und eine gute Bearbeitbarkeit; außerdem sollte es möglich sein, solche Materialien gut zu polieren; als Alternative hierzu kann ein solches Material auch mit einer Substanz beschichtet werden, die wiederum poliert werden kann, so daß qualitativ hochwertige optische Oberflächen entstehen. Leider haben jedoch diese Anforderungen an das Material zur PoI^e, daß sich nur sehr wenige Materialien zur Herstellung von Mehrfacetten-Abtastelementen eignen. Unter Berücksichtigung dieser Anforderungen an das Material und der oben erläuterten Einschränkungen werden zur Zeit Abtastelemente nur aus Glas, rostfreiem Stahl, Beryllium und Chromkarbid hergestellt. Die beiden zuletzt erwähnten Materialien werden in großem Umfang eingesetzt, da sie nahezu alle oben erläuterten Anforderungen an ein solches Material erfüllen. Von diesen beiden Materialien ist wiederum Beryllium besonders gut geeignet, so daß es auch bei längerem Betrieb allen anderen Materialien überlegen ist. Bei der Verwendung von Beryllium zur Herstellung von Mehrfacetten—Abtastelementon trnten jedoch v/i ede rum andere Probleme auf,

709848/ 1121

zu denen insbesondere der außergewöhnlich hohe Preis dieses Materials und die großen Schwierigkeiten gehören, die dann auftreten, wenn dieses Material auf die gewünschte Form gebracht werden soll. Obwohl Chromkarbid-Abtast elemente nicht so teuer sind wie Beryllium-Abtastelemente, haben sie eine sehr hohe Dichte, so daß für den Gesamtaufbau der Abtastvorrichtung ein Antriebsmotor und Lager benötigt werden, die sehr viel schwerer und deshalb kostspieliger als sonst üblich sind.

Es besteht also ein Bedarf an einem Mehrfacetten-Abtastsystem, das genauer, preisgünstiger und leichter als herkömmliche Abtastsysteme maschinell bzw. spanabhebend bearbeitet werden kann, so daß solche Mehrfacetten-Abtastelemente auf vielen Anwendungsgebieten und nicht nur für militärische oder Entwicklungszwecke eingesetzt werden können; denn nur für diese Spezialbereiche waren bisher die außergewöhnlich hohen Kosten der zur Zeit zur Verfügung stehenden Abtastsysteme gerechtfertigt.

Es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein neues Mehrfacetten-Abtastsystem zu schaffen, bei dem die oben erwähnten Nachteile nicht auftreten.

Weiterhin soll ein neues Mehrfacetten-Abtastsystem geschaffen werden, das mit hohen Drehzahlen betrieben werden kann.

Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, ein neues Mehrfacetten-Abtastsystem vorzuschlagen, das sich durch präzise Ausrichtung der Facetten auszeichnet.

709848/1121

Und schließlich soll ein neues Abtastsystem vorgeschlagen werden, "bei dem die präzise Ausrichtung der verschiedenen Facetten mit Techniken erreicht wird, die sich relativ einfach durchführen lassen.

Allgemein ausgedruckt wird dies durch das System nach der vorliegenden Erfindung erreicht,'indem ein Acryl-Hochgeschwindigkeits-Mehrfacetten-Abtastelement durch Spritzgießen hergestellt wird. Spritzguß-Acryl ist bisher für die Herstellung von billigen Linsen mittlerer Qualität eingesetzt worden. Es war jedoch nicht möglich, Acryl in reflektierenden optischen Elementen zu verwenden, da es nur eine geringe Adhäsion auf dünnen, filmartigen Beschichtungen, wie beispielsweise Aluminium, hat. Seit jedoch Magnesiumfluorid als Überbeschichtung für Acryl-Substrate verwendet wird, ist es möglich, Oberflächen, welche die geeigneten optischen Reflexionseigenschaften oder das geeignete Reflexionsvermögen besitzen, auf Acryl-Substrate fest durch Techniken aufzubringen, wie sie in der schwebenden Patentanmeldung, amtliches Aktenzeichen (Anwaltsakte D/7537¹) beschrieben wird.

