DE2624866A1

DE2624866A1 - Lichtdosiergeraet

Info

Publication number: DE2624866A1
Application number: DE19762624866
Authority: DE
Inventors: Herbert Dipl Phys Dr Schroeter
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1976-06-03
Filing date: 1976-06-03
Publication date: 1977-12-08
Also published as: JPS52147776A; DE2624866C3; DE2624866B2; GB1585196A; US4350438A

Description

HOECHST AKTIENGESELLSCHAFT

KALLE Niederlassung der Hoechst AG K 2469

Wiesbaden-Biebrich 1. Juni 1976

WLI-DI.Z.-is

Lichtdosiergerät

Die Erfindung betrifft ein Lichtdosiergerät mit einem dem Lichtstrom einer Lichtquelle ausgesetzten lichtempfindlichen Element, das entsprechend der auf ein zu belichtendes Material auffallenden Lichtintensität die Öffnungszeit einer Blendenein richtung im Strahlengang zwischen der Lichtquelle und dem Element oder die Einschaltzeit der Lichtquelle steuert, mit einem Verstärker zum Verstärken der Ausgangsspannung des Elements und einer Vergleichseinrichtung zum Vergleich der verstärkten Ausgangsspannung mit einer Vergleichsspannung.

Bei der Belichtung von lichtempfindlichen Materialien, beispielsweise von Druckplatten, wird im allgemeinen so vorgegangen, daß in Abhängigkeit von den Eigenschaften des zu belichtenden Materials die Belichtungszeit gewählt wird, wobei die von einem lichtempfindlichen Element direkt oder indirekt gelieferte Spannung aufintegriert wird. Hierzu wird ein

Sägezahn erzeugt, dessen Steigung sich als Funktion dieser Spannung ändert. Bei längeren Belichtungszeiten wird eine größere Anzahl von Sägezähnen erhalten. Empirisch kann beispielsweise festgestellt werden, wieviele dieser Sägezähne für die richtige Belichtung eines bestimmten Materialtyps erforderlich sind. Diese Zahl wird dann in einem Lichtdosiergerät vorgegeben. Entsprechend der Lichtintensität liefert das lichtempfindliche Element eine mehr oder weniger hohe Spannung, die aufintegriert verschieden lange Sägezähne ergibt und damit bei konstanter Zahl derselben zu verschieden langen Belichtungszeiten führt.

Das Prinzip der Integration von Spannungswerten ist aus der deutschen Offen!egungsschrift 2 046 887 bekannt, die ein fotografisches Kopiergerät betrifft, bei dem Änderungen der Lichtintensität der Lichtquelle in der Belichtungszeit berücksichtigt werden. Bei diesem bekannten Gerät ist ein elektrischer Zeitgeber mit einstellbarer Laufzeit vorgesehen, die entsprechend der Lichtintensität an der Kopiervorlage durch einen lichtelektrischen Wandler gesteuert wird. Der Zeitgeber enthält ein Potentiometer für eine der eingestellten Laufzeit entsprechende Gleichspannung, die durch einen Verstärker zeitlich integriert und in einer Vergleichseinrichtung mit einer Vergleichsspannung verglichen wird, wobei die Vergleichs-

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einrichtung ein Steuersignal beim Erreichen einer bestimmten Spannungsdifferenz abgibt. Bei diesem Gerät wird der Lichtstrom der Lichtquelle integriert und deren Änderungen in der Belichtungszeit berücksichtigt, es ist aber nicht vorgesehen, für unterschiedlich empfindliche Materialien verschiedene Vergleichsspannungen zu verwenden und durch Vergleich der aufintegrierten Gleichspannung der Lichtquelle mit einer Vergleichsspannung ohne Bildung einer Spannungsdifferenz ein Steuersignal zum Schalten der Lichtquelle bzw. einer Blendeneinrichtung zu gewinnen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Lichtdosiergerät zu schaffen, das unabhängig von Veränderungen der ein Material bestrahlenden Lichtquelle durch Alterung, von dem Abstand der Lichtquelle von dem Material und von Schwankungen in der Spannungsversorgung der Lichtquelle das Produkt aus Lichtstrom und Belichtungszeit konstant und damit die auf das Material applizierte Lichtmenge unverändert hält.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das ■ lichtempfindliche Element ein Fotowiderstand mit zur Lichtintensität der Lichtquelle umgekehrt proportionalem ohmschem Widerstand ist und daß in Reihe mit dem lichtempfindlichen Element ein Kondensator liegt, der von einem ersten Schalter überbrückt ist und dessen Aufladung mit dem Einschalten der Lichtquelle beginnt.

