JPH07111537B2 - 画像投影機構における配光及び光量の補正機構 - Google Patents

画像投影機構における配光及び光量の補正機構

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JPH07111537B2
JPH07111537B2 JP7056887A JP7056887A JPH07111537B2 JP H07111537 B2 JPH07111537 B2 JP H07111537B2 JP 7056887 A JP7056887 A JP 7056887A JP 7056887 A JP7056887 A JP 7056887A JP H07111537 B2 JPH07111537 B2 JP H07111537B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は複写機等画像形成装置の投影機構に適用される
配光及び、全体光量の補正機構に関する。
〔従来の技術〕 電子写真複写機等の投影機構においては、投影像を感光
体等の像担持体上に結像させるために、レンズが必要不
可欠である。しかし、このレンズ7には、第4図(a)
(b)(c)に示すように「cos4θの法則」という「光
軸外の像点における光束密度は、光軸上の像点における
光束密度のcos4θに比例して減少する」特性がある。
そこで、変倍可能な電子写真複写機においては、例えば
特開昭52-146630のように、光路規制部材としてのスリ
ットの一辺を光路に対して進退可能に設けて配光を調整
したり、または特開昭57-73767のように、スリットとは
別に遮光部材を設けて、これをレンズ光軸に垂直に進退
可能として配光を調整している。
しかしながら、これらの機構においては、光路に対して
進退する遮光部材の形状は一定であるから、数多くの投
影倍率に対してそのすべてに良好な光量補正を行なうこ
とは出来ない。特に、スリットによって形成された光路
の断面の長手方向において、遮光板の存在しない領域が
ある場合(つまり、遮光量が長手方向で不連続な場
合)、局部的に光量の高い部分が生まれてしまう。
また、遮光部材の位置に対して光路がずれてしまうと、
遮光量が変化してしまう。
更に、ある倍率から低い倍率へ移行すると、光路の断面
形状は幅、長さともに小さくなるので、遮光部材はその
小さくなった分だけ移動した後、更に配光補正に必要な
量を移動しなければならなく、その機構が複雑となる。
更に、縮小時に縮小倍率が比較的小さい値の場合には、
光路の断面形状は幅、長さともに小さくなっているた
め、これに対して適正な配光補正を行なうには、遮光部
材の移動量は等倍や拡大時に比較して高い精度が要求さ
れる。
更に、遮光部材の進入が直線的に行われるものは、ガイ
ドレールや多くの節を持ったリンク機構が必要となり、
構成が複雑となる。
以上のような問題点をもつ機構として、上記公報以外
に、特開昭54-136845、特開昭57-92348、特開昭57-1542
65、特開昭60-134226、特開昭60-80828等で提案される
ものがある。
以上のような従来技術の欠点を回避するために本出願人
は特願昭60-108543号において投影レンズ7の後方に回
動可能な配光調整部材46を設け、投影倍率の変化に応じ
てその都度、回動角度を変えて光路の遮光の度合を加減
し、各倍率における配光を一様にするようにした。
即ち、第4図(f)に示すような光学系において原稿画
面の反射光のスリット通過後の光束密度分布が第4図
(d)のSで示されるように設定されているとき、結像
面の露光量分布は倍率が最大(1.55倍)のときは、第4
図(e)のrの線図で示されるように一様光となってい
る。このとき配光調整部材46の回動位置は殆んど遮光し
ない状態になっている。次に倍率Mを変化させ、縮小側
で例えばM:0.5のときは配光調整部材をそのまゝにして
おけば、第4図(e)のqで表わされる露光量分布にな
ってしまう。これを補正して一様露光量q′になるよう
に配光調整部材46を適正な位置に回動させている。同様
に等倍近傍で例えばM:1.00のときは、配光調整部材をも
とのまゝにしておけば、露光量分布はpで表されるよう
