DE2527334A1

DE2527334A1 - Optische beleuchtungseinrichtung fuer ein kopiergeraet

Info

Publication number: DE2527334A1
Application number: DE19752527334
Authority: DE
Inventors: Yuji Enoguchi; Takao Fujiwara; Hidetoshi Kawabata; Takaij Kurita; Hiroshi Murasaki; Masaya Ogawa; Susumu Tanaka; Kenichi Wada
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1974-06-22
Filing date: 1975-06-19
Publication date: 1976-05-06
Also published as: JPS562956B2; JPS511141A; FR2275797A1; US3981575A; DE2527334C2; GB1490134A; FR2275797B1

Description

GLAWE, DELFS, MOLL & PARTNER

PATENTANWÄLTE

DR-ING. RICHARD GLAWE, MÜNCHEN DIPL-ING. KLAUS DELFS, HAMBURG DIPL -PHYS. DR. WALTER MOLL. MÜNCHEN DIPL-CHEM DR. ULRICH MENGDEHL. HAMBURG

8 MÜNCHEN 26 POSTFACH 37 LIEBHERRSTR. 20 TEL. (089) 22 65 48 TELEX 52 25 05

MÜNCHEN

A 68

2 HAMBURG13 POSTFACH2570 ROTHENBAUM-CHAUSSEE 58 TEL. (040)4 10 20 08 TELEX 21 29 21

Linolta Camera Kabushiki Kaisha Osaka / J

Optische Beleuchtungseinrichtung für ein Kopiergerät

Die Erfindung betrifft eine optische Beleuchtungseinrichtung füx· ein Kopiergerät zum Beleuchten eines Originals oder eines Dokuments, das auf ein Aufzeichnungsmedium kopiert werden soll.

In den meisten, bisher kommerziell erhältlichen elektrophotographischen Kopiergeräten wird ein optisches System verwendet, das im allgemeinen eine Bildübertragungseinrichtung in Form einer Linsenanordnung aufweist, die ein Linsenelement oder mehrere Linsenelemente auf v/eist. Die Verwendung der Lin-

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senanordnung erfordert die erhöhte Länge eines optischen Strahlengang des Lichts, das eine Abbildung des zu kopierenden Originals vermittelt, wobei im Falle einer 111-Abbildung des Originals auf dem Aufzeichnungsmedium der optische Weg etwa viermal so lang sein muß, wie die Fokallänge der verwendeten Linsenanordnung. Um die Abmessungen des Kopiergerätes zu verringern, weist das optische System daher zwei oder mehrere Reflexionsspiegel auf, die im optischen Strahlengang innerhalb des Gerätegehäuses zum Ablenken der Lichtstrahlen angeordnet sind, die das Abbild des Originals wiedergeben, wobei die Ablenkung der Lichtstrahlen im wesentlichen in Zickzackform zu einer Photorezeptorfläche erfolgt, auf die die Abbildung projiziert wird, um ein elektrostatisch latentes Abbild in bekannter Weise darauf zu bilden.

Unabhängig von der Art des verwendeten optischen Systems ist es wohlbekannt, daß ein relativ großer Raum zur Installation des optischen Systems innerhalb des Gerätegehäuses erforderlich ist, und daher ist die Verringerung der Abmessungen des Gerätegehäuses begrenzt.

Obwohl die Verwendung von Spiegeln in vorteilhafter V/eise dazu führt, daß das Gerätegehäuse in gewissem Umfange in seiner Größe verringert werden kann, so führt dies umgekehrt dazu, daß die Intensität des zur Beleuchtung des zu kopierenden Originals verfügbaren Lichts verringert wird. Zusätzlich zu der oben erwähnten Verringerung der Lichtintensität erfordert die

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" ² " ORIGINAL INSPECTED

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Verwendung der Spiegel mit der Linsenanordnung von relativ niedrigem optischen Transmissionsfaktor, beispielsweise etwa •0,2 im Fall der Linsenanordnung mit der festen f/Blenden-Zahl von 5,6, die Verwendung einer Beleuchtungslampe mit hoher elektrischer Leistung und folglich die Verwendung von Kühl- und Y.ärmeableitanordnungen, um zu verhindern, daß das su kopierende Original oder Dokument beschädigt oder in anderer Weise durch die Y«'ärme der erhöhten Temperatur verbrannt wird, die durch die Eeleuchtungslampe erzeugt wird.

»eitere vielfältige Nachteile ergeben sich aus der Verwendung der Spiegel; einer dieser Ilachteile ist der, daß die sich in der Luft innerhalb des Gerätegehäusee bewegenden Staubpartikel dazu neigen, auf einigen oder allen Reflexionsflächen der Spiegel zu haften, wodurch die Güte der Abbildung des daraufhin auf dem Aufzeichnungsmedium abgebildeten Originals verringert wird. Ein anderer Nachteil ist der, daß, um die Linsenanordnung und die Spiegel innerhalb des Gerätegehäuses und relativ zueinander festzulegen, ein dunkler Lichtleiter erforderlich ist, der einer inneren Lichtreflexion ausgesetzt ißt, d.h. einem Hin- und Herspringen des Lichts innerhalb des Lichtleiters, der umgekehrt einer Reduktion des Bildkontrastes des Originals ausgesetzt ist, das auf dem Aufzeichnungsmedium wiedergegeben wird.

