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Die Erfindung betrifft ein Kopiergerät mit räumlich getrennten Halterungen
für eine Kopiervorlage und einen Aufzeichnungsträger und mit einem Objektiv, das
am Ort des Aufzeichnungsträgers ein Bild eines streifenförmigen Teiles der Kopiervorlage
erzeugt, sowie mit einer Antriebsanordnung, die eine Relativbewegung zwischen dem
Objektiv einerseits und der Kopiervorlage sowie dem Aufzeichnungsträger andererseits
bewirkt.
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Aus den USA.-Patentschriften 3 062 094 und S 062 095 sind Antriebsanordnungen
für Kopiergeräte mit getrennten Halterungen für eine Kopiervorlage bzw. für einen
Aufzeichnungsträger und mit einem Objektiv, das am Ort des Aufzeichnungsträgers
ein Bild eines streifenförmigen Teiles der Vorlage erzeugt, bekannt, die eine Relativbewegung
zwischen dem Objektiv einerseits und der Vorlage bzw. dem Träger an dererseits erzeugen.
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Aus der USA.-Patentschrift 3 088 386 ist es ferner bekannt, die Vorlage
und einen Aufzeichnungsträger in einer Ebene mit seitlichem Abstand voneinander
zu haltern und bezüglich der Optik in entgegengesetzten Richtungen zu bewegen.
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Die Erfindung gibt ein Kopiergerät an, das sich besonders für sogenannte
Diazopapiere eignet. Diazopapier ist eines der bequemsten Kopiermaterialien für
reprographische Zwecke, da es billig ist, leicht entwickelt werden kann und eine
verhältnismäßig geringe Lichtempfindlichkeit aufweist, so daß es auch in hellen
Räumen verarbeitet werden kann. Die relativ geringe Lichtempfindlichkeit stellt
andererseits auch einen wesentlichen Nachteil von Diazopapier dar. Bei Verwendung
einer 1500-W-Quecksilberdampflampe als Lichtquelle und Beleuchtung des Originals
mit größtmöglichstem Wirkungsgrad muß ein Projektionssystem mit einer Winkelapertur
von 30 bis 40° (entsprechend f = 1: 2 bis f = 1: 1,4) verwendet werden,
um, geringe Absorptionsverluste vorausgesetzt, Kopien im Format 20 - 33 cm in 10
bis 20 Sekunden auf empfindlichem Diazopapier herstellen zu können. Auch andere
bequem handzuhabende Kopiermaterialien sind mit demselben Nachteil behaftet. Man
kann also Fotokopien auf Diazopapier und ähnlichen Materialien mit tragbaren Belichtungszeiten
nur dann herstellen, wenn man optische Abbildungssysteme mit Lichtstärken in der
oben angegebenen Größenordnung verwendet. Die geforderte Winkelapertur oder Lichtstärke
muß dabei für ein Bildfeld von ungefähr 25 cm
Durchmesser bei gleichzeitig
annehmbarer Abbildungsschärfe gewährleistet sein.
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Diazopapiere und andere relativ unempfindliche Kopiermaterialien wurden
daher bisher im allgemeinen nur für Kontaktkopien verwendet, die jedoch ein transparentes
Original voraussetzen und nicht von Büchern, gewöhnlichem Schreibpapier und anderen
; Kopiervorlagen, die nicht ausreichend lichtdurchlässig sind, angefertigt werden
können.
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Eine den obigen Anforderungen genügende Abbildungsoptik ist naturgemäß
verhältnismäßig groß. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde; i das
Kopiergerät als Ganzes trotzdem verhältnismäßig klein und einfach zu halten.
