DE2844166C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches Projektionssystem für eine elektrophotographisches Kopiergerät vom Abtasttyp mit Schlitzbelichtung, mit welchem Vorlagen in unterschiedlichen Maßstäben kopiert werden können mit einer in einer stationären Originalebene angeordneten Auflagefläche für die Vorlage; einer stationären Projektionsebene, auf welche das Bild der Vorlage projiziert wird; einem Fotoleiter, welcher durch den Belichtungsschlitz in der Projektionsebene bewegbar ist, und mit einer optischen Einrichtung zwischen Originalebene und Projektionsebene zur Abbildung der Vorlage auf den Fotoleiter, wobei die optische Einrichtung ein Objektiv fester Brennweite und mindestens einen Spiegel aufweist, und wobei die optische Einfallsachse der optischen Einrichtung die optische Ausfallachse schneidet, so daß Original- und Projektionsebene unter einem Winkel zueinander stehen.

Ein derartiges Projektionssystem ist bekannt aus der DE-OS 26 27 361. Das bekannte Projektionssystem hat den erheblichen Nachteil, daß für Veränderungen des Maßstabes einerseits die Linsenspiegeleinheit sowohl translatorisch als auch im Winkel verschoben werden muß und daß zudem noch eine zusätzliche Spiegeleinheit in den optischen Weg eingeschwenkt werden muß. Dies ist erstens vom mechanischen Aufbau her sehr kompliziert und außerdem mit zusätzlichen Fehleinstellungsmöglichkeiten verbunden.

Ferner ist aus der US-PS 39 17 393 ein Projektionssystem ähnlicher Art bekannt. Bei diesem System muß aber auf der einen Seite das Linsensystem maßstababhängig verschoben werden und andererseits ein zugehöriges Spiegelsystem unabhängig vom Linsensystem sowohl translatorisch als auch im Winkel auf den Maßstab eingestellt werden. Auch dies bringt erhebliche mechanische Komplikationen mit sich.

Ferner ist aus der DE-OS 19 35 618 ein Projektionssystem aus Spiegeln und Linsen bekannt, welches auf unterschiedliche Maßstäbe eingestellt werden kann. Aber auch bei diesem System müssen Spiegel und Linsen unabhängig voneinander auf den Maßstab eingestellt werden, was immer Fehleinstellungsmöglichkeiten mit sich bringt.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Projektionssystem der bekannten Art dahingehend zu verbessern, daß mit einfachen Mitteln eine Maßstabsumstellung mit hoher Präzision erzielt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die optische Einrichtung als eine Einheit ausgebildet ist, in welcher das Objektiv und sämtliche für die Maßstabsänderung zu verstellenden Spiegel in fester örtlicher Relation zueinander befestigt sind, daß sich die verlängerte optische Einfalls- bzw. Austrittsachse in die bzw. aus der optischen Einrichtung unter einem vom Kopiermaßstab unabhängigen festen Winkel α schneiden, und daß zur Änderung des Verhältnisses der Lichtweglänge am zwischen der Vorlage und dem Objektiv zur Lichtweglänge bm zwischen dem Objektiv und dem Fotoleiter und somit zur Maßstabsveränderung der projizierten Abbildung der Vorlage die optische Einrichtung so verschiebbar gelagert ist, daß die Stellungen der optischen Einrichtung für jeden Maßstab parallel zueinander sind.

Durch diese erfindungsgemäße Lösung ist es erstmals möglich, sämtliche für die Maßstabsänderung zu bewegenden Spiegel- und Linsenteile als eine Einheit rein translatorisch zu bewegen, so daß der Winkel zwischen Einfalls- und Ausfallachse für jeden Maßstab konstant bleibt. Dadurch ist mit einfachsten mechanischen Mitteln eine sehr präzise Maßstabsumstellung möglich.

Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren genauer beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung zur veränderlichen Vergrößerung,

Fig. 2 bis 9 ähnliche Ansichten wie Fig. 1, wobei jeweils der Aufbau etwas verändert ist,

Fig. 10 eine schematische Darstellung der Konstruktion einer erfindungsgemäßen veränderlichen Vergrößerungseinrichtung, wie sie in einem optischen System einer Kopieranlage mit beweglichem optischen System verwendbar ist,

Fig. 11 ähnlich wie in Fig. 1 den Aufbau einer erfindungsgemäßen veränderlichen Vergrößerungseinrichtung, bei der die Vorderkante des Originals mit der entsprechenden Kante des Bildträgers unabhängig von der Kopiervergrößerung ausgerichtet ist,

Fig. 12 eine schematische Darstellung der Einrichtung nach Fig. 11 in ihrer Anwendung in einer elektrophotographischen Kopieranlage,

Fig. 13 eine schematische Darstellung der Projektion des Lichtstroms in der Anordnung nach Fig. 12 und

Fig. 14 eine schematische Schnittansicht einer Kopieranlage des elektrostatischen Übertragungstyps, in dem die erfindungsgemäße veränderliche Vergrößerungseinrichtung verwendbar ist.

Fig. 1 zeigt das Prinzip der erfindungsgemäßen Einrichtung für eine veränderbare Vergrößerung.

