DE2114821A1

DE2114821A1 - Optische Abtastvorrichtung

Info

Publication number: DE2114821A1
Application number: DE19712114821
Authority: DE
Inventors: David C Rochester N Y Harper (V St A) G03b 13 08
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1970-03-26
Filing date: 1971-03-26
Publication date: 1971-10-14
Also published as: JPS5330018B1; JPS5412332B1; BE764830A; NL7103784A; DE2114821C2; FR2131113A5; CA932194A; US3700325A; GB1337447A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weickmann, 2114821

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

P 21 14 821.0 8 MÜNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860 820

Xerox Corporation möhlstrasse 22, rufnummer 483921/22

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Neue Beschreibungsseiten

Optische Abtastvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine optische Abtastvorrichtung zur Belichtung einer an einer Belichtungsstelle vorbeibewegbaren, gekrümmten lichtempfindlichen Fläche mit einem zu reproduzierenden Original, mit einer Abtastoptik zur Erzeugung von Lichtbildern sukzessiver Flächenelemente des Originals und zu deren Fokussierung auf die Belichtungsstelle, und mit einer an der Belbhtungsstelle an der lichtempfindlichen Fläche angeordneten Blendenplatte mit einer quer zur Bewegungsrichtung der lichtempfindlichen Fläche verlaufenden Blendenöffnung vorbestimmter Breite, die jeweils einem Lichtbild entspricht.

Schriftstücke und ähnliche Bilder können nach vielen bekannten Verfahren reproduziert werden, ein bekanntes Verfahren ist beispielsweise das Fotokopieren. Hierbei wird ein Lichtbild des zu reproduzierenden Originals erzeugt und auf eine lichtempfindliche Fläche fokussiert, mit der danach eine dauerhafte Kopie hergestellt wird. Ein weitläufig angewendetes Reproduktionsverfahren ist das xerografische Verfahren. Dabei wird ein Lichtbild des Originals auf eine fotoleitfähige '"■

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Fläche oder einen Aufzeichnungsträger projiziert, dor oino gleichmäßige elektrostatische Ladung trügt. Auf diese Weise entsteht auf dem AufzeichnungstrUgor ein latentes elektrostatisches Bild. Dieses kann dann mit einem fein verteilten, pigmentierten, elektroskopischen Pulver entwickelt werden, welches auoh als Toner bezeiolinet v/ircl und in den EildflLlchenteilen am Aufzeichnungstrüger anhaftet. Auf dioso Welse orßibt slph ein Tonerbild, das auf dem Aufzeichnungsträger fixiert werden kann. Bei einem wiederverwendbaren Aufzeichnungstrü/;er kann das Tonerbild auch' elektrostatisch auf ein Kopioblatt übertragen und auf diesem fixiert worden.

Eine sclmelle und kontinuierliche Erzeugung von Kopien let beispielsweise mit einem fotoloitfiihigen Aufzeichnungsträger möglich, der die Form eines drehbaren Zylinders, hat. Die Oberfläche des Zylinders wird an den erforderlichen Verfahrenostationen vorbeigodreht. Diese Verfahrensstationen sind eine Ladestation, eine Belichtungsstation, eine Entwicklungsstation und e\ne BildUbertragungsstntion, Der Zylinder wird so gedreht, daß jeder Punkt seiner fotoleitfählgen Oberfläche nacheinander an den verschiedenen Verfahrensstationen vorbeibewegt wird.

An der Ladestation wird eine gleichmäßige elektrostatische Ladung auf die Umfangsflache des Zylinders aufgebracht. Dann wird an der Belichtungsstation ein dem Original entsprechendes Lichtbild auf die geladene fotoleitfähige Fläche fokussiert, und zwar synchron mit der Bewegung dieser Fläche. Dadurch entsteht das latente elektrostatische Bild. IJach der Belichtung wird die Zylinderoberfläche an der Entwicklungsstation vorbeibewegt, wo der Toner aufgebracht wird. Dieser haftet in den Bildflächenteilen an der Zylinderoberfläche an und erzeugt ein Tonerbild, das dem latenten Bild entspricht. Der Zylinder wird dann an der Bildübertragungsstation vorbeigedreht, wo das Tonerbild elektrostatisch auf ein Kopieblatt übertragen wird, das an den Zylinder herangeführt wird.