Zu den beiden Verfahren, die beispielsweise zur Herstellung von Hochgeschwindigkeits-Mehrfacetten-Abtastelementen durch Spritzgießen eingesetzt werden können, gehören: Die Verwendung einer Aluminiumnabe, die in einem Formhohlraum mit der gewünschten Facettengeometrie angeordnet wird. Die Größe der Aluminiumnabe ist so ausgelegt, daß sich ein geeignet dimensionierter Spritzring mit geeigneten mechanischen und optischen Eigenschaften für die Anwendung in der Hochgeschwindigkeits-Abtastung ergibt. Acryl wird im Spritzgußverfahren in den Spalt zwischen der Aluminiumnabe und dem Formhohl—

709848/1121

raum eingebracht. Damit das sich ergebende Teil auch bei Raumtemperatur ein spannungsfreier Ring ist, müssen die Aluminiumscheiben beispielsweise auf ca. 26O⁰C (500⁰P) oder ungefähr 56⁰C (100⁰F) über der Formtemperatur vorgewärmt werden, um die etwas hohe Schrumpf rate des Acryls zu kompensieren. Die Wirkung dieser Vorwärmung auf die physikalischen Eigenschaften der verwendeten Aluminiumlegierung ist minimal; nach einer bevorzugten Ausführungsform wird Aluminium 7O75-T651 verwendet. Der Aufbau des Abtastelementes, welches die Anpassung des gegossenen Acryl an das Aluminiumscheiben-Werkzeug zeigt, ist aus Figur 1 ersichtlich, die im folgenden im einzelnen erläutert werden soll. Bei einer Variation dieses ersten Verfahrens, die weniger kompliziert und kostspielig ist, wird auf Aluminium verzichtet, so daß sich ein solides bzw. massives, durch Spritzgießen aus Acryl hergestelltes Abtastelement ergibt.

Nach einer weiteren Ausführungsform wird der Acrylring getrennt geformt und dann auf eine Aluminiumnabe geklebt bzw. gekittet, die aus der oben beschriebenen Aluminiumlegierung hergestellt wird. In Figur 2, die später erläutert werden soll, sind Einzelheiten dieses Verfahrens sowie der Aufbau des Abtastelementes im einzelnen dargestellt.

In beiden Fällen wird das Acryl mit Magnesiumfluorid beschichtet, und dann wird bei Bedarf eine spiegelähnliche Fertigbearbeitung des Aluminiums mit einer Schtitzbeschichtung, üblicherweise aus Siliciummonoxid, durchgeführt, womit das Verfahren beendet ist. Bei Untersuchungen wurde festgestellt, daß die oben erwähnte Scheibe aus Aluminium 7075 mit Drehzahlen von

709848/1121

ungefähr 123.000 Umdrehungen pro Minute gedreht werden kann, obwohl sich auch höhere Drehzahlen erreichen lassen. Die Festigkeit sowie andere Eigenschaften der Acrylscheibe sind wesentlich anders als die entsprechenden Eigenschaften der Aluminiumscheibe. Die maximale Zahl von Umdrehungen pro Minute, die das Aluminium-Acryl— Polygon gedreht werden kann, ist etwas niedriger als ca. 4o.ooo Umdrehungen pro Minute für Abtastelemente, die mit dem ersten Verfahren hergestellt werden, und etwas höher als ungefähr 4o.ooo Umdrehungen pro Minute für Abtastelemente, die mit dem zweiten Verfahren hergestellt werden. Dieser Unterschied ist darauf zurückzuführen, daß bei dem ersten Verfahren nur ein Bruchteil der Festigkeit des Acryl verwendet wird, um den Ring auf der Scheibe zu halten, während bei dem zweiten Verfahren die Festigkeit des Rings durch den Klebstoff bzw. Kitt erhöht wird, mit dem das Acryl an seinem Platz gehalten wird. Die obigen Werte sind aus der folgenden Gleichung abgeleitet worden:

Dabei bedeuten: S/. \ = die maximale tangentiale Spannung

(PSI) an der Bohrung i = Gewicht pro Zoll (0,05) G = Gravitationskonstante oi = Winkel im Bogenmaß bzw. Radian pro Sekunde.