In der Anordnung nach Fig. 1 stellen die durchgezogeneen Linien den Fall der Vergrößerung m₁ und die gestrichelten Linien den Fall der Vergrößerung m₂ dar, wobei m₁<m₂ gilt. Unterhalb und in der Nähe einer zu kopierenden Vorlage 1, die durch eine geeignete Lichtquelle (nicht dargestellt) beleuchtet wird, ist eine optische Einheit bzw. eine optische Projektionseinrichtung 6 vorgesehen, die einen Rahmen 6 a und einen ersten Reflexionsspiegel 3 aufweist, der an der linken Seite des Rahmens 6 a vorgesehen und geeignet geneigt ist, um über eine etwa im mittleren Bereich des Rahmens 6 a befestigte Linsenanordnung 2 die Lichtstrahlen vom Original 1 zu einem zweiten Reflexionsspiegel 4 zu lenken, der an der rechten Kante des Rahmens 6 a vorgesehen und auch geeignet geneigt ist, um die Lichtstrahlen vom ersten Reflexionsspiegel 3 auf eine Projektionsoberfläche 7 eines elektrophotographischen lichtempfindlichen Teils zu lenken, wobei der Rahmen 6 a, die Reflexionsspiegel 3 und 4 und die Linsenanordnung 2 das optische System 6 als eine Einheit bilden.

In Fig. 1 gelten für die Lichtweglänge am zwischen der Vorlage 1 und der Linsenanordnung 2, für die Lichtweglänge bm zwischen der Linsenanordnung 2 und der Bildoberfläche auf der Projektionsfläche 7 sowie für die Vergrößerung m unter Berücksichtigung der bereits obengenannten Gleichung (1) die folgenden Gleichungen: wobei A₁ und B₁ jeweils die Punkte auf der Vorlage 1 bzw. der Projektionsoberfläche 7 darstellen, in denen eine optische Achse Z bei der Vergrößerung m₁ schneidet, während L₁, M₁ und N₁ jeweils die Punkte darstellen, an denen die optische Achse Z die Linsenanordnung 2 und die Reflexionsspiegel 3 und 4 bei der Vergrößerung m₁ schneidet.

Wenn die optische Einheit 6 verschoben wird, um die Vergrößerung in m₂ zu ändern, so gelten bei ortsfester Anordnung der Vorlage 1 und der Projektionsfläche 7 die folgenden Gleichungen: wobei A₂, B₂, L₂, M₂ und N₂ die den Punkten A₁, B₁, L₁, M₁ und N₁ bei der Vergrößerung m₂ entsprechenden Punkte darstellen.

Wenn die Verschiebung der optischen Einheit 6 in axialer Richtung des einfallenden Lichtes mit y, die Verschiebung der optischen Einheit 6 in einer Richtung senkrecht zum einfallenden Licht mit x und ein zwischen der optischen Achse des einfallenden Lichtes und der optischen Achse des schließlich von dem flachen Reflexionsspiegel 4 refelektierten Lichtes mit α gegeben ist, so gelten die folgenden Gleichungen:

Wenn die optische Einheit 6 aus der in durchgezogenen Linien dargestellten Stellung um den Abstand y verschoben wird, so sind die Schnittpunkte der Linsenanordnung 2 und die Reflexionsspiegel 3 und 4 der optischen Einheit 6 mit der optischen Achse Z mit L′, M′ bzw. N′ bezeichnet. Gleichzeitig werden vom Punkt N′ aus die Lote auf die Linien gefällt, wobei die Schnittpunkte mit P bzw. Q bezeichnet werden. In diesem Fall ist die Beziehung der Winkel

PN₁N′ = QN′N₂ = R .

Ausgehend von Fig. 1 gelten damit die folgenden Beziehungen:

Daraus ist zu ersehen, daß die Vergrößerung von m₁ nach m₂ verändert wird, wenn die Werte von x, y und a (=R) so ausgewählt werden, daß sie den Gleichungen (2) und (3) genügen. Die Verschiebung der Lichtweglänge am zwischen der Vorlage 1 und der Linsenanordnung 2 wird bestimmt durch den Abstand y, während die Verschiebung der Lichtweglänge bm zwischen der Linsenanaordnung 2 und der Projektionsfläche 7 bestimmt wird durch x, y und a.

Es ist jedoch hier anzumerken, daß bei α=0° (d. h., wenn die optische Achse des einfallenden Lichtes parallel zur optischen Achse des reflektierten Lichtes verläuft) cos α=1 und sind α=0 ist. Damit gilt:

bm₂= bm₁ - y lm₂= am₂ + bm₂ = am₂ + (bm₁-y)

Durch Einsetzen der Gleichung (2) erhält man:

lm₂ = (am₁+y) + (bm₁-y) = am₁ + bm₁ = lm₁

Es ist damit unmöglich, den konjugierten Abstand zu verändern.

In anderen Worten, es ist notwendig, daß die optische Achse des einfallenden Lichtes nicht parallel (α=0°) zur optischen Achse des reflektierten Lichtes verläuft, wenn die Vergrößerung veränderlich sein soll.

Es wird nun anhand von Fig. 1 die erfindungsgemäße veränderliche Vergrößerungseinrichtung näher beschrieben.

Wenn die Brennweite f der Linsenanordnung 2 gleich 150 mm und die Vergrößerungen m₁=1 und m₂=0,8 sind, so ergeben sich aus Gleichung (1) die folgenden Werte:

am₁= bm₁ = 300 mm am₂= 337,5 mm bm₂= 270 mm

Durch Einsetzen in die Gleichung (2) erhält man

y = am₂ - am₁ = 37,5 mm

und durch Einsetzen in die Gleichung (3)

30 mm = 37,5 mm cos α - x sin α

Wenn α=30° ist, so ergibt sich x=4,95 mm.

