DE2728948A1

DE2728948A1 - Facetten-randausblendreflektor

Info

Publication number: DE2728948A1
Application number: DE19772728948
Authority: DE
Inventors: Dominick J Maiorano
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1976-09-02
Filing date: 1977-06-27
Publication date: 1978-03-09
Also published as: US4118119A; NL7707772A; GB1579758A; FR2363821B1; CA1095968A; JPS5330343A; JPS6026227B2; DE2728948C2; FR2363821A1

Description

Xerox Corporation/ Rochester, N.Y./USA

Facetten-Randausblendreflektor

Die Erfindung betrifft ein Belichtungsgerät, bei dem ein Lichtmuster, das von einem in ortsfester Stellung durch einen lichtdurchlässigen Träger gehaltenen Dokument reflektiert wird, entlang einem vorbestimmten Weg, der an der Oberfläche eines Photorezeptors endet, geführt wird, wobei das Lichtmuster eine Entladung eines gleichförmig aufgeladenen Teils des Photorezeptors in Übereinstimmung mit dem Lichtmuster bewirkt, so daß dadurch auf diesem ein latentes elektrostatisches Bild verbleibt. Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit einem elektrophotographischen Reproduziergerät mit einem Dokumentbelichtungssystem, das eine Randausblendung ermöglicht.

Das am meisten verbreitete elektrophotographische Reproduziergerät enthält eine lichtdurchlässige Platte, die ein zu reproduzierendes Dokument trägt. Ein optisches Abtastsystem mit einer sich hin- und herbewegenden Beleuchtungsquelle und einem ersten Spiegel projiziert ein Lichtmuster auf eine photoempfindliche Oberfläche mit einer darauf befindlichen gleichförmigen elektrostatischen Ladung, wodurch die photoempfindliche Oberfläche in Übereinstimmung mit dem Bildmuster entladen wird,

609810/0589

so daß ein latentes elektrostatisches Bild entsteht, das auf der Oberfläche verbleibt und anschließend sichtbar gemacht wird durch Entwicklung mit elektroskopischen Markierungsteilchen, die allgemein als Toner in der Technik bekannt sind.

Bei den meisten, wenn nicht allen bekannten Geräten erzeugt ein dicker Dokumentrand gemeinsam mit der Relativstellung der Beleuchtungsquelle einen Schatten längs des Dokumentrandes, und dieser Schatten ergibt einen zu beanstandenden dunklen Rand auf dem Kopiersubstrat.

Wenn ferner die Kopierpapiergröße dem Bereich des photoempfindlichen Elements entspricht, der das latente Bild enthält, und wenn das Kopierpapier und das Bild einwandfrei ausgerichtet sind, so tritt das als Randentwicklung bekannte Phänomen nicht auf. Es geschieht jedoch häufig, daß diese geschilderte Bedingung nicht erfüllt ist und daß die Randbereiche entwickelt werden, mit anschließender übertragung, so daß nicht einwandfreie Kopien entstehen.

Zur Lösung dieser Schwierigkeit der Randentwicklung wurde bereits eine Anzahl von Versuchen unternommen, beispielsweise wurde die Unterseite der Plattenabdeckung eines solchen Gerätes als streuender Reflektor ausgebildet oder damit versehen, wie in der US-PS 3 642 371 beschrieben ist. Bei einer solchen Anordnung bewirken die Teile des Reflektors, die sich über das Dokument hinaus erstrecken, eine Reflektion der Beleuchtung auf das photoempfindliche Element über eine vorbestiirante Fläche hinaus, die darauf dem Bildbereich entspricht, wodurch diese Teile entladen und daher nicht entwickelt werden.

Eine andere Anordnung, bei der eine Randausblendung vorgesehen ist, ist in der US-PS 3 788 737 beschrieben und enthält eine Beleuchtungsvorrichtung, die einen Teil der Plattenabdeckung bildet, so daß eine Beleuchtungsquelle gebildet wird, die über

809810/0589

den Rand des Dokuments hinaus angeordnet ist, wobei diese Beleuchtung dazu dient, das photoempfindliche Element angrenzend an die dem Bildbereich entsprechenden Stellen zu entladen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Abtastoptiksystem für ein elektrophotographisches Reproduziergerät zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch ein Belichtungsgerät der eingangs beschriebenen Art gelöst, das gemäß der Erfindung gekennzeichnet ist durch eine Lichtquelle zur Beleuchtung des Dokuments durch den lichtdurchlässigen Träger hindurch und ferner zur Beleuchtung von Teilen des Trägerelements, die sich über das Dokument hinaus erstrecken, und eine ^Legelreflektoreinrichtung, die angrenzend an die der Lichtquelle gegenüberliegende Seite des Dokuments angeordnet ist, zum Reflektieren der Beleuchtung aus der Lichtquelle, die sich über das Dokument hinaus erstreckt, längs des vorbestimmten Weges, wodurch der Photorezeptor an Stellen angrenzend an den Bereich des Photorezeptors, der von dem Lichtmuster getroffen wird, entladen wird.

