DE3120503C2

DE3120503C2 - Bildübertragungsvorrichtung für ein Kopiergerät

Info

Publication number: DE3120503C2
Application number: DE3120503A
Authority: DE
Inventors: Hisashi Osaka Tokumaru
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1980-05-29
Filing date: 1981-05-22
Publication date: 1987-02-05
Also published as: DE3120503A1; US4448499A; JPS56168621A

Abstract

Die Bildübertragungsvorrichtung für ein Kopiergerät vom Schlitzbelichtungstyp zum streifenweisen Abbilden des Originals auf ein Bildträgerteil besteht aus einer Vielzahl von quer zur Abtastrichtung angeordneten Reihen von Bildlaufrichtlinsensystemen, die jeweils ein erstes Linsensystem aufweisen zum temporären Erzeugen eines umgekehrten reellen Bildes und ein zweites Linsensystem zum Übertragen des umgekehrten reellen Bildes, um so schließlich ein aufrechtes reelles Bild des Originals auf dem Bildträgerteil zu erzeugen. Die Bilder der einzelnen Aufrichtlinsensysteme überlagern sich teilweise auf dem Bildträgerteil und die Bildübertragungsvorrichtung erfüllt folgende Bedingungen: 0,45 < β ↓M < 0,7 und 0,005 < l/D < 0,35. Dabei bedeuten 37 ↓M die Vergrößerung des vom ersten und zweiten Linsenelement erzeugten umgekehrten reellen Bildes; D die maximale effektive Apertur des Linsensystems; und l der Querabstand zwischen den Kanten der maximalen effektiven Apertur benachbarter Aufrichtlinsensysteme.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bildübertragungsvorrichtung für ein Kopiergerät vom Schlitzbelichtungstyp, bei dem ein Original und ein Bildträgerteil relativ zur zwischen ihnen angeordneten Bildübertragungsvorrichtung in einer Abtastrichtung bewegbar sind, so daß das Original in einzelnen, aufeinanderfolgenden, sich quer zur Abtastrichtung erstreckenden Streifen abtastet und auf das Bildträgerteil übertragen wird, um so ein vollständiges Abbild des Originals zu erhalten, wobei die Bildübertragungsvorrichtung eine Anzahl von in Querrichtung angeordneten Reihen von bildaufrichtenden Linsensystemen aufweist, von denen jedes auf seiner optischen Achse eine erste Linsengruppe zum Erzeugen eines umgekehrten reellen Bildes und eine zweite Linsengruppe zum Übertragen des umgekehrten, reellen Bildes aufweist, um schließlich ein aufrechtes, reelles Bild des Originals auf dem Bildträgerteil zu erzeugen, wobei die erste Linsengruppe (I) aus einem ersten Linsenelement (I-1) und einem zweiten Linsenelement (I-2), die getrennt voneinander angeordnet sind, und die zweite Linsengruppe (II) aus einem dritten Linsenelement (II-1) und einem vierten Linsenelement (II-2), die getrennt voneinander angeordnet sind, besteht, wobei die jeweils durch die bildaufrichtenden Linsensysteme erzeugten Bilder sich teilweise auf dem Bildträgerteil überlappen.
Eine derartige Bildübertragungsvorrichtung ist bekannt aus der DE-PS 12 03 115. Aus dieser Druckschrift ist es zwar bekannt, die Objektive der Bildübertragungsvorrichtung in Linsenpaare aufzuteilen. Zur Verbesserung der Lichtübertragungseigenschaften, speziell im Randbereich der Linsen, ist aber bei der bekannten Bildübertragungsvorrichtung zwingend eine Feldlinse erforderlich, was zusätzlichen konstruktiven und apparativen Aufwand erfordert.
Deshalb liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine derartige Bildübertragungsvorrichtung so zu verbessern, daß sie einen vereinfachten Aufbau, bessere Lichtübertragungseigenschaften und verbesserte Korrekturmöglichkeiten hat.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das zweite und dritte Linsenelement (I-2, II-1) derart voneinander und dem ersten bzw. vierten Linsenelement (I-2, II-2) beabstandet sind, daß sie gemeinsam eine Feldlinse bilden und gleichzeitig mit dem ersten bzw. vierten Linsenelement je ein Objektiv bilden.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren genauer beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 eine schematische, perspektivische Ansicht der Grundkonzeption der erfindungsgemäßen Bildübertragungsvorrichtung,
