DE2013902A1 - Optisches Abbildungssystem - Google Patents

Description

2013

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weickmann, ^

Dipl.-Ing. H.Weickmann, Dipl.-Phys. Dr.K.Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber ,

8 MÜNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 39 21/22

XEROX CORPORATION, Rochester, N.Y. 14603, VoSt.Ao

Optisches Abbildungssystem

Die Erfindung bezieht sich auf ein optisches Abbildungssystem mit einer lichtempfindlichen Aufzeichnungsfläche, die längs eines mit einem ersten Radius gebogenen Wegs durch den Abbildungsbereich bewegbar

Bei den z.B. aus der US-Patentschrift 2 297 691 bekannten elektrofotografischen Verfahren weist eine elektrofotografische Bildplatte eine auf einer elektrisch leitenden Rüokseite befestigte fotoleitende, elektrisch isolierende Schicht auf, die als Träger von ladungsbildem dient. Bei dar herkömmlichen Ausführung dieses Verfahrens wird die Bildplatte gleichmäßig über ihre Oberfläche elektrostatisch aufgeladen und dann mit einem Lichtbild eines'zu reproduzierenden Originals belichtet, um so die vom Licht getroffenen Bereiche der Bildplatte zu entladen· Die nicht entladenen Bereiche bilden dann ein dem originalen Lichtbild entsprechendea elektrostatisches Ladungebild·

Das Ladungsbild kann durch Berührung mit einem fein unterteilten elektrostatisch anziehbaren Stoff, z.B. Pulver, entwicktlt werdtn. Da» Pulver wird in den Bildbereiohen durch

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die elektrostatische Ladung gebunden. Dort wo das Ladungsfeld am größten ist, wird auch am meisten Pulver angelagert. Auf diese Weise wird ein mit dem Lichtbild übereinstimmendes Pulverbild erzeugt· Das Pulver kann dann auf ein Papierblatt oder eine andere Oberfläche übertragen werden und auf diesem zur Herstellung eines dauerhaften Drucks fixiert werden·

Die meisten heute kommerziell benutzten elektrofotografisohen Kopiermaschinen benutzen Abbildungssysteme mit großen BiId- und Gegenstandsweiten * lachen dem als Original benutzten Schriftstück und der 1«ohtempfindliohen Aufzeichnungsfläche. Gewöhnlich muß dieser Abstand etwa zweimal so groß sein wie die Diagonale des Schriftstücks oder des ν;r ciesem zu kopierenden Teils· Mit dem Streben nach immer kompakteren Kopiermaschinen werdan auoh Abbildungssysteme mit kleineren Bild— und Gegenstandsweiten und damit kleineren Abbildungsbereichen benötigt·

Solch Äbtiliungssysteme, die ein Llohtbild eines im kurzen Abstand zu diesem gehaltenen Originals auf eine liohtempfindliohe Aufzeichnungsfläche projizieren, sind aus den franaösisohen Patentschriften 1 532 844 und 1 533 550 bekannt· Bei diesen bekannten Abbildungssystemen müssen das zu reproduzierende Objekt und die Aufzeichnungsfläche zueinander während der Abbildung unbeweglich gehalten werden· Die Abbildung gesohieht in einer "fließenden¹* Weise, da das Objekt und die Aufzeichnungsfläche still gehalten werden und da« Abbildungssystem diesen gegenübtr bewtgt wird· Die Bit «inen Bild versehene Aufzeichnungsfläche kann dann entwickelt und das Bild auf ein endgültiges Trägermaterial übertragen wer» den·

Sin anderes Abbild ungeiy et em mit kurzer Bild·» und Gegenstand eweite ist aue der kanadieohtn Patentschrift 771 91·" bekannt· Bei dieeem Abbildungeeyete« »tieβen beide, da· Objekt und

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die Aufzeichnungsfläche, für eine richtige Bilderzeugung gegeneinander in entgegengesetzten Richtungen "bewegt werden. Das Bild kann auch hier entwickelt werden, um eine fertige Kopie zu erhalten·

Diese bisher bekannten Abbildungssysteme sind nicht universell anwendbar und für kontinuierliche automatische elektrofotografische Kopiermaschinen ungeeignet. So kann ζ·Β« eine größere Anwendungsbreite für Kopiermaschinen erzielt werden, wenn auch die Bauteile des Abbildungssystems wie die anderen elektrofotografischen Behandlungsstationen in konti- (Q nuierlicher Weise arbeiten«.

