DE2553665C2 - Bildfeldblende in einem Kopiergerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Büdfeldblende einer Einrichtung zum Abtasten einer Vorlage in einem optischen Kopiergerät, die relativ zu einem Abbildungssystem bewegt streifenweise auf einem ebenfalls relativ zu diesem Abbildungssystem bewegten Kopieträger abgebildet wird, mit einer moduliertes Licht erzeugenden Beleuchtungseinrichtung für den Abbüdungsstreifen.

Bei ,derartigen Geräten mit pulsierender Beleuchtung, wie sie z.B. im Falle wechselstromgespeister Leuchtstoffröhren vorliegt, zeigen sich zuweilen auf der fertigen Kopie quer zur Laufrichtung des Kopieträgers verlaufende, aus dunkleren und helleren Bezirken der Kopie und ihres Untergrundes gebildete, rippen form ige Strukturen, welche offensichtlich von einer unterschiedlichen Belichtung dieser Bezirke herrühren. Dieser Effekt tritt vor allem dann auf, wenn die Zahl der Lichtmodulationen während des Durchlaufs einer bestimmten BiIdträgcrstelle durch den Abbüdungsstreifen verhältnismäßig klein ist, d.h., bevorzugt im Falle lichtstarker Beleuchtungseinrichtungen, empfindlicher Aufzeichnungsträger, kleiner breiten des Abbildungsstreifens und hoher Relativgeschwindigkeit zwischen Aufzeichnungsträger und Bildfeldblende.

Es wurde gefunden, daß der hier in Rede stehende Effekt, wie im folgenden noch näher gezeigt wird, dadurch entsteht, daß je nach Phasenlage der Beleuchtungseinrichtung zu Beginn des Weges der einzelnen Stellen des Aufzeichnungsträgers durch den Abbildungssireifen die ίο Anfangs- und Endimpulse der Beleuchtungseinrichtung in verschiedener Weise angeschnitten werden, so daß sich für die jeweilige Bildstelle eine merkbar verschiedene Summe der Lichteinwirkung ergibt.

Grundsätzlich ist es möglich, die vorstehende Erscheinung dadurch zu vermeiden, daß die Breite des Abbildungsstreifens in Übereinstimmung mit einem ganzzahligen Vielfachen der durch die Modulationsfrequenz des Lichtes geteilten Relativgeschwindigkeit zwischen der Vorlage und dem Abbildungssystem gebracht wird. Sofern diese Bedingung eingehalten wird, können sich die besagten Unterschiede in der Phasenlage nicht mehr auswirken. Dies setzt aber voraus, daß insbesondere in der Transportgeschwindigkeit des Kopieträgers keine größeren Toleranzabweichungen eintreten. Hierbei ist zu berücksichtigen, daß auf Aufzeichnungsträgern mit steiler Gradation bereits Belichtungsunterschiede von weniger als 5% deutlich sichtbar sein können. Abweichungen beträchtlich« Größe von der idealen Streifenform ergeben sich zwangsläufig auch dann, wenn zum Ausgleich des natürlichen Randabfalls des Abbildungssystems eine Büdfeldblende mit zum Rand hin zunehmender Breite vorgesehen ist. In diesem Fall bilden sich über die Breite der Kopie an- und abschwellende Rippenstrukturen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Büdfeldblende der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß die beschriebenen störenden Rippenstrukturen vermieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die kennzeichnenden Merkma'e des Hauptanspruchs. Weitere Verbesserungen im Sinne der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Durch die Merkmale des Hauptanspruchs wird die Auflösung der Rippenstrukturen in eine schachbrettartige Verteilung verhältnismäßig kleiner dunkler und heller Bezirke bewirkt, welche vom Auge bedeutend weniger störend empfunden wird, als die vorerwähnten rippenförmigen Strukturen.

Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen näher so erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Schnitt durch die iTfindungsgemäße Belichtungseinrichtung,

Fig. 2 eine Darstellung des Zusammenhanges zwischen der Streifenbelichtung und der Vorlagengeschwindigkeit,

Fig. 3 die im Falle eines Abbildungsstreifens von wechselnder Breite auf der Kopie entstehenden, rippenförmigen Strukturen,

Fig. 4 die Überlappung der Bilder der zinnenartigen Blendenausnehmungen,

Fig. 5 eine besondere Form des Abbildungsstreifens und

Fig. 6 einen Ausschnitt aus diesem Streifen.

Fig. 1 zeigt.ein System zur streifenweisen Abbildung einer ruhenden Vorlage 1 auf einen nicht näher dargestellten, bewegten Kopieträger mittels eines in einem G'erätegestell 9 angeordneten Objektives 8. Während des Abbildungsvorganges liegt die Vorlage 1 auf einer

transparenten Auflageplatte 2. An der Vorlage 1 wird ein Abbildungsschlitten 3 mit der Relativgeschwindigkeit r gegenüber der Vorlage vorbeibewegt. Der mittels Rollen 10 an gerätefesten Führungsschienen 11 geführte Schlitten 3 trägt Leuchtstoffröhren 4 und einen Abtastspiegel 5. Die Leuchtstoffröhren 4 sind in je einem Reflektor 6 angeordnet, welcher an einer Blende 7 befestigt ist. Die Kanten 7o, 76 der mit dem Schlitten 3 relativ zur Vorlage bewegten Blende 7 geben jeweils nur einen Streifen utr Vorlage I von der Breite s zur Belichtung frei. Selbstverständlich könnte zur Erzielung einer stufenweisen Abbildung in bekannter Weise statt des Betichtungsschlittens 3 auch die Vorlage 1 relativ zum Gerätegestell 9 und dem darin angeordneten Objektive bewegt werden. Außerdem könnten natürLich anstelle der Leuchtstoffröhren 6 auch normale Glühlampen oder dgl. zur Beleuchtung des Abbilöungsstreifens Verwendung finden. Auch könnte die Blende anstatt in der Nähe der Objektebene — wie gezeigt — in der Nähe der Bildebene angeordnet sein.

Die in optischen Kopiergeräten, wie Fotokopiergeräten, elektrostatischen Kopiergeräten. Mikrofiimaufnahmegeräten oder dgl. verwendeten Leuchten werden in aller Regel mit Wechselstrom gespeist. Dabei ändert sich die momentane Beleuchtungsstärke mit der doppelten Frequenz des gewöhnlich mit einer Frequenz /■=50-60 Hz pulsierenden Speisestromes. Die Modulationsfrequenz des Lichtes, welches sowohl von der positiven als auch von der negativen Halbwelle des Speisestromes in gleicher Weise angeregt wird. be;rägt somit 2/.

In Fig. 2 ist die Abhängigkeit des Lichtstromes Φ im Abbildungsstreifen von der Amplitude A des Speisestromes zunächst für den Fall dargestellt, daß die jeweilige Beleuchtungsstärke der Amplitude der Halbwelle streng proportional ist. Dies trifft bei normalen Glühlampen ungefähr zu. Wird nun ein Belichtungsausschnitt mit der Breite 5 mit einer Geschwindigkeit r an der Vorlage vorbeibewegt, so befindet sich jedes Element der Vorlage für eine Zeit

/ Durchlauf = -

(Gleichung I) stehende Voraussetzung erfüllt ist, zu

s ganzzahlig = η ■ —~

(Gleichung III)

Unterscheidet sich jedoch die Durchlaufzeit / um einen Betrag As/r von einem ganzzahligen Vielfachen der für eine Halbwelle gebrauchten Zeit, bzw. weicht die Breite des Belichtungsstreifens s um einen Betrag As von einem ganzzahligen Vielfachen des während einer Halbwelle durchlaufenen Weges ab, so kommt, wie ebenfalls aus Fig. 2 ersichtlich ist. zu dem zusätzlichen Stück Γ noch ein weiteres, nicht durch das Stück I kompensiertes Stück III von der Dauer As/r hinzu, dessen Inhalt in starkem Maße von der Anfangsverschiebung Ar abhängt. Man erkennt leicht, daß der Inhalt dieses Zusatzstückes sein Maximum erreicht, wenn es symmetrisch zur Phasenlage η-π/2 liegt. Die miaimale Größe des Zusatzstückes III ergibt sich bei Symmetrie zur Phasenlage η ■ π. Das heißt. Maxima und Minima liegen um

die für eine Viertelwelle beansoruchi.: Zeit r = -n- bzw.