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Dies wird bei einem Kopiergerät der eingangs genannten Art gemäß der
Erfindung dadurch erreicht, daß die Kopiervorlage und der Aufzeichnungsträger t
in zwei parallelen, im Abstand voneinander liegenden Ebenen ortsfest angeordnet
sind, daß ein an sich bekanntes Objektiv mit einem Spiegel, der das Licht, nach
dem es das Objektiv einmal durchsetzt hat, durch dieses zurückwirft, vorgesehen
ist, daß das Spiegelobjektiv auf der gegenüberliegenden Seite zwei Spiegel enthält,
die das von der Kopiervorlage kommende Licht in das Objektiv bzw. das aus diesem
austretende Licht zum Aufzeichnungsträger reflektieren, und daß das Objektiv mit
den Spiegeln zwischen der Kopiervorlage- und der Aufzeichnungsträgerebene in einer
dazu parallelen Ebene bewegt wird.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispieles
in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert, die eine teilweise vereinfachte
Längsschnittansicht einer Kopieranlage gemäß der Erfindung zeigt.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein zu
kopierendes Dokument 10 mit der zu- kopierenden Seite nach unten auf eine feste,
ebene Glasplatte 11 gelegt. Ein Blatt fotoempfindliches Kopierpapier 12 wird
mit der lichtempfindlichen Seite nach oben auf einen festen, ebenen Saugtisch 13
gelegt, der im Abstand von etwa 21,5 cm unterhalb der Glasplatte 11 angeordnet ist
und parallel zu dieser verläuft. Zwischen der Glasplatte 11 und dem Saugtisch 13
ist ein optisches Projektionssystem 14 montiert, dessen optische Achse 14a parallel
zur Längsrichtung des Dokumentes verläuft und gleiche Abstände vom Dokument 10 und
Kopiermaterial 12 hat. Die Anlage enthält außerdem eine Beleuchtungsanordnung mit
einer rohrförmigen Quecksilberbogenlampe 15, die in einer Brennlinie eines Zylinderspiegels
16 angeordnet ist, dessen Querschnitt die Form eines Teiles einer Ellipse hat. Die
andere Brennlinie des Spiegels 16 befindet sich bei einem zu beleuchtenden streifenförmigen
Element 16a des Dokumentes, das daher durch das von der Lampe 15 nach hinten abgestrahlte
und durch den Spiegel nach vorn reflektierte Licht beleuchtet wird. Die Lampe 15
befindet sich außerdem in einer Brennlinie eines zweiten, ebenfalls elliptischen
Zylinderspiegels 17, auf den ein Teil des Lichtes fällt, das von der Lampe 15 nach
vorn (vom Spiegel 16 aus gesehen) abgestrahlt wird. Das auf den Spiegel
17
fallende Licht wird in Richtung auf die andere Brennlinie 18 dieses Spiegels
reflektiert und fällt auf einen ebenen Spiegel 19, der es auf das streifenförmige
Element 16a richtet. Zwischen den Spiegeln 16 und 17 befindet sich ein Zylinderspiegel
20 kreisförmigen Querschnitts, und auf der vom Spiegel 17 abgewandten Seite der
optischen Achse 21 des Beleuchtungssystems befindet sich ein weiterer Zylinderspiegel
22, dessen Querschnitt ebenfalls kreisförmig ist. Die Lampe 15 befindet sich in
den Krümmungsmittellinien der Spiegel 20 und 22, so daß das von der Lampe auf diese
Spiegel fallende Licht durch die Lampe zum Spiegel 16 und von dort aus zu dem zu
beleuchtenden streifenförmigen Element 16a des Dokuments reflektiert wird.
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Das optische Projektionssystem 14 dieses Ausführungsbeispiels enthält
zwei ebene Spiegel 23, 24, die in einem Winkel von 45° zu der das Dokument
enthaltenden Gegenstandsebene jeweils auf gegenüberliegenden Seiten der optischen
Achse 14a montiert sind. Gemäß der Erfindung enthält das Projektionssystem 14 ferner
ein Linsensystem 25 mit einer Plankonvexlinse 25a, einer Platte 26 mit einer asphärischen
Fläche 26a zur Erleichterung der Korrektion von sphärischen und achsfernen
Aberrationen, und ein Dublett aus einer plankonvexen Linse 27 und einer konkavkonvexen
Linse 28, welch letztere eine einen Hohlspiegel bildende reflektierende hintere
Fläche
29 hat. Die Linsenkrümmungen werden ausreichend bemessen, um die Petzvalschen
Bildfeldwölbung des Konkavspiegels 29 zu kompensieren.