Eine solche kontinuierliche Arbeitsweise ist jedoch nicht zu erreichen, wenn die Aufzeichnungsfläche während des Abbildungsvorgang angehalten werden muß» Außerdem kann die Anwen<dungsbreite der Maschinen vergrößert werden, wenn das zu kopierende Original stillgehalten wird· Erlaubt ein Abbildungssystem die Abtastung eines festliegenden Originals, so können auch dreidimensionale Objekte leichter kopiert werden. Außerdem wird bei festliegendem Objekt dessen Behandlung durch den Wegfall von Greif- und Vorschubeinrichtungen vereinfacht.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Abbildungssystem mit kurzem Abstand zum Objekt zu schaffen, mit dem ein festliegendes Objekt auf eine sich bewegende Aufzeichnungsfläche bei kurzer Bild- und Gegenstandsweite abgebildet werden kämu

Ausgehend von einem Abbildungssystem der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß eine Abbildung»optik längs eines gegenüber dem ersten Weg konzentrischen Wegs mit einem gegenüber dem ersten Radius größeren Radius durch den Abbildungsbereich hinduroh in einer gegenüber der Aufzeichnungsfläche umgekehrten Richtung bewegbar ist und daß ein konzentrisch gegenüber dem ersten

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und zweiten Weg gebogener Objektträger vorgesehen ist, dessen Radius größer als die beiden ersten Radien ist·

Durch eine solche Anordnung von Objektträger und Aufzeichnungsfläche und ihrer Bewegung ist eine kurze Bild— und Gegenstand swei te für die Optik des Abbildungssystems realisierbar, so daß die gesamte Kopiermaschine, bei der ein solches gemäß der Erfindung ausgebildetes Abbildungssystem benutzt wird, relativ klein und kompakt ausgeführt werden kann.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Im einzelnen zeigen*

Fig.1 eine schematische Darstellung einer kontinuierlich und automatisch arbeitenden Kopiermaschine, bei der das erfindungsgemäße Abbildungssystem benutzt wird, und

Fig.2 eine perspektivische Ansicht des in Fig»1 benutzten Abbildungssystems·

Die in Fig,1 sohematisoh dargestellte automatische elektrofotografische Kopiermaschine weist eine lichtempfindliche Aufzeichnungsfläche 10 in Form eines Zylinders oder einer Trommel aufβ Die Aufzeichnungsfläche hat eine fotoleitende oder lichtempfindliche Schicht auf einer elektrisch leitenden Unterlage, die auf einer im Maschinenrahmen drehbar gelagerten Antriebswelle 12 befestigt ist, die von einem geeigneten, hier nicht dargestellten Motor in Pfeilriohtung gedreht wird. Diese Drehung bewegt die Aufzeichnungsfläche nacheinander duroh eine Reihe elektrofotografisoher Behandlungestationen hinduroh· Obgleich die Aufzeiohnungsfläohe hier als elektrofotografische Bildplatte ausgebildet ist, kann «ie ein beliebiges lichtempfindliches Medium, β·Β· ein fotografischer Film sein·

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Um den Rahmen der Erfindung besser verstehen zu können, werden die verschiedenen elektrofotografischen Behandlungsstationen in Bewegungsrichtung der Bildplatte kurz erläutert·

