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Optisches Kopiergerät Die Erfindung betrifft ein optisches Kopiergerät
mit einer stationären Auflage für ein Original, einer stationären Auflage für Kopiermaterial
und einem gerätefesten optischen System zur Projektion des Originals auf das Kopiermaterial.
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Derartige Kopiergeräte können im Prinzip für alle bekannten Kopierprozesse,
z. B. herkömmlich fotografische oder elektrofotografische Kopierprozesse, verwendet
werden. Im Gegensatz zu anderen bekannten Projektionsmethoden, bei denen z. B. das
Original mittels eines beweglichen Objektiv- oder Spiegelsystems streifenweise abgetastet
wird, liefert diese mit einem gerätefesten, zur Gesamtabbildung des Formates geeigneten
optischen System arbeitende Geräteart die qualitativ beste Abbildung, die ohne weiteres
auch den im Zusammenhang mit der Mikrofotografie auftretenden Ansprüchen angepaßt
werden kann.
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Als nachteilig wurde es jedoch empfunden, daß es bei der entsprechend
der Gesamtabbildung des Formates bisher immer vorgesehenen Gesamtbeleuchtung des
Formates nur schwer möglich war, Beleuchtungsschwankungen im Bereich des beleuchteten
Formates zu vermeiden und insbesondere auch den bei optischen Abbildungssystemen
zwangläufig eintretenden Randabfall der übertragenen Helligkeit auszugleichen. Dieser
Randabfall, der bekanntlich dem cos 4 des Einfallwinkels der Strahlenbüschel proportional
ist, wird im folgenden kurz als Cosinuseffekt bezeichnet. In der Praxis kann der
in der Bildmitte gemessene Lichtwert an den Bildrändem um 50 % abfallen.
Die Folge davon ist eine ungleichmäßige Oualität der Kopie.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Kopiergerät zur
Abbildung des gesamten Formates zu schaffen, das nicht nur eine optimale Abbildungsschärfe,
sondern mit relativ einfachen Mitteln auch eine optimale Gleichmäßigkeit der Ausleuchtung
ermöglicht.
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Erreicht wird dies erfindungsgemäß dadurch, daß eine Streifenbeleuchtungseinrichtung
zur Beleuchtung eines Streifens des Originals und Mittel zur Bewegung der Streifenbeleuchtungseinrichtung
über das Original vorgesehen sind.
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Als Streifenbeleuchtungseinrichtung kann eine Stablichtquelle, z.
B. eine Gasentladungsröhre, dienen, und dieser Stablichtquelle kann ein elliptischer
Reflektor beigeordnet sein, wobei sich die Lichtquelle in einem Brennpunkt der Ellipse
und der beleuchtete Streifen in dem anderen Brennpunkt befindet.
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Eine besonders gute Ausbildungsqualität läßt sich erreichen, wenn
das gerätefeste optische System schwenkbar gelagert und derart mit den Bewegungsmitteln
der Streifenbeleuchtungseinrichtung gekuppelt ist, daß die Achse des optischen Systems
im wesentlichen auf die Mitte des jeweils beleuchteten Streifens gerichtet bleibt.
Insbesondere sollte dabei zur Vermeidung von Bildverschiebungen die Schwenkachse
durch einen Knotenpunkt des optischen Systems gehen, und die Auflage für das Original
sollte zum Ausgleich der optischen Weglängen zylindrisch sein.
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Ein besonders einfacher Geräteaufbau ergibt sich, wenn als optisches
System ein konkaver Spiegel dient. Zweckmäßigerweisee wird in weiterer Ausgestaltung
der Erfindung ein Schirm vorgesehen, der die Lampe und die Reflektoren gegen das
optische System abschirmt, um zu verhindern, daß Streulicht das optische System
erreicht. In diesem Schirm befindet sich ein Schlitz, durch den die Linse den beleuchteten
Streifen oder das Original »sehen« kann und der lediglich eine streifenfönnige öffnung
für den optischen Strahlengang frei läßt. Die Breite des Schlitzes kann längs des
Schlitzes verändert worden, um z. B. den Randabfall der Helligkeit zu kompensieren,
d. h., der beleuchtete Streifen oder die Durchtrittsöffnung für den Strahlengang
kann an den Stellen, an denen eine längere Belichtung erforderlich ist, breiter
sein. Insbesondere soll der beleuchtete Streifen in der Mitte verengt und durch
eine im Lichtweg angebrachte Maske begrenzt sein.