Fig. 2 eine Teil-Draufsicht in Richtung der optischen Achsen auf das Linsensystem von Fig. 1,
Fig. 3, 5, 7, 9 schematische Querschnitte durch verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Bildübertragungsvorrichtung und
Fig. 4, 6, 8, 10 eine grafische Darstellung der Belichtungsschwankung in der Richtung quer zur Abtastrichtung bei den verschiedenen Ausführungsformen gemäß Fig. 3, 5, 7 bzw. 9.
Wie Fig. 1 zeigt, weist die Bildübertragungsvorrichtung eine Vielzahl von Reihen von Bildaufrichtlinsensystemen auf, die in einer Richtung quer zur Abtastrichtung angeordnet sind, wobei jedes Bildaufrichtlinsensystem auf seiner optischen Achse eine erste Linsengruppe I, die aus einem ersten und zweiten Linsenelement I-1 und I-2 besteht zum temporären Erzeugen eines umgekehrten reellen Bildes des Originals O und eine zweite Linsengruppe II, die aus einem dritten und vierten Linsenelement II-1 und II-2 besteht zum Übertragen des umgekehrten reellen Bildes, um so schließlich ein aufrechtes reelles Bild des Originals auf dem Bildträgerteil C zu erzeugen, wobei sich die Bilder der jeweiligen Aufrichtlinsensysteme auf dem Bildträgerteil teilweise überlappen und die Bildübertragungsvorrichtung folgende Bedingungen erfüllt: °=c:60&udf54;&udf53;sb37,6&udf54;&udf53;el1,6&udf54;&udf53;vu10&udf54;0,45<&udf57;°Kb&udf56;°T°KM°t<0,7@,(1)&udf53;zl10&udf54;0,05<°Kl/D°k<0,35@,(2)&udf53;zl10&udf54;0,02<°KD/L°k<0,05@,(3)&udf53;zl10&udf54;
Dabei bedeuten β _M die Vergrößerung des vom ersten und zweiten Linsenelement erzeugten umgekehrten reellen Bildes; D die maximale effektive Apertur des Linsensystems; und l der Querabstand zwischen den Kanten der maximalen effektiven Apertur benachbarter Aufrichtlinsensysteme; L den Abstand entlang der optischen Achse zwischen Original und dem Bildträgerteil.
Die schraffierten Linsenelemente von Fig. 1 zeigen eine Einheit der Bildaufrichtlinsensysteme. Eine Vielzahl solcher Bildaufrichtlinsensysteme sind in Reihen angeordnet, die sich in einer Richtung quer zur Abtastrichtung, durch Pfeile angedeutet, erstrecken. So wird ein Streifen des Originals O, der durch gestrichelte Linie angedeutet ist, nacheinander abgetastet und sein Bild auf entsprechende aufeinanderfolgende Streifenteile des Bildträgerteils C, gestrichelt angedeutet, übertragen. Das zweite und dritte Linsenelement I-2, II-1 des Aufrichtlinsensystems arbeiten gemeinsam als Feldlinse bezüglich des umgekehrten reellen Bildes zum Verbessern der Gleichmäßigkeit des aufrechten reellen Bildes auf dem Bildträgerteil. Das zweite und dritte Linsenelement liegen aber außerhalb der Position des umgekehrten reellen Bildes und näher zur ersten bzw. vierten Linse, um Aberrationen in Zusammenwirkung mit der ersten und vierten Linse auszugleichen. Die ersten bis vierten Linsenelemente sind in axialer Dicke relativ dünn, was für die Herstellung der Bildübertragungsvorrichtung vorteilhaft ist, so daß das erste bis vierte Linsenelement des Aufrichtlinsensystems jeweils aus Plastik bestehen und einstückig auf jeweils einem von vier Plastikstreifen angegossen sind.
In den obenerwähnten Bedingungen bezieht sich Bedingung (1) auf die Bildübertragungseigenschaften des Linsensystems der Bildübertragungsvorrichtung, speziell auf die Korrektur der sphärischen Aberration des Aufrichtlinsensystems, die einen großen Einfluß auf das gesamte Bild hat. Wenn die untere Grenze verletzt wird, wird es schwer sphärische Aberrationen zu korrigieren, die in einer ungenügenden effektiven Apertur des Linsensystems resultieren würde. Auf die Weise würden sowohl die Bildeigenschaft als die Geschwindigkeit der Bildübertragungsvorrichtung ungenügend werden. Auf der anderen Seite wird, wenn die obere Grenze verletzt wird, es schwierig, die notwendige Gleichmäßigkeit der Beleuchtung in Querrichtung zur Abtastrichtung einzuhalten, obwohl die sphärische Aberration leicht korrigiert werden kann. Es liegt daran, daß der Durchmesser des Kreises, der durch