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Die weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich aus den Unteransprüchen.

Mit der Erfindung werden die Vorteile erzielt, daß der Schaltungsaufwand im Vergleich zu bekannten Geräten gering ist, wodurch die Herstellungskosten gesenkt werden, und daß durch den Übergang von der bekannten Digital- zur Analogtechnik die zeitliche Integration von Sägezähnen entfällt und stattdessen die Spannung an dem Kondensator mit einer fest vorgegebenen Spannung in der Vergleichseinrichtung verglichen wird und sobald diese beiden Spannungswerte gleich sind, ein Schalte- oder Steuersignal von der Vergleichsschaltung an die Blendeneinrichtung bzw. die Lichtquelle abgegeben wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1a

Fig. 1b die der Lichtintensität der Lichtquelle entsprechende Spannung über der Zeit bei einem bekannten Gerät,

Fig. 2 den Spannungsverlauf für zwei Intensitäten der Lichtquelle für das erfindungsgemäße Gerät, mit zwei Vergleichsspannungen, die zwei unterschiedlichen, zu belichtenden Materialien mit verschiedenen Empfindlichkeiten entsprechen, und

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Fig. 3 den prinzipiellen Aufbau des erfindungsgemäßen Geräts.

Bei einem bekannten Lichtdosiergerät liefert das lichtempfindliche Element eine mehr oder weniger hohe Spannung IL bzw. Up , wie Fig. 1a zeigt. Diese Spannung wird üblicherweise verstärkt und anschließend aufintegriert, beispielsweise in der Art, daß ein Sägezahn erzeugt wird, dessen Steigung sich als Funktion der Spannung ändert. Bei längeren Belichtungszeiten wird eine größere Anzahl von Sägezähnen erzeugt. In der Praxis wird so vorgegangen, daß empirisch festgestellt wird, wieviele dieser Sägezähne für die richtige Belichtung eines bestimmten, zu belichtenden Materials erforderlich sind. Diese Anzahl wird dann am Lichtdosiergerät vorab eingestellt. Die unterschiedlichen Spannungen U. und Up ergeben verschieden lange Sägezähne und somit bei konstanter Zahl derselben verschieden lange Belichtungszeiten, wie in Fig. 1b dargestellt.

Demgegenüber ist in Fig. 2 der Spannungsverlauf für zwei Lichtintensitäten I. und I„ einer Lichtquelle 30 eines Lichtdosi'ergeräts 10 dargestellt, wobei Uc. und Uc₂ zwei Vergleichsspannungen sind, die zwei unterschiedlichen Materialien mit verschiedenen Belichtungsempfindlichkeiten entsprechen. Die Vergleichsspannungen Uc- und Uc₂ werden nachstehend noch näher erläutert werden.

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In Fig. 3 belichtet die Lichtquelle 30 ein nicht dargestelltes Material, wie beispielsweise eine Druckplatte. Im Lichtstrom der Lichtquelle 30 liegt ein lichtempfindliches Element 12, bei dem es sich um einen Fotowiderstand handelt, der einen zur Lichtintensität bzw. zum Lichtstrom der Lichtquelle 30 umgekehrt proportionalen ohmschen Widerstand aufweist. Im Strahlengang von der Lichtquelle 30 zu dem Fotowiderstand 12 sind eine Blendeneinrichtung 32 und ein Filter 34 angeordnet. Das Filter 34 ermöglicht eine Anpassung des Lichtspektrums der Lichtquelle 30 an die spektrale Empfindlichkeit des lichtempfindlichen Materials. Im Stromkreis liegt vor dem Fotowiderstand 12 ein Kondensator 22, der zusammen mit dem ohmschen Widerstand des lichtempfindlichen Elements 12 ein RC-Glied bildet. Ein Schalter S, überbrückt den Kondensator 22 und wird bei Beginn der Belichtung, d.h. beim Einschalten der Lichtquelle 30, geöffnet, so daß der Kondensator 22 aufgeladen wird.

