DE2324890C2

DE2324890C2 - Beleuchtungseinrichtung für Kopiergeräte

Info

Publication number: DE2324890C2
Application number: DE2324890A
Authority: DE
Inventors: Leon Henry Lexington Ky. Hildenbrandt
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1972-06-19
Filing date: 1973-05-17
Publication date: 1982-05-06
Also published as: US3758774A; GB1405058A; JPS4953052A; CA996083A; JPS5341976B2; IT981509B; FR2190284A5; DE2324890A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung für Kopiergeräte mit einer Lichtquelle und einem beweglichen optischen System mit Linse, Reflektoren und Blende zum Ausleuchten einer Vorlage und Belichten einer lichtempfindlichen Schicht, durch das in Form eines Lichtbandes auf die Vorlage auflreffende und von dieser reflektierte Licht.

Zum Stande der Technik ist schon eine Reihe von Beleuchtungseinrichtungen bekannt geworden, angefangen von einer einfachen Anordnung mit Beleuchtungslampe und Verschluß ohne Reflexion <'es Lichtstrahls, wie dies beispielsweise die DE-PS 4 31 813 und

ίο die CH-PS 95 999 zeigt bis zu komplexen Systemen, bei denen eine stabförmige Lampe in einem elliptischen Reflektor angeordnet ist und bei denen manchmal zusätzliche Reflektoren benutzt werden, um das Licht in eine bevorzugte Richtung zu projizieren. In manchen Fällen hat man eine Mehrzahl von Lampen angeordnet um im Zusammenwirken mit einem eng benachbart angeordneten Reflektor zusammen mit der Lampe die Originalvorlage zu beleuchten. Diese zeigt z. B. die FR-PS 21 01 767 (nationale Eintragung Nr. 71 25 997).

Wenn normalerweise in einer Kopiermaschine ein flaches Dokument beispielsweise ein Originalbrief und dergleichen zum Kopieren eingelegt wird, gelangt wenig oder gar kein Licht vom Beleuchtungssystem zum Auge des Bedienungspersonals. Unter bestimmten Umständen aber, beispielsweise wenn die zu kopierende Vorlage ein Buch oder ein vergleichbares Original ist das eine besondere Einstellung oder Handhabung benötigt waren bisher bekannte Systeme insofern von Nachteil, als das helle Licht der Beleuchtungslampen das Bedienungspersonal blenden konnte. Das ist darauf zurückzuführen, daß das Buch oder ein vergleichbares Original auf die Kopiermaschine in der Weise aufgelegt wird, daß die normalerweise benutzte Abdeckplatte oder Abdeckung offengehalten wird, so daß das sehr helle Licht der Beleuchtungseinrichtung während des Kopiervorgangs aus dem inneren der Maschine herausdringen kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, eme Beleuchtungseinrichtung für elektrostatische und andere Kopiergeräte zu schaffen, die eine Blendung der Augen des Bedienungspersonals in der Nachbarschaft der Anlage vermeidet und dabei gleichzeitig eine wirkungsvollere Ausleuchtung der Vorlage sicherstellt. Durch die Erfindung wird somit eine Beleuchtungseinrichtung geschaffen, die eine l.ichtverteilung innerhalb vorausgewählter Belichtungsgrenzen festlegt, welche von der Maschinenbedienung normalerweise nicht eingesehen werden kann. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß in dem optischen System ein Paraboloid-Reflektor so geformt und angeordnet ist. daß er das von der Lichtquelle ausgehende Licht in mindestens einer Ebene als Bündel paralleler Lichtstrahlen auf einen Zylinder-Reflektor mit parabelförmigem Querschnitt reflektiert, der diese parallelen Lichtstrahlen in die Vorlagenebene reflektiert.

