DE2357582C2

DE2357582C2 - Elektrofotografisches Kopiergerät mit einem auf einem Wagen hin- und herbewegbaren optischen Abtastsystem

Info

Publication number: DE2357582C2
Application number: DE2357582A
Authority: DE
Inventors: Heimo Dipl.-Phys. Dr. 6000 Frankfurt Hirth
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1973-11-19
Filing date: 1973-11-19
Publication date: 1982-08-19
Also published as: FR2251851A1; GB1482478A; NL7414603A; DE2357582A1; JPS5710425B2; JPS5081550A; US3920326A; FR2251851B1; AU7521674A

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrofotografisches Kopiergerät nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiges Kopiergerät ist bereits aus der DE-OS 45 056 bekannt. Das Projektionssystem dieses Geräts besteht aus zwei Wagen, die beide teleskopartig miteinander auf gemeinsamen Schienen für eine hin- und hergehende Bewegung angebracht und durch ein Kabel miteinander verbunden sind. Der erste Wagen des Projektionssystems wird synchron mit der Fotoleitertrommel angetrieben, während der zweite Wagen mit der halben Geschwindigkeit des ersten Wagens sich bewegt Diese Bauweise ist konstruktiv aufwendig und beansprucht viel Raum innerhalb des Kopiergeräts.

Das in der DE-OS 14 97 089 beschriebene Abtastsystem verwendet einen Schwenkspiegel, der zum Abtasten der Vorlage eine oszillierende Bewegung ίο ausführt Die Vorlage wird dabei an eine zylindrisch gekrümmte Fläche gelegt wobei die Zylinderachse und die Schwenkachse für den Spiegel zusammenfallen. Die Schwenkbewegung des Spiegels wird dabei so gesteuert daß der erfaßte Streifen der Vorlage als auf einem bewegten Fotoleiter ruhendes Bild abgebildet wird. Diese Vorrichtung hat vor allem den Nachteil, daß die Anlagefläche für die Vorlage gekrümmt ist Dies ist u. a. deswegen unerwünscht weil beispielsweise Doppelseiten aus Büchern nicht auf ein Blatt kopiert werden können.

Ein Kopiergerät mit einer Fahrspiegeloptik ist in der deutschen Patentschrift 12 15 503 beschrieben. Dabei sind zwei gleichsinnig bewegte Spiegelgruppen vorgesehen, von denen die erste Gruppe einen Abtastspiegel aufweist der unter 45° gegen die Vorlagenauflagefläche geneigt ist und genau mit der Abtastgeschwindigkeit an der Auflagefläche für die Vorlage vorbeibewegt wird. Mit Hilfe der zweiten Spiegelgruppe, die zwei Spiegel aufweist wird der durch den ersten Spiegel umgelenkte Strahl um 180° umgelenkt. Diese zweite Spiegelgruppe wird mit der halben Abtastgeschwindigkeit bewegt Auf diese Weise wird erreicht, daß der optische Weg von jeder abgetasteten Stelle der Vorlage bis zur Optik bzw. bis zum Fotoleiter konstant ist. Diese Vorrichtung weist den erheblichen Nachteil auf, daß zwei gegeneinander bewegte Spiegelgruppen vorhanden sein müssen. Obwohl die Abtastung der Vorlage unter 90° erfolgt und die Auflagefläche für die Vorlage eben ausgebildet ist, führt der erwähnte Nachteil zu Schwierigkeiten, die sich au3 der Notwendigkeit einer mechanisch außerordentlich präzisen Führung der beiden Spiegelgruppen ergeben. Hierfür ist ein sehr hoher mechanischer Aufwand erforderlich.

Ein weiteres Belichtungssystem mit einer Fahrspiegeloptik, bei dem nur ein einziger Spiegel in Bewegung gesetzt wird, ist beispielsweise in der FR-PS 15 03 632 beschrieben. Bei diesem System wird ein auf der abzutastenden ebenen Vorlagenauflagefläche senkrecht stehender Spiegel verschoben. Dabei bildet der von der Vorlage kommende Strahl und der zur Optik reflektierte, hinter dem Spiegel verlängerte Strahl mit der Vorlagenauflagefläche ein gleichschenkliges Dreieck. Bei dieser Vorrichtung wird die Vorlage nicht unter 90° abgetastet, vielmehr erfolgt die Abtastung hierbei stets unter einem zwischen etwa 30 und etwa 60° liegenden Abtastwinkel. Um daher mit einem solchen System ein verzerrungsfreies Bild zu erhalten, muß die Abbildung unter einem entsprechenden Winkel auf den Fotoleiter erfolgen, was nur mit sehr präzise gearbeiteten aufwendigen Bauteilen möglich ist.

