DE3782093T2

DE3782093T2 - Bilderzeugungsgeraet mit mehreren betriebsarten.

Info

Publication number: DE3782093T2
Application number: DE8787305510T
Authority: DE
Inventors: Werner Erwin Louis Haas; James Dunlap Rees
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1986-06-23
Filing date: 1987-06-22
Publication date: 1993-04-15
Anticipated expiration: 2007-06-23
Also published as: US4752806A; CA1280801C; EP0251617A2; EP0251617B1; DE3782093D1; EP0251617A3; JPS6313028A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bilderzeugungsgerät mit mehreren Betriebsarten, und im einzelnen ein Bilderzeugungsgerät, das in herkömmlicher Dokumentenabtast-Betriebsart oder wahlweise in Druck-Betriebsart betrieben werden kann, wobei ein optisches Bild selektiv adressiert und eine Lichtausgangsinformation erzeugt wird, die mit der Bildeingangsstruktur übereinstimmt. Es sind Geräte dieser Art bekannt, die eine transparente Platte, die in einer Objektebene liegt und in der KOPIER- Betriebsart das Dokument trägt, eine lineare Linsenanordnung, die zwischen der Platte und einem lichtempfindlichen Bildelement angebracht ist, und eine optische Baugruppe zum Abtasten eines Dokumentes in der KOPIER-Betriebsart haben, wobei die Baugruppe eine längliche Lichtquelle zur schrittweisen Beleuchtung eines quer über die Platte verlaufenden Abtaststreifens hat.
Die Vielseitigkeit von Geräten zur Reproduktion von Dokumenten wird erhöht, wenn das Gerät durch den Einsatz solcher optischen Bauteile wie Linsen und Spiegel in die Lage versetzt wird, neben der herkömmlichen (KOPIER) Betriebsart zum Abtasten/Beleuchten von Dokumenten auch in der elektronischen Druck-(DRUCK) Betriebsart zu arbeiten. Beispiele für dem Stand der Technik entsprechende Bilderzeugungssysteme, die in mehr als einer Betriebsart arbeiten, werden in den U.S.-Patenten 4,345,835, 4,477,175, 4,527,886, und 4,194,833 beschrieben. Im Patent 4,345,835 wird ein System beschrieben, bei dem mit einem herkömmlichen Dokumentenabtastsystem ein Dokument an einem Photorezeptor belichtet wird und in einer zweiten Betriebsart mit einem modulierten Laserstrahl ein Bild auf den Photorezeptor geschrieben wird. Im Patent 4,527,886 wird ein Mehrbetriebsarten-System beschrieben, das eine bewegliche Platte einschließt, die ein Dokument in der Kopier-Betriebsart an einem feststehenden optischen System vorbeibewegt. Eine zweite Druck-Betriebsart wird ermöglicht, indem eine Flüssigkristallbaugruppe unter der Platte angebracht wird und ein Lichtausgang durch das selbe optische System gerichtet wird und so ein Bild geformt wird, das dem Zustand der Flüssigkristallanzeige entspricht. Im Patent 4,477,175 wird ein Multifunktionsdrucker beschrieben, der in der KOPIER-Betriebsart ein Lichtlinsensystem verwendet und eine Anordnung von adressierbaren Leuchtdioden unter der Platte in der DRUCK-Betriebsart. Im Patent 4,194,833 wird, wie in Fig. 3 dargestellt, ein Kopiergerät beschrieben, das in der KOPIER- Betriebsart mit einer beweglichen Platte arbeitet. Fig. 2 zeigt das Kopiergerät in der DRUCK-Betriebsart, bei der ein Flüssigkristallverschluß (LCS) auf der Dokumentenplatte angebracht ist. Der Zustand der Anzeigeeinrichtung wird durch Eingangssignale von einer elektronischen Schreibmaschine gesteuert. Die Flüssigkristallanzeigeanordnung wird über mehrere Zyklen adressiert, während sie von unterhalb der Platte durch eine Hochintensitätslampe beleuchtet wird. Das reflektierte Licht belichtet den Trommel-Photorezeptor sequentiell.
In JP-A-1607057 wird ein Bilderzeugungsgerät beschrieben, das als herkömmlicher Kopierer, bei dem ein zu kopierendes Dokument auf eine transparente Platte gelegt wird, und in Druck-Betriebsart arbeiten kann. In der Druck-Betriebsart wird eine Milfsvorrichtung auf die Platte gelegt, wobei die Hilfsvorrichtung eine Flüssigkristallanordnung beinhaltet, die aus einem elektrischen Eingang ein optisches Bild erzeugt.
