DE2154809A1

DE2154809A1 - Einrichtung zum optischen Abtasten der Vorlage in einem Kopiergerät

Info

Publication number: DE2154809A1
Application number: DE19712154809
Authority: DE
Inventors: George Duncan; Davidge Ronald Vaughn; Fowler Raymond LaMar; Hobgood jun" George Wilson; Locklar jun. Henry Clay; Van Cleave George William; Lexington Ky. Bruce (V.St.A.). P
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1970-11-20
Filing date: 1971-11-04
Publication date: 1972-06-08
Also published as: BR7107733D0; CA992599A; BE773337A; GB1335119A; ES397171A1; US3720465A; JPS5017860B1; FR2114363A5; AU3547871A; CH527452A; AU458403B2

Description

Aktenzeichen der Anmelderin: Docket LE 970 010

Einrichtung zum optischen Abtasten
der Vorlage in einem Kopiergerät

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum optischen Abtasten der Vorlage in einem Kopiergerät, wobei die Vorlage sich auf einer gekrümmten Vorlagenbühne befindet, dort synchron zur Bewegung des Bildträgers streifenweise beleuchtet wird, und wobei das reflektierte Licht mittels eines Objektivs zur Belichtung des Bildträgers in den Bildbereich projiziert wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Beleuchtungs- und Abtastsystems für ein Kopiergerät, insbesondere ein xerographisches, bei dem mit relativ wenig Lichtaufwand die Beleuchtung der Vorlage in der bestmöglichen Weise erreicht wird, um gute Kopien zu erhalten. Weiterhin soll in einem Arbeits-

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gang sowohl die Vorlage streifenweise beleuchtet als auch abgetastet werden, so daß der photoleitfähige Bildträger synchron mit der Vorlagenbeleuchtung und dessen Abtastung belichtet wird.

Diese Aufgabe Wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine langgestreckte Lichtquelle mit zugeordneten Reflektoren und ein schwenkbarer, ebener Beleuchtungsspiegel zur Beleuchtung eines streifenförmigen Bereichs der Vorlage vorgesehen sind, daß ein schwenkbarer, ebener Abtastspiegel zum Richten des diffus von der Vorlage reflektierten Lichtes in das Objektiv vorhanden ist, daß die Achse der Schwenkbewegung von Beleuchtungs- und Abtastspiegel beiden Spiegelebenen gemeinsam ist, und daß die transparente Platte der Vorlagenbühne nach dem Mantel eines Kreiszylinders gekrümmt ist, dessen Achse der Ort der genannten Schwenkachse ist.

α Eine zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung besteht darin, daß die Lichtquelle in einer der beiden Brennlinien eines elliptischen Reflektors angeordnet ist. Um die Lichtausbeute zu erhöhen, sind zur Begrenzung des elliptischen Reflektors senkrecht zur Brennlinie stehende, ebene End-Reflektoren vorgesehen.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß der Be-

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leuchtungsspiegel und der Abtastspiegel in einer gemeinsamen Ebene liegen, die auch die Schwenkachse enthält. Eine weitere hierzu alternativ verwendbare Lösung, die gegebenenfalls genauso vorteilhaft sein kann, besteht darin, daß der Beleuchtungsspiegel und der Abtastspiegel in sich schneidenden Ebenen liegen, deren Schnitt gerade die Schwenkachse enthält.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfxndungsgemäeen f Einrichtung sieht zwischen Objektiv und Bildträger nahe dem Bildbereich eine Blendenplatte mit einer Schlitzblende vor, deren Breite von der Mitte aus nach beiden Enden hin zunimmt. Hierdurch wird die durch die Optik bedingte Schwächung des Lichtes, die mit der vierten Potenz des Kosinusses des Winkels zwischen der optischen Achse und dem Bildpunkt zum Rande hin abnimmt, ausgeglichen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht an dem die schwenk- λ baren Spiegel enthaltenden Bauteil einen undurchsichtigen Schirm vor, der gegen das Eindringen von Streulicht in das Objektiv schützt.

Eine weitere vorteilhafte Schutzmaßnahme besteht darin, daß die optischen Teile in einem staubdichten Gehäuse untergebracht sind.

