DE2357721C3 - Anordnung für Beleuchtung und Abtastung in Projektionskopiereinrichtungen, insbesondere für elektrofotografische Kopiergeräte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung für Beleuchtung und Abtastung in Projektionskopiereinrichtungen, insbesondere für elektrofotografische Kopiergeräte, für fortschreitende streifenweise Belichtung und Projektion eines Originals auf ein lichtempfindliches Aufnahmematerial, bei gleichzeitiger Beleuchtung des Originals mit Hilfe von zumindest einem Lichtleitkabel, bestehend aus mehreren Lichtleitern, deren Lichteintrittsenden von einem angrenzenden Beleuchtungssystem mit Licht beaufschlagt werden und deren Lichtaustrittsenden auf

to das Original hinweisen.

Eine optische Abtasteinrichtung dieser Art, die nicht auf Projektionskopiereinrichtungen beschränkt ist, ist aus der GB-Patentschrifi 10 98 017 bekannt. Bei dieser Abtasteinrichtung wird sowohl die Information episkopisch mit Hilfe eines Lichtleitkabels als auch die Beleuchtung der Information mit zwei Lichtleitbündeln durchgeführt. Es erfolgt dabei eine Beleuchtung von Fotozellen, jedoch keine Projektion auf sin Aufzeichnungsmaterial, und des weiteren ist weder ein Teil der Spiegeloptik verfahrbar noch bewegt sich ein Teil der Spiegeloptik mit der Geschwindigkeit eines bewegten Aufzeichnungsmaterials längs dem lagefesten Original.

Auf dem Gebiet der Elektrofotografie ist es üblich, Originale auf einen bewegten Fotoleiter zu projizieren, in dem mit Hilfe von bewegten optischen Einrichtungen dafür gesorgt wird, daß zwischen dem abgebildeten Original und dem sich bewegenden Fotoleiter keine Relativbewegung erfolgt.

Die DE-OS 14 97 089 beschreibt eine derartige Vorrichtung, bei der das Original mit Hilfe eines oszillierenden Schwenkspiegels abgetastet und auf einem sich hierzu synchron bewegenden Fotoleiter abgebildet wird.

Die aus der deutschen Patentschrift 12 15 503 bekannte Einrichtung arbeitet mit einer ebenen Anlegefläche für das Original und einem optischen System von zwei Gruppen von Spiegeln, die das Original unter Aufrechterhaltung eines konstanten

optischen Weges abtasten und ebenfalls auf einen sich synchron dazu bewegenden Fotoleiter projizieren. Die beiden Spiegelgruppen werden mit zueinander unterschiedlicher Geschwindigkeit bewegt.

Es ist auch möglich, daß das Original selb:.; synchron zum Fotoleiter bewegt und auf diesen abgebildet wird.

Die Veröffentlichtung in der Zeitscurift »Bild und Ton«, Heft 1/1967, Seiten 5 bis 7 beschreibt die grundlegenden Eigenschaften von Faseroptiken, bei denen Licht, das zn einem Ende in eine Faser eintritt, unter bestimmten Bedingungen an der Wandung vielmals total reflektiert wird und auf einem Zickzackweg bis zum anderen Ende gelangt Die erwähnte Anwendung von Lichtleitkabeln in Kopiermaschinen dient beispielsweise dazu, die gegen mechanische Erschütterungen durch den Greifer empfindliche, hochbelastetete Beleuchtungslampe von der eigentlichen Kopiermaschine zu trennen. Als weitere Anwendung von Faseroptiken ist die Erstellung eines seitenvertauschten Bildes bei einer Kontaktkopie einer Vorlage bekannt. Durch ein an beiden Enden spahförmiges Bildleitkabel kann das Original dadurch seitenrichtig kopien werden, daß Vorlage und Kopie in entgegengesetzten Richtungen, und zwar beide rechtwinklig zur Längsrichtung des Spaltes, bewegt werden.

Aus der deutschen Patentschrift 12 79 443 ist ein Zweistrahlsystem bekannt, bei dem getrennte, verschiedenfarbige Lichtbündel durch ein vergabeltes faseroptisches Lichtleitkabel zusammengeführt werden. Die verschiedenfarbigen Lichtbündel werden mit Hilfe von zwei Doppelkondensoren mit zwischengeschalteten Schmalbandfiltern verschiedener Farbe erzeugt.