Dies bedeutet, daß bei einer Veränderung der Vergrößerung 1 auf die Vergrößerung 0,8 die optische Einheit 6 lediglich um 37,5 mm nach unten und um 4,95 mm nach rechts in Fig. 1 bewegt werden muß. Für die Vergrößerungsänderung auf 0,8 ergibt sich, wenn lediglich die optische Einheit 6 nach unten und nicht nach rechts bewegt wird, d. h. x=0, der folgende Wert:

30 mm = 37,5 mm cos α α = 36,9°

Wenn der Winkel α zwischen der optischen Achse des einfallenden Lichtes und der optischen Achse des reflektierten Lichtes gleich 36,9° ist, so kann mit anderen Worten eine projizierte Abbildung mit 0,8facher Vergrößerung durch einfaches Bewegen der optischen Einheit 6 um 37,5 mm in Fig. 1 nach unten erreicht werden. Dieser Effekt wird selbst dann erreicht, wenn ein Reflexionsspiegel oder mehr als drei Reflexionsspiegel verwendet werden.

Fig. 2 zeigt eine veränderte Ausführungsform der veränderlichen Vergrößerungseinrichtung nach Fig. 1. Dabei ist in Fig. 2 und den nachfolgenden Figuren jeweils der Rahmen 6 a für die einstückige Ausbildung der optischen Einheit 6 der Übersichtlichkeit halber weggelassen worden.

Bei der veränderten Ausführungsform nach Fig. 2 sind die Winkel der Reflexionsspiegel 3 und 4 in Fig. 1 verändert worden. Wenn die Gleichungen (2) und (3) bestimmt werden zu

Δ a = am₂ - am₁ Δ b = bm₁ - bm₂

und der Winkel α zwischen der optischen Achse des einfallenden Lichtes und der optischen Achse des reflektierten Lichtes im Uhrzeigersinn bezüglich der optischen Achse des einfallenden Lichtes als positiv angesetzt wird, so ergibt sich:

Δ a = y (2′)
Δ b = y cos N′N₁P + x sin N₂N′Q = y cos R + x sin R

Da R=-α ist, ergibt sich die folgende Gleichung:

Δ b = y cos α - x sin α (3′)

Damit kann auf der Grundlage der Gleichung (1) und der Gleichungen (2′) und (3′) durch ein den Gleichungen (2′) und (3′) genügendes Bewegen der optischen Einheit 6 in ähnlicher Weise wie in Fig. 1 die gewünschte Veränderung der Vergrößerung erreicht werden.

Bei der veränderten Ausführungsform nach Fig. 3, bei der die Winkel der Reflexionsspiegel 3 und 4 nach Fig. 1 weiter verändert wurden, gilt:

Δ a = y (2′)
Δ b = y cos N′N₁P + x sin N₂N′Q = y cos R + x sin R

wobei R = -(180-α) ist. Es gilt daher:

Δ b = y cos α - x sin α (3′)

Bei einer weiteren Ausführungsform nach Fig. 4, bei der der Reflexionsspiegel 4 nach Fig. 1 weggelassen wurde, ergibt sich in ähnlicher Weise wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen die folgende Beziehung:

Δ a = y Δ b = y cos L′L₁P + x sin L₂L′Q = y cos R + x sin R

wobei R=-α ist. Es gilt daher

Δ b = y cos α - x sin α

Bei einer weiteren Ausführungsform nach Fig. 5, bei der die optische Einheit 6 nach Fig. 1 so verändert wurde, daß sie einen weiteren Reflexionsspiegel 5 aufweist, der das vom zweiten Spiegel 4 reflektierte Licht empfängt und das reflektierte Licht auf die Projekltionsoberfläche 7 lenkt, gilt:

Δ a = y Δ b = y cos R + x sin R

wobei R=-α. Damit gilt

Δ b = y cos α - x sin α

Bei einer weiteren Ausführungsform nach Fig. 6, bei der der Reflexionsspiegel 4 nach Fig. 1 durch einen zwischen der Vorlage 1 und dem Reflexionsspiegel 3 starr angeordneten Reflexionsspiegel 8 ersetzt wird, um das Bild der Vorlage 1 über den Reflexionsspiegel 3 und die Linsenanordnung 2 auf die Projektionsfläche 7 zu lenken, gilt:

Δ a = y Δ b = y sin R + x cos R

wobei R=-α. Damit gilt

Δ b = x cos α - y sin α

Bei der obigen Beschreibung wurde die Veränderung der Vergrößerung bezüglich der optischen Entfernung der optischen Achse für die Linse beschrieben. Eine derartige Vergrößerungsveränderung kann jedoch in genau der gleichen Weise durchgeführt werden, wenn die optische Entfernung der optischen Achse der Linse die vorhergehenden Gleichungen erfüllt, und zwar selbst dann, wenn die Projektion lediglich unter Verwendung eines von der Linsenachse abweichenden schrägen Strahlenganges bewirkt wird, wenn z. B. eine Spiegellinsenanordnung verwendet wird.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung kann damit die Projektionsvergrößerung leicht dadurch verändert werden, daß die optische Einheit entsprechend den Gleichungen (2) und (3) verändert wird, und zwar unabhängig von der Anzahl der Reflexionsspiegel. Darüber hinaus kann eine genaue Vergrößerungsveränderung durch die optische Einheit vorgenommen werden, die einen einstückigen Aufbau aufweist, in der Konstruktion einfach und in der Herstellung billig ist.