Die normalerweise in Kopiergeräten verwendete Lichtquelle entwickelt eine relativ hohe Wärme. Nach einer zweckmäßigen Ausge-

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staltung der Erfindung ist deshalb für die Lichtquelle eine Kühlung mittels Luftstrom vorgesehen. Diese Kühlung kann entweder direkt über die Lampe geführt werden, wobei dann die Lampe zum Spiegel hin durch eine Glasplatte hermetisch abgeschlossen ist/ oder man kann die Lampenhalterung rückseitig mit Kühlrippen versehen, über die der Luftstrom gelenkt wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden anschließend näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch ein Schnellkopiergerät, welches mit

einem umlaufenden Photoleiterband Kopien von einer Originalvorlage herstellt,

Fig. 2-4 eine langgestreckte Lichtquelle mit einem elliptischen Reflektor,

Fig. 5 einen aus einem Stück bestehenden schwenkbaren

Spiegel zum Beleuchten und Abtasten der Kopiervorlage,

Fig. 6 zwei gemeinsam um eine Achse schwenkbare Spiegel

in einer anderen Anordnung,

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Fig. 7 schematisch die Anordnung*von Lichtquelle, Vorlage

. und Objektiv, sowie der belichtete Bereich in einem. Kopiergerät, in welchem die Spiegel für die Abtastung und Beleuchtung der Vorlage entfernt sind,

Fig. 8 . ein erstes Ausführungsbeispiel der Beleuchtungs- und

Abtasteinrichtung, die mit dem einen Spiegel nach Fig. arbeitet und

Fig. 9 ein zweites Ausführungsbeispiel der Beleuchtungs- und

Abtasteinrichtung mit den beiden in Figur 6 gezeigten, ■ ' gemeinsam schwenkbaren Spiegeln.

Figur 1 zeigt schematisch wesentliche Teile eines Schnellkopiergerätes 101, in dem die Erfindung verwendet wird. Das Gerät besitzt ein umlaufendes Photoleiterband 102 in einem. Maschinengehäuse 103, welches auch die übrigen verschiedenen Einzelteile für die Erzeugung einer Vielzahl von Kopien von Originalvorlagen enthält. Ein solches Original wird auf die gekrümmte Vorlagenbühne 105 gelegt und durch eine Lampe 106 in zeitlicher Beziehung zur Bewegung des Bandes 102-streifenweise belichtet. Ein optisches System, bestehend aus den Spiegeln 110 und 111 sowie

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dem Objektiv 112, projiziert das Bild des Originales auf eine Bildebene 102a, die das Band 102 durchläuft. ' ;

Das Gerät in Figur 1 enthält die üblichen elektrophotographischen Einrichtungen zur Herstellung von Kopien. Dazu gehören die Reinigungsbürste 115 mit dem Zyklon-Reinigungssystem 116, eine Corona-Ladestation 118, eine Entwicklungsstation 120, eine Bildübertragungsstation 122 und eine Corona-Vorreinigungsstation 123. Das Photoleiterband 102 läuft um in Richtung des Pfeiles 125, geführt von den Antriebstrommeln 127 und 128. Die Papierzufuhr 130 ist für eine grosse Menge von einzelnen Papierblättern ausgelegt, die durch verschiedene Einrichtungen, wie dem Transportband 131, der Uebertragungsstation 122 zugeführt werden, wo die mit Toner entwickelten Bilder synchron zur Bewegung des Bandes 102 auf das Papier übertragen werden. Nach der Uebertragung wird das Tonerbild in der Fixierstation 123 angeschmolzen. Die fertige Kopie läuft über die Transporteinrichtung 134, die nicht im einzelnen dargestellt ist, zu einer Endstation wie z. B. in den Sortierbehälter 135.

Die Abbildung auf den Photoleiter erfolgt durch streifenweises Belichten nur des Teiles eines Originales, der gerade abgetastet wird. Da der momentan abgetastete Bereich nur ungefähr l/l0 der Gesamtfläche der

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Vorlage beträgt, kann die zur Belichtung benötigte Lichtmenge im Vergleich zur "Ausleuchtung des vollen Formates stark reduziert werden. ' '

Anhand der Figuren 2 bis 4 wird das Verfahren zur Beleuchtung, des abgetasteten Teiles der Vorlage beschrieben. Die Lichtquelle wird

zunächst als idealisierte linienförmige Lichtquelle 10 betrachtet, die j

in einer der Brennlinien eines elliptischen Reflektors liegt. Das ist ein Bauteil mit einer reflektierenden Oberfläche 11, die Teil des Mantels eines elliptischen Zylinders ist. Die Figuren 2 und 3 zeigen diesen Reflektor geschnitten in der Ebene der Ellipse 12. Zwei ebene

Endreflektoren mit rechtwinklig zur linienförmigen Lichtquelle ver- ·

laufenden Spiegelflächen 13 sind an jedem Ende des elliptischen Reflektors

angeordnet. " " ■ " ·

. Entsprechend den Eigenschaften der Ellipse wird jeder Strahl 14 in der Ebene der Ellipse 12, der von der Lichtquelle im Brennpunkt 10a aus-"" geht und die reflektierende Oberfläche 11 trifft, zum anderen Brennpunkt 15a der Ellipse reflektiert. Darüberhinaus werden alle von der Lichtquelle in der einen Brennlinie ausgehenden und die Reflexionsfläche des elliptischen Reflektors treffenden Lichtstrahlen auch unter schräger Inzidenz auf die andere Brennlinie 15 reflektiert. Beispielsweise ein

