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Belichtungsanordnung für Kopiergeräte Die Erfindung betrifft eine
Belichtungsanordnung für Kopiergeräte, bei der eine Vorlage mittels einer relativ
zur Vorlage bewegten Objektivanordnung streifenweise auf eine strahlungsempfindliche
Schicht abgebildet wird.
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Die bei neueren Kopiergeräten meist angewendete streifenweise Kopie
der Vorlage hat gegenüber der gleichzeitigen Abbildung der ganzen Vorlage auf den
Kopieträger neben der damit verbundenen Vereinfachung des Beleuchtungssystems vor
allem den Vorteil, daß die abbildende Objektivanordnung einen wesentlich kleineren
Winkelbereich zu erfassen hat. Der Bildwinkel ist dann nicht mehr von der Diagonale
des Gesamtformates, sondern praktisch nur noch von dessen schmälster Seite abhängig.
Auch mit dieser Anordnung läßt sich jedoch die insgesamt erforderliche optische
Weglänge kaum unter einen bei etwa der doppelten Diagonale des Formates liegenden
Wert verkürzen.
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Es ist zwar außerdem bekannt, die größengleiche Abbildung einer durchstrahlbaren
Fläche aus den Einzelbildern einer Vielzahl von über die gesamte Fläche verteilten
Abbildungselementen zusammenzusetzen, deren optische Weglängen jeweils nur einen
Bruchteil der Gesamtdiagonale betragen. Dieses flächenhafte Abbildungssystern eignet
sich jedoch nicht für die Projektion einer mit Auflicht zu beleuchtenden Fläche.
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Gemäß der Erfindung besteht nun die Objektivanordnung aus mehreren,
leistenartig angeordneten Einzelobjektiven, die jeweils aus mindestens zwei, wenigstens
eine Linsenfläche positiver Brechkraft enthaltenden Gliedern mit einer zwischen
den Gliedern liegenden Zwischenabbildungsebene zusammengesetzt sind, und deren Einzelbilder
sich in an sich bekannter Weise zu einem mindestens lückenlosen Gesamtbild ergänzen.
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Dabei entsteht die Abbildung des Gesamtformates durch Zusammenfügung
der Bilder der leistenartig angeordneten Einzelobjektive in Richtung der Schmalseite
des Formates und durch stieifenweise Abbildung in Längsrichtung des Formates. Infolge
der Verwendung zweier positiver Glieder, deren gemeinsames Projektionszentrum außerhalb
des Objektivraumes liegt, lassen sich die optischen Weglängen nahezu beliebig verkürzen,
wobei der Vorteil des unmittelbar mit der Objektivanordnung verbundenen Beleuchtungssystems
selbst bei Anordnung mehrerer Objektivleisten nebeneinander erhalten bleibt.
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Eine besonders intensive und gleichmäßige Belichtung des Kopieträgers
und eine gedrängte Bauweise ergibt sich, wenn gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung
mindestens eine stabförmige Lichtquelle parallel zur leistenartigen Objektivanordnung
angeordnet ist und wenn die optische Weglänge der Einzelabbildungssysteme den Durchmesser
der stabförmigen Lichtquelle nicht wesentlich übersteigt.
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Mit dieser Anordnung, bei der Vorlage und Kopie einander bis auf den
Durchmesser einer zwischen ihnen befindlichen stabförmigen Lichtquelle genähert
werden können, lassen sich nahezu die äußeren Abmessungen eines Kontakt- bzw. Reflexkopiergerätes
einhalten, ohne daß dabei die Nachteile dieser Geräte, die die am häufigsten vorkommenden
nicht durchstrahlbaren Vorlagen nur auf durchstrahlbare Kopieträger und unter großen
Kontrastverlusten kopieren können, in Kauf genommen werden müssen. Besondere Vorteile
ergeben sich noch bei den Kopiergeräten, bei denen sich der Belichtung eine Naßentwicklung
anschließt, dadurch, daß die Vorlage trotz des bei der Belichtung geringen Abstandes
zwischen Kopie und Vorlage mit Sicherheit von der Kopie getrennt bleibt und nicht
Gefahr läuft, in den Entwicklungsteil des Gerätes zu gelangen.
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Das erfindungsgemäße, aus kleinsten Abbildungselementen mit entsprechend
kurzen Glaswegen bestehende, unmittelbar mit der Strahlungsquelle verbundene Belichtungssystem
eignet sich unter anderem auch zur optischen Aufbelichtung von Wärmestrahlen. Die
Rasterlinsenleiste könnte in diesem Fall z. B. aus kleinen Würfeln aus Glas, Quarz,
Flußspat oder Steinsalz bestehen, die an mindestens einer Seite mit einer optisch
wirksamen Fläche versehen sind.