TJm die optische V/eglänge der Lichtstrahlen zu verkürzen, die das Abbild des zu kopierenden Originals wiedergeben, und um

b ü y H ! 9 / 1 0 b !i

gleichzeitig die Verwendung der Beleuchtungslainpe mit relativ kleiner elektrischen Leistung zu ermöglichen, ohne die optimale Intensität des Lichts zu verringern, die für die Belichtung einer Photorezeptorflache zur Verfügung steht, kann die Verwendung einer Linsenanordnung mit einer relativ kurzen Fokallänge mit kleinerer f /Blenden-Zahl vorgesehen sein. Jedoch ist herausgefunden worden, daß die Verwendung einer derartigen Linsenanordnung mehr oder weniger aus den folgenden Gründen beschränkt ist:

a) Obwohl die Bildqualität in der Mitte hoch sein kann, neigt sie dazu, an dem Rand abzufallen, und daher tritt die Schwierigkeit auf, *ua- eine Verringerung der Bildgüte am Hand zu vermeiden, um eine maximale Gleichmäßigkeit über den Bildbereich zu erreichen.

b) Diese Linsenanordnung neigt dazu, weniger Licht zu den Ecken als zu der Bildmitte zu projizieren, und dementsprechend ist eine relativ hohe Lichtintensität erforderlich, um die Reduktion des Lichts, das durch die Ecken der Linsenanordnung tritt, relativ zu dem zu kompensieren, das durch das Mittelteil der gleichen Linsenanordnung tritt, bzw. bei einem Kopiergerät mit einem Schlitzbelichtungesystem ist ein relativ großer Schlitz erforderlich, um die Reduktion zu kompensieren·

Bei einer verbesserten Ausführungsform, um die oben beschriebenen optischen Kachteile der bekannten Kopiergeräte zu

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vermeiden und um die Konstruktion der Kopiergeräte zu vereinfachen, wird eine Bildübertragungseinrichtung verwendet, die optische Fasern in einer linear gebündelten Konfiguration aufweist, die unter dem Markenzeichen "SELFOC" bekannt sind und eine Brechungsindexverteilung im Querschnitt aufweisen, die sich fortlaufend und parabolisch nach außen von einem Mittelteil aus verändert und der Gleichung η = N(1 - ar ) folgt, wobei H der Brechungsindex in der Mitte, η ein Brechungsindex im Abstand r von der Mitte und a eine positive Konstante ist.

Die bekannten Beleuchtungssysteme, die in den verfügbaren Kopiergeräten verwendet werden, können jedoch nicht wirkungsvoll in Verbindung mit der oben beschriebenen Bildübertragungseinriehtung verwendet werden, da die Lichtstrahlen, die von dem Beleuchtungssystem zur Beleuchtung eines aufeinanderfolgenden Seils des zu kopierenden Originals verfügbar sind und danach auf die Photorezeptorfläche projiziert werden, in Form eines Lichtstreifens oder Lichtbandes zur Verfügung stehen sollten, und zwar mit einer Breite, die der Schlitzbreite w der Bildübertragungseinrichtung entspricht. Die Schlitzbreite w der Bildübertragungseinrichtung kann dadurch vergrößert werden, daß die optischen Fasern mit abgestuftem Brechungsindex nebeneinander in mehr als zwei Reihen angeordnet werden; dies führt jedoch zu einer Zunahme der Herstellungskosten und zu einem komplizierteren Aufbau der Beleuchtungseinrichtung.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine verbesserte Beleuchtungseinrichtung für ein Kopiergerät mit einem optischen

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System in Form der Bildübertragungseinrichtung zu schaffen, wobei die Beleuchtungseinrichtung im wesentlichen die vorerwähnten Nachteile vermeidet, die den bekannten Kopiergeräten anhaften.

Eine andere wichtige Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Beleuchtungseinrichtung der oben beschriebenen Art zu schaffen, die einen im wesentlichen flachen Lichtleiter aufweist, dessen eines Ende sich in der Nähe der Bildübertragungseinrichtung befindet und zur Unterseite der durchsichtigen Auflage offen ist, die vorgesehen ist, um das zu kopierende Original aufzunehmen; dieser Lichtleiter weist eine Beleuchtungslichtquelle auf, die in der Nähe des anderen Endes und von dem erwähnten einen Ende des Lichtleiters in einem Abstand befestigt ist, der der maximalen Breite des zu kopierenden Originals entspricht, so daß ein aufeinanderfolgendes Teil des zu kopierenden Originals gleichmäßig über seine gesamte Breite beleuchtet werden kann.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Beleuchtungeeinrichtung der beschriebenen Art zu schaffen, die in relativ kompakter Größe hergestellt und in einem Kopiergerät während dessen Herstellung vollständig eingebaut werden kann.