ein Linsensystem überdeckt wird, reduziert wird, was darin resultiert, daß es schwierig wird, die vom benachbarten Aufrichtlinsensystemen erzeugten Bilder auf dem Bildträgerteil überlappen zu lassen um eine gleichmäßige Ausleuchtung zu erreichen. Man könnte natürlich eine geeignete Maske für das Original, das umgekehrte oder das aufgerichtete reelle Bild verwenden, um die Lichtstrahlen, die zu besser ausgeleuchteten Teilen gerichtet sind, zu reduzieren, um so eine Beleuchtungsgleichmäßigkeit zu erreichen, die an die Teile mit geringerer Ausleuchtung angepaßt ist, auf welche die außeraxialen Strahlen gerichtet sind. Diese Methode bewirkt aber eine verringerte Geschwindigkeit der Bildübertragungsvorrichtung.
Bedingung (2) dient dazu, Gleichmäßigkeit der Ausleuchtung mit Hilfe des Überlagerns der Bilder zu erreichen, die durch die Aufrichtlinsensysteme gebildet werden, die Bedingung (1) erfüllen. Fig. 2, in der die Bedeutung von l und D geschildert wird, soll das Verständnis der Bedingung (2) erleichtern. Fig. 2 zeigt die erfindungsgemäße Bildübertragungsvorrichtung, betrachtet in der Richtung der optischen Achse der Aufrichtlinsensysteme von der Seite des Originals her. In Fig. 1 und 2 sind die Aufrichtlinsensysteme in zwei Reihen angeordnet, was für eine effektive Gleichmäßigkeit der Ausleuchtung und mit Blick auf die Kosten der Herstellung empfehlenswert ist. Wie aus Fig. 2, speziell aus der Beziehung der vier Linsensysteme L&sub2;, L&sub4;, L&sub5; und L&sub8; mit den optischen Achsen O&sub2;, O&sub4;, O&sub5; und O&sub8; zu ersehen ist, sind alle benachbarten Aufrichtlinsensysteme voneinander um die gleiche Strecke l entfernt. Die Entfernung in Abtastrichtung ist allerdings von geringerer Bedeutung, wie später beschrieben wird. Die Linien S-S&min; und T-T&min; liegen quer zur Abtastrichtung. Vorausgesetzt, daß das Original gleichmäßig in einer Richtung parallel zu den Linien S-S&min; und T-T&min; ausgeleuchtet wird durch eine geeignete Lichtquelle, wie z. B. einer langen fluoreszierenden Lampe, wird eine Bildübertragungsvorrichtung vom Schlitzbelichtungstyp im allgemeinen eine gleichmäßige Ausleuchtung bewirken, wenn nicht Ungleichmäßigkeiten der Ausleuchtung auftreten, die durch die Bewegung eines Teils des Originals von der Linie S-S&min; zur Linie T-T&min; verursacht werden. Solche möglichen Ungleichmäßigkeiten der Ausleuchtung des Bildträgerteils treten in einer Richtung parallel zu den Linien S-S&min; bzw. T-T&min; in Übereinstimmung mit der Beleuchtungsverteilung eines jeden Aufrichtlinsensystems um seine optische Achse bzw. in Übereinstimmung mit der jeweiligen Anordnung der Aufrichtlinsensysteme auf. Ein Punkt des Bildträgerteils auf der Linie A-A&min; wird letztendlich einer Beleuchtung ausgesetzt, die bestimmt ist durch die Gesamtheit der Beleuchtungsverteilungen der Aufrichtlinsensysteme L&sub1;, L&sub2; und L&sub3;, während sich der Punkt von der Linie S-S&min; zur Linie T-T&min;bewegt. Aufgrund der symmetrischen Anordnung der Aufrichtlinsensysteme ist die endgültige Belichtung eines Punktes auf der Linie C-C&min; identisch zu der eines Punktes auf der Linie A-A&min;. Deshalb ist der Bereich der Ungleichmäßigkeit in Parallelrichtung zu den Linien S-S&min; und T-T&min;:
&udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;AC&udf53;lu&udf54;=(D+l)/2
Solch eine periodische Ungleichmäßigkeit in der Ausleuchtung des Bildträgerteils resultiert in Streifen auf dem Kopierpapier, die in Abtastrichtung verlaufen, wenn die Ungleichmäßigkeit ernstzunehmen ist. Deshalb darf die Ungleichmäßigkeit im allgemeinen 5% nicht überschreiten.
Wenn bei Aufrichtlinsensystemen, die Bedingung (1) erfüllen, Bedingung (2) verletzt wird, kann die Ungleichmäßigkeit der Ausleuchtung eventuell außerhalb des Toleranzbereiches liegen.
