Elektrophotographisches Kopiergerät
Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrophotographisches Kopiergerät mit einer horizontalen, rechteckigen, feststehenden Vorlagebühne, deren eine Begrenzung als ortsfeste Begrenzungskante für die zu kopierende Vorlage dient, mit einer zur Vorlagebühne senkrechten und dazu versetzten ebenfalls feststehenden Bildbühne für elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial und mit Spiegel und Objektiv, die zwangsläufig relativ zueinander bewegbar angeordnet sind und eine auf der Vorlagebühne liegende Vorlage in verschiedenen Abbildungsmassstäben auf der Bildbühne abzubilden gestatten.
Es ist bereits ein Photokopierapparat bekannt, bei dem durch Verschiebung des Objektivs und des Spiegels beim Verändern des Abbildungsmassstabes die eine der beiden parallel zur optischen Achse des Systems verlaufenden Kanten der Vorlagebühne stets die eine Begrenzung des Vorlageformates bleibt, welches auf der Bildbühne voll abgebildet wird. Die Verschiebung des Objektivs und des Spiegels erfolgt bei diesem Gerät schräg zur optischen Achse. Dieses Photokopiergerät hat zwar den Vorteil, dass das Photokopieren von Buchund Heftseiten ermöglicht wird, bedingt jedoch wegen der notwendigen Schrägführung oder optischen Mittel eine komplizierte und störungsanfällige Mechanik. Andere Geräte verwenden zur Abbildung zweier verschieden grosser Formate zwei Objektive unterschiedlicher Brennweite.
Diese Massnahme verteuert die Geräte erheblich, da nicht nur die Objektive in doppelter Ausfertigung, sondern auch andere Hilfsmittel, wie beispielsweise Verschlüsse, Spiegel sowie Teile zur automatischen Durchführung des Prozesses, notwendig sind.
Objektive mit veränderlicher Brennweite besitzen bei wirtschaftlich tragbaren Preisen auch nicht die Abbildungsgüte, die üblicherweise an Reproobjektive gestellt werden muss.
Man hat weiterhin Reproduktionsgeräte in Vorschlag gebracht, bei denen Spiegel und Optik feststehen und Vorlage- und Abbildungsebene verstellt werden.
Diese Geräte sind zwar an sich als Kopiergeräte verwendbar, indes ist ihr Raumbedarf so gross und ihre Bedienung so aufwendig, dass eine solche Anordnung für elektrophotographische Kopierautomaten mit elektronischer Steuerung und kleinen Bauabmessungen nicht geeignet ist. Die meisten Kopiergeräte mit Spiegel sind infolge der Schwierigkeiten ihrer Konstruktion auch so ausgebildet, dass sie Kopien nur in einem einzigen bestimmten Masstab erzeugen.
Die Erfindung löst die Aufgabe, auf einfache Weise ein elektrophotographisches Kopiergerät zu schaffen, das sich durch billigen und einfachen Bau und weitgehende Betriebssicherheit auszeichnet und es insbesondere ermöglicht, Originale zweier Formate in ein Format zu kopieren, z. B. DIN A 4 - und DIN A 3-Originale im Format von DIN A 4 - Abbildungen.
Dabei wird von der Erkenntis ausgegangen, dass die Verwendung der quer zur optischen Achse des Systems verlaufenden, der Bildbühne näheren Kante der Vorlagebühne als feste Begrenzungskante eine sehr viel umkompliziertere Konstruktion des mechanischen Teiles ermöglicht, als es bei dem ersterwähnten bekannten Fotokopierapparat der Fall ist, bei dem zu dem erwähnten Zweck die Längskante der Vorlagebühne benutzt wird.
Es ist dabei zu berücksichtigen, dass eine nur senkrecht zur Bildebene verlaufende Bewegung der Optik voraussetzt, dass die Vorlage nicht nur in An schlag an der Querkante liegt, sondern dass sich der Formatmittelpunkt der Vorlage stets senkrecht über der optischen Achse des Objektives befinden muss, also nur in der durch die optische Achse des Objektivs gegebenen Richtung wandern darf. Das heisst, die Vorlage bzw. der abzubildende Bereich der Vorlage muss bezüglich ihrer Querausdehnung stets mittig zur Vorlagebühne liegen, was bei der bekannten Einrichtung, bezogen auf die Längskante der Vorlagebühne als Anschlag, nicht zutrifft.
Die Bewegung des Objektivs zur Einstellung des Vergrösserungsmassstabes fällt also mit der Bewegung des Objektivs zur Berücksichtigung des Wanderns des Vorlagemittelpunktes in eine Richtung, also in der optischen Achse des Objektives zusammen.
Das erfindungsgemässe Kopiergerät ist dadurch gekennzeichnet, dass die der Bildbühne nähere Kante, der beiden quer zur optischen Achse des Objektivs verlaufenden Kanten der Vorlagebühne die feste Begrenzungskante ist, und dass Spiegel und Objektiv in der optischen Achse des Objektives gegenläufig aufeinander zu bzw.
voneinander weg verschiebbar und einstellbar angeordnet sind.