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COPY ORIGfNAL

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Da3 Lichtbild des Originale muß auf die fotoleitfähige Fläche dos rotierenden Zylinders mit einer Geschwindigkeit auffjobracht. werden, die mit der Bewegungsgeschwindiglceit der Zylinderoberflache Übereinstimmt. Dies kann mit verschiedenen bekannten Vorrichtungen erreicht werden, beispielsweise mit einer Abtastvorrichtung, die das Original in sukzessiven Flächoneleraenten abtastet, während es auf einer transparenten Platte aufliegt. Die transparente Platte ist nahe der Belichtungsstation angeordnet, und das Original bleibt stationär liegen, während es abgetastet wird. Der Abtastmechanismus enthalt eine Beleuchtungsvorrichtung, die auf der dem Original abgewandten Seite der Auflageplatte angeordnet ist, ferner eine Abtastoptik oder einen Spiegel, der synchron mit der Beleuchtungsvorrichtung bewegt oder gedreht wird und zwischen der Beleuchtungsvorrichtung und dem Zylinder angeordnet ist, und . eine stationäre Blendenplatte unmittelbar über dem Zylinder an dor Belichtungsstation mit einer Blendenöffnung, die der Breite des fotoleitfähigen Zylinders entspricht.

Während des Abtasten^ mit einer solchen Abtastvorrichtung bewegen sich die Beleuchtungsvorrichtung und die Optik synchron über die Auflageplatte hinweg, so daß sie gleichzeitig auch über das Original geführt werden. Dieses wird flä-cheneleuentweiso beleuchtet, und ein einem Jeden Flächenelement entsprechendes Lichtbild wird mit der Optik nach Reflexion des Lichtes am Original erzeugt. Das Lichtbild wird durch die Optik auf der fotoleitfähigen Oberfläche des Zylinders fokussiert. Die Geschwindigkeit, mit der die Beleuchtungsvorrichtung über das Original geführt wird, stimmt mit der Geschwindigkeit der Zylinderoberfläche überein, so daß keine Relativbewegung zwischen dem fokussierten Bild auf dem Zylinder und dem Zylinder selbst entsteht. Die Blendenplatte gewährleistet, daß nur derjenige Teil des reflektierten Bildes die Zylinderoberfläche erreicht, der die intensivste Strahlung auf v/eist und daher optimal genutzt werden kann.

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COPY
BAD ORIGINAL

Wird eine fotoleitfähige Platte in Form eines drehbaren Zylinders in Verbindung mit einer solchen Abtastvorrichtung verwendet, so zeigt sich, daß ein bestimmter Punkt des Lichtbildes nicht immer auf den ihm entsprechenden Punkt der Zylinder oberfläche fokussiert wird, da die Zylinderoberfläche an der Belichtungsstation gekrümmt ist. Ein vorgegebener Punkt des Lichtbildes wandert relativ zu einem ihm entsprechenden Punkt auf der Zylinderoberfläche, während diese an der Blendenöffnung vorbeigeführt wird. Dadurch entsteht ein sogenannter Spurfehler. Dieser Spurfehler ist am besten in Richtung der Rotationsachse des Zj^linders zu erkennen und erzeugt unscharfe Bilder und eine schlechte Kopiequalität. Er kann dadurch verursacht v/erden, daß die fotoleitfähige Oberfläche des Zylinders an der Belichtungsstation über einen gekrümmten Weg verläuft. Wenn ein vorgegebener Punkt auf der Oberfläche des Zylinders an den Kanten der Blendenöffnung vorbeibewegt wird, ist die Zylinderoberfläche von der Abtastoptik weiter entfernt als in der I-Iitte der Blendenöffnung_o Diese Änderung des Abstandes fällt im Bereich der optischen Achse der Abtastoptik nicht ins Gewicht, erzeugt jedoch zwischen dem fokussierten Bild und der Zylinderoberfläche an allen anderen Punkten der Zylinderoberfläche den Spurfehler, welcher umsomehr zunimmt, je weiter der. jeweilige Punkt von der optischen Achse der Optik entfernt ist. Der Spurfehler kann auch dann auftreten, wenn eine flache lichtempfindliche Platte verwendet wird und das Original eine gekrümmte Lage hat ο Gleiches trifft auch für den Fall der gekrümmten Lage der lichtempfindlichen Platte und des Originals zu. .