Erfindungsgemäß weist daher die Beleuchtungseinrichtung einen im wesentlichen flachen Lichtleiter auf, der innerhalb

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des Kopiergerätes parallel zu der Unterseite der durchsichtigen Auflage befestigt ist. Der Lichtleiter weist ein Teil in der Höhe eines Endes auf, das in der Nähe der Bildübertragungseinrichtung angeordnet und zur Unterseite der durchsichtigen Auflage offen ist. Eine Beleuchtungslichtquelle, beispielsweise eine rohrförmige elektrische Lampe, ist innerhalb des Lichtleiters eingeschlossen und in der Nähe des anderen Endes des Lichtleiters in einem Abstand von diesem Ende angeordnet, der der maximalen Breite des zu kopierenden Originals entspricht, und damit der maximalen Breite der verwendeten, durchsichtigen Auflage. Zum Sammeln einer maximalen Lichtmenge, die von der Lichtquelle zum Beleuchten des zu kopierenden Originals erhältlich ist, sind sowohl ein 'leil in der Nähe eines Endes des Lichtleiters und gegenüber der Öffnung des Lichtleiters sowie das andere Ende des Lichtleiters konkav. Die konkave Form des Seils des Lichtleiters, die der öffnung gegenüberliegt, die zur Unterseite der durchsichtigen Auflage weist, und die konkave Form des anderen Endes des Lichtleiters werden durch eine quadratische Gleichung dargestellt.

Erfindungsgemäß ist der Lichtleiter derartig ausgebildet, daß Lichtstrahlen von der Lichtquelle, die innerhalb des Lichtleiters vorgesehen ist, zu einer gekrümmten Reflexionsfläche gerichtet sind und danach an einem Punkt der durchsichtigen Auflage zur Aufnahme des zu kopierenden Originals zusammenlaufen, um einen Lichtstreifen oder ein Lichtband zum Beleuchten des zu kopierenden Originals zu bilden.

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Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die anliegende Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Querschnitts einer Bildübertragungseinrichtung als Seil eines optischen Systeme des Kopiergerätes,

Fig. 2 eine sohematische Seitenansicht eines elektrophotographisehen Kopiergerätes im Querschnitt mit einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung,

Fig. 3 im vergrößerten Maßstab eine Aufsicht der Beleuchtungseinrichtung gemäß Fig. 2 im Querschnitt,

Fig. 4 im vergrößerten Maßstab eine Seitenansicht der Beleuchtungseinrichtung gemäß Fig. 2 im Querschnitt,

Fig. 5 in weiter vergrößertem Maßstab eine Seitenansicht eines Teils einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung im Querschnitt und

Fig. 6 eine Aufsicht einer Beleuchtungseinrichtung im Querschnitt, die eine andere Ausführungsform des Lichtleiters zeigt.

Die Bildübertragungseinrichtung 1 gemäß Fig. 1 erfordert keine Linsenanordnung und deren optische Elemente und weist die oben erwähnten optischen Fasern 2 auf, die nebeneinander in

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zwei Reihen angeordnet und umgekehrt durch eine Schutzschicht 3 beschichtet sind. Biese Bildübertragungseinrichtung 1 ist zwischen einer durchsichtigen Auflage 4 zum Auflegen des zu kopierenden Originals und einer Photorezeptorfläche 5 derartig angeordnet, daß das eine Ende der Bildübertragungseinrichtung in einem Abstand I₁ von dem Original und in einem Abstand 1., von der Unterseite der durchsichtigen Auflage 4 ist, während das andere Ende dieser Bildübertragungseinrichtung einen Abstand I₂ von der Photorezeptorfläche 5 hat.

Da die Höhe t der Bildübertragungseinrichtung 1 etwa 31,5 μ beträgt, wie sich als praktisch annehmbar erwiesen hat, während die Abstände 1., I₁, und I₂ 3,3 mm, 1,7 mm bzw. 5,0 mm betragen, ist es klar, daß die optische Weglänge des Bildes von dem Original zu der Photorezeptorfläche wesentlich reduziert ist, beispielsweise auf 33,2 mm im Vergleich zu 600 mm im bekannten Kopiergerät. Dementsprechend kann das Kopiergerät mit dieser besonderen Bildübertragungseinrichtung, die keine Linsenanordnung und deren zugehörige optischen Elemente, beispielsweise Linsen- und Spiegelanordnungen, erfordert, in einer relativ kompakten Größe hergestellt werden. Außerdem ist die Bildübertragungseinrichtung dadurch vorteilhaft, daß die maximale Gleichförmigkeit der Abbildungsgüte im wesentlichen über den gesamten Abbildungsbereich erzielt werden kann.

Da die optischen Fasern mit abgestuftem Brechungsindex einen relativ hohen optischen !ransmissionsfaktor aufweisen,

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beispielöweiee vier- bis zehnmal so groß wie das Linsenelement mit einer f/Blenden-Zahl von 5_f6, kann außerdem die Beleuchtungseinrichtung eine elektrische Lampe mit relativ niedriger Leistung aufweisen. Da keine Spiegelanordnung im Zusammenhang mit der Bildübertragungseinrichtung erforderlich ist, treten keine weiteren Probleme auf, optische Aberrationen und Störungen zu vermeiden, die andernfalls mit der Linsen- und Spiegelanordnung auftreten können, und das optische System des Kopiergerätes kann, leicht zusammengebaut und eingestellt werden.

Jedoch tritt in der Praxis bei der Verwendung der Bildübertragungseinrichtung ein Problem auf, das dieser Bildübertragungseinrichtung eigen ist. Während gemäß Fig. 1 die effektive Schlitzbreite w sehr klein ist, beispielsweise 3,6 mm, ist der Abstand 1. zwischen dem Ende der Bildübertragungseinrichtung 1 und der Unterseite der durchsichtigen Auflage 4 wie oben beschrieben ebenfalls sehr klein.

Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung wird zunächst im folgenden anhand der Pig. 2 erläutert. Das dargestellte Kopiergerät weist eine Photorezeptorfläche 5 mit einer photoleitfähigen Schicht oder Licht auf nähme schicht auf einer leitfähigen Unterlage auf, und diese Photorezeptorfläche 5 ist trommeiförmig ausgebildet, wobei die Trommel auf einer nicht gezeigten Welle befestigt ist, die drehbar in einem Maschinenrahmen angeordnet ist, um sich in der durch den Pfeil gekennzeichneten Richtung zu drehen, so daß die Trommel-

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oberfläche aufeinanderfolgend eine Anzahl Arbeitestellungen an verschiedenen Stationen durchläuft, beispielsweise Lade-, Belichtungs- oder Abbildungs-, Entwicklunge-, Transport- und Eeinigungsstationen.

Die Ladestation weist eine Koronalade vorrichtung 21 auf, die eine gleichförmige elektrostatische Ladung auf die Photorezeptorplatte 5 bringt. Direkt daneben und in der Nähe der Ladestation bezüglich der Drehrichtung der Photorezeptorfläche 5 ist die Belichtungs- oder Abbildungsstation, an der ein Licht- oder Strahlungsnuster des zu kopierenden Originals, das von einer hin- und herbewegbar gelagerten durchsichtigen Auflage 4» auf der das zu kopierende Original aufgelegt ist, durch die oben beschriebene Bildübertragungseinrichtung übertragen worden ist, auf die Photorezeptorfläche 5 projiziert wird, un die elektrostatische Ladung in dem darauf belichteten Bereich zu verteilen, wodurch eine latente elektrostatische Abbildung des zu kopierenden Originals gebildet wird.

Der belichtete Bereich auf der Photorezeptorfläche 5 wird, wenn dieser gedreht wird, nacheinander zu der Entwicklungsetation übertragen, an der Tonerteilchen zum Entwickeln, deren elektrostatische Ladung entgegengesetzt zu der der elektrostatischen latenten Abbildung ist, aufgebracht werden oder anders in bekannter Weise über die Photorezeptorfläche durch einen Entwickler 10 vereprüht werden, dessen Konstruktion später beschrieben wird, so daß eine Pulverabbildung der Konfi-

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guration gebildet wird, die der elektrostatischen latenten Abbildung entspricht. In der dargestellten Ausführungsform weist der Entwickler 10 eine drehbare, hohle, zylindrische Trommel auf, die eingebaute, nicht gezeigte Magnete aufweist, die innerhalb des Hohlraums der !Trommel befestigt sind, wobei die Trommel magnetische Bürsten für das Entwicklungsmaterial bildet, das aus einer Mischung magnetisierbarer Trägerkörner und Tonerteilchen besteht, die von der Trommel 12 auf eine Sprühplatte 13 abgenommen und daraufhin in Berührung mit der zu entwickelnden elektrostatischen latenten Abbildung gebracht werden. Der Entwickler 10 weist außerdem ein Flügelrad 11 auf, wobei bei dessen Drehung das Entwicklungsmaterial auf die Trommel 12 aufgebracht und gleichzeitig die Tonerteilchen mit den Trägerkörnern gemischt werden, die benützt und daraufhin zu dem Boden eines Entwicklertanks mit Hilfe einer Transporttrommel oder -hülse 14 zurückgefördert worden sind.

Zwischen der Entwicklungsstation und der Übertrags tat ion ist eine Papierzuführungsstation mit einem Papierzuführungsmechanisiius vorgesehen, um Blätter des Aufnahmemediums, beispielsweise Papier, nacheinander der Photorezeptorfläche 5 koordiniert mit der Darbietung der entwickelten Abbildung an der Papierzuführungsstation zuzuführen. Dieser Blattzuführungemechanismus weist eine Versorgungsschale 26 für Blätter auf, in der ein Papierblattstapel 27 angeordnet ist, wobei ein Blatt nach dem anderen durch eine Zuführungewalze 28 einem Zufuhrdurchlaß zugeführt wird, der durch ein Paar im Abstand ange-

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ordneter Führungen 30 und 31 definiert wird. Der BlattzuführungsmeehaniBffiUS weist außerdem ein Paar nebeneinandergestellter Förderwagen 29 auf, die zwischen dem Paar Führungen 30 und 31 angeordnet sind und in Verbindung mit der Photorezeptorfläche 5 so angetrieben werden, um jedes Blattmaterial in Berührung mit der sich drehenden Photorezeptorfläche 5 an einem Punkt zu bringen, der unmittelbar vor der Übertragstation ist.

An der Übertragstation ist eine Koronalade einrichtung 32 vorgesehen, um den Übertrag der entwickelten Abbildung von der Phot ore zep torf läehe 5 auf das Blattmaterial in bekannter Weise zu bewirken.

Das Papierblatt, das von der Photorezeptorfläche 5 an der tibertragstation mit dem Pulverbild übertragen worden ist, wird danach von der Photorezeptorfläche 5 durch einen Abnahmemechanismus 22 auf ein angetriebenes Förderband 33 abgenommen. Das £eil 33* des Förderbandes 34, das sich in einer Richtung von der Photorezeptorfläche 5 weg zu einer Fixierstation, wie im folgenden beschrieben, bewegt, wird durch eine Saugplatte 33a unterstützt, die mit einer Vakuumquelle 35 verbunden ist, um das entwickelte oder reproduzierte Papierblatt flach gegen die Förderbandfläche während des Transports von der Photorezeptorfläche 5 zu der Fixierstation zu halten.

