DE2803179A1

DE2803179A1 - Einrichtung zur beleuchtung eines originals

Info

Publication number: DE2803179A1
Application number: DE19782803179
Authority: DE
Inventors: Shigeru Suzuki; Yuji Yasuda
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1977-01-25
Filing date: 1978-01-25
Publication date: 1978-07-27
Also published as: CA1095005A; US4189763A; FR2378298B1; DE2803179B2; JPS5392128A; FR2378298A1; GB1596864A

Description

DR. BERG DIPL.-ING. STAPF DIPL.-ING. SCHWADE DR. DR. SANDMAIR 2 R OS 1 7

PATENTANWÄLTE Postfach 860245-8000 München 86

Anwaltsakte: 28 798 25. Januar 1978

Ricoh Company, Ltd. Tokyo, Japan

Einrichtung zur Beleuchtung eines Originals

vii/vni/Hy 809830/1003

• (M»Wt272 Τ·1<ιηαα·: Bukkoetea: Hnw-Btok MtoebeD 44»122U>

»1273 BEKOSTAPFPATEMT Mflncfam (BLZ 70030011) Swift Cote: HYPO 1% MM

MS274 TELEX: Btyec Verdrubek MflndNO 453100 (BLZ 70030270)

«3310 05245WBEROd Porticheck Mtadwn 65343-Wt (BLZ 70010010)

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung zur Beleuchtung eines Originals in einem elektrostatischen Kopiergerät oder dgl.

Bei elektrostatischen Kopiergeräten wurden fortlaufende Anstrengungen gemacht, um die Betriebsgeschwindigkeit zu erhöhen. Bei einer Art von Kopiermaschine wird ein Original mit der zu kopierend« Seite auf eine· durohsichtige^Platte angeordnet und von unten beleuchtet. Eine Beleuchtungseinrichtung, die im allgemeinen eine Lampe und einen gekrümmten Reflektor aufweist, wird zusammen mit einem optischen System bewegt, um das Original abzutasten. Ein Lichtabbild des Originals wird vom optischen System durch einen Schlitz auf ein sich bewegendes fotoleitendes Teil, wie eine Trommel, scharf abgebildet, um ein elektrostatisches Bild durch örtliche Potoleitung zu bilden. Das elektrostatische Bild wird entwickelt, um ein Tonerbild zu bilden, das auf ein Kopierblatt übertragen und fixiert wird, um eine beständige Kopie des Originals zu liefern.

Bei dieser Art eines Kopiergeräts müssen sowohl das optische System als auch die Beleuchtungseinrichtung einmal hin und

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her bewegt werden, um jede Kopie zu erzeugen. Das optische System kann so entworfen sein, daß nur ein oder zwei kleine ebene Spiegel hin und her bewegt werden müssen, und stellt dadurch kein wesentliches Problem dar. Die Beleuchtungseinrichtung verbraucht jedoch erheblich mehr Raum als die Spiegel und neigt dazu in Schwingungen zu geraten wenn sie mit hohen Kopiergeschwindigkeiten bewegt wird. Dies bringt die Spiegel und anderen Bestandteile des optischen Systems ebenso zum Schwingen und vermindert die Bildqualität. Darüber hinaus wird die Lebensdauer der Lampe durch die Stöße, die durch die schnelle Umkehr der Bewegungsrichtung hervorgerufen werden, vermindert. Wegen ihres Gewichtes ist es nicht wünscheswert die Drehrichtung der Trommel umzukehren, sondern sie soll mit konstanter Geschwindigkeit in einer Richtung rotieren.

Bei einem solchen Kopiergerät ist es auch erwünscht, die Ränder des Originals mit größerer Intensität als seine Mitte zu beleuchten. Dies deshalb ₃ weil ein nicht kompensiertes Lichtabbild gemäß der bekannten cos θ -Regel an den Rändern dunkler ist als in der Nitte. Die erhöhte Beleuchtung an den Rändern wiegt den cos θ -Effekt auf und erzeugt ein gleichförmiges Lichtabbild. Eine solche Kompensation war mit der Art von Beleuchtungseinrichtung, bei der die Beleuchtungslampe und der Reflektor bewegt v/erden, bei herkömmlichen Kopiermaschinen schwer und kompliziert zu erreichen.