Mit dieser Anordnung ist die Gefahr, daß das Bedienungspersonal das unter gewöhnlichen Ijmstän den von dem Innenraum der Maschine ausgehende Licht sehen kann, extrem klein. Das trifft sowohl dann

6ö zur, wenn Üriginälvörlägen, wie t. B. Briefe und

. dergleichen, mit geschlossener Abdeckung kopiert werden, als auch dann, wenn Bücher oder relativ große Dokumente oder Vorlagen bei offener Abdeckung kopiert werden, wobei die Beleuchtungseinrichtung

offen daliegt Das erfindungsgemäße Prinzip ist sogar anwendbar, wenn nur sehr kleine Originalvorlagen zum Kopieren aufgelegt oder wenn tatsächlich überhaupt keine Vorlage aufgelegt wird und die Beleuchtungsein·

richtung eingeschaltet ist Diese Möglichkeit besteht beispielsweise bei Oberprüfung der Funktionsfähigkeit der Anlage.

Der Erfindungsgedanke kann in verschiedenen Ausführungsformen verwirklicht werden. In der im Hauptanspruch angegebenen Ausführungsform enthält die Beleuchtungseinrichtung einen feststehenden ParaboIoid-Reflektor, dem eine Lichtquelle zugeordnet ist sowie einen als Abtastreflektor wirkenden Zylinderreflektor mit parabelförmigem Querschnitt, der in der to Nachbarschaft des Originaldokuments oder der Vorlage während des Kopiervorganges zur Projektion eines Lichtbandes angeordnet ist. Der sich bewegende Zylinder-Reflektor nimmt einen Lichtstrahl von dem feststehenden Paraboloid Reflektor auf und fokussiert diesen zu einem Lichtband.

In einer zweiten Ausführungsform wird ein feststehender Paraboloid-Reflektor benutzt, der jedoch mit einem unterteilten Parabol-Zylinderreflektor zusammenwirkt, der aus zwei Parabol-Zylinderreflektoren besteht, die unterschiedliche Brennweite hp.ben, jedoch während des Abtastvorganges das Licht auf die gleiche Linie fokussieren. Diese Anordnung soll sicherstellen, daß das Licht aus zwei Richtungen einfällt, wodurch Schatteneffekte verringert oder völlig beseitigt werden, die sonst mit dreidimensionalen Originalvorlagen auftreten können.

In einer dritten Ausführungsform besteht das Beleuchtungssystem aus einem einzigen sich bewegenden Reflektor, der sowohl paraboloid als auch im wesentlichen eine elliptische Form aufweist. In diese. Ausführungsform weist der Reflektor vorzugsweise in einer Richtung quer zur Abtastrichtung der Originalvorlage die Form eines Parabolspiegels und parallel zur Abtastrichtung im wesentlichen einen elliptischen Querschnitt auf. In diesem Zusammenhang sei auf ein Buch von Angus E. Taylor und Charles J. A. Halberg verwiesen, das 1969 bei Prentice-Hall, Inc. in New York erschienen ist, mit dem Titel »Calculus With Analytic Geometry«, insbesondere Seiten 85 bis 91, wo Eigenschäften parabolischer und paraboloider Zylinderelemente besprochen sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nunmehr in Verbindung mit den Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeijt

Fig. la den Strahlenverlauf von einer Lichtquelle zu einem stationären Paraboloid-Reflektor und von dort zu einem sich bewegenden Zylinderreflektor mit parabelförmigem Querschnitt vnd von dort zu einer Auflagefläche mi: einem Originaldokument;

Fig. Ib eine ähnliche Darstellung wie in Fig. la. bei der der Strahlenverlauf über zwei Reflektoren arbeitet mit zwei Zylinderreflektoren mit parabelförmigen Querschnitt, die sich während des Abtastvorganges bewegen, wobei gleichzeitig Licht nach der Vorlage unter zwei verschiedenen Winkeln reflektiert oder projiziert wird, um Schatteneffekte zu beseitigen;

F i g. 2a, b und c eine erste Ausfüiirungsform der Beleuchtungsabtasteinrichtung unter Verwendung eines »ich bewegenden Zylinderreflektors mit parabelförmigern Querschnitt;

F i g. 3 eine typische Beleuchtungseinrichtung gemäß dem Stand der Technik unter Verwendung eines elliptischen Zylincierreflektofs mit einer linearen Lichtquelle;