Im Gegensatz zur Anordnung in Querrichtung zur Abtastrichtung ist die Anordnung in Abtastrichtung von geringerer Bedeutung. Zum Beispiel wird die Ungleichmäßigkeit in Querrichtung zur Abtastrichtung nicht verändert, wenn der Abstand zwischen der ersten Reihe der Aufrichtlinsensysteme L&sub6;, L&sub3;, L&sub2; und L&sub5; und der zweiten Reihe L&sub7;, L&sub1;, L&sub4;, L&sub8; in Abtastrichtung verändert wird.
Bedingung (3) betrifft die Geschwindigkeit der Bildübertragungsvorrichtung. Wenn die untere Grenze verletzt wird, wäre die effektive F-Zahl des Aufrichtlinsensystems zu groß, um entsprechend auf die Bildübertragungsvorrichtung des Kopiergerätes angewendet zu werden. Auf der anderen Seite, wenn die obere Grenze verletzt wird, wäre eine ausreichende Aberrationskorrektur nicht möglich, obwohl die Linsengeschwindigkeit vergrößert werden kann. Die Tabellen 1 bis 4 zeigen eine erste bis vierte erfindungsgemäße Ausführungsform. Fig. 3, 5, 7 und 9 zeigen schematische Querschnitte durch die erste bis vierte Ausführungsform. Die Querschnittsansichten dieser Figuren zeigen, daß die ersten bis vierten Linsenelemente als einstückig gegossene vier Streifen bestehen. Es soll aber betont werden, daß die Fig. 3, 5, 7 und 9 keine realistischen Darstellungen der Ausführungsformen sind, sondern die Eigenschaften übertreiben, da die Durchmesser und Krümmungsradien der Linsenelemente im Verhältnis zu den Abständen zu klein sind um geeignet dargestellt werden zu können. In diesen Figuren bedeutet C&min; das umgekehrte reelle Bild, das durch die erste Linsengruppe I temporär dargestellt wird.
In den Ausführungsformen ist der Wert für l so gewählt, daß eine reduzierte Ungleichmäßigkeit innerhalb eines Prozents erreicht wird.
Fig. 4, 6, 8 und 10 zeigen grafisch die periodische Variation der Beleuchtung in einer Richtung quer zur Abtastrichtung für variierende Werte von l. Die Querrichtung ist von A bis B dargestellt, da die periodische Variation in der Beleuchtung bezüglich der Linie B-B&min; symmetrisch ist und damit die Variation von Punkte B zu C klar ist. Die Fig. 4, 6, 8 und 10 zeigen, daß die Variation in der Beleuchtung innerhalb von 5% liegt, wenn Bedingung (2) erfüllt ist.
Aus Tabellen 1 bis 4 und Fig. 3, 5, 7 und 9 ist zu sehen, daß die Linsenelemente in den Ausführungsformen als plankonvexe Plastiklinsen oder bikonvexe symmetrische Plastiklinsen ausgebildet sind. Die plankonvexen Plastiklinsen haben den Vorteil, daß eines der Paare Preß- oder Gußformen zum Ausbilden eines Streifens von Linsen eine plane Oberfläche haben kann und eine Verschiebung zwischen den Gußformen in einer Richtung quer zur optischen Achse keinen Einfluß hat. Auf der anderen Seite haben die bikonvexen symmetrischen Plastiklinsen den Vorteil, daß die Linsenelemente zusammengebaut werden können, ohne die Seiten auszeichnen zu müssen. Bei der ersten und dritten Ausführungsform soll bemerkt werden, daß das Aufrichtlinsensystem bezüglich der Ebene des umgekehrten reellen Bildes symmetrisch ist, um die Abbildeigenschaften der einzelnen Aufrichtlinsensysteme zu verbessern. Die zweite bis vierte Ausführungsform besteht aus einer einzigen Art von Linsenelementen, um die Anzahl der verschiedenen Arten zu reduzieren, die notwendig sind, um die Bildübertragungsvorrichtung zusammenzusetzen. Schließlich soll für die vierte Ausführungsform betont werden, daß alle Linsenelemente mit ihrer konvexen Oberfläche zur gleichen Seite zeigen. Diese Anordnung ist wirksam zum Reduzieren des Einflusses von Guß- oder Prägefehlern auf die Gesamt-Abbildungseigenschaften der Bildübertragungsvorrichtung, daß ein Teil des Bildes durch identische Teile der vier einstückigen Linsenstreifen übertragen wird, die durch die gleiche Gußform hergestellt werden. Tabelle 1 (Ausführungsform 1) L=77,296 D=3,0 Effektive Fno=6,6 &udf53;vu10&udf54;&udf53;vz22&udf54; Tabelle 2 (Ausführungsform 2) L=203,522 D=5,5 Effektive Fno=9,8 &udf53;vu10&udf54;&udf53;vz22&udf54; Tabelle 3 (Ausführungsform 3) L=76,818 D=3,0 Effektive Fno=5,8 &udf53;vu10&udf54;&udf53;vz22&udf54; Tabelle 4 (Ausführungsform 4) L=209,777 D=5,5 Effektive Fno=9,1 &udf53;vu10&udf54;&udf53;vz22&udf54;