Eine Aufladungsstation A bringt eine gleichmäßige elektrostatische Ladung auf die Bildplatte· · Eine Belichtungsstation B projiziert ein Lichtbild des zu reproduzierenden Originals auf die Bildplatte, um auf dieser in den belichteten Bereichen die Ladung abzubauen und damit ein dem Original entsprechendes Ladungsbild zu erzeugen· jl

Eine Entwicklungsetation C kaskadiert einen elektrofotografisohen Entwioklerstoff, der mit einer gegenüber dem Ladungsbild umgekehrter Polarität geladene Tonerteilchen enthält, über die Bildplatte, wodurch die Tonerteilchen an d«m Ladungsbild gebunden werden und so ein dem Original entsprechendes Tonerbild erzeugen·

Eine Übertragungsstation D überträgt daa Tonerbild elektro- ~-statisch von der Bildplatte auf eine Übertragungβ- oder Trägerflache und

eine Reinigungs- und Entladungβetation E bürstet die Ober» fläche der Bildplatte ab, um den nach der Bildübertragung verbliebenen Toner zu entfernen und die Bildplatte vollatän- Jl dig zu entladen.

Es wird angenommen, daß diese kurze Beeohreibung einer elektrofotografischen Maschine zum Verständnis der Erfindung ausreichen wird· .

Zum Betrieb des erfindungagemäöen Abbildungssystem* ist zu·» erst das Auflegen eines zu reproduzierenden Schriftstückes auf dem lichtdurchlässigen Objektträger H in der Objektebene erforderlich. J)er Objektträger ist konzentrisch zu dem Teil der «ylindrisonen Bildplatte 10 gebogen, der in Abbildungebereioh 1| eioh duroh die Bildebene bewegt· Sie Bild«

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platte 10 braucht jedoch nicht die Form eines rechteckigen Zylinders zu haben, sondern kann z.B. auch ein endloses Band sein, von dem ein gebogener Teil sich durch die Abbildungsebene bewegt· Zwischen dem Objektträger 14 und der lichtempfindlichen Bildplatte 10 befindet sich eine Abbildungsoptik 18·

Die Abbildungsoptik 18 weist mehrere lichtdurchlässige und liohtbrechende Linsens+: aifen 20, 22 und 24 auf, die auf ihnen auf geformte LinsenteHe 26 haben. Der Linsenstreifen 20 befindet sioh zwei Brezn: uiten von dem zu reproduzierenden Objekt und von den ZwJ ι ohenbildlinsen 22 entfernt· Die Linsenteile 26 des Linsenstreifens 20 können von dem al«* Objekt benutzten Schriftstück Lichtbilder projizi* . und die so abgetasteten Bildseg-Jiente einzeln invertieren und ijikehren·

Der Linsenstreifen 24, der sioh zwei Brennweiten von der Bildplatte und den Zwiaohenbildlwsen entfernt befindet, invertiert ur><3 rshrt seinerseits die von den benaohbarten Zwisti!;yubildlinsen 22 erzeugten Bilder um, so daß aehliefllioh aufreohte, seitenverkehrte Bilder der abgetasteten Teile des Sohriftatüoka auf der Bildplatte 10 abgebildet werden· Dadurch wird die ursprüngliche Ladung der Bildplatt· in «in Ladungsbild entladen, das dem Objekt entspricht· Ein· Lochblende 28 und Gealohtafeldblende 30 begrenzen dl· Intensität und Idohtmenge, die vom Objekt auf die Bildplatt· gelangt, so dafi •ine gleiohaäßige Abbildung auf der Bildplatt· sichergestellt wird· Die erwähnten Brennweiten und ander· Parameter der Optik sind lediglich ale ein AusfUhrungsbeispiel anzusehen, da auoh ander« Linsenetreifen verwendet werden können, dl· «•B. «in· Verkleinerung der Bilder bewirken·

Die einzelnen optisohen Bauteil·, einsohlieBlioh dar LIn··η-str·ifen und Blenden, sind zueinander duroh Seitenplatten 32 und Blendplatt·η 34 festgelegt, dl· «loh ebene· wi· dl·

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Linsenstreifen über die gesamte Länge der Trommel und des Objektträgers erstrecken, so daß die gesamte Länge des Schriftstücks auf der Bildplatte abgebildet auf aufgezeichnet werden kann· Die Stirnplatten 36 halten diese Seitenplatten und optischen Bauteile in einer entsprechenden Anordnung zueinander und bilden einen gegen Licht abgeschirmten Tunnel in dem vom Objektträger bis zur Bildplatte reichenden Bereich, Stangen 38 halten die gesamte Anordnung zusammen.