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Vorteilhafterweise wird außerdem eine Bewegungsvorrichtung für die
Streifenbeleuchtungseinrichtung vorgesehen, die ihr eine nichtlineare,
d. h. eine während der Bewegung über das Original wechselnde, insbesondere
eine in der Mitte des Abtastweges größere Geschwindigkeit erteilt. Da somit in jeder
der beiden Koordinateneinrichtungen die Belichtungszeit den ün jeweiligen Bereich
herrschenden Beleuchtungs- und übertragungsverhältnissen angepaßt werden
kann,
kann mit dieser Anordnung ein praktisch vollkommener Ausgleich gerätebedingter Helligkeitsschwankungen
durchgeführt werden.
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Schließlich empfiehlt es sich noch, aus Gründen der Fabrikationsvereinfachung
den Reflektor selbst als Maske auszubilden und zur Steigerung der Kopiergeschwindigkeit
und zur besseren Ausnutzung der Lichtquellen mehr als einen beleuchteten Streifen
vorzusehen. Eine weitere Vereinfachungsmöglichkeit ergibt sich noch dadurch, daß
die stationäre Auflage für das Original eben ausgebildet ist und die Lichtquelle
parallel zu dieser Originalebene bewegt wird, während die Maske sich bogenförmig
bewegt. Dadurch ist ein Ausgleich des Cosinuseffektes in der Abtastrichtung auch
bei linearer Bewegung der Beleuchtungseinrichtung möglich.
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In der Zeichnung sind einige Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise
dargestellt. Dabei zeigt F i g. 1 das optische System eines erfindungsgemäßen
Kopiergerätes, F i g. 2 die Teilansicht einer weiteren Ausführungsform, bei
der die Auflage für das Original eine in einer Ebene gewölbte Oberfläche aufweist,
F i g. 3 eine Streifenbeleuchtungseinrichtung mit zwei Lichtquellen, F i
g. 4 eine Streifenbeleuchtungseinrichtung mit zwei Schlitzen, F i
g. 5 die perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Kopiergerätes, F
i g. 6 einen zum Ausgleich des Randabfalles der Helligkeit an seinenEnden
erweitertenBeleuchtungsspalt, F i g. 7 und 8 weitere Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Kopiergerätes.
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Gemäß der in allen Figuren gezeigten Ausführungsform enthält das Gerät
eine Glasscheibe 2, die als stationäre Auflage für ein Original 4 dient. Ein feststehendes
Linsensystem 6 (F i g. 1, 2 und 5) mit dem optischen Mittelpunkt
6' wirft ein Bild dieses Originals über einen Spiegel 8 auf ein Kopiermaterialblatt
10, das auf einer zweiten Glasscheibe 12, der zweiten stationären Auflage,
liegt. Eine lineare Wolframfadenlampe 14 befindet sich neben dem Original auf einem
Schlitten (in F i g. 1, 3 und 4 nicht gezeigt), der auch zwei Reflektoren
16 und 18 trägt, deren Querschnitte einen Teil einer Ellipse darstellen
und das Licht von der Lampe auf einen schmalen Streifen werfen, welcher in der Ebene
des Originals durch einen Spalt 20 zwischen den Reffektoren 16
und
18 begrenzt wird. Eine Maske 21 mit einer Mittenöffnung 21' ist so angebracht,
daß sie sich in Übereinstimmung mit dem Spalt 20 und dem optischen Mittelpunkt
6' des Linsensystems 6 bewegt, so daß der Lichtstreifen über die ganze
Auflage für das Original hinweggeht. Die Maske 21 verhindert, daß Streulicht von
der Lampe oder den Reflektoren das Linsensystem erreicht. Sie könnte weggelassen
werden, wenn die Lampe selbst einen Reflektor oder eine Maske besäße, wodurch ihre
Strahlrichtung genau bestimmt würde, und wenn die elliptischen Reffektoren von solch
hoher Qualität sind, daß der Streueffekt in der Praxis vernachlässigt werden kann.