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anderer vom Punkt 10a ausgehender Strahl 16, der in Figur 3 unter dem-Beiben Winkel 17 erscheint, aber in einer anderen Ebene liegt, die nicht mit der Zeichenebene dieser Figur zusammenfällt, ist in Figur 2 erkennbar. Beide Strahlen 14 und 16 treffen die Reflexionsfläche in der Schnittgeraden mit ihrer Normalfläche, die durch die mit den Linien .18 gezeigte Ebene definiert ist, und die in Figur 3 als Draufsicht auf die Kante erscheint. Der Reflexionswinkel relativ zu dieser Normalebene Tf bleibt derselbe wie für den Strahl 14, d.h. der Winkel 19, wie aus

Figur 3 zu ersehen ist. Der reflektierte Strahl 16 läuft also innerhalb der im Schnitt durch die Gerade 20 in Figur 3 definierten Ebene und .' trifft die Brennlinie 15 im Punkt 15b. . .-·.--.

Betrachtet man jetzt einen weiteren vom Punkt 10a scheinbar unter demselben in Figur 3 gezeigten Winkel 17 ausgehenden Strahl 21, so läuft dieser Strahl nach Reflexion an dem elliptischen Reflektor ebenfalls W innerhalb der durch die Linie 20 in Figur 3 definierten Ebene'und trifft

auf die End-Reflexionsfläche 13. Der Endreflektor steht aber auch rechtwinklig zu dieser die andere Brennlinie und die Schnittgerade der Normalenfläche enthaltenden,Ebene. Wenn man auf diese Ebene in Richtung des Pfeiles 22 blickt, dann fallen der Einfallswinkel und der Reflexionswinkel aus dieser Blickrichtung auf Null zusammen. Der reflektierte Strahl bleibt in dieser Ebene und trifft die Brennlinie 15 im Punkt 15c.

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Da für die Betrachtung der Punkt 10a und der Winkel 17 willkürlich gewählt wurden, lässt sich allgemein daraus schliessen, dass jeder von der linienförmigen Lichtquelle 10 ausgehende und die Reflexionsfläche 11 treffende Strahl auf die andere Brennlinie 15 reflektiert ^: wird. ' ... . :..._-

Figur 4 ist eine Draufsicht auf die Anordnung entsprechend der mit Pfeilspitzen versehenen Linie 4-4 in Figur 2. Figur 4 zeigt verschiedene vom Punkt 10a ausgehende Strahlen in einer durch den Winkel 23 festgelegten Ebene. Der senkrecht zur Brennlinie vom Punkt 10a ausgehende Strahl wird auf den Punkt 15a der anderen Brennlinie 15 reflektiert. Der in dieser Darstellung rückwärts horizontal ausgehende Strahl wird mit dem Winkel 24, der gleich dem Winkel 23 ist, reflektiert und trifft die andere Brennlinie 15 im Punkt 15d nach Reflexion an dem Endreflektor 13. Die anderen Strahlen werden so reflektiert, dass sie die zweite Brennlinie 15 an den Punkten 15e, 15f und 15g schneiden.

Jeder Punkt 10a der idealisierten linienförmigen Lichtquelle sendet also Licht gleicher Intensität in allen Winkeln 17 und unterschiedlicher Intensität in allen Winkeln 23 aus. Somit beleuchtet ein Punkt auf der linienförmigen Lichtquelle alle Punkte auf der Brennlinie 15 mit unterschiedlicher Intensität. Wenn der Abstand zwischen den Brennlinien 10

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und 15 genügend gross ist, erzielt man längs der zweiten Brennlinie 15 eine relativ konstante Beleuchtung, auch wenn die linienförmige Lichtquelle in der ersten Brennlinie 10 durch eine Reihe von leuchtenden Abschnitten ersetzt wird. Dieser Punkt ist insofern wichtig, weil die gesamte zu belichtende Ausdehnung auf der Linie 15 wesentlich grosser ist als die Länge z.B. eines Lampenfadens einer Wolframlampe, die zur Vorlagenbeleuchtung verwendet werden kann. Besondere leuchtende Abschnitte können auch an die Enden der ersten Brennlinie 10 gesetzt werden, um. die mit dem in Kopiermaschinen verwendeten Linsensystemen zwangsläufig verbundenen Randveriuste ausgleichen zu helfen.