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Eine andere Art Kopiermaschinen weist ein fotoleitendes Teil mit einer flachen Oberfläche, wie ein Blatt oder einen endlosen Gurt, auf. Die Beleuchtungseinrichtung und das optische System sind fest. Das Beleuchtungssystem beleuchtet das ganze Original mit einem Blitz hoher Intensität und das optische System bildet ein Lichtabbild des ganzen Originals auf dem fotoleitenden Teil ab. Während diese Art von Kopiergerät die Probleme beim Bewegen der Beleuchtungs- und optischen Bestandteils mit hoher Geschwindigkeit beim Abtasten beseitigt, erhöht sie die Gesamtgröße und das Gewicht des Kopiergeräts. Die elektrische Leistung, die erforderlich ist, um den Blitz hoher Intensität zu erzeugen, ist viel größer als die bei einem abtastenden Belichtungsgerät benötigte. Als weiterer Nachteil muß bei einem Blitzbelichtungs-Kopiergerät das fotoleitende Teil eben vorliegen, wie ein Blatt oder ein Gurt. Solche fotoleitenden Teile sind viel weniger haltbar als zylindrische fotoleitende Trommeln und bedürfen in kurzen Abständen der Reparatur und der Erneuerung.

Die Erfindung beseitigt die Nachteile des Standes der Technik, indem sie ein Beleuchtungssystem liefert, das eine erste und zweite feste Lichtquelle, jede mit einer Lampe und einem elliptischen Reflektor, aufweist. Ein erster und ein zweiter ebene? Spiegel reflektieren Licht von der ersten und zweiten Lichtquelle auf ein auf einer Platte angeordnetes Original. Ein Antrieb dreht'.den ersten und zweiten Spiegel in miteinander

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gekoppelter Weise so, daß deren Licht in abtastender Weise in überlagerung über das Original streicht. Die Achsen der elliptischen Reflektoren sind so angeordnet, daß die Ränder der Dokumente mit größerer Intensität als die Mitte beleuchtet werden.

Die Erfindung schafft also ein Beleuchtungssystem für ein elektrostatisches Kopiergerät, das Hochgeschwindigkeitskopieren ohne Schwingung oder Stoß, und damit eine hohe Bildgüte, ermöglicht. Die Beleuchtungseinrichtung soll von verminderter Größe, Gewicht und Kosten, jedoch verbesserter Arbeitsweise, sein.

Weiter sollen bei einer Beleuchtungseinrichtung vom Abtast-(oder Scanning-) Typ die Ränder eines Originals mit größerer Intensität als dessen Mittenbereich beleuchtet werden, wobei das System zur Beleuchtung eines Originals in einem elektrostatischen Kopiergerät ganz allgemein verbessert werden soll.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen im einzelnen erläutert, wobei auf die Zeichnungen wegen deren großer Klarheit und Übersichtlichkeit bezüglich der Offenbarung ausdrücklich hingewiesen wird.

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Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform einer Beleuchtungseinrichtung gemäß der Erfindung; Fig. 2 eine schematische Teilansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3 ein Diagramm, das ein Prinzip der Erfindung erläutert; Fig. 4 eine dritte Ausführungsform der Erfindung, ähnlich der Fig. 2;

Fig. 5 ein Diagramm, das ein weiteres Prinzip der Erfindung erläutert; und

Fig. 6 eine graphische Darstellung, die die Arbeitsweise der Erfindung erläutert.

Die Beleuchtungseinrichtung gemäß der Erfindung ist vieler Ausführungsformen fähig je nach der Umgebung und den praktischen Anforderungen. Jedoch wurden beträchtliche Zahlen der hier gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen hergestellt, geprüft und benutzt und alle haben vorzüglich gearbeitet.

Eine Beleuchtungseinrichtung in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist in Fig. 1 als ganzes mit 11 bezeichnet. Sie weist eine erste und eine zweite feste Lichtquelle 12 bzw. 13 auf. Oberhalb dieser Lichtquellen 12 und 13 ist eine durchsichtige Glasplatte 14 angeordnet, die dazu bestimmt ist, ein Original 16 zur elektrostatischen Reproduktion zu tragen.

Die Platte lh ist waagrecht und an eine obere Oberfläche 17

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eines elektrostatischen Kopiergerätes oder dgl. (nicht gezeigt) durch Klammereinrichtungen lB angeklammert. Das Original 16 wird mit der zu kopierenden Seite nach unten auf der Platte IM angeordnet.