Fig,4a und b eine dritte Ausführungsform einer Beleuchtungseinrichtung gemäß der Erfindung mit einem einzigen sich bewegenden Reflektor, der das von einer im wesentlichen kompakten oder nahezu punktförmigeii Lichtquelle ausgehende Licht so ablenkt und reflektiert, daß das Licht innerhalb vorgegebener Projektionsgrenzen auftrifft, um damit eine Blendung weitestgehend zu veiringem oder zu beseitigen. Das Licht ist dabei in einer Ebene parallel und in einer dazu senkrechten Ebene fokussiert.

Die Anordnung der Beleuchtungselemente aller drei Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist der Art, daß ein Lichtband auf das Originaldokument, die Vorlage oder den Gegenstand projiziert wird wobei das Lichtband eine vorbestimmte endliche Länge innerhalb einer Lichtzone aufweist, die normalerweise durch den Bediener nicht eingesehen werden kann. Das Prinzip der Erfindung wird am besten aus der Beschreibung der F i g. la bis 4b ersichtlich.

In der ersten Ausführungsform der Erfindung nimmt ein feststehender Paraboloidreflektor 67 das von der Lampe 69 kommende Licht auf und projiziert dieses gegen einen Zylinderreflektor 65 mit parabelförmigem Querschnitt, der seinerseits das Licht wieder nach dem Originaldokument oder der Vorlage reflektiert. Die beiden Reflektoren 65 und 67 wirken in der Weise zusammen, daß ein Lichtband endlicher Breite und Länge erhalten wird. Die von der Lampe 69 ausgehenden Lichtspuren sind in Fig. la gezeigt Das Licht wird zunächst gegen den Paraboloidreflektor 67 projiziert der als Kollimator wirkt und das Licht in parallelen Strahlen nach dem Zylinderreflektor 65 reflektiert. Der Zylinderreflektor 65 ist mit seiner Brennpunktlinie so ausgerichtet, daß er ein Lichtband vorbestimmter Breite im Bereich 25a der Vorlage 25 erzeugt. Eine weitere Erläuterung dieser ersten Ausführungsform ergibt sich aus den F i g. 2a, 2b und 2c mit einer Draufsicht. Seitenansicht und teilweisen Endansicht einer Beleuchtungseinrichtung. Zur Ausleuchtung einer Vorlage wird die Lampe 69 eingeschaltet und das Licht wird nach einem Paraboloidreflektor 67a gerichtet, der innerhalb des Gerätes feststehend angeordnet ist. Der halbkugelförmige Reflektor 68 mit seiner reflektierenden inneren Oberfläche verhindert, daß direktes, von der Lampe 69 ausgehendes Licht in die Lichtzone gelangt und erhöht außerdem den Wirkungsgrad des Systems, indem er das Licht r ich der Lampe 69 zurückwirft. Der Reflektor 67a dient nicht nur dazu, die Lichtstrahlen innerhalb vorbestimmter ve^rtikaler Abmessungen parallel zu machen, wie in Fig. la gezeig·, wenn das Licht nach dem Reflektor 65 projiziert wird, sondern macht außerdem das von der Lampe 69 ausgehende Lieh; parallel, so daß es im wesentlichen innerhalb der Lichtzone in einer waagrechten Ebene bleibt, wie dies insbesondere aus F i g. 2a zu ersehen ist Somit ist also die Form des Paraboloidreflektors 67 derart gewählt, daß kollimatiertes Licht oder parallele Lichtstrahlen in zwei Dimensionen erzeugt werden, nämlich horizontal und vertikal Die Abmessungen der Anordnung sind so gewählt, daß über den gesamten Abtastbereich d~r Bewegung des Zylinderreflektors 65 oder 65a eine gleichförmige Ausbuchtung erzielt wird. Der Reflektor 65 ist auf dem Wagen 59, und zwar insbesondere auf den Teilen 59a und 59ώ in Fig.2a befestigt. Nur die Teile des Antriebs für den Wagen 59, die zum Verständnis der Beleuchtungseinrichtung erforderlich sind, s'.'sd in den F i g. 3a bis 3c gezeigt.