Die Fixierstation weist eine Walze 38a zum Aufbringen von Wärme auf, wobei die Walze 33a zum Aufheizen in der Nähe einer

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Heizvorrichtung 38 sowie in der Nähe einer Unterstützungswalze 37 angeordnet ist, die sich unterhalb der V/alze 38a befindet. Die Heizvorrichtung 38 kann eine elektrische Infrarotlampe 36 aufweisen, und es ist leicht ersichtlich, daß beim Durchlauf des entwickelten Papierblattes zwischen der Heizwalze 38a und der ünterstützungswalze 37 das Pulverbild auf einer Fläche des Papierblattes dauernd in bekannter Weise fixiert werden kann. Das fixierte Papierblatt wird dann von den Walzen 38a und 37 durch Abnahme elemente 39 abgenommen und auf ein Paar nebeneinander angeordneter Ausgabewalzen 40 gegeben, von denen das fixierte Papierblatt aus dem Kopiergerät ausgeworfen wird.

Die Photorezeptorfläche 5» von der das entwickelte und übertragene Papierblatt an der Abnahmestation getrennt worden ist, wird bei ihrer fortwährenden Drehung daraufhin zu der Reinigungsstation hinter einer Löschlampe 23 bewegt, die die restliche elektrostatische Ladung auf der Photorezeptorfläche 5 entfernt.

Die Reinigungsstation weist eine Reinigungseinheit 15 auf, die eine Aufwickelrolle 20 und eine drehbar gelagerte Walze 17 für Reinigungspapier aufweist, von der sich ein Band Reinigungspapier zu der Aufwickelwalze 20 um eine Vorspannwalze 18 und eine Zwischenwalze 19 erstreckt. Die Torspannwalze 18 zwingt das Band Reinigungepapier 16 von der Walze 17 dazu, die Photorezeptorfläche 5 während der fortgesetzten Drehung der

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Photorezeptorfläche 5 zu berühren, mn die restlichen Tonerteilchen von der Photorezeptorfläche 5 vollständig für den nachfolgenden Kopierarbeitezyklus abzunehmen.

Vorzugsweise sind der Entwickler 10, die Reinigungseinheit 15, die Koronaladeeinrichtung 21, der Abnahmemechanismus 22 und die Löschlampe 23 innerhalb eines Gehäuses 24 eingeschlossen, das wiederum innerhalb des Gerätegehäuses beherbergt ist, so daß es aus dem Gehäuse heraus- und in dieses eingesetzt werden kann, und zwar mittels einer nicht gezeigten, geeigneten Führungsschienenanordnung.

Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung 6 ist im wesentlichen oberhalb der Reinigungseinheit 15 und unmittelbar unterhalb der hin- und herbewegbar gelagerten durchsichtigen Auflage 4 angeordnet, die aus einer durchsichtigen Glasplatte hergestellt sein kann. Die Einzelheiten der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung 6 werden am besten aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich, auf die im folgenden Bezug genommen wird.

Die Beleuchtungseinrichtung 6 weist einen Lichtleiter 6 mit im wesentlichen flacher,kubischer Form und eine langgestreckte elektrische Lampe 7 auf, die innerhalb des Lichtleiters 8 angeordnet ist. Der Lichtleiter 8 weist eine Endwand 8a, obere und untere Wände 8b und 8c und ein Paar einander gegenüberliegender Seitenwände 8e und 8f auf, die alle miteinander verbunden sind, um einen im wesentlichen flachen, ku-

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bischen Körper zu bilden, wie sich «us den Fig. 2 bis 4 ergibt. Wie insbesondere aus Fig. 4 ersichtlich ist, ist eine der einander gegenüberliegenden Enden der unteren Wand 8c, die von der Endwand 8a entfernt ist, in der Hähe einer der einander gegenüberliegenden Enden, d.h. dem oberen Ende der Bildübertragungseinrichtung 1 begrenzt, das in der Nähe der Unterseite der durchsichtigen Auflage 4 ist; außerdem besteht eine Begrenzung in der Nähe der Hlveauebene der oberen Wand 8b. Aus diesem Grunde ist ein Teil der Unterseite 8c in der Nahe der erwähnten einander gegenüberliegenden Enden nach oben gekrümmt, wie dies durch 8d gekennzeichnet ist, um eine konkave Reflexionsflache zu bilden, wobei die Form dieser konkaven Reflexionsfläche 8d ein Teil der Kurve oc 2. Grades folgt, d.h. die Kurve wird durch eine quadratische Gleichung dargestellt, beispielsweise eine Parabel oder eine Ellipse, deren Fokus in einem Punkt 4a an der oberen Fläche der durchsichtigen Auflage 4 und im wesentlichen unmittelbar oberhalb der Bildübertragungseinrichtung 1 ist. Da die Querschnittsdarstellung des Lichtleiters 8 in Fig. 4 entlang einer Ebene vorgenommen worden ist, die parallel zu den Seitenwänden 8e und 8f verläuft, ist der Fokus 4a, der in Fig. 4 als Punkt erscheint, tatsächlich eine Fokallinie. Es sei weiterhin festgestellt, daß die Bestimmung der Lage der Fokallinie 4a erforderlich macht, daß der besondere Brechungsindex der durchsichtigen Auflage 4 ait berücksichtigt wird.