Aus der US-PS 30 62 095 ist ein Gerät mit einer Fahroptik bekannt, die von dem Belichtungsspalt des Fotoleiters und von der Vorlage jeweils den Abstand der doppelten Brennweite hat, und mit halber Abtastgeschwindigkeit parallel zu der Vorlage verschoben wird. Der erforderliche Platzbedarf ist groß, da der von dem bewegten Objektiv und der ruhenden Vorlage aufgespannte Raum sehr groß ist.

In dem japanischen Gbm 6 456/70 ist ein Kopiergerät beschrieben, bei dem zwei zueinander senkrechte Spiegel zu der ruhenden Vorlage hin geöffnet sind und mit der halben Geschwindigkeit der bewegten fotoleitfähigen Oberfläche verschoben werden.

Obwohl diese Kopiervorrichtung gegenüber den im übrigen Stand der Technik bekannten erhebliche Vorteile mit sich bringt, ergeben sich bei der Beleuchtung der Vorlage doch noch technische Schwierigkeiten, wie z. B. daß die Belichtungsquelle mit ip der Abtastgeschwindigkeit, also doppelt so schnell wie die Spiegelgruppe, an der Vorlage vorbeibewegt wird. Dies erfordert einen erheblichen technischen Aufwand und bringt den Nachteil mit sich, daß die Lichtquelle nicht stationär ist und daher besonderes Augenmerk auf die Synchronisation zwischen der Abtastgeschwindigkeit der Belichtungsquelle und der Geschwindigkeit der Spiegelgruppe gelegt werden muß.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kopiergerät der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, daß eine weitgehende gleichmäßige Belichtung einer bewegten Fotoleiteroberfläche mit einem Abbild einer lagefesten Vorlage bei konstanter Entfernung zwischen der Vorlage und einer ortsfesten Lichtquelle während der streifenweisen Abtastung der Vorlage erfolgt und daß dieses mit der halben Geschwindigkeit, mit der sich die Fotoleiteroberfläche bewegt, abgetastet wird.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angeführten Merkmale gelöst

Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ist aus den Merkmalen der übrigen Patentansprüche ersichtlich.

Mit der Erfindung werden die Vorteile erzielt, daß eine einzige bewegte Spiegelgruppe verwendet wird, die nur mit der halben Geschwindigkeit der Fotoleiteroberfiäche bewegt werden muß, daß die Abtastung stets senkrecht zur Vorlage erfolgt und daß die Spiegelgruppe nur um die halbe Länge der abzutastenden Vorlage verschoben wird und gegen Drehbewegungen um eine Achse parallel zur Schlitzblende unempfindlich ist. Von Vorteil ist auch, daß das Lot auf die abgetastete Vorlage, auf den Beleuchtungsspiegel und die Gerade für die Verschiebung der Spiegelgruppe dabei in einer Ebene liegt. Dies hat zur Folge, daß mit der ortsfesten Lichtquelle, die über den Beleuchtungsspiegel auf das Original abgebildet werden kann, eine Belichtung erreicht wird, die bis auf Schwankungen in der Lampenhelligkeit absolut homogen ist. Dies ergibt sich daraus, daß aufgrund des mitbewegten Beleuchtungsspiegels stets eine konstante Entfernung zwischen den beleuchteten Originalstreifen und der Lichtquelle gewährleistet ist und daß sich das Bild der Lichtquelle an der Vorlage mit genau derselben Geschwindigkeit entlang bewegt wie der Hauptabtastpunkt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. la eine schematische Ansicht des elektrofotografischen Kopiergeräts,

F i g. Ib eine Draufsicht auf das optische Abbildungssystem des elektrofotografischen Kopiergeräts nach Fi g. la,und

F i g. 2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des geometrisch-optischen Prinzips und der Konstruktion der Verschiebungsgeraden für die Spiegelgruppe eines Abtastsystems.