Es wird darauf hingewiesen, daß für Abtastelemente, die nur mittlere und niedrige Drehzahlen erreichen sollen, das Abtastelement durch Spritzgießen von Acryl hergestellt werden kann, ohne daß eine Vorformung der Alurainium-

709848/1121

-B-

legierung erforderlich ist.

Die Aluminiumlegierung 7075-T651 wird dann empfohlen, wenn eine außergewöhnlich hohe Festigkeit und Härte erforderlich ist. Diese Legierung wird in der Hauptsache für Anwendungen in der Luftfahrtindustrie und für militärische Zwecke, insbesondere für die Artillerie, eingesetzt. Die bei diesem System bevorzugt verwendete Aluminiumlegierung hat die folgenden Eigenschaften:

Nominelle chemische Zusammensetzung

Zink 5,6 #

Magnesium 2_}5 <f₀ Kupfer 1,6 #

Chrom 0,3 $>

Aluminium Rest (einschließlich normalen

Ve runr e ini gungen)

Typische
mechanische
Ei genschaft en

Typische

physikalisehe

Eigenschaften

Zugfestigkeit 58,36 kg/mm (83.ooo psi) Streckfestigkeit 51,3 kg/mm (73.ooo psi) Längung, # in 2" 11

Scherfestigkeit 33,75 kg/mm (48.ooo psi) Brinellhärte 1o/5oo 15ο

Dichte 2,768 g/cm³ (o,1o1 lbsi

/Cu. In)

Schmelzbereich,
näherungsweise 477 C-637 C (89o-118o°F)

elektrische Leit

fähigkeit f> IACS bei 2o^öC (68⁰F)

Wärmeleitfähigkeit bei 25⁰C (77°F)

33

95oo7o Joules

(900 btu)

709848/1121

mittlerer Wärmeaus-r dehnungskoeffizient bei 20„C (68⁰F) bis 100,56⁰C (212⁰F) o,oooo131

Diese typischen Eigenschaften sind Mittelwerte. Fertigungsverhalten

Kalt formung:	schlecht	extrudiert	nichts
maschinelle bzw. spanab		4I54F, 4I68A, 4169B	AA7o75
hebende Bearbeitung:	gut	B221
Hartlöten:	nicht geeignet	staatlich QQ-A-225_gb(QQ-A-282) QQ-A-200/11b(QQ-A-277)
Schweißen:		militärisch nichts
Lichtbogen	schlecht	S.A.E. AA7o75
Gas	schlecht
Widerstand	gut
Regierungs & Industrie-Eigenschaften
kalt fertiggewalzt
A.M.S. 4122C, 4123 A
A.S.T.M. B211

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden, schematischen Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

709846/1121

Pig. 1 einen Acryl ring, dessen Umfang die geeignete Pacettengeometrie hat und der direkt auf eine Aluminiumscheibe gegossen wird;

Pig. 2 eine Ausführungsform, "bei welcher der Acrylring getrennt geformt und dann auf die vorgeformte Aluminiumscheibe geklebt wird; und

Pig. 3 eine herkömmliche Hochgeschwindigkeits-Abtasteinrichtung, bei der ein nach den Figuren 1 und 2 hergestelltes polygonales Abtastelement verwendet wird.

Wie sich aus Pigur 1 ergibt, ist an den Umfang einer genau spanabhebend bzw. maschinell bearbeiteten Aluminiumscheibe 3o aus der Aluminiumlegierung 7O75-T651 ein Acrylring angeformt, dessen Umfang die gewünschte Pacettengeometrie hat. Der Acrylring 3l wird unter Verwendung des herkömmlichen Spritzgußverfahrens angeformt, das folgende Schritte umfaßt: Vorgewärmtes Acryl wird im geschmolzenen Zustand in einen Formhöhlraum mit der gewünschten Geometrie gedrückt. Die geeignete Pacettengeometrie des Acrylrings wird hergestellt, indem Präzisionsoberflächen in dem Pormhohlraum vorgesehen werden. Die vorgeformte Aluminiumscheibe 3o wird spanabhebend auf die Geometrie einer kreisförmigen Scheibe mit einer Befestigungsbohrung auf ihrer Achse 2 bearbeitet.