Bei einer solchen Anordnung kann, durch entsprechende Verschiebung einerseits des Spiegels, anderseits des Objektivs, jedes zwischen den beiden Grenzmassstäben liegende Formatverhältnis eingestellt werden. Hierbei müsste die horizontale Verschiebung des Spiegels unabhängig von der Verschiebung der Optik erfolgen.
Da indes das praktische Interesse sich meist nur auf wenige Formatverhältnisse, z.B. die Abbildung in zwei verschiedenen Massstäben, richtet, z. B. auf die Abbildung eines DIN A 4 Formats im Massstab 1 : 1 sowie eines DIN A 3 Formats im DIN A 4 Format, so kann man Spiegel- und Objektivbewegung vorteilhaft miteinander kuppeln, z. B. indem man beide Elemente, Spiegel und Objektiv in Richtung ihrer optischen Achse horizontal gegeneinander verschiebt.
Ein Gerät dieser Art zeichnet sich, abgesehen von seiner baulichen Einfachheit und seinem geringen Raumbedarf, durch optische Schärfe der erzeugten Abbildungen in den verschiedenen Massstäben aus.
Die Erfindung ist im nachfolgenden anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert und dargestellt.
In dieser bedeuten:
Figur 1 einen schematischen Längsschnitt durch ein erfindungsgemässes Kopiergerät, und
Figur 2 einen Schnitt ähnlich Figur 1 mit einer detaillierten Darstellung der Kupplung von Spiegel und Optik nach einer bevorzugten Ausführungsform.
In Figur 1 bezeichnet 1 eine Vorlagebühne, d. h.
eine transparente Auflageplatte für die Vorlage, z. B.
eine aus Glas oder transparentem Kunststoff bestehende Scheibe, die in der oberen Fläche eines Gehäuses 2 angeordnet ist. Unterhalb der Vorlagebühne 1 ist ein Spiegel 3 und vor diesem ein Objektiv 4 angeordnet. In der dem Objektiv gegenüberliegenden Seitenwand des Gehäuses 2 befindet sich eine Bildbühne 5, die z. B.
durch eine Glasscheibe oder durch einen Saugrahmen oder durch eine Führung für das Kopierpapier gebildet werden kann.
Im Gehäuse 2 sind an geeigneter Stelle in an sich bekannter Weise Lampen 6 angeordnet.
Eine verschobene Stellung 3' des Spiegels 3 und 4' des Objektivs 4 ist in der Zeichnung in punktierten Linien angegeben.
An dem der Bildbühne zunächst liegenden Seitenrand der beiden quer zur optischen Achse (x) des Objektivs 4 verlaufenden Kanten der Vorlagebühne 1 ist ein Begrenzungselement 7, z. B. in Form eines Anschlages oder einer Begrenzungsmarkierung angeordnet, die zur Fixierung der Stellung der an sie herangeschobenen Vorlagen verschiedener Formate dient. Die Formatmitten sind jeweils mit m3 und m4 bezeichnet.
Die Abbildung vollzieht sich bei einem solchen Gerät in folgender Weise:
Eine Vorlage im Format DIN A 4 wird auf die transparente Platte 1 aufgelegt und an das Begrenzungselement 7 herangeschoben. In dieser Stellung wird die Vorlage auf den Spiegel 3 und weiter durch das Objektiv 4 auf die Bildebene im Massstab 1 : 1 projiziert.
In derselben Weise wird zwecks Abbildung einer Vorlage vom Format DIN A 3 diese Vorlage auf die Auflageplatte 1, am Begrenzungselement 7 anliegend, aufgelegt und bei Verschiebung des Spiegels und des Objektivs in die Stellungen 3' und 4', ebenfalls im DIN A 4 Format auf die Bühne 5 abgebildet.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist die Mitte m4 eines Formats DIN A 4 gegenüber der Mitte m0 eines Formats DIN A 3 um die Strecke y nach rechts verschoben. Dieser Verschiebung y entspricht die Verschiebung des Spiegels 3' in die Stellung 3 sowie die Verschiebung des Objektivs 4' in die Stellung 4. Die Stellungen 3' und 4' des Spiegels und des Objektivs entsprechen der Abbildung einer Vorlage DIN A 3 bei Erzeugung eines Bildes im Format DIN A4 also die Wiedergabe einer Vorlage im Messstab 2:1. Dagegen entsprechen die Stellungen 3 des Spiegels und 4 des Objektivs der Wiedergabe einer Vorlage DIN A4 im Massstab 1 : 1, also im gleichen Format DIN A 4.
Um von der Abbildungsstellung, die zur verkleinerten Abbildung eines Formats DIN A3 dient, in die zweite, zur Abbildung eines Formats DIN A 4 im Massstab 1 : 1 überzugehen, werden Spiegel und Objektiv also in gegenläufiger Richtung verschoben.
Der Formatmittenabstand DIN A3 3 DIN A4 beträgt 43 mm, woraus sich nach den optischen Gesetzen eine Objektivbrennweite von etwa 305 mm ergibt.
Unter Ausnutzung der Tiefenschärfe kann man somit ein handelsübliches 300 mm-Objektiv einsetzen.