Bei elektrofotografischen Geräten, die mit einer streifenweisen Abtastung des Originals arbeiten, ist die Belichtung in aller Regel außerordentlich kritisch. Dabei bestimmen die Spaltbreite, die Fotoleitergeschwindigkeit und die Fotoleiterempfindlichkeit die Bestrahlungsstärke für das Original. Zur Erhöhung der Kopienzahlen pro Minute ist es erforderlich, die Lichtausbeute von solchen optischen Abtastanordnungen zu erhöhen, wobei jedoch stets beachtet werden muß, daß die Lichtquellen mit einem wirtschaftlich vertretbaren Energiebedarf arbeiten.

Um dies zu erreichen, -JmA Anordnungen vorgeschlagen worden, bei denen synchron mit der Abtastung Leuchtröhren am Original entlang bewegt werden, die zwischen sich den abzutastenden Spalt beleuchten. In Verbindung mit derartigen Leuchtröhren werden auch gekrümmte Spiege'. angewandt, um die Bestrahlungsintensität zu erhöhen.

Es wurde auch schon vorgeschlagen, bei einer Abtastung mit einem Schwenkspiegel zu beiden Seiten des von den Abtaststrahlen erfaßten Raumes eine größere Anzahl von Leuchtröhren anzuordnen, um eine gleichmäßige und starke Beleuchtung des Originals zu erhalten.

Bei den bekannten Anordnungen führen die Lichtquellen teilweise zu örtlich unterschiedlichen Bestrahlungsstärken und eine Erhöhung der Kopiergeschwindigkeit ist nur in Verbindung mit einer technisch und wirtschaftlich nicht vertretbaren Erhöhung der Leistungen der Lichtquellen möglich. Eine Steigerung dieser Leistungen führt aber zu einer erheblichen und störenden Erwärmung der Anlagefläche für diis Original und der in deren Nähe befindlichen Bauelemente. Nachteilig ist auch, daß die Synchronisation zwischen der Abtastung und dem bewegten Aufzeichnungsmaterial im allgemeinen nur rr.it einem erheblichen technischen Aufwand verwirklicht werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung für Projektionskopiereinrichtungen, insbesondere für elektrofotografische Kopiergeräte zu schaffen, mit der ein 5 Original gleichmäßig über seine Fläche, unabhängig von der Geometrie des verwendeten Beleuchtungssystems, beleuchtet wird und bei der das Beleuchtungssystem eine bessere Synchronisation zwischen der Abtast- und der Projektionsbewegung ermöglicht

ίο Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Lichtaustrittsenden auf einen schmalen, quer zur Abtastrichtung verlaufenden Streifen des Originals gerichtet und nahe an diesem angeordnet sind und daß die Lichtaustrittsenden in mechanischer Verbindung mit einem Teil einer Spiegeloptik zur Projektion des abgetasteten Streifens auf das lichtempfindliche Aufzeichnungsmaterial stehen.

Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ist aus den Patentansprüchen 2 bis 10 ersichtlich.

Mit der Erfindung werden die Vorteile einer sehr gleichmäßigen, streifenförmigen Belichtung mit Hochleistungslichtquellen und einer schrägen, nicht senkrechten Belichtung des Originals erzielt wodurch ein optimaler Kontrast erreicht wird. Von Vorteil ist dabei auch, daß der Lichtaustritt aus dem optischen System in unmittelbarer Nähe des Originals erfolgt, wodurch eine hohe Beleuchtungsstärke erhalten wird. Außerdem kann die durch eine Hochleistungs-Lichtquelle erzeugte Wurme an einer verhältnismäßig unkritischen Stelle des Geräts abgestrahlt werden und dort zugleich zur Fixierung oder Trocknung der Kopie ausgenützt werden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung ersichtlich.
Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei einem Gerät mit einer Fahrspiegeloptik,

F i g. 2 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäß verwendeten Lichtleitkabels,

F i g. 3a eine perspektivische Ansicht in Explosionsdarstellung der Anordnung bei einem Gerät mit Schwenkspiegeloptik und

Fig. 3b eine Seitenansicht im Schnitt nach F i g. 3a.