In Fig. la liegt eine Vorlage 1, beispielsweise ein Buch, auf einer durchsichtigen ebenen Auflagefläche 2 auf, die aus Glas bestehen kann. Unterhalb der Auflagefläche 2 befinden sich zwei fest miteinander verbundene Spiegel 3 and 4, die aufeinander senkrecht stehen, deren Stoßkante parallel zur Auflagefläche 2 verläuft und von denen jeder mit dieser einen Winkel von 45° einschließt Die beiden Spiegel 3, 4 sind mit ihren spiegelnden Flächen der Auflagefläche 2 zugewandt und längs Schienen 5, 6, die parallel zu der Auflagefläche 2 verlaufen, verschiebbar.

An beiden Seiten der Trommel 12, die einen Fotoleiter 13 trägt sind koaxial je eine Scheibe 17 bzw. 18 angeordnet Diese Scheiben haben den halben Durchmesser der Trommel 12. Bei einer Drehung dieser Scheiben 17, 18 mit der Trommel 12 ist ihre Umfangsgeschwindigkeit somit gleich der halben Umfangsgeschwindigkeit der Trommel IZ Die beiden Scheiben 17 und 18 sind mit der Trommel 12 durch eine Kupplung, wie sie schematisch durch beispielsweise magnetisch betätigbare Stifte 19, 20 angedeutet ist mit der Trommel 12 verbindbar und von dieser lösbar. An jeder der Scheiben 17 und 18 ist mit einem Ende ein Stahlband 21 und 22 befestigt. Die anderen Enden dieser Stahlbänder sind an einem auf den Schienen 5 und 6 verschiebbaren Wagen 23 befestigt

Dieser Wagen ist in Fig. Ib schematisch als ein aus vier Stangen 24, 25, 26, 27 gebildeter Rahmen dargestellt der vier Räder 28, 29, 30, 31 aufweist die paarweise auf den Schienen 5, 6 abrollen. An diesem Rahmen sind auch die beiden Spiegel 3,4 befestigt.

Das Stahlband 22 ist um eine ortsfeste Rolle 32 geführt und dann erst am Wagen 23 befestigt Dieser ist mit einer Rückholfeder 33 verbunden, die ihn nach dem Zurückziehen der Stifte 19,20, d. h. nach dem Lösen der Kupplung, in die gestrichelt dargestellte Ausgangsposition zurückführt.

In der in Fig. la ausgezogen dargestellten Position der Spiegel 3 und 4 wird mit Hilfe von fest im Gerät angeordneten Spiegeln 7 und 8 sowie einer ebenfalls fest im Gerät angeordneten Optik 9 der linke Bereich 10 des Originals 1 durch eine Schlitzblende 11 hindurch auf den mit Hilfe der Trommel 12 in Umlauf versetzten Fotoleiter 13 abgebildet. Die Trommel 12 wird im Betrieb so in Drehung versetzt, daß der Fotoleiter 13 sich mit einer Geschwindigkeit ν in Pfeilrichtung bewegt. Dabei wird gleichzeitig der Wagen 23 mit der Geschwindigkeit v/2 parallel zur Auflagefläche 2 verschoben.

Die in F i g. la ausgezogen dargestellte Stellung bildet die Endstellung des optischen Abtastsystems. In der gestrichelt dargestellten Anfangsstellung der Spiegel 3, 4 wird der äußerst rechts liegende Bereich der Vorlage 1 durch den Schlitz der Blende 11 hindurch auf den Fotoleiter 13 abgebildet. Es ist ersichtlich, daß bei der Bewegung der Spiegel 3,4 mit der Geschwindigkeit v/2 sich die Abtaststelle längs der Vorlage 1 mit der Geschwindigkeit ν bewegt. Außerdem ist die optische Länge des Weges von der jeweils abgetasteten Stelle 37 bis zum Fotoleiter 13 stets konstant.

Der Fotoleiter 13 wird in bekannter Weise vor der Belichtung durch die Schlitzblende 11 hindurch von einer Corona 14 aufgeladen und das durch die Belichtung erhaltene latente elektrostatische Ladungsbild auf dem Fotoleiter 13 wird in einer Entwicklungsstation 15 entwickelt. Das entwickelte Bild wird in einer Ütrrtragungsstation 16 auf eine Papierbahn 47 übertragen. Grundsätzlich kann auch mit einer Ladungsübertragung auf das Bildträgermaterial oder ZnO-Papier gearbeitet werden, wobei auf die Seitenrichtigkeit der Kopie bei der Konstruktion durch die

Anzahl der Bildumkehrungen geachtet werden muß.