Die Lichtquellen 12 und 13 weisen gekrümmte Reflektoren 12a und 13a auf, die vorzugsweise elliptische Querschnitte haben. Lampen 12b und 13b sind in den Reflektoren 12a und 13a an jeweiligen Brennpunkten der elliptischen Ouerschnitte angeordnet. Die Lichtquellen 12 und 13 sind in der zur Ebene der Fig. 1 senkrechten Richtung ausgedehnt und erstrecken sich in dieser Richtung so weit die Platte I¹*.

Erste und zweite Reflektoren in der Form von ebenen Spiegeln IQ und 21 sind auf Achsen bzw. Wellen 22 und 23 angebracht und reflektieren Licht, das von den Lichtquellen 12 bzw. 13 ausgestrahlt wird, durch die Platte I¹J auf das Original 16. Wie man bemerken wird, sind die Lichtquellen 12 und 13 und die Spiegel IQ und 21 symmetrisch angeordnet, und das Licht, das von der Lichtquelle 12 zum Spiegel 19 ausgestrahlt wird, schneidet das Licht, das von der Lichtquelle 13 zum Spiegel 21 ausgestrahlt wird.

Ein Antrieb ?h ist so angeordnet, daß er die Wellen 22 und 23 in gekoppelter Weise so antreibt, daß das Licht, das von den Spiegeln IQ und 21 reflektiert wird, auf das Original 16 in allen Stellungen der Spiegel 1^Q und 21

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überlagert einfällt. Wie in Fig. 1 gezeigt wird, fällt das Licht, das von den Spiegeln 19 und 21 reflektiert wird, auf den rechten Randbereich des Originals 1Γ·. Eine Drehung der Wellen 22 und 23 gegen den Uhrzeigersinn läßt das Licht, das von den Spiegeln 19 und 21 reflektiert wird, über die untere Oberfläche des Originals 16 von rechts nach links schwenken, wobei aber das Licht des Spiegels immer dem Licht des Spiegels 1° Überlagert ist. Der Antrieb ?Λ weist vorzugsweise einen Antriebsmoter, einen Umschalter und eine Verbindungs- bzw. Getriebeanordnung auf, obwohl dies nicht im einzelnen gezeigt ist.

Ein Spiegel 2(- eines optischen Beleuchtungssystems wird ebenfalls vom Antrieb 24 angetrieben, aber er wird mit der gleichen Oberflächengeschwindigkeit wie eine fotoleitende Trommel, die nicht gezeigt ist, bewegt. Eine (nicht gezeigte) Linse oder ein Objektiv des optischen Systems bildet ein vom Spiegel 26 von dem linienförmigen Bereich des Originals 16, der durch die Beleuchtungseinrichtung 11 beleuchtet wird, reflektiertes Lichtabbild durch einen Schlitz auf die Trommel ab, um, wie oben erwähnt, durch örtliche Fotoleitung ein elektrostatisches Bild zu bilden. Der Antrieb 2k treibt die Wellen 22 und 23 symhron mit dem Spiegel 26. Nach der Abtastbewegung werden die Spiegel 19, 21 und 26 in ihre ursprünglichen Stellung, vorzugsweise mit einer höheren Geschwindigkeit, zurückbewegt.

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Die Spiegel I^ und 21 sind außerhalb von Grenzen reflektierten Lichtsvon der Platte lh angeordnet, wie durch Linien 27 bzw. 28 angedeutet ist. Die oberen Abschnitte der Reflektoren 12a und 13a sind mit Ansätzen 12c und 13c versehen, die Vorderkanten der Reflektoren 12a und 13a liefern, die zu den linken und rechten Kanten der Platte I¹I ausgerichtet sind, wie durch Linien 29 bzw. 31 angezeigt ist. Die Ansätze 12c und 13c verhindern, daß Licht von den Lichtquellen 12 und 13 direkt auf das Original 16 strahlt.

Oleichfalls sind feste Hilfsreflektoren 32 und 33 gezeigt, die Licht von den Lichtquellen 12 bzw. 13 auf das Original 16 reflektieren. Die Reflektoren 32 und 33 halten die Ungleichmäßigkeit der Beleuchtung dadurch äußerst gering, daß sie im wesentlichen das ganze Original 16 beleuchten und das Licht, das durch die Spiegel IQ und 21 reflektiert wird,ergänzen.