Wenn das Licht von einer idealisierten linienförmigen Lichtquelle nach obiger Beschreibung völlig auf die Linie 15 fokussiert wird, wird selbstverständlich das von einer realen Lichtquelle ausgehende Licht über einen gewissen Bereich in der Nähe der Linie 15 gestreut. Abhängig von der Geometrie der Lichtquelle und des Reflektors kann dieser Bereich gross genug sein, um den durch den Kopierprozess abgetasteten streifenartigen Bereich zu umfassen. Die zu kopierende Vorlage kann aber auch in einen bestimmten Abstand von der Linie 15 angeordnet werden, um den beleuchteten Streifenbereich zu vergrössern.

In der vorgeschlagenen Belichtungsanordnung wird Licht von dem oben

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beschriebenen Reflektorsystem so abgelenkt, dass es der Vorlagenabtastung mitteis eines schwenkbaren ebenen Spiegels folgt. Die Winkelablenkung des Lichtes durch einen solchen Spiegel wird anhand der Fig. 5 beschrieben. Betrachtet man einen in die Spiegelfläche 26 im Drehpunkt 26a des schwenkbaren Spiegels unter einem Winkel 27, bezogen auf die Spiegelebene, einfallenden Lichtstrahl 25, so wird dieser Strahl gemäss dem Reflextionsgesetz als Strahl 28 unter dem gleichen Ausfallswinkel 27 reflektiert. Wenn jetzt der Spiegel um einen Winkel 29 geschwenkt wird, so trifft der einfallende Strahl 25 jetzt den Spiegel unter einem Winkel 30, bezogen auf die gestrichelt dargestellte Spiegelebene, und wird als Strahl 32 unter demselben Winkel 30 reflektiert. Durch die Schwenkung des Spiegels wird demnach der reflektierte Strahl aus der Ursprungslage um einen Winkel 31 abgelenkt. Aus der Zeichnung ist zu ersehen, dass: Winkel 30 = Winkel 27 + Winkel 29 und Winkel 31 = Winkel 29 + Winkel 30 - Winkel 27 ist. Setzt man die erste Gleichung in die zweite ein, so ergibt sich: Winkel 31 = 2 χ Winkel 29- '

Betrachtet man jetzt einen anderen Strahl 25', der parallel zum Strahl 25 in den Spiegel in dessen ursprünglicher Stellung im Punkt 26b unter demselben Winkel 27 einfällt und unter diesem Winkel auch als Strahl 28' reflektiert wird, so trifft dieser Strahl die reflektierende Fläche nach Schwenkung des Spiegels um den Winkel 29 in einem neuen Punkt 26c ·*,

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wie vorher unter dem Winkel 30 und wird.unter diesem Winkel als Strahl 32' zurückgeworfen» Da die Reflexionswinkel dieselben sind wie bei dem Strahl 25, und da der Strahl 28' parallel zum Strahl 28 und der Strahl 32' parallel zum Strahl 32 verläuft, lenkt also die Schwenkung des Spiegels um den Winkel 29 den Strahl 32' um denselben Winkel 31 ab, der gleich dem doppelten des Schwenkwinkels 29 . ist. · — ■■ . · -.-.■'

In der vorgeschlagenen Belichtungs anordnung wird die Vorlage mittels des elliptischen Reflektors durch einen ebenen Beleuchtungs spiegel streifenweise beleuchtet, der zusammen mit dem ebenen Abtastspiegel geschwenkt wird. Bei Erfüllung der folgenden Bedingungen: 1. Die ■ beiden Spiegel drehen sich gemeinsam (als ein fester Teil) um eine Achse, in der die beiden Spiegelebenen sich schneiden und 2. der Beleuchtungs spiegel und die Beleuchtungsquelle haben einen solchen

räumlichen Abstand voneinander, dass bei einem gegebenen Punkt, wie z.B. dem Anfang der Abtastbewegung der beleuchtete Bereich auch der abgetastete Bereich ist, erziehlt man folgende Ergebnisse: 1. Der beleuchtete Bereich folgt dem auf der Vorlagenfläche abgetasteten Bereich in einem Kreisbogen, dessen Mittelpunkt die Schwenkachse des Spiegels ist; 2. Die Länge des Lichtweges von der Beleuchtungsquelle zum beleuchteten Vor Jagenbereich bleibt während des Abtastprozesses

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konstant; 3. Die Länge des Lichtweges yon dem beleuchteten streifenartigen Vorlagenbereich zum Objektiv bleibt während des

Abtastprozesses konstant und 4, der Winkel zwischen beiden Lichtwegen, geinessen an der Vorlage, bleibt während des Abtastprozesses konstant. . ,