Im nachfolgenden werden Anwendungsformen der veränderlichen Vergrößerungseinrichtung der oben beschriebenen Art auf Kopieranlagen des Abtastungstyps beschrieben.

Die Projektionsoberfläche 7 bei den Anordnungen nach Fig. 1 bis 6 entspricht der Oberfläche 7 der lichtempfindlichen Trommel oder des Bildaufzeichnungsmaterials 7 a, das unterhalb der optischen Einheit 6 drehbar angeordnet ist. Die durchgezogenen Linien zeigen den Fall der einfachen Vergrößerung, d. h. der Vergrößerung 1, während die gestrichelten Linien den Fall der 0,8 fachen Vergrößerung zeigen. In Fig. 7 wird die optische Einheit 6 lediglich in Abwärtsrichtung durch eine geeignete Vorrichtung (nicht dargestellt) bewegt, wie es im Zusammenhang mit Fig. 1 bereits beschrieben wurde. Wenn die optische Achse Z durch die Vergrößerungsveränderung verschoben wird und die Projektionsstellen von B₁ nach B₂ verändert werden, so geraten jedoch in diesem Fall die auf die Bildträgeroberfläche 7 projizierten Bilder außerhalb der Schärfenebene insbesondere an die Stelle B₂, so daß scharfe und genaue Abbilder nicht erhalten werden können. Es wird daher bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform nach Fig. 7 im Lichtweg an einer Stelle in der Nähe der Bildträgeroberfläche 7 ein Schlitzteil 8 mit einem darin ausgebildeten Schlitz 8 s vorgesehen, um die Belichtung konstant zu halten. Mit anderen Worten, die Anordnung nach Fig. 7 ist so gewählt, daß die Projektion an derselben Stelle auf der Bildträgeroberfläche 7 unter Verwendung des Lichtstromes entlang der Linsenachse für die Vergrößerung 1 und unter Verwendung von schräg einfallendem Licht, für veränderte Vergrößerungen durchgeführt wird.

In diesem Fall ist es ebenso wie bei den herkömmlichen Anordnungen erforderlich, die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Original 1 und dem Bildträger 7 a durch das Vorsehen einer Kupplungsvorrichtung, die durch einen der Bewegung der optischen Einheit 6 folgenden Schalter (nicht dargestellt) betätigt wird, oder einer Veränderung des Eingriffs von Zahnrädern (nicht dargestellt) verändert wird.

Bei der Abtastprojektion während der Relativbewegung des zu kopierenden Orignals und des Bildträgers, bei ortsfest angeordneter optischer Einheit 6, gelten, wenn die Bewegungsgeschwindigkeit des Originals bzw. Bildträgers bei der Vergrößerung m₁=1 V₁O bzw. V₁P und die Bewegungsgeschwindigkeit des Originals bzw. Bildträgers bei der Vergrößerung m₂=0,8 V₂O bzw. V₂P ist, die folgenden Gleichungen:

V₁P/V₁O= m₁ = 1 V₂P/V₂O= m₂ = 0,8

Da in der Praxis die Bewegungsgeschwindigkeit der Vorlage entsprechend der Veränderung der Vergrößerung verändert und die Bewegungsgeschwindigkeit des Bildträgers konstant gehalten wird, gelten die folgenden Beziehungen:

Wenn m₂=0,8 (=Verkleinerung), so nimmt mit anderen Worten die Bewegungsgeschwindigkeit der Vorlage um das 1,25fache gegenüber der Vergrößerung m₁=1 zu. In Fig. 7 werden die Stellen A₁ und A₂ der optischen Achsen auf der Originalebene durch die Veränderung der Vergrößerung nicht verändert, es wird jedoch der tatsächliche Projektionslichtstrom beim Kopieren mit Verkleinerung nach rechts verschoben, wie es aus Fig. 7 zu ersehen ist. Dabei ist jedoch durch eine geeignete Zeitfolgeneinstellung zwischen der Vorlage 1 und dem Bildaufzeichnungsmaterial eine Positionseinstellung möglich. Darüber hinaus ist es auch möglich, das optische System bei einer Veränderung der Vergrößerung in Richtung senkrecht zur optischen Achse des einfallenden Lichtes zu bewegen.

Fig. 8 zeigt eine veränderte Ausführungsform der Anordnung nach Fig. 7. Auch hier wurde der Übersichtlichkeit halber der Rahmen 6 a der einstückigen Ausbildung der optischen Einheit 6 weggelassen. Bei dieser Ausführungsform wird das schräg einfallende Licht sowohl für das 1 : 1-Kopieren als auch für das Kopieren mit Verkleinerung verwendet, um die Abweichungen bezüglich der Projektionsstelle in der Originalebene und auf dem Bildaufzeichnungselement zu eliminieren.

Wenn die optische Einheit 6 um die Strecke y nach oben und um die Strecke x in seitlicher Richtung bewegt wird, so ergeben sich die Beziehungen wobei E die Stelle auf der Vorlage ist. Damit ergibt sich für die Ausrichtung der Stelle auf der Vorlage wobei D die Projektionstelle ist.

Gleichzeitig gilt

Mit dem in Fig. 1 dargestellten Prinzip der Erfindung ergibt sich damit:

Bei der in Fig. 8 dargestellten Anordnung ist x gleich 0 gewählt.