Diese dem Stand der Technik entsprechenden Systeme und andere ähnliche Systeine, haben den Nachteil, daß sie zur Ermöglichung der DRUCK-Funktion entweder relativ kostenaufwendige Lasersysteme erfordern, oder, daß die Teile der Druckbaugruppe im optischen Gehäuseraum untergebracht werden, womit sich der insgesamt benötigte Raum vergrößert. Bei dem in Patent 4,194,833 dargestellten Patent hat das optische System keine lineare Projektionseinrichtung, was negative Auswirkungen auf die Qualität des auf die Photorezeptoroberfläche übertragenen Bildes hat.
Es ist wünschenswert, ein kompaktes Gerät zur Reproduktion von Dokumenten zu schaffen, das neben der herkömmlichen KOPIER-Betriebsart auch in der DRUCK-Betriebsart betrieben werden kann. Idealerweise sollte die Fähigkeit, in der DRUCK-Betriebsart zu arbeiten, die Herstellungskosten des Gerätes oder, bei einem schon vorhandenen Gerät, die Kosten für die Umrüstung nicht wesentlich erhöhen. Darüber hinaus sollte die DRUCK-Fähigkeit die Raumgröße der in der KOPIER-Betriebsart eingesetzten optischen Baugruppe nicht vergrößern und sollte zu einer optimalen Auflösung und Scharfeinstellung des Bildes auf der Photorezeptoroberfläche führen. Die vorliegende Erfindung zielt daher auf ein Dokuinentenbilderzeugungsgerät mit mehreren Betriebsarten mit einer ersten Dokumenten-KOPIER-Betriebsart und einer zweiten DRUCK-Betriebsart, wobei das Gerät umfaßt:
eine transparente Platte, die das Dokument in der KOPIER-Betriebsart trägt,
eine lineare Linsenanordnung, die zwischen der Platte und dem lichteinpfindlichen Bildelement angeordnet ist,
eine optische Baugruppe, die das Dokument in der KOPIER-Betriebsart abtastet, wobei die Baugruppe eine längliche Lichtquelle zur schrittweisen Beleuchtung eines quer über die Platte verlaufenden Abtaststreifens einschließt,
einen Bildbalken, der mehrere lichtemittierende oder lichtsteuernde Bauteile enthält und während der DRUCK-Betriebsart optisch fluchtend mit der Linsenanordnung angeordnet ist,
eine Steuereinrichtung zur Erzeugung einer relativen Bewegung zwischen der Platte und der optischen Baugruppe in der KOPIER- Betriebsart, so daß das auf der Platte liegende Dokument schrittweise abgetastet und beleuchtet wird, wobei die Steuereinrichtung bei Auslösung und während der DRUCK-Betriebsart den Bildbalken positioniert und mit der Linsenanordnung fluchtend hält, und
eine elektrische Signalquelle, die während der DRUCK-Betriebsart in Betriebszustand ist und dem Bildbalken einem gewünschten Ausgabebild entsprechende Eingabesignale zuführt, wodurch der Ausgang des Bildbalkens in die Linsenanordnung eingekuppelt und auf das lichtempfindliche Element projiziert wird, wodurch auf ihm ein latentes Bild entsteht, dadurch gekennzeichnet, daß
mehrere lichtemittierende oder lichtsteuernde Bauteile im Körper der Platte oder teilweise darin enthalten sind.
Ein Bilderzeugungsgerät mit mehreren Betriebsarten gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun als Beispiel anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines Bilderzeugungssystems mit mehreren Betriebsarten ist, in das ein Bildbalken eingebaut ist, der in der Platte angebracht ist und bei der DRUCK-Betriebsart aktiviert wird.
Fig. 2 das Bilderzeugungsgerät von Fig. 1 im Querschnitt zeigt, wobei die Platte in die DRUCK-Stellung bewegt worden ist.
Fig. 3 eine teilweise perspektivische Draufsicht auf den Endabschnitt der Dokumentenplatte von Fig. 1 ist, die das Positionieren des Bildbalkens zeigt.
Fig. 4 eine Schnittzeichnung einer Flüssigkristallverschluß-Baugruppe ist.
Fig. 1 stellt ein Bilderzeugungssystem 10 in Seitenansicht dar. Ein Dokument 12 wird auf die Platte 14 gelegt, die sich, in der ersten KOPIER-Betriebsart, an einem schmalen Beleuchtungsstreifen 16 vorbeibewegt, der durch Licht von eine linearen Lochlampe 18 gebildet wird, die mit einem linearen Reflektor 20 zusammenwirkt. Eine lineare Linsenanordnung 22, die in einer bevorzugten Ausführung eine Linsenanordnung mit Brechungsindexgradient ist, ist in einem vorgegebenen Abstand zwischen Platte 14 und der Oberfläche der Photorezeptortrommel 24 angebracht. Die Linse hat eine Breite (in die Seite hinein), die im wesentlichen der Breite der Trommel 24 entspricht. Ein geeigneter Motor (nicht abgebildet) dreht die Trommel 24 in der angezeigten Richtung. Um die Trommel 24 herum sind herkömmliche xerografische Stationen angeordnet. Die Trommeloberfläche wird bei Station C elektrostatisch geladen. In einer bevorzugten Ausführung hat der Photorezeptor in U.S.