になる。これを避けるために配光調整部材を回動して一
様露光量p′になるようにしている。しかし、第4図
(e)に示すようにp′とq′の間にはl2の露光量差、
p′とrの間にはl2‐l1の露光量差が生じている。これ
を補正するために本出願人は前記配光調整部材46の近傍
に回動可能な光量調整部材48を配設した。
即ち、レンズ7の後方一定距離の位置に配光調整部材を
有する機構を配設し、更に該部材から一定の距離の位置
に光量調整部材を有する機構を設け、各部材は光軸に直
交するスリット方向の軸のまわりに揺動可能にした。前
記両機構は同様の機構であるので配光調整部材のみを説
明する。第5図及び第6図の配光調整機構の正面図及び
側面図が示すように、配光調整部材46を固定したフレー
ム45とそのレバー51が共に共通の揺動支軸46′′にピン
45′、51′によって固定され、該支軸46′′は軸受42に
回転可能に枢止されている。又該フレームの反対側も、
軸受41に枢止された支軸46′′と同心の支軸46′に嵌合
し両持ちで回転可能にしてある。又レバー51の他端には
ローラ52が回転可能に固定され、カム57′のカム面に、
押圧せしめられている。
そして、該軸受41、42は倍率変換に際し、レンズ位置を
変えるための移動台40にレンズ7と共に固定されてい
る。移動台40は本体1に固定された案内レール55上をロ
ーラ54にガイドされて各倍率に合せて必要距離移動でき
るようにしてある。そして各倍率に合わせて、配光調整
部材46が適正な傾き角度になるように前記カム面が設定
されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
レンズ移動量は全倍率変換範囲で約250mm程度である。
一方、配光調整部材の傾き角度範囲は90°程度必要とな
る。レバー51の揺動角度も同様でこれに対応するカム57
の変位量の最大値L2は約30mmとなり、カム機構を作動さ
せるにはカム曲線の傾斜が大きくなりすぎ作動の円滑さ
を欠くことがある。光量補正についても同様である。
本発明はこのような問題点を解決し広範囲に安定確実な
配光補正機構及び光量補正機構を提供することを目的に
する。
〔問題点を解決するための手段〕
この目的は原稿画面の反射光又は透過光の断面をスリッ
ト状に規制する光路規制部材と該画面の像を結像させる
レンズとを有する投影機構において、上記光路規制部材
によって断面が長方形又はその近傍の形状に規制された
光路に対して、該断面長手方向内側の領域で光軸方向に
移動可能にしたレンズ移動台上で光軸に交差し前記スリ
ット長手方向に沿った軸を中心にして回動可能な枠体に
固接された配光調整部材を配備し、前記軸とは異なる軸
を中心として回動する揺動部材を設け該搖動部材の一端
部は前記各軸とは異なる位置で前記枠体と接触し他の端
部は本体に固定したカムと接触させるようにしたことを
特徴とする画像投影機構における配光補正機構によって
配光補正を達成することができる。
又、原稿画面の反射光又は透過光の断面をスリット状に
規制する光路規制部材と該画面の像を結像させるレンズ
とを有する投影機構において、上記光路規制部材によっ
て断面が長方形又はその近傍の形状に規制された光路に
対して、該断面長手方向内側の領域で光軸方向に移動可
能にしたレンズ移動台上で光軸に交差し前記スリット長
手方向に沿った軸を中心にして回動可能な枠体に固接さ
れた光量調整部材を配備し、前記軸とは異なる軸を中心
として回動する搖動部材を設け該搖動部材の一端部は前
記各軸とは異なる位置で前記枠体と接触し他の端部は本
体に固定したカムと接触させるようにしたことを特徴と
する画像投影機構における光量補正機構によって光量補
正を達成することができる。
〔実施例〕
第2図は本発明の画像投影機構における配光及び光量の
補正機構が組みこまれた画像形成装置の関連部分を示す
概略図である。
即ち、原稿台80上の原稿画像は第1走行台A上のランプ
2により照射されてその反射光はスリット3、ミラー4
を経て、第1走行台Aの1/2の速度で走行する第2走行
台Bのミラー5,6を通り、投影レンズ7、配光調整部材4
6、光量調整部材48、及びミラー8を経て感光体ドラム
9の表面に結像する。