Die bekannten xerografischen Fotokopiergeräte, in denen eine Abtastvorrichtung der beschriebenen Art verwendet wird, ermöglichen keine Verringerung oder Korrektur des Spurfehlers. Da der Spurfehler bei größerer Blendenöffnungsbreite und geringeren Zylinderdurchmessern größer wird, müssen in den kommerziellen Kopiergeräten notwendigerweise die Breite der Blendenöffnung möglichst gering und der Durchmesser der fotoleitfähigen Trommel möglichst groß"gehalten werden, um den

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Spurfehler und die damit verbundene Qualitätsverschlechterung der Kopien minimal zu halten« Es hat sich gezeigt, daß dann der Spurfehler relativ minimal bleibt, so daß er in der endgültigen Kopie nicht leicht feststellbar ist. Bei einer kleinen Blendenöffnung tritt jedoch der Nachteil auf, daß die Geschwindigkeit der Zylinderoberfläche gering gehalten werden muß, um eine ausreichende Belichtungszeit der lichtempfindlichen Fläche mit dem Lichtbild zu gewährleisten, so daß die elektrostatische Ladung im Sinne eines ausreichenden Bildkontrastes hinreichend abgeleitet werden kann.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine optische Abtastvorrichtung zu schaffen, die den vorstehend beschriebenen Spurfehler insbesondere quer zur Abtastrichtung vermeidet»

Eine optische Abtastvorrichtung der eingangs beschriebenen Art zeichnet sich zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß dadurch aus, daß zwischen der Blendenplatte und der Abtastoptik eine Sammellinse,vorzugsweise eine Fresnel·¹·sehe Linse angeordnet ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand in den Figuren dargestellter Ausführungsbeispiele beschriebene Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungs- | beispieIs der Erfindung,

Fig. 2 eine ähnliche Darstellung einer bekannten Abtastvorrichtung,

Fig. 3 den Schnitt 3-3 aus Fig. 2,

Fig. 4 den Schnitt 4-4 aus Fig. 2,

Fig« 5 eine Vorrichtung der in Fig. 2 gezeigten Art in einer Darstellung ähnlich Fig. 2,

Fig. 6 den Schnitt 6-6 aus Fig. 5,

Fig. 7 den Schnitt 7-7 aus Fig. 5,

Fig. 8 eine andere Ausführungsform der Erfindung in einer Darstellung ähnlich Fig. 2,

Fig. 9 eine schematische Schnittdarstellung einer dritten Ausführungsform der Erfindung,

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Fig. 10 eine schematische Schnittdarstellung eines Teils einer vierten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 11 eine schematische Schnittdarstollung einer fünften Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 12 eine schematische Schnittdarstellung einer sechsten Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 13 eine schematische Schnittdarstellung einer siebenten Ausführungsform der Erfindung.

Die Erfindung kann in jeder Abtastvorrichtung angewendet werden, bei der ein Spurfehler senkrecht zur Abtastriclrtung durch die gekrümmte Lage der lichtempfindlichen Fläche und/oder des Originals erzeugt wird₀ Im folgenden wird die Erfindung jedoch lediglich für den Anwendungsfall in einer zerograiischen Fotokopierinaschine beschrieben, bei der ein Lichtbild eines Originals erzeugt und auf die Oberfläche einer xotoleitfühigen Aufzeichnungsfläche fokussiert wird.

In Fig. 1 ist eine rserografische Kopiermaschine dargestellt, die mit einer Abtastvorrichtung zur Abtastung eines stationären Originals 20 und zur Fokussierung eines Lichtbildes dieses Originals auf einen beweglichen lichtempfindlichen Aufzeichnungsträger 10 ausgerüstet ist. Das Hauptelement dieser naschine ist der Aufzeichnungsträger 10, der die Form eines Zylinders mit einer lichtempfindlichen Oberfläche hat. Dieser Zylinder wird an fünf Verfahrensstationen vorbeigedreht und zwar an der Ladestation A, der Belichtungsstation B, der Lintwicklungsstation C, der Bildübertragungsstation F und der Reinigungsstation E₀ Wenn ein Punkt der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers 10 an den verschiedenen Verzahrensstationen vorbeibewegt wird, wird auf ihm ein latentes elektrostatisches Bild erzeugt. Dieses wird mit einem Toner zu einem Tonerbild entwickelt, welches dann an der Station F auf ein Kopieblatt übertragen v/erden kann. Restlicher Toner wird von der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers an der Reinigungsstation E entfernt, um den Aufzeichnungsträger für den nächsten Reprodukti ons zyklus vorzubereiten.