In Pigur 2 ist ein Acrylring 4o dargestellt, der getrennt geformt und dann auf die oben erwähnte, vorgeformte Scheibe 3o aus der Aluminiumlegierung geklebt bzw. gekittet wird; dabei wird ein Kitt 41 verwendet.

709848/1121

Ein Aushebewinkel von 1,5 bis 2° liegt zwischen dem aufgeformten Acrylring 4o und der vorgeformten Aluminiumscheibe 3o vor. Auch in diesem Fall hat die vorgeformte Aluminiumseheibe 3o wieder die Geometrie einer Scheibe, von der ein Teil des Umfangs jnittels einer Drehbank weggenommen ist, um Raum für den Acrylring zu schaffen.

Gemäß Fig. 3 fällt das von einem Laser 5 emittierte Licht durch einen Modulator 6 und wird von einem Spiegel 7 auf eine Strahlverbreiterungsanordnung 8 gegeben. Der verbreiterte Strahl fällt auf die Abtastfacetten 4 die von einem Motor 9 mit hoher Geschwindigkeit gedreht werden. Der Abtaststrahl läuft sodann durch eine Fokussierlinse 10 und wird auf die Fotoempfangsfläche 11 gerichtet.

Bei den in den beiden Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen ist der Acrylring zunächst mit einer Magnesiumfluoridbeschichtung 32 und sodann einer Aluminiumschicht 32 beschichtet, auf die eine feinbearbeitete Schutzschicht 34-aus Silikonmonoxid oder eine andere geeignete Schutzschicht aufgebracht ist. In jedem Fall ist das Magnesiumfluorid mit irgendeiner geeigneten Technik aufgebracht, um sicher zu stellen, daß die richtige Facettengeometrie aufrechterhalten bleibt. Typische derartige Techniken bestehen unter anderem z. B. in einem Auf dampf verfahren im Vakuum. Das Aluminium wird durch Vakuumauf dampf ung aufgebracht, wodurch sich ein spiegelähnlicher Feinbearbeitungsgrad unter Verwendung herkömmlicher Techniken erreichen läßt, die die geeignete und genaue Facettengeometrie aufrechterhalten und gewährleisten. Typische Techniken umfassen unter anderem das Aufdampfen im Vakuum.

7098A8/1121

-W-

Danach kann die SiO-Schutzschicht aufgebracht werden, wobei beliebige geeignete herkömmliche Techniken angewandt werden, durch die die Pacettengeometrie aufrechterhalten bleibt. Typische Arbeitsmethoden umfassen unter anderem das Aufdampfen im Vakuum.

Sowohl der Peinbearbeitungsüberzug, der auf die Oberfläche der Acrylfacetten aufgebracht werden kann, z.B. Aluminium, auf den sodann eine Schutzschicht aus SiO oder MgF₂ aufgebre Yt wird, werden unter Verwendung z.B. der Technik aufgebracht, lie von P. Beumeister in Applied Optics and Optical Engineering, Academic Press, 1965, Seite 301 und folgende angegeben ist.

Der auf diese Weise hergestellte Mehrfacettenhochgeschwindigkeitsabtaster kann für irgendeine geeignete herkömmliche Hochgeschwindigkeitsabtastung verwandt werden.

Zu den typischen Anwendungen dieses Systems gehört die Ablenkung eines Lichtstrahls, wie beispielsweise eines Lasers, in der Weise, daß ein "fliegender Fleck" Cflying spot") erzeugt wird. Wenn dieser helle Fleck durch Drehung des Abtastelement es über eine als Objekt dienende Vorlage bzw. ein Original mit Bereichen hoher bzw. niedriger Dichte bewegt wird, erzeugt ein Lichtdetektor (der in der Nähe angeordnet ist) ein elektronisches Signal, das gering oder Null ist, wenn sich der Fleck in einem dunklen Bereich befindet, und hoch ist, wenn sich der Fleck in einem hellen Bereich der Vorlage befindet. Ein solches Abtastsystem wird bei Faksimilegeräten und in optischen Zeichenlesern eingesetzt. Da ein solches System auch (in Verbindung mit anderer hard- und software) dazu verwendet werden kann, alphanumerische Zeichen zu decodieren, ist es auch als "Lesegerät" bekannt. Ein anderes System, das ebenfalls Mehrfacetten-Abtastvorrichtun— gen gebraucht, ist das sogenannte "Schreib"-System ("write"—system). Dies«* §\f&i?n\ Y\<x\ \m allgemeinen den gleichen Aufbau und unterscheidet sich nur da-