H/

die während dieser Zeit vom Belichtungsstreifen durchlaufene Strecke c ■ /. d. h.

s V.crtelwelle = -τ-.-

(Gleichung IV)

im Bereich des Bildfensters.

Die Dauer einer Halbwelle im FaH? einer Frequenz/ des Speisestromes beträgt

Halbwelle =

(Gleichung II)

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß sich unabhängig vom Anfangspunkt der Belichtung des jeweiligen Kopieträgerelementes eine immer gleichbleibende Belichtung dieses Elementes dann ergibt, wenn während der Durchlaufzeii des Kopieträgers eine ganzzahlige Anzahl von Halbwellen des Bcleuchtungsstromes abläuft. Man erkennt, daß im Falle einer diese Voraussetzung erfüllenden Durchlaufzeii /I = .9,/r bei jeder beliebigen Verschiebung ,1/ des Anfangspunktes jedem dadurch abgeschnittenen Anfangsstück I der ersten Halbwelle ein völlig gleichartiges, hinzukommendes Teilstück Γ der letzten Halbwelle entspricht. Dies tritt ein. wenn die Durchlaufzeit (Gleichung 1) ein ganzzahliges Vielfaches η der während einer Halbwelle verstreichenden Zeit (Gleichung II) ist. Nach Division von Gleichung I durch Gleichung Il erhält man die St reifen 1· reiten .v. für welche die vorauseinander.

Ähnliche Verhältnisse ergeben sich irr. Falle einer von der Amplitude des Speisestromes abweichenden Charakteristik des Lichtstromes Φ. In Fig. 2 ist z.B. mit gestrichelten Linien der Fall eingezeichnet, daß die Leuchten mit dem Erreichen eines bestimmten Schwellwertes der Versorgungsspannung augenblicklich ihren vollen Lichtstrom abgeben und nach Unterschreiten eines bestimmten Schweliwertes sofort verlöschen. Ein solcher Fall ist im Prinzip bei den. gebräuchlichen Leuchtstoffröhren gegeben, wenn auch die in der Figur eingezeichnete strenge Rechteckform der Lichtstromcharakteristik nicht erreicht werden dürfte. Selbst wenn sich die .atsächliche Charakteristik mehr einem Trapez oder sogar Dreieck annähert, entspricht aber auch hierbei, wie man ebenfalls leicht aus der Figur erkennt, in den Fällen, in welchen die Durchlaufzeit / = i/r ein Vielfaches der Dauer einer Halbwelle beträgt, das zusätzliche Stück II' immer genau dem fehlenden Stück II. Beim Abweichen der Durchlaufzeit von diesem Wert um einen Betrag As/r kommt hierzu zeitweise ein zusätzliches Stück IV.

welches für bestimmte Werte Δ ι der Anfangsverschiebung wieder völlig entfällt.

D.h.. der Unterschied der Belichtung in Abhängigkeit von der Anfangsverschiebung At ist im Fall der von der Sinus^ronn abweichenden Leuchtcharakteristik sogar besonders groß. Allgemein liegt er in praktisch vorkommenden Fällen etw.i bei 5-10% der Gesarrstbelichtung des Kopieträgers und ist datier, insbesondere bei Aufzeichnungsmatcruilien mit steiler Gradation, auf der fertigen Kopie deutlich sichtbar. Dieses Verhältnis er-

«) gibt sich daraus, oaß bei üblichen Streifenbreiten und Transportgeschwindigkeiten bzw. bei der üblicherweise vorliegenden Empfindlichkeit der Aufzeichnungsträger während des Durchgangs durch den Abbüdungsstreifen größenordnungsmäßig etwa fünf bis zehn Halbwollen

(-5 ablaufen, während der Belichtungsunterschied, wie aus Fig. 2 ersichtlich, den größeren Teil einer Halbzelle ausmachen kann.

