DE2446736B2 - Elektrostatisches kopiergeraet - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kopiergerät, bei dem das zu kopierende Objekt auf einer ebenen Anlagefläche -to aufliegt und von einem optischen System abgetastet wird, welches ein Bild des Objektes auf die photoleitfähige Oberfläche einer Trommel projiziert und einen im Abstand unterhalb von und geneigt zu der Anlagefläche angeordneten ersten Spiegel, ein quer zu ihrer optischen i^r-> Achse zur Abtastung des vom ersten Spiegel reflektierten Bildes des Objektes bewegliches Objektiv sowie einen zweiten Spiegel aufweist, der schwenkbar gelagert ist und das vom Objektiv kommende Licht auf die photoleitfähige Oberfläche der Trommel reflektiert, ή)

Die Erfindung befaßt sich also mit Kopiergeräten, welche eine ebene Anlageplatte tür das zu kopierende Objekt aufweisen, wobei die Verwendung einer ebenen Anlagefläche praktische Vorteile gegenüber zylindrischen Anlageflächen bietet, und zwar insbesondere für « solche Fälle, wo das zu kopierende Objekt eine Seite eines Buches oder irgend ein anderer Gegenstand ist, welcher nicht in einfacher Weise oder leicht an die Oberfläche einer zylindrischen Anlagefläche angelegt werden kann. _h()

Bei der Konstruktion von Photokopiergeräten besteht das Problem, einen Ausgleich zwischen der erforderlichen bzw. erreichbaren Tiefenschärfe des optischen Systems und der auf die photoleitfähige Oberfläche, auf der das elektrostatische, latente Bild _b% entsteht, gelangenden Lichtmenge zu schaffen. Im Hinblick darauf, daß eine möglichst große Lichtmenge auf die photoleitfähige Oberfläche fallen sollte, um ein befriedigendes latentes Bild zu erzeugen, muß ein Objektiv mit großer Blende verwendet werden. Dieser Umstand, in Verbindung mit der Notwendigkeit der Verwendung eines Objektivs mit mäßig großer Brennweite, bedeutet, daß in der Ebene, in der das zu kopierende Objekt angeordnet werden soll, das opiische System nur eine sehr geringe Schärfentiefe besitzen kann. Als Folge dieses Umstandes ergibt sich ein Abfall der Qualität des reproduzierten Bildes an den beiden Enden des Bild-Abtastbereiches, da die Zone ausreichender Schärfentiefe bzw. scharfer Einstellung im allgemeinen angenähert zylindrisch ist, während bei den gattungsgemäßen Kopiergeräten die Objektebene flach ist. Bei den bekannten optischen Systemen ist bei Verwendung einer ebenen Anlagefläche der Qualitätsabfall so stark, daß nur ein sehr begrenzter Bereich bzw. eine begrenzte Breite des Objektes zufriedenstellend reproduziert werden, wobei dieser begrenzte Bereich dort liegt, wo die ebene Objekt-Auflagefläche, die abgetastet wird, vollständig innerhalb des Schärfentiefenbereiches des optischen Systems liegt. Dies zwingt zu einem Kompromiß zwischen einer Vergrößerung der Abmessungen des optischen Systems und einer Vergrößerung des abgetasteten Bereiches des Bildes. Bei den bekannten Geräten bedeutete dies, daß bei Verwendung einer ebenen Auflagefläche ein merklicher Abfall der Bildqualität zu den Kanten des reproduzierten Bildes zu feststellbar ist.

Die vorstehenden Überlegungen gelten grundsätzlich auch bezüglich des Gerätes nach der DT-OS 22 18 456. Auch bei diesem Gerät kann mit ausreichender Schärfentiefe nur über eine begrenzte Breite des zu reproduzierenden Objektes gearbeitet werden. Ein Bereich größerer Breite wird nicht zufriedenstellend abgebildet werden.

Der Abfall der Bildqualität bei Verwendung einer ebenen Anlagefläche tritt bei den bekannten Geräten besonders deutlich in Erscheinung, wenn das Gerät beispielsweise zum Kopieren aus einem Buch verwendet wird, wobei eine Kante der Vorlage, nämlich die zum Buchrücken weisende Kante, sich im allgemeinen nicht vollständig in Anlage an der Auflagefläche befindet.