709848/1121

- 14 -

durch, daß im stationären Strahlengang des Strahls (vor der Abtasteinrichtung) ein als "Modulator" bekannter Liditschalter dazu verwendet wird, die Abbildung auf einen xerografischen Fotorezeptor zu "schreiben".

Das an den Modulator angelegte Signal kann entweder von dem Lichtdetektor der "Lese"-Station oder von einem Zeichengenerator kommen, wie es bei Druckern von Rechnern der Fall ist.

Um das Prinzip der vorliegenden Erfindung noch klarer zu definieren, werden im folgenden einige Beispiele angegeben, die jedoch keine Einschränkung des Erfindungsgedankens darstellen. Soweit es nicht anders angegeben ist, beziehen sich die Teile bzw. Prozentzahlen auf das Gewicht.

Beispiel I

Es wurde eine vorgeformte Scheibe aus Aluminium 7O75-T651 mit folgenden Abmessungen verwendet: Außendurchmesser 50,8 mm; Innendurchmesser 19,05 nun; Dicke 9,53 mm (2" OD, 3/4" ID, 3/8" dick); eine solche vorgeformte Aluminiumscheibe wird an einer bestimmten Stelle in der Form gehalten, während Spritzacryl in den Formhohlraum gespritzt wird, der die geeignete Facettengeometrie hat. Nach dem Spritzguß wird die Form gekühlt und das Teil herausgenommen. Der Acrylring wird fest auf der Aluminiumscheibe durch die Kraft gehalten, die aufgrund der größeren Schrumpfrate des abgelagerten Acryls entsteht. Eine 1OOft dicke Schicht aus Magnesiumfluorid wird dann gleichförmig durch Aufdampfen im Vakuum auf das Acryl aufgebracht; dann wird eine 100 Ä dicke Schicht aus Aluminium durch Ablagerung im Vakuum über die Magnesiunl·- fluorid-Klebbeschichtung aufgebracht. Dann wird eine 200 Ά dicke Schicht aus SiO im Vakuum über den spiegelähnlichen Aluminiumfacetten abgelagert, um sie zu schützen. Mehrere Scheiben werden auf eine Stange

709848/1121

montiert und zusammen mit MgE^ Aluminium und SiO in einer Vakuumkammer angeordnet. Die Kammer wird auf den gewünschten Unterdruck leergepumpt, und MgE^, Aluminium und SiO werden in dieser Reihenfolge verdampft, indem sie über ihre Schmelztemperaturen erwärmt werden. Während der Verdampfung werden diese Teile auch gedreht.

Beispiel II

Ein Acrylring wird genau auf die folgende Geometrie geformt: Ringgeometrie: 7²,64 mm (2,860"),, Durchmesser über den Facetten 58,725 mm (2,312") Innen durchmesser und 9,525 mm (0,375") dick. Der Acrylring wird durch Spritzgießen in einem Hohlraum mit der gewünschten Geometrie und mit hoher Genauigkeit unter Verwendung der herkömmlichen Verfahren hergestellt.