Die Spiegel 3 und 4 können trapezartige Gestalt haben, wie es in der in Fig. Ib gezeigten Draufsicht angedeutet ist. Die Form des Trapezes wird durch den ausgenützten öffnungswinkel der Optik 9 bestimmt. Die Spiegel 3 und 4 laufen zur Optik hin in etwa unter demselben Winkel trapezartig zu, wobei dieser Winkel durch die Optik und die Vorlagenbreite gegeben ist.

Das optische Abtastsystem weist ein besonderes Beleuchtungssystem auf. Mit den beiden Spiegeln 3 und 4 ist ein Beleuchtungsspiegel 38 fest verbunden, der gleichfalls auf dem Wagen 23 befestigt ist. Aus der gestrichelt dargestellten Ausgangsposition und aus der ausgezogen dargestellten Endposition der drei Spiegel 3,4,38 ist ersichtlich, daß diese miteinander eine, längs der parallel zur Auflagefläche 2 verlaufenden Schienen 5,6 verschiebbare Spiegeleinheit bilden. Mit Hilfe einer Lichtquelle 34, die vorzugsweise eine längliche leuchtende Fläche aufweist, deren Längsrichtung senkrecht zur Zeichenebene in Fi g. la verläuft und deren Längs- und Querabmessungen im Verhältnis denjenigen des Schlitzes der Blende 11 entsprechen, wird mit Hilfe einer Optik 35 über einen feststehenden Umlenkspiegel 36, der als Reflektor die Lichtquelle 34 umgibt, und den Beleuchtungsspiegel 38 die Vorlage 1, durch die Auflagefläche 2 hindurch, abgetastet. Der Beleuchtungsspiegel 38 ist senkrecht zu der Auflagefläche 2 angeordnet und der Beleuchtungsstrahlengang ist so gewählt, daß die schlitzförmige leuchtende Fläche der Lichtquelle 34 zu Beginn des Abtastvorganges, (das ist in der gestrichelt dargestellten Stellung in F i g. 1 a), die Vorlage 1 genau an der Stelle beleuchtet, die von dem optischen Abbildungssystem, das u. a. die Optik 9 und die Spiegel 8,7,4,3 umfaßt, auf den durch die Blende 11 ausgeblendeten Fotoleiterstreifen abgebildet wird. Dies ist schematisch durch den Hauptbeleuchtungspunkt 37 als Schnittpunkt der Hauptabtastrichtung und der Hauptbeleuchtungsrichtung dargestellt

Durch die Anordnung des Spiegels 38 senkrecht zur Auflagefläche 2 ist gewährleistet, daß bei einer Verschiebung des Spiegel 38 mit der Geschwindigkeit v/2 nach links der Hauptbeleuchtungspunkt 37 längs der Auflagefläche 2 mit der Geschwindigkeit ν ebenfalls nach links wandert Mit genau derselben Geschwindigkeit wandert aber der Hauptabtastpunkt nach links. Damit ist gewährleistet, daß stets die abgetastete Fläche beleuchtet ist. Die Beleuchtung geschieht dabei unter einem von 90° abweichenden Winkel, was von Vorteil ist, da festgestellt wurde, daß durch ein Arbeiten erheblich außerhalb der Reflexionsbedingung der Kontrast der Kopie wesentlich größer ist als bei einem Arbeiten unter der Reflexionsbedingung. Natürlich ist bei der Abmessung der schlitzförmigen leuchtenden Fläche der Lichtquelle 34 und bei der Anordnung der Optik 35 und

ίο des feststehenden Spiegels 36 darauf zu achten, daß die leuchtende Fläche eine bezüglich der Beleuchtungsrichtung schräg angeordnete Auflagefläche 2 beleuchtet. Die dadurch bewirkte Vergrößerung der Fläche ist in Rechnung zu stellen. Gegebenenfalls kann auch mit Hilfe einer Zylinderlinse eine Veränderung der Abmessungen des Bildes der Lichtquelle 34 erreicht werden. Es kann auch eine weitere Beleuchtungseinrichtung mit einer Lichtquelle 34a, einer Optik 35a, einem Umlenkspiegel 36a und einem Beleuchtungsspiegel 38a vorgesehen sein, wie F i g. 1 a zeigt.