Das in zwei Dimensionen parallele Licht, das vom Reflektor 67a in Fig, 2a reflektiert wird, läuft über den gesamten Bewegungsbereich des Reflektors 67a nach dem Parabolreflektor 65a. Wie in F i e. 2a zu sehen, ist

der Reflektor 65a in seiner Ausgangsposition und läuft von dort nach rechts innerhalb der Grenzen des Rahmens 62. Dies wird durch die gleitende hin- und hergehende Bewegung der Lagerteile 59a und 596 auf den Schienen 63a bzw. 636 erreicht. Die Bewegung erfolgt in Richtung der Pfeile 81 und 99.

Der Wagen in F i g. 2a bis 2c weist an dem Gleitstück 596 einen Ansatz 59cäüf, der sich in die Bewegungsbahn des Antriebsriemens 79a hinein erstreckt. Der Antriebsriemen 79a ist über Rollen 82 und 84 für eine hin- und hergehende Bewegung gelegt, wenn die Rollen 82 und 84 angetrieben werden. Eine Antriebsvorrichtung ist an einer der beiden Rollen zum Antrieb des Antriebsriemens 79a für eine hin- und hergehende Bewegung vorgesehen, wie sie durch die Pfeile 81 und 99 angezeigt ist. Der Riemen 79a weist mit regelmäßigem Abstand angeordnete Zähne auf, die man am besten aus F i g. 2b erkennt, die in entsprechend geformte Segmente der Klemme 86 eingreifen. Die Klemme 86 ist über den Ansatz 59c mit einem Teil des Riemens 79a über eine Schraube 88 fest verbunden. Durch diese Art der Befestigung wird eine hin- und hergehende Bewegung des Reflektors 65a erreicht.

Es leuchtet ein, daß die Anordnung der ersten Ausführungsform der Erfindung eine im hohen Maße wirksame Beleuchtung für ein Kopiergerät schafft, bei der von einer Lichtquelle ausgehendes Licht so beeinflußt wird, daß ein Lichtband mit endlicher Breite und endlicher Länge erzeugt wird. Es wird angenommen, daß die Draufsicht von F i g. 2a der Originaldokument-Auflagefläche des Kopiergerätes entspricht und es leuchtet ohne weiteres ein. daß das Bedienungspersonal bei Benutzung des Gerätes unter normalen Umständen so am Gerät stehen würde, daß es sich auf der einen oder anderen Seite der Lichtzone befindet In diesem Fall sieht das Bedienungspersonal normalerweise kein von dieser Zone ausgehendes Licht, so daß eine Blendung nicht möglich ist. Sollte durch Zufall bei Oberprüfung des Gerätes die Beleuchtungseinrichtung betrieben und der Reflektor 65a hin- und herbewegt werden, solange keine Vorlage aufgelegt und eine nicht gezeigte Abdeckung zurückgeklappt ist. dann würde der Bediener nur Streulicht niedriger Intensität sehen, wenn die Abtastung abläuft.

Die zweite Ausführungsform der Erfindung zeigt Fig. Ib. Dabei ist der Zyünderreflektor 65 mit parabelförmigem Querschnitt durch zwei Zylinderreflektoren 64 und 66 mit parabelförmigem Querschnitt ersetzt. Die Zylinderreflektoren 64 und 66 nehmen kollimatiertes Licht vom Paraboloidreflektor 67 auf. wie man aus Fig. Id erkennt, wobei der Reflektor 66 den oberen Teil des parallel reflektierten Lichtes aufnimmt, während der Reflektor 64 den unteren Teil des parallelen oder kollimatierten Lichtes aufnimmt. Die genaue Lage und die vorgewählten Krümmungen und Winkel der Reflektoren 64 und 66 sind so gewählt, daß das parallele Licht durch die durchsichtige Auflageplatte 55 auf die Vorlage 25 gerichtet und dort auf den Bereich 256 der Vorlage 25 beschränkt ist. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß auf diese Weise für einen dreidimensionalen Gegenstand in dem Bereich 256 eine bessere Lichtverteilung erzielt wird. In diesem Fall soll die Vorlage 25 stellvertretend für einen dreidimensionalen Gegenstand sein.