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Die Oberseite 8b erstreckt sieb, parallel zu und im Abstand zu der Unterseite 8c und weist eine geringere Länge auf als die Unterseite 8c, so daß ein Lichtauslaß 9 in Form eines Streifens zwischen dem Ende 8'b der Oberseite 8b und dem entsprechenden Ende des Wandteils 8d ausgebildet ist.

Die Endwand 8a in der in Pig. 4 dargestellten Ausführungsform weist einen rechten Halbkreisquerschnitt auf. Durch den Ausdruck "rechter Halbkreisquerschnitt" soll ausgedrückt werden, daß die Krümmung der Endwand 8a durch eine der Hälften des geometrisch rechten Kreises dargestellt wird, der durch die Ebene getrennt ist, die durch die Mitte des Kreises verläuft.

Die langgestreckte elektrische Lampe 7 oder eine andere Birne ist mit einem Lichtleiter 8 verbunden und erstreckt sich in ihrer Breite parallel zu der Endwand 8a. Diese elektrische Lampe 7 wird in der Mitte der Kurve der Endwand 8a und im Abstand von der Ebene ausgerichtet gehalten, die durch die Fokallinie 4a rechtwinklig zu der durchsichtigen Auflage 4 im Abstand L verläuft, der der maximalen Breite W des zu kopierenden Originals und damit der durchsichtigen Auflage 4 entspricht. Die Lampe 7 wird außerdem in der Mitte der Breite des Lichtleiters 8 in ihrer Lage gehaltert.

Die Seitenwände 8e und 8f in der in den Pig. 2 bis 4 dargestellten Ausführungsform erstrecken sich parallel und im Ab-

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stand zueinander. Wie jedoch in Fig. 6 bei 8'e und 8'f angedeutet ist, können diese Seitenwände in Sichtung auf die Lampe 7 aufeinander zu konvergieren.

Obgleich nicht dargestellt, sind die entsprechenden Innenseiten der Wände 8a, 8b, 8c, 8d, 8e und 8f tatsächlich reflektierend ausgebildet, und zwar durch Beschichtung oder anderen llektroauftrag einer Folie aus im wesentlichen reinem Aluminium. Vorzugsweise sind diese Wände 8a bis 8f aus metallischem Material hergestellt, das eine relativ hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, beispielsweise Aluminium oder Aluminiumlegierungen, wobei zumindest die Innenflächen dieser Wände 8a bis 8f poliert sein sollten, beispielsweise durch eine Elektropoliertechnik. Die Verwendung von im wesentlichen reinem Aluminium als Material für die Wände 8a bis 8f wird bevorzugt. Insbesondere die gekrümmte Wand 8d kann aus einem geformten, synthetischen Harz hergestellt und danach auf der Innenfläche mit einer Aluminiumschicht relativ hoher Reinheit bedampft werden.

Ähnliches gilt für die Ausführungsform gemäß Fig. 6.

Sie von der Lampe 7 emittierten Lichtstrahlen werden zu der gekrümmten Wand 8d auegesandt. Dabei werden einige der Lichtstrahlen direkt zu der gekrümmten Wand 8a ausgesandt, einige, nachdem sie abwechselnd durch die Wände 8b und 8c reflektiert worden sind, und einige, nachdem sie an der Endwand 8a und danach durch die Wände 8b und 8c reflektiert worden Bind. Außer-

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dem sind einige der Lichtstrahlen der lampe 7, die eeitlich diffus zu den einander gegenüberliegenden Seitenwänden 8e und 8f oder 8^fe und 8'f abgestrahlt worden sind, ebenfalls zu der gekrümmten Wand hin gerichtet, nachdem sie durch die Seitenwände 8e und 8f oder 8^fe und 8'f reflektiert worden sind.

Sie meisten der Lichtstrahlen, die auf die gekrümmte Wand 8d von der Lampe 7 in der oben beschriebenen Weise projiziert worden sind, werden zu der durchsichtigen Auflage 4 reflektiert und zu der Pokallinie 4a gebündelt, um dadurch einen Lichtstreifen oder ein Lichtband zu bilden, das zur Beleuchtung eines aufeinanderfolgenden Teils des zu kopierenden Originals zur Verfügung steht, das auf der durchsichtigen Auflage 4 aufgelegt ist. Daraus ergibt sich, daß im wesentlichen die gesamte, von der Lampe 7 emittierte Lichtmenge wirkungsvoll dazu verwendet werden kann, um das aufeinanderfolgende Teil des zu kopierenden Originals zu beleuchten, und daher erfordert die Lampe 7 keine relativ hohe Leistung. Es sei festgestellt, daß der Lichtstreifen oder das Lichtband sich gleichmäßig über die gesamte Breite der durchsichtigen Auflage 4 erstreckt, wobei die Lichtintensität nicht wesentlich variiert ist.

Außerdem ist der Raum zwischen den oberen und unteren Wänden 8b und 8c oder der Durchmesser des imaginären Kreises, der von der Form des Endwand 8a eingenommen wird, kleiner als die Höhe t der Bildübertragungseinrichtung, und daher ist der

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Lichtleiter der oben erwähnten Konstruktion in seiner Größe kompakt und erfordert keinen relativ großen Raum zum Einbau innerhalb des Gerätegehäuses.