Es gilt allgemein mit der Kapazität C eines Kondensators, der Spannung U einer Spannungsquelle und dem ohmschen Widerstand R für den Spannungsverlauf U am Kondensator

u - U₀ (1 -e ) . (1)

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Wird mit Hilfe eines !Comparators die Spannung U mit einer fest vorgegebenen Spannung U. verglichen, so ist die Zeit, nach der beide Spannungen gleich groß sind, gegeben durch

^U1
T = -RC · In (1—o¹ ) - (2)

Wi rd der Widerstand R in Gleichung (2) zur Lichtintensität einer Lichtquelle, die ein Material belichtet, umgekehrt proportional gesetzt, so daß gilt

(3)

dann wird

I = - a · C · In (1-y-¹ ) = constant. (4)

Nach diesem Prinzip arbeitet das RC-Glied, gebildet aus dem Kondensator 22 und dem lichtempfindlichen Element 12 des Lichtdosiergeräts 10.

Sobald die Lichtquelle 30 eingeschaltet wird, beginnt die Aufladung des Kondensators 22 und die Spannung an diesem wird in dem Verstärker 14 entsprechend verstärkt und impedanzmäßig an den Eingang der Vergleichseinrichtung 16 angepaßt. Dies ist erforderlich, da das lichtempfindliche Element 12 einen Widerstand

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zwischen 1ΟΟΙς<52 bis 1 MQ besitzt. In der Vergleichseinrichtung 16 wird die Spannung U mit einer fest vorgegebenen Vergleichsspannung Uc verglichen, die am Abgriff eines Spannungsteilers, gebildet aus einem der Sollwertgeber 18, 18', 18" .... und dem Widerstand 20 anliegt. Die Sollwertgeber 18, 18', 18" sind Potentiometer, die entsprechend der Belichtungseigenschaften des zu belichtenden Materials vorab eingestellt werden. Ein Drehschalter 38 stellt die Verbindung zwischen dem ausgewählten Sollwertgeber und dem Masseanschluß des Lichtdosiergeräts 10 her. Jedem Sollwertgeber 18, 18', 18"

usw. entspricht eine Vergleichsspannung Uc., Uc^j Uc₃

Die Ausgangsspannung der Vergleichseinrichtung 16 dient als die eine Eingangsspannung einer Flip-Flop-Schaltung 24, deren zweiter Eingang von einer Startstufe 28 einen Startimpuls beim Einschalten des Lichtdosiergeräts 10 empfängt. Die Flip-Flop-Schaltung 24 kann beispielsweise einen bistabilen Multivibrator oder eine Zweipunkt-Schaltung umfassen, die als Schaltspannungen für die beiden stabilen Lagen die Ausgangsspannung der Vergleichseinrichtung 16 und den Startimpuls der Startstufe verwendet. Die Flip-Flop-Schaltung 24 ist mit einer Relaisstufe 25 verbunden, die die beiden Schalter S. und Sp öffnet und schließt, je nachdem, welche stabile Lage die Flip-Flop-Schaltung 24 einnimmt. Der Schalter S₂ liegt im Stromkreis der Blendeneinrichtung 32, die zwischen der Lichtquelle 30 und dem lichtempfindlichen Element ..12'.angeordnet

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ist, wie in Fig. 3 gezeigt. Obwohl dies nicht dargestellt ist, kann der Schalter 2 auch im Stromkreis der Lichtquelle 30 vorgesehen sein, um diese ein- bzw. auszuschalten. In diesem Fall ist es dann nicht notwendig, daß die Blendeneinrichtung betätigt wird, sie dient dann nur der Kollimation der von der Lichtquelle 30 ausgehenden Lichtstrahlen.