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Es war bisher außergewöhnlich schwierig, asphärische Linsenelemente
mit der für gut korrigierte optische Systeme erforderlichen Genauigkeit herzustellen,
so daß die Verwendung solcher asphärischen Elemente mit Ausnahme höchstwertiger
Instrumente praktisch nicht möglich war. Diese Schwierigkeit wird gemäß der Erfindung
jedoch dadurch beseitigt, daß man für eine relativ kleine Differenz zwischen dem
Brechungsindex des asphärischen Elementes und dem des angrenzenden Mediums sorgt.
Das asphärische Element 26 besteht bei dem vorliegenden Beispiel insbesondere aus
einem Acrylharz (»Perspex«), dessen Brechungsindex 1,508 beträgt, und taucht in
Wasser ein, dessen Brechungsindex 1,345 beträgt. Die Empfindlichkeit der Optik 25
gegen kleine Fehler der asphärischen Fläche 26a wird dadurch stark herabgesetzt,
und die Toleranz oder zulässige Abweichung der Fläche 25a ist entsprechend groß,
so daß das Element 26 relativ einfach herzustellen ist und trotzdem ein in einem
sehr großen Bildfeld ausgezeichnet korrigiertes Bild liefert. Die Differenz der
Brechungsindizes des asphärischen Elementes und des angrenzenden Mediums soll vorzugsweise
kleiner als etwa 0,30 sein, dieser Wert ist jedoch nicht einschränkend auszulegen,
da jede Herabsetzung des Brechungsindexunterschiedes bei vorgegebenem Korrekturgrad
eine entsprechende Vergrößerung der Herstellungstoleranzen mit sich bringt. Statt
Wasser können auch andere Flüssigkeiten verwendet werden, um den Brechungsindex
zwischen dem asphärischen Element und dem angrenzenden Medium zu verringern. Durch
die Flüssigkeit 30 wird auch die Intensität von Reflexionen an den Linsenflächen
herabgesetzt, die normalerweise den Kontrast des reflektierten Bildes herabsetzen.
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Die optischen Parameter und Abmessungen der Elemente des oben beschriebenen
Projektionssystems, das für die Verwendung mit Diazoverfahren für den ultravioletten
Spektralbereich korrigiert ist, haben vorzugsweise folgende Werte, die in Zentimeter
und in Klammern in Zoll angegeben sind:
| Axiale Brechungs- |
| Radien Abstände Index Durchmesser |
| (3800 ä) |
| Plankonvexe Linse (Kronglas) .. . . . .. . . . .. . . ... .
. . 20,3(8) 3,56 (1,4) 1,536 21,6(81/2) |
| 00 |
| Wasser ........................................ - 3,05 (1,2)
1,345 - |
| Asphrärische Platte (Acrylharz) . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . 00 |
| Asphärisch 6,35 (0,25) 1,508 18,4(71/,) |
| Wasser ........................................ - 8,9 (3,5)
1,345 - |
| Plankonvexe Linse (Kronglas) ....................
00 |
| +20,3(+8) 5,1 (2,0) 1,536 16,5 (61/2) |
| Konkavkonvexe Linse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . -20,3(-8) |
| 43,2 (17) 0,76 (0,3) 1,6567 16,5 (61/2) |
Die gekrümmte Seite der asphärischen Platte ist eine Rotationsfigur, bei der der
Rand einer etwa konkaven Kurve um einen Betrag
X bei Halböffnung (semi-aperture)
Y höher ist als die Mitte, wobei
X = 0,00417 Y2 -i-- 0,0047 Y4 - 0,000028
Yß + 0,0000080 Ys. Das optische Projektionssystem und das Beleuchtungssystem sind
auf beiden Seiten mittels eines Rahmens
31 auf Rollen 32 gelagert, die auf
Schienen 33 laufen, welche sich in Richtung der optischen Achse 14a erstrecken.
Das Beleuchtungs- und Projektionssystem wird zur Abtastung des Dokumentes 10 durch
einen Elektromotor 34 und einen Antriebsriemen 35, der um eine Rolle 36 geführt
ist, mit konstanter Geschwindigkeit bewegt.
