Uprawniony z patentu: Rank Xerox Limited, Londyn (Wielka Brytania) Optyczny uklad reprodukcyjny zaopatrzony w plytki wielosoczewkowe i Niniejszy wynalazek dotyczy optycznego urza¬ dzenia obrazujacego, w szczególnosci optycznego systemu analizujacego o bardzo krótkiej ognisko¬ wej, który sluzy do odwzorowania oryginalnego dokumentu, który ma byc skopiowany na swiatlo- 5 czulej powierzchni, na której powstaje prawidlowy, odwrócony obraz oryginalu.W ostatnich latach, nastapil olbrzymi postep w ¦ dziedzinie konstrukcji biurowych urzadzen kopiu¬ jacych (kopiarek). W szczególnosci, najwieksze za- 10 stosowanie znalazly urzadzenia skonstruowane na bazie elektrostatyki. Ogólnie rzecz biorac, „elektro¬ statyczna" kopiarka moze posiadac dwie odmiany w aspekcie zastosowania powierzchni czulej, na której wytwarza sie obrazy elektrostatyczne. 15 W pierwszej odmianie konstrukcji uzywa sie pa¬ pieru kopiowego poddanego uprzednio obróbce w swiatloczulych chemikaliach, który zostaje nalado¬ wany, wyeksponowany, wywolany w wyniku cze¬ go otrzymujemy kopieoryginalu. 20 Druga odmiana „elektrostatycznej" kopiarki, naj¬ czesciej stosowana, charakteryzuje sie tym, ze sto¬ suje sie w niej powierzchnie swiatloczula niejed- norazowego uzycia. Kopiarka tego typu posiada swiatloczula plytke taka jak beben, który jest la- 25 dowany, eksponowany i wywolywany. W tego ty¬ pu kopiarce, kopie oryginalu sa wykonywane ze zwyklego papieru, który poprzez wejscie w kon¬ takt z naladowana plyta odwzorowuje na siebie obraz oryginalu (etap przenoszenia obrazu). 30 Obydwa typy urzadzen kopiujacych posiadaja system optyczny kierujacy promienie odwzorowy¬ wanego dokumentu na powierzchnie swiatloczula, podczas etapu ekspozycji. Promienie odwzorowy¬ wanego dokumentu sa wytwarzane przez wybiera¬ nie oryginalu przeznaczonego do skopiowania stru¬ mieniem swietlnym systemem iluminacji, który przesuwa sie w poprzek oryginalu oswietlajac go w calosci podczas cyklu odwzorowania. W takich urzadzeniach kopiujacych, sprzezenie systemu op¬ tycznego jest wzglednie duze i dlatego wymaga wzglednie duzej przestrzeni nawet przy zastoso¬ waniu lusterek dla skrócenia optycznej drogi sy¬ stemu. Na przyklad: dla powiekszenia równego jed¬ nosci, niektóre kopiarki wymagaja calkowitego sprzezenia tak duzego jak 36 cali lub nawet wie¬ cej.Wraz z olbrzymim wzrostem zastosowan urza¬ dzen kopiujacych, pojawilo sie zapotrzebowanie na „zwarte" kopiarki typu odbiciowo-suchego, które zajmuja malo miejsca na zwyklym biurku biuro¬ wym. Takie urzadzenia kopiujace wymagaja za¬ stosowania systemu optycznego o wzglednie krót¬ kiej optycznej sprzezenia i takze powierzchni swia¬ tloczulej, która zajmowalaby tak malo miejsca jak tylko mozliwe.Istnieje szereg urzadzen optycznych, które wy¬ magaja wzglednie krótkich sprzezen takich aby obrazy swietlne mogly byc odwzorowane z ory¬ ginalnego dokumentu na powierzchni swiatloczu- «9 89369 893 3 lej, w których obie powierzchnie sa zlokalizowane blisko jedna w stosunku do drugiej, a pomiedzy nimi znajduje sie system optyczny. Takie