Brevet FR2116380A1 — publié le 19720713

La présente invention concerne un système optique à modification de grossissement par mouvement combiné de lentilles et de miroirs. Bien que l'on connaisse de nombreux brevets dans l'art antérieur concernant la possibilité de modifier le grasssissement dans un système optique, au-5 cun d'eux ne présente le dispositif indiqué ici permettant le maintient d'une position du plan du document et du plan image constante sans utiliser de lentilles auxiliaires et, de plus, par l'utilisation de bords de référence communs sur les deux plans pour des documents de dimensions différentes. La présente invention peut être installée dans un dispositif de reproduc-10 tion de documents à vitesse élevée ayant un débit approximatif et donné à titre d'exemple de 125 reproductions par minute. Le système de reproduction à vitesse élevée présente les caractéristiques électrophotographiques habituelles, en particulier, il comprend un moyen photoconducteur tel qu'une courroie, et un plan image sur lequel des images de documents originaux sont projetés par le 15 système optique. Le système utilisé dans le dispositif de reproduction est celui connu généralement sous le nom "système optique compacte", signifiant que la lumière issue du document original est réfléchie vers une ou plusieurs surfaces réfléchissantes qui modifient la direction des rayons lumineux et permettent une disposition plus compacte des éléments. 20 Pour la reproduction classique, les documents peuvent être inclus dans une gamme de dimensions s'étenaant, par exemple, de 21cm x 27 cm à 27 cm x 43 cm. line dimension intermédiaire de 21 cm x 35 cm peut également être utilisée. Pour un fonctionnement plus facile, il est souhaitable que le système permette le positionnement des documents originaux d'une manière pratique. Cette caracté-25 Tistique est assurée dans le système de la présente invention par l'établissement d'un bord de référence longitudinal et d'un bord de référence latéral ou transversal comme bords de positionnement pour l'installation des documents originaux. Ces bords demeurent fixes indépendamment de la dimension du document placé sur la machine pour la mise en image, cette caractéristique facilitant 30 le fonctionnement. Il est courant que le moyen photoconducteur, tel qu'une courroie, soit positionné dans la machine afin de passer à une station de formation d'image, la station de formation d'image demeurant en position fixe dans la nvichine. Selon o'autrtu aspects de la présentB inventien on a prévu la projection d'images dérivées des documents originaux, indépendamment de leurs 35 dimensions, sur la même zone image du moyen photoconducteur. Dans un cas typique, on peut prévoir une surface d'image de 21 cm x 33 cm. Ainsi, indépendammert de la dimension du document original, l'image dérivée de celui-ci est projetée sur la même zone d'image de la courroie photoconductrice. Cette disposition présente des avantages tels qu'une alimentation de papier de reproduction sim-4Q plifiée, un temps de développement image constant, et des bords de référence 71 37749 2 2116380 constants pour des documents de dimensions diverses alimentés automatiquement. Afin d'effectuer une modification du grossissement, pour passer soit d'une image plus grande à une image plus petite, soit le contraire, des dispositifs sont prévus dans le système pour déplacer la lentille lelong de la trajec-5 toire optique depuis une première position à une deuxième position et dans le sens inverse. Avec une lentille unique, opposée à une lentille à focale variable, un tel mouvement nécessite un changement de la longueur conjuguée totale. Ce changement est assuré dans le système de la présente invention par l'installation d'un élément réfléchissant à miroirs qui est mobile d'une première position 10 à une deuxième position en synchronisation avec le mouvement de la lentille. Afin d'assurer la projection de l'image dans la zone de plan image désirée sur le moyen photoconducteur, la lentille est encore déplacée dans une direction transversale par rapport à la trajectoire optique, assurant ainsi l'alignement précis des images transmises depuis le plan du document original par rapport au 15 document original ainsi que par rapport au plan image sur l'élément photoconducteur. En conséquence, un objet principal de la présente invention est de réaliser un système optique permettant de modifier le grossissement des images projetées depuis des dimensions plus importantes à des dimensions plus petites et 20 vice versa. Un autre objet de la présente invention est de réaliser un système optique qui comprenne des éléments mobiles tels qu'une lentille et au moins un miroir mobile de manière à modifier le grossissement des images projetées et de permettre le positionnement de documents originaux contre des bords de référence 25 communs indépendamment