Die Stirnplatten 36 sind auf der Welle i2 befestigt, so daß sie eine konzentrische bogenförmige Drehbewegung zum Objektträger und der trommeiförmigen Bildplatte ausführen·) Auf diese Weise kann die Entfernung zwischen dem ersten Linsenstreifen 20 und einem auf dem Objektträger gehaltenen und abzubildenden Teil' eines Schriftstücks während der Bewegung der Abbildungsoptik konstant gehalten werden. Diese Anordnung bewirkt auch, daß in ähnlicher Weise der Abstand zwischen dem Linsenstreifen 24 und der Bildplatte während des Betriebs der Maschine konstant gehalten wird· Die Enden der Stirnplatten 36, die von der Trommel abgewandt sind, halten Lampen 40 zur Beleuchtung des Objekts während der Abbildung· Eine der Stirnplatten 36 ist mit einem Zahnrad 42 verbunden, das über eine Kette 44 von einem Motor MOT-1 so angetrieben wird, daß der Abbildungsoptik eine zyklische hin- und hergehende Bewegung erteilt wird.

Die elektrofotografische Kopiermaschine wird durch Einschaltung ihrer verschiedenen Behandlungsstationen in Betrieb gesetzt· Über die Welle 12 wird dann die Bildplatte 10 gedreht, so daß ein aufgeladener Teil von ihr in Pfeilrichtung gedreht wird, und nacheinander weitere Teile von ihr unter die AufIadungeetation gelangen, damit dies« gleichzeitig aufgeladen werden. Kommt die Vorderkante des geladenen QberfläehenberelebB zum hinteren Ende 46 des Abbildungebereiohee 16, wird der Motor MOT-1 eingeschaltet, um die Abbildungöoptik gegen die Be-.

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wegungsrichtung der Bildplatte zu bewegen, so daß dadurch nacheinander in einer ineinander übergehenden Weise das Schriftstück auf der Bildplatte abgebildet wird. Hat sich die Abbildungsoptik 18 zum vorderen Ende 48 des Abbildungsbereiches bewegt, so wird ihre Bewegungsrichtung durch den Motor umgekehrt und sie kehrt in ihre Anfangsstellung für eine nachfolgende Abtastung eines Objektes zurücke Die Rückführgeschwindigkeit der Abbildungsoptik kann genau so groß sein wie die der Bildplatte, um damit die Übereinstimmung der Startstellung mit dem Anfang eines neuen Aufzeichnungsbereiohes auf der Bildplatte zu erleichtern. Die Maschine kann leioht so eingestellt werden, daß sie nach einem solchen oder aber einer vorbestimmten Anzahl von Abtastzyklen anhält und damit die Erzeugung elektrostatischer Bilder auf der Bildplatte beendet«

Der mit einem Bild versehene Teil der Bildplatte wird dann entwickelt und auf ein Übertragungsmaterial, ζ·Β· ein Band 50 oder aber getrennte Blätter, übertragen, die dann synchron erhitzt werden, um fixierte Kopie herzustellen. Vor einer erneuten Aufladung bewegt sich die Bildplatte durch die Reinigungsstation.