このような画像形成装置における画像投影機構は原稿に
対してその投影像の倍率Mが可変にしてあり各倍率に対
して投影レンズ7の位置及びミラー5,6の位置をそれぞ
れ定めるようにしてある。即ち、M=1の場合のミラー
5,6の走査開始時の位置とレンズ7の固定位置は、第2
図の実線で示すようになる。
そして、Mはほとんど無段階で細かく切替えが可能であ
るが、こゝではM=1の他に拡大としてM=1.55縮小と
してM=0.5を例示する。このM=1.55及びM=0.5にお
けるレンズ7、ミラー5,6の配置はそれぞれ第2図の点
線で示す位置になる。ミラー5,6即ち第2走行台Bの位
置の差はM=1とM=0.5の間では58.75mm,M=1とM=
1.55の間では22.93mmであり、投影レンズ7の固定位置
の差はM=1,M=0.5の間で117.5mm,M=1とM=1.55の
間で129.25mmになっている。
次に第1、第2の走行台の移動及び倍率変換毎の第2走
行台Bの出発点及び投影レンズの設定位置をどのように
変換するかについての機構を説明する。
第1図(a)において走査系の駆動はモータ10の軸に
(図示していないクラッチブレーキを介してもよい。)
連結されたプーリ11に1本のワイヤーが巻回してかけら
れ、そのワイヤーの前半部W1はプーリ12に巻回され更に
プーリ13,14,15,16を経て移動滑車台70上に止め金具17
によって固定される。尚以上のプーリ14,16は移動滑車
台上に設けられたプーリであり、その他は第2走行台B
に取付けられたプーリ12を除き、本体1に固定された軸
のまわりに回転するプーリである。
又、プーリ11に巻回されたワイヤーの後半部W2は、プー
リ18,19を経て前記プーリ12にワイヤーW1とは反対方向
に巻回されてかけられプーリ21,22,23,24,25を経て移動
滑車台70上のプーリ26に巻回され(プーリ26では図示し
てないがワイヤーに張力が与えられるようになってい
る)、後述するような対称のワイヤーにつながり、該ワ
イヤーは閉ループを形成している。プーリ22,24,25,26
は移動滑車台70上に設けられたものである。
更に各プーリは第1図(a)に示すようにほゞ対称位置
に反対側にも設けられ同様なワイヤーW1,W2がかけられ
ていて、駆動力が与えられても両側のワイヤー張力は一
定となるようにしてある。
又、ワイヤーW1にはランプ2,スリット3、ミラー4を組
込んだ第1走行台Aが取付けられ、プーリ12は、Vミラ
ー5,6よりなる第2走行台Bに取付けられた軸に回転可
能に枢止されている。そして上記第1、第2の走行台は
図示していないが、各台の走行方向(矢印Xで示す)に
設けられたレールにガイドされて移動できるようにして
ある。又、移動滑車台70もそれに取付けられたローラ72
が例えば第1図(a)に示すように両側のレール73にガ
イドされ矢印X方向に移動可能にしてある。
一方、第1図(a),(b),(c)に示すように投影
レンズ及び配光調整部材及び光量調整部材を搭載したレ
ンズ移動台40はそれに設けられたローラ54′がレール5
5′にガイドされることによってやはり矢印X方向に移
動できるようにしてある。
又、レンズ移動台40上にはガイドピン33が設けられ同台
上にスプリング34を介して一端を固定されたワイヤーは
プーリ32を経て駆動モータ58によって駆動されるプーリ
28に巻回されプーリ29を経てカム85の軸に固定されたプ
ーリ30及びプーリ31にかけられその他端は再びレンズ移
動台40上に固定される。
そして倍率Mの設定を変化させるごとに、本体1に固定
されたステッピングモータ58が作動してそれに直結され
たプーリ28がまわされ、それにまかれたワイヤーの両端
部を結合されたレンズ移動台がX方向に移動して所定の
位置に設定される。そしてワイヤーの駆動伝達によっ
て、プーリ30がまわされ該プーリと一体のカム85が所定
の位置に回転し、該カム85に接触している、カムフォロ
ワー86によって移動滑車台70がやはりX方向に移動して
所定位置に設定され、それによって、第2走行台B即ち
ミラー5,6のX方向の初期位置が設定される。尚、該カ
ム85とカムフォロワー86の接触は本体1と移動滑車台70