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Damit die Bilder der einzelnen Abbildungssysteme sich zu einem einwandfreien
Gesamtbild ergänzen,
dürfen die Abstände zwischen den Einzelobjektivachsen
höchstens um einen Betrag von der Größenordnung der zulässigen Abbildungsfehler
von ihrem Sollwert abweichen. Dies läßt sich in vorteilhafter Weise dadurch erreichen,
daß die einander entsprechenden Linsenflächen der Einzelobjektive je-
weils
zu einer einstückigen, vorzugsweise aus Kunststoff hergestellten Linsenleiste zusammengefaßt
sind. Bei dieser einstückigen Kunststoffausführung lassen sich die verhältnismäßig
kleinen Linsenabstände mit einer Genauigkeit von wenigen 1/100mm einhalten, die
in der Größenordnung der bei derartigen Systemen im allgemeinen zulässigen Abbildungsfehler
liegt. Wegen der relativen Kleinheit der Linsenflächen lassen sich aber auch diese
selbst in Kunststoff sehr genau formen, insbesondere wenn durch selektive Kühlung
oder dergleichen die Schrumpfung des Materials in die Zwischenstege der Linsenleisten
verlegt werden kann, die zum Bildaufbau nicht beitragen.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind ferner die Strahlengänge
der Einzelobjektive mindestens im Bereich der Zwischenbildebene voneinander getrennt,
und es sind Lichtleitmittel, wie Lochblenden, Feldlinsen od. dgl., vorgesehen.
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Des weiteren sind zur Erzielung einer einheitlichen Abbildung bei
beliebigen Abbildungsmaßstäben die Abbildungselemente so angeordnet, daß die gegenseitigen
Abstände D der optischen Achsen der Vorderglieder, der Abstand
A zwischen deren vorderem Hauptpunkt und der Gegenstandsebene, die
Ab-
stände d der optischen Achsen der Hinterglieder, der Abstand
b zwischen deren hinterem Hauptpunkt und der Bildebene, der Abstand H zwischen
Gegenstands- und Bildebene sowie das Vergrößerungsverhältnis v der Beziehung
gehorchen. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann jedes Objektivglied aus
mindestens zwei, gegebenenfalls aus Stoffen verschiedener Brechkraft und/oder Dispersion
hergestellten Linsenleisten bestehen und nach den bei Einzelobjektiven üblichen
Methoden korrigiert sein. Auf diese Weise lassen sich aus den einfachen Linsenleisten
auch hochwertigere Reproduktionssysteme zusammenstellen.
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Gemäß der Erfindung sollte ferner eine Vorlage und Kopie in einem
dem Vergrößerungsmaßstab des Abbildungssystems entsprechenden Geschwindigkeitsverhältnis
bewegende Transportvorrichtung vorgesehen sein. Es entsteht eine seitenverkehrte,
für den Umdruck brauchbare Kopie. Dieser Belichtungsvorgang eignet sich also zur
Herstellung des Positivs von Druckformen, z. B. von Flachdruck- oder Magnetdruckfolien,
des Negativs beim Silbersalzdiffusionsverfahren, zur Belichtung des Schichtträgers
des elektrofotografischen Pulver- oder Ladungsumdruckverfahrens und zur Herstellung
von Kopien, beispielsweise Wärmekopien auf transparentem Kopieträger.
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Eine besonders einfache Anordnung ergibt sich beim 1 : 1-Abbildungssystem,
wenn das gesamte Abbildungssystem einschließlich der Beleuchtungsanordnung gegenüber
der ruhenden Vorlage und der ebenfalls ruhenden Kopie bewegbar ist. An die Stelle
der beiden Transportvorrichtungen für Vorlage und Kopieträger tritt dann eine einzige
Bewegungs vorrichtung für das Abbildungssystem, die z. B. eine Federzugvorrichtung
und ein einstellbares, der Regelung der Belichtungszeit dienendes Hemmwerk oder
einen regelbaren Antriebmotor enthalten kann.
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Eine sofort lesbare Abbildung könnte durch Anwendung der bekannten
Spaltabbildung und gegenläufige Bewegrichtung von Kopie und Vorlage erzielt werden.
Entlang des Spaltes findet dann immer noch eine Summierung des Lichtes mehrerer
Linsengruppen statt, so daß sich eine bedeutend bessere Lichtausbeute als bei den
bekannten, beispielsweise fiberoptisch arbeitenden Spaltabbildungen ergibt.