Das Lichtdosiergerät 10 weist noch zusätzlich eine getriggerte Schaltstufe 36 auf, die eine Änderung der Belichtungszeiten des Materials in einem vorgegebenen Verhältnis entsprechend der gewünschten Grautönung ermöglicht. Durch die getriggerte Schaltstufe können beispielsweise die Belichtungszeiten um ein gerades Vielfaches von J£~ verlängert werden, wobei die Aufladung des Kondensators 22 nicht kontinuierlich, sondern diskontinuierlich erfolgt. Die Wartezeiten zwischen den einzelnen Aufladungen sind dann so ausgelegt, daß die voranstehende Forderung erfüllt wird. Die Schaltstufe 36 liegt im Stromkreis des Lichtdosiergeräts 10 und ist an dem einen Eingang des Verstärkers 14 angeschlossen, der mit dem lichtempfindlichen Element 12 verbunden ist.

Die Wirkungsweise des Lichtdosiergeräts ist folgende: Mit Einschalten des Kopiergeräts wird ein Startimpuls in der

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Startstufe 28 ausgelöst, der die Flip-Flop-Schaltung 24 ansteuert, die in eine ihrer beiden stabilen Lagen kippt. Dadurch zieht die Relaisstufe 26 an und öffnet den Schalter S. und schließt den Schalter S₂, so daß diese die in Fig. 3 gestrichelt eingezeichnete Lage annehmen. Durch Schlies sen des Schalters S₂ wird die Lichtquelle 30 eingeschaltet und das Element 12 von dem Lichtstrom beaufschlagt. Dadurch wird der Kondensator 22 entsprechend der auf das belichtete Material auffallenden Lichtintensität aufgeladen.

Bei einer anderen Ausführungsform, die nicht dargestellt ist, ist die Lichtquelle 30 ständig eingeschaltet, wobei im Ruhezustand die Lichtquelle 30 nur mit geringer Leistung betrieben wird und erst im eingeschalteten Zustand des Lichtdosiergeräts 10 auf volle Leistung geht. Dies kann sich vor allem dann als zweckmäßig erweisen, wenn als Lichtquelle Brenner eingesetzt werden, die üblicherweise eine längere Anheizzeit haben und durch die voranstehend erwähnte Betriebsweise mit dem Einschalten des Geräts ab sofort auch mit voller Leistung betrieben werden können, da die Anheizperiode entfällt. In diesem Fall betätigt dann der zweite Schalter S₂ nur die Blendeneinrichtung 32, die beim Schließen des zweiten Schalters öffnet, so daß das Element 12 voll mit dem Lichtstrom der Lichtquelle 30 beaufschlagt wird. Die Ausgangsspannung des Elements 12 wird im Verstärker 14 verstärkt und gleich-

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zeitig impedanzmäßig an den Eingang der Vergleichseinrichtung 16 angepaßt, an deren zweitem Eingang die Vergleichsspannung Uc anliegt, die über einen der Sollwertgeber 18, 18', 18" .... eingespeist wird. Sobald die Spannung U und die Vergleichsspannung Uc gleich sind, kippt die Flip-Flop-Schaltung 24 in ihre andere stabile Lage und betätigt die Relaisstufe 26, die den ersten Schalter S. schließt und den zweiten Schalter S_? öffnet. Durch Schließen des ersten Schalters S. wird der Kondensator 22 entladen und durch öffnen des zweiten Schalters S2 die Stromversorgung der Lichtquelle 30 beendet bzw. die Blendeneinrichtung 32 geschlossen, so daß kein Licht mehr auf das Element 12 auffällt.

Die getriggerte Schaltstufe 36 ermöglicht es, die Grautönung, die mittels Graukeile an dem zu belichtenden Material gemessen wird, von Stufe zu Stufe zu verändern, indem die Belichtungszeit, beispielsweise von Stufe zu Stufe um den Wert /T verlängert wird. Soll die Grautönung um einen vorgegebenen Faktor dunkler werden, so wird die getriggerte Schaltstufe 36 um eine Einheit weitergeschaltet. Da es sich bei der getriggerten Schaltstufe 36 um eine an sich bekannte Baugruppe handelt, wird diese nicht näher beschrieben.