の間に張られたスプリング71によって押圧されて行われ
ている。又、倍率Mの変換動作中は、モータ10又はモー
タ10に取りつけられたクラッチブレーキの作動がとめら
れており、従ってプーリ11は回転を停止しており第1走
行台は動かされることはなく、倍率Mが如何に変化して
も倍率変換時の移動はなく、常に一定位置に待機してい
る。
このようにレンズ移動台40が設定された倍率Mに応じて
固定されると移動滑車台の位置が決り、それによって第
2走行台即ちミラー5,6の位置が決り、後述の配光調整
や光量調整も同時に行われて各倍率に応じた準備ができ
る。
移動滑車台70上のプーリ14,16,22,24は本体1に固定さ
れた軸に枢止されたプーリ15,13及び23,21に対して各ワ
イヤーW1,W2を介して動される。従って、滑車台のX方
向の動きdに対して、プーリ13,21及びプーリ12におけ
るワイヤーW1,W2の動きはそれぞれ3dの大きさになる。
従って例えば前述の倍率Mの変化、M=0.5〜1〜1.55
までの間のミラー5,6の設定値の差は最大58.75mmであ
り、それに対するW1,W2の動きは最大58.75×2=117.5
mmであり、移動滑車台の動きは最大117.5÷3=39.16mm
で済み、カム85は、この短い寸法のストロークを設定す
ることにより負荷の少い円滑な作動を容易に行えるよう
になる。このように前記滑車台70を設け中間に本体固定
プーリ15,23を介入させたことにより滑車台70の倍率変
化のための移動量及びカム85のストロークも117.5mmか
らその1/3の39.16mmにすることができスペースを大きく
節約することが可能になり装置全体の小型化に貢献して
いる。
このようにして、任意の倍率設定に対して投影レンズ、
滑車台及びミラー5,6の位置が決まり、走査を開始する
と、走査駆動に伴いワイヤー張力は大きく変動する。こ
の張力の変動は前述した機構により、3倍となって滑車
台に作用する。特に走査系が往きと戻りの方向の変換を
行う時にこのことは顕著となり該滑車台が振動したり、
移動してずれることがあり、又それによって逆に露光用
の光源ランプやミラー4を搭載した第1走行台Aや、ミ
ラー5,6を搭載した第2走行台Bに振動が起こったり、
両者の位置関係に誤差を生じたりすることがあり、画像
形成において歪みやゆれやぼけ、にじみが出る原因にな
る。
そこで移動滑車台70が走査中には動かないようにするた
めブレーキをかけておく必要がある。そのため該滑車台
の側方に摩擦部74を設け、それに対し支点76のまわりに
回動する摩擦部材75をスプリング77で押しつけることに
より、完全に移動滑車台70の動きを封じて固定してい
る。
このようにして高速走査時の画像を安定させることが可
能になる。
一方、倍率変換操作時にレンズ移動台40の移動に伴うカ
ム85の回動により、それに接触するカムフォロワー86を
通じ移動滑車台70が移動することになるが、このとき前
記ブレーキがかゝっていると該滑車台が動かないので、
ソレノイド78をブレーキ部材75に働かせスプリング77の
力にうちかたせてブレーキを解除するようにした。
尚、このブレーキは第1図に示すように片側だけに設け
たが、勿論それとほぼ対称に両側に設けてもよい。
又、本実施例ではブレーキを用いたが、移動滑車台70の
側面又は底面に各倍率に応じたピン孔を設け、各倍率設
定による移動の完了時にピンを嵌入させて、位置固定す
ることにより同様の目的を達成できる。但し、ほとんど
無段階に細かい倍率設定に対応させるには、ブレーキ方
式の方が簡単であるといえる。
さて、レンズ移動台40で投影レンズ7の後方位置には、
第1図(a)、(b)、(c)及び第3図(a)、
(b)、(c)に示すように軸46′、46′Aのまわりに
回動可能な配光調整部材46及び軸48′のまわりに回動可
能な光量調整部材48が設けられている。
配光調整部材46は倍率Mに応じて投影レンズ7と共にレ
ンズ移動台40によって、所定の位置に移動する。そのと
き配光調整部材46が装着されたフレーム45Aはその軸4
6′Aを軸受41,42Aで受けられ又、軸受42Aの別位置に固
設された支軸112のまわりに搖動可能なレバー113が搖動
部材として設けられ該レバーの端部にはガイド部材とし