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Vorzugsweise soll aber zur Erzeugung einer ohne Umdruck seitenrichtigen
Abbildung das Abbildungssystern in an sich bekannter Weise eine ungerade Anzahl
von Spiegeln enthalten. Zum Beispiel kann das Abbildungssystem einen Umlenkspiegel
und eine die Bewegungsrichtung der Kopie und der Vorlage um etwa 90' ablenkende
Transportvorrichtung enthalten. Dabei kann wieder in besonders vorteilhafter Weise
die Transportvorrichtung, das Abbildungssystem sowie die Beleuchtungs- und Spiegelanordnung
auf einem relativ zur ruhenden Vorlage beweglichen Schlitten angeordnet sein. Beispielsweise
könnte der Kopieträger mittels eines Greifers an einer Transportwalze befestigt
sein und mit dieser an der ruhenden Vorlage vorbeigerollt werden. Da hierbei im
Falle der 1 : 1-Abbildung die der Vorlage abgekehrte Mantellinie der Transportwalze
gegenüber der Vorlage bzw. dem Gerätegehäuse in Ruhe bleibt, könnte aber auch eine
das Einführende des Kopieträgers festlegende Haltevorrichtung vorgesehen sein. Der
Kopieträger würde dann zu Beginn des Belichtungsvorganges um die in diesem Fall
wesentlich kleinere Transportwalze herum und in die Haltevorrichtung eingeführt
werden und würde nach dem Belichtungsvorgang genau unter der Vorlage liegen.
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Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann das Abbildungssystern
drei den Strahlengang um jeweils etwa 60' umlenkende Spiegel enthalten, wodurch
Vorlage und Kopie wieder in zueinander parallelen, voneinander einen geringen Abstand
aufweisenden Ebenen angeordnet werden können.
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Eine weitere Möglichkeit zur Erzeugung einer seitenrichtigen Abbildung
zwischen zwei aneinander parallelen Ebenen besteht erfindungsgemäß darin, daß das
Abbildungssystem eine gerade Anzahl von Spiegeln enthält, die das Bild der Vorlage
auf die der Vorlage abgekehrte Seite des Kopieträgers lenken. Infolge der streifenweisen
Abbildung können sehr schmale, leistenförmige Spiegel verwendet werden, so daß der
gegenseitige Abstand zwischen Vorlage-und Kopieebene auch in diesem Fall gering
bleibt. Wie beim Reflexkopierverfahren liegt jeder Bildpunkt der Kopie unmittelbar
unter dem entsprechenden Bildpunkt der Vorlage. Im Gegensatz zum üblichen Reflexkopierverfahren
ist er aber auch bei nicht transparentem Kopierträger von derselben Seite lesbar
als die Vorlage. Vorlage und Kopie können wieder ruhen und mit Hilfe des zwischen
ihnen hindurch bewegten Abbildungssystems aufeinander abgebildet werden, dessen
Fläche die Fläche der größten abzubildenden Vorlage lediglich in Bewegungsrichtung
des Abbildungssystems um die Breite des leistenförmigen Spiegels zu übersteigen
braucht.
In den Zeichnungen sind einige Ausführungsformen der Erfindung
beispielsweise dargestellt. Es zeigt Fig. 1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen
Belichtungsanordnung, Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie 1-1 in F i
g. 1,
F i g. 3 bis 5 zur Erzeugung sofort lesbarer Kopien geeignete
Anordnungen in schematischer Darstellung, F i g. 6 die Lichtverteilung eines
erfindungsgemäßen Abbildungssystems.
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In F i g. 1 und 2 ist in einem Gerätegestell 1 ein Rahmen
2 befestigt, der einen leistenartigen Fassungskörper 3 füi eine Reihe von
aus Kunststoff gefertigten Linsenleisten 4 bis 9 trägt. Die Linsenleisten
sind durch an ihrer Innenseite in bekannter Weise mit reflexmindernden Riefen oder
Stufen versehene Abstandsleisten 10 bis 14 und durch ein aufgeschraubtes
Halteblech 15 gehalten.
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Der Rahmen 2 trägt ferner zwei parallel zu den Linsenleisten angeordnete
Leuchtstoffröhren 16 und 17, die eine Vorlage 18 durch eine
sich über die ganze Breite der Vorlage erstreckende Belichtungsöffnung- la beleuchten.