urza¬ dzenia posiadaja systemy obrazujace oparte na ukladach laminarnych, ukladach fibrowych, seg- 5 mentowyeh, cylindrycznych, pozwalajacych na umieszczenie oryginalnego dokumentu blisko po¬ wierzchni swiatloczulej. Jednakze, z wyjatkiem ukladów fibrowych przy zastosowaniu systemów optycznych tego rodzaju w urzadzeniach kopiuja- 10 cych, które wytwarzaja kopie na uprzednio uczu¬ lonym^ papierze kopiowym, w których nie jest wy¬ magany zaden dalszy etap transmisji obrazu, po¬ wierzchnia swiatloczula i powierzchnia oryginalu musza przesuwac sie wzgledem systemu optyczne- 15 go w przeciwnych do siebie kierunkach, a przez to wymagaja wzglednie duzej przestrzeni na me¬ chanizmy umozliwiajace ten ruch.Gdy powierzchnia swiatloczula jest takze papie¬ rem kopiowym, urzadzenia w których stosuje sie 20 takie uklady optyczne, posiadaja przesuwany me¬ chanizm rolkowy na papier, który przesuwa pa¬ pier w poprzek systemu optycznego z pewna zsyn¬ chronizowana szybkoscia. Dla malej kopiarki, wy¬ magaloby to zastosowania mechanizmu przesuwa- 25 jacego dokument w jednym kierunku, oraz mecha¬ nizmu przesuwajacego powierzchnie swiatloczula w kierunku przeciwnym. Ich sumaryczna dlugosc bylaby przynajmniej tak duza jak calkowita dlu¬ gosc dwóch powierzchni, jezeli powierzchnie sa 30 plaskie, a wysokosc musialaby byc wieksza niz zwykle, jezeli oryginal i powierzchnie swiatloczule umieszczone bylyby wokól podtrzymujacych be¬ bnów.W przypadku systemów optycznych o kretkich sprzezeniach w urzadzeniach kopiujacych o „nie- jednorazowym" typie, w których wymagany jest etap przenoszenia w procesie kopiowania, system optyczny musi byc zdolny do wytworzenia od¬ wróconych obrazów, które sa przeniesione w ta- Mn 40 kiej pozycji na papier. Wyzej opisane systemy optyczne, takie jak bezposrednio zorientowane uklady fibrowe, ukla-dy laminarne oraz uklady optyczne cylindryczne nie sa w stanie wytwarzac odwróconych obrazów na niewymiennej powierzch¬ ni swiatloczulej w celu umozliwienia przeniesie¬ nia ich na egzemplarz kopii. Odnosnie ukladów fibrowych, wymagana krytycznie mala odleglosc pomiedzy powierzchniami fibry i fotoodbiornikiem stwarzaja problemy zuzycia sciernego dla niewy- miennych fotoodbiorników takich jak plyty kse¬ rograficzne lub bebny. Innym ograniczeniem w tych ukladach jest to, ze zdolnosc rozdzielcza jest ograniczona przez srednice fibry, lub okres lami- narny, lub takze przez odleglosc pomiedzy ukla¬ dem optycznym i fotoodbiornikiem. 55 Zgodnie z wynalazkiem, w urzadzeniu kopiuja¬ cym znajduje sie optyczny system obrazujacy, kie¬ rujacy promieniami wychodzacymi z plaszczyzny obiektu do odwzorowania w kierunku plaszczyzny 6q odwzorowania. Powyzsze plaszczyzny sa ustawione na stale naprzeciw siebie przynajmniej w swych czesciach. Wyzej wspomniany system obrazujacy zawiera szereg optycznych ukladów obrazujacych, umieszczonych pomiedzy wyzej wspomnianymi 65 4 plaszczyznami. Kazdy z ukladów obrazujacych sklada sie z szeregu refrakcyjnych elementów so¬ czewkowych usytuowanych wzdluz wspólnej osi optycznej