des dimensions du document. Un autre objet de la présente invention est de réaliser un système optique particulièrement utile dans un dispositif de reproduction électrophotographique, permettant la projection d'image de documents originaux de diverses dimensions sur une zone plan image commune d'un moyen photoconducteur avec la réduction ou 30 le grossissement associé, comme nécessaire, afin d'assurer l'accomodation de l'image dans la zone d'image. Un autre objet de la présente invention est de réaliser un système optique permettant la modification du grossissement d'images projetées et la projection d'images vers un plan image commun, prévoyant le mouvement d'une lentille à la 35 fois longitudinalement le long d'une trajectoire optique ainsi que transversalement par rapport à celle-ci. Un autre objet de la présente invention est de réaliser un système optique compact comprenant une lentille et au moins un premier moyen de réflexion à miroirs avec un mouvement combiné de la lentille et du miroir afin d'assurer une 40 modification du grossissement, tout en permettant le positionnement de documents 71 37749 3 2116380 originaux de diverses dimensions contre les mêmes bords de référence communs. D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront mieux de l'exposé qui suit fait en référence aux aessins annexés à ce texte qui représentent un mode de réalisation préféré de celle-ci. 5 La figure 1 est une représentation schématique d'un dispositif de repro duction à vitesse élevée utilisant une courroie photoconductrice pour l'entraînement d'images projetées sur elle depuis un document original et transmises par un système optique de la présente invention. Les figures 2a et 2b explicitent certains des principes optiques appli-10 qués pour réaliser une modification du grossissement dans un système du type de celui représenté dans la figure 1. La figure 3 représente la relation existant entre le document original placée contre les bords de référence communs et le plan image final sur la courroie photoconductrice dans le système de la figure 1 ainsi que le mouvement de 15 la lentille. La figure 4 est une représentation plus détaillée du système optique incorporé dans le système de la figure 1. La figure 5 est une vue de dessus de divers composants du système optique représenté à la figure 4 et est suivie, pour plus de détails, par la figure 6 20 qui est comparable à la figure 4 à l'exception du fait que des rapports dimen-sionels différents y sont indiqués. La figure 7 est une vue prise le long de la ligne 7-7 de la figure 6 représentant un miroir fixe. La figure Q représente en partie la structure d'entraînement de lentille 25 de la figure 5, d'une manière plus détaillée. La figure 9 est une vue d'extrémité des rails des guidages, prise le long de la ligne 9-9 de la figure 5. La figure 1 représente une unité de reproduction à grande vitesse 1 incorporant la présente invention. L'unité comprend une courroie photoconductrice 30 2, un châssis principal 3 portant divers éléments permettant la production de nombreuses reproductions à grandes vitesses à partir de documents originaux.Un document original est positionné sur le plan document original 5 et illuminé par des lampes 6 et 7 d'une manière synchronisée avec le mouvement de la courroie 2. Un système optique comprenant des miroirs 10 et 11 et la lentille 12 35 projettent l'image du document original vers un plan image 2a sur la courroie 2. L'unité de la figure 1 comprend les unités électrophotographiques courantes permettant la production de reproductions. Celles-ci comprennent une brosse de nettoyage 15 associée à un système de nettoyage par aspiration 16, une sta-40 tion de charge corona 18, le plan image 2a indiqué précédemment, une station 71 37749 4 2116380 de développement 20, une station de transfert 22 et une station de prénettoyage corona 23. La courroie 2 est montée de façon à être entraînée dans la direction indiquée par la flèche 25 sur les éléments d'entraînement du tambour 27 et 20. Une alimentation de papier 30 reçoit une grande quantité de feuilles de papier 5 séparées qui sont entraînées par divers dispositifs comprenant une courroie 31 à la station de transfert 22 pour-le transfert des images en synchronisation avec le mouvement de la courroie 2. A la suite de ce transfert, l'image Bst fondue par le dispositif de fusion 33, et est entraînée à l'aide des dispositifs d'entraînement 34, non représentés, à une station finale telle qu'un récep-10 teur de tri 35. Les figures 2a et 2b représentent les systèmes optiques classiques et compact respectivement, illustrant certains des paramètres qui doivent être pris en considération lorsqu'un mouvement est appliqué à une lentille dans un système optique. Dans la figure 2a, le point A représente une position sur un 15 document original, le point B représente la position de la lentille