Wenn die optische Einheit 6 nach Fig. 8 lediglich nach unten bewegt wird, die Brennweite f der Linsenanordnung 150 mm sowie die Vergrößerungen m₁ und m₂ 1 bzw. 0,8 sind, so ergeben sich die Werte zu

y = 37,5 mm, x = 0, α = 36,9° und = 37,5 mm, sin 36,9° = 22,5 mm

was aus der Beschreibung bezüglich Fig. 1 klar ist, sowie aus der Gleichung (4):

Wenn gegenüber der optischen Achse um 112,5 mm (=112,5 mm) abweichendes schräges Licht für die 1 : 1-Kopie verwendet wird, so ergeben sich mit anderen Worten keine Abweichungen in den Stellen der Vorlage und der projizierten Bilder auf der Bildfläche, und zwar selbst dann, wenn die Vergrößerung durch die Abwärtsbewegung der optischen Einheit 6 auf das 0,8fache verändert wird.

Selbstverständlich wird auch durch eine seitliche Bewegung der optischen Einheit derselbe Effekt erzielt, wenn lediglich die Gleichung (4) erfüllt wird.

Fig. 9 zeigt eine veränderte Ausführungsform der Anordnung nach Fig. 7. Bei dieser Ausführungsform werden die Linsenanordnung 2 und der Reflexionsspiegel 4 durch eine Linsen- und Spiegelanordnung 2 A ersetzt, um die schrägen Lichtstrahlen sowohl für das 1 : 1-Kopieren als auch für die Verkleinerung zu verwenden.

Aus den Gleichungen (2′) und (3′) ergibt sich:

Δ a = y Δ b = sin R

Wenn R=α und eine Bewegung um x nach links in Fig. 9 erfolgt, so ergibt sich:

Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Brennweite f=150 mm, die Vergrößerung m₁=1,0, die Vergrößerung m₂=0,8 und der Winkel α=80°, so daß sich die folgenden Werte in ähnlicher Weise wie oben berechnen lassen zu:

Δ a = y = 37,5 mm
Δ b = bm₁ - bm₂ = 30 mm
30 mm = 37,5 mm cos 80° - x sin 80°
x = -23,9 mm

Dabei ist

Da schräge Lichtstrahlen verwendet werden, findet auf der Oberfläche der Vorlage keine Abweichung aufgrund der Veränderung der Vergrößerung statt, wenn =68 -mm gewählt wird.

Fig. 10 zeigt die erfindungsgemäße variable Vergrößerungseinrichtung in ihrer Verwendung in einer Kopieranlage mit beweglichem optischem System, bei dem das beispielsweise in der JA-PS 39-6647 beschriebene Abtastsystem verwendet wird. Das optische System weist einen ersten Reflexionsspiegel 1 m, einen zweiten und dritten Reflexionsspiegel 2 m und 3 m, die unterhalb und in der Nähe der Vorlage 1 angeordnet sind, um deren Bild über die optische Einheit 6 zur Bildfläche 7 hin zu lenken, sowie eine Linsenanordnung 2 und einen vierten Spiegel 4 m auf. Für die Abtastung der Vorlage 1 wird der erste Spiegel 1 m mit der Geschwindigkeit V und der zweite und dritte Spiegel mit der Geschwindigkeit V/2 in der durch Pfeile gekennzeichneten Richtung bewegt, während das Bild der Vorlage fortlaufend auf der Bildfläche 7 durch die Reflexionsspiegel 1 m, 2 m und 3 m sowie die Linsenanordnung 2 und den Reflexionsspiegel 4 m der optischen Einheit 6 projiziert werden. Wenn die optische Einheit 6 für die Veränderung der Vergrößerung nach links in Fig. 10 um die Strecke y bewegt wird, so wird die Vorlage auf dem Bildaufzeichnungselement 7 im verminderten Maßstab projiziert, wie es bereits oben beschrieben wurde. In diesem Fall ist lediglich die folgende Beziehung zu erfüllen:

Δ b = y cos R = cos R  (R = -α)

Da lediglich die optische Einheit für die Veränderung der Vergrößerung bewegt wird, kann das Bild der zu kopierenden Vorlage besonders einfach auf die bestimmte Stelle projiziert werden. Darüber hinaus ist es durch die Verwendung der parallelen oder der die Linsenachse schneidenden schrägen Lichtstrahlen für die Projektion der Vorlage möglich, die Stellung der Vorlage und die Belichtungsstellung auf dem Bildaufzeichnungselement konstant zu halten, unabhängig von der Veränderung der Vergrößerung.

Fig. 11 zeigt eine weitere Ausführungsform der veränderlichen Vergrößerungseinrichtung nach Fig. 1, bei der die Vorderkante der Vorlage mit der entsprechenden Kante des Bildaufzeichnungselementes ausgerichtet ist, unabhängig von der Kopiervergrößerung.

Bei dieser Ausführungsform ist das den Schlitz 8 s aufweisende Schlitzteil 8 an einer Stelle in der Nähe der Projektionsfläche 7 angeordnet. Die Stelle der Vorderkante der Vorlage ist mit R und die Stelle der Vorderkante des Bildaufzeichnungselementes 7 a mit Q bezeichnet, während die Bewegungsgeschwindigkeiten der Vorlage 1 beim 1 : 1-Kopieren und beim Verkleinern mit Vo₁ bzw. Vo₂ und die Bewegungsgeschwindigkeiten des Bildaufzeichnungselementes 7 a beim 1 : 1-Kopieren bzw. beim Verkleinern mit Vp₁ bzw. Vp₂ gegeben sind.

Bezüglich der Bewegungsgeschwindigkeiten der Vorlage und des Bildaufzeichnungselementes 7 a ergeben sich beim Kopieren mit gleicher Größe die Beziehung Vo₁=Vp₁ und beim Kopieren mit verminderter Größe die Beziehung Vo₂=Vo₂/0,8.