Aus dein vorstehenden Verhältnis ergibt sich aber

auch, daß Abweichungen von der theoretisch richtigen Streifenbreitc oder Transportgeschwindigkeit in der Größenordnung von 5% bereits zur Ausbildung einer deutlichen Rippenstruktur auf der fertigen Kopie führen können, weshalb die erfindungsgemäßen, zinnenförmi- ·> gen Ausnehmungen des Blendenrandes auch im Falle eines gleichmäßig breiten Blendenausschnittes mit Vorteil anwendbar sind, da z.B. eine Geschwindigkeitsänderung von 5 % sowie andere Toleranzabweichungen dieser Größenordnung im praktischen Betrieb leicht n> vorkommen können. Besondere Bedeutung kommt den zinnenartigen Ausnehmungen des Blendenrandes aber im Falle eines gemäß Fig. 5 an seinen Enden erweiterten Blendenausschnittes zu. Solche Blendenausschnitte werden häufig vorgesehen, um den üblichen Randabfall ΐί der Helligkeit des Abbildungssystems und/oder der zur Beleuchtung verwendeten Leuchtstoffröhren auszugleichen. Bei diesem Blendenausschnitt gehen abwechselnd Bereiche mit in vorstehendem Sinne optimal richtiger Breite in Bereiche über, in denen aufgrund einer un- :i> günstigen Blendenbreite eine maximal unterschiedliche Belichtung des Kopieträgers entsteht. Es ergibt sich eine Rippenstruktur mit über die Breite des Kopieträgers an- und abschwellenden Rippen, wie sie aus Fig. 3 ersichtlich ist. Der Abstand c der Rippen entspricht da- zf bei - wie übrigens auch im Falle der durchgehenden Rippen - dem während einer Halbwelle des Speisestromes durchlaufenen VVeg.v = -,V(VgI. Gleichung III).

Fig. 6 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des Be- jo reiches A aus Fig. 5. Man sieht, daß beide Ränder des Blendenausschnittes in Zinnen la mit dazwischenliegenden Ausnehmungen lh aufgeteilt sind. Sowohl Zinnen als auch die dazwischen liegenden Ausnehmungen weisen eine Breite b. und die Zinnen eine Tiefe c auf, wobei die Tiefe c dem während einer Viertelwelle des

.Speisestromes durchlaufenen Weg .*=·.--.. entspricht.

Zinnen la und Ausnehmungen lh liegen sich in Laufrichtung des Kopieträgers so gegenüber, daß sich zwi- -to sehen ihnen ein Blendenausschnitt von — zumindest für benachbarte Blendenausschnitte — annähernd gleichbleibender Breite s ergibt.

In Fig. 4 ist schließlich noch dargestellt, daß die erfind ungsgemäße Blende einen solchen Abstand α von der Vorlagenebene oder Bildebene haben muß, daß sich die unscharfe Abbildung der die Breite h aufweisenden Zinnenbereiche la und Ib wenigstens teilweise überlagert. Die in der Zeichnung wiedergegebenen Zinnenbereiche la und Ib entsprechen dabei z. B. dem Schnitt IV-IV in Fig. 6. Man sieht, daß das Verhältnis a/b des Abstandes α der Blende 7 von der Vorlagenebene zur Zinnenbreite b wenigstens etwa der durch das Verhältnis FiD der Brennweite F und des wirksamen Objektivdurchmessers D definierten Lichtstärke des Objektives 8 entsprechen sollte, damit sich die Wirkungen der Blendenbezirke la und Ib in ausreichendem Maße überlagern.