avec un facteur de grossissement de 1,02, et le point C est la position de l'image à la longueur conjuguée totale (TCL] pour ce grossissement de 1,02. Le mouvement de la lentille du point B au point D asssure un changement de grossissement de 0,66 mais, comme on peut l'observer facilement à la figure 2a, augmente égale-20 ment la longueur conjuguée totale comparée à la longueur conjuguée totale originale. Un dispositif optique compact à même effet que le dispositif décrit à la figure 2a, est représenté à la figure 2b. Les points A, B, C, D et E sont essentiellement les mêmes que ceux représentés à la figure 2a. La configuration re- 25 présente le miroir 10 maintenu dans une position fixe et le miroir 11 mobile plein depuis la ligne représentée en trait / vers la position représentée en poin--tillé afin de transmettre les images pendant le fonctionnement du système. Les mouvements combinés de la lentille de la position B à la position D, et du miroir 11 depuis la ligne représentée en trait plein à la ligne représentée en 30 pointillées modifient la longueur conjuguée totale, de la distance nécessaire et assure le positionnement du point E au point C. Ceci maintient la position de l'image dans une position constante. Comme cela est connu dans l'art antérieur, la langueur conjuguée totale comprend la première longueur conjuguée, c'est à dire la distance du plan objet à la lentille plus la deuxième longueur 35 conjuguée, c'est à dire la distance de la lentille au plan image. La figure 3 représente des dimensions de documents originaux typiques de 21 cm x 35 cm et de 27 cm x 43 cm, chacun de ces documents étant positionné contre deux bords de référence formant un certain angle sur la surface supérieure de la machine de reproduction représentée à la figure 1. La lentille 12 40 est mobile depuis la position représentée en trait plein avec un facteur de 71 37749 5 2116380 grossissement de 1,009 à la position représentée en pointillés indiquée en 12a avec un facteur de grossissement de 0,780. Comme représenté à la figure 3, l'image est maintenue suivant une relation constante par rapport à la courroie photo-conductrica,les deux bords de référence sur la représentation du plan image 5 corresponaant respectivement à leurs contre-parties dans la partie plan document de la figure 3. Les résultats de la disposition sont tels que tous les documents du plus petit au plus grand seront imagés dans une position identique sur le plan image. Comme on le verra ultérieurement, lorsque la lentille 12 est déplacée de la position représentée en trait plein à la position représentée en pointil-10 lés illustrée à la figure 3 le long de la trajectoire optique, elle est également déplacée transversalement par rapport à la trajectoire optique afin de projeter les images des documents originaux d'une manière appropriée même lorsque leurs centres sont décalés les uns par rapport aux autres en raison de leurs dimensions différentes. 15 La figure 4 représente les relations de la lentille et des miroirs dans diverses conditions de fonctionnement et tient compte des possibilités de modifier le grossissement. L'un des bords de référence est illustré pour le document original et trois dimensions transversales de 13 cm, 21 cm et 27 cm sont représentées. La lentille 12 est déplacée dans une plage de grossissement de 1,009 20 à 0,780. On trouve couplé au mouvement de la lentille, le mouvement du miroir 11 dans une plage correspondante afin de transmettre d'une manière appropriée les images depuis la lentille 12 au plan image et correspondant aux valeurs de grossissement à 1,009 et 0,780. Un bord de référence est également représenté dans la zone plan image du photoconducteur 2. 25 Les figures 5-9 représentent diverses réalisations du système optique de la présente invention. La figure 5 est une vue de dessus du système optique représentant le mouvement en translation de la lentille 12 transversalement par rapport à la trajectoire optique pendant une modification du rapport de grossissement. Des parties de l'équipement sont également représentées aux figures 30 6-9. Les structures représentées facilitent la modification au grossissement du système d'un extrême à l'autre ae la manière suivante. Comme on peut le voir à la figure 5, la lentille 12 est montée dans un porte-lentille 40 comportant des parties extrêmes 40a et 40b portées afin de s'y déplacer dans aes ensembles 35 de guidage 42 et 43. L'élément de guidage 43 est représenté en particulier à la figure 9. Un support extrêmement stable est donné à la lentille 12 par l'intermédiaire d'une construction à 3 points de l'élément support 40 comprenant le support en U 40a et le support 40b. La section 40b est une section typique des parties support 40a et 40b, et porte un rouleau 43 qui est mobile le long de 40 l'axe de guidage 45. Un jeu prédéterminé permettant un ajustage à