Fig. 6 zeigt die beiden Spiegel 35 und 36, die um einen Winkel 37 um eine Achse bei 35a, dem Schnittpunkt beider Spiegelebenen, gemein- ^

sam gedreht werden können. Ein einfallender Lichtstrahl 38 wird zunächst im Punkt 35a unter dem Winkel 39, bezogen auf die Ebene des Spiegels 35, reflektiert. Ein anderer Lichtstrahl 40 wird im Punkt 36a unter dem Winkel 41, bezogen auf die Ebene des Spiegels 36, derart reflektiert, dass der reflektierte Strahl 40 den ausfallenden Strahl 38 im Punkt .42 schneidet. Im Zusammenhang mit Figur 5 wurde gezeigt, dass die beiden ausfallenden Strahlen um einen Winkel 43, der doppelt so gross ist wie der Schwenkwinkel 37, abgelenkt werden und sich in ^

Punkt 44 schneiden, wenn die beiden Spiegel um einen Winkel 37 gemeinsam geschwenkt werden. Die durch die Punkte 42, 45 und 46 einerseits und durch die Punkte 44, 35a und 46 andererseits gebildeten Dreiecke sind ähnliche Dreiecke, weil sie in zwei Winkeln 43 und 47 übereinstimmen und somit auch in allen drei Winkeln. Daher kreuzen sich die reflektierten Strahlen im selben Winkel 48 für beide Spiegelpositionen.

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Zieht man jetzt vom Schwenkpunkt 35a im'gleichen Winkel 37, gemessen von der gestrichelten Läge des Spiegels 36 nach seiner Schwenkung um den Winkel 37, eine Hilfslinie, so kreuzt diese den in Richtung auf Punkt 44 ausfallenden Strahl 40 im Punkt 49· Wegen des Re flexionsgcsetzes wird der Einfallswinkel 50 des Strahles 40 mit der Spiegelebene 36 in dieser Lage als Ausfallswinkel wiederholt im Dreieck, das durch die Punkte 36b, 35a und 49 gebildet wird. Dieses Dreieck und das symmetrische, durch die Punkte 36b, 35a und 36a gebildete Dreieck stimmen in den beiden Winkeln 37 und 50 überein und haben die Seite von 36b nach 35a miteinander gemeinsam. Sie sind daher ungleichsinnigkongruente Dreiecke. · v-

In dem durch die Punkte 51, 36a und 35a definierten Dreieck ist der Winkel an der Ecke 35a doppelt so gross wie der Winkel 37, welcher gleich dem Winkel 43 ist, wie anhand der Figur 5 erläutert. Dieses

Dreieck weist einen weiteren Winkel 52 auf, der gleich ist dem entsprechenden Winkel in dem durch die Punkte 51, 49 und 45. gebildeten Dreieck. D*. diese Dreiecke in zwei Winkeln miteinander übereinstimmen, find sie einander ähnlich und somit ist auch der Winkel 53 gleich dem Winkel 41. κ ' ■ : '-

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Da das durch die Punkte 36b, 35a und 49 gebildete Dreieck kongruent dem.iPreieck ist, welches durch die Punkte 36b, 35a und 36a gebildet ist, ist die Länge der Seite zwischen den Ecken 49 und 35a gleich der Länge der Seite zwischen den Ecken 36a und 35a. Das durch die Punkte 36a, 35a und 42 gebildete Dreieck stimmt daher mit dem durch die Punkte ,49* 35a und 44 gebildeten Dreieck in einer Seite und zwei Winkeln Uberein, so dass diese Dreiecke kongruent sind. Die Länge der Seite zwischen den Ecken 42 und 35a ist daher genauso gross wie-die Länge der Seite zwischen den Ecken 44 und 35a. Damit ist bewiesen, dass der Punkt, an welchem die reflektierten Strahlen einander kreuzen, während der Schwenkung der beiden Spiegel einen Kreisbogen durchläuft, dessen Mittelpunkt bei 35a liegt. " ■ " - .-

Es wird jetzt die Länge des Lichtweges zwischen einem Punkt 40a auf dem einfallenden Lichtstrahl 40 und den Kreuzungspunkten 42 bzw.. 44 betrachtet. Wenn die beiden Spiegel sich in ihrer Ursprungslage befinden, ist dieser Lichtweg gleich der Summe der Abstände zwischen den Punkten 40a und 36b, zwischen 36b und 36a und zwischen 36a und 42. Wenn die beiden Spiegel um einen Winkel 37 geschwenkt sind, ist der Lichtweg gleich der Summe der Abstände zwischen den Punkten 40a und 36b, zwischen 36b und 49 und zwischen 49 und 44. Durch die Kongruenz der durch die Punkte 36b, 35a und 36a einerseits und durch die Punkte . ;