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Der Zylinder, der in der dargestellten Pfeilrichtung gedreht wird, ist auf seiner Oberfläche mit einem lichtempfindlichen Material versehen. Er kann beispielsweise aus einem elektrisch leitfähigen Material bestehen, dessen Oberfläche mit einem fotoleitfüiiigen Material beschichtet ist, beispielsweise mit glasigem Selen. An der Ladestation A ist eine Entladungsvorrichtung angeordnet, beispielsweise eine Korona-Entladungsvorrichtung. Diese bringt eine gleichmäßige elektrostatische !Ladung auf die fotöleitfähige Schicht des Zylinders 10 auf. Dann wird der so geladene Zylinder an der Belichtungsstation B vorbeibewegt, an der ein den Informationen des Originals 20 entsprechendes Lichtbild auf die Zylinderoberfläche fokussiert wird. Die f hellen Bereiche dieses Bildes bewirken eine Ableitung der Ladung von der Oberfläche des Zylinders, während die dunklen Bereiche diese Ladung nicht wesentlich beeinträchtigen. Dadurch wird auf der Oberfläche des Zylinders 10 ein latentes elektrostatisches Bild erzeugt. Die Abtastvorrichtung, die das Lichtbild des Originals auf den Zylinder an der Belichtungsstelle B projiziert, wird im folgenden noch ausführlicher beschrieben<>

Die Zylinderoberfläche wird dann an der Entwicklungsstation C vorbeibewegt, wo ein Tonerpulver auf ihre Oberfläche aufgebracht wird und das latente elektrostatische Bild entwickelt. Ein fein verteiltes, pigmentiertes, elektroskopisches Pulver g kann hierzu verwendet und in jeder geeigneten Weise auf die Trommeloborflache aufgebracht werden. Beispielsweise kann der Toner mit einem Trägermaterial vermischt sein, welches eine geeignete reibungselektrische Eigenschaft hat, diese Mischung wird dann über die Oberfläche des Zylinders zur Bildentwicklung kaskadiert. Die Tonerteilchen werden dabei von den Trägerteilchen abgelöst und in den Bildflächenteilen des latenten Bildes auf die Zylinderoberfläche angezogen, wodurch das Tonerbild entsteht .

Die Zylinderoberfläche wird dann an der Bildübertragungsstation F vorbeibewegt, an der ein Kopieblatt an das Tonerbild herangebracht wird. Eine geeignete elektrostatische Vorrichtung kann

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zur Anziehung der Tonerteilchen von der Zylinderoberfläche auf das Kopieblatt vorgesehen sein, beispielsweise eine Korona-Entladungsyorrichtung der dargestellten Art. Nach der Bildübertragung wird das Kopieblatt von der Zylinderoberfläche wieder abgelöst und weiter verarbeitet. Das Toner-' bild kann auf dem Kopieblatt eingeschmolzen v/erden, wozu ein Strahlungsheizer vorgesehen sein kann, der somit eine dauerhafte Kopie erzeugt ο

ilach der Bildübertragung und vor der Einleitung eines neuen Reproduktionszyklus wird die Zylinderoberfläche an der Reinigungsstation l·] vorbeibewegt, an der restlicher Toner von ihr entfernt wird. Dies kann nach einem geeigneten Reinigungsverfahren erfolgen, beispielsweise mit einer Drehbürste, die mit der Zylinderoberfläche in Kontakt gebracht wird. Bei den in den Figuren dargestellten Vorrichtungen können Antriebs- und Steuereinrichtungen geeigneter Art vorgesehen sein, die die dargestellten Kopiervorgänge in der vorstehend beschriebenen Weise steuern.

Bei der in Fig,- 1 gezeigten Kopiermaschine wird das Originalschriftstück 20 auf eine transparente Auflageplatte 22 aufgelegt, auf der es abgetastet wird. Dabei wird mit dem an ihm reflektierten Licht ein Lichtbild erzeugt und auf die geladene Oberfläche des Zylinders 10 projiziert» Die Abtastvorrichtung enthält eine Beleuchtungsanordnung 24 und eine Abtastoptik 26, die sich in sukzessiven Schritten über die Unterseite der transparenten Auflageplatte 22 in der dargestellten Pfeilrichtung bewegen. Um das Lichtbild an der Belichtungsstation auf die Oberfläche des Zylinders 10 zu projizieren, müssen die Beleuchtungsvorrichtung und die Abtastoptik in derselben Richtung wie der Zylinder bewegt werden, wobei die Zylindergeschwindigkeit und die Bewegungsgeschwindigkeit der Abtastvorrichtung synchron sein müssen.