てのピン114が固設され該ピン114は前記フレーム45Aの
長孔のガイド溝45Bに嵌入している。又該レバーの他の
端部にはガイド部材としてのピン52が固設されている。
ピンは回転自在なローラにしてある。
そして該ピン52が倍率変換のためレンズ移動台40の移動
により本体フレーム1に固定されたレールカム57Aのガ
イド面115に案内されて移動することにより前記レバー1
13が回動される。
ここにレバー113は図示はしていないが支軸112のまわり
にとりつけられたトルクばねにより、つねにカム57Aの
ガイド面113に押しつけられるように付勢されている。
このようにして、レンズ移動台40の移動距離にくらべて
カムの変位量L1は従来の例のL2の5分の1程度になるの
でカムの傾斜が小さく作動が従来のものより円滑にな
る。
このような装置で配光調整部材46の角度位置を第3図
(a)、(b)、(c)に示すように倍率に応じて順次
変えてゆくことにより、第4図(e)の点線で示すよう
に、露光量がそれぞれフラットな分布q′,p′になるよ
うにしてある。即ち、M=0.5の場合q′M=1.0の場合
p′になっている。
そしてM=1.55の場合の露光量分布rとの露光量差l1
びl2‐l1をなくすように光量調整部材48を装着したフレ
ーム47Aがやはり倍率Mに応じて該部材48を配光調整部
材と同じ作動機構により軸受43,44のまわりに回動し、
本体1に固定のレールカム57A上にガイドされて、光量
調整部材48の角度位置が第3図(a)、(b)、(c)
に示すように変えられてゆき第4図(e)に示すような
p′,q′,r間の露光量の差がなくなるようにしてある。
この点につき更に詳しく説明すると次のようになる。
第3図(a)、(b)、(c)に示す左側の矢印は原稿
台上の原稿最大幅(A4判 A3判では約300mm)即ち、原
稿走査の際のスリット画面の大きさをあらわしている。
右側の矢印は、結像されるスリット画像の大きさを表わ
している。そして、拡大でM=1.55の場合が(a)、等
倍のM=1が(b)、縮小のM=0.5が(c)に示して
ある。又、投影レンズ7配光調整部材46光量調整部材48
が一体となって、各倍率に応じて位置をかえている。
尚、それとともに本図には示していないが第2走行台の
位置が変わり、全体の光路長が各倍率により、本図
(a)(b)(c)に示すように変化している。
第4図(d)のSの曲線で示すような光源の光束密度分
布をもったスリット画面が使われていてかつレンズの光
軸に対して入射光のなす角度をθとしたときのcos4θ法
則が働き最大倍率のM=1.55の場合第4図(e)のrで
示されるフラットな画像の露光量分布が得られている。
従って、最大倍率のM=1.55の場合は配光調整部材46
は、軸46′を中心に回動して、第3図(a)に示すよう
にレンズ光軸に平行になるような位置になり、配光の分
布の調整には寄与しない。また、光量調整部材48は若干
光量を低くするために、レンズ光軸に適当な角度をなす
位置になるように軸48′により回動されて位置決めされ
る。
M=1においては、全体の光量が最も高くなるため、光
量調整部材48はレンズ光軸に垂直になるように位置決め
される。またこのとき、周辺の光量が若干増加するの
で、配光調整部材46は、若干の角度が与えられて位置決
めされる。
そして、最小倍率のM=0.5においては、軸46′、46′
Aのまわりの回動により配光調整部材46は、第3図
(c)に示すように、レンズ光軸に直角にしてスリット
光端部を最大限にカットして、第4図(e)に示すフラ
ットな光束密度分布としている。そしてこの場合、全体
光量は最も低くなるため、光量調整部材はレンズ光軸と
平行になり光量減殺を避けている。
このようにして各倍率における光束密度差l1,l2‐l1
0になるようになっている。
配光調整部材46及び光量調整部材48を同一軸上に適当な
角度に取りつけそれを軸受で回転可能に枢止し、これが
本体フレーム1に固定したレールカム57A上をガイドさ
れて、各倍率Mの位置での適正な配光調整部材46及び光
量調整部材48の回転角度が決るようにすることも可能で
ある。
第4図(e)に示す線図とほぼ同じように倍率Mが1,0.