Mit anderen Worten sollte der Zerstreuungskreis d mindestens gleich der Zinnenbreite b sein, damit an jeder Stelle des Kopieträgers der Einfluß mindestens zweier Blendenbereiche mit gegeneinander verschobener Phasenlage wirksam wird. Dabei ist allerdings zu berücksichtigen, daß bei den in Fig. 4 dargestellten Verhältnissen nur die etwa mittig zwischen dem Blendenbereich la und Tb liegenden Vorlagenpunkte P₁, wie das gestrichelt eingezeichnete Strahlenbündel zeigt, genau zur Hälfte durch je einen Blendenbereich abgebildet werden. Im Falle der Scharfstellung des Abbildsystems auf einen der Vorlagenpunkte P₁ erhält das Abbildungsobjekt von diesem Punkt dagegen ausschließlich Licht durch einen der beiden Blendenbereiche la oder Ib. Für diese Punkte tritt somit keine Überlagerung der Wirkungen der beiden in ihrer Phasenlage gegeneinander verschobenen Blendenberciche mehr ein. Für die zwischen den Punkten P₁ und P₁ liegenden Vorlagenpunkte ändert sich das Mischungsverhältnis des Lichtes proportional ansteigend.

Entlang der Linie der in Bewegungsrichtung des Kopieträgers aneinandergereihten Punkte P, wäre also bei dem in Fig. 4 im Verhältnis zur Brennweite F des Objektives dargestellten relativen Abstand α noch der volle, aus den besagten Verschiebungen der Phasenlage resultierende Belichtungsuntersehied im Sinne einer Erzeugung von Rippenstrukturen wirksam. Wegen der lokalen Begrenzung dieser Wirkung auf die Punkte P-, und ihre unmittelbare Umgebung dürfte sich jedoch kaum noch ein sichtbarer Effekt auf der fertigen Kopie zeigen. Um völlig sicherzugehen, wäre jedoch eine Vergrößerung des relativen Abstandes α gegenüber den in Fin. 4 dareestellten Verhältnissen erforderlich.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Bildfeldblende einer Einrichtung zum Abtasten einer Vorlage in einem optischen Kopiergerät, die relativ zu einem Abbildungssystem bewegt streifenweise auf einem ebenfalls relativ zu diesem Abbildungssystem bewegten Kopieträger abgebildet wird, mit einer moduliertes Licht erzeugenden Beleuchtungseinricntung für den Abbildungsstreifen, dadurch gekennzeichnet, daß die Büdfeldblende (7) aus zwei Gruppen von quer zur Richtung der Abtastbewegung nebeneinanderliegenden, streifenförmigen Blendenöffnungen zusammengesetzt ist, deren in Richtung der Abtastbewegung liegende Längsausdehnung der in dem betreffenden Blendenbereich benötigten Breite (s) des Abbildungsstreifens entspricht, und die Blendenöffnungen der einen Gruppe jeweils zwischen zwei Blendenöffnungen der anderen Gruppe in Richtung der Abtastbewegung va -gtzx zu dieser angeordnet sind, so daß eine zinnenicfjriige Blendenberandur.g entsteht.

2. Büdfeldblende nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (7) in einem solchen Abstand (α) von der Vorlagenebene oder Bildebene angeordnet ist, daß sich dia unscharfe Abbildung oder Projektion der streifenförmigen Blendenöffnungen in der Ebene des Aufzeichnungsträgers wenigstens teilweise überlappt.

3. Bildfeldbiende nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Aufzeichnungsträgerebene wirksamen streifenförmigen Blendenöffnungen um einen Betrag gegeneinander versetzt sind, welcher der durch die doppelte triodulationsfrequenz des Lichtes geteilten Relativgeschwindigkeit zwischen der Vorlage (1) und dem Abbildungssystem (S) entspricht.

4. Büdfeldblende nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die zinnenförmige Blendenberandung definierte mittlere Breite (λ) der Büdfeldblende (7) zum Ausgleich des Randabfalls des Abbildungssystems in an sich bekannter Weise von der Mitte zum Rand der Blende zunimmt.