Die Beleuehtungsanordnung 24 beleuchtet sukzessive Flächenelemente des Originals 20 und erzeugt ein Lichtbild der auf dem

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Original vorhandenen Informationen durch Reflexion des Lichtes am Original. Dieses Licht wird durch die Optik 26 geleitet» Diese fokussiert das Lichtbild auf die Oberfläche des Zylinders 10. "i/ährend des Abtastvorganges werden die Abtastoptik 26 und die Beleuchtungsanordnung 24 derart betrieben, daß das jeweils reflektierte Bild an der Belichtungsstation B richtig fokussiert wird. Zu diesem Zweck können die Beleuchtungsanordnung 24 und die Abtastoptik 26 auf Schlitten befestigt sein, die immer aufeinander und auf die Belichtungsstation B ausgerichtet sind.

Zusätzlich zur Beleuchtungsanordnung 24 und zur Abtastoptik 26 ist an der Belichtungsstation B eine Blendenplatte 30 mit einer " Blendenöffnung vorgesehen. Diese dient dazu, nur den intensi-vsten und fokussierten Teil des Lichtbildes auf den Zylinder einwirken zu lassen und die Einwirkung unerwünschten Lichtes, das durch die Abtastvorrichtung erzeugt werden kann, auf den Zylinder zu verhindern. Die Blendenplatte ist am Zylinder 10 im Bereich der Belichtungsstation fest angeordnet. Das in Fig. 1 gezeigte optische System enthält ferner eine Korrekturlinse 28, die nahe der Blendenplatte in der Abtaststation zwischen der Blendenöffnung und der Abtastoptik 26 angeordnet ist„ Diese Korrekturlinse korrigiert jeglichen Spurfehler, der zwischen dem Lichtbild und den entsprechenden Teilen der Zylinderoberfläche auftreten kann, |

Das Lichtbild eines jeweiligen Punktes des Originals, welches auf die Oberfläche des Zylinders 10 fokussiert wird, wird so lange auf den Zylinder projiziert, wie der jeweilige Zylinderpunkt durch die Breite der Blendenöffnung bewegt wird. Bekannte Abtastvorrichtungen der in Fig. 2 gezeigten Art erzeugen einen Spurfehler senkrecht zur Abtastrichtung, wodurch eine schlechte Kopiequalität hervorgerufen wird. Der Spurfehler besteht darin, daß ein bestimmter Punkt des Lichtbildes nicht genau im Bereich der gesamten Blendenöffnung auf den ihm entsprechenden Punkt der Zylinderoberfläche ausgerichtet ist. Es ergibt sich dadurch ein senkrecht zur Abtastrichtung oder parallel zur Rotations achse des Zylinders auftretender Spurfehler, der durch den

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gekrümmten Zylinder und/oder das gekrümmte Original im Bereich der Belichtungsstation erzeugt wird.

Wird beispielsweise ein vorgegebener Punkt der Zylinderoberfläche an den Kanten der Blendenöffnung vorbeibewegt, so hat dieser Punkt einen größeren Abstand von der Abtastoptik als ein Punkt im Bereich der optischen Achse« Diese Variation des Abstandes hat eine geringe Auswirkung innerhalb des Bereichs der optischen Achse, jedoch nimmt der Spurfehler zwischen dem fokussierten Lichtbild und der Zylinderoberfläche an allen anderen Punkten der Zylinderoberfläche zu. Die Lichtstrahlen schneiden den Zylinder unter einem Winkel, und der Spurfehler nimmt mit steigendem Winkel zu, d.h„ mit zunehmender Entfernung des betrachteten Punktes von' der optischen- Achse„

In den Fig. 2, 3 und 4 ist eine Abtastvorrichtung bekannter Art dargestellt, die keine Korrekturlinse enthält, wie sie bei der in Fig= 1 gezeigten Vorrichtung vorhanden ist. In Figo 2 ist ein Original 20 auf einer transparenten Auflageplatte 22 vorgesehen, und eine Beleuchtungsanordnung 24 sowie eine Abtastoptik 26 bewegen sich über die Unterseite der Auflageplatte in sukzessiven Schritten, um ein Lichtbild des Originals zu erzeugen und dieses auf den lichtempfindlichen Zylinder 10 im Bereich der Belichtungsstation zu fokussieren. Nur derjenige Teil des Lichtbildes, der durch die Blendenöffnung fällt, erreicht die Zylinderoberfläche, da auch hier eine Blendenplatte 30 vorgesehen ist.