In F i g. 1 bewegt sich die Maske 21 im Gegensatz zur Lampe 14 und den Reflektoren
16 und 18, die sich linear bewegen, auf einer gewölbten Bahn, wodurch
der Lichtverlust an den Enden des Weges auf Grund des Cosinuseffektes infolge der
dort etwas gr g ößeren Breite des vom Objektiv 6 abgetasteten Streifens einigermaßen
kompensiert wird. Selbstverständlich muß der Spalt 20 mindestens die Breite des
maximal abgetasteten Streifens aufweisen.
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In F i g. 2 ist das als Auflage für das Original dienende Glas
2 gewölbt, und die Streifenbeleuchtungseinrichtung weist einen Schlitten 22 auf,
der an jeder Seite Ränder 24 besitzt, die auf gewölbten Bahnen 26 laufen.
Ein auf der Achse 30 im optischen Mittelpunkt 6' bzw. einem der Knotenpunkte
des Linsensystems 6 drehbar gelagerter Arm 28 ist mit dem Schlitten 22 bei
32 und bei 34 auf seiner halben Länge mit einem Antriebsglied 36 drehbar
verbunden. Das Antriebsglied 36 muß während des Belichtungsvorganges mit
einer verhältnismäßig konstanten Geschwindigkeit angetrieben werden, damit die Belichtung
gleichmäßig wird. Der Mechanismus, der diese Bewegung bewirkt, ist in der Figur
nicht gezeigt, da derartige Bewegungsmechanismen ausreichend bekannt sein dürften.
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Gemäß der in F i g. 3 gezeigten abgeänderten Ausführungsfonn
wurde die Lichtstärke der Beleuchtungseinrichtung durch Einbau einer zweiten Lampe
14' mit dazugehörigen elliptischen Reflektoren 16'
und 18' zur Herabsetzung
der Belichtungszeit verdoppelt. Die Ränder der Reflektoren begrenzen den Spalt 21'
und machen eine eigene Maske 21 überflüssig.
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In F i g. 4 ist eine einzige Lampe 14 von zwei Sätzen von elliptischen
Reflektoren 16, 18 bzw. 16'# 18"' umgeben. Ferner ist ein dritter Reflektor
38 vorgesehen, der in der üblichen Weise einen im wesentlichen zylindrischen
Querschnitt aufweisen kann, vorzugsweise aber eine Ergänzung der elliptischen Flächen
16 und 16" darstellen soll. Hier werden mittels der einen Lampe 14
und der Reflektoren 38,16, 18, 16", 18" zwei Streifen beleuchtet, die mittels
des Linsensysteins 6 abgetastet werden. Die gewölbte Maske 21 hat zwei öffnungen
2t und wirkt ebenfalls als Reffektor. Es sind zwei Spalten 20 vorhanden, die von
den Kanten der Reffektoren 16 und 16" bzw. einer Fortsetzung der Reflektoren
18 und 18" gebildet werden.
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F i g. 5 zeigt in perspektivischer Darstellung eine praktische
Anwendung des in F i g. 1 dargestellten optischen Systems und verkörpert
eine mögliche Anordnung zum Vorbeiführen der Lampe 14 und der Reffektoren
16 und 18 unter der Glasscheibe 2. Die Glasscheibe 2 ist durch eine
nicht näher dargestellte Auflage im Maschinenrahmen gehalten. Zu beiden Seiten und
ein wenig unterhalb der Glasscheibe 2 sind ein Paar Leitstangen 50 in der
Maschine angeordnet, deren Enden in Böcken 52 gelagert sind. Der Schlitten
22 besteht aus Gleitkörpem 54, die auf den Leitstangen 50 sitzen und durch
die Reflektoren 16
und 18 miteinander verbunden sind. Die Gleitkörper
54 besitzen Klammern 56 zur Halterung einer Quecksilberdampflampe
38. Am Ende der Stangen 50 sind Wellen 60 und 62 angeordnet,
die in Lagerböcken 64 laufen, welche am Maschinenrahmen befestigt sind. Die Wellen
60 und 62 tragen Riemenscheiben 66, über die Riemen
68 gespannt sind, deren Enden auf jeder Seite der Maschine an Stiften
70 der Gleitkörper 54 befestigt sind. Das Ende einer Welle 62
ist verlängert
und mittels einer Kupplung 72 an die Abtriebswelle 74 eines übersetzungsgetriebes
76 eines elektrischen Motors 78 angekuppelt. Die Grundplatte
80 des Motors 78 ist am Maschinenrahmen befestigt. Der Motor
78 ist entweder ein Wendemotor, oder es
sind Mittel zur Umsteuerung
im Getriebekasten 76
eingebaut. Auf dem Rahmen der Maschine befinden sich
auch zwei Endschalter 82 bzw. 84, deren Betätigungshebel Rollen
86 tragen, welche mit einer am Block 54 befestigten Nockenplatte
88 zusammenarbeiten.