Durch die Erfindung wird also ein Belichtungssystem in einem elektrophotographischen Gerät geschaffen, das eine Randentwicklung auf einem Kopierblatt ausschließt. Anders ausgedrückt, das Belichtungssystem enthält eine Einrichtung zur Bewirkung der Randausblendung, wobei diese Ausblendung definiert ist als Entladung eines photoempfindlichen Elements angrenzend an einen darauf befindlichen vorbestimmten Bereich, der dem Lichtmuster entspricht, das von dem Dokument reflektiert wird, wobei das Dokument einen hellgefärbten Rand aufweist. Wenn das Dokument einen dunkelgefärbten Rand aufweist, so entspricht der vorbestimmte Bereich dem Bildbereich des Photorezeptors.

809810/0589

Hierzu ist die Plattenabdeckung des beschriebenen elektrophotographischen Gerätes so aufgebaut, daß sie einen Spiegelreflektor aufweist, der eine Mehrzahl von abgewinkelten Facetten enthält (die also unter einem vorbestimmten Winkel relativ zu der Dokumentplatte angeordnet sind, welche das zu reproduzierende Dokument trägt). Zusätzlich sind die abgewinkelten Facetten derart angeordnet, daß sie sich gradlinig erstrecken, und die Facetten sind jeweils abwechselnd parallel zueinander, während aneinander angrenzende Facetten einen Winkel dazwischen bilden.

Im Betrieb mit geschlossener Plattenabdeckung erstrecken sich einige Facetten über Teile des Dokuments hinaus und sind daher so angeordnet, daß sie von dem abtastenden Belichtungssystem beleuchtet werden. Diese Beleuchtung wird entlang der optischen Wegstrecke des Gerätes reflektiert, mit anschließendem Auftreffen auf dem photoempfindlichen Element, so daß dieses dadurch im Randbereich entladen wird.

Facettenreflektoren sind an sich bekannt, beispielsweise beschreibt die US-PS 3 293 982 eine unsymmetrische reflektierende Trägerstufe, die eine konoidisch spiegelnd reflektierende Oberfläche mit zunehmendem Durchmesser und zunehmender Neigung aufweist. Diese konoidische Anordnung der spiegelnden Oberflächen bzw. Facetten schließt jedoch die Verwendung einer Anordnung wie einer Randausblendvorrichtung der hier betrachteten Art aus. Da ferner aufeinanderfolgende Facetten eine zunehmende Neigung aufweisen, wäre ein solcher Reflektor nicht geeignet für ein Abtastoptik-Belichtungssystem.

Im Zusammenhang mit Spiegelreflektoren, die bei elektrophotographischen Kopiergeräten verwendet werden, ist die US-PS 3 914 049 von Interesse. Diese Druckschrift beschreibt spiegelnd reflektierende Oberflächen, die so ausgebildet sind, daß sie Licht unter einem Winkel bezüglich der normalen zur Platte derart reflektieren, daß die direkte Reflektion von Licht auf einen

809810/0589

Photodetektor vermieden wird, der dazu verwendet wird, die Beleuchtungsdichte in der Bildebene oder am Photorezeptor konstant zu halten.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines optischen Abtast-Belichtungssystems, bei dem die Erfindung verwirklicht ist;

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines bekannten Belichtungssystems ;

Fig. 3 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Theorie eines Randausblendreflektors, der einen Teil der Erfindung bildet;

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Beleuchtungsquelle und einer Reflektionsoberfläche, die in der Formel zur Bestimmung der Facettenwinkel des Randausblendreflektors verwendet wird; und

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Belichtungssystems, das den Randausblendreflektor gemäß der Erfindung enthält.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Anordnung ist eine transparente bzw. lichtdurchlässige Platte 10 vorgesehen, um ein zu reproduzierendes Dokument 11 zu tragen. Ein Abtastspiegelsystem mit zwei beweglichen Spiegeln 12 und 13, die in ihrer äußersten linken bzw. rechten Stellung mit voll ausgezogenen bzw. gestrichelten Linien gezeichnet sind, ist vorgesehen. Der Spiegel 13 ist so angeordnet, daß er sich beim Abtasten mit niedrigerer Geschwindigkeit dreht als der Spiegel 12, um den optischen Abstand zwi-

809810/0589

sehen dem Dokument 11 und der Linse 14 konstant zu halten. Eine rohrförmige Lampe 15 und ein sich über die Platte 10 parallel zum Spiegel 12 erstreckender Reflektor 16 bewegen sich synchron mit dem Spiegel 12. Die Lampe 15 und der Reflektor 16 sind als Beleuchtungseinrichtung vorgesehen, um das Dokument 11 durch die Platte 10 hindurch während des Abtastens zu beleuchten.