Üblicherweise wird bei Kopieranlagen die Bewegungsgeschwindigkeit der Vorlage für eine Veränderung der Projektionsvergrößerung verändert, da bei einer Veränderung der Bewegungsgeschwindigkeit des Bildaufzeichnungselementes verschiedene Probleme bezüglich der Entwicklung und der Übertragung auftreten. Wenn somit die Bewegungsgeschwindigkeit des Bildaufzeichnungselementes 7 a gleich V ist, so ergibt sich:

Vo₂= 1,25 V Vo₁= V

Demnach kann die Ausrichtung der Vorderkante des Bildaufzeichnungselementes 7 a mit der der Vorlage 7 so vorgenommen werden, daß die Beziehung ist, d. h. für das 1 : 1-Kopieren ist.

Um die Vorderkante der Vorlage 1 mit der des Bildaufzeichnungselementes 7 durch Verschieben der Vorlage 1, unabhängig von der Vergrößerung, auszurichten, wenn diese die Stelle Q erreicht hat, ergibt sich beim Kopieren mit Verkleinerung die Beziehung Wenn somit die Stelle R so gewählt wird, daß sie die Gleichung erfüllt, so fallen die Vorderkante des Bildaufzeichnungsmaterials 7 a und die der Vorlage 1 zusammen, unabhängig von der Vergrößerung.

Fig. 12 zeigt eine veränderte Ausführungsform der veränderlichen Vergrößerungseinrichtung nach Fig. 11 in ihrer Anwendung in einer elektrophotographischen Kopieranlage.

Bei dieser Ausführungsform wurden der Reflexionsspiegel 3 und die Linsenanordnung 2 durch eine Linsen- und Spiegelanordnung 2 B ersetzt, die einen Reflexionsspiegel 2 Bm aufweist. Weiterhin ist zur Beleuchtung der Vorlage 1 auf der rechten Seite der Figur eine Lichtquelle 6 l vorgesehen.

Bei dieser Anordnung bewegt sich die Vorlage 1 mit gleicher Geschwindigkeit wie das Bildaufzeichnungselement 7 a bei einer Vergrößerung von 1 : 1 und mit einer 1,25fachen Geschwindigkeit (1/0,8) während des Kopierens mit Verkleinerung (× 0,8), und zwar jeweils in die durch Pfeile dargestellte Richtung. In Fig. 12 ist die optische Linsenachse (optische Achse des auf die optische Einheit 6 auftreffenden Lichtstrahls) bei der Vergrößerung 1 mit 101, die optische Achse () des reflektierten Lichtstrahls bei der Vergrößerung 1 mit 102, die optische Linsenachse (optische Achse des auf die optische Einheit 6 auftreffenden Lichtstrahls) während des Kopierens mit Verkleinerung (× 0,8) mit 103, die optische Achse () des reflektierten Lichtstrahls während des Kopierens mit Verkleinerung mit 104, der Schnittpunkt einer Verlängerung des Reflexionsspiegels 3 und der optischen Achse 101 mit K₁, der Schnittpunkt einer Verlängerung des Reflexionsspiegels 3 und der optischen Achse 103 mit K₂, der Schnittpunkt einer Verlängerung des Reflexionsspiegels 4 und der optischen Achse 101 mit N₁ und der Schnittpunkt einer Verlängerung des Reflexionsspiegels 4 und der optischen Achse 103 mit N₂ gekennzeichnet.

Wenn bei dieser Anordnung die Brennweite f der Linsen- und Spiegelanordnung 2 B 150 mm, die Vergrößerung m₁ gleich 1 und die Vergrößerung m₂ gleich 0,8 ist, so ergeben sich:

am₁= bm₁ = 300 mm am₂= 337,5 mm bm₂= 270 mm

wie es bereits im Zusammenhang mit Fig. 1 erläutert wurde, und aus der Gleichung (2):

y = am₂ - am₁ = 37,5 mm

Dabei ist die optische Achse der Linsen- und Spiegelanordnung 2 B um einen Winkel von 3° bezüglich der Originalebene 1 nach unten geneigt.

Wenn nun die Parallelverschiebung der optischen Einheit bezüglich der Originalebene 1 beim Kopieren mit Verkleinerung (× 0,8) mit S bezeichnet wird, so ergibt sich:

S · cos 3° = y S · sin 3° = x

und da y=37,5 mm, ergibt sich:

S = 37,5/cos 3° = 37,55 mm x = 37,55  sin 3° = 1,97 mm

Ausgehend von der obenerwähnten Gleichung (3) ergibt sich für den Winkel α zwischen der optischen Achse des auf die optische Einheit 6 auftreffenden Lichtstrahls und der optischen Achse des davon reflektierten Lichtstrahls die folgende Beziehung:

30 mm = 3,75 mm cos α - 1,97 mm sin α α = -40°

Durch Erfüllung dieser Bedingungen ist es damit möglich, die Projektionsvergrößerung von 1 auf 0,8 dadurch zu verändern, daß die optische Einheit 6 parallel zur Oberfläche des Originals 1 bewegt wird.