Claims

1. Bildübertragungsvorrichtung für ein Kopiergerät vom Schlitzbelichtungstyp, bei dem ein Original und ein Bildträgerteil relativ zur zwischen ihnen angeordneten Bildübertragungsvorrichtung in einer Abtastrichtung bewegbar sind, so daß das Original in einzelnen, aufeinanderfolgenden, sich quer zur Abtastrichtung erstreckenden Streifen abgetastet und auf das Bildträgerteil übertragen wird, um so ein vollständiges Abbild des Originals zu erhalten, wobei die Bildübertragungsvorrichtung eine Anzahl von in Querrichtung angeordneten Reihen von bildaufrichtenden Linsensystemen aufweist, von denen jedes auf seiner optischen Achse eine erste Linsengruppe zum Erzeugen eines umgekehrten reellen Bildes und eine zweite Linsengruppe zum Übertragen des umgekehrten, reellen Bildes aufweist, um schließlich ein aufrechtes, reelles Bild des Originals auf dem Bildträgerteil zu erzeugen, wobei die erste Linsengruppe (I) aus einem ersten Linsenelement (I-1) und einem zweiten Linsenelement (I-2), die getrennt voneinander angeordnet sind, und die zweite Linsengruppe (II) aus einem dritten Linsenelement (II-1) und einem vierten Linsenelement (II-2), die getrennt voneinander angeordnet sind, besteht, wobei die jeweils durch die bildaufrichtenden Linsensysteme erzeugten Bilder sich teilweise auf dem Bildträgerteil überlappen, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite und dritte Linsenelement (I-2, II-1) derart voneinander und dem ersten bzw. vierten Linsensystem (I-2, II-2) beabstandet sind, daß sie gemeinsam eine Feldlinse bilden und gleichzeitig mit dem ersten bzw. vierten Linsenelement je ein Objektiv bilden.

2. Bildübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen erstem und zweitem, zweitem und drittem und drittem und viertem Linsenelement jeweils etwa gleich ist.

3. Bildübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Bildübertragungsvorrichtung folgende Bedingung erfüllt ist:
0,05<l/D<0,35,
wobei l der Querabstand zwischen den jeweiligen Kanten der maximalen effektiven Blendenöffnungen benachbarter Linsensysteme und D die maximale effektive Blendenöffnung jedes Linsensystems ist.

4. Bildübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Bildübertragungsvorrichtung die folgende Bedingung erfüllt ist:
0,02<D/L<0,05,
mit L gleich dem Abstand zwischen dem Original und dem Bildträgerteil.

5. Bildübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten bis vierten Linsenelemente jeweils eine symmetrische bikonvexe Linse aufweisen.

6. Bildübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten bis vierten Linsenelemente jeweils eine plankonvexe Linse aufweisen.

7. Bildübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten bis vierten Linsenelemente jeweils aus einem Paar symmetrischer bikonvexer Linsen und einem Paar plankonvexer Linsen bestehen.

8. Bildübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der konkaven Linsenflächen jeweils in den Spalt zwischen erstem und zweitem bzw. drittem und viertem Linsenelement weist.

9. Bildübertragungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei der konkaven Linsenflächen in den Spalt zwischen erstem und zweitem bzw. drittem und viertem Linsenelement weisen.

10. Bildübertragungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten bis vierten Linsenelemente aus Kunststoff bestehen und auf vier Kunststoffstreifen jeweils einstückig angegossen sind.