Eine optische Wegstrecke, die sich von der Platte 10 zur Linse 14 erstreckt, läuft weiter über die Linse hinaus, so daß ein Lichtmuster nacheinander von Spiegeln 17 und 18 reflektiert wird, wobei dieses Lichtmuster letztlich auf einer Photorezeptortrommel 19 auftrifft. Ein (nicht gezeigter) optischer Schlitz kann in einer Abdeckplatte (nicht dargestellt) vorgesehen sein. Der Schlitz ist vorgesehen, um das Bildfeld zur Wahrung der Bildqualität in Übereinstimmung mit wohlbekannten Prinzipien zu begrenzen.

Eine Plattenabdeckung 22, die an dem Gerätegehäuse (nicht dargestellt) angelenkt werden kann, ist über der Platte 10 vorgesehen und enthält als einteilig damit ausgebildetes Element ein Reflektorgebilde, das allgemein mit 24 bezeichnet ist.

Im Betrieb wird das Dokument 11 durch die Vorbeibewegung der Spiegel 12 und 13 von links nach rechts in Fig. 1 abgetastet, wodurch ein von dem Dokument reflektiertes Lichtmuster auf den Photorezeptor 19 übertragen wird, der sich synchron zur Bewegung der Spiegel 12 und 13 dreht. Das Lichtmuster trifft auf dem Photorezeptor 19 innerhalb eines vorbestimmten Bereiches bzw. auf einer vorbestimmten Fläche desselben auf, die zuvor gleichförmig durch eine geeignete elektrostatische Ladeanordnung (nicht dargestellt) aufgeladen wurde, wobei diese Aufladeanordnung in der Technik der Xerographie wohlbekannt ist. In wohlbekannter Weise wird die gleichförmig aufgeladene Fläche in Übereinstimmung mit dem darauf auftreffenden Lichtmuster entladen, wodurch ein resultierendes rückständiges latentes elektrostati-

809810/0589

272894a

sches Bild auf dem Photorezeptor erzeugt wird, das anschließend durch Entwicklung mit elektroskopischen Markierungsteilchen, die allgemein als Toner bezeichnet werden, sichtbar gemacht wird.

Bei einem bekannten Beleuchtungssystem, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, wird von der Randdicke des Dokuments und der Relativstellung der Beleuchtungsquelle, d.h. der Lampe 15, ein mit 26 bezeichneter Schatten verursacht. Dieser Schatten bildet einen dunklen Rand, der sich entlang dem Dokumentrand erstreckt und bei nichtvorhandenem Reflektor 24 durch das optische System übertragen würde, was zur Entwicklung eines dunklen Randes auf dem Photorezeptor führen würde. Mit anderen Worten, eine Fläche oder Linie auf dem Photorezeptor entsprechend diesem Rand wird nicht entladen und daher entwickelt, mit anschließender übertragung auf das Kopierpapier.

Eine gestrichelt gezeichnete Strahlungsquelle, die mit dem Bezugszeichen 15' bezeichnet ist (Fig. 3), würde die Beleuchtung ergeben, die zum Ausblenden der dunklen Ränder bzw. Schatten eines Dokuments erforderlich ist. Ein Spiegel 28 könnte so angeordnet werden, daß er die Strahlung der Lampe 15 wieder in die öffnung der Linse 14 lenkt. Der Spiegel 28 müßte relativ zur Platte 1O synchron mit der Bewegung der Lampe 15 bewegt werden. Dies ist offensichtlich in der Praxis nicht durchführbar. Daher ist das Reflektionsgebilde 24 mit einer Reihe von kleinen Spiegeln bzw. Facetten 3O und 32 versehen (siehe Figuren 1 und 5), die über der Platte und dem davon getragenen Dokument derart liegen, daß an jeglichem Abtastpunkt entlang der Platte ein Teil der Lampenöffnung stets von der Linsenöffnung "gesehen" wird. Da der Winkel, unter dem die Lampenstrahlung in die Linsenöffnung reflektiert wird, konstant bleibt, sind alle Spiegel- oder Facettenwinkel dieselben. Wie aus Fig. 4 zu ersehen ist, wird der Facettenwinkel O gemäß der folgenden Formel bestimmt:

809810/0589

θ = o^ = βς = 1/2 β = 1/4 (^₁ + φ₂) , worin

β = Winkel zwischen einfallendem und reflektiertem Strahl

Λ, = Einfallswinkel
tu,' = Ref lektionswinkel
ft = Facettenwinkel
Λ, = a,' = © = 1/2 β
3 = 1/2 (O₁ + o₂)
θ = 1/4 ((^₁ + φ₂)

erster Grenzstrahl von der Lampenöffnung zum Schnitt der optischen Achse mit der gewünschten Hauptebene des Randausblendreflektors

zweiter Grenzstrahl von der Lampen öffnung zum Schnitt der optischen Achse mit der gewünschten Hauptebene des Randausblendreflektors

Der Facettenwinkel für die Facette 32 zum Reflektieren der Strahlung des gegenüberliegenden Reflektors, wenn die Lampe 15 und der Reflektor 16 angrenzend an den rechten Rand des Dokuments in Fig. 1 liegen, wird in derselben Weise bestimmt wie im Zusammenhang mit der Bestimmung des Winkels für die Facetten 3O beschrieben wurde.

Der zentrale Strahl (Fig. 4) befindet sich im Mittelpunkt der Lampenöffnung 33, vom Einfallspunkt auf der Facette bzw. Reflektoroberfläche aus betrachtet. Der Winkel zwischen dem zentralen Strahl und der optischen Achse ist /3 = 1/2 (^₁ +^₂)* ^{Da die} Hauptebene des Randausblendreflektors 24 parallel zur Objektebene und senkrecht zur optischen Achse verläuft, sind die Facettenwinkel gleich dem Einfallswinkel und dem Reflektionswinkel. Dies trifft für die Fälle zu, wo der zentrale Strahl längs der optischen Achse reflektiert werden soll, was dazu führt, daß der Facettenwinkel ο der obengenannten Formel gehorcht.

809810/0589

Das Reflektorgebilde 24 enthält vorzugsweise ein Blatt aus einem Material, das eine im wesentlichen ebene obere Fläche 34 und, wie als Beispiel in der Zeichnung dargestellt, eine zu Facetten ausgebildete untere Fläche 36 aufweist. Vorzugsweise wird das Reflektorgebilde aus thermoplastischem Karbonatbrücken-Polymermaterial hergestellt, das im Handel unter der Handelsbezeichnung Lexan Polykarbonat 0107 von der General Electric Company, Pittsfield, Massachusetts erhältlich ist. Stattdessen kann auch Methylmethacrylat verwendet werden, oder ein anderes Material, das so behandelt werden kann, daß eine zu Facetten ausgebildete spiegelnd reflektierende Oberfläche erhältlich ist. Der Facettenbereich 28 enthält einen ersten Satz paralleler Facetten 30 und einen zweiten Satz paralleler Facetten 32, die so angeordnet sind, daß ein aneinander angrenzendes Facettenpaar 30, 32 einen Winkel von 180° dazwischen bil-

^{det (e}Lampe ^{+ e}gegenüberliegender Reflektor*' ^{Ferner sind die} Facetten gradlinig ausgerichtet und erstrecken sich praktisch senkrecht zur Achse der Platte 10. Die räumliche Frequenz der Facettenpaare 30, 32 ist vorzugsweise größer als die Hälfte der Auflösung des optischen Systems.

Die Oberflächen der Facetten 30, 32 sind mit einem Überzug 38 versehen, um sie zu 0,90 bei einer Wellenlänge von 590 nm spiegelnd zu machen. Bei einem bevorzugten Uberzugsverfahren der Oberflächen wird Aluminium unter Vakuum darauf aufgetragen bzw. aufgedampft.

Das beschriebene Reflektorgebilde 24 dient dazu, die Entwicklung des Photorezeptors an den Stellen zu vermeiden, die dem Schattenbereich 26 entsprechen. Hierzu reflektiert das Reflektorgebilde 24, wie in Fig. 5 gezeigt, die Beleuchtung aus der Lampe 15 und dem Reflektor 16 derart, daß der Photorezeptor an diesen Stellen entladen wird, wie nachstehend beschrieben wird.