rozciagajacej sie pomiedzy plaszczyzna obiektu do skopiowania i plaszczyzna obrazowa.Obiekt ten znajduje sie w plaszczyznie ogniskowej pierwszego z wyzej wspomnianych elementów so¬ czewkowych, a plaszczyzna obrazowa w plaszczyz¬ nie ogniskowej innego elementu soczewkowego.Kazdy z wyzej wspomnianych ukladów obrazuja¬ cych analizuje wybrana czesc powierzchni obiek¬ tu i rzuca odwrócony obraz na odpowiednia czesc plaszczyzny obrazu. Urzadzenie kopiujace zawiera takze mechanizm napedowy wytwarzajacy wzgled¬ ny ruch pomiedzy ukladem obrazujacym i plasz¬ czyzna, na której umieszczony jest obiekt przezna¬ czony do skopiowania, a plaszczyznami obrazowy¬ mi. Utrzymuje on wzglednie staly dystans pomie¬ dzy ukladem obrazujacych i jedna z wyzej wspom¬ nianych plaszczyzn podczas przemieszczania sie, podczas gdy calkowita powierzchnia obiektu jest odwzorowywana na plaszczyznie obrazowej w po¬ zycji odwróconej w stosunku do oryginalu.Najkorzystniej jest, gdy kazdy z ukladów obra¬ zujacych jest tak zlokalizowany, ze formuje obraz na plaszczyznie obrazowej majacy nakladajace sie swoje czesci wzgledem obrazu formowanego przez inny przylegajacy uklad obrazujacy.Na zalaczonych rysunkach uwidoczniono przy¬ klady postaci wykonania przedmiotu wynalazku, przy czym fig. 1 przedstawia izometryczny widok zasadniczej konfiguracji kopiarki, fig. 2 jest wi¬ dokiem z góry systemu analizujacego zastosowa¬ nego w urzadzeniu z fig. 1, fig. 3 jest schema¬ tycznym widokiem jednego z elementów obrazu¬ jacych w ukladzie przeszukiwania, fig. 4 przed¬ stawia schematyczny izometryczny widok elementu obrazujacego, pokazujacy typowe drogi promienia dla elementarnego analizowanego obszaru, fig. 5 przedstawia czesciowy widok wzdluz linii 5—5 z fig. 2, pokazujacy kilka ukladów obrazujacych i przebieg promieni optycznych dla róznych punk¬ tów znajdujacych sie na oryginale, który ma byc skopiowany, fig. 6 jest widokiem czesciowym wzdluz linii 6—6 z fig. 2 pokazujacym uklad obra¬ zujacy i przebieg promieni optycznych, fig. 7 jest czesciowym widokiem wzdluz linii 5—5 z fig. 2, przedstawiajacym kilka zmodyfikowanych ukladów obrazujacych oraz przebieg promieni optycznych dla róznych punktów na oryginale przeznaczonym do skopiowania, fig. 8 jest czesciowym widokiem wzdluz linii 6—6 z fig. 2 przedstawiajacym zmo¬ dyfikowany uklad obrazujacy z fig. 7 i przebieg promieni optycznych, wreszcie fig. 9 przedstawia rozklad promieni swietlnych podczas ich uderzania w plaszczyzny obrazujace dla zmodyfikowanych ukladów obrazujacych fig. 7 i 8.Na fig. 1 do 6 przedstawione jest urzadzenie ko¬ piujace (kopiarka) zgodnie z rozwiazaniem wedlug wynalazku. Urzadzenie oznaczone numerem 1 sklada sie z przezroczystej plyty 2 podtrzymujacej oryginalny dokument D ulozony na niej strona do skopiowania do dolu, z zamocowanej na stale ply¬ ty 3, na której umieszczona jest swiatloczula plyta P pokryta warstwa swiatloczulego materialu na69 893 5 swojej górnej stronie, z ruchomego wózka 4, który podtrzymuje optyczny system obrazujacy oznaczo¬ ny numerem 5, z ukladu