Die entgegengesetzten Brennpunkte der Reflektoren 12a und 13a liegen zwischen den Spiegeln 19 bzw. ?1 und dem Original 16. Anders gesagt befinden sich Bilder der Lampen 12b und 13b an durch 34 bzw. 36 angezeigten Stellen. Daher ist die Beleuchtungsstärke am linken und rechten Rand des Originals 16 am größten. Wo der Spiegel 19 Licht auf den rechten Randbereich des Originals 16 reflektiert, wird die Intensität maximal wegen, der minimalen optischen Weglänge und der maximalen Konzentration. Dasselbe gilt am linken Rand des

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Originals 16 für den Spiegel 21. Fig. 6 zeip:t die Lichtintensität als eine Funktion einer Stelle auf dejn Original 16 von links nach rechts. Es ist ersichtliah, daß die Oesamtintensität der Kombination des Li-chts von den Spiegeln 49 und 21 am fiand maximal und in der ^itte minimal ist.

Effekt ^kompensiert den cos θ -Verlust der Intensität, der im einzelnen oben besprochen wurde, und liefert eine gleichmäßige Intensiifcätsverteilung des Lichtbildes, das auf die fotoleitende Trommel abgebildet wird.

Fig. 2 zeigt eine andere Ausfuhrungsform der Erfindung, die insgesamt als ¹Il bezeichnet ist. Ein Original ^3 wird mit der abzubildenen Seite nach unten auf einer Glasplatte 4? getragen. In dieser Ausführungsform ist eine Lichtquelle ¹JiJ, die einen elliptischen Reflektor 46 und eine Lampe 47 aufweist, oberhalb eines Planspiegels 48, der an einer Welle bzw. Achse 49 angebracht ist, angeordnet. Eine hierzu symmetrische Lichtquelle und ein Spiegel sind am gegenüberliegenden Rand der Platte 42 angeordnet, jedoch nicht gezeigt.

Der Reflektor 46 muß außerhalb des vom Spiegel 43 auf das Original 43 reflektierten Lichts angeordnet sein, und sowohl der Reflektor 46 als auch der Spiegel 48 müssen frei von von der Platte 42 reflektiertem Licht sein, wie durch Schraffur angedeutet ist.

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Die Einrichtung 4l weist den Vorteil auf, daß der Bereich unterhalb der Platte ^ü? für die Bewegung des optischen Systems frei ist. Jedoch ist der Soielraum beim Entwurf des Gerätes 4l begrenzter.

Da der Reflektor 46 außerhalb des vom Spiegel 48 auf das Original 43 reflektierten Lichts liegen muß, muß ein Einfallswinkel θ des Lichts auf den Spiegel 48 von der Lichtquelle 44 über denjenigen in der Einrichtung 11 erhöht werden. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, muß die Breite des Spiegels von L„ auf L. erhöht werden, wenn der Einfallswinkel von θ_? auf Θ. erhöht wird, wie durch Spiegel 48a bzw. 48b gezeigt ist. Die Ausführungsform der Fig. 1 ist in dieser Hinsicht vorzuziehen und erlaubt außerdem, Hilfsreflektoren vorzusehen.

Fig. 4 zeigt eine ähnliche Ausführungsform, die mit 51 bezeichnet ist, und in der gleiche Bestandteile mit den gleichen Bezugszeichen und ähnliche Bestandteile mit den gleichen, jedoch gesiflchenens Bezugszeichen bezeichaet sind. In diesem Fall ist eine Lichtquelle 44' unterhalb statt oberhalb eines Spiegels 48' angeordnet. In den Einrichtungen 4l und 51 müssen die Spiegel 4 3 und 48' asymmetrisch rotiert werden, auf Grund der kurzen Entfernung von den Spiegeln 48 und 48' zu den Lichtquellen 44 und 44'. Dies steht im Gegensatz zu der Einrichtung 11, in der die Hauptachsen der Reflektoren 12a und 13a _zu den Achsen der Wellen

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22 bzw. 23 ausgerichtet sind.