-Patent 4,265,990 beschriebene Eigenschaften und Station C lädt ihn negativ. Andere, positive Ladungen erfordernde, Photorezeptoren können ebenfalls eingesetzt werden. Die Trommel bewegt sich weiter durch die Belichtungszone D, wo ein latentes Bild des Dokumentes hergestellt wird. Das latente Bild wird bei der Entwicklungsstation E durch das Auftragen von Tonermaterial geeigneter Polarität (bei dieser Ausführung positiv) entwickelt. Das entwickelte Bild wird in Station F mit dem Trägerblatt 26 in Kontakt gebracht, und das Tonerbild wird von der Trommeloberfläche durch elektrostatische Anziehung auf die Kontaktseite des Trägerblattes aufgebracht. Etwaige, nach dem Übertragungsvorgang auf der Trommel verbleibende Tonerpartikel werden in der Reinigungsstation G entfernt, womit der Zustand der Oberfläche eine Wiederholung des Prozesses gestattet. Nach dem Übertragungsvorgang wird das Trägerblatt, das das Bild trägt, mit einer geeigneten Fördereinrichtung zur Schmelzstation H transportiert. Diese xerografischen Verfahrensschritte sind, wie durch U.S.-Patent 4,397,409 veranschaulicht, in der Technik bekannt.
Gemäß einer ersten Ausführung hat die Platte 14 einen Endabschnitt 14', der in Fig. 2 und 3 dargestellt ist. Der Bildbalken 40 ist teilweise im Körper des Plattenendabschnittes 14' enthalten und in derselben Objektebene wie das Dokument ausgerichtet. Der Balken 40 umfaßt, wie in Fig. 3 dargestellt, eine längliche, im wesentlich rechteckige Basis oder Träger 42 mit einer Anordnung einzelner Elemente, wie zum Beispiel Leuchtdioden (LED) 43, die in wenigsten einer Reihe linear angeordnet sind. Die die Abtastrichtung kreuzende Breite des Trägers 42 ist vorzugsweise so, daß die Länge der Reihe(n) der Leuchtdioden im wesentlich gleich der effektiven Breite des Photorezeptors ist. Bei einer Dicke t der Platte sollten die Leuchtdiodenreihen angemessenerweise mit einem Abstand von 1/3 t unter der Oberfläche der Platte angeordnet werden.
Zunächst wird eine herkömmlich KOPIER-Betriebsart mit einem entsprechenden Schalter des Bedienungsfeldes 50, Fig. 1, eingeschaltet. Die Plattenantriebsschaltung 52 bewegt, gesteuert von der Steuereinrichtung 54, die Platte 14 in die angezeigte Richtung und bewegt die Platte (und das Dokument) schrittweise durch den Abtaststreifen 16. Die Lampe 18 wird durch die Lampen-Stromversorgungseinheit 60 mit Strom versorgt und beleuchtet den Abtaststreifen 16. Der Wirkungsgrad der Beleuchtung wird durch Einsatz des Reflektors 20 an der gegenüberliegenden Seite des Abtaststreifens erhöht. Wenn sich das Dokument 12 am Streifen 16 vorbeibewegt, wird ein stufenweises Zeilenbild nach unten reflektiert und durch die Linsenanordnung 22 auf die Oberfläche der Photorezeptortrommel 24 projiziert. Nach Vollendung der Plattenabtastamplitude ist das gesamte Dokument auf die Trommeloberfläche belichtet worden. Das latente Bild wird anschließend entwickelt und, wie oben beschrieben, übertragen. Die Platte 14 wird, nach wie vor von der Steuereinrichtung 54 gesteuert, zur Abtast-Ausgangsstellung bewegt.
Die DRUCK-Betriebsart wird aktiviert, indem ein DRUCK-Schalter des Bedienungsfeldes 50 betätigt wird, oder, indem sie durch ein elektrisches Signal über eine Fernbedienungsvorrichtung aktiviert wird. Die Steuereinrichtung 54 empfängt ein DRUCK-Signal und erzeugt ein Ausgangssignal, das zum Plattenantrieb 52 geleitet wird, wodurch der Antrieb 52 die Platte 14 von rechts nach links in die in Fig. 2 gezeigte Stellung bewegt. Der Plattenabschnitt 14' wird damit so positioniert, daß der Bildbalken 40 optisch fluchtend mit der Linsenanordnung 22 liegt. Ein zweites Signal von der Steuereinrichtung 54 geht an die Lampen-Stromversorgungseinrichtung 60 und schaltet die Stromzufuhr der Lampe 18 ab. Ein drittes Signal setzt die Signalquelle 62 in Betriebszustand. Bildsignale von der Quelle 62 werden nacheinander an die einzelnen Leuchtdioden auf dem Bildbalken 40 angelegt. Die Leuchtdioden wirken als einzeln gesteuerte Lichtemitter und erzeugen schrittweise Lichtausgangssignale, die in die optisch fluchtende, Glasfasern umfassende Linsenanordnung 22 mit Brechungsindexgradienten eintreten. Der Lichtausgang wird dann auf die Trommeloberfläche projiziert und belichtet selektiv Zeile für Zeile die Oberfläche entsprechend dem digitalisierten Eingangssignal von Quelle 62.