809810/0589

/ft

Wenn die Lampe 15 und der Reflektor 16 gegenüber dem vorderen Rand des Dokuments 10 (d.h. in Fig. 1 auf der linken Seite der Platte 11) liegen, so wirkt die Lampe als Beleuchtungsquelle/ wie aus Fig. 5 zu ersehen ist. Die angrenzend an den vorderen Rand des Dokuments liegende Facette 30 wirkt mit der Beleuchtungsquelle, d.h. der Lampe 15, zusammen, um zu vermeiden, daß ein dunkler Rand über das Optiksystem übertragen wird. Folglich weist auch die Kopie keinen dunklen Rand auf. Wenn die Lampe 15 und der Reflektor 16 neben dem hinteren Rand liegen (d.h. in Fig. 1 auf der rechten Seite der Platte), so wirkt der Reflektor 16 als Beleuchtungsquelle und wirkt zusammen mit der Facette 32 gegenüber dem hinteren Rand, um zu verhindern, daß ein dunkler Rand bzw. Schatten durch das Optiksystem übertragen wird. Der Strahlengang für die inneren und äußeren Ränder (d.h. für Ober- und Unterseite des Dokuments) ist derselbe wie für den vorderen und den hinteren Rand. Folglich wirkt der Reflektor in derselben Weise, um entlang des oberen und des unteren Randes der Kopie eine Randentwicklung auszuschalten.

809810/0589

Claims

Patentansprüche

1. Belichtungsgerät, bei dem ein Lichtmuster, das von einem in ortsfester Stellung durch einen lichtdurchlässigen Träger gehaltenen Dokument reflektiert wird, entlang einem vorbestimmten Weg, der an der Oberfläche eines Photorezeptors endet, geführt wird, wobei das Lichtmuster eine Entladung eines gleichförmig aufgeladenen Teils des Photorezeptors in Übereinstimmung mit dem Lichtmuster bewirkt, so daß dadurch auf diesem ein latentes elektrostatisches Bild verbleibt, gekennzeichnet durch eine Lichtquelle (15) zur Beleuchtung des Dokuments (11) durch den lichtdurchlässigen Träger (10) hindurch und ferner zur Beleuchtung von Teilen des Trägerelements, die sich über das Dokument hinaus erstrecken, und

eine Spiegelreflektoreinrichtung (24), die angrenzend an die der Lichtquelle (15) gegenüberliegende Seite des Dokuments (11) angeordnet ist, zum Reflektieren der Beleuchtung aus der Lichtquelle, die sich über das Dokument hinaus erstreckt, längs des vorbestimmten Weges, wodurch der Photorezeptor (19) an Stellen angrenzend an den Bereich des Photorezeptors, der von dem Lichtmuster getroffen wird, entladen wird.

2. Belichtungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß venigstens ein hin- und herbewegbares optisches Element vorgesehen ist und die Lichtquelle (15) in einer Translationsbewegung synchron mit dem optischen Element bewegbar ist.

3. Belichtungsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegelreflektoreinrichtung (24) Paare von ebenen, reflektierenden Oberflächen (30, 32) aufweist und daß jede Oberfläche unter einem vorbestimmten Winkel relativ zu dem

809810/0589

ORJGlNAL INSPECTED

lichtdurchlässigen Träger (10) angeordnet und relativ zu den anderen Oberflächen derart orientiert ist, daß alternierende Oberflächen parallel zueinander und gradlinig verlaufen.

4. Belichtungsgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungsquelle (15) eine Lampe und einen Reflektor (16) aufweist, von denen erstere mit wenigstens einer ebenen Oberfläche angrenzend an einen Rand des Dokuments (11) zusammenwirkt und letzterer mit wenigstens einer ebenen Oberfläche angrenzend an den gegenüberliegenden Rand des Dokuments (11) zusammenwirkt, wobei die wenigstens eine ebene Oberfläche, die mit dem einen Rand zusammenwirkt, und die wenigstens eine ebene Oberfläche, die mit dem gegenüberliegenden Rand zusammenwirkt, nicht parallel zueinander sind.

5. Belichtungsgerät nach einem der Ansprüche 1-4, gekennzeichnet durch eine lichtundurchlässige Abdeckung für den
lichtdurchlässigen Träger (10), wobei der Spiegelreflektor
(24) in der Abdeckung enthalten ist.

6. Belichtungsgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß de:

liegt.

daß der vorbestimmte Winkel in der Größenordnung von 0-45°

7. Belichtungsgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß aneinander angrenzende ebene Oberflächen ein Facettenpaar (30, 32) enthalten, das dazwischen einen Winkel bildet, und
der Reflektor ungefähr 5 Facettenpaare pro Millimeter aufweist.

8. Belichtungsgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Winkel ungefähr 20° beträgt.

9. Belichtungsgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die spiegelnde Oberfläche zu wenigstens 0,90 bei einer
Wellenlänge von 590 nm spiegelnd ist.

809810/0589