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Das zu kopierende Original wird mit der Vorderseite nach unten auf
die flache Glasplatte 2 gelegt und kann von einem geeigneten Drucktuch niedergehalten
werden, wie es in solchen Maschinen üblich ist, um die Bedienungsperson gegen die
Strahlen der Quecksilberdampflampe abzuschirmen. Besitzt die Maschine irgendwelche
Belichtungsregeleinrichtungen, z. B. Mittel zur Änderung der Motorgeschwindigkeit,
so werden diese in die entsprechende Stellung gebracht und der Motor eingeschaltet.
Die Lampe 58
wird von den Riemen 68 über die Maschine gezogen, bis
die Rolle 86 des Endschalters die Nockenplatte 88 berührt. Dadurch
wird der Motor 78 umgeschaltet und befördert die Lampe in die Ausgangsstellung
zurück. Die Nockenplatte 88 betätigt dann den Endschalter 82, der
wiederum den Motor ab- und gleichzeitig für den nächsten Lauf umschaltet. An Stelle
der veränderlichen Schlittengeschwindigkeit kann man auch konstante Schlittengeschwindigkeiten
verwenden, wobei dann die Strahlung der Lampe durch geeignete Mittel, z. B. einen
Vorwiderstand oder einer einstellbaren Schlitzblende, verändert wird.
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Wie aus F i g. 6 ersichtlich, ist der Schlitz 21' der Maske
21 in der Mitte verengt. Die Breite der Schlitzenden ist durch die geforderte Mindestschärfe
festgelegt. Gegenüber der der zulässigen Mindestschärfe entsprechenden Maximalbreite
der Schlitzenden wird die Mitte des Spaltes so verengt, daß längs des Schlitzes
eine gleichmäßige Belichtung der Kopie entsteht, d. h., daß die Belichtungszeit
an den Stellen, an denen das Licht weniger intensiv ist oder zu einem geringeren
Anteil auf die Kopie übertragen wird, entsprechend der größeren Spaltbreite vergrößert
ist.
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In F i g. 7 ist das Linsensystem 6 nicht starr im Maschinenrahmen,
sondern schwenkbar auf dem Arm 28 befestigt, wodurch die Linsenachse während
der gesamten Abtastbewegung im wesentlichen auf die Mitte des Schlitzes 21** zeigt.
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F i g. 8 zeigt eine Alternativanordnung des optischen Systems,
wobei an Stelle des Linsensystems 6
und des Spiegels 8 ein konkaver
Spiegel 90 verwendet wird. Offensichtlich kann der konkave Spiegel
90 um seinen Scheitelpunkt schwenkbar angeordnet werden. Der Spiegel kann
dann kleiner sein, und es werden sphärische Aberrationen vermieden.
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Bei der oben beschriebenen Anordnung bewegt sich während der Belichtung
weder das streifenweise beleuchtete Original noch das Kopierinaterial. Auf diese
Weise wird der Vorteil eines äußerst einfachen optischen Systems mit dem Vorteil
einer stark lokalisierten Beleuchtung vereinigt. Die Lichtverlustkorrekturen durch
Variieren der Schlitzbreite und durch nichtlineare Bewegung des Schlittens wirken
in zwei senkrecht zueinander stehende Richtungen auf die Kopierzone, so daß durch
eine Kombination dieser beiden Methoden, ein beinahe vollkommener Ausgleich der
Beleuchtungsverhältnisse über die ganze Kopierzone erreicht werden kann.