In der Ausführungsform der Fig. 2 kann der Beleuchtungswirkunsgrad nur durch die Erhöhung des Durchmessers des Reflektors 46 erhöht werden, da der Reflektor 46 das reflektierte Licht blockieren würde wenn er näher an den Spiegel 48 bewegt würde. Die Erhöhung des Durchmessers bedeutet jedoch, daß der Einfallswinkel und die Größe des Spiegels 48 wie in Fig. 3 vergrößert werden muß. Deshalb wird die Aus führungs form der Fig. 1 bevorzugt» außer wenn es nötig ist, den Raum unterhalb der Platte 42 so frei wie möglich zu halten.

Fig. 5 zeigt, wie der Beleuchtungswirkungsgrad vorteilhaft für die gewünschte Anwendung durch Variation des Abstandes A zwischen den Brennpunkten des Reflektors 12a, eines Abstandes B von der Lampe 12b zum Original 16 und eines Abstandes C von der Lampe zum Rande des Reflektors 12a eingestellt werden kann. Der Beleuchtungswirkungsgrad kann im wesentlichen konstant gehalten werden, wo der Abstand B erhöht wird, begleitet durch eine entsprechende Erhöhung des Abstandes C.

Es ist also ersichtlich, daß die Erfindung die Probleme der Schwingung, des Stoßes und der Beleuchtungskompensation löst, die zuvor bei einer Belichtungseinrichtung für elektrostatische Kopiergeräte und dgl. bestanden, und eine

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höhere Kopiergeschwindigkeit ermöglicht.

Für den Fachmann sind verschiedene Abwandlungen nach Erhalt der Lehre der vorliegenden Offenbarung möglich, ohne deren Bereich zn verlassen. Beispielsweise können die Reflektoren der Lichtquellen einen anderen als elliptischen Puerschnitt, wie einen parabolischen, haben.

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Claims

ANSPRÜCHE

\1J Beleuchtungseinrichtung zur Beleuchtung eines Originals, gekennzeichnet durch

erste (12, 44, HH') und zweite (13) feste Lichtquellen;

erste (IQ, HS, 48') und zweite (21) schwenkbare Reflektoren, um Licht von den ersten (12, HH, HH') bzw. zweiten (13) Lichtquellen auf das Original (16, 43) zu reflektieren; und

Antriebseinrichtungen (24), um die ersten (IQ, 48, 48') und zweiten (21) Reflektoren gekoppelt so zu schwenken, daß das Licht von ihnen auf das Original (16) in allen Stellungen der ersten und zweiten Reflektoren überlagert reflektiert
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet , daß die ersten (12, 44, Hh«) und zweiten (13) Lichtquellen und die ersten (IQ, 48, 48') und zweiten (21) Reflektoren symmetrisch angeordnet sind.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e -

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ORIGINAL INSPECTED

kennzeichnet , daß die ersten (12, *!4, 44') und zweiten (13) Lichtquellen jede eine Lampe (12b, 47; 13b) und einen gekrümmten Reflektor (12a, 46, 46'; 13a) aufweisen.
4. Einrichtung nach Anspruch 3₅ dadurch gekennzeichnet , daß jeder der gekrümmten Reflektoren (12a, 46, 46'; 13a) einen elliptischen o_Uerschnitt hat, wobei die jeweilige Lampe (12b, 47; 13b) in einem Brennpunkt des elliptischen Puerschnittes angeordnet ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß gegenüberliegende Brennpunkte (34,

36) der gekrümmten Reflektoren (12a, 46, 46·; 13a) der ersten (12, 44, 44') und zweiten (13) Lichtquellen zwischen den ersten (IQ, 48, 48') bzvr. zweiten (21) Reflektoren und dem Original (l6, 43) angeordnet sind.
6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten (12) und zweiten (13) Lichtquellen und ersten (in) and zweiten (21) Reflektoren so angeordnet sind, daß von der ersten Lichtquelle (12) zum ersten Reflektor (lⁿ) ausgestrahltes Licht von der zweiten Lichtquelle (13) ^um zweiten Reflektor (21) ausgestrahltes Licht schneidet.

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7. Einrichtung nach Anspruch β, dadurch Gekennzeichnet, daß sie erste (32) und zweite (33) feste Hilfsreflektoren, um Licht von den ersten (12) bzw. zweiten (13) Lichtquellen auf das Original (16) zu reflektieren, aufweist.
8. Einrichtung" nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Reflektoren erste (IQ, ^B, 48') bzw. zweite (21) Planspiegel aufweisen.

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