5及び1.55に対して実用上支障のない程度の一様な露光
量分布が得られ、更に各倍率間の露光量差も実用上支障
ない程度に除去できるようになっている。
以上の実施例は配光補正機構と光量補正機構を別々に設
け両者でお互に補間させたが両機構のうちいずれか1つ
を設け、他は別の方法で行うことも勿論可能であり配光
補正機構又は光量補正機構のいずれか1つだけを設けて
もそれぞれの効果が単独に発揮できる。
〔発明の効果〕
本発明により配光補正及び/又は光量補正の広範囲の調
整を簡単な機構により確実に円滑に精度よく行うことが
できるようになった。そして各倍率変換毎の配光をフラ
ットにしたり像光の露光量を一定にすることができ、適
正濃度の良質の安定した画像が得られるようになった。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)は本発明の1実施例が組込まれた画像投影
機構の斜視図。第1図(b)は本発明の配光調整機構の
1実施例の正面図。第1図(c)はその側面図。 第2図は本発明の1実施例が組込まれた画像形成装置の
関連部分を示す概略図。 第3図(a)、(b)、(c)は拡大、等倍、縮小にお
けるスリット画面、投影レンズ、配光調整部材、光量調
整部材及び結像面の位置関係図。 第4図(a)は倍率を変化させた場合のレンズへの入射
角度θの変化を表わす図。 第4図(f)は、第4図(a)に配光調整部材を設けた
図。 第4図(b)は原稿反射光の光束密度をフラットにした
ことを表わす図。 第4図(c)はその場合の結像位置の露光量の分布を表
わす図。 第4図(d)は原稿反射光の光束密度を端部において増
大させたことを表わす図。 第4図(e)はその場合の結像面の露光量分布を表わす
図。 第5図は本出願人により従来提案された配光調整機構の
正面図。 第6図は、その側面図。 1……本体フレーム、A……第1走行台、 2……光源ランプ、B……第2走行台、 3……スリット 4……第1ミラー 5,6,8……ミラー 7……投影レンズ 9……感光体 40……レンズ移動台 41,42,42A,43,44……軸受 45,45A,47,47A……フレーム 45B……ガイド溝 46……配光調整部材 46′,46′A……軸 48……光量調整部材 50,51,113……レバー 52,114……ピン 57,57A……レールカム 58……ステッピングモータ 70……移動滑車台 112……支軸 115……ガイド面

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】原稿画面の反射光又は透過光の断面をスリ
    ット状に規制する光路規制部材と該画面の像を結像させ
    るレンズとを有する投影機構において、上記光路規制部
    材によって断面が長方形又はその近傍の形状に規制され
    た光路に対して、該断面長手方向内側の領域で光軸方向
    に移動可能にしたレンズ移動台上で、光軸に交差し前記
    スリット長手方向に沿った軸を中心にして回動可能な枠
    体に固接された配光調整部材を配備し、前記軸とは異な
    る軸を中心として回動する搖動部材を設け該搖動部材の
    一端部は前記各軸とは異なる位置で前記枠体と接触し他
    の端部は本体に固定したカムと接触させるようにしたこ
    とを特徴とする画像投影機構における配光補正機構。
  2. 【請求項2】原稿画面の反射光又は透過光の断面をスリ
    ット状に規制する光路規制部材と該画面の像を結像させ
    るレンズとを有する投影機構において、上記光路規制部
    材によって断面が長方形又はその近傍の形状に規制され
    た光路に対して、該断面長手方向内側の領域で光軸方向
    に移動可能にしたレンズ移動台上で、光軸に交差し前記
    スリット長手方向に沿った軸を中心にして回動可能な枠
    体に固接された光量調整部材を配備し、前記軸とは異な
    る軸を中心として回動する搖動部材を設け該搖動部材の
    一端部は前記各軸とは異なる位置で前記枠体と接触し他
    の端部は本体に固定したカムと接触させるようにしたこ
    とを特徴とする画像投影機構における光量補正機構。
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