Zwei die Leuchtstoffröhren 16 und 17
umgebende, sich dem Fassungskörper
3 anschließende Reflektorbleche 19 und 20, die an ihrer Innenseite
poliert oder versiegelt sind, konzentrieren das Licht der Leuchtstoffröhren
16 und 17 auf die Vorlage 18
und halten es gleichzeitig von
einem an einer Belichtungsöffnung lb vorbeigeführten Kopieträger 21 ab.
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Vorlage 18 und Kopieträger 21 werden mittels Andruckplatten
22, 23 bzw. Andruckfedern 24, 25
im Bereich der Belichtungsöffnungen
la bzw. lb in Planlage gehalten und mittels Transportrollen 26, 27
mit gleicher
Geschwindigkeit in Richtung der Pfeile A,
B bewegt.
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Statt dessen könnte auch der die Abbildungs- und Belichtungsanordnung
tragende Rahmen 2 mittels der gestrichelt eingezeichneten Rollen 28 bis
31 am Gestell 1 geführt sein und in Richtung des ebenfalls gestrichelt
eingezeichneten Pfeiles C bewegt werden.
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Mit 32 ist schließlich noch ein äußeres Gerätegehäuse und mit
33 die Grundplatte des Gerätes bezeichnet, an der auch die nicht dargestellten
Gerätefüße befestigt sein könnten.
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Die Einzelabbildungssysteme bestehen im vorliegenden Fall aus jeweils
zwei einander zugekehrten symmetrischen Konvexflächen 4a bis 9a der aus jeweils
gleichem Material, z. B. Plexiglas, bestehenden Linsenleisten 4 und 5, 6
und 7, 8 und 9, wobei die Flächen 6a und 7a der Leisten
6 und 7 als Feldlinsen wirken. Diese aus symmetrischen Konvexlinsen
bestehenden Linsenpaarungen weisen günstige Eigenschaften bezüglich Verzeichnungsfreiheit
und Astigmatismus auf. Zur weiteren Steigerung der Ab-
bildungsgüte könnte
natürlich jede Linsenleiste auf beiden Seiten mit brechenden, gegebenenfalls asphärischen
Linsenflächen versehen sein. Die Linsenflächen könnten z. B. zur Bildung eines periskopartigen
Objektivtyps jeweils meniskusartig angeordnet sein oder die Linsenleisten könnten
zum Ausgleich von Farbfehlern aus Materialien verschiedener Brechkraft und/oder
Dispersion bestehen und Brechkräfte verschiedenen Vorzeichens aufweisen. Fernei
könnte auch jedes Objektivglied mehr als zwei Linsenleisten umfassen, aus denen
sich beispielsweise eine Triplet oder ein unverkitteter Doppelanastigmat bilden
ließe. In jedem Fall ist es günstig, wenn zwischen den brechenden Flächen jeder
Leiste noch eine für die Abbildung nicht benötigte, optisch neutrale Zone verbleibt,
auf die bei der Herstellung der Linsenleiste durch selektive Kühlung od. dgl. die
Schrumpfung des Materials konzentriert werden kann und in deren Bereich sich nach
dem Einbau die Abstandsleisten und Lichtleitmittel anbringen lassen.
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Wie aus F i g. 2 ersichtlich, wird beim Abbildungsverhältnis
1 : 1 auf Grund der Ähnlichkeiten der von den Mittelstrahlen gebildeten Dreiecke
ein Gegenstandspunkt G der Vorlagenebene auf mehrere Zwischenabbildungspunkte
G'l bis n und von dort auf einen einzigen Bildpunkt g abgebildet. Diese Ähnlichkeitsbeziehungen
gelten auch für endliche Hauptpunktabstände el und e2. Das Projektionszentrum P,
in dem sich, wie leicht nachgewiesen werden kann, die Achsen der einzelnen Linsengruppen
schneiden müssen, liegt für den Fall v = 1 im Unendlichen. Der Abstand
D der Vorderglieder ist somit gleich dem Abstand d der Hinterglieder.
Für beliebige Vergrößerungsmaßstäbe läßt sich aus der F i g. 2 die Beziehung
ablesen. Da andererseits
ist, folgt nach entsprechender Umformung
Damit liegt für gegebenes v, H, A und b das Teilungsverhältnis
D fest, bei dem ein Gegenstandsd punkt G durch alle an der
Abbildung beteiligten Linsengruppen auf einen einheitlichen Bildpunkt
G
abgebildet wird.