I_Jrn den durch die Erfindung erzielten technischen Fortschritt noch zu verdeutlichen, soll eine bekannte Anordnung gemäß F i g. 3 erläutert werden. Dort ist ein Reflektor 92 mit einer Lampe 94 mit einer Abschirmung 96 gezeigt. Die Abtastrichtung ist ebenfalls angegeben. Obwohl hier eine Abschirmung für den Glühfaden vorgesehen ist, die verhindert, daß Licht unmittelbar vom Glühfaden nach dem Auge des Bedieners projiziert wird, reflektiert doch der Reflektor in vielen Richtungen, in denen dann die Lichtintensität nur geringfügig kleiner ist, Versuche, diese Art von reflektiertem Licht abzuschirmen, reduziert die tatsächliche Ausleuchtung einer Vorlage ganz beträchtlich, oder man muß die Leistung der Lampe wesentlich erhöhen, um eine ausreichende Ausleuchtung zu erzielen.

Die bei der bisher bekannten Ausführungsform zur Ausleuchtung einer Vorlage aufgetretenen Probleme lassen sich gemäß der Anordnung nach Fig.4 leicht durch Verwendung der Beleuchtungseinrichtung gemäß der Erfindung in ihrer ersten oder zweiten Ausführungsform beseitigen. Man kann selbstverständlich auch eine dritte Ausführungsform gemäß den Fig.4a und 4b benutzen. In diesem Fall wird eine kompakte Lichtquel-

Ie 102 zusammen mit einer Abschirmung 104 und einem besonders geformten Reflektor 106 vorgesehen, der ein Lichtband von endlicher Breite und endlicher Länge längs der Linie 108 erzeugt. Die besonderen Eigenschaften des Reflektors 106 sind der Art, daß er — in Abtastrichtung gesehen — ein Parabolreflektor ist. Die Ausgestaltung des Reflektors 106 in einer Richtung quer zur Abtastrichtung ist im wesentlichen elliptisch. Dabei muß darauf hingewiesen werden, daß eine praktisch elliptische Krümmung in dieser Ebene nicht genau eingehalten werden muß. Das heißt, daß diese Krümmung etwas flacher verlaufen kann oder praktisch flach gehalten werden kann, doch welche Form der Reflektor in dieser Ebene auch immer hat, es kann kein Licht in das Auge des Bedieners gelangen. Eine im wesentlichen elliptische Krümmung ist jedoch erwünscht, wenn man ein ganz besonders schmales Lichtband erzeugen will. Alles nach dem Reflektor 106 laufende Licht ist unmittelbar in den Lichtbandbereich längs der Linie 108 gerichtet, während Licht, das nicht in Richtung auf den Reflektor 106 läuft, durch die Abschirmung 104 abgehalten wird. Die Seitenansicht des Reflektors 106 ist in Fig.4b gesehen, wie sie in ein Kopiergerät eingebaut sein kann.

Die Vorteile dieser Ausführungsform als auch der anderen Ausführungsformen betreffen auch die Tatsache, daß alles von dem Beleuchtungssystem ausgehende Licht in einer Richtung senkrecht zur Abtastrichtung abgestrahlt wird und kein Licht schräg nach oben zu einem Bediener oder sonst einer Person gerichtet ist, die