napedowego zawieraja¬ cego nawrotny silnik 6 utrzymujacy stala wartosc szybkosci i ze skrzynki biegów 7 do napedzania 5 wózka 4 przemieszczajacego sie po przeciwleglych powierzchniach dokumentu i powierzchni swiatlo¬ czulej P.Wózek 4 jest prowadzony na napedzajacym wal¬ ku 10 i prowadzacym precie 11, których osie sa 10 do siebie równolegle i umieszczone w pewnym od¬ daleniu od siebie na kazdej ze stron plyty pod¬ trzymujacej 3. Skrzynka biegów 7 jest polaczona z prowadzacym walkiem 10, który jest napedzany w obu kierunkach obrotu w celu przesuwania 15 systemu analizujacego 5. Uklad napedzania po¬ winien byc tak zbudowany aby kierunek stalej szybkosci przesuwu optycznego systemu obrazuja¬ cego mógl byc zmieniony na przeciwny kiedy sy¬ stem osiagnie kres swej wedrówki. 2o System 5 sklada sie z wydluzonej obudowy 13 podtrzymywanej z jednej strony przez klocek 14 polaczony gwintem z walkiem 10, a w drugim koncu przez klocek 15 prowadzony slizgowo na precie 11. Klocki 14 i 15 sa czesciami skladowymi 25 wózka 4 i razem z nim poruszaja sie. W klockach 14 i 15 sa takze umieszczone dwie lampy fluores¬ cencyjne L zamontowane w odpowiednich gniaz¬ dach i zasilane z odpowiedniego zródla energii (nie pokazano na rysunku). Lampy sa ustawione rów- 30 nolegle wzgledem siebie po obu stronach obudo¬ wy 13 przylegajacej do tej strony dokumentu, która ma byc skopiowana, w celu oswietlenia jej.Wewnatrz obudowy 13 pomiedzy dokumentem D i powierzchnia swiatloczula P umieszczone sa pa- 35 ski soczewkowe 20, 21, 22 wzdluz calej dlugosci obudowy jeden nad drugim. Paski górne 20 jak pokazano na fig. 1 i 5 sa uformowane przez ele¬ menty soczewkowe 24. Jak pokazano na fig. 2, pasek jest uformowany przez dwa równolegle rze- 40 dy elementów soczewkowych 24 w taki sposób, ze rzad drugi jest przesuniety w stosunku do pierwszego na odleglosc równa polowie odleglosci pomiedzy jakimikolwiek dwoma elementami so¬ czewkowymi w rzedzie. Przewaznie, paski soczew- 45 kowe 20 sa wykonane z formowanego tworzywa sztucznego. Wszystkie soczewkowe elementy 24 sa integralna czescia paska.Paski 21 i 22 sa takie jak pasek 20 i sa tak usta¬ wione wzgledem siebie, ze element soczewkowy 50 kazdego paska jest wspólosiowy z elementem so¬ czewkowym innego paska, formujac w ten sposób pojedynczy uklad obrazujacy.. Pojedynczy uklad obrazujacy, oznaczony numerem 25 jest przedsta¬ wiony na fig. 3 wraz z elementem soczewkowym 55 24, który jest czescia skladowa paska 20, wspól¬ osiowy z elementem soczewkowym 26 paska 21 i elementem soczewkowym 27, który jest czescia paska 22. Optyczny uklad obrazujacy 25 na fig. 3 sklada sie z identycznych soczewek 24, 26, 27 i wraz 60 z przeslona 31 i przeslona 32, reprezentuje jeden z wielu ukladów optycznych stanowiacych system obrazujacy 5, dzieki odpowiedniemu zlokalizowa¬ niu soczewek 20, 21 i 22 jednej wzgledem drugiej.Kazdy z ukladów obrazujacych, jak pokazano na 65 fig. 3, jest przystosowany do zanalizowania ele¬ mentarnej powierzchni dokumentu D, która sie znajduje w plaszczyznie ogniska elementu soczew¬ kowego 