Das beschriebene Gerät kann mannigfach variiert werden. Die Bewegung von Spiegel und Objektiv kann vermittels einer Spindel bewirkt werden, Spiegel und Objektiv können aber auch unabhängig von einander bewegt werden. Es können anstelle einer Spindel auch Zahnräder, Zahnstangen, Gelenkstangen und dergleichen verwendet werden. Es können auch Vorlage und Bildebene in ihrer Stellung miteinander vertauscht werden, so dass z. B. die Vorlage vertikal und die Bildebene horizontal angeordnet ist. Diese Anordnung kann z. B.
auch elektrisch verriegel- und fixierbar ausgebildet sein.
Die mechanische Kupplung von Spiegel und Objektiv kann wie erwähnt beispielsweise mittels einer Gewindespindel erfolgen. Dabei muss die Spindel, da die Bewegung des Spiegels und des Objektivs jeweils in entgegengesetzter Richtung erfolgen muss, für beide Elemente mit gegenläufigen Gewinden verschiedener Steigung versehen sein, insbesondere bei kleinen, für Bürozwecke bestimmten Kopiergeräten, dem Objektiv die stärkere Steigung der Spindel, dem Spiegel die gegenläufige schwächere Steigung derselben zugeordnet ist. Diese Lösung ist jedoch sehr kostspielig, da die benötigte 2-Gewinde-Spindel in Sonderanfertigung hergestellt werden muss. Eine bevorzugte Konstruktion für die Kupplung von Spiegel und Objektiv ist in Figur 2 dargestellt.
Durch diese Konstruktion ist es möglich, den Spindeltrieb, mit dessen Hilfe der Spiegelbahnübergang von einem Abbildungsmassstab zum anderen um eine kleinere Strecke verstellt wird als das Objektiv, derart zu vereinfachen, dass in allen Geräten gleiche Spindeln mit nur einem Norm-Gewinde verwendet werden können.
Beim Beispiel der Figur 2 treten an Stelle einer Spindel mit zwei gegenläufigen Gewindeteilen verschiedener Steigung zwei Spindeln 8a, 8b mit gleicher Steigung, die parallel hintereinander liegen und an ihren benachbarten Enden durch ein Getriebe 11 verbunden sind. Besonders bewährt hat sich ein Zahnradgetriebe. Die beiden Spindeln 8a, 8b sind mit sich überlappenden Enden gegeneinander um ein geringes axial und radial verschoben, und die überlappenden Spindelenden sind durch zwei miteinander kämmende Zahnräder kraftschlüssig verbunden. Durch geeignete Wahl des tÇbersetzungsver- hältnisses werden die verschiedenen Wege bestimmt, die die Optik 4 und der Spiegel 3 zurücklegen, deren verschiebbare Stative 9, 10 jeweils in Eingriff mit dem Gewinde der Spindeln stehen. Die Spindeln sind auf Trägern 12 gelagert und durch einen Motor 13 antreibbar.
Zu berücksichtigen ist ferner, dass die Brennweiten Toleranzen handelsüblicher Optiken bis zu 5 0/0 der angegebenen Brennweite betragen können. Die tatsächli chen Brennweiten von 300 mm-Objektiven können also zwischen ca. 285 mm und 315 mm variieren. In dem Photokopiergerät vergrössern sich derartige Abweichungen auf Grund der optischen Abbildungsgesetze um das Mehrfache (beim Abbildungsmassstab 1 : 1 das Vierfache), so dass die Verstellspindel mit ihren beiden gegenläufigen, verschieden steilen Gewindeteilen an sich für jede einzelne Optik berechnet und angefertigt werden müsste.
Um nun die durch Brennweiteabweichungen der Optik hereingebrachten Differenzen anzugleichen und trotzdem gleiche Spindeln verwenden zu können, gestattet man das Getriebe, durch das die beiden Spindeln 8a, 8b verbunden sind, vorzugsweise variabel. Dies kann beispielsweise mittels eines stufenlos oder stufenweise verstellbaren Kegelradgetriebes bewirkt werden. Vorzugsweise werden jedoch, insbesondere bei der vorstehend geschilderten Ausführungsform mit zwei ineinandergreifenden Zahnrädern, die im Maschinenbau viel verwendeten sogenannten korrigierten Räder benutzt.
Der Abstand der beiden Spindeln und das tXbersetzungs- verhältnis, das für ein Objektiv mit der exakten Brennweite erforderlich ist, ergeben den Teilkreis, d. h. den Durchmesser der Zahnräder. Während der Achsenabstand und damit der Teilkreis festliegt, kann nun erforderlichenfalls die Zahnzahl eines der beiden Zahnräder abweichend gewählt werden. Wenn also im Normalfall ein Zahnverhältnis 15 : 34 erforderlich ist, kann bei entsprechender Abweichung der Brennweite, die durch unterschiedliche Verschiebung von Spiegel und Objektiv zu berücksichtigen ist, etwa anstelle des Zahnrades mit 34 Zähnen ein gleich grosses Zahnrad mit 33 oder mit 35 Zähnen gewählt werden, was zu entspre chend kleinen oder grösseren Übersetzungen führt.