Wenn für die KOPIER- und die DRUCK-Betriebsart das gleiche Entwicklungssystem eingesetzt werden soll, wird ein xerografisches Entwicklungssystem verwendet werden, das beide Bildpolaritäten umfaßt, d.h. Weißdrucken und Schwarzdrucken. Toner- und Vorspannungsparameter werden wie angemessen und wie denen mit der Technik Vertrauten bekannt ausgewählt.
Bei der oben beschriebenen Bauart, enthält eine bevorzugte Ausführung Leuchtdioden, die eine Dichte von 12 Punkten pro mm haben und in einer oder mehreren Reihen angeordnet sind. Die Linsenanordnung 22 ist eine handelsübliche, von Nippon Sheet Glass Co. hergestellte, SLA9 SELFOC Linsenanordnung. SELFOC ist ein Warenzeichen der Nippon Sheet Glass Co.
Andere Arten von Bildbalken sind für den Einsatz in der DRUCK- Betriebsart geeignet, wobei Flüssigkristallverschlüsse (LCS) ein bevorzugtes Beispiel sind. Flüssigkristallverschlüsse können im Gegensatz zu Leuchtdioden, die lichtemittierende Bauelemente sind, als lichtsteuernde Bauelemente beschrieben werden. Die Flüssigkristallverschlüsse können bei entsprechender Abänderung der Beleuchtungsbaugruppe und des Lichtkopplungsmechanismus als Bildbalken eingesetzt werden. Die Flüssigkristallverschlüsse sind bei dieser Ausführung smektischer, cholesterischer oder nematischer Art, was Polarisationsbauelemente erforderlich machen kann. Wie in der vergrößerten Einzelheit in Fig. 4 dargestellt, umfaßt der Bildbalken 70 eine erste Polarisationsschicht 72 mit einer Glasschicht 74, eine transparente, leitende dünne Schicht 76, die Flüssigkristallverschlußanordnung 78, eine zweite transparente, leitende dünne Schicht 80, eine Glasfaserschirmplatte 82 und eine zweite Polarisationsschicht 84. Ein elektrisches Feld wird über die leitenden dünnen Schichten (Elektroden) 76, 80 angeschlossen. Der Ausgang einer linearen Lampenbaugruppe wird von der Lampenstromschaltung 60 und der Steuereinrichtung 54 so eingestellt, daß die gewünschte Beleuchtung erzeugt wird, die durch die Abschnitte der Flüssigkristallverschlüsse 78 gerichtet wird, die durch das Anlegen des elektrischen Feldes lichtdurchlässig oder lichtundurchlässig werden. Bei einigen Systemen kann durch die Anordnung der Beleuchtungslampe und das Hinzufügen einer reflektierenden dünnen Schicht auf der Oberfläche des Bildbalkens 70 die Beleuchtung von unterhalb der Platte erfolgen. Die Glasfaserschirmplatte 82 umfaßt eine Vielzahl von Glasfasern, wobei jede Glasfaser optisch fluchtend mit einer Flüssigkristallverschluß-Zelle ist. Die Schirmplatte leitet das Licht von den Flüssigkristallverschlüssen zu den Eingangsseiten der einzelnen durch die Linsenanordnung 22 zusammengefaßten Fasern. Wahlweise können durch die Auswahl einer cholesterischen Flüssigkristallzelle die Polarisationsschichten 72 und 84 unnötig werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung ausführlich anhand der vorangehenden detaillierten Beschreibung der charakteristischen bevorzugten Ausführungen dargestellt worden ist, werden für die übliche Fertigkeiten in der Technik Besitzenden außer den hierin erwähnten, verschiedene Ausführungsformen, Änderungen, Zusätze und Anwendungen der vorliegenden Erfindung offensichtlich sein, ohne den anspruchsmäßigen Umfang der Erfindung zu verlassen. Als ein Beispiel können, obwohl die hier beschriebenen Linsenanordnungen Brechungsindexgradienten haben, andere geeignete Linsenanordnungen verwendet werden; zum Beispiel eine Streifen-linsenanordnung der Art, wie sie in U.S.-Patent 3,584,952 beschrieben ist. Und, obwohl eine Platte verwendet wird, um das Dokument an einem Abtaststreifenbereich vorbei zu bewegen, kann selbstverständlich das Dokument selbst, wie in der Technik bekannt ist, über die Oberfläche einer stationären Platte bewegt werden.