24 oraz do rzucenia obrazu elementarnej powierzchni na swiatloczula powierzchnie P, która znajduje sie w plaszczyznie ogniska elementu so¬ czewkowego 27. Okaze sie pózniej, ze dzieki duzej ilosci ukladów obrazujacych, które formuja system obrazujacy 5, mozna skopiowac caly dokument przy jednej calkowitej drodze systemu 5 z jednej strony urzadzenia na druga.System obrazujacy 5, w celu zapewnienia za¬ nalizowania obrazu przez wszystkie uklady 25 za¬ wiera przeslone szczelinowa 30 posiadajaca duza ilosc otworów #1. Kazdy z nich jest zlokalizowany nad odpowiednim elementem soczewkowym 24 so¬ czewki 20. Na fig. 3 kazdy z otworów 31 sluzy jako przeslona dla odpowiedniego elementu soczewko¬ wego 24 w celu kontrolowania strumienia swiatla wchodzacego do kazdego z elementów 25. Przeslo¬ na polowa 32 sluzy do kontrolowania pola anali¬ zowanej powierzchni przez jakikolwiek z ukladów obrazujacych 25. W kazdym z ukladów obrazuja¬ cych element soczewkowy 24 sluzy jako obiektyw ukladu obrazujacego i jest przystosowany do zo¬ gniskowania elementarnej powierzchni dokumentu na soczewce polowej 26 jak pokazano na fig. 4.Na fig. 4, 5 i 6, jako przyklad, pokazano zobra¬ zowanie litery R przez przedstawienie przebiegów promieni przechodzacych przez soczewke 24 w ukladzie 25 soczewek. Jest widocznym, ze litera R jest odwrócona, a nastepnie powtórnie odwrócona.Soczewka 27 z kolei, transformuje i przenosi obraz przez soczewke 26 na swiatloczula powierzch¬ nie P (fig. 4). Litera R jest odwrócona wzgledem oryginalnej litery na dokumencie. Kazdy z ukla¬ dów obrazujacych 25 systemu 5 sa przystosowane do reprodukcji elementarnych obszarów analizo¬ wanej plaszczyzny, na przyklad dokumentu D, i tworza odpowiadajace odwrócone obrazy na po¬ wierzchni odwzorowania.Taki uklad elementarnych obrazów bedzie re¬ prezentowac dokladne odwzorowanie informacji na dokumencie D. W przypadku gdy plaszczyzna P jest elektrostatyczna plaszczyzna kopiujaca o niejednorazowym przeznaczeniu taka jak kse¬ rograficzna selonowa plyta swiatloczula lub beben, obraz na nich odwzorowany bedzie odwrócony, aby go mozna bylo przeniesc na kartke papieru juz w prawidlowej pozycji.Jest pozadanym aby plaszczyzna odwzorowania P, która w niniejszym wynalazku jest powierzch¬ nia swiatloczula, mogla byc wykonana z materia¬ lu dyfundujacego w celu umozliwienia otrzymania kopii w procesie dyfuzyjnym.. W tym wypadku odwrócony obraz odwzorowany na górnej po¬ wierzchni plaszczyzny P odwzorowuje sie w nie- odwróconej pozycji na dolnej powierzchni plasz¬ czyzny lub na powierzchni zwróconej do czytel¬ nika.Na podstawie powyzszego, jest widocznym, ze uklad ilosci ukladów obrazujacych, kazdy sklada¬ jacy sie z trzech umieszczonych nad soba socze¬ wek odwzorowuje obraz w taki sposób, który nie móglby byc powtórzony przy zastosowaniu ukladu7 optycznego z fibry, ukladu laminarnego itd. Za¬ stosowanie trzech soczewek, ukladu wielosoczew- kowego, zgodnie z wynalazkiem, daje mozliwosc umieszczenia go pomiedzy wzglednie stalymi sprze¬ zonymi plaszczyznami. Jezeli uklad