Es ist hier anzumerken, daß bei der Anordnung nach Fig. 12 die optische Linsenachse der Linsen- und Spiegelanordnung 2 B lediglich im Hinblick auf eine allgemeine Beschreibung des Prinzips mit einem Winkel von 3° bezüglich der Originalebene 1 geneigt ist. Wenn die optische Linsenachse parallel zur Originalebene 1 verläuft, so wird lediglich der Wert von x gleich 0. Selbstverständlich ist selbst dann, wenn die Bewegungsrichtung der optischen Einheit 6 nicht vollständig parallel zur Originalebene 1 verläuft, eine Veränderung der Vergrößerung möglich, solange die Werte von x und y die obigen Gleichungen erfüllen.

Fig. 13 zeigt den Zustand des Projektionslichtstromes in der Anordnung nach Fig. 12. Es ist hier anzumerken, daß in Fig. 12 ein schräges Lichtbündel verwendet wird, da in der Linsen- und Spiegelanordnung 2 B die optische Achse des darauf auftreffenden Lichtes gleich der des davon reflektierten Lichtes ist.

In Fig. 13 sind für das 1 : 1-Kopieren und für das Kopieren mit Verkleinerung, bei einer Brennweite f der Linsen- und Spiegelanordnung von 150 mm, die optischen Achsen auf der Bildfläche nicht ausgerichtet, und es ergibt sich für die Strecke für die Abweichung dazwischen:

= y sin 40° - x cos 40° = 37,5 sin 40° - 1,97 cos 40° = 22,6 mm

und bei (für Vergrößerung 1):

× 0,8

Außerdem gilt, da die Bewegungsgeschwindigkeiten des Bildaufzeichnungsmaterials 7 a und der Vorlage während der Vergrößerung 1 konstant sind:

und Vp₁ = Vo₁ = V

Demnach wird lediglich beim Verkleinern eine Veränderung der Bewegungsgeschwindigkeit Vo₂ der Vorlage durchgeführt. In anderen Worten, es ergeben sich die Beziehungen

Vp₁ = Vp₂ = V und Vo₂ = Vp₂/0,8 = 1,25 V ,

da bei einer Änderung der Bewegungsgeschwindigkeit des Bildaufzeichnungselementes mühsame Einstellungen für den Arbeitsablauf bezüglich des Bildaufzeichnungselementes 7 a erforderlich sind.

Wenn bei der obigen Ausführungsform die Stellen Q und R so gewählt werden, daß sie die Gleichung

1,25 (4)

erfüllen, so kann die Vorderkante der Vorlage 1 mit der einer Kopie ausgerichtet werden, unabhängig davon, ob mit Maßstab 1 : 1 oder Verkleinerung kopiert wird.

Insbesondere unter der Annahme, daß =45 mm, ergibt sich bei der Vergrößerung 1:

Wenn die Bewegungsgeschwindigkeit der Vorlage 1 beim 1 : 1-Kopieren gleich 10 cm/sec und beim Verkleinern (0,8) gleich 12,5 cm/sec ist und der Abstand zwischen der Vorderkante der Vorlage 1 und dem Punkt O₁ mit h gegeben ist, so ergibt sich:

h/100 = (h + 15,03)/125h = 60 mm

In anderen Worten, wenn bei der Ausführungsform nach Fig. 13 beim 1 : 1-Kopieren die Startstellung R der Vorlage 1 an einer Stelle eingestellt wird, die sich 60 mm von der Abtaststellung O₁ der Vorlage befindet, so können die Vorderkanten der Vorlage und des Bildaufzeichnungselementes miteinander ausgerichtet werden, unabhängig davon, ob mit Maßstab 1 : 1 oder Verkleinerung kopiert wird, und selbst dann, wenn die Startstellung der Vorlage konstant eingestellt wird. Wenn irgendein mechanisches seitliches Spiel, eine elektrische Verzögerung od. dgl. beim Starten der Vorlagenabtastung auftritt, so kann ein derartiges seitliches Spiel oder eine Verzögerung bei der Einstellung von 60 mm in Betracht gezogen werden.

Fig. 14 zeigt eine Kopieranlage des elektrostatischen Übertragungstyps, in der die erfindungsgemäße veränderliche Vergrößerungseinrichtung Verwendung findet.

Die in Fig. 14 dargestellte Kopieranlage weist allgemein eine etwa in der Mitte eines Gerätegehäuses G drehbar angeordnete Bildaufzeichnungstrommel 7 a auf, um die herum verschiedene Verfahrensvorrichtungen angeordnet sind, wie etwa ein Koronaentladungsgerät 28, das Schlitzteil 8, eine Entwicklungsvorrichtung 24, ein Übertragungsentladungsgerät 25, eine Trennklaue 26, eine Reinigungsvorrichtung 27 usw., um in bekannter Weise einen Kopierbetrieb durchzuführen, während in einem Behälter oder Kassette 29 befindliche Kopierpapierblätter durch eine Zuführungswalze 30 und Transportwalzen 31 zu einer Übertragungsstelle T an der Übertragungsvorrichtung 25 zugeführt und danach durch einen Transportriemen 32 zu einer Fixiervorrichtung 33 für das nachfolgende Entladen in einen Behälter 34 befördert werden. Unterhalb und in der Nähe einer für die Vorlage 1 am oberen Teil des Gehäuses G vorgesehenen Auflageeinrichtung 1 a ist die optische Einheit 6 angeordnet, die die Linsen- und Spiegelanordnung 2 B und den Reflexionsspiegel 4 aufweist, der am Rahmen 6 a über einen an Rahmen (nicht dargestellt) des Gehäuses G befestigten Führungsstab 22 über ein Verschiebungsteil 21 verschiebbar angeordnet ist, um durch Antriebsvorrichtungen (nicht dargestellt) beim Kopieren mit Verkleinerung um die Strecke Y nach links in Fig. 14 verschoben werden zu können.