frottement 71 37749 B 2116380 doux du rouleau 43 contre l'axe de guidage 45 est obtenu par l'excentrique 46 qui est ajusté de façon à permettre le libre mouvement avec un jeu très léger. Cette disposition maintient l'intégrité des éléments pendant le changement de grossissement du systeme. Comme on peut le voir à la figure B. le support de 5 lentille 40 est d'autre part positionné suivant un certain angle par rapport à l'horizontal par une plaque 47, assurant ainsi le déplacement de la lentille 12 de sa première position avec un grossissement de 1,02 à sa deuxième position avec un grossissement de 0,66, il est également déplacé vers le haut essentiellement le long de la trajectoire optique mais avec un léger déplacement qui, 10 comme indiqué, est de a,63 mm. Ce léger décalage de l'axe optique original repositionne l'image, assurant ainsi que l'image réduite demeure à l'intérieur de la zone d'image en grandeur réelle. Un bord de référence d'image commun (ou bords] est de préférence conservé. La figure 0 représente le rail de guidage 45, auquel on s'est précédem-15 ment référé, et le rail de guidage opposé 50 qui porte la section en U 40a du porte lentille 40. L'axe de guidage 45 est porté par le support 52 et l'axe de guidage 50 est porté par le support 53. Le support 53 porte d'autre part, une poulie 56 portant un câble 57 qui est fixé à une extrémité à un doigt 58 sur la section 40a du support 40. L'extrémité opposée du câble 57 est fixée en 59 2D à l'autre partie de la section en U 40a. Le câble 57 passe sur un tambour d'entraînement 60 formant partie d'un embrayage à glissement 62 que l'on peut voir également à la figure 5. La source principale d'entraînement pour les structures de grossissement est le moteur 70 couplé par la courroie d'entraînement 72 et les poulies 73 et 25 74 à l'embrayage à glissement 62 et à un deuxième embrayage à glissement 63 servant à entraîner les éléments mobiles à miroirs comme on le voit mieux à la figure 5. Un câble 76 est couplé par les poulies 77 et 78 à un élément porte-miroirs 79 au point 80. Des pignons 82 et 83 sont embrayés de façon à transmettre la force d'entraînement de l'arbre d'entraînement de la poulie 74 à l'embrayage 30 à glissement 63. Etant donné qu'un moteur d'entraînement commun 70 est couplé aux embrayages à glissement 60 et 61, un mouvement combiné de la lentille ainsi que du miroir 11 se produit chaque fois qu'un changement de grossissement est nécessaire d'une grande dimension vers une plus petite dimension ou vice versa. 35 En fonctionnement, chaque fois qu'un changement de position de la lentille 12 et du miroir 11 est nécessaire, le moteur 70 est excité, entraînant les embrayages à glissement 60 et 63 pendant 2 ou 3 secondes. L'entraînement par le moteur 70 des embrayages à glissement 60 et 63 continue jusqu'au moment où l'élément porte-lentille 40 atteint les butées à l'une ou l'autre extrémité des 40 supports 52 et 53, moment auquel le glissement se produit dans l'embrayage 60 71 37749 7 2116380 et jusqu'à ce quB l'élément porte-miroirs 7S d'une manière comparable atteigne ses butées sur le support 81. Les entraînements de la lentille et du miroir sont prévus pour se produire concurremment mais peuvent être prévus de façon à se réaliser en séquence, c'est à dire que la lentille est d'abord entraînee à sa butée, puis le miroir à la sienne. On peut voir qu'un arrangement pratique est prévu pour permettre la modification du grossissement dans un système de cette nature tout en maintenant l'intégrité de l'image transmise au plan image, l'utilisation de documents originaux de diverses dimensions et l'utilisation de bords de référence communs pour l'alignement des documents originaux et de leurs images. Bien que l'on ait décrit dans ce qui précède et représenté sur les dessins les caractéristiques essentielles de l'invention appliquées à un mode de réalisation préféré de celle-ci, il est évident que l'homme de l'art peut y apporter toutes modifications de forme ou de détail qu'il juge utiles sans pour autant sortir du cadre de ladite invention. 71 37749 8 2116380 REVENDICATIONS 1.- Dispositif optique du genre comportant au moins un système de lentilles et au moins un élément réfectBur permettant de modifier le grossissement 5 d'une image projetée depuis un plan document original vers un plan image, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte: des moyens de support dudit système de lentilles lui permettant de se déplacer le long du chemin optique de l'image transmise par ledit système, entre une première et une seconde position, les dits moyens support étant en outre 10 disposés pour communiquer audit système de lentilles un mouvement trapsversal par rapport audit chemin optique, lorsque ledit système se déplace entre ladite première et ladite deuxième position, des moyens d'entraînement pour déplacer les dits moyens de support selon la trajectoire prévue entre les dites première et seconde positions. 