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Das in F i g. 1 und 2 gezeigte Abbildungssystem läßt sich natürlich
auch zur direkten Aufbelichtung eines fest in einer Maschine angebrachten Umdruckzylinders,
z. B. den mit dem lichtempfindlichen Material beschichteten Zylinder eines elektrofotografischenPulverübertragungsgerätes,
verwenden, wenn der Zylinder so angeordnet wird, daß sich seine Oberfläche an Stelle
des Kopieträgers 21 vor der Belichtungsöffnung lb vorbeibewegt.
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In F i g. 3 wird eine mit der Geschwindigkeit v 1
bewegte
Vorlage 18 mittels zweier Rasterlinsenleisten 34, 35 auf einen um
eine Walze 36 geführten, mit der Geschwindigkeit V 3 = v
- v 1 bewegtenKopieträger 21 abgebildet, wobei v gleich dem Vergrößerungsverhältnis
der Abbildung ist. In den Strahlengang ist ein etwa in der Zwischenbildebene angeordneter
Umlenkspiegel 37 eingeschaltet, so daß auf dem Kopieträger 21 ein seitenrichtiges
Bild der Vorlage 18
entsteht. An Stelle der odel zusätzlich zur Vorlage
18
könnte aber auch die Walze 36 einschließlich des Objektiv- und Beleuchtungssystems
mit der Geschwindigkeit V, bewegt werden. Im Falle der 1 : 1-Abtastung einer
ruhenden Vorlage bzw. für v, = 1 und v = 1 würde
v, ebenfalls gleich Null werden, d. h., das entsprechende Folienende könnte
in der oben beschriebenen Weise festgelegt sein.
Gemäß F i
g. 4 wird auf einem Kopieträger 21 mittels zweier Linsenleisten 34 und
35 und dreier Umlenkspiegel 38, 39, 40 das seitenrichtige Bild einer
Vorlage 18 entworfen. Jeder der Umlenkspiegel verschwenkt den Abbildungsstrahlengang
um 60', so daß Vorlage und Kopie parallel zueinander liegen können.
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In F i g. 5 wird eine ruhende Vorlage 41, beispielsweise eine
aufgeschlagene Buchseite, mittels zweier Linsenleisten 42, 43, einer Feldlinsenleiste
44 und mit Hilfe von vier leistenförmigen Umlenkspiegeln 45, 46 auf die Rückseite
des ebenfalls ruhenden Kopieträgers 49 abgebildet. Wenn das Abbildungssystern mit
der Geschwindigkeit v, zwischen Vorlage und Kopieträger hindurchbewegt wird, entsteht
auf der Rückseite des Kopieträgers ein seitenrichtiges, lückenloses Bild der Vorlage.
Diese Anordnung läßt. sich auch in den Fällen mit Vorteil zur Erzeugung eines seitenrichtigen
Bildes verwenden, in denen in der bisher üblichen Weise nur ein einziges Abbildungsobjektiv
vorgesehen ist.
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In F i g. 6 ist über der auf die Bildebene projizierten Teilung
s der beiden Raster die von den einzelnen Linsengruppen erzeugte Lichtverteilung
aufgetragen. Dabei ist angenommen, daß deren Einzellichtverteilungen bis zu dem
Bildwinkel, bei dem eine Zwischenbildabblendung vorgenommen wurde, der bekannten
cos4-Beziehung gehorchen. Die Lichtverteilungen überlagern sich dann zu einem im
vorliegenden Beispiel nur um -3 0/, von einem mit 100 % bezeichneten
Maximalwei t abweichenden Summenwert. Lediglich an den Stellen, an denen sich die
mit einer Breite von 41/2 Teilungen, d. h. also mit einem nicht ganzzahligen
Vielfachen der Rasterteilung, vorgenommenen Zwischenabblendungen überlappen, entstehen
Lichtspitzen von +160/0, die dadurch zustande kommen, daß sich an diesen Stellen
nicht vier, sondern fünf Bereiche überlappen.
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Bei Zwischenabblendung mit einer Breite von 31/2 Teilungen
würden Dunkelstellen mit um -220/, verminderter Helligkeit entstehen. Helligkeitsschwankungen
dieser Größenordnung sind jedoch im allgemeinen selbst aus farbfotografischen Schichten
noch nicht wahrnehmbar, so daß noch ein einheitlicher Bildeindruck entsteht. Falls
weniger Linsengruppen zu einem Bildpunkt beitragen, können die Helligkeitsschwankungen,
wie aus dem Diagramm ersichtlich ist, durch entsprechende Abstimmung der Zwischenabblendung
mit der Rasteiteilung weit unter der Sichtbarkeitsgrenz gehalten werden.