Es sei festgestellt, daß einige der Lichtstrahlen der Lampe 7, die das aufeinanderfolgende !Heil des zu kopierenden Originals unter einem Einfallswinkel von nicht weniger als 80° überstreichen, zur Beleuchtung deshalb unerwünscht sind, da der Bildkontrast, der auf dem aufeinanderfolgenden !eil des zu kopierenden Originals auftritt, mehr oder weniger verringert ist. Dies kann durch geeignete Positionierung oder andere Auswahl der Position des Endes 8'b der oberen Wand 8b verhindert werden, so daß ein Teil der oberen Wand 8b in der Nähe des Endes 8'b die unerwünschten Lichtstrahlen abschirmt, die das Original unter einem Einfallswinkel von nicht weniger als 80° überstreichen.

Bei einem Beispiel der Ausführungsform der Beleuchtungseinrichtung 6 gemäß Pig. 3 und 4 waren folgende Einzelheiten gegeben: Die Photorezeptorfläche wurde mit 500 Lux in einer mittleren Lage, mit 490 Lux an einem linken Seil und mit 480 Lux an einem rechten Seil bei einem weißen Original beleuchtet.

Außerdem lagen folgende Einzelheiten der Beleuchtungseinrichtung 6 vors

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lampe 7» Halogengaslampe mit einer G-lühf adenlänge von 30 mm lind einer Farbtemperatur von 3100⁰K

Leistung i 200W
Abstand L: 270 mm

Reflexionsflächen 8a bis 8f: Beschichtet mit einer Schicht aus 99»99 $ Aluminium durch eine elektrolytische Beschiohtungßtechnik

Durchmesser der Endwand 8a: 28 mm

Abstand I₁ j 5 mm

Höhe 1 der Übertragungseinrichtung 1: 31»5 mm

Effektive Schlitzbreite w der Übertragungseinrichtung 1:

3)6 mm

Um die gleiche Belichtung auf der Photorezeptorfläche in einer bekannten Beleuchtungseinrichtung mit einem optischen System mit einem Beleuchtungsschlitz von 10 mm Breite und mit einem Linsenelement (in Form einer Spiegellinse) mit einer f/Blenden-Zahl von 5,6 und drei Reflexionsspiegeln zu erhalten, war eine Beleuchtungslampe in Form einer Halogengaslampe mit 500 Watt erforderlich.

Aus diesem Vergleich ergibt sich, daß das optische System der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung eine hohe Beleuchtungsfähigkeit aufweist, und zwar etwa 2,5mal so groß wie das bekannte optische System mit gleichzeitiger, vorteil-

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hafter Verringerung der erforderlichen Leistung der Beleuchtungslampe .

Fig. 5 zeigt eine Modifikation der Endwand 8a, die eine parabolische Querschnittsform aufweisen kann. Diese parabolische Querechnittsform nimmt einen Teil der imaginären Kurve ß ein, die durch eine quadratische Gleichung dargestellt wird, die symmetrisch bezüglich der Ebene ist, die durch die Fokallinie der parabolischen Form parallel zu der transparenten Auflage 4 ist. In der Ausführungsform der Fig. 5 sollte die Lampe mit der Fokallinie der parabolischen Form, die durch die Endwand 8a gebildet wird, ausgerichtet gehalten werden, so daß die Lichtstrahlen, die von der Lampe zu der parabolischen Endwand 8a emittiert werden, parallel zueinander zu der gekrümmten Wand 8d verlaufen, nachdem sie an der parabolischen Wand 8a reflektiert worden sind. Selbst diese Anordnung der Fig. 5 ergibt eine Ausführung ähnlich der gemäß den Fig. 2 bis 4.

Bei anderen Ausführungsformen kann beispielsweise die Querschnittsform der gekrümmten Wand 8d ein Teil des rechten elliptischen Zylinders sein, der zwei Fokallinien aufweist, wobei die eine der Fokallinien des elliptischen Zylinders am Punkt 4a angeordnet sein sollte. Zusätzlich kann die Endwand 8a eine Querschnittsform aufweisen, die einen anderen Teil des rechten elliptischen Zylinders aufweist, wobei die andere der Fokallinien durch die Lichtquelle 7 eingenommen wird.

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Claims

Patentansprüche

Optische Beleuchtungseinrichtung für ein Kopiergerät, "bei dem ein Objekt beleuchtet und eine Abbildung davon auf eine lichtempfindliche Schicht mittels einer Bildübertragungseinrichtung projiziert wird, die eine Anzahl optischer, gebündelter Pasern mit abgestuftem Brechungsindex aufweist, gekennzeichnet durch eine Lichtquelle (7) und einen im wesentlichen flachen, kubischen Lichtleiter (8), der innerhalb des Vorrichtungsgehäuses unterhalb der lichtdurchlässigen Auflage (4) zur Auflage des zu kopierenden Objektes gehaltert ist, und obere und untere Reflexionaflachen (8b bzw. 8c), einander gegenüberliegende, im Abstand zueinander an den oberen und unteren Reflexionsflächen (8b bzw. 8c) befestigte Seitenflächen (8e bzw. 8f) zum Haltern der oberen und unteren Reflexionsflächen (8b bzw. 8c) im Abstand zueinander und eine an den oberen, unteren und Seitenreflexionsflächen (8b, 8c, 8e, 8f) befestigte Endreflexionsflache (8a) aufweist, um die Öffnung am einen Ende des Lichtleiters (8) zu schließen, wobei die untere Reflexionsfläche (8c) länger als die obere Reflexionsfläche (8b) und in der Nähe des anderen Endes des Lichtleiters (8) ein Abschnitt (8d) der unteren Reflexionsfläche (8c) nach oben gekrümmt ist, der in der Hähe der Be-