15 2.- Dispositif optique selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte en outre: des moyens de support dudit élément réflecteur dans le trajet optique dudit dispositif optique, les dits moyens de support du réflecteur étant mobiles 20 entre une première et une seconde positions d'arrêt afin de réaliser une modification dans le grossissement des images transmises par ledit dispositif optique, des moyens de couplage permettant de coupler les dits moyens d'entraînement aux dits moyens de support du réflecteur afin d'entraîner ce dernier lors de l'entraînement des dits moyens de support du système de lentilles. 25 3.- Dispositif optique selon la revendication 2 caractérisé en ce qu'il comporte en outrej des moyens de support dudit élément réflecteur permettant de le maintenir dans une position opérationnelle dans le chemin optique dudit dispositif 30 optique, les dits moyens de support du réflecteur étant mobiles entre une première et une seconde positions pour réaliser une modification dans le grossissement des images transmises par ledit dispositif, des moyens d'entraînement actionnables en séquence avec les dits moyens d'entraînement dudit système de lentilles afin de déplacer ledit élément réflec-35 teur dans sa plage de mouvement en synchronisme avec le mouvement des dits moyens de support du système de lentilles. 4.- Dispositif optique selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte: 40 un plan support de document original permettant de supporter un document 71 37749 9 2116380 pour transmettre des images de ce dernier lors du fonctionnement dudit dispositif optique, ledit plan support de document comportant deux bords de références formant un coin contre lequel les boras du document original viennent en butée, ceci quelque soit la taille duait document original. 5 5.- Dispositif optique selon la revendication 4 caractérisé en ce que la taille dudit document original peut varier dans un rapport de 1 à 4 en surface. 10 B.- Dispositif optique selon l'une des revendications 1, 3 ou 4 caracté risé en ce qu'il comporte: des moyens d'entraînement actionnables en séquence avec les dits moyens d'entraînement des dits moyens de support du système de lentilles pour déplacer ledit élément réflecteur dans sa plage de mouvement en synchronisme avec le mou-15 vement dudit système de lentille, afin de maintenir constante la taille ae l'image sur ledit plan image en dépit des variations de taille du document original. 7.- Dispositif selon la revendication 6 caractérisé en ce qu'il comporte un secona élément réflecteur et des moyens de support dudit second élément 20 réflecteur afin de maintenir celui-ci dans une position fixe afin de réfléchir vers ledit système de lentilles l'image dudit document original lors du fonctionnement du dispositif. 8.- Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte: 25 une source d'énergie permettant de fournir la force d'entraînement dudit système de lentilles lors d'une modification du grossissement dudit dispositif, des moyens permettant d'interconnecter ladite source d'énergie avec les dits moyens du système de lentilles, les dits moyens d'interconnexion comportant un embrayage à friction , des poulies et des câbles d'entraînement permettant 30 d'entraîner ledit système de lentilles dans deux directions opposées à partir d'une première position vers une seconde position. 9.- Dispositif selon la revendication 6 caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de montage dudit élément réflecteur pour lui permettre de se dépla- 35 cer entre deux positions prédéterminées, des deuxièmes moyens d'interconnexion de ladite source-j * énergie aux dits moyens de support du réflecteur, ledit second moyen d'interconnexion comportant un second embrayage à friction des poulies et des câbles d'entraînement disposés afin de transmettre un mouvement alternatif audit réflecteur entre une 40 première et une seconde position. 71 37749 10 2116380 10.- Dispositif selon la revendication 8 caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens de guidage pour guider les dits moyens de support du système de lentilles selon un trajet comportant deux composantes de mouvement, l'une 5 dans la direction du chemin optique du dispositif optique, l'autre dans la direction perpendiculaire audit chemin optique. 11.- Dispositif selon la revendication 10 caractérisé en ce qu'il comporte en outre des galets associés avec les dits moyens de support du système de len- 10 tilles et disposés pour coopérer avec les dits moyens de guidage afin de réaliser un mouvement par roulement des dits moyens de support du système de lentil- dites les entre iB5 / première et seconde positions, des moyens pour ajuster le coefficient de frottement entre les dits galets et les dits moyens de guidage.