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36b, 35a und 49 andererseits gebildeten Dreiecke ist der Abstand zwischen den Punkten 36b und 36a genau gleich dem Abstand zwischen den Punkten 36b und 49. Weiterhin ist wegen der Kongruenz der beiden Dreiecke, die durch die Punkte 36a, 35a und 42 bzw. 49, 35a und 44 gebildet werden, der Abstand zwischen den Punkten 36a und 42 genau gleich dem Abstand zwischen den Punkten 49 und 44. Die Länge des Lichtweges von einem festen Punkt 40a zum Kreuzungspunkt der

Strahlen bleibt daher konstant, während die beiden Spiegel geschwenkt . werden«

Bisher wurde nur der Sonderfall beschrieben, in dem einer der Strahlen von der gemeinsamen Schwenkachse der beiden Spiegel aus reflektiert wurde. Jetzt wird der Fall betrachtet, in welchem ein einfallender Strahl 54, reflektiert am Punkt 35b des Spiegels 35 in seiner ursprüngliehen Lage, nun so verläuft, dass er die anderen Strahlen am Punkt kreuzt. Der verlängerte Teil des Spiegels 35 zur Aufnahme dieses Strahls könnte auch als Sonderfall für die Verwendung eines separaten Spiegels, wie z.B. des Spiegels 36, angesehen werden, wobei der Winkel zwischen beiden Spiegelebenen gleich Null ist. Die für das •Kreuzen der ausfallenden Strahlen 40 und 38 aufgezeigten Ergebnisse müssen in gleicher Weise auch für das Kreuzen, der ausfallenden Strahlen 54 und 38 gelten, d.h., der reflektierte Strahl 54 muss nach

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Schwenkung der Spiegel ebenfalls durch den Punkt 44 laufen, wobei der Winkel 55 zwischen den reflektierten Strahlen 54 und 38 während der Drehung der Spiegel konstant bleibt. Auch die Länge des Lichtweges von einem Punkt 54a auf dem einfallenden Strahl 54 muss während der Schwenkung der Spiegel ebenfalls konstant bleiben. Folglich muss auch der Gesamtwinkel 55a zwischen den reflektierten Strahlen 40 und 54 konstant bleiben. '.··■- · ■;

Wenn man sich jetzt vorstellt, dass eine Beleuchtungsquelle an den Punkt 40a gesetzt und in Richtung des Strahles 40 ausgerichtet wird und in einer Kopiermaschine ein Objektiv so angeordnet wird, dass es die von einer Vorlage reflektierten Strahlen, wie z.B. den Strahl 54, zur Belichtung auf eine photoleitende Fläche fokussiert, und die zu kopierende Vorlage auf eine Kreiszylinderfläche durch die Punkte und 44 mit der Zylinderachse bei 35a gelegt wird, dann folgt der belichtete Bereich dem abgetasteten Bereich auf der Oberfläche der Vorlage. Während des Abtastvörganges bleibt die Länge des Lichtweges von der Lichtquelle zur beleuchteten Vorlage konstant, die Länge des Lichtweges von der Vorlage zum Objektiv ebenfalls und der Winkel zwischen diesen Lichtstrahlen bleibt gleichfalls konstant. , -

Die Lichtquelle bei 40a kann an sich willkürlich eingesetzt werden, wenn

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nur die Bedingung erfüllt wird, dass die Reflexion ihrer Beleuchtung der Vorlage zur Belichtung des Photoleiters zurück durch die Linse sich als Strahlen am abgetasteten Vorlagenbereich kreuzen. Die Beleuchtungsintensität kann erhöht werden, indem man mehrere Lichtquellen so auf den Beleuchtungsspiegel richtet, dass auch sie diese Bedingung erfüllen. In ähnlicher Weise können auch mehrere auf die reflektierte Strahlung ansprechende Elemente, wie Linsen oder Licht^v sensoren auf den Abtastspiegel gerichtet werden, wenn sie diese Bedingung erfüllen. Bei Bedarf können auch mehr als zwei Spiegel so angeordnet werden, dass ihre Spiegelebenen oder deren Verlängerungen die Achse der Schwenkung enthalten. . ....