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Im Betrieb wird das zu kopierende Dokument 10 gegen die Oberfläche
der Glasplatte 11 gedrückt, und ein Blatt 12 fotoempfindlichen Kopierpapiers wird
durch Unterdruck auf dem Tisch 13 gehalten. Der Motor 34 bewegt dann das Beleuchtungs-
und Projektionssystem zwischen dem Dokument und dem Kopierpapier entlang, worauf
letzteres zur Weiterverarbeitung entnommen wird.
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Durch die Relativbewegung zwischen dem Projektionssystem einerseits
und dem Dokument und Kopierpapier andererseitswerden aufeinanderf olgende streifenförmige
Elemente 16a des Dokumentes auf das Kopierblatt abgebildet, Bei einem einmaligen
Abtasten des Dokuments von oben nach unten wird die ganze von dem streifenförmigen
Element16a überstrichene Fläche des Dokumentes auf das fotoempfindliche Blatt kopiert.
Das Gerät kann so eingestellt sein, daß eine einzige Abtastung genügt, um eine gute
Kopie zu liefern, und es kann dann ein Mechanismus zur raschen Rückführung des Projektionssystems
oder des Dokumentes und Kopierpapiers in die Ausgangslage vorgesehen sein. Eine
andere, bevorzugte Möglichkeit besteht darin, das Gerät so einzustellen, daß das
Dokument von oben nach unten und zurück wieder nach oben abgetastet werden muß,
um eine gute Kopie zu erzeugen. Die Abtastgeschwindigkeit hängt von der Beleuchtungsstärke
und der Empfindlichkeit des Kopiermaterials ab und soll so eingestellt werden, daß
sich für das Dokument als Ganzes die richtige Belichtung ergibt.
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Normalerweise wird der beleuchtete und abgebildete Streifen 16a über
die ganze Breite des Dokumentes reichen, die in typischen Fällen etwa 20 cm beträgt.
Das Gerät kann jedoch zur Abbildung von Dokumenten abgewandelt werden, bei denen
der beleuchtete Streifen nicht über die ganze Breite des Dokumentes, sondern beispielsweise
nur bis zur Hälfte reicht. In
einem solchen Fall wird dann die halbe
Breite des Dokumentes wie gewöhnlich abgetastet und auf einen entsprechenden Teil
des fotoempfindlichen Blattes abgebildet. Nach dieser Abtastung werden Dokument
und fotoempfindliches Blatt in entgegengesetzten Richtungen parallel zur Längsrichtung
des Streifens derart bewegt, daß die nicht abgetastete Hälfte des Dokumentes in
die richtige Lage bezüglich des Projektionssystems und des entsprechenden Teiles
des fotoempfindlichen Blattes gebracht wird, und der noch nicht abgetastete Teil
wird dann wie die erste Hälfte kopiert.
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Bei einem zweiten Linsensystem, das bei der beschriebenen Kopieranlage
verwendet werden kann, ist die dem Dublett 27 abgewandte Seite der asphärischen
Platte nicht eben, sondern konkav. Die optischen Parameter und Abmessungen der Elemente
dieses Systems sind in der folgenden Tabelle in Zentimeter und in Klammern in Zoll
angegeben.
| Radien Axiale Abstände ( Brechungsindex |
| Plankonvexe Linse (Kronglas) . . . . . . . . . . . . . . .
. . . 20,3 (8) 3,56 (1,40) 1,52 |
| 00 |
| Wasser ........................................ - 3,05 (1,20)
1,33 |
| Asphärische Platte (Methylmethacrylat) .... .
....... 127 (50) 0,5 (0,20) 1,49 |
| Asphärisch |
| Wasser ........................................ - 9,52 (3,75)
1,33 |
| Plankonvexe Linse (Kronglas) . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . 00 2,03 (0,80) 1,52 |
| 20,3 (8) |
| Konkavkonvexe Linse (schweres Flintglas) . . . . . . . . .