Zur Veranschaulichung des allgemeinen geometrischoptischen Prinzips des Abtastsystems und Abbildungssystems wird im folgenden auf F i g. 2 Bezug genommen. Bei diesem unsymmetrischen Abtastsystem sind zwei Spiegel 3 und 4 vorgesehen, mit denen die ebene Fläche 2 unter 90° durch ein feststehendes Objektiv 9 abgetastet wird. Dabei ist die durch die beiden Spiegel 3 und 4 erzeugte virtuelle Ebene 342 gestrichelt dargestellt. Die Verschiebungsrichtung 340 für die

beiden Spiegel 3,4 liegt in der Winkelhalbierenden des durch die Fläche 2 und die virtuelle Ebene 342 aufgespannten Winkels.

Für den Fall einer aus nur zwei Spiegeln bestehenden Spiegelgruppe und nur einer Reflexion an jedem der

beiden Spiegel wird die Richtung der Verschiebung für eine solche Spiegelgruppe also durch die Winkelhalbierende des von der Vorlagenebene und ihrem durch die beiden Spiegel gebildeten virtuellen Bild aufgespannten Winkels definiert. Dieser Winkel zwischen den beiden Flächen ist von einer Drehung des Doppelspiegels unabhängig und wird allein durch den von den beiden Doppelspiegeln aufgespannten Winkel bestimmt

Die Funktion der Spiegel kann selbstverständlich in gleicher Weise durch geeignet geschliffene Prismen

<i5 übernommen werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

i. Elektrofotografisches Kopiergerät mit einer ebenen transparenten Auflagefläche für eine Kopiervorlage, einem in einer geschlossenen Bahn umlaufenden fotoleitfähigen Aufzeichnungsträger und einer Anzahl von Bearbeitungsstationen für die Aufladung und Belichtung des Aufzeichnungsträgers, die Entwicklung eines elektrostatischen Ladungsbildes auf dem Aufzeichnungsträger, die übertragung des entwickelten Bildes auf ein Bildempfangsmaterial und für die Reinigung des Aufzeichnungsträgers sowie mit einem sich zwischen zwei Endlagen auf einem Wagen parallel zur Auflagefläche hin- und herbewegenden optischen Abtastsystem, das aus zwei, miteinander einen zur Auflagefläche hin offenen Winkel einschließenden Spiegeln besteht und zusammen mit zwei gerätefessen Spiegeln und einer gerätefesten Optik ein optisches Abbildungssystem bildet, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Wagen (23) des optischen Abtastsystems zumindest ein zur Auflagefläche (2) der Kopiervorlage (1) senkrecht stehend angeordneter Beleuchtungsspiegel (38) befestigt ist, und daß eine Lichtquelle (34) gerätefest so angeordnet ist, daß ihr Licht über eine Optik (35) und den Beleuchtungsspiegel (38) schräg auf die Kopiervorlage (1) auftrifft und ihr Hauptbeleuchtungsstrahl mit dem Hauptabtastpunkt auf der Vorlage zusammenfällt.
2. Kopiergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoßkante der beiden, starr miteinander verbundenen Spiegel (3,4) parallel zur Auflagefläche (2) des Originals (1) verläuft
3. Kopiergerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Spiegel (3,4) einen rechten Winkel miteinander bilden und so angeordnet sind, daß dessen Winkelhalbierende auf der Auflagefläche (2) senkrecht steht
4. Kopiergerät nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede der beiden Spiegelflächen (3,4) ein Trapez mit ihrer gemeinsamen Stoßkante als jeweilige Basis des Trapez bildet
5. Kopiergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Beleuchtungsspiegel (38) senkrecht zu der Verschiebungsrichtung der Spiegel (3,4) und von der Ausgangsstellung in Verschiebungsrichtung aus gesehen, vor den Spiegeln (3,4) angeordnet ist.
6. Kopiergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gerätefeste Lichtquelle (34) so angeordnet ist, daß die Kopiervorlage (1) unter einem Winkel zwischen 30° und 60° beleuchtet wird.
7. Kopiergerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Beleuchtungsspiegel (38) mindestens die halbe Abtastlänge von der Endkante des benachbarten Spiegels (3) angeordnet ist.