In den Fig. 3 und 4 sind die Schnitte 3-3 und 4-4 aus Fig. 2 dargestellt. Es ist zu erkennen, daß ein Punkt des Lichtbildes auf der Oberfläche des Zylinders 10 wandert, wenn der Zylinder stationär angeordnet ist und ein Flächenelement des Originals über die Breite der Blendenöffnung bewegt würde. Wie aus Fig. hervorgeht, hat diese. Punktspur die Form eines Bogens und nicht die einer geraden Linie senkrecht zur Abtastrichtung, da die lichtempfindliche Fläche gekrümmt ist. In den Fig. 2, 3 und 4 sind die verschiedenen Abmessungen der Einzelelemente nicht

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- 11 maßstabsgetreu dargestellt»

Wenn eine Punktspur in der I litte des Zylinders im Bereich der optischen Achse erzeugt würde, so hätte sie die Form einer geraden Linie senkrecht zur Rotationsachse des Zylinders 10_o Wird diese Spur jedoch von der optischen Achse aus in beiden Richtungen nach aui3en verlagert, so wird sie entsprechend dem zunehmenden Abstand von der optischen Achse immer mehr bogenförmige "Wie aus den Fig. 3 und 4hervorgeht, ist der Abstand von der optischen Achse auf dem Zylinder bis zu dem jeweils betrachteten Punkt mit X bezeichnet. Dieser Punkt bewegt sich jedoch um einen Betrag & X bei seinem Wandern über die Blendenöffnung hinweg, was durch die gekrümmte lichtempfindliche Fläche verursacht wird. Wie bereits ausgeführt, wird der BetragtX mit zunehmendem Abstand von der optischen Achse immer größer.

Wenn ein vorgegebener Punkt auf dem Zylinder die Kante der Blendenöffnung passiert, so trifft der ihm entsprechende Punkt des Lichtbildes auf die Zylinderoberfläche unter einem Abstand X zuzüglich des Betrages L· X von der optischen Achse auf. Wenn der betrachtete Punkt sich dem mittleren Bereich der Blendenöffnung annähert, so bewegt sich das entsprechende Lichtbild zur optischen Achse hin und erreicht den ihr nächsten Punkt unter den Abstand X. Dann bewegt sich das Lichtbild nach außen auf einen Abstand X zuzüglich des Betrages L X, wenn der g betrachtete Punkt auf dem Zylinder zur anderen Kante der Blenden- öffnung hin gedreht wird.

In der vorstehenden Erläuterung war angenommen, daß die Abtastvorrichtung das Original bei stationärer Stellung des Zylinders 10 abtastet. Im tatsächlichen Betrieb eines Fotokopiergerätes dreht sich der Zylinder 10, weshalb der Weg eines gegebenen Punktes auf der Zylinderoberfläche auf einer Linie senkrecht zur Abtastrichtung liegt und nicht auf einer bogenförmigen Linie gemäß Fig. 3. Die Bewegung des Punktes auf der Zylinderoberfläche, welche durch den Spurfehler erzeugt wird, führt zu einem unscharfen Bild geringer Qualität.

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Der Spurfehler wird folgendermaßen berechnet. Bei Betrachtung ähnlicher Dreiecke kann aus Fig. 3 die folgende Gleichung 1 abgeleitet werden;

ßX = C tan A (1)

Unter Anwendung der Approximation für einen Kreisbogen ergibt sich

B²

Durch Substitution ergibt sich weiter

* B²

In den Gleichungen 1 bis 3 ist AX der Spurfehler, B die Breite der Blendenöffnung, D der Durchmesser des Zylinders und A der Winkel zwischen einer Senkrechten zur Zylinderachse und dem mittleren Lichtstrahl des Lichtbildes.

Fig. 5 zeigt eine Abtastvorrichtung der in Fig. 2 dargestellten Art, in der zusätzlich eine Korrekturlinse 28 vorgesehen ist. · Die in Fig. 5 gezeigte Linse kann eine Sammellinse sein. Sie kann beispielsweise eine plankovexe Linse üblicher Art sein. Ferner kann die Linse 28 eine Fresnel»sehe Linse sein, wobei vorteilhafterweise ihre Rasterung der Trommeloberflache zugewandt ist, wodurch sich ein höherer optischer Wirkungsgrad ergibt.

Obwohl die Linsenform der Korrekturlinse unterschiedlich sein kann, wird vorzugsweise eine Fresnel'sehe Linse angewendet* Viele kommerzielle Fotokopiergeräte verwenden einen lichtempfindlichen Zylinder mit einer Länge in der Größenordnung von 30 bis 60 om_e Die für eine vollständige Korrektur des Spurfehlers erforderliche Linse soll die gesamte Länge und

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Breite der Blendenöffnung ausfüllen, und bekannte Linsen dieser Größe sind hinsichtlich ihrer Herstellung sehr kostspielig» Fresnel¹sehe Linsen der erforderlichen Größe können jedoch in großen Mengen relativ billig hergestellt werden. In jedem Falle muß die Linse nur den Blendenöffnungsbereich bedecken und nicht größer sein, um die Korrektur des Spurfehlers zu erreichen.