Dieser Ring wird dann auf eine yorgeformte Scheibe gekittet, wobei ein für ultraviolettes Licht empfindlicher Kitt bzw. Klebstoff verwendet wird, wie beispielsweise der durch Summers Laboratories, Inc. hergestellte Klebstoff UV-71. Die Dicke des Kittes zwischen dem Acrylring und der Aluminiumscheibe beträgt näherungsweise 0,1524 mm (0,006"). Der Kitt wird auf die Aluminiumscheibe durch eine Injektionsnadel aufgebracht, wie sie für medizinische Anwendungen bekannt ist. Nachdem der Acrylring an seine Stelle gebracht und durch Belichtung mit einer Xenon-Lichtquelle, die im Bereich von 3.600 Sl strahlt, fixiert bzw. ausgehärtet worden ist, wird eine 100 Sl dicke Beschichtung aus Magnesiumfluorid über dem Ring aufgebracht; dann wird eine IOO Sl dicke spiegelähnliche

7098A8M121

S3,

Peinschicht aus Aluminium auf der Fläche der mit Magnesiumfluorid beschichteten Facetten abgelagert, die dann wie im Beispiel I mit einer 200 % dicken SiO-Schutzschicht bedeckt wird. Bei den hier beschriebenen Schritten für die genaue Fertigung der Aluminiumscheibe sind das Anwendungsverfahren und das Spritzgußverfahren des Acrylrings auf die geeignete Facetten— geometrie, das Verfahren zur Beschichtung der Facetten des Acrylrings mit dem Magnesiumfluorid, das Verfahren der Aufbringung des Aluminiums auf den mit dem Klebstoff beschichteten Acrylring und das Verfahren der nochmaligen Beschichtung mit SiO im wesentlichen gleich den entsprechenden, in Beispiel I beschriebenen Schritten.

Obwohl in den obigen Beispielen spezifische verwendete Bedingungen und Materialien erläutert wurden, kann jedes der oben aufgeführten typischen Materialien durch ein geeignetes anderes Material ersetzt werden, wenn sich ähnliche Resultate ergeben. Außerdem können zusätzlich zu den Schritten, die für die Durchführung des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung erforderlich sind, bei Bedarf auch andere Schritte oder Kbdifikationen eingesetzt werden. Und schließlich können noch bei dem System nach der vorliegenden Erfindung andere Materialien eingesetzt werden, welche die Eigenschaften des Systems für den beabsichtigten Zweck verbessern, synergetisch oder ganz allgemein günstig beeinflussen.

709848/1121

β e rl> e

ite

Claims

PATENYANWALTE A. GRÜNECKER H. KINKELDEY OR -ING W. STOCKMAIR K. SCHUMANN DH fet NAT - O»V-mvS P. H. JAKOB OPL-MQ G. BEZOLD 8 MÜNCHEN 22 MAXIMILIANSTRASSe *3 P 111H Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von polygonalen Hochgeschwindigkeits-Mehrfacetten-Äbtastelementen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Formhohlraum mit einer geeigneten Facettengeometrie vorgesehen wird, daß eine Aluminiumnabe in dem Hohlraum angeordnet wird, deren Größe so ausgelegt wird, daß sich ein Spalt für einen geeignet dimensionierten Spritzring mit geeigneten mechanischen und optischen Eigenschaften für die •Hochgeschwindigkeits-Abtastung ergibt, daß Acryl im Spritzgußverfahren in den Spalt zwischen der Aluminiumnabe und dem Formhohlraum eingegeben wird, daß das spritzgeformte Acryl-Abtastelement aus dem Formhohlraum herausgenommen wird, daß der Umfang des Acryl-Äbtastelementes mit Magnesiumfluorid beschichtet wird,

709848/1121

ORIGINAL INSPECTED

und daß dann eine spiegelähnliche Endschicht aus Aluminium auf die Oberfläche des mit Magnesiumfluorid beschichteten Acryl-Abtastelementes aufgebracht wird, wodurch ein polygonales Hochgeschwindigkeits-Mehrfacetten-Abtastelement entsteht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schutzschicht auf die fertig bearbeitete Aluminiumbeschichtung aufgebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht aus Siliciummonoxyd besteht.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumnabe aus der Aluminiumlegierung 7o75-T651 mit den folgenden Eigenschaften besteht:

Nominelle chemische Zusammensetzung

Zink 5,6 #

Magnesium 2,5 $

Kupfer 1,6 $>

Chrom 0,3 #

Aluminium Rest (einschl. normalen Verun

reinigungen)

709848/1121

Typische

mechanische

Eigenschaften

Typische

physikalische

Eigenschaften

Zugfestigkeit 58,36 kg/mm (83.ooo psi)