Zur Lösung des vorstehend erläuterten Problems wurde in großem Umfange eine teilzylindrische Auflagefläche verwendet. Dabei wird üblicherweise die optische Weglänge in etwa gleich dem Krümmungsradius der zylindrischen Auflagefläche gewählt, so daß während des Abtastens, das entlang des Umfanges der zylindrischen Oberfläche erfolgt, die Strahlenweglänge etwa konstant gehalten wird, und zwar erheblich konstanter als es bei den bekannten Konstruktionen mit ebener Anlagefläche, z.B. gemäß DT-OS 22 18 456, möglich war. Die Verwendung teilzylindrischer Auflageflächen hat aber trotz der Vorteilhaftigkeit in optischer Hinsicht Mängel im praktischen Einsatz, da eben nicht alle Vorlagen sich einwandfrei an die Auflageflächen-Form anpassen lassen oder diese Form während des Kopierens nicht beibehalten, so daß es entweder erforderlich ist, einen Verlust an Bildqualität hinzunehmen, oder dafür Sorge zu tragen, daß die Vorlage ausreichend dünn ist, so daß eine Anpassung an die Auflageflächen-Krümmung möglich ist.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein optisches System für ein Kopiergerät zu schaffen, welches in Verbindung mit einer ebenen Auflagefläche verwendet werden kann, und derart arbeitet, daß während des Abtastvorganges die Zone scharfer Abbildung unter

Bewegung koinzident mit der das Objt kt tragenden Oberfläche der Auflagefläche zuverlässig bewegt wird, so daß der Abfall in der Bildqualität, der zum Ende des Abtastvorganges zu auftritt, so gering wie möglich gehalten wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird nach der Erfindung vorgeschlagen, daß zur Auirechterhaltung konstanter optischer Weglängen zwischen Punkten der das Objekt tragenden Anlagefläche und der Trommel der erste Spiegel mittels Traggiiedern bewegbar gelagert und ein Antrieb für die Tragglieder vorgesehen ist, mittels dessen der erste Spiegel synchron mit der Abtastbewegung des Objektivs senkrecht zu seiner Oberfläche verschiebbar und gleichzeitig zur Linearisierung des Verhältnisses zwischen der jeweiligen Position des Objektivs während der Abtastung und dem jeweils abgetasteten Abschnitt des Objektes schwenkbar ist, und daß das Objektiv auf einer bogenförmigen Bahn bewegbar gelagert ist, deren Krümmungsmittelpunkt auf der Schwenkachse des zweiten Spiegels liegt. Vorteilhafterweise ist die Ausbildung derart, daß die Tragglieder für den ersten Spiegel von drehbaren Nocken gebildet sind.

Nach der Erfindung sind also zwei miteinander in enger Beziehung stehende Merkmale vorgesehen, durch deren Zusammenwirken ein Bild von sehr hoher Qualität unter Verwendung einer ebenen Auflagefläche erreicht werden kann, wobei gleichzeitig in äußerst einfacher und wirkungsvoller Weise sichergestellt wird, daß praktisch kein Abfall der Bildqualität über die gesamte Bildweite trotz Verwendung der ebenen Auflagefläche eintritt. Dieses mit der Erfindung erreichte Ergebnis muß als erheblicher Fortschritt im Vergleich zu den bekannten Kopiergeräten betrachtet werden, wobei insbesondere die Mittel, mit denen dieses Ergebnis erzielt wird, beachtlich sind, da die erforderlichen Veränderungen an dem Kopiergerät verhältnismäßig billig und leicht vorgenommen werden können.

Zum einen werden Tragglieder für den ersten Spiegel verwendet, welche bewirken, daß sich der Spiegel in etwa senkrecht zu seiner Oberfläche synchron mit der Abtastbewegung des Objektivs bewegt. Diese Translations-Bewegung des ersten Spiegels kompensiert die Verminderung in der optischen Weglänge, die an den Enden der Abtastbewegung bei Verwendung einer ebenen Auflagefläche und eines feststehenden, ersten Spiegels auftreten würde. Die Translations-Bewegung des ersten Spiegels stellt somit sicher, daß dip Zone scharfer Abbildung des optischen Systems mit der das Objekt tragenden Oberfläche der Auflagefläche zusammenfällt, so daß der Abfall in der Bildqualität am Anfang und Ende des Abtastvorganges zuverlässig ausgeschaltet wird.