Die Länge des Lichtweges vom abgetasteten Vorlagenbereich zum Objektiv muss konstant bleiben, um diesen Bereich fokussieren zu können. Figur 7 zeigt ausserdem, warum auch die Lichtweglänge von der Beleuchtungsquelle zum beleuchteten Vorlagenbereich konstant bleiben muss. Die Darstellung zeigt schematisch das optische System der Kopiermaschine, wobei die beweglichen Spiegel für die Vorlagenabtastung und -beleuchtung weggelassen wurden. Der elliptische Reflektor 56 konzentriert Licht von der Lampe 57 auf einen streifenartigen Bereich der Vorlage 58, der um die Linie 58a herum liegt. Die Endreflektoren 59 werden ebenfalls wie oben beschrieben verwendet. Von der Vorlage reflektiertes Licht

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fällt durch das Objektiv 60 und durch die schlitzartige Blende 61a in der

Blendenplätte 61 auf den Photoleiter (nicht dargestellt), der dicht hinter der Blendenplatte liegt. " ' . ·

Ohne die Blendenplatte würde der elliptische Reflektor 56 bei Benutzung einer blank weis sen Vorlage ein relatives Beleuchtungsprofil auf dem belichteten Photoleiterbereich erzeugen, das durch die gestrichelten Linien 62 angedeutet ist. Durch die Eigenschaften des optischen Systems ist für konstante Beleuchtung eines Bereiches um die Linie 58a herum die Belichtung auf dem Photoleiter in einem beliebigen Punkt 63 proportional der vierten Potenz des Kosinus des zugehörigen Winkels 64. Mit anderen Worten, die Amplitude der relativen Beleuchtungskurven ändert sich um diesen Faktor. Die Oeffnungsbreite der Blende 61 wird deshalb mit der Annäherung an ihre Enden so vergrössert, dass diese Schwankung ausgeglichen wird. Die Kanten dieser Schlitzblende beschneiden die relative Beleuchtungskurve so, dass die Fläche unter dieser Kurve oder das Integral für jeden beliebigen Schnitt 63 konstant bleibt. * . -

Wenn nämlich die Länge des Lichtweges von der Beleuchtungsquelle zur beleuchteten Fläche der Vorlage sich wahrend des Abtastvorganges ändern dürfte, würde eich auch die durch, den Reflektor 56 in den beleuchteten '«

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Bereich konzentrierte Lichtmenge in gleicher Weise ändern. Somit

würde sich auch die während des Abtastvorganges durch den Schlitz 61a fallende Lichtmenge entsprechend ändern. Auch eine Aenderung des Winkels zwischen dem beleuchtenden Lichtweg und dem belichtenden Lichtweg zurück durch das Objektiv auf den Photoleiter würde ebenfalls die auf den Photoleiter fallende Lichtmenge variieren lassen.

Figur 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel der vorgeschlagenen Belichtungsanordnung. Licht von der Lampe 65 wird durch den elliptischen Reflektor 66 konzentriert und durch den Beleuchtungsspiegel 68 zu Beginn des Abtastvorganges auf den Bereich 67 gelenkt. Das diffus vom Bereich 67 reflektierte Licht wird mittels des Abtastspiegels 70 in das Objektiv gerichtet. Während der Abtastbewegung schwenken diese beiden, in der gleichen Ebene liegenden Spiegel gemeinsam um eine Achse bei 70a um den Schwenkwinkel 71. Das Licht überstreicht dadurch den beleuchteten

und abgetasteten Bereich der Vorlagcnflächc um einen Winkel 72, der doppelt so gross ist wie der Schwenkwinkel 71.

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Die Schwenkachse des Doppelspiegels ist in der Mitte des zur Abtastung benutzten Teilspiegels liegend dargestellt. Da die beiden Spiegel jedoch in derselben Ebene liegen, kann die Achse auch in irgendeinen anderen Bereich in dieser Ebene gelegt werden.

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Die mögliche Anwesenheit von Staub auf dem Beleuchtungs spiegel stellt ein gewisses Problem dar. Da die Intensität des den Beleuch'-tungsspiegel treffenden Lichtes wesentlich grosser ist als diejenige des den Abtastspiegel treffenden Lichtes, könnten Staubpartikel auf dem Beleuchtungs spiegel gestreutes Licht unmittelbar in das Objektiv werfen und dadurch die Belichtung des Photoleiters beeinflussen. Auf den schwenkbaren Spiegel wird daher ein Schirm 73 gesetzt, um diese Möglichkeit auszuschliessen. Dieser undurchsichtige Schirm verhindert, dass Streulicht von der Oberfläche des Beleuchtungs spiegeis in das

Objektiv dringt. Die Endreflektorenfwerden in gleicher Weise benutzt,

wie es oben beschrieben wurde. · . -. · ...

Um die Ansammlung von Staub auf Spiegeln und Linse zu verhindern, kann dieser Teil des optischen Systems durch ein Gehäuse aus den Wandungen 76, 77 und 78 und der gekrümmten Glasplatte 79 der Vorlagenbühne abgedichtet werden. Der elliptische Reflektor kann dann durch einen über seine Rippen 66a geblasenen Luftstrom gekühlt werden. Ein Hitzeschild 80 soll die Wärmestrahlung auf das Objektiv abhalten. Wenn auch die Lampe selbst gekühlt werden muss, kann eine Glasplatte 81 vor den Reflektor gesetzt werden. Luft wird dann an der Lampe entlang durch do n so gebildeten Hohlraum von einem Ende zum anderen geblasen. Die Glasplatte kann gegebenenfalls auch Infrarotenergie ab-

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sorbieren und so die Temperatur für die Teile in der dargestellten Kammer verringern. . .