In den Fig. 6 und 7 sind die Schnitte 6-6 und 7-7 aus Fig. 5 dargestellt. Ähnlich wie bei der in Fig. 3 und 4 gezeigten Vorrichtung würde bei stillstehendem Zylinder 10 und Bewegung j eines Punktes des Lichtbildes über die Oberfläche des Zylinders bzw. die Breite der Blendenöffnung die Punktspur eine gerade Linie sein. Wenn der betrachtete Punkt unter einem Abstand X¹ von der optischen Achse liegt, so würde die Punktspur beständig einen Abstand X¹ über die gesamte Breite des Blendenschlitzes haben, ohne eine bogenförmige Spur zu bilden, wie sie in Fig„ dargestellt ist. Diese gerade Punktspur zeigt, daß kein Spurfehler im Abtastsystem auftritt, wenn der Zylinder im normalen Betrieb des Kopiergerätes gedreht wird.

Eine Abtastvorrichtung nach der Erfindung kann für jede Art Originalbild verwendet werden. In Fig. 8 ist beispielsweise ein Projektionssystem für transparente Originale dargestellt, I welches ein Lichtbild auf die Oberfläche des Zylinders 10 projiziert. Ein kontinuierlicher Filmstreifen 41 wird über eine transparente und stationäre Auflageplatte 42 mit vorbestimmter Geschwindigkeit hinwegbewegt„ Ein Projektor 45, der eine Lichtquelle 43 und eine Kondensorlinse 44 enthält, beleuchtet sukzessive Flächenelemente des Films,und eine Projektionsoptik 46 fokussiert das jeweilige Lichtbild auf die Oberfläche des Zylinders 10. Dieser wird synchron mit der Geschwindigkeit des Filmstreifens 41 gedreht. Da eine Linse positiver Leistung zur Korrektur des Spurfehlers infolge der gekrümmten Aufzeichnungsfläche im Bereich der Belichtungsstation erforderlich ist, wird eine plankonvexe Linse 20 im Bereich der Blendenplatte 30 verwendet.

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Fig. 9 zeigt eine kompakte xerografische Reproduktionsmaschine, in der eine Korrekturlinse einem Zylinder zugeordnet ist, der das lichtempfindliche Material auf seiner Innenfläche trägt. In diesem Fall wird das Projektionssystem der in Fig. 8 gezeigten Art mit einer Fresnel»sehen Linse und nicht mit einer Linse anderer Art verwendet. Die lichtempfindliche Fläche wird an einer Station A beispielsweise mit einer Korona-Entladungsvorriohtung aufgeladen und an der Station B mit einem Lichtbild belichtet, um ein latentes elektrostatisches Bild auf der Innenfläche des Zylinders zu¹erzeugen, welches keinen Spurfehler aufweist. Das latente Bild wird dann an der Station C mit einer ^ Entwicklungsbürste entwickelt, das erhaltene Tonerbild wird auf ein Kopieband an der Station D übertragen, die Reinigung der lichtempfindlichen Oberfläche erfolgt an der Station E.

Fig. 10 zeigt ein optisches System einer Panoramakamera, bei der die lichtempfindliche Fläche 52 auf einer Zylinderfläche mit der Zylinderachse 53 angeordnet ist. Die optische Vorrichtung 51 dreht sich um die Achse 53 und erzeugt ein Bild auf der zylindrischen lichtempfindlichen Fläche. Die optische Vorrichtung 51 enthält eine Optik 26, eine Blendenöffnung 30 und eine Korrekturlinse 28 zur Korrektur des Spurfehlers,

Fig. 11 zeigt ein optisches System ähnlich Fig. 5. Das zu ko- W pierende Schriftstück ist auf dem Umfang einer Schriftstücktrommel 54 angeordnet. In diesem Falle muß der Spurfehler nach der Gleichung 3 für das Original und für das Bild berechnet werden. Die Korrekturlinse 28 kompensiert den Unterschied zwischen den beiden Spurfehlern. Das in Fig_a 11 gezeigte System hat den Spurfehler 0 und erfordert keine Korrekturlinse, wenn B/D = B'/^D' is*» wenn tan A = tan A¹ (Winkelebene senkrecht zur Zeichenebene, vgl. Winkel A in Fig. 3) vorausgesetzt wird. Dies ist der Fall, wenn D/D« und B/B¹ gleich dem Vergrößerungsfaktor des Systems sind.