Claims

1. Dokumentenbilderzeugungsgerät mit mehreren Betriebsarten mit einer ersten Dokumenten-KOPIER-Betriebsart und einer zweiten DRUCK-Betriebsart, wobei das Gerät umfaßt

eine transparente Platte (14), die das Dokument (12) in der KOPIER-Betriebsart trägt,

eine lineare Linsenanordnung (22), die zwischen der Platte und dem lichtempfindlichen Bildelement (24) angeordnet ist,

eine optische Baugruppe, die das Dokument in der KOPIER-Betriebsart abtastet, wobei die Baugruppe eine längliche Lichtquelle (18) zur schrittweisen Beleuchtung eines quer über die Platte verlaufenden Abtaststreifens einschließt,

einen Bildbalken (40), der mehrere lichtemittierende oder lichtsteuerende Bauteile enthält und während der DRUCK-Betriebsart optisch fluchtend mit der Linsenanordnung angeordnet ist,

eine Steuereinrichtung (54,52) zur Erzeugung einer relativen Bewegung zwischen der Platte und der optischen Baugruppe in der KOPIER-Betriebsart, so daß das auf der Platte liegende Dokument schrittweise abgetastet und beleuchtet wird, wobei die Steuereinrichtung bei Auslösung und während der DRUCK-Betriebsart den Bildbalken positioniert und mit der Linsenanordnung fluchtend hält, und

eine elektrische Signalquelle (62), die während der DRUCK-Betriebsart in Betriebszustand ist und dem Bildbalken einem gewünschten Ausgabebild entsprechende Eingabesignale zuführt, wodurch der Ausgang des Bildbalkens in die Linsenanordnung eingekuppelt und auf das lichtempfindliche Element projiziert wird, wodurch auf ihm ein latentes Bild entsteht, dadurch gekennzeichnet, daß

mehrere lichtemittierende oder lichtsteuerende Bauteile im Körper der Platte oder teilweise darin enthalten sind.

2. Bilderzeugungsgerät nach Anspruch 1, wobei der Bildbalken (40) in einem Ende (14') der Platte enthalten ist.

3. Bilderzeugungsgerät nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Bauteile des Bildbalkens (40) im wesentlichen in der Ebene der oberen Fläche der Platte (14) angeordnet sind.

4. Bilderzeugungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die lineare Linsenanordnung (22) eine Linse mit Brechungsindexgradient ist.