-20,3 (-8) (0,76 0,30) 1,62 |
| 43,2 (17) |
Die gekrümmte Fläche der asphärischen Platte ist eine Rotationsfigur, in der der
Rand einer im wesentlichen konkaven Kurve bei der Zwischenaperatur oder Halböffnung
Y um einen Betrag höher ist als die Mitte und für X die folgende Gleichung gilt:
X = 0,006 Y2 + 0,0049 Y4 - 0,000036 Y
6 + 0,0000080 Y$ + 0,00000005
Yl°. Die oben beschriebene Kopieranlage liefert Kopien in Originalgröße, d. h.,
daß die Abbildungsoptik 25 mit dem Vergrößerungsfaktor 1 arbeitet. Das bedeutet,
daß sowohl der Gegenstand, nämlich der Streifen 16a des Originals, und das auf das
Kopierblatt 12 projizierte Bild im Krümmungsmittelpunkt des Hohlspiegels 29 oder
einem optisch äquivalenten Ort liegen, wenn das System zusätzliche ebene Spiegel
23, 24 enthält. Wenn Gegenstand und Bild im Krümmungsmittelpunkt eines konkaven
Spiegels liegen, verursacht dieser weder eine sphärische Aberration noch ein Koma,
der Bildfeldastigmatismus und die Bildfeldwölbung sind jedoch ziemlich stark.
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Bei allen oben beschriebenen Abbildungssystemen wird die durch die
konkave Spiegelfläche 29 verursachte Petzval-Krümmung im wesentlichen durch die
der konvexen Fläche der plankonxeven Linse 25a,
die vom Spiegel weg weist,
kompensiert. Die durch die konvexe Fläche der Linse 25a verursachte sphärische Aberration
und der durch die konkave Spiegelfläche 29 verursachte Astigmatismus werden im wesentlichen
durch die kompensierenden Aberrationen aufgehoben, die durch die im wesentlichen
konkave und dem konkaven Spiegel zugewandte asphärische Fläche 26a der Platte 26
verursacht werden.
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Die paraxialen Krümmungen der Elemente des Abbildungssystems sind
so gewählt, daß die Summe ihrer Beiträge zur Petzval-Krümmung (Petzval-Summe) Null
ist und ein ebener Gegenstand dementsprechend ein ebenes Bild liefert.
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Das aus der plankonvexen Linse 27 und der konkav konvexen Linse 28
gebildete Paar dient zur Korrektion chromatischer Aberrationen während das Wasser
30, in das die asphärische Platte 26 immergiert ist, zur Verringerung unerwünschter
Oberflächenreflexionen und dementsprechend von Streulicht dient.
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Selbstverständlich kann die konkave Spiegelfläche 29 durch ein zusätzliches
Element gebildet werden, und das Linsenpaar 27, 28 kann zwischen der asphärischen
Platte 26 und der plankonvexen Linse 25a angeordnet sein. Das Linsenpaar
kann auch durch eine bikonvexe Kronglaslinse und eine bikonkave Flintglaslinse gebildet
werden, anstatt, wie beschrieben, aus einer plankonvexen Linse 27 und aus einer
konkavkonvexen Linse 28 zu bestehen.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird an Stelle der
plankonvexen Linse 25a und der asphärischen Platte 26a ein einziges Linsenelement
verwendet, dessen eine Fläche der Konvexen Fläche der Linse25a und dessen andere
Fläche der asphärischen Fläche 26a der Platte 26 entspricht.
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Alle oben beschriebenen Abbildungssysteme liefern ein ebenes anastigmatisches
Bildfeld bei einer Abbildung 1:1 und einer relativen Öffnung von 1.2.
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In der Büroreprographie haben sich beim Kopieren von pausfähigen,
durchscheinen Originalen Verfahren unter Verwendung von Diazopapieren oder ähnlicher
Materialien mit am stärksten durchgesetzt. Ein Grund hierfür liegt darin, daß Diazopapiere
u. dgl. von allen fotoempfindlichen Materialien am billigsten sind. Man weiß seit
Jahren, daß ein auf dem Reflexionsprinzip arbeitendes Kopiergerät, das Diazopapier
zu verarbeiten gestattet, weiteste Verbreitung finden würde. Durch die vorliegende
Erfindung wird diese Lücke geschlossen und ein Gerät angegeben, daß mit tragbaren
Kopierzeiten Reflexkopien auf Diazopapier u. dgl, herzustellen gestattet.