Fig. 12 zeigt ein System, bei dem das Schriftstück 55 hinsichtlich einer Zylinderachse 56 zylindrisch angeordnet ist. Die Abtastung des Schriftstückes erfolgt durch einen Drehspiegel 57 ,

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dessen Rotationsachse rait der Achse 56 zusammenfällt. In diesem Fall addiert sich der Spurfehler des Schriftstücks zum Spurfehler des lichtempfindlichen Zylinders 1O₀ Daher muß die Korrekturlinse 28 eine ausreichende Leistung haben, um die Summe der beiden Spurfehler zu kompensieren.

Fig. 13 zeigt ein System mit einem Schriftstück 61, das auf einer Trommel befestigt ist. Ferner ist eine flache lichtempfindliche Fläche 62 vorgesehen. Die Abtastung erfolgt mit zwei Spiegeln 63 und 64, der Spiegel 64 bewegt sich mit dem halben Betrag der Bewegung des Spiegels 63 parallel zur Fläche 62, und eine Blendenöffnung 30 ist in durchgezogen dargestellter Lage an einem Ende des Abtastbereiches dargestellt. Ihre gestrichelt dargestellte Lage entspricht dem anderen Ende des Abtastbereiches. Die Linse 28 korrigiert den Spurfehler des Systems.

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Claims

P at entansprüche

1. Optische Abtastvorrichtung zur Belichtung einer an einer Belichtungsstelle vorbeibewegbaren, gekrümmten lichtempfindlichen Fläche mit einem zu reproduzierenden Original, mit einer Abtastoptik zur Erzeugung von Lichtbildern sukzessiver Flächenelemente des Originals und zu deren Fokussierung auf die Belichtungsstelle und mit einer an der Belichtungsstelle an der lichtempfindlichen Fläche angeordneten Blendenplatte mit einer quer zur Bewegungsrichtung der lichtempfindlichen Fläche verlaufenden Blendenöffnung vorbestimmter Breite, die jeweils einem Lichtbild entspricht, daduroh gekennzeichnet, daß zwischen der Blendenplatte (30) und der Abtastoptik (26) eine Sammellinse (28), vorzugsweise eine Fresnel'sehe Linse angeordnet ist.

2. Abtastvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtempfindliche Fläche auf der Außenfläche eines Zylinders (10) vorgesehen ist, der zur Bewegung der lichtempfindlichen Fläche an der Belichtungsstation (B) vorbei drehbar gelagert ist.

3. Abtastvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtastoptik (26) eine transparente Auflageplatte (22) für das Original (20) und eine zwischen der Auflageplatte (22) und der Sammellinse (28) angeord-r nete und relativ zur Auflageplatte (22) in derselben Richtung wie die lichtempfindliche Fläche synchron mit dieser bewegbare Beleuchtungsanordnung (24) zugeordnet sind.

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4.· Abtastvorrichtung naoh einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtempfindliche Fläche (52) auf der Innenseite eines an der Beliohtungsstelle vorbei bewegbaren Hohlzylinders angeordnet ist,

5. Abtastvorrichtung nach Anspruch 1,2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtastoptik (46) eine bewegliche Lagerung für das Original (41), eine Beleuohtungsanordnung (45) mit einer auf der der lichtempfindlichen Fläche (10) abgewandten Seite des Originals (41) angeordneten Kondensorlinse (44) und eine Bewegungsvorrichtung für die Lagerung des Originals g (41) zugeordnet ist, die das Original (41) synchron mit der Bewegung der lichtempfindlichen Fläch© (10) bewegt,

6. Abtastvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine gekrümmte Auflageplatte (55) für das Original vorgesehen ist.

7t Abtastvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zur Bewegung des Originals relativ zur Auflageplatte synchron mit der Bewegung der lichtempfindlichen Fläohe vorgesehen ist,

8. Abtastvorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, I daß die Bewegungsvorriohtung das Original in derselben Richtung wie die lichtempfindliche Fläohe bewegt·

9. Abtastvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtempfindliche Fläche im Bereich der Belichtungsstation (B) flach angeordnet ist.

10· Abtastvorrichtung naoh einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Blendenplatte (30) synchron mit der Auflageplatte (20) bewegbar ist.

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11. Abtastvorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch den Einbau in eine Panoramakamera.

12* Abtastvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammellinse (28) eine plankonvexe Linse ist, deren ebene Fläche der Blendenplatte (30) zugewandt ist.

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