Die normalen Gesohwindigkeitsverhältnlsse für die Abtastung können bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel in der folgenden Welse angegeben werden:

JL/β ^ (P₂ -T₁) /V₁

wobei o6 die Winkelgeschwindigkeit der Aufzeichnungsfläche, also Bildplatte, β die Winkelgeschwindigkeit der Abbildungeoptik und r.. und r₂ die Radien zur Aufzeichnungsfläche und aur Objektebene sind·

Bei einem Zahlenbeispiel für die Betriebsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird eine Trommel von etwa 15 cm

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Durchmesser als Bildplatte benutzt, wobei der Objektträger auf einem etwa 25»4 cm vom Drehpunkt der Trommel entfernten Bogen liegt. Ein Linsenstreifeh wird dann zwischen beiden so angeordnet, daß die anderen Linsenstreifen mit gleiohem Abstand zueinander und zum Objektträger und der Aufzeichnungsfläche angeordnet sind·

Die Trommel wird mit einer Geschwindigkeit von etwa 15»95 om/ see an ihrer Oberfläche im Uhrzeigersinn gedreht, wie es in Fig.1 gezeigt ist, während die Abbildungsoptik mit einer Längsgeschwindigkeit von etwa 22,78 om/see an ihrer äußeren _:j(| Stelle oder einem Radius von etwa 25,4 cm/sec bewegt wird« Die Linsenstreifenanordnung bewegt sich dann mit einer effektiven Geschwindigkeit von etwa 6,83 om/seo am 7,6 cm-Radius der Trommel während der gleichen Sekunde, in der die Trommel um 15,95 cm gedreht wird. Insgesamt bewegt sich die Trommel also um 22,78 cm gegenüber dem Schriftstück wänrend der Zeit, die die Abbildungsoptik zum Hindurehbewegen durch den gesamten Abbildungsbereich benötigt.

Claims (2)

1. Patentansprüche

   Clv Optisohes Abbildungssystem mit einer lichtempfindlichen Aufzeichnungsfläche, die längs eines mit einem ersten Radius gebogenen Wegs durch den Abbildungsbereich bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abbildungsoptik (18) längs eines gegenüber dem ersten Weg konzentrischen Wegs mit einem gegenüber dem ersten Radius grösseren Radius durch de* Abbildungsbereich (16) hinduroh in einer gegenüber der Aufzeichnungsfläche (10) umgekehrten Richtung bewegbar at und daß ein konzentrisch gegenüber dem ersten und zweiten Weg gebogener Objektträger (14) vorgesehen ist, dessen Radius größer ist al** die beiden ersten Radien.
2. 2. Abbildungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildungsoptik (18) linsenstreifen (20, 22, 24) mit kurzer Bild- und Gegenstandsweite aufweist, daß ein Antrieb (JfOT-I) zu ihrer Hin- und Herbewegung vorgesehen Is-.- und daß ein weiterer Antrieb zur gleichzeitigen Bewegung der Aufzeichnungsfläche (10) duroh den Abbildungsbereioh (16) vorgesehen ist·

   3· Abbildungssystem nach Anspruoh 3, daduroh gekennaeiohnet, daß während der Bilderzeugung auf der Aufzeichnungsfläche (10) die Abbildungsoptik (18) in einer gegenüber der Bewegungsrichtung der Aufzeichnungsfläche (10) entgegengesetzten Richtung bewegbar ist»

   4· Abbildungssystem naoh Anspruoh 3» daduroh gekennzeichnet, daß die Abbildungsoptik (18) mehrere lichtdurchlässige Streifen (20, 22, 24) aufweist, auf denen Idnaenfläohen (26) aufgeformt sind, daß der dem Objektträger (14) am näohsten liegende Linsenitreifen (20) auf dl« Aufieiohnungefläohe (10) geriohtete Liehtstrahlen invertiert und

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   umgekehrt und daß der der Aufzeichnungsfläche (10) am nächsten liegende Linsenstreifen (24) durch den ersten Linsenstreifen (20) gelangte Lichtstrahlen invertiert und umkehrt, wodurch auf die Aufzeichnungsfläche (10) ein aufrechtes, seitenvertauschtes Bild projizierbar isto

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