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leuchtungsflache der Bildübertragungseinrichtung (1) endet und einen Liehtauslaß (9) mit dem freien Ende der oberen RefIexionsflache (8b) bildet, wobei die Lichtquelle (7) innerhalb des Lichtleiters (8) angeordnet und in der Nähe der Endreflexionefläche (8a) befestigt und das Licht der Lichtquelle (7) zu dem gekrümmten Abschnitt (8d) der unteren Reflexionefläche (8c) und nach Reflexion daran durch den Liehtauslaß (9) zu dem zu kopierenden Objekt gerichtet ist.
2. Beleuehtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gekrümmte Abschnitt (8d) der unteren Reflexioneflache (8c) eine Querechnittsform aufweist, die der gedachten Kurve einer quadratischen Gleichung entspricht, wobei die gedachte Kurve eine Fokallinie aufweißt, die auf der durchsichtigen Auflage (4) gelegen und unmittelbar oberhalb der Lichtaufnahmefläche der Bild übertragungseinrichtung (1) ist.
3. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennze ichnet , daß die gedachte Kurve eine parabelförmige Kurve ist.
4. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die gedachte Kurve eine elliptische Kurve ist.

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5. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die oberen und unteren Reflexionsflächen (8b bzw. 8c) sich parallel zueinander erstrecken.
6. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet , daß die oberen und unteren Reflexionsflächen (8b bzw. 8c) im Abstand zueinander angeordnet sind, der kleiner ist als die Höhe der verwendeten Bildübertragungseinrichtung (1).
7. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die seitlichen Reflexionsflächen (8e bzw. 8f) zueinander parallel sind.
8. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die seitlichen Reflexionsflächen (8e bzw. 8f) im wesentlichen zueinander konvergent in Richtung auf die Lichtquelle (7) angeordnet sind.
9. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Endreflexionsflache (8a) eine Querschnittsform aufweist, die einen Teil einer gedachten Kurve einnimmt, die durch eine quadratische
Gleichung dargestellt wird.

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10. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die gedachte Kurve eine parabolische Kurve ist, wobei die Lichtquelle (7) mit der einzigen Fokallinie der parabolischen Kurve der Endreflexionsflache (8a) ausgerichtet ist.
11. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß alle Reflexionsflächen aus gut wärmeleitfähigem Material hergestellt sind.
12. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Endreflexionsflache (8a) die Querschnittsform eines rechten Halbkreises aufweist, in dessen Mittelpunkt die lichtquelle (7) ist.
13. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet , daß der gekrümmte Abschnitt (8d) der unteren Eeflexionsflache (8c) die Querschnittsform eines Teils eines gedachten, hohlen Zylinders mit einer fokallinie aufweist, die auf der durchsichtigen Auflage (4) und im wesentlichen unmittelbar oberhalb der Lichtaufnahmefläche der Bildübertragungseinrichtung (1) ist.
14. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Endreflexionsflache (8a)

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eine Querschnittsform eines anderen Teils des hohlen Zylinders aufweist, wobei die Lichtquelle (7) "bei der anderen Fokallinie ist.
15· Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 13, dadurch
gekennzeichnet , daß die Endreflexionsflache (8a) die Querschnittsform eines Teils der gedachten Kurve aufweist, die durch eine quadratische Gleichung dargestellt wird.
16. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 15, dadurch
gekennzeichnet, daß die gedachte Kurve eine
parabolische Kurve ist, wobei die Lichtquelle (7) an der Stelle der Fokallinie der parabolischen Kurve der Endreflexionsflache (8a) ist.
17· Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 16, dadurch gekennzeichnet , daß der gekrümmte Abschnitt (8d) der unteren Reflexionsfläche (8c) einen im
wesentlichen parabolischen Querschnitt aufweist, dessen Fokallinie an der lichtdurchlässigen Auflage (4) im wesentlichen
unmittelbar oberhalb der Beleuchtungsfläche der Bildübertragungseinrichtung (1) angeordnet ist.
18. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 17, dadurch
gekennzeichnet , daß die Endreflexionsf lache (8a) einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweist, wobei die Lichtquelle (7) in der Mitte der halbkreisförmigen Kurve der Endre-

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flexionsflache (8a) ist.
19. Beleuclitungseinrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet , daß die Endreflexionsflache (8a) eine Querschnittsform aufweist, die einen Teil einer gedachten parabolischen Kurve darstellt, wobei die Lichtquelle (7) in einer Pokallinie der parabolischen Kurve der Endreflexionsflache (8a) ist.
20. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennze ichnet , daß die seitlichen Reflexionsflachen (8e, 8f) parallel zueinander sind.
21. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet , daß die unteren und oberen Eeflexionsflachen (8c bzw. 8b) parallel zueinander sind.
22. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 17, 13, 19 oder 21, dadurch gekennzeichnet , daß die seitlichen Eeflexionsf lachen (8e, 8f) im wesentlichen aufeinander zu und zu der Lichtquelle (7) verlaufen.

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