Bei dem Lichtdosiergerät kommt es stets darauf an, unabhängig von Einflüssen, wie beispielsweise Alterung der Lichtquelle

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oder Intensitätsschwankungen während der Belichtung, das lichtempfindliche Material stets richtig, d.h. entsprechend seinen Belichtungseigenschaften, zu belichten. Dies wird dadurch erreicht, daß durch entsprechende Wahl der Kapazität C des Kondensators 22, der Spannung U am Ausgang des Elements 12 und der Vergleichsspannung Uc das Produkt T _; I (Gleichung 4) des Lichtdosiergeräts 10 der Lichtempfindlichkeit des zu belichtenden Materials angepaßt wird. Bei der Belichtung eines weiteren lichtempfindlichen Materials, dessen Eigenschaften unterschiedlich zu dem ersten Material sind, ist es dann nur noch erforderlich, im Lichtdosiergerät die Vergleichsspannung Uc zu ändernj nachdem zuvor empirisch die Belichtungseigenschaften des Materials bestimmt werden.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

Qj Lichtdosiergerät mit einem dem Lichtstrom einer Lichtquelle ausgesetzten lichtempfindlichen Element, das entsprechend der auf ein zu belichtendes Material auffallenden Lichtintensität die Öffnungszeit einer Blendeneinrichtung im Strahlengang zwischen der Lichtquelle und dem Element oder die Einschaltzeit der Lichtquelle steuert, mit einem Verstärker zum Verstärken der Ausgangsspannung des Elements und einer Vergleichseinrichtung zum Vergleich der verstärkten Ausgangsspan-·, nung mit einer Vergleichsspannung, dadurch gekennzeichnet, daß das lichtempfindliche Element (12) ein Fotowiderstand mit zur Lichtintensität der Lichtquelle (10) umgekehrt proportionalem ohmschen Widerstand ist und daß in Reihe mit dem lichtempfindlichen Element (12) ein Kondensator (22) liegt, der von einem ersten Schalter (S.) überbrückt ist und dessen Aufladung mit dem Einschalten der Lichtquelle (30) beginnt.
2. Lichtdosiergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl von Sollwertgebern (18, 18', 18"...) in Form von Potentiometern, die entsprechend der Belichtungseigenschaften des zu belichtenden Materials einstellbar sind, vorgesehen sind, die einzeln über einen Drehschalter (38) mit einem Widerstand (20) verbindbar sind und mit diesem einen Spannungsteiler bilden, dessen Abgriff mit dem einen Eingang (+) der Vergleichseinrichtung (16) und deren anderer Eingang (-) mit dem Ausgang des Verstärkers (14) verbunden ist.

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3. Lichtdosiergerät nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Flip-Flopschaltung (24) vorgesehen ist, die als Schaltspannungen für ihre beiden stabilen Lagen die Ausgangsspannung der Vergleichseinrichtung (16) und einen Startimpuls einer Startstufe (28) eines Lichtkopiergeräts beim Einschalten empfängt.
4. Lichtdosiergerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Flip-Flop-Schaltung (24) eine Relaisstufe (26) nachgeschaltet ist, die den ersten Schalter (S-) und einen zweiten Schalter (S₂), der im Stromkreis der Lichtquelle (30) liegt bzw. die Blendeneinrichtung (32) zwischen der Lichtquelle (30) und dem Element (12) betätigt, entsprechend der Relaisstellung öffnet oder schließt.
5. Lichtdosiergerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine getriggerte Schaltstufe (36) zur Änderung der Belichtungszeiten des Materials in einem vorgegebenen Verhältnis entsprechend der gewünschten Grautönung vorgesehen ist und daß die Schaltstufe (36) im Stromkreis des Lichtdosiergeräts (10) an dem einen Eingang des Verstärkers (14) angeschlossen ist.

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