soczewek sy- 5 stemu obrazujacego ma zafiksowana pozycje, a na¬ stepnie przesuniecie dwóch plaszczyzn spuszczo¬ nych w jego kierunku, rezultat okazuje sie byc taki sam. Jezeli z drugiej strony, uklad laminarny soczewek ma stala pozycje, a dwie plaszczyzny 10 bylyby analizowane podczas przesuwania sie w kierunkach przeciwnych, calkowite odwzorowanie byloby nieprawidlowe i nie otrzymalibysmy zad¬ nego uzytecznego obrazu. Jedynym wyjatkiem byl¬ by przypadek kiedy analizuje sie pojedyncza linie 15 w odróznieniu od duzych powierzchni odwzorowy¬ wanych. Stanowi to analogie do przypadku jedno¬ rzedowego bloku z fibry, poniewaz wielorzedowy blok z fibry nie bedzie odwzorowywac w ukladzie przeciwanalizujacym. 20 Elementy soczewkowe 24, 26, 27 powinny byc duze w porównaniu z elementami rozdzielczymi.Wiele z nich powinno byc odwzorowanych w da¬ nym momencie w polu ukladu obrazujacego 25.Z drugiej strony uklad analizujacy z fibry lub 25 uklad laminarny lub tym podobne, moga jedynie odwzorowac jedna linie obrazu jednorazowo w aspekcie otworów. Wymiary soczewek 24, 26, 27 moga byc zdeterminowane przez zawartosc urza¬ dzenia do kopiowania, odleglosc robocza i wygode. 30 Ogólnie biorac wielkosc ich powinna byc wiele razy wieksza niz rozdzielaczy i wiele razy mniej¬ sza niz powierzchnia dokumentu.Zgodnie z innym rozwiazaniem wedlug wynalaz¬ ku, przedstawionym na fig. 7 do 9, przeslona po- 35 Iowa 32 jest uformowana w plytce szczelinowej 33 umieszczonej blisko, wzdluz soczewki 21. Kaz¬ dy z otworów 32 wspólpracuje z elementem so¬ czewkowym 26 i stanowi przeslone dla tego ele¬ mentu. Do górnej strony plytki 33 jest przymoco- 40 wanych wiele nieodblyskowych przegród 33, które sa skierowane do góry w kierunku dolnej po¬ wierzchni soczewki 20. Przewaznie rurki 34 maja szesciokatny przekrój, taki jak otwory 32. Kazdy z ukladów obrazujacych 25 jest polaczony rurka 45 wyzej wspomnianego typu, której os jest zbiezna z osia elementów soczewkowych 24, 26, 27, kaz¬ dego ukladu obrazujacego.Zadaniem przegród 34 jest zaekranowanie roz¬ proszonego swiatla, które dochodzi od jednego 5Q z ukladów obrazujacych do drugiego. Stosunek przekroju otworu 32 do efektywnej srednicy ele¬ mentu soczewkowego 26 i odpowiadajacej mu przegrody 34 jest taki, ze promienie odwzorowy¬ wanego obrazu wytworzone przez uklad obrazujacy gg nachodza nieco na promienie drugiego ukladu.Jest to pokazane na fig. 7 i 8 gdzie promienie T nachodza na plaszczyzne P. Na fig. 9 promienie nieco nachodza na kazdy z przylegajacych rogów analizujacych promieni. W efekcie, kazdy z ukla- 6Q dów obrazujacych „widzi" przylegajace czesci in¬ nych elementarnych powierzchni analizowanego obiektu, jak równiez sobie wlasciwe powierzchnie dokumentu. W ten sposób jest mozliwe ciagle na- 8 chodzenie na siebie obrazów podczas odwzorowy¬ wania i dzieki temu otrzymuje sie calkowity obraz analizowanego obiektu. Dzieki temu, koncowy obraz bedzie pozbawiony linii marginesowych i pu¬ stych miejsc, co ma miejsce w przypadku fibro¬ wych ukladów optycznych i ukladów laminarnych. PL