Die Kopieranlage weist weiterhin an Rahmen (nicht dargestellt) des Anlagengehäuses G befestigte flache Reflexionsspiegel 3 und 5 auf, die zusammen mit der optischen Einheit 6 das Abbildungslicht von der Vorlage 1 auf das Bildaufzeichnungselement 7 a lenken.

Wenn für den Kopiervorgang die optische Einheit 6 durch eine Umschalteinrichtung, wie etwa einen Hebel u. dgl. (nicht dargestellt) in eine Stellung entsprechend der gewünschten Vergrößerung bewegt wird, so wird ein Schalter (nicht dargestellt) betätigt, um Abtastkupplungen u. dgl. auszuwählen, mit denen die Bewegungsgeschwindigkeit der Auflageeinrichtung 1 a verändert wird. In Fig. 14 gelten selbstverständlich die folgenden Beziehungen: wobei P′ einen vorübergehend gebildeten Punkt darstellt. Beim Durchgang des Kopierpapiers durch eine Stelle in der Nähe des Punktes Q, wo ein Schalter SW zum Feststellen der Ankunft des Kopierpapiers am Punkt Q angeordnet ist, wird die Bewegung der Auflageeinrichtung 1 a gestartet.

Claims (7)

1. Optisches Projektionssystem für eine elektrophotographisches Kopiergerät vom Abtasttyp mit Schlitzbelichtung, mit welchem Vorlagen in unterschiedlichen Maßstäben kopiert werden können mit einer in einer stationären Originalebene angeordneten Auflagefläche für die Vorlage;
einer stationären Projektionsebene, auf welche das Bild der Vorlage projiziert wird;
einem Fotoleiter, welcher durch den Belichtungsschlitz in der Projektionsebene bewegbar ist,
und mit einer optischen Einrichtung zwischen Originalebene und Projektionsebene zur Abbildung der Vorlage auf den Fotoleiter, wobei die optische Einrichtung ein Objektiv fester Brennweite und mindestens einen Spiegel aufweist, und wobei die optische Einfallsachse der optischen Einrichtung die optische Ausfallachse schneidet, so daß Original- und Projetkionsebene unter einem Winkel zueinander stehen,
dadurch gekennzeichnet,
daß die optische Einrichtung (6) als eine Einheit ausgebildet ist, in welcher das Objektiv (2) und sämtliche für die Maßstabsänderung zu verstellenden Spiegel (3, 4) in fester örtlicher Relation zueinander befestigt sind,
daß sich die verlängerte optische Einfalls- bzw. Austrittsachse in die bzw. aus der optischen Einrichtung (6) unter einem vom Kopiermaßstab unabhängigen festen Winkel (α) schneiden,
und daß zur Änderung des Verhältnisses der Lichtweglänge (am) zwischen der Vorlage (1) und dem Objektiv (2) zur Lichtweglänge (bm) zwischen dem Objektiv (2) und dem Fotoleiter (7), und somit zur Maßstabsveränderung (M) der projizierten Abbildung der Vorlage (1), die optische Einrichtung (6) so verschiebbar gelagert ist, daß die Stellungen der optischen Einrichtung (6) für jeden Maßstab parallel zueinander sind.

2. Projektionssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorlage (1) zum Abtasten mit einer Geschwindigkeit bewegt wird, die dem gewählten Maßstab entspricht und daß der Fotoleiter (7) in der Projektionsebene mit einer vom Maßstab unabhängigen Geschwindigkeit bewegt wird.

3. Projektionssystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Einrichtung (6) eine Schlitzvorrichtung aufweist, durch welche das Bild der Vorlage (1) auf den Fotoleiter (7) projiziert wird, wobei die Schlitzvorrichtung so angeordnet ist, daß sie für unterschiedliche Maßstäbe das Bild von unterschiedlichen Abtaststellungen (A₁, A₂) in der Originalebene abnimmt und es auf die gleiche Stelle (B₁) auf der Projektionsebene (7) richtet.

4. Projektionssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorlage (1) in einer vom Maßstab unabhängigen Zeitspanne von seiner Ruhestellung in die Startposition bezüglich der zum eingestellten Maßstab gehörigen Abtaststellung bewegbar ist.

5. Projektionssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Einrichtung (6) eine Schlitzvorrichtung aufweist, die so positioniert ist, daß sie das Bild der Vorlage unabhängig vom Maßstab von der gleichen Abtaststellung in der Originalebene empfängt und auf die gleiche Stelle der Projetkionsebene richtet.

6. Projektionssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorlage in der Originalebene (1) bei der Abtastung stationär gehalten wird, und daß das optische Projektionssystem zwischen der Orignalebene und der optischen Einheit (6) bewegbare Abtastspiegel (2 m, 3 m) aufweist zum Umlenken des Bildes der Vorlage auf die optische Einrichtung (6), wobei die Abtastspiegel mit einer dem gewählten Maßstab entsprechenden Geschwindigkeit bewegt werden, und wobei der Fotoleiter (7) mit einer vom Maßstab unabhängigen konstanten Geschwindigkeit bewegt wird.

7. Projektionssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Einrichtung (6) eine Schlitzvorrichtung aufweist, die so angeordnet ist, daß sie für jeden Maßstab das Bild von unterschiedlichen Abtaststartstellungen in der Originalebene empfängt und es auf die gleiche Stelle in der Projektionsebene (7) richtet.