so neben dem Gerät stehen könnte. Für di** dritte Ausführungsform, wie auch für die beiden anderen Ausführungsformen, ist eine kompakte Lichtquelle oder eine nahezu punktförmige Lichtquelle von Vorteil, da Entladungslampen hoher Intensität oder die noch wirksameren Projektionslampen, wie etwa Wolfram-Lampen, benutzt werden können. Das erleichtert auch die Fokussierung, da nur eine kompakte Lichtquelle eingestellt werden muß. Durch geeignete Veränderung der Breite des Reflektors kann die Intensität des Lichtbandes in der Vorlagenebene für jede gewünschte Verteilung eingerichtet werden, insbesondere zur Kompensation des cos^-Gesetzes der Lichtabnahme in dem System. Außerdem kann für die Ausführungsformen 1 und 2 in der Bahn des kollimatierten Lichtstrahls vom Reflektor 67 nach dem Reflektor 65 eine besonders geformte Maske vorgesehen sein. Die Eigenschaften der in allen Ausführungsformen verwendeten Reflektoren macht die Ausbildung eines schmalen Lichtbandes

endlicher Breite und endlicher Länge in der Vorlagenebene möglich, ohne Verwendung von Blenden. Die hier beschriebenen Einrichtungen können in jeder beliebigen Abfaslrichtung in bezug auf den Bediener angeordnet se!n_f ohne daß der Bediener direkte Lichtstrahlen zu sehen bekommt. Als Beispiel dafür kann eine Person an der Seite eines Gerätes stehen, das in p-Ser Bewegung von vorn nach hinten abtastet, ohne daß die Gefahr besteht, geblendet zu werden. Außerdem sollen die Reflekforelerhehte aus gui wärmeleitendem Material sein, so daß die Wärme von der Vorlagenebene abgehalten wird, Ferner sollen die Spektraleigenschaften des nach der Vorlage gerichteten Lichtes den speziellen Erfordernissen der Anwendung angepaßt sein.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

!. Beleuchtungseinrichtung für Kopiergeräte mit einer Lichtquelle und einem beweglichen optischen System mit Linse, Reflektoren und Blende zum Ausleuchten einer Vorlage und Belichten einer lichtempfindlichen Schicht durch das in Form eines Lichtbandes auf die Vorlage auftreffende und von dieser reflektierte Licht, dadurch gekennzeichnet, daß in dem optischen System ein Paraboloid-Reflektor (67) so geformt und angeordnet ist, daß er das von der Lichtquelle (69) ausgehende Licht in mindestens einer Ebene als Bündel paralleler Lichtstrahlen auf einen Zylinder-Reflektor (65) mit parabelförmigem Querschnitt reflektiert, der diese parallelen Lichtstrahlen in die Vorlagenebene (55) reflektiert
2. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch pekennzeichnet daß der Paraboloid-Reflektor (67; die Lichtstrahlen mindestens in zwei Dimensionen als Bündel paralleler Lichtstrahlen reflektiert.
3. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder-Reflektor aus zwei gegeneinander versetzt angeordneten Teilreflektoren (64,66) besteh;.
4. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß der Zylinder- Reflektor in der Bahn des von dem Paraboloid-Reflektor (67) kommenden parallelen Lichtes für eine hin- und hergehende Abtastbewegung angeordnet ist, und mit dem in die Voriagenel jne (55) reflektierten Lichtband bei der AMastbewegung eine in der Vorlagenebene befindliche Vor ige (25) abtastet
5. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß jeder der Zylinder-Reflektoren (64, 66) mit parabelförmigem Querschnitt die einfallenden, von Paraboloid-Reflektor (67) kommenden parallelen Lichtstrahlen unter einem anderen Winkel in bezug auf die Vorlagenebene (55) aufnimmt und daß dadurch zwei benachbarte Lichtbänder (25b) in die Vorlagenebene projiziert werden.
6. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder-Reflektor (65; 64,66) mit einem Teil des optischen Systems (71, 73. 75) auf einer Wagenanordnung (59, 61) für eine hin- und hergehende Abiastbewegung angeordnet ist. während andere Teile des optischen Systems (56,77,57) feststehend angeordnet sind.
7. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß der Paraboloid-Reflektor und der Zylinder-Reflektor zu einem Reflektor (106) zusammengefaßt sind, dessen Querschnitt in einer Ebene parabelförmig und in einer dazu senkrechten Ebene etwa elliptisch ist.
8. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 7. dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Reflektors (106) in Abtastrichtung parabelförmig und quer zur Abtastrichtung im wesentlichen elliptisch ist