Bei der in F i g. 1 schematisch dargestellten elektrofotografischen Kopiereinrichtung wird ein Original 1 mit Hilfe einer drei Spiegel 2, 3 und 4 aufweisenden Fahrspiegeloptik abgetastet und synchron mit Hilfe einer Optik 5 auf ein an einem feststehenden Spalt 6 vorbei bewegtes lichtempfind'iches Aufnahmematerial 7 projiziert. Der Spiegel 2 wird dabei mit der doppelten Geschwindigkeit wie die Spiegel 3 und 4 bewegt. Fest mit dem Spiegel 2 verbunden ist das Ende 9 eines im Prinzip bekannten Lichtleitkabels 8, wie es in F i g. 2 näher dargestellt ist. Das Lichtleitkabel 8 besteht aus mehreren einzelnen Lichtleitern 10, deren Lichtaustrittsenden 11 in einem schmalen Bereich 12 angeordnet sind, dessen Länge mit der quer zu Abtasteinrichtung verlaufenden Breite des Originals übereinstimmt, in dem schmalen Bereich 12 enden die Lichtleitfäden 10, wobei die Stirnflächen dieser Fäden alle in einer Ebene liegen oder doch wenigstens parallel sind. In einem Übergjngsbereich 13 werden die einzelnen Lich'Jeitfäden 10 zu einem kreisrunden Kabel zusammengeführt, dessen kreisförmige Endfläche 14 die Lichteintrittsstelle des Lichtkabels 8 darstellt. Die Endfläche 14 dieses Kabels wird mit Hilfe einer HöchstleisianaslamDe 15

mit annähernd punktförmiger Lichtquelle über einem Kondensator 16 und einem Hohlspiegel 47 beleuchtet. Das aus dem Kondensator 16 in das Lichtleitkabel eintretende Licht gelangt in an sich bekannter Weise im wesentlichen ungeschwächt zu den Lichtaustrittsstirnfläthen Jl der einzelnen Lichtleiter 10. Auf diese Weise wird eine außerordentlich gleichmäßige und sehr starke Belichtung des jeweils abgetasteten Streifens 17 des Originals 1 erreicht. Es kann mit einer punktförmigen Lichtquelle gearbeitet werden, die weit entfernt von der '^entliehen Abtaststelle angeordnet sein kann. Auf diese Weise gelangt auf das Original nur die zur Belichtung erforderliche Strahlung; die Wärmebelastung des Originals wird damit minimal.

Bei der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform ist ein Gebläse 18 vorgesehen, das die Lampe 15 kühlt und zugleich in der Fixierstation 19 eine Trockung der in der Entwicklerwanne 20 entwickelten Bahn 7 bewirkt. In einfachster Weise ist somit eine Optimierung des Energiehaushaltes einer elektrofotografischen Reproduktionsmaschine ermöglicht. Selbstverständlich können auch zwei Lichtaustriitsenden eines gemeinsamen Kabels oder auch zwei getrennte Kabel 8 vorgesehen sein.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Anordnung mit zwei Gruppen von Lichtleitern ist in den F i g. 3a und 3b dargestellt. Bei dieser Vorrichtung wird ein auf einer zylindrischen Fläche 22 angeordnetes Original 1 mit Hilfe eines Schwenkspiegels 21 abgetastet, wobei die Zylinderachse der Anlagefläche 22 mit der Schwenkachse 32 des Spiegels 21 zusammenfällt. Mit Hilfe von Backen 23 ist ein Rahmen 24 um dieselbe mathematische Achse wie der Schwenkspiegel drehbar und in geringem Abstand unterhalb der bebogenen Anlageplatte 22 angeordnet. Der Rahmen 24 läßt einen Bereich frei, der zumindest die Größe des durch einen nicht dargestellten jedoch dem Spalt 6 in F i g. 1 entsprechenden Spalt begrenzten Streifens des Fotoleiters hat. Mit den Längsseiten 25 des Rahmens 24 fest verbunden sind jeweils eine große Anzahl von einzelnen Lichtleitern 10. Diese einzelnen Lichtleiter mit beispielsweise !00 μίτι Durchmesser sind außerhalb des eigentlichen Abtastraumes wiederum zu einem kreisrunden Lichtleitkabel 8 zusammengefaßt. Das Lichteintrittsende des Lichtleiterkabels 8 ist fest mit dem Backen 23 verbunden. Dabei ist das Kabel so angeordnet, daß die Mittelnormale der kreisförmigen Endfläche des Kabels 8 sowohl mit der Schwenkachse des Spiegels 21 als auch mit der optischen Achse des Belichtungssystems 26 zusammenfällt. Das Belichtungssystem 26 besteht aus einer Lichtquelle 15 mit hoher Leuchtdichte, einem Kondensor 16 und einem Hohlspiegel 47. Das Belichtungssystem 26 ist ortsfest in dem Fotokopiergerät angeordnet Bei d-..ϊ in F i g. 3a und 3b dargestellten Ausführungsform sind die Lichtleiter 10 zu zwei verschiedenen Kabeln 8 und 8' zusammengefaßt, die jeweils auf einer Seite des Spiegels enden. Dementsprechend sind auch zwei Beleuchtungsvorrichtungen 26 und 26' vorhanden, die sich vollständig gleichen.

Das aus den Backen 23, dem Rahmen 24 und den Lichtleitkabeln 8 bestehende Belichtungsabtastsystem

ic ist eine Starre Einheit, und die Lichtleiter sind keiner Bieg"bcanspruchung bei der Schwenkabtastung ausgesetzt. Die Lichtleiter, der Rahmen 24 und die Backen 23 können liaher starr miteinander verbunden werden und die Einheit kann beispielsweise in Kunststoff eingegossen werden.

[ede Störanfälligkeit der Einrichtung ist auf diese Weise vermieden. Die Gleichförmigkeit der Belichtung ist trotz der Drehung des Kabels 8 um seine Mittelachse gewahrt, da die punktförmige Lichtquelle in Verbindung mit dem Kondensor 16 und dem Spiegel 47 eine außerordentliche, gleichmäßige Beleuchtungsstärke über die kreisrunde Stirnfläche des Kabels 8 ergibt. Mit dieser Vorrichtung ist sichergestellt, daß stets und nur der Streifen 37 belichtet wird, der sich innerhalb des Rahmens 25 befindet und von dem Spiegel 21 über die Optik 5 auf den synchron zur Abtastung bewegten Fotoleiter auf einer Trommel 31 abgebildet wird. Eine streifenförmige Belichtung entsprechend der streifenförmigen Abtastung ohne zusätzliche bewegte optische Teile (fahrbarer Lampenschlitten, verschwenkbare Zusätzliche Hohlspiegel) war mit herkömmlichen Mittel unmöglich.

Neben der Lösung der Aufgabe und den im obigen bereits genannten Vorteilen sind noch folgende Vorteile der Erfindung besonders hervorzuheben. Das Licht wird praktisch ohne Leistungsverlust mit einem öffnungswinkel an die Abtaststelle gebracht, wie er gewünscht wird. Der Kontrast kann dadurch besonders groß werden, daß die Abtastung des Originals zwar in Richtung der Normalen erfolgt, daß jedoch die Belichtung in einem Winkel zu dieser geschieht, der in der Umgebung von 45° liegt. Auf diese Weise wird eine Reflexion an glatten, bedruckten Stellen, die zu einer erheblichen Minderung des Kontrastes führen kann, zum lichtempfindlichen Material hin verhindert. Mit herkömmlichen Mittels ist es nicht möglich, in gleicher Weise trotz höchster Lichtausbeute eine schräge Beleuchtung des Originals z:u erreichen. Hinzu kommt, daß die Wärme der Lichtquelle genau da erzeugt werden kann, wo derartige Wärme erwünscht ist, nämlich im Bereich der Fixier- oder Trockenstation.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Anordnung für Beleuchtung und Abtastung in Projektionskopiereinrichtungen, insbesondere für elektrofotografische Kopiergeräte, für fortschreitende streifenweise Belichtung und Projektion eines Originals auf ein lichtempfindliches Aufnahmematerial, bei gleichzeitiger Beleuchtung des Originals mit Hilfe von zumindest einem Lichtleitkabel, bestehend aus mehreren Lichtleitern, deren Lichteintrittsenden von einem angrenzenden Beleuchtungssystem mit Licht beaufschlagt werden und deren Lichtaustrittsenden auf das Original hinweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtaustrittsenden (11) auf einen schmalen, quer zur Abtastrichtung verlaufenden Streifen (17; 37) des Originals (1) gerichtet und nahe an diesem angeordnet sind und daß die Lichtaustrittsenden (11) in mechanischer Verbindung mit einem Teil einer Spiegeloptik (2,3,4 bzw. 21, 30) zur Projektion des abgetasteten Streifens (17 bzw. 37) auf das lichtempfindliche Aufzeichnungsmaterial stehen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Teil der Spiegeloptik (2, 3, 4) verfahrbar ist und einen Spiegel (2) trägt, daß das Ende (9) des Lichtleitkabels (8) mit dem Teil fest verbunden ist und daß die Bewegung des Teiles synchron mit der Geschwindigkeit des bewegten Aufzeichnungsmaterials (7) längs dem lagefesten Original (1) erfolgt.

3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnflächen der Lichtaustrittsenden (11) in einer gemeinsamen Ebene in einem Bereich (12) aneinander gereiht sind, dessen Länge mit der quer zur Abtastrichtung sich erstreckenden Breite des Originals (1) übereinstimmt.

4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastung des Originals (1) in Richtung der Normalen auf das Original (1) erfolgt und daß die Beleuchiungsrichtung mit der Normalen des abgetasteten Streifens einen vom rechten Winkel abweichenden Winkel einschließt.

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Lichtleitkabel (8, 8') vorgesehen sind, an den beiden Längsseiten (23, 23) eines Rahmens (24, 23) befestigt sind, der im geringen Abstand unterhalb einer das optisch abzutastende Original (1) tragenden zylindrischen Fläche (22) angeordnet ist und an den Stirnseiten mit Backen (23) verbunden ist, die um eine Achse (32) schwenkbar sind.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schwenkspiegel (21) der Spiegeloptik (21, 30) um die Achse (32) schwenkbar ist, die zugleich die Achse der zylindrischen Fläche (22) bildet.

7. Anordnung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (24) einen Spalt (6') aufweist, durch der der abgetastete und beleuchtete Streifen (37) des Originals (1) mit Hilfe der Spiegeloptik (21, 30) und einer zwischen dem Schwenkspiegel (21) und einem Umlenkspiegel (30) geschalteten Optik (5) auf das synchron zur Abtastung bewegte Aufzeichnungsmaterial auf einer T^rommel (31) projizierbar ist.

8. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Lichtleitkabel (8, 8') zu je einem kreisrunden Querschnitt zusammengeführt sind und für den Lichteintritt eine kreisförmige Endfläche (14) aufweisen, deren ivtittennormale mit der Achse (32) des Schwenkspiegels (21) und des drehbaren Rahmens (24,23) zusammenfällt und daß das Lichteintrittsende jedes Lichtleitkabels (8- 8') durch die Backen (23) hindurchgeführt und mit diesen starr verbunden ist.

ίο

9. Anordnung nach einem oder mehreren der

voranstehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß je ein Beleuchtungssystem (26,26') aus einer Lichtquelle (15,15'), einem Kondenser (16,16') und einem Hohlspiegel (47, 47') ortsfest in dem Projektionskopiergerät nahe den Lichteintrittsenden des oder der Lichtleitkabel (8; 8, 8') derart angeordnet ist, daß die von der Lichtquelle (15) erzeugte Wärme unmittelbar einer Trocknungs- und Fixierstation (19) des Projektionsgeräts zuführbar ist

10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch

gekennzeichnet, daß ein Gebläse (18) vorgesehen ist, welches Luft zur Kühlung der Lichtquelle (15) und zur Fixierung des Tonerbildes an der Lichtquelle (15) vorbei auf das zu fixierende Bild auf der Kopie führt.