Figur 9 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel, in welchem sich der Beleuchtungsspiegcl 82 und der Abtastspiegel 83 um den Schwenkwinkel 84 um eine Achse bei 85, dem Schnittpunkt ihrer Spiegelebenen, drehen. Ein undurchsichtiger Schirm 86 wird gemeinsam mit diesen " Spiegeln geschwenkt, um Streulicht von der Lamps 87 und dem

Reflektor 88 von dem Ojektiv 89 fernzuhalten. Diese Anordnung ähnelt im übrigen der in Figur 8 gezeigten, wobei eine gebogene Glasplatte 90 der Vorlagenbühne einen Abschnitt eines Kreiszylinders mit der Achse am Ort der Schwenkachse 85 bildet und die Endreflektoren 91 zusammen mit den Wandungen 92 und 93 die optische Kammer abdichten. Eine Glasplatte 94 kann vor dem Reflektor angeordnet sein. Das Objektiv 89 wird so gekippt, dass seine optische Achse möglichst normal zum Abtastbereich der Vorlage auf der Glasplatte 90 unter Berücksichtigung der Reflexion durch den Spiegel 83 steht. Zum Beispiel kann das Objektiv 89 um 5 Grad relativ zur Linie 96 gekippt sein, um diese Beziehung herzustellen. Der Winkel zwischen der Mittellinie des reflektierten Bildes und der Mitte der gebogenen Vorlagenfläche bei 85 ist gleich dem Winkel 98, um welchen das Objektiv relativ zur Reflexion der Mitte dos abgetasteten Bereiches gekippt ist.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE

Einrichtung zum optischen Abtasten der Vorlage in einem Kopiergerät, wobei die Vorlage sich auf einer gekrümmten Vorlagenbühne befindet, dort synchron zur Bewegung des Bildträgers streifenweise beleuchtet wird, und wobei das reflektierte Licht mittels eines Objektivs zur Belichtung des Bildträgers in den Bildbereich projiziert wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine langgestreckte Lichtquelle (65, 87) mit zugeordneten Reflektoren (66, 88) und ein schwenkbarer, ebener Beleuchtungsspiegel (68, 82) zur Beleuchtung eines streifenförmigen Bereiches der Vorlage vorgesehen sind, daß ein schwenkbarer, ebener Abtastspiegel (70, 83) zum Richten des diffus von der Vorlage reflektierten Lichtes in das Objektiv (69, 89) vorhanden ist, daß die Achse (70a, 85} der Schwenkbewegung von Beleuchtungs- und Abtastspiegel beiden Spiegelebenen ge-■einsam ist, und daß die transparente Platte (79, 90) der Vorlagenbühne nach dem Mantel eines Kreiszylinders gekrüant ist, dessen Achse der Ort der genannten Schwenkachse ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die !lichtquelle (65, 87) in einer der beiden Brennlinien ein·· elliptischen Reflektors angeordnet ist.

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3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Begrenzung des elliptischen Reflektors (66, 88) senkrecht zur Brennlinie stehende, ebene End-Reflektoren (13, 59, 74, 91) vorgesehen sind.
4. Einrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Beleuchtungsspiegel (68) und

A der Abtastspiegel (70) in einer geroeinsamen Ebene liegen, die auch die Schwenkachse (7Oa) enthält.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Beleuchtungsspiegel (82) und der Abtastspiegel (83) in sich schneidenden Ebenen liegen, deren Schnittgerade die Schwenkachse (85) enthält.
6. Einrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem die schwenkbaren Spiegel enthaltenden Bauteil ein undurchsichtiger Schirm (73, 86) gegen das Eindringen von Streulicht in das Objektiv (69, 89) vorgesehen ist.
7. Einrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Objektiv (69, 89) und Bildträger nahe dem Bildbereich eine Blendenplatte (61) mit einer Schlitzblende (61a) vorgesehen ist, deren Breite

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von der Mitte aus nach beiden Enden hin zunimmt.
8. Einrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Teile in einem staubdichten Gehäuse (76, 77, 78, 79 bzw. 90, 91, 92, 93). untergebracht sind.
9. Einrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch Λ gekennzeichnet, daß für die Lichtquelle eine Kühlung mittels Luftstrom vorgesehen ist.

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