2 Streckfestigkeit 51,3 kg/mm (73.ooo psi)

Längung $ in 2" 11 _ Scherfestigkeit 33,75 kg/mm (48,ooo psi) Brinellhärte 10/500

Dichte 2,768 g/cm³ (0,1o1 lbs./Cu.In)

Schmelzbereich

näherungsweise 477 C-637 C (890-II80 F)

elektrische Leitfähigkeit fo TACS bei 20⁰C (68⁰F)

Wärmeleitfähigkeit

bei 25⁰C (77 F) 95OO7O Joules (900 btu)

mittlerer Wärmeausdehnungskoeffizient bei 2o°C (68⁰F) bis 1oo,56°C (212⁰F) 0,0000131

5. Verfahren zur Herstellung von polygonalen Hochgeschwindigkeit s-Mehrfacetten-Abtastelementen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Aluminiumnabe vorgesehen wird, die auf ihrem Umfang einen Acrylring aufnehmen kann, daß ein spritzgegossener Acrylring mit der geeigneten Facettengeometrie und einer Größe vorgesehen wird, die der Aluminiumnabe entspricht, daß der Acrylring mit dem Umfang der Aluminiumnabe verklebt wird, daß die Facetten des Acrylrings mit Magnesiumfluorid beschichtet werden, und daß dann eine spiegelähnliche Endschicht aus Aluminium auf die Oberfläche der mit Magnesiumfluorid beschichteten Facetten aufgebracht wird, wodurch ein

709848/1121

polygonales Hochgeschwindigkeits-Mehrfacetten-Abtastelement entsteht.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schutzschicht auf die Aluminiumoberfläche aufgebracht wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht aus Siliciummonoxyd besteht.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumnabe aus einer Aluminiumlegierung besteht, die als 7075-T651 bezeichnet wird und die folgenden Eigenschaften hat: Nominelle chemische Zusammensetzung

Zink 5,6 i Ό (einschl. normalen Ver- Magnesium 2,5 1 O unr e ini gungen ) Kupfer 1,6 f Ό Chrom 0,3 ί r
0 Aluminium Rest

Typische Zugfestigkeit 58,36 kg/mm (83,ooo psi)

ο mechanische Streckfestigkeit 51,3 kg/mm (73.ooo psi)

Eigenschaften Längung $ in 2" 11

Scherfestigkeit 33,75 kg/mm (48.ooo psi) Brinellhärte 10/500 150

709848/112T

Typische Dichte 2,768 g/cra³ (0,1o1 lbs./Cu.In)

physikalische Schmelzbereich

Eigenschaften näherungsweise 477°C-637°C (8₉ο-1ΐ8ο°Ρ) elektrische Leitfähigkeit i> IACS bei 2o^öC (68⁰F) 33

Wärmeleitfähigkeit

bei 25⁰C (77 F) 95OO7O Joules (900 bru)

mittlerer Wärmeausdehnungskoeffizient bei 2o^öC (68⁰F) bis 1oo,56°C (212^DF) o,0000131

9. Verfahren 'zur Herstellung von polygonalen Hochgeschwindigkeit s-Mehrfacetten-Abtastelement en, dadurch gekennzeichnet, daß ein Formhohlraum mit der geeigneten Facettengeometrie vorgesehen wird, daß in einem Spritzgußverfahren Acryl in den Formhohlraum eingegeben wird, daß das spritzgegossene Mehrfacetten-Acrylteil aus dem Formhohlraum herausgenommen wird, daß die Facettenoberflächen des Acrylteils mit Tfegnesiumfluorid beschichtet werden, und daß dann eine spiegelähnliche Endfläche aus Aluminium auf die mit Magnesiumfluorid beschichteten Facettenoberflächen des Abtastelementes aufgebracht wird, wodurch ein polygonales Hochgeschwindigkeits-Mehrfacetten-Äbtastelement entsteht.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Aluminiumendfläche eine Schutzschicht aufge

709848/1121

bracht wird.

11. Verfahren nach Anspruch 1o, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht aus Siliciumraonoxyd besteht.

7098A8/1121