Die Kipp- bzw. Schwenkbewegung des ersten Spiegels soll andererseits sicherstellen, daß Lichtstrahlen, welche senkrecht von der Oberfläche des Objektes ausgehen, entlang der optischen Achse des Objektivs reflektiert werden. Diese Reflexion entlang der optischen Achse des Objektivs ist eine für optimale Bildqualität erforderliche Bedingung. Weiter wird durch die Schwenkbewegung des Spiegels gewährleistet, daß das Verhältnis zwischen der Bewegungsgeschwindigkeit des Objektivs entlang des bogenförmigen Abtastweges und der Geschwindigkeit, mit der das Objekt selbst abgetastet wird, linear und entsprechend angepaßt ist. Ohne die Schwenkbewegung würde das Bild in Abtastrichtung verzerrt, wodurch der Vorteil wieder zunichte gemacht würde, den man lediglich durch Verschiebung des ersten Spiegels mit dem Ziel der Konstanthaltung der Lichtstrahllänge erhalten würde.

Durch die obenerwähnten, zusammenwirkenden Maßnahmen wird also die Möglichkeit gegeben, trotz Verwendung einer ebenen Auflagefläche für das Objekt reproduzierte Bilder hoher Qualität zu erhalten. Dies wird durch besonders einfache Maßnahmen erreicht, nämlich in einfacher Weise durch Verwendung eines großen Spiegels, der auf drehbaren Nocken gelagert ist, die ihm die erforderliche Translations- und Schwenkbewegung erteilen, ohne daß irgendeine sonstige Anpassung des optischen Systems nötig wäre.

Nachstehend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Kopiergerätes gemäß der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, welche schematisch die wesentlichen Teile eines derartigen Kopiergerätes zeigt.

In der Zeichnung sind drei Objektiv-Positionen Ia, \b und Ic dargestellt, die das Objektiv bogenförmig bei Abtastung der Anlagefläche durchläuft. Das Originalbild befindet sich auf der Anlageplatte bzw. -fläche 6. Es wird mittels des beweglichen Objektivs über einen Objektspiegel 2 und einen drehbar gelagerten Bildspiegel 3 auf die Oberfläche einer Trommel 4 durch einen Schlitz 5 abgebildet.

Um sicherzustellen, daß der Abstand zwischen den äußersten Rändern des Originals und dem Objektiv 1 in den Positionen la und 1 cgleich dem Abstand zwischen der Mitte des Originales und dem Objektiv 1 in Position

1 b ist, ist der erste Spiegel 2 zwischen drei Positionen 2a, 26 und 2c beweglich, wobei jede Position der Objektiv-Position mit ähnlichem Buchstabenbezugszeichen entspricht. Somit bewegt sich der Spiegel 2 aus seiner Anfangsposition 2a allmählich nach unten, um in Position 2b anzugelangen, wenn die Mitte des Originales abgetastet wird und geht nach rechts und nach oben zurück, um in Position 2canzugelangen, wenn das Objektiv 1 in Position te angekommen ist.

Während der Bewegung des ersten Spiegels 2 beschreibt das Objektiv 1 einen kreisförmigen Bogen, welcher auf die Schwenkachse des planaren, zweiten Spiegels 3 ausgerichtet ist, so daß der Abstand zwischen dem Objektiv 1 und der Oberfläche der Trommel 4 konstant bleib'. Somit wird durch die Bewegung des Spiegels 2 der Strahlenweg zwischen Original und Objektiv auf einem konstanten Wert gehalten, woboi der Brennpunkt des abgetasteten Bildes genau auf der Oberfläche der Trommel 4 bleibt. Der Verlauf der Spiegelbewegung ist am besten zu verstehen, wenn man die Position 2b als mittlere Position des Spiegels 2 betrachtet, so daß jede Bewegung des Spiegels 2 in Richtung Objektiv am Anfang oder Ende des Abtastens den Strahl vom Spiegel zum Objektiv klar verkürzt, was eine Verlängerung des Strahles vom Spiegel zum Original bedeutet, wodurch sich als optimale Anlageflächen-Form eine Ebene ergibt.

Bei Bewegung des ersten Spiegels 2 nach oben und rechts in Richtung auf die Anlagefläche 6 und den zweiten Spiegel 3 ist es notwendig, daß sich der Spiegel

2 etwas neigt, damit der entsprechende Teil des Originales auf der Anlagefläche 6 zum gewünschten Zeitpunkt noch von dem Objektiv 1 abgetastet wird. Betrachtet man beispielsweise die Objektiv-Position in, muß der Strahl vom Spiegel 2 zum Objektiv mit dem in der Zeichnung dargestellten kolinear verlaufen; da er aber in dieser Position den Teil des Originals auf der äußersten linken Kante der Anlagefläche 6 abtasten soll, wie in der Zeichnung zu ersehen ist, hat sich der Strahl

vom Original zum Spiegel, welcher auf den Spiegel 2 einfällt, in einem kleinen Winkel entgegen dem Uhrzeigersinn verschoben. Damit der Strahl entlang des gleichen Weges reflektiert wird wie der Strahl vom Spiegel zum Objektiv, ist es notwendig, daß sich der ^r> Spiegel 2 um einen kleinen Winkel entgegen dem Uhrzeigersinn neigt, wenn er auf das Objektiv und die Anlagefläche zu bewegt wird. Ähnlich ist die Situation bei der Objektiv-Position Ic, in der die äußerste rechte Kante der Anlagefläche 6 abgetastet wenden soll. u>

Es sind die drei verschiedenen Objektiv-Positionen la, 16 und Ic verschiedenen Positionen des Strahles vom Spiegel 2 zum Objektiv 1 zugeordnet, wobei für die Objektiv-Position la der Strahl und die Spiegelposition 2a in strichpunktierter Form dargestellt sind, in der r> Objektiv-Position 16 sind Strahl und Spiegelposition Ib in durchgehender Linie, und in der Objektiv-Position Ic Strahl und Spiegelposition 2c in punktierter Linie dargestellt.

Um die gewünschte Neigung und Hebung des Spiegels 2 zu erreichen, werden Nocken 7 und 8 verwendet, die um die entsprechenden Achsen Ta und 8a so drehbar angeordnet sind, daß jeder Nocken pro Abtastvorgang des Objektivs 1 eine Umdrehung ausführt. Der Nocken 8 hat einen größeren Hub als der Nocken 7, so daß sich beim Wegheben des Spiegels 2 von der in durchgehender Linie dargestellten Position 26 seine Neigung zur Horizontalen mit der Bewegung in Richtung Anlagefläche und Objektiv ändert. Die Nocken 7,8, das Objektiv 1, der zweite Spiegel 3 und die Trommel 4 können von einem gemeinsamen Antriebsmittel angetrieben werden.

Der Nocken 7 hat eine solche Form, daß das linke Ende des Spiegels während der raschen Rückwärtsbewegung des Objektivs 1 von der Position Ic in die Position la im wesentlichen fest bleibt, während sich das rechte Ende hebt, um die von der strichpunktierten Linie dargestellte Position 2a einzunehmen. Dann wird der Abtastvorgang wiederholt.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel bleibt der Strahl vom Original zum Spiegel im wesentlichen lotrecht zum Original und zur Platte, wodurch Verzeichnungen auf ein Minimum reduziert werden und bestmögliche Scharfeinstellung erzielt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Kopiergerät, bei dem das zu kopiereru Objekt auf einer ebenen Anlagefläche aufliegt und von einem optischen System abgetastet wird, welches ein Bild des Objektes auf die photoleitfähige Oberfläche einer Trommel projiziert und einen im Abstand unterhalb von und geneigt zu der Anlagefläche angeordneten ersten Spiegel, ein quer zu ihrer optischen Achse zur Abtastung des vom ersten Spiegel reflektierten Bildes des Objektes bewegliches Objektiv sowie einen zweiten Spiegel aufweist, der schwenkbar gelagert ist und das vom Objektiv kommende Licht auf die photoleitfähige Oberfläche der Trommel reflektiert, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufrechterhaltung konstanter optischer Weglängen zwischen Punkten der das Objekt tragenden Anlagefläche (6) und der Trommel (4) der erste Spiegel (2) mittels Traggliedern (7, 8) bewegbar gelagert und ein Antrieb für die Tragglieder vorgesehen ist, mittels dessen der erste Spiegel synchron mit der Abtastbewegung des Objektivs (1) senkrecht zu seiner Oberfläche verschiebbar und gleichzeitig zur Linearisierung des Verhältnisses zwischen der jeweiligen Position des Objektivs (1) während der Abtastung und dem jeweils abgetasteten Abschnitt des Objektes schwenkbar ist, und daß das Objektiv auf einer bogenförmigen Bahn bewegbar gelagert ist, deren Krümmungsmittelpunkt auf der Schwenkachse des zweiten Spiegels (3) liegt.

2. Kopiergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Traggl'eder für den ersten